第6講功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025課程標(biāo)準(zhǔn)考點(diǎn)考情梳理浙江真題問題情境機(jī)械能守恒定律2021.1,T6同學(xué)們從雪道上滑下2021.1,T20小球在游戲裝置上的運(yùn)動(dòng)2022.6,T6神舟十三號(hào)飛船在近地圓軌道上環(huán)繞并擇機(jī)返回地面2023.6,T3鉛球推出后的運(yùn)動(dòng)2024.1,T18物塊和滑塊在裝置上的運(yùn)動(dòng)功能關(guān)系2021.1,T11汽車勻速行駛的能量分配情況2021.6,T11泵車的泵送系統(tǒng)輸送混凝土2024.1,T3足球從水平地面上被踢出考點(diǎn)一功能關(guān)系統(tǒng)攬主干知識(shí)1.功能關(guān)系的理解和應(yīng)用功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。(1)根據(jù)功和能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,判定能的轉(zhuǎn)化情況。(2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化,可計(jì)算變力做的功。2.各種能量及其對(duì)應(yīng)的功能關(guān)系

能量功能關(guān)系勢(shì)能重力做功等于重力勢(shì)能減少量彈力做功等于彈性勢(shì)能減少量靜電力做功等于電勢(shì)能減少量分子力做功等于分子勢(shì)能減少量動(dòng)能合力做功等于物體動(dòng)能變化量機(jī)械能除重力和彈力之外的其他力做功等于機(jī)械能變化量摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能一對(duì)相互作用的摩擦力做功之和的絕對(duì)值等于產(chǎn)生的內(nèi)能電能克服安培力做功等于電能增加量研學(xué)選考命題1.(2021浙江1月選考)一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛,其1s內(nèi)能量分配情況如圖所示,則汽車(

)A.發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為70kWB.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7×104JC.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9×104JD.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0×104JC【解析】

由題圖可知,發(fā)動(dòng)機(jī)1

s內(nèi)克服轉(zhuǎn)動(dòng)阻力做功為0.45×104

J,則輸出功率為

=4.5

kW,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;每1

s消耗的燃料有6.9×104

J進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),則最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為6.9×104

J,選項(xiàng)C正確,B、D錯(cuò)誤。2.(2024浙江1月選考)如圖所示,質(zhì)量為m的足球從水平地面上位置1被踢出后落在位置3,在空中達(dá)到最高點(diǎn)2的高度為h,則足球(

)A.從1到2動(dòng)能減少mghB.從1到2重力勢(shì)能增加mghC.從2到3動(dòng)能增加mghD.從2到3機(jī)械能不變B【解析】

由足球的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,足球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定受到空氣阻力作用,則從1到2重力勢(shì)能增加mgh,動(dòng)能減少量大于mgh,A錯(cuò)誤,B正確;從2到3由于空氣阻力作用,則機(jī)械能減少,重力勢(shì)能減少mgh,則動(dòng)能增加小于mgh,C、D錯(cuò)誤。角度衍生練1.(2024浙江金華模擬預(yù)測(cè))如圖甲所示,有一光滑斜面體ABC,一物塊在平行于斜面的推力F的作用下,從底端A點(diǎn)沿斜面AB由靜止開始向上運(yùn)動(dòng),該過程中物塊的機(jī)械能E隨位移x的變化圖線如圖乙所示,則(

)甲

乙A.推力F一直增大B.選擇的重力勢(shì)能的參考平面是B點(diǎn)所在水平面C.在x=x1位置物塊所受推力F為零D.在0~x1過程中物塊做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)C【解析】

由題圖乙可知,此過程中物塊的機(jī)械能E隨位移x的增加而增加得越來越緩慢,則根據(jù)功能關(guān)系ΔE=WF=Fx,可知隨著x的增加,推力F所做的功越來越小,所以推力F在變小,當(dāng)x=x1后,機(jī)械能不再增加,則從x=x1位置后,推力F為零,故A錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)圖乙可知,當(dāng)x=0時(shí),物塊的機(jī)械能為零,則選擇的重力勢(shì)能的參考平面是A點(diǎn)所在水平面,故B錯(cuò)誤;由上述分析可知,在0~x1過程中,推力F逐漸減小到零,設(shè)斜面傾角為θ,物塊質(zhì)量為m,則根據(jù)牛頓第二定律有F-mgsin

