机械能守恒功能关系二轮专题复习：2.功能及能量守恒定律的应用Word版含解析.doc

‎2.功能及能量守恒定律的应用 一、基础知识回顾 ‎1．常见的功能关系 ‎(1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk.‎ ‎(2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp.‎ ‎(3)弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp.‎ ‎(4)除重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：Ffx相对＝ΔE内．‎ ‎(6)电场力做功与电势能的关系：W电＝－ΔEp电．‎ ‎(7)克服安培力做功与电能的关系：W克＝ΔE电．‎ ‎2．功能关系的应用“三注意”‎ ‎(1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况．‎ ‎(2)也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其可以方便计算变力做功的多少．‎ ‎(3)功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同．‎ 考向1　常见功能关系 ‎[例1]　(多选)如图所示，两根光滑平行的金属导轨，放在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身电阻不计，斜面处在一匀强磁场中，方向垂直斜面向上，一质量为m、电阻不计的金属棒，在沿斜面并与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升了h高度，则在上滑h的过程中(　　)‎ A．金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和 B．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量 C．金属棒受到的合外力所做的功为零 D．恒力F与安培力的合力所做的功为mgh 解析　金属棒匀速运动时合外力为零，合外力所做的功等于零，不等于mgh与电阻R上产生的热量之和，故A错误，C正确．导体棒匀速上升过程中，根据动能定理得：WF＋WG＋W安＝0，而克服安培力所做功等于回路电阻中产生的热量，即有：Q＝－W安，则得：WF＋WG－Q＝0，故有WF＋WG＝Q，即恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量，故B正确．由动能定理得：WF－mgh＋W安＝0，故有：WF＋W安＝mgh，即恒力F与安培力的合力所做的功为 mgh，故D正确．故选BCD.‎ 答案　BCD 考向2　功能关系中的弹簧模型 ‎[例2]　(2017·四川省德阳市高考物理一诊试卷)(多选)如图所示，固定于地面、倾角为θ的光滑斜面上有一轻质弹簧，轻质弹簧一端与固定于斜面底端的挡板C连接，另一端与物块A连接，物块A上方放置有另一物块B，物块A、B质量均为m且不粘连，整个系统在沿斜面向下的恒力F作用下而处于静止状态．某一时刻将力F撤去，若在弹簧将A、B弹起过程中，A、B能够分离，则下列叙述正确的是(　　)‎ A．从力F撤去到A、B发生分离的过程中，弹簧及A、B物块所构成的系统机械能守恒 B．A、B被弹起过程中，A、B即将分离时，两物块速度达到最大 C．A、B刚分离瞬间，A的加速度大小为gsin θ D．若斜面为粗糙斜面，则从力F撤去到A、B发生分离的过程中，弹簧减少的弹性势能一定大于A、B增加的机械能与系统摩擦生热之和 解析　A、从力F撤去到A、B发生分离的过程中，弹簧及A、B物块所构成的系统只有重力和弹簧的弹力做功，所以系统的机械能守恒，故A正确．B、A、B被弹起过程中，合力等于零时，两物块速度达到最大，此时弹簧处于压缩状态，A、B还没有分离，故B错误．C、A、B刚分离瞬间，A、B间的弹力为零，对B，由牛顿第二定律得mgsin θ＝maB，得aB＝gsin θ，此瞬间A与B的加速度相同，所以A的加速度大小为gsin θ，故C正确．D、若斜面为粗糙斜面，则从力F撤去到A、B发生分离的过程中，由能量守恒定律知，弹簧减少的弹性势能一定等于A、B增加的机械能与系统摩擦生热之和，故D错误．故选：AC.‎ 答案　AC 题组冲关 ‎1．(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与套在光滑竖直杆上的圆环相连，圆环位于a处时，弹簧水平且处于原长．将圆环从a处由静止释放，经过b处时速度最大，到达c处时速度为零．已知弹簧始终在弹性限度内，则圆环在从a下滑到c的过程中，以下判断正确的是(　　)‎ A．圆环的加速度一直减小 B．圆环所受杆的弹力一直变大 C．圆环与弹簧组成系统的机械能守恒 D．圆环减小的重力势能等于弹簧增加的弹性势能 解析：选BC.由于在a处弹簧处于原长状态，则圆环在a处只受重力的作用，加速度等于重力加速度g，由题意圆环在b处的速度最大，该位置的加速度为零，因此圆环由a到c的过程中，圆环的加速度先减小后增大，A错误；设弹簧的原长为l0，圆环运动过程中弹簧的长度为l，弹簧与竖直杆的夹角为α，则圆环从a运动到c的过程中，水平方向合外力始终为零，则杆对圆环的弹力与弹簧在水平方向的分力等大反向，则F＝k(l－l0)sin α，又sin α＝，整理得F＝kl0－，显然随l的增大杆对圆环的弹力一直增大，B正确；对圆环与弹簧组成的系统，整个运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，而弹簧弹力属于内力，因此系统的机械能守恒，C正确；圆环由a到c的过程中，圆环的动能先增大后减小，因此重力势能的减少量先大于后小于弹簧弹性势能的增加量，D错误．‎