2020年高考物理备考微专题精准突破专题3.5 功能关系和能量守恒定律(原卷版)

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2020年高考物理专题精准突破实验：验证动量守恒定律(解析版)

2020年高考物理专题精准突破专题实验：验证动量守恒定律【专题诠释】一、实验原理及注意事项注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。

(2)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内。

(3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。

(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球。

3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。

二、数据处理与误差分析【数据处理】由实验测得数据，m1碰撞前后光电计时器测得时间为t1、t′1，m2碰撞前后光电计时器测得时间为t2、t′2，验证表达式m1lt1－m2lt2＝m1lt′1－m2lt′2(l为滑块的长度)是否成立。

误差分析1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。

(1)碰撞是否为一维。

(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力。

2．偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量。

自作主张自作主张三、实验创新设计将上面四种基本方法进行组合、迁移、可以延伸出多种验证动量守恒的方法．创新角度实验装置图创新解读【高考领航】【2019·浙江选考】小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球B做平抛运动。

图1 图2（1）小明用游标卡尺测小球A 直径如图2所示，则d =_______mm 。

又测得了小球A 质量m 1，细线长度l ，碰撞前小球A 拉起的角度α和碰撞后小球B 做平抛运动的水平位移x 、竖直下落高度h 。

为完成实验，还需要测量的物理量有：______________________。

2020年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题14 功能关系与能量守恒(原卷版)

