2018届高三二轮复习专题三：能量转化和守恒定律

能量转化和守恒定律一、体系构建二、机械能守恒定律的理解1.守恒观点:物体初状态的机械能等于末状态的机械能;2.转化观点:势能和动能的变化量绝对值相等.ΔEp减=ΔEk增或ΔEp增=ΔEk减3.转移观点:一部分机械能的变化量与另一部分机械能的变化量绝对值相等.ΔE1增=ΔE2减或ΔE1减=ΔE2增重力做功WG=mgh三、常见的功能关系：功是能量转化的量度重力势能变化ΔEP弹力做功W弹弹性势能变化ΔEP合外力做功W合动能变化ΔEK除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功W其他机械能变化ΔE机滑动摩擦力与介质阻力做功Wf=fX相对系统内能变化ΔE内（热Q）分子力做功W分子势能变化ΔEP分外界对气体（或气体对外界）做功W内能变化ΔU电场力做功WAB=qUAB电势能变化ΔEP电流做功W=UIt电能的转化ΔE电安培力做功W电能的转化ΔE电克服安培力做功W克安其他形式的转化为电能变化ΔE电静摩擦力做功滑动摩擦力做功区别不同点只有能量的转移,而没有能量的转化既有能量的转移,又有能量的转化相同点：对物体可以做正功、负功,还可以不做功3、摩擦力做功的特点：一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零,总功W=-Ff·l相对,即摩擦时产生的热量四、思想方法1、物理思想:守恒思想、转化思想。2、物理方法:守恒法、转化法、转移法。五、巧选解题方法1、涉及力的作用与运动状态的变化时,常用牛顿运动定律.2、涉及变力时常用动能定理.3、涉及两个或两个以上物体时,首选机械能守恒定律.六、思想方法1、物理思想:守恒思想、转化思想。2、物理方法:守恒法、转化法、转移法。七、单个物体的机械能守恒对单个物体的机械能守恒问题的考查，考查时常结合平抛运动、圆周运动、牛顿第二定律等知识进行简单交汇命题，难度一般。1、解题思路：练1、取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为(　　)练2、如图所示,有一内壁光滑的闭合椭圆形管道,置于竖直平面内,MN是通过椭圆中心O点的水平线.已知一小球从M点出发,初速率为v0,沿管道MPN运动,到N点的速率为v1,所需时间为t1;若该小球仍由M点以初速率v0出发,而沿管道MQN运动,到N点的速率为v2,所需时间为t2.则(　　)A.v1=v2,t1>t2 B.v1<v2,t1>t2C.v1=v2,t1<t2 D.v1<v2,t1<t2八、多个物体（系统）的机械能守恒1、是否守恒——从两个角度判断(1)若只有物体重力和弹簧弹力做功，则物体和弹簧组成的系统机械能守恒。(2)若系统只有动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式的能的相互转化，如摩擦热等，则系统机械能守恒。2、怎样守恒——三种表达形式练3、如图,滑块a,b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上.a,b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动.不计摩擦,a,b可视为质点,重力加速度大小为g.则(　　)A.a落地前,轻杆对b一直做正功练4、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(　)则圆环(　)A.下滑过程中,加速度一直减小八、功能关系的应用1、三种功能转化关系(1)物体动能的增加量等于合外力做的总功，而动能的减少量等于系统内其他能量的增加。练5、如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上，一个小物块(可视为质点)从A点以初速度v0向左运动，接触弹簧后运动到C点时速度恰好为零，弹簧始终在弹性限度内。AC两点间距离为L，物块与水平面间动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则物块由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是(　　)下列说法正确的是(　　)A．弹簧和物块组成的系统机械能守恒（2）物体机械能的变化等于除重力和弹簧的弹力之外的其他力所做的功即ΔE机=W其他练6、“弹弓”一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一，其构造如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋ACB恰好处于原长状态，在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则(　)A．从D到C，弹丸的机械能守恒B．从D到C，弹丸的动能一直在增大C．从D到C，弹丸的机械能先增大后减小D．从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能（3）两物体相对滑动时，因摩擦而产生的热量为Q＝Ffl相对，l相对为相对滑行位移而不是对地的位移。练7、如图所示,甲、乙两传送带与水平面的夹角相同,都以恒定速率v向上运动.