新高考物理一轮复习考点精讲精练第6章第11讲 多个物体（系统）的功能关系（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点精讲精练第6章第11讲 多个物体（系统）的功能关系（2份，原卷版+解析版），共7页。
【模型一 多个物体的功能关系的理解及应用 】
类型1 多个物体（系统）的功能关系
类型2 功能关系的图像
【模型二 能量守恒定律的理解及应用】
类型1 能量守恒定律的理解
类型2 能量守恒定律解决连接体模型
类型3 能量守恒定律解决板块模型
类型4 能量守恒定律解决传送带模型
【模型三 系统的机械能守恒定律的判断及应用】
类型1系统机械能守恒定律的判断
类型2 系统机械能守恒定律应用
类型3 非质点类机械能守恒应用
高考对功能关系和能量守恒定律的考查非常频繁，考题的形式多以选择题和计算题，该部分内容贯穿于重力场、电场、磁场中，是处理力学的三把“金钥匙”之一。
本讲内容备考时候，理解各种功能关系和能量守恒定律，且利用功能关系和能量守恒定处理有关物理问题。用绳、杆连接体的系统机械能守恒问题，含弹簧系统机械能守恒问题，传送带、板块模型的能量问题是‌考查的重中之重‌，考题中会以不同形式再现。
【模型一 多个物体的功能关系的理解及应用 】
类型1 多个物体（系统）的功能关系
\l "_Tc25045" 1、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，一方面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，另一方面做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。
2.功能关系的应用
（1）若涉及总功（合外力的功），用动能定理分析．
（2）若涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析．
（3）若涉及弹性势能的变化，用弹力做功与弹性势能变化的关系分析．
（4）若涉及电势能的变化，用电场力做功与电势能变化的关系分析．
（5）若涉及机械能变化，用其他力（除重力和系统内弹力之外）做功与机械能变化的关系分析．
（6）若涉及摩擦生热，用滑动摩擦力做功与内能变化的关系分析．
3.力学中几种常见的功能关系

【典例1】（多选）将图甲中的蹦床简化为如图乙所示的弹簧，当质量50 kg的运动员站在蹦床上静止时，弹簧的上端由O点压缩到A点，运动员重心在O点。现将比赛过程分为两段，过程1：运动员从A点开始，通过多次起跳，在空中完成动作，且越跳越高，直至重心达到距O点高为6.1 m的最高点（此时运动员的速度为零）；过程2：运动员在最高点结束表演，此后不做任何动作，多次往返，最后静止在蹦床上，弹回过程中重心与O点最大高度差为4 m。若整个过程中运动员所受空气阻力大小恒为其重力的0.2倍，重力加速度大小为10 m/s2。则（ ）

A.过程1中，运动员能够越跳越高，是因为弹簧对运动员不断做正功
B.在过程2的每一次单向向上运动过程中，运动员的速度最大时，弹簧的上端都处于A点下方
C.过程2中，从开始下落到重心距O点高4 m处，运动员克服空气阻力做的功为1 010 J
D.过程2中，弹簧的最大弹性势能为2 520 J
【变式1-1】如图，一轻质弹簧置于固定光滑斜面上，下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹簧处于原长时上端位于A点。一物块由斜面上A点上方某位置释放，将弹簧压缩至最低点B（弹簧在弹性限度内），则物块由A点运动至B点的过程中，弹簧弹性势能的（ ）

A．增加量等于物块动能的减少量
B．增加量等于物块重力势能的减少量
C．增加量等于物块机械能的减少量
D．最大值等于物块动能的最大值
【变式1-2】如图所示，轻弹簧一端悬挂在横杆上，另一端连接质量为m的重物，弹簧和重物组成的系统处于静止状态。某时刻在重物上施加一方向竖直向上，大小为的恒力，重物上升的最大高度为h，已知弹簧的弹性势能表达式为 ，则（ ）

A．上升过程中系统机械能守恒
B．开始时弹簧的弹性势能为
C．上升过程中重物的最大动能为
D．上升到最高点过程中重物的重力势能增加
【变式1-3】 如图所示，一长木板B放在粗糙的水平地面上，在B的左端放一物块A，现以恒定的外力F拉A，经一段时间物块A从长木板B的右端滑下，在此过程中以地面为参考系，长木板B也向右移动一段距离，则在此过程中（ ）
A.外力F对A做的功等于A和B动能的增加量
B.A对B摩擦力做的功与B对A摩擦力做的功绝对值相等
C.外力F做的功等于A、B动能的增加量与系统由于摩擦而产生的热量之和
D.A对B摩擦力做的功等于B动能的增加量和B与地面之间因摩擦产生的热量之和
类型2 功能关系的图像
\l "_Tc25045" 功能关系中的图像问题
【典例2】（多选）（2020·全国卷Ⅰ）一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（ ）

A.物块下滑过程中机械能不守恒
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2
D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
【变式2-1】（多选）在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面成θ角倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m＝1kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图乙所示，已知重力加速度g＝10m/s2，由v－t图像可知（ ）
A．货物从A运动到B过程中，摩擦力恒定不变
B．货物与传送带间的动摩擦因数为0.5
C．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
D．A、B两点的距离为2.4m
【变式2-2】在距地面高d处由静止释放一小球，小球向下运动过程中受到的阻力不能忽略，以地面为重力势能的零势能面，物体的机械能E随小球到地面的高度h的变化关系图像如图所示，图中纵坐标 b、c为已知数据，重力加速度为g。根据图像判断下列说法正确的是（ ）

A．小球的质量等于 B．当 时，小球的动能等于
C．运动过程中小球受到的阻力大小恒为 D．小球运动的加速度等于
【变式2-3】（2023·全国乙卷高考题）如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（ ）
A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于fl
C．物块的动能一定大于 D．物块的动能一定小于
【模型二 能量守恒定律的理解及应用】

类型1 能量守恒定律的理解
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其他形式，或者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）表达式：
①E初=E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。
②ΔE增=ΔE减，增加的能量总和等于减少的能量总和。
2.列能量守恒定律方程的两条基本思路：
①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，且减少量和增加量一定相等．
3.能量转化问题的解题思路
（1）当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律．
（2）解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，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．
4.运用能量守恒定律解题的基本步骤
1.首先确定初、末状态，分清有几种形式的能在变化，如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等。
2.其次，分析变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，
3.最后列出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，由ΔE减=ΔE增列式求解。
【典例3】（2022·浙江高考题）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（ ）
A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B．单位时间流过面积的流动空气动能为
C．若每天平均有的风能资源，则每天发电量为
D．若风场每年有风速在范围内，则该发电机年发电量至少为
【变式3-1】溜溜球是一种玩具，两个圆饼状的塑钢块中心用一根轴固定相连，成为一个整体。绳的一端固定在轴上，将绳缠绕在轴上，绳的另一端用手拉住或固定在天花板上。从静止释放后，溜溜球会一边转动一边下落。如图所示，现有两个完全一样的溜溜球，绳长均为l。将左边一个溜溜球的绳缠绕在轴上，右边一个溜溜球的绳不绕在轴上。将两个溜溜球同时从同一高度由静止释放，它们各自下落到0.5l处时，左边溜溜球的下落速度v1，右边溜溜球的下落速度v2。下列关于v1、v2大小关系正确的是（ ）
A．v1=v2B．v1>v2C．v1