2020年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题14 功能关系与能量守恒【专题导航】目录热点题型一与摩擦生热相关的两个物理模型 (1)滑块——滑板模型中能量的转化问题 (2)传送带模型中能量的转化问题 (3)热点题型二对功能关系的理解和应用 (5)热点题型三能量守恒定律的应用 (7)热点题型四功能原理的综合应用 (9)功能原理处理斜面问题 (9)功能原理处理弹簧问题 (11)【题型演练】 (12)【题型归纳】热点题型一与摩擦生热相关的两个物理模型两种摩擦力的做功情况比较滑块——滑板模型中能量的转化问题【例1】.(多选)如图所示，长木板A 放在光滑的水平地面上，物体B 以水平速度v 0冲上A 后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A 上，则从B 冲到木板A 上到相对木板A 静止的过程中，下述说法中正确的是( )A ．物体B 动能的减少量等于系统损失的机械能B ．物体B 克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C ．物体B 损失的机械能等于木板A 获得的动能与系统损失的机械能之和D ．摩擦力对物体B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量【变式1】(2019·河北定州中学模拟)如图所示，质量为M 的木块静止在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L ，子弹进入木块的深度为L ′，木块对子弹的阻力为F (F 视为恒力)，则下列判断正确的是( )A ．子弹和木块组成的系统机械能不守恒B ．子弹克服阻力所做的功为FL ′C ．系统产生的热量为F (L ＋L ′)D ．子弹对木块做的功为12Mv 2 【变式2】如图所示，木块A 放在木块B 的左端上方，用水平恒力F 将A 拉到B 的右端，第一次将B 固定在地面上，F 做功W 1，生热Q 1；第二次让B 在光滑水平面上可自由滑动，F 做功W 2，生热Q 2.则下列关系中正确的是( )A ．W 1<W 2，Q 1＝Q 2B ．W 1＝W 2，Q 1＝Q 2C ．W 1<W 2，Q 1<Q 2D ．W 1＝W 2，Q 1<Q 2传送带模型中能量的转化问题【例2】.(2019·福建八县联考)如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法正确的是( )A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热【例2】(2019·山西大学附属中学模拟)如图甲所示，一倾角为37°的传送带以恒定速度运行．现将一质量m ＝1 kg的物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.则下列说法正确的是()A．0～8 s内物体位移的大小是18 m B．0～8 s内物体机械能增量是90 JC．0～8 s内物体机械能增量是84 J D．0～8 s内物体与传送带因摩擦产生的热量是126 J【变式2】(2019·泉州模拟)如图所示为地铁站用于安全检查的装置，主要由水平传送带和X光透视系统两部分组成，传送过程传送带速度不变．假设乘客把物品轻放在传送带上之后，物品总会先、后经历两个阶段的运动，用v表示传送带速率，用μ表示物品与传送带间的动摩擦因数，则()A．前阶段，物品可能向传送方向的相反方向运动B．后阶段，物品受到摩擦力的方向跟传送方向相同C．v相同时，μ不同的等质量物品与传送带摩擦产生的热量相同D．μ相同时，v增大为原来的2倍，前阶段物品的位移也增大为原来的2倍热点题型二对功能关系的理解和应用1．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程．不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的．(2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等．2．功是能量转化的量度，力学中几种常见的功能关系如下【例3】(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，abc 是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为2R; bc 是半径为R 的四分之一圆弧，与ab 相切于b 点．一质量为m 的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a 点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g .小球从a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为( )A ．2mgRB ．4mgRC ．5mgRD ．6mgR【变式1】起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动．一质量为m 的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h ，离地时他的速度大小为v .下列说法正确的是( )A ．起跳过程中该同学机械能增加了mghB ．起跳过程中该同学机械能增量为mgh ＋12mv 2 C ．地面的支持力对该同学做的功为mgh ＋12mv 2 D ．该同学所受的合外力对其做的功为12mv 2＋mgh 【变式2】轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m ＝0.5 kg 的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2.以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x 轴，现对物块施加水平向右的外力F ，F 随x 轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x ＝0.4 m 处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为g 取10 m/s( )A ．3.1 JB ．3.5 JC ．1.8 JD ．2.0 J热点题型三能量守恒定律的应用1．对能量守恒定律的理解(1)转化：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量相等．2．涉及弹簧的能量问题应注意两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点：(1)能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒．(2)如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同．3.运用能量守恒定律解题的基本思路4.多过程问题的解题技巧(1)“合”——初步了解全过程，构建大致的运动情景．(2)“分”——将全过程进行分解，分析每个过程的规律．(3)“合”——找到过程之间的联系，寻找解题方法．【例4】如图所示，一物体质量m＝2 kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4 m．当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3 m．挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；(2)弹簧的最大弹性势能E pm.【变式】如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C.不计空气阻力，试求：(1)物体在A 点时弹簧的弹性势能；(2)物体从B 点运动至C 点的过程中产生的内能．热点题型四功能原理的综合应用功能原理处理斜面问题【例5】(2019·河南林州一中高三质量监测)如图所示，倾角为30°的斜面上，质量为m 的物块在恒定拉力作用下沿斜面以加速度a ＝g 2(g 为重力加速度)向上加速运动距离x 的过程中，下列说法正确的是( )A ．重力势能增加mgxB ．动能增加 mgx 4C ．机械能增加mgxD ．拉力做功为mgx 2【变式1】(2019·江西十校模拟)将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同．现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同．在这三个过程中，下列说法不正确的是( )A ．沿着1和2下滑到底端时，物块的速率不同，沿着2和3下滑到底端时物块的速率相同B ．沿着1下滑到底端时，物块的速度最大C ．物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的D ．物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的【变式2】(2019·安徽安庆高三质检)安徽首家滑雪场正式落户国家AAAA 级旅游景区——安庆巨石山，现已正式“开滑”．如图所示，滑雪者从O 点由静止沿斜面自由滑下，接着在水平面上滑至N 点停下．斜面、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ＝0.1.滑雪者(包括滑雪板)的质量为m ＝50 kg ，g 取 10 m/s 2，O 、N 两点间的水平距离为s ＝100 m ．在滑雪者经过ON 段运动的过程中，克服摩擦力做的功为( )A ．1 250 JB ．2 500 JC ．5 000 JD ．7 500 J 功能原理处理弹簧问题【例6】(2019·江苏启东中学月考)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t ＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F 随时间t 变化的图象如图乙所示，则( )A ．t 1时刻小球动能最大B ．t 2时刻小球动能最大C ．t 2～t 3这段时间内，小球的动能先增加后减少D ．t 2～t 3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【变式2】(2019·四川成都诊断)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m 、套在粗糙竖直固定杆A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度最大，到达C 处的速度为零，AC ＝h .圆环在C 处获得一竖直向上的速度v ，恰好能回到A .弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g .则圆环( )A ．下滑过程中，加速度一直减小B ．下滑过程中，克服摩擦力做的功为14mv 2 C ．在C 处，弹簧的弹性势能为14mv 2－mgh D ．上滑经过B 的速度大于下滑经过B 的速度【题型演练】1.(多选)(2019·福建省三明一中模拟)滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为30°，设参加活动的人和滑车总质量为m ，人和滑车从距底端高为h 处的顶端A 沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度为0.4g ，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端B 的过程中，下列说法正确的是( )A ．人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B ．人和滑车获得的动能为0.8mghC ．整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mghD ．人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh2.(多选)(2019·安徽省安庆市二模)一运动员穿着飞翔装备从飞机上跳出后的一段运动过程可近似认为是匀变速直线运动，如图2所示，运动方向与水平方向成53°，运动员的加速度大小为3g 4.已知运动员(包含装备)的质量为m ，则在运动员下落高度为h 的过程中，下列说法正确的是( )A ．运动员重力势能的减少量为3mgh 5B ．运动员动能的增加量为3mgh 4C ．运动员动能的增加量为1516mghD ．运动员的机械能减少了mgh 163.(多选)(2019·山东省临沂市模拟)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B 上，另一端与质量为m 的物块A 相连，弹簧与斜面平行．整个系统由静止开始加速上升高度h 的过程中( )A ．物块A 的重力势能增加量一定等于mghB ．物块A 的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和C ．物块A 的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和D ．物块A 和弹簧组成系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B 对弹簧的拉力做功的和4．(2019·四川省德阳市调研)足够长的水平传送带以恒定速度v 匀速运动，某时刻一个质量为m 的小物块以大小也是v 、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同．在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为W ，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q ，则下列判断中正确的是( )A ．W ＝0，Q ＝mv 2B ．W ＝0，Q ＝2mv 2C ．W ＝mv 22，Q ＝mv 2D ．W ＝mv 2，Q ＝2mv 25．(多选)(2018·陕西省黄陵中学考前模拟)如图所示，光滑水平面OB 与足够长粗糙斜面BC 交于B 点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m 1的滑块压缩弹簧至D 点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B 点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．不计滑块在B 点的机械能损失；换用相同材料质量为m 2的滑块(m 2＞m 1)压缩弹簧至同一点D 后，重复上述过程，下列说法正确的是( )A ．两滑块到达B 点的速度相同 B ．两滑块沿斜面上升的最大高度相同C ．两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同D ．两滑块上升到最高点过程机械能损失相同6．(多选)(2018·黑龙江省佳木斯市质检)如图5所示，建筑工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动机相连，通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀速上升．摩擦及空气阻力均不计．则( )A ．升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的动能B ．升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能C ．升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能D ．升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功大于升降机和人增加的机械能7．(多选)(2019·河南师大附中模拟)如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮．质量分别为M 、m (M ＞m )的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )A．两滑块组成系统的机械能守恒B．重力对M做的功等于M动能的增加量C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加量D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功8.(多选)(2019·山东省泰安市上学期期中)一小球在竖直方向的升降机中，由静止开始竖直向上做直线运动，运动过程中小球的机械能E与其上升高度h关系的图象如图所示，其中0～h1过程的图线为曲线，h1～h2过程中的图线为直线．下列说法正确的是()A．0～h1过程中，升降机对小球的支持力一定做正功B．0～h1过程中，小球的动能一定在增加C．h1～h2过程中，小球的动能可能不变D．h1～h2过程中，小球重力势能可能不变9.(2019·湖南石门一中高三检测)如图所示，光滑的水平面AB与半径R＝0.4 m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切，D点为半圆轨道最高点，A右侧连接一粗糙水平面．用细线连接甲、乙两物体，中间夹一轻质压缩弹簧，弹簧与甲、乙两物体不拴接，甲质量为m1＝4 kg，乙质量m2＝5 kg，甲、乙均静止．若固定乙，烧断细线，甲离开弹簧后经过B点进入半圆轨道，过D点时对轨道压力恰好为零．取g＝10 m/s2，甲、乙两物体均可看做质点，求：(1)甲离开弹簧后经过B时速度大小v B；(2)弹簧压缩量相同情况下，若固定甲，烧断细线，乙物体离开弹簧后从A进入动摩擦因数μ＝0.4的粗糙水平面，则乙物体在粗糙水平面上运动的位移s.10.如图所示，传送带A、B之间的距离为L＝3.2 m，与水平面间的夹角为θ＝37°，传送带沿顺时针方向转动，速度恒为v＝2 m/s，在上端A点无初速度地放置一个质量为m＝1 kg、大小可视为质点的金属块，它与传送带的动摩擦因数为μ＝0.5，金属块滑离传送带后，经过弯道，沿半径R＝0.4 m的光滑圆轨道做圆周运动，刚好能通过最高点E，已知B、D两点的竖直高度差为h＝0.5 m(g取10 m/s2)．求：(1)金属块经过D点时的速度大小；(2)金属块在BCD弯道上克服摩擦力做的功．。