θ=ma,則隨著F的逐漸減小,物塊的加速度先沿斜面向上減小,當(dāng)F<mgsin

θ后,物塊的加速度沿斜面向下逐漸增大,故D錯(cuò)誤。2.如圖為雙層立體泊車裝置。欲將靜止在1號(hào)車位的轎車移至4號(hào)泊車位,需先通過1號(hào)車位下方的移動(dòng)板托舉著轎車耗時(shí)10s豎直抬升2m至3號(hào)車位,再耗時(shí)15s水平右移3m停至4號(hào)車位。若轎車質(zhì)量為2t,g取10m/s2,則(

)A.水平右移過程移動(dòng)板對(duì)車的摩擦力做正功B.豎直抬升過程支持力做功大于克服重力做功C.豎直抬升過程移動(dòng)板對(duì)1號(hào)車位的轎車做功4×103JD.整個(gè)過程移動(dòng)板對(duì)轎車做功功率為1.6×103WD【解析】

水平右移過程轎車初末動(dòng)能均為零,摩擦力做功為零,A錯(cuò)誤;豎直抬升過程只有支持力和重力做功,且轎車的初末動(dòng)能均為零,則支持力做功等于克服重力做功,B錯(cuò)誤;豎直抬升過程移動(dòng)板對(duì)1號(hào)車位做功W=mgh=2

000×10×2

J=4.0×104

J,C錯(cuò)誤;整個(gè)過程移動(dòng)板對(duì)轎車做功功率為考點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律統(tǒng)攬主干知識(shí)1.判斷物體或系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的三種方法

定義判斷法動(dòng)能與勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)之和不發(fā)生變化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒能量轉(zhuǎn)化判斷法沒有與機(jī)械能以外的其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能守恒做功判斷法只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)做功時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能守恒2.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式

3.能量守恒定律

研學(xué)選考命題(2023浙江1月選考)一位游客正在體驗(yàn)蹦極,綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺(tái)縱身而下。游客從跳臺(tái)下落直到最低點(diǎn)過程中(

)A.彈性勢(shì)能減小B.重力勢(shì)能減小C.機(jī)械能保持不變D.橡皮繩一繃緊動(dòng)能就開始減小B【解析】

游客從跳臺(tái)下落,開始階段橡皮繩未拉直,只受重力作用做勻加速運(yùn)動(dòng),下落到一定高度時(shí)橡皮繩開始繃緊,游客受重力和向上的彈力作用,彈力從零逐漸增大,游客所受合力先向下減小后向上增大,速度先增大后減小,到最低點(diǎn)時(shí)速度減小到零,彈力達(dá)到最大值。橡皮繩繃緊后彈性勢(shì)能一直增大,A錯(cuò)誤;游客高度一直降低,重力一直做正功,重力勢(shì)能一直減小,B正確;下落階段橡皮繩對(duì)游客做負(fù)功,游客機(jī)械能減小,轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,C錯(cuò)誤;橡皮繩剛繃緊到彈力等于重力這段時(shí)間內(nèi),彈力小于重力,合力向下做正功,游客動(dòng)能在增加,當(dāng)彈力大于重力后,合力向上對(duì)游客做負(fù)功,游客動(dòng)能逐漸減小,D錯(cuò)誤。角度衍生練圖甲為某彈跳玩具,圖乙為其簡(jiǎn)化圖,底部是一個(gè)質(zhì)量為m的底座,通過彈簧與頂部一質(zhì)量m0=2m的小球相連,同時(shí)用輕質(zhì)無彈性的細(xì)繩將底座和小球連接,穩(wěn)定時(shí)繩子伸直而無拉力。用手將小球按下一段距離后釋放,小球運(yùn)動(dòng)到初始位置處時(shí),瞬間細(xì)繩繃緊,帶動(dòng)底座離開地面,一起向上運(yùn)動(dòng),底座離開地面后能上升的最