现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处,小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v;在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v,已知B处离地面的高度均为H.则在小物体从A到B的过程中(　　)A.小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小B.两传送带对小物体做功相等C.两传送带消耗的电能相等D.两种情况下因摩擦产生的热量相等十、电场中的功能关系带电粒子(或带电体)在电场中的运动问题，一般涉及受力情况和运动情况分析，特别是电场力做功与电势能变化关系分析和动能定理的应用等，具有试题情景新颖、过程复杂等特点。理清电场中的功能关系练8、(多选)如图所示,处于真空中的匀强电场,与水平面成15°角,在竖直平面内的直线AB与场强E垂直,在A点以大小为v0的初速度水平向右抛出一质量为m、带电荷量为+q的小球,经时间t,小球下落一段距离过C点(图中未画出)时的速率仍为v0.已知A,B,C三点在同一平面内,则小球由A运动到C的过程中(　)则小球由A运动到C的过程中(　)A.小球的电势能增加B.电场力对小球做功为零练9、一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将(　　)则从P点开始下落的相同粒子将(　　)A．打到下极板上　　 B．在下极板处返回C．在距上极板处返回D．在距上极板d处返十一、复合场中的功能关系带电粒子在复合场中的运动问题是典型的力电综合问题，一般要从受力、运动、功能的角度来分析，此类问题涉及重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等。涉及的运动形式有匀速直线运动、匀变速直线运动、曲线运动等。综合性较强，能力要求较高，解决此类问题应熟练掌握各种功能关系、动能定理及能量守恒定律的应用。复合场的“三类”组合模式1、电场、重力场并存：若重力和电场力平衡，则带电体做匀速直线运动，动能不变；若重力和电场力不平衡，一般考查带电体的匀变速直线运动或类平抛运动，应用牛顿运动定律或动能定理，结合运动的合成与分解答题。2、电场、磁场并存：若电场力和洛伦兹力平衡，则带电微粒做匀速直线运动；若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电微粒做复杂曲线运动，因F洛不做功，可用动能定理求解问题。3、电场、磁场、重力场并存：若三力平衡，带电体做匀速直线运动，动能不变；若重力与电场力平衡，一般考查带电体的匀速圆周运动，应用牛顿运动定律和圆周运动知识答题，有时还会用到能量守恒或动能定理。练10、如图所示，粗糙且绝缘的斜面体ABC在水平地面上始终静止。在斜面体AB边上靠近B点固定一点电荷，从A点无初速释放带负电且电荷量保持不变的小物块(视为质点)，运动到P点时速度恰为零。则小物块从A到P运动的过程(　)A．水平地面对斜面体没有静摩擦作用力B．小物块的电势能一直增大C．小物块所受到的合外力一直减小D．小物块损失的机械能大于增加的电势能练11、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略粒子的重力，以下说法中正确的是(　　)A．此粒子必带正电荷B．A点和B位于同一高度C．离子在C点时机械能最大D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点十二、电磁感应中的功能关系利用能量观点分析电磁感应问题时，与力学中的分析方法类似，需要明确安培力做功及电能转化的特点。明确哪些形式能发生转化，哪些增加，哪些减少。从能量观点着手，运用动能定理或能量守恒定律，要特别注意安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”。练12、如图所示，导体棒ab电阻不计，由静止开始(不计摩擦)从图示位置下滑，磁场方向垂直斜面向上，则在此过程中(　)A．导体棒ab做匀加速直线运动B．导体棒ab下滑的加速度逐渐减小C．导体棒ab中的感应电流逐渐减小D．导体棒ab下滑至速度达到最大值时，动能的增加量小于重力势能的减小量练13、如图所示,ab,cd为间距l=1m的光滑倾斜金属导轨,与水平面的夹角为θ=30°,导轨电阻不计,ac间连接有一个R=2.4Ω的电阻.空间存在磁感应强度B0=2T的匀强磁场,方向垂直于导轨平面向上.将一根金属棒放置在导轨上距ac为x0=0.5m处,金属棒的质量m=0.5kg,电阻r=0.8Ω.现将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨向下运动的过程中始终与ac平行且与导轨接触良好.已知当金属棒向下滑行x=1.6m到达MN处时已经达到稳定速度,金属导轨足够长,g取10m/s2.则(1)金属棒的稳定速度是多少?(2)金属棒从释放到运动至MN处的过程中,忽略电流变化引起的电磁辐射损失,电阻R上产生的焦耳热是多少?思考：1、牛顿第二定律的内容是什么？2、动能定理的表达式是什么？3、平抛运动的相关知识点√