2020年高考物理专题精准突破机械能守恒定律的理解及应用(解析版)

2020年高考物理专题精准突破专题机械能守恒定律的理解及应用【专题诠释】一、机械能守恒的理解与判断1．利用机械能的定义判断：分析动能和势能的和是否变化．2．利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．3．利用能量转化来判断：若物体或系统只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒．二．机械能守恒定律的表达式三、多个物体的机械能守恒问题，往往涉及“轻绳模型”“轻杆模型”以及“轻弹簧模型”．(1)轻绳模型三点提醒①分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等．①用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系．①对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒；但对于绳连接的系统，机械能则可能守恒．(2)轻杆模型三大特点①平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等．①杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒．①对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒．(3)轻弹簧模型“四点”注意①含弹簧的物体系统在只有弹簧弹力和重力做功时，物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之间相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒，而单个物体和弹簧机械能都不守恒．①含弹簧的物体系统机械能守恒问题，符合一般的运动学解题规律，同时还要注意弹簧弹力和弹性势能的特点．①弹簧弹力做的功等于弹簧弹性势能的减少量，而弹簧弹力做功与路径无关，只取决于初、末状态弹簧形变量的大小．①由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统，当弹簧形变量最大时，弹簧两端连接的物体具有相同的速度；弹簧处于自然长度时，弹簧弹性势能最小(为零)．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅱ卷】从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能E k与重力势能E p之和。

取地面为重力势能零点，该物体的E总和E p随它离开地面的高度h的变化如图所示。

高考物理一轮复习6.4机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律-(原卷版+解析)

【巧学妙记】
考向二功能关系与图像的结合
【典例3】(2021·湖北高考)如图(a)所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图(b)所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为()
A．m＝0.7 kg，f＝0.5 NB．m＝0.7 kg，f＝1.0 N
考点20机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律
新课程标准
1.理解能量守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用能量守恒定律分析生产生活中的有关问题。
命题趋势
考查的内容主要体现对能量观念的认识、模型建构和科学推理等物理学科的核心素养。往往与动力学、运动学以及电磁学等主干知识相结合，并密切联系实际，难度较大，突出体现高考的选择性特征．
(1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加
(2)摩擦生热Q＝Ff·x相对
电能
安培力做功等于电能变化量
(1)安培力做正功，电能减少(2)安培力做负功，电能增加
W电能＝E2－E1＝ΔE
二、两种摩擦力做功特点的比较
类型
比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
不同点
能量ห้องสมุดไป่ตู้转化方面
只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能
试题情境
生活实践类
各种体育比赛项目、各种生产工具、各种娱乐项目和传送带等．
功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
学习探究类
含弹簧系统能量守恒问题，传送带、板块模型的功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
考向一功能关系的理解和应用
考向二功能关系与图像的结合

高考物理一轮复习：专题突破功能关系能量守恒定律优质课件

匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂。用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上
拉起至 M 点，M 点与绳的上端 P 相距13l。重力加速度大小为 g。
在此过程中，外力做的功为( ) 图1
1 A.9mgl
1 B.6mgl
1 C.3mgl
1 D.2mgl
解析由题意可知，PM 段细绳的机械能不变，MQ 段细绳的重心升高了6l ，则重力势能增加 ΔEp＝23mg·6l ＝19mgl，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功为 W＝19mgl ，故选项 A 正确，B、C、 D 错误。
1．(多选)(2018·江苏单科，7)如图5所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块， O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块( )
A．加速度先减小后增大 C．所受弹簧弹力始终做正功
图5 B．经过O点时的速度最大 D．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
正功、负功、
相同点
两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功
不做功方面
2.相对滑动物体能量问题的解题流程
【例2】 (多选)如图4所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为 m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为f，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，以下结论正确的是( )
弹性势能弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹变化性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2
机械能不变化
机械能变化
机械能守恒ΔE＝0
除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ ΔE

高中物理2020名师指引与高考热点专题突破：第五章专题突破功能关系能量守恒定律

解析物体受到重力、拉力以及空气的阻力，由动能定理有ΔEk＝(F－mg－ f)H，选项A错误；重力的功为－mgH，所以物体的重力势能增加了mgH，选项B正确；除重力外物体受到拉力和阻力，所以物体的机械能增加ΔE＝(F－ f)H，选项C、D错误。
答案 B
2.(多选)(2016·全国卷Ⅱ)如图 1，小球套在光滑的竖直杆上，轻
专题突破功能关系能量守恒定律
力学中常见的功能关系
功能关系的理解和应用
【例1】 (2017·全国卷Ⅰ)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m 处以7.5×103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2(结果保留2位有效数字)。 (1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能； (2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。
解析因 M 和 N 两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<π2，M 处的弹簧处于压缩状态，N 处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后做正功再做负功，选项 A 错误；当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为 g；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为 g，则有两个时刻的加速度大小等于 g，选项 B 正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对小球做功的功率为零，选项 C 正确；由动能定理得，WF＋WG＝ΔEk，因 M 和 N 两点处弹簧对小球的弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知 WF＝0，即 WG＝ΔEk，选项 D 正确。答案 BCD

