人教重难点06 功能关系　能量守恒（解析版）—2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（全国通用）.docx

重难点06 功能关系　能量守恒
能量观点是解决物理问题的方法之一，做功的过程就是能量转化的过程，某种形式的能量的变化对应某种力的做功过程。能量守恒定律是自然界的各种能量转化的遵守的规律。在试题中，多以综合题形式出现，选择题计算题等题型均有出现，伴随多过程问题。
例题1. （多选）（2022·河北·高考真题）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体和用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量，时刻将两物体由静止释放，物体的加速度大小为。时刻轻绳突然断开，物体能够达到的最高点恰与物体释放位置处于同一高度，取时刻物体所在水平面为零势能面，此时物体的机械能为。重力加速度大小为，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（　　）
A．物体和的质量之比为 B．时刻物体的机械能为
C．时刻物体重力的功率为 D．时刻物体的速度大小
【答案】BCD
【解析】A．开始释放时物体Q的加速度为，则
解得
选项A错误；
B．在T时刻，两物体的速度
P上升的距离
细线断后P能上升的高度
可知开始时PQ距离为
若设开始时P所处的位置为零势能面，则开始时Q的机械能为

从开始到绳子断裂，绳子的拉力对Q做负功，大小为
则此时物体Q的机械能

此后物块Q的机械能守恒，则在2T时刻物块Q的机械能仍为，选项B正确；  
CD．在2T时刻，重物P的速度
方向向下；此时物体P重力的瞬时功率
选项CD正确。
故选BCD。
例题2. （2022·湖北·高考真题）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（　　）
A．μmgk B． C． D．
【答案】C
【解析】Q恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足
若剪断轻绳后，物块P与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此Р相对于其初始位置的最大位移大小为
故选C。
1．力做功及功能关系
比较
力　　
做功特点
功能关系
重力
做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关
WG＝－ΔEp＝mgh1－mgh2
弹力(弹簧)
做功只与弹簧的劲度系数和形变量有关
W弹＝－ΔEp＝k(Δx1)2－k(Δx2)2(不要求计算)
摩擦力
滑动摩擦力做功与路径有关，可以做正功、负功，也可以不做功
|Wf滑|＝Ff滑·s(s为路程)
一对滑动摩擦力
做功代数和小于零
|Wf滑|＝Q＝|ΔE机械能|＝Ff滑·x相对
一对静摩擦力
做功代数和为零
一对相互作用力
作用力和反作用力可以做功，也可以不做功，做功代数和可以大于零、小于零，也可以等于零
合力
合力如果是恒力，可以根据功的定义式求解
F合·x＝ΔEk(动能定理)
重力及弹簧弹力以外的其他力
重力及弹簧弹力以外的其他力所做的功将改变系统的机械能
W其他力＝ΔE机械能
电场力
与路径无关，由初、末位置的电势差决定
W电场力＝－ΔEp＝qU
洛伦兹力
不做功，只改变速度的方向
安培力
可以做功，也可以不做功
感应电流在磁场中受到的安培力
做负功，阻碍导体棒与导轨的相对运动
|W安|＝|ΔE机械能|＝Q
分子力
可以做正功，也可以做负功
W分子力＝－ΔEp
核力
核力破坏时将释放巨大的能量
ΔE＝Δmc2其中c为光速
2．力做功正、负的判断及功的计算常用二级结论
力做功正负的判断
(1)F与l的夹角(恒力)
(2)F与v的夹角(曲线运动的情况)
(3)能量变化(两个相联系的物体做曲线运动的情况)
功的计算
(1)W＝Flcos α(恒力，定义式)
(2)W＝Pt(变力)
(3)W＝ΔEk(变力或恒力)
(4)W其他＝ΔE机，功能原理
(5)图象法(变力或恒力)
(6)气体做功：W＝pΔV(p—气体的压强，ΔV—气体的体积变化)
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，轻弹簧放置在倾角为的斜面上，弹簧下端与斜面底端的挡板相连，可看作质点的小物块A、B叠放在一起，在斜面的顶端由静止释放一起沿斜面下滑。弹簧被压缩到最短时，A物块刚好从B上滑离，此后弹簧将物块B弹出，B刚好又能滑到斜面顶端，已知重力加速度为g，B物块与斜面间动摩擦因