2020年高考物理二轮精准备考复习专题第06讲功能关系能量守恒定律(原卷版)

2020年高考物理二轮精准备考复习讲义第二部分功能与动量第6讲功能关系能量守恒定律目录一、理清单，记住干 (1)二、研高考，探考情 (2)三、考情揭秘 (3)四、定考点，定题型 (3)超重点突破1单物体的机械能守恒问题 (3)超重点突破2连接体的机械能守恒问题 (4)超重点突破3含弹簧类机械能守恒问题 (5)超重点5功能关系 (8)命题角度1功能关系的基本应用 (8)命题角度2能量守恒与转化的应用 (9)命题角度3功能关系的综合应用 (9)五、固成果，提能力 (9)一、理清单，记住干1．机械能守恒成立的条件：除重力(弹力)外其他力不做功，只是动能和势能之间的转化．2．机械能守恒定律的表达式(1)守恒的观点：E k1＋E p1＝E k2＋E p2.(2)转化的观点：ΔE k＝－ΔE p.(3)转移的观点：E A增＝E B减．3．力学中几种功能关系(1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔE k.(2)重力做功与重力势能的关系：W G＝－ΔE p.(3)弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔE p.(4)除重力及系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机．(5)滑动摩擦力做功与内能的关系：F f l相对＝ΔE内．二、研高考，探考情【2019·高考全国卷Ⅱ，T18】从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E等于动能E k与重力势能E p之和．取总和E p随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2.由地面为重力势能零点，该物体的E总图中数据可得()A．物体的质量为2kg B．h＝0时，物体的速率为20m/sC．h＝2m时，物体的动能E k＝40J D．从地面至h＝4m，物体的动能减少100J【2018·高考全国卷Ⅰ，T18】如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R 的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为()A．2mgR B．4mgRC．5mgR D．6mgR【2018·天津高考·T2】滑雪运动深受人民群众喜爱。

【高考复习】2020版高考物理全程复习课后练习35 热力学定律和能量守恒(含答案解析)

2020版高考物理全程复习课后练习35热力学定律和能量守恒1.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小2.如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门闭合，压下压杆可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( )A．充气过程中，储气室内气体内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C．喷水过程中，储气室内气体放热D．喷水过程中，储气室内气体压强增大3.如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行．由图线可知( )A．A→B过程压强不变，气体对外做功B．B→C过程压强增大，外界对气体做功C．C→A过程压强不变，气体对外做功D．C→A过程压强减小，外界对气体做功4.一定质量的页岩气(可看成理想气体)状态发生了一次循环变化，其压强p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行．则( )A．a到b过程，气体的体积减小B．a到b过程，气体的体积增大C．b到c过程，气体从外界吸收热量D．b到c过程，气体向外界放出热量5.如图所示为常见的家用保温瓶，头一天用软木塞密封了半瓶开水，过了一夜后软木塞很难取出，则( )A．瓶里所有气体分子的动能都变小了B．外界对瓶内气体没有做功，瓶内气体的内能不变C．瓶内气体温度降低，气体内能减小D．瓶内气体温度降低，压强增大6.下列说法不正确的是( )A．对物体做功可以使物体的温度升高B．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D．对于一定量的理想气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加E．若理想气体的温度很低，则所有分子的运动速率都非常小7. (多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功8.下列说法正确的是( )A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关D．分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大E．热力学第二定律指出：在任何自然的过程中，一个孤立的系统的总熵不会减小9.一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p—V图象如图所示．已知气体处于状态A时的温度为300 K，则下列判断正确的是( )A．气体处于状态B时的温度是900 KB．气体处于状态C时的温度是300 KC．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大D．从状态A变化到状态B过程气体放热E．从状态B变化到状态C过程气体放热10.关于内能，下列说法中不正确的是( )A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．若外界对系统做的功为W，则系统的内能增加WD．若系统从外界吸收的热量为Q，则系统的内能增加QE．做功和热传递在改变物体内能方面是等效的11. (多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述错误的是( )A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．能量守恒定律已包含了热力学第一定律和热力学第二定律E．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的12. (多选)如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是( )A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A分子的平均动能增大D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少13.如图甲所示，用面积为S的活塞在气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m.现使气缸内的气体缓缓按图乙所示的规律变化，气缸内的气体从状态A变化到状态B.若该过程中气体内能发生了变化，气体柱高度增加了ΔL.外界大气压强为p0.(1)(多选)下列说法中正确的是________．A．该过程中气缸内气体的压强始终为p0B．该过程中气体的内能不断增大C．该过程中气体不断从外界吸收热量D．气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功E．A和B两个状态，气缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同(2)气缸内气体的温度为T1时，气体柱的高度为L=________(用图中和题目中给出的字母表示)．(3)若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界吸收的热量为Q，则被封闭气体的内能变化了多少？14.如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S.开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d，然后再次平衡，求：(1)外界空气的温度是多少？(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？答案解析1.答案为：A；解析：由于筒内气体不与外界发生热交换，外界对气体做功改变气体的内能，在M向下滑动的过程中，外界压缩气体对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增大．选项A正确．2.答案为：A；解析：充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，压强减小，C、D错误．3.答案为：B；解析：由图可知，A→B过程，气体体积与热力学温度成正比，则气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，选项A错误；如图所示，作过C的等容线，则体积相等的情况下，C状态的温度高，所以C状态的压强一定比A、B状态的压强大，由图可知B→C体积减小，外界对气体做功，选项B正确；由选项B知C状态的压强一定比A状态的压强大，所以C→A过程压强减小；由图可知气体的体积增大，温度不变，气体对外界做功，选项C、D错误．7.答案为：ADE；解析：第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；能量耗散过程中能量仍是守恒的，B错误；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误；能量耗散具有方向性，D正确；物体在引起其他变化时可以从单一热源吸收热量并全部用于做功，E正确．8.答案为：CDE；解析：将速率很大的分子取走后，气体的温度会降低，但气体中依旧会有其他的分子速率大于v，选项A错误；温度高的物体的分子平均动能大，但内能还与物体的质量等因素有关，所以不一定大，选项B错误；气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关，平均动能和密集程度越大，气体压强越大，选项C正确；分子势能随分子间距离的增大可能先减小后增大，选项D正确；热力学第二定律指出，在任何自然的过程中，一个孤立的系统的总熵不会减小，选项E正确．10.答案为：BCD；解析：在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，A正确；内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能就不变，故B错误；只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增加量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量)，故C、D错误；做功和热传递在改变物体内能方面是等效的，我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大，温度升高，也可以使用热传递的方式使它升高到相同的温度，E正确．11.答案为：ACD；解析：热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式的能发生转化的方向性，二者并不矛盾，故A、C、D错误，B正确；热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的，各自描述了热现象中不同方面的规律，E正确．12.答案为：ACE；解析：气体A进行等容变化，则W=0，根据ΔU=W＋Q可知气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误；气体B的压强不变，但是体积增大，平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，选项E正确．13.解：(1)根据题图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化，该过程中气缸内气体的压强始终为p 0＋，选项A 错误；mg S由图乙可知气体温度升高，内能增大，气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体必定从外界吸收热量，且气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功，选项B 、C 、D 正确；A 和B 两个状态，气体温度不相同，气体分子运动的平均速率不相等，单个分子对气缸内壁的平均撞击力也不相等，根据等压变化，可判断气缸内壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数不同，选项E 错误．(2)由盖—吕萨克定律得=，即=，解得L=.V1T1V2T2LS T1（L ＋ΔL ）S T2T1·ΔL T2－T1(3)对活塞和砝码整体，由力的平衡条件得mg ＋p 0S=pS ，解得p=p 0＋，mg S气体从状态A 变化到状态B 的过程中对外做的功为W=pS ΔL=(p 0S ＋mg)ΔL ，由热力学第一定律得ΔU=Q －W=Q －(p 0S ＋mg)ΔL.14.解：(1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖—吕萨克定律有=，得外界温度T=T 0=T 0=T 0.V V0T T0V V0（h0＋d ）S h0S h0＋d h0(2)活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W=－(mg ＋p 0S)d ，根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能ΔE=Q ＋W=Q －(mg ＋p 0S)d.。

2020年高考物理专题精准突破热力学定律与能量守恒定律(原卷版)

2020年高考物理专题精准突破专题热力学定律与能量守恒定律【专题诠释】一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式：(1)做功；(2)热传递．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)正、负号法则：物理量W QΔU 意义符号＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少二、能量守恒定律1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．三、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”．2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅰ卷】某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。

初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。

现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。

此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。

【2018·高考全国卷Ⅱ】如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.【2018·高考全国卷Ⅱ】如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是()A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小【2018·高考全国卷Ⅱ】如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p V图中从a到b的直线所示．在此过程中()A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功【方法技巧】1.应用热力学第一定律的三点注意(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正．气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0.(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生的变化．2.判断理想气体内能变化的两种方法(1)一定质量的理想气体，内能的变化完全由温度变化决定，温度升高，内能增大．(2)若吸、放热和做功情况已知，可由热力学第一定律ΔU＝W＋Q来确定．2.解决热力学定律与气体实验定律综合问题的思路【最新考向解码】例1.(2019·贵州安顺高三上学期期末)下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律B．第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步，第二类永动机可能被制造出来C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，但斥力变化得更快E．液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势例2(2019·安徽皖西教育联盟高三上期末检测)如图所示，在pT图象中，一定质量的理想气体经历了从状态A到状态B、再到状态C，最后回到状态A的过程，在该过程中，下列说法正确的是()A．从A到B过程中，气体对外做功B．从B到C过程中，气体放出热量C．从C到A过程中，气体分子数密度减小D．从A到B过程和从C到A过程，气体做功的绝对值相等E．从A到B再到C过程中，气体内能先增加后减少例 3.(2019·四川资阳二诊)如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，汽缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。

2020年人教版(山东专用)高考物理复习：功能关系能量守恒定律

2
22
2
项 D 正确.
【针对训练1】 (2019·河北唐山模拟)轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质
量m=0.5 kg的物块相连,如图(甲)所示.弹簧处于原长状态,物块静止且与水平
面间的动摩擦因数μ =0.2.以物块所在处为原点,水平向右为正方向建立x轴.
现对物块施加水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的关系如图(乙)所示.物块运
(1)相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功,将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 (2)部分机械能转化为内能
一对摩擦力一对静摩擦力所做总功的总功方面的代数和等于零
一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功,大小等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积,即Wf=-f·x相对
做功情况两种摩擦力对物体都可以做正功、负功,还都可以不做功
第3节功能关系能量守恒定律
基础过关考点研析素养提升
基础过关
紧扣教材·自主落实
基础知识
一、功能关系 1.功是能量转化的量度,即做了多少功就有多少能量发生了转化. 2.做功的过程一定伴随着能量的转化 ,而且能量的转化必须通过做功来实现.
3.常见的功能关系
功
合力做功
重力做功
弹簧弹力做功
簧形变量为Δ x 时,弹簧获得的弹性势能为 1 k(Δ x)2,k 为弹簧的劲度系数.关于 2
此过程,下列说法正确的有( BD )
A.物体重力势能减少量一定小于W B.弹簧弹性势能增加量一定等于W C.物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W D.若将物体从A处由静止释放,则物体到达B处时的动能为W
解析:物体在向下运动的过程中,要克服弹簧弹力做功 W 弹力,根据动能定理知 mghW-W 弹力=0,故物体重力势能减少量一定大于 W,故选项 A 错误;到达 B 处时,由平衡条

2020版高考物理一轮复习专题强化五功能关系能量守恒定律课件新人教版

(1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能．( × ) (2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少．( × ) (3)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的．( √ ) (4)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必要节约能源．( × ) (5)节约可利用能源的目的是为了减少污染排放．( × ) (6)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化．(√ )
A．蹦极者从 P 到 A 的运动过程中，机械能守恒 B．蹦极者与绳组成的系统从 A 到 B 的运动过程中，机械能守恒
C．ΔE1＝W＋ΔE2 D．ΔE1＋ΔE2＝W
解析：蹦极者从 P 到 A 及从 A 到 B 的运动过程中，由于有空气阻力做功，所以机械能减少，选项 A、B 错误；整个过程中重力势能的减少量等于绳的弹性势能增加量和克服空气阻力做功之和，
教材回扣·夯实基础一、功能关系 1．功能关系 (1)功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化． (2)做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量转化必须通过做功来实现．
2．几种常见的功能关系
功
能量的变化
合外力做正功
动能增加
重力做正功
重力势能减小
弹簧弹力做正功
弹性势能减小
电场力做正功
解析：对小球从抛出到落至坑底的过程中，外力做的总功等于
小球的动能变化量，即 W 总＝－12mv02，A、C 项错误；以最低点为零势能面，开始时，小球机械能为 mg(H＋h)＋12mv02，落至坑底后机械能为零，B 项正确；由动能定理 mg(H＋h)－F 阻 h＝0－12mv02得， F 阻＝mgH＋hh＋12mv20，D 项错误．
电势能减小
其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加

2020年高考物理备考微专题精准突破专题3.5 功能关系和能量守恒定律(解析版)

2020年高考物理备考微专题精准突破专题3.5 功能关系和能量守恒定律【专题诠释】一功能关系的理解和应用几种常见的功能关系及其表达式二能量守恒定律的应用 1．对能量守恒定律的理解(1)转化：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等． (2)转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量相等． 2．涉及弹簧的能量问题应注意两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统相互作用的过程，具有以下特点： (1)能量变化上，如果只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒．(2)如果系统每个物体除弹簧弹力外所受合外力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同．【高考领航】【2019·江苏卷】如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块的质量为m ，从A 点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A 点恰好静止．物块向左运动的最大距离为s ，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g ，弹簧未超出弹性限度．在上述过程中（）A ．弹簧的最大弹力为μmgB ．物块克服摩擦力做的功为2μmgsC ．弹簧的最大弹性势能为μmgsD ．物块在A 2gsμ【答案】BC【解析】小物块压缩弹簧最短时有F mg 弹μ>，故A 错误；全过程小物块的路程为2s ，所以全过程中克服摩擦力做的功为：2mg s μ⋅，故B 正确；小物块从弹簧压缩最短处到A 点由能量守恒得：max P E mgs μ=，故C 正确；小物块从A 点返回A 点由动能定理得：201202mg s mv μ-⋅=-，解得：02v gs μ=，故D 错误。

【2019·浙江选考】奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是（）A ．加速助跑过程中，运动员的动能增加B ．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加C ．起跳上升过程中，运动员的重力势能增加D ．越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加【答案】B【解析】加速助跑过程中速度增大，动能增加，A 正确；撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，杆的弹性势能不是一直增加，B 错误；起跳上升过程中，运动员的高度在不断增大，所以运动员的重力势能增加，C 正确；当运动员越过横杆下落的过程中，他的高度降低、速度增大，重力势能被转化为动能，即重力势能减少，动能增加，D 正确。

2020年高考物理一轮复习专题5.4 功能关系、能量转化和守恒定律(精讲)(原卷版)

专题5.4 功能关系、能量转化和守恒定律1．知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系。

2．知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题。

知识点一对功能关系的理解及其应用1．功能关系(1)功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。

(2)做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。

2．做功对应变化的能量形式(1)合外力对物体做的功等于物体的动能的变化。

(2)重力做功引起物体重力势能的变化。

(3)弹簧弹力做功引起弹性势能的变化。

(4)除重力和系统内弹力以外的力做的功等于物体机械能的变化。

知识点二能量守恒定律的理解及应用1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2．适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。

3．表达式ΔE减＝ΔE增，E初＝E末。

考点一对功能关系的理解及其应用【典例1】（2019·新课标全国Ⅱ卷）从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能E k与重力势能E p之和。

取地面为重力势能零点，该物体的E总和E p随它离开地面的高度h的变化如图所示。

重力加速度取10 m/s2。

由图中数据可得A．物体的质量为2 kg B．h=0时，物体的速率为20 m/sC．h=2 m时，物体的动能E k=40 J D．从地面至h=4 m，物体的动能减少100 J【举一反三】(2018·天津高考)滑雪运动深受人民群众喜爱。

某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中()A．所受合外力始终为零B．所受摩擦力大小不变C．合外力做功一定为零D．机械能始终保持不变【举一反三】(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。

2020版高考物理课练35热力学定律和能量守恒含解析

热力学定律和能量守恒35小题是根底练小题提分快小题狂练○1.[2021·广东省揭阳市普宁一中模拟](5选3)关于热力学定律 ,以下说法正确的选项是( )A．气体吸热后温度一定升高B．一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中 ,内能一定减少C．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中 ,内能一定增加D．热量可以从低温物体传到高温物体E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统到达热平衡 ,那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡答案：CDE解析：气体吸热的同时 ,如果对外做功 ,那么气体的温度有可能降低 ,A错误；一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中 ,内能不变 ,B错误；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中 ,由理想气体状态方程可知 ,温度一定升高 ,那么内能一定增加 ,C正确；热量可以从低温物体传到高温物体 ,但需要消耗外界的能量 ,D正确；由热平衡定律知 ,如果两个系统分别与状态确定的第三个系统到达热平衡 ,那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡 ,E正确．2．[2021·内蒙古包头九中检测](5选3)以下说法正确的选项是( )A．控制液面上方饱和汽的体积不变 ,升高温度 ,那么到达动态平衡后该饱和汽的质量增大 ,密度增大 ,压强也增大B．没有摩擦的理想热机可以把获得的能量全部转化为机械能C．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略) ,设甲固定不动 ,乙逐渐向甲靠近 ,直到不能再靠近 ,在整个移动过程中分子力先增大后减小 ,分子势能先减小后增大D．晶体熔化过程中 ,吸收的热量全部用来破坏空间点阵 ,增加分子势能 ,而分子平均动能却保持不变 ,所以晶体有固定的熔点E．理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比答案：ADE解析：温度升高时 ,液体分子的平均动能增大 ,单位时间内从液面飞出的分子数增多 ,所以到达动态平衡后该饱和汽的质量增大 ,密度增大 ,压强也增大 ,A正确；根据热力学第二定律知热机的效率不可能为1 ,B错误；两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略) ,设甲固定不动 ,乙逐渐向甲靠近 ,直到不能再靠近 ,在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大 ,分子势能先减小后增大 ,C错误；晶体熔化过程中 ,吸收的热量全部用来破坏空间点阵 ,增加分子势能 ,而分子平均动能却保持不变 ,所以晶体有固定的熔点 ,D正确；理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比 ,E正确．3．[2021·海南省海口一中模拟](5选3)以下说法不正确的选项是( )A．对物体做功可以使物体的温度升高B．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计 ,那么气体的内能只与温度有关C．空调机作为制冷机使用时 ,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外 ,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D．对于一定量的理想气体 ,当其温度降低时 ,速率大的分子数目减少 ,速率小的分子数目增加E．假设理想气体的温度很低 ,那么所有分子的运动速率都非常小答案：BCE解析：改变内能的两种方式是做功和热传递 ,A正确；气体的内能除与分子势能、分子平均动能有关外 ,还与气体的质量有关 ,当气体分子间作用力可以忽略时 ,气体的内能只由温度和质量决定 ,B错误；制冷机工作时遵从热力学第|一定律和第二定律 ,只是对外界产生了影响 ,C错误；气体分子的速度指的是平均速度 ,温度越低 ,平均速度越低 ,速率大的分子数目减少 ,速率小的分子数目增加 ,即使气体的温度很低 ,仍有一些分子的运动速率是非常大的 ,D正确 ,E错误．4．[2021·湖南省长沙模拟](5选3)以下关于第二类永动机说法正确的选项是( ) A．第二类永动机是指没有冷凝器 ,只有单一的热源 ,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功 ,而不引起其他变化的热机B．第二类永动机违反了能量守恒定律 ,所以不可能制成C．第二类永动机违背了热力学第二定律 ,所以不可能制成D．随着科技的开展 ,第二类永动机有可能制成E．第二类永动机不可能制成 ,说明机械能可以全部转化为内能 ,但内能却不能全部转化为机械能 ,而不引起其他变化答案：ACE解析：由第二类永动机的定义知 ,A正确；第二类永动机违反了热力学第二定律 ,B、D 错误 ,C正确；由热力学第二定律知 ,机械能可以全部转化为内能 ,但内能却不能全部转化为机械能 ,而不引起其他变化 ,E正确．5．[2021·吉林省百校联盟联考](5选3)以下说法正确的选项是( )A．温度高的物体比温度低的物体所具有的内能多B．物体吸热其内能不一定增大C．随着科技的进步 ,热机效率会逐渐提高 ,最||终可以到达100%D．物体的温度变化时 ,其分子平均动能一定随之改变E．热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化外界对气体做正功 ,B项正确 , ca过程 ,气体温度降低 ,内能减小 ,外界对气体做正功 ,根据热力学第|一定律可知气体向外界放热．E项错误．13.(5选3)如下列图 ,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝||热过程(气体与外界无热量交换)．该循环过程中 ,以下说法正确的选项是( )A．A→B过程中 ,气体的内能不变B．B→C过程中 ,气体分子的平均动能增大C．C→D过程中 ,气体分子数密度增大 ,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中 ,外界对气体做的功小于气体内能的增加量E．假设气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量 ,在C→D过程中放出38 kJ的热量 ,那么气体完成一次循环对外做的功为25 kJ答案：ACE解析：根据A→B过程为等温过程知 ,气体的内能不变 ,A正确；B→C为绝||热过程 ,气体没有与外界热交换 ,体积增大 ,气体对外界做功 ,内能减小 ,所以B→C过程中 ,气体分子的平均动能减小 ,B错误；C→D为等温过程,C→D过程中 ,气体体积减小 ,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 ,C正确；D→A过程中 ,气体与外界无热量交换 ,体积减小 ,外界对气体做功 ,外界对气体做的功等于气体内能的增加量 ,D错误；气体完成一次循环 ,气体的内能不变 ,由热力学第|一定律可知 ,气体对外做的功为63 kJ－38 kJ＝25 kJ.E 正确．14．(5选3)关于内能 ,以下说法中不正确的选项是( )A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体的机械能发生变化时 ,其内能也一定发生变化C．假设外界对系统做的功为W ,那么系统的内能增加WD．假设系统从外界吸收的热量为Q ,那么系统的内能增加QE．做功和热传递在改变物体内能方面是等效的答案：BCD解析：在分子动理论中 ,我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能 ,A正确；内能与机械能是两个不同的物理概念 ,两者没有什么关系 ,如物体的速度增加了 ,机械能可能增加 ,但如果物体的温度不变 ,物体的内能就不变 ,故B错误；只有当系统与外界绝||热时 ,外界对系统做的功才等于系统内能的增加量 ,同理 ,只有在单纯的热传递过程中 ,系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量) ,故C、D错误；做功和热传递在改变物体内能方面是等效的 ,我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大 ,温度升高 ,也可以使用热传递的方式使它升高到相同的温度 ,E正确．15．(5选3)以下关于热力学第二定律说法正确的选项是( )A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C．机械能可以全部转化为内能 ,而内能无法全部用来做功以转换成机械能D．气体向真空的自由膨胀是可逆的E．热运动的宏观过程有一定的方向性答案：BCE解析：热运动的宏观过程有一定的方向性 ,符合能量守恒定律的宏观过程并不都能发生 ,故A错误 ,E正确；根据热力学第二定律 ,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 ,所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的 ,故B正确 ,D错误 ,根据热力学第二定律 ,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用功而不产生其他影响 ,所以机械能可以全部转化为内能 ,而内能无法全部用来做功以转换成机械能 ,故C正确．16．(5选3)以下说法正确的选项是( )A．两个物体只要温度相等 ,那么它们分子热运动的平均动能就相等B．在自然界能量的总量是守恒的 ,所以不存在能源危机C．热力学第|一定律也可表述为第|一类永动机不可能制成D．热力学第二定律可描述为 "不可能使热量由低温物体传递到高温物体〞E．1 kg的0 ℃的冰比1 kg的0 ℃的水的内能小些答案：ACE解析：温度是分子热运动平均动能的标志 ,两个物体只要温度相等 ,那么它们分子热运动的平均动能就相等 ,A正确；虽然在自然界能量的总量是守恒的 ,但能量的转化和转移具有方向性 ,B错误；热力学第|一定律也可表述为第|一类永动机不可能制成 ,C正确；热力学第二定律可描述为 "不可能使热量由低温物体传递到高温物体 ,而不引起其他的变化〞 ,D错误；1 kg的0 ℃的冰变成1 kg的0 ℃的水要吸收热量 ,E正确．35综合提能力课时练赢高分课时测评○一、选择题1.[2021·全国卷Ⅰ][物理 - -选修3－3]如图 ,一定质量的理想气体从状态a开始 ,经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体 ,以下说法正确的选项是__________(选对1个得2分 ,选对2个得4分 ,选对3个得5分；每选错1个扣3分 ,最||低得分为0分)．A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小答案：BDE解析：A错：过程①中 ,气体由a到b ,体积V不变、T升高 ,那么压强增大．B对：过程②中 ,气体由b到c ,体积V变大 ,对外界做功．C错：过程④中 ,气体由d到e ,温度T降低 ,内能ΔU减小 ,体积V不变 ,气体不做功 ,根据热力学第|一定律ΔU＝Q＋W得Q<0 ,即气体放出放量．D对：状态c、d温度相同 ,所以内能相同．E对：由b到c的过程 ,作过状态b、c的等压线 ,分析可得p b>p c ,由c到d的过程 ,温度不变 ,V c<V d ,所以p c>p d ,所以p b>p c>p d.2．[2021·全国卷Ⅲ][物理 - -选修3－3]如图 ,一定量的理想气体从状态a变化到状态b ,其过程如p－V图中从a到b的直线所示．在此过程中________．(填正确答案标号．选对1个得2分 ,选对2个得4分 ,选对3个得5分．每选错1个扣3分 ,最||低得分为0分)A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案：BCD解析：(1)A错：在p－V图中理想气体的等温线是双曲线的一支 ,而且离坐标轴越远温度越高 ,故从a到b温度升高．B对：一定质量的理想气体的内能由温度决定 ,温度越高 ,内能越大．C对：气体体积膨胀 ,对外做功．D对：根据热力学第|一定律ΔU＝Q＋W ,得Q＝ΔU－W ,由于ΔU>0、W<0 ,故Q>0 ,气体吸热．E错：由Q＝ΔU－W可知 ,气体吸收的热量一局部用来对外做功 ,一局部用来增加气体的内能．3. [2021·全国卷Ⅱ ,33(1)](多项选择)如图 ,用隔板将一绝||热汽缸分成两局部 ,隔板左侧充有理想气体 ,隔板右侧与绝||热活塞之间是真空．现将隔板抽开 ,气体会自发扩散至||整个汽缸．待气体到达稳定后 ,缓慢推压活塞 ,将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．以下说法正确的选项是( )A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大。

(北京专用)2020版高考物理总复习第六章第4讲功能关系能量守恒定律课件

v 1
对物体应用动能定理:① f 2 t= 2 mv2 ,
摩擦力对皮带做功:W=② -fvt ,
v
1
则产生热量:Q=fx相对=③ f(vt- 2 t) =④ 2 mv2 。
1.升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(g取10 m/s2) ( A ) A.升降机对物体做功5 800 J B.合外力对物体做功5 800 J C.物体的重力势能增加500 J D.物体的机械能增加800 J
能的变化,W Ff
=- 1 mg·2h=-1 mgh,机械能损失了1 mgh,D错。
4
2
2
考点二能量转化和守恒观点在力学问题中的应用
1.当涉及摩擦力做功,机械能不守恒时,一般用能量守恒定律。 2.解题时,首先确定初末状态,然后分析状态变化过程中哪些形式的能量减少,哪些形式的能量增加,求出减少的能量总和ΔE减和增加的能量总和 ΔE增,最后由ΔE减=ΔE增列式求解。
角为30°的固定斜面,其运动的加速度为 3 g,此物体在斜面上上升的最大
4
高度为h,则在这个过程中物体 ( B )
A.重力势能增加了 34 mgh
B.重力势能增加了mgh C.动能损失了mgh
D.机械能损失了 1 mgh
4
解析设物体受到的摩擦阻力为Ff,由牛顿第二定律得Ff+mg sin 30°
1-1 如图所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索,用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法错误的有 ( A ) A.力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量

2020年高考物理素养提升专题07 功能关系及能量守恒(原卷版)

素养提升微突破07 功能关系及能量守恒——树立环保意识，建立节约观念功能关系及能量守恒功是能量转化的量度。

即物体做了多少功就有多少能量发生变化，而且能的转化必须通过做功来实现。

能量既不能凭空产生，也不能凭空消失。

它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。

本节知识促进学生在理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。

如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一的圆弧，与ab相切于b点。

一质量为m的小球。

始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g。

小球从a点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR一、功能关系的理解和应用功能关系是历年高考的考查热点。

考查的题型既有选择题又有计算题。

学生在解答这类问题时，常因为没有正确分析出哪些力做功或者哪些能量发生变化而出错。

【2019·佛山模拟】(多选)如图所示，质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度从A 点冲上倾角为30°的固定斜面，其减速运动的加速度为34g ，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，则在这个过程中物体A ．重力势能增加了mghB ．机械能损失了12mghC ．动能损失了mghD ．克服摩擦力做功14mgh【规律方法】(1)在应用功能关系解决具体问题的过程中，动能的变化用动能定理分析。

(2)重力势能的变化用重力做功分析。

(3)机械能的变化用除重力和弹力之外的力做功分析。

(4)电势能的变化用电场力做功分析。

二、多运动过程中的功能问题【2019·杭州模拟】在学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家提供了一个游戏。

如图所示，将一质量为0.1 kg 的钢球放在O 点，用弹射装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA 和AB 运动。