2023年 年高考物理易錯題：功能關(guān)系和能量守恒（原卷版）

易錯點14功能關(guān)系和能量守恒

例題1.（2022?浙江?高考試題）某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如下圖，水以%=15m/s的速度水平噴

出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg。噴出的水是從井下抽取的，噴口離水面的高度保持

H=3.75m不變。水泵由電動機帶動，電動機正常工作時，輸入電壓為220V,輸入電流為

2.0Ao不計電動機的摩擦損耗，電動機的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水泵

的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%,忽略水在管道中運動的機械能損

/

/

/

4/

外

4

7

L

C

2

A.每秒水泵對水做功為75J

B.每秒水泵對水做功為225J

C.水泵輸入功率為440W

D.電動機線圈的電阻為10。

例題2.（多項選擇）（2022?福建?模擬預(yù)測）如下圖，一傾角為。=37°的足夠長斜面體固

定在水平地面上，質(zhì)量為〃=的長木板沿著斜面以速度勻速下滑，現(xiàn)把質(zhì)量

2kgBv0=9m/s

為機=lkg的鐵塊A輕輕放在長木板B的左端，鐵塊最終恰好沒有從長木板上滑下。已知A

與B之間、B與斜面之間的動摩擦因數(shù)均為〃，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加

速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos370=0.8,則以下推斷正確的選項是（）

A.動摩擦因數(shù)4=0.5

B.鐵塊A和長木板B共速后的速度大小為6m/s

C.長木板的長度為2.25m

D.從鐵塊放上到鐵塊和長木板共速的過程中，鐵塊A和長木板B減少的機械能等于A、B

之間摩擦產(chǎn)生的熱量

1.功能關(guān)系的理解與應(yīng)用

功與能的關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)

系，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.具體功能關(guān)系如下表：

功能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式

重力做功重力勢能的改變%=一峪

彈力做功彈性勢能的改變作=一g

合外力做功動能的改變%合=4縱

除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功機械能的改變沙=.機

兩物體間滑動摩擦力對物體系統(tǒng)做功機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能FfX相對=Q

2.應(yīng)用能量守恒定律解題的根本思路

(1)分清有多少種形式的能量如動能、勢能(包含重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能等］在

變化.

(2)明確哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減小，并且列出減少的能量AE減和增加的

能量AE增的表達式.

⑶列出能量守恒關(guān)系：4￡減=4￡增

易混點:

1.功的正負與能量增減的對應(yīng)關(guān)系

(1)物體動能的增加與減少要看合外力對物體做正功還是做負功.

(2)勢能的增加與減少要看對應(yīng)的作用力(如重力、彈簧彈力、靜電力等)做負功還是做正功.

(3)機械能的增加與減少要看重力和彈簧彈力之外的力對物體做正功還是做負功.

2.摩擦力做功的特點

(1)一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零；

(2)一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和總是負值，差值為機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的局部，也就是系統(tǒng)

機械能的損失量；

(3)說明：無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，都可以對物體做正功，也可以做負功，還可以

不做功.

舉一反三

1.（2023?浙江?高考試題）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)能量分配情況如下圖則汽車（）

水泵等損耗0.5xlO4J

摩擦損耗0.3xlO4J

/日服空氣阻麗麗"0.45xlO4J

\克服轉(zhuǎn)動阻力做功0.45xlO4J

A.發(fā)動機的輸出功率為70kW

B.每1S消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7xlO4J

C.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9xlO4J

D.每is消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0X104J

2.[2023?山東?模擬預(yù)測）如下圖，一足夠長的木板在光滑的水平面上以速度V向右勻速

運動，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物體豎直向下輕輕地放置在木板上的右端，已知物體m和木板之

間的動摩擦因數(shù)為小為保持木板的速度不變，從物體m放到木板上到它相對木板靜止的

過程中，須對木板施一水平向右的作用力F,那么力F對木板做功的數(shù)值為（）

__________\m_

—?

77^777777777777777）

A.—mv2B.-^mv2C.mv2D.2m/

42

3.（多項選擇）（2022?河北,模擬預(yù)測）如圖甲所示，質(zhì)量為M=L5kg、足夠長的木板靜止

在水平面上，質(zhì)量為m=0.5kg的物塊靜止于木板左端，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為

〃產(chǎn)0.1?，F(xiàn)用水平向右的拉力F拉動物塊，拉力大小隨時間的變化關(guān)系滿足F=kt（k為常

量），物塊的加速度。隨時間t變化的圖像如圖乙所示。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取

g=10m/s2,則（）

4a/(m-s-2)

甲乙

A.k=2N/s

B.物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.5

49

C.0~2s時間內(nèi)，水平拉力F做的功為KJ

144

D.42s時間內(nèi)，木板與地面間因摩擦產(chǎn)生的熱量為于2

易錯題通關(guān)

L（2023?北京?高考試題）在無風(fēng)的環(huán)境，某人在高處釋放靜止的籃球，籃球豎直下落；如

果先讓籃球以肯定的角速度繞過球心的水平軸轉(zhuǎn)動（如圖）再釋放，則籃球在向下掉落的

過程中偏離豎直方向做曲線運動。其原因是，轉(zhuǎn)動的籃球在運動過程中除受重力外，還受

到空氣施加的阻力力和偏轉(zhuǎn)力入。這兩個力與籃球速度v的關(guān)系大致為方向

與籃球運動方向相反；f,=k2v,方向與籃球運動方向垂直。以下說法正確的選項是

)

A.左、總是與籃球轉(zhuǎn)動角速度無關(guān)的常量

B.籃球可回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同

C.人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運動

D.釋放條件適宜，籃球有可能在空中延續(xù)一段水平直線運動

2.[2023?湖南?模擬預(yù)測）如下圖，一足夠長的木板在光滑水平面上以速度v向右勻速運

動，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物體豎直向下輕輕地放置在木板上的右端，已知物體和木板之間的動

摩擦因數(shù)為為保持木板的速度不變，須對木板施加一水平向右的作用力F。從物體放到

木板上到它相對木板靜止的過程中，木塊與物體組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為（）

m

——?F

/////////////////////////////////////

.,,?,-mv2-wv2

A.Imv2B.mv2C.------D.-----

24

3.（多項選擇）（2022?福建?模擬預(yù)測）如下圖，A物體套在光滑的豎直桿上，B物體放置

在粗糙水平桌面上，用一不可伸長輕繩連接。初始時輕繩經(jīng)過定滑輪呈水平，A、B物體質(zhì)

量均為m。A物體從P點由靜止釋放，下落到Q點時，速度為%PQ之間的高度差為h,

此時連接A物體的輕繩與水平方向夾角為夕。在此過程中，則（）

A.B物體做勻加速直線運動

B.A物體到Q點時，B物體的速度為vcosO

C.A物體到Q點時，B物體的動量為mvsin?

D.B物體克服摩擦做的功為機g/z-gwv?-^-/nv2sin20

4.1多項選擇）（2022?福建?模擬預(yù)測）如下圖，一傾角為8=37°的足夠長斜面體固定在水

平地面上，質(zhì)量為M=2kg的長木板B沿著斜面以速度。=9m/s勻速下滑，現(xiàn)把質(zhì)量為

m=lkg的鐵塊A輕輕放在長木板B的左端，鐵塊最終恰好沒有從長木板上滑下。已知A與

B之間、B與斜面之間的動摩擦因數(shù)均為〃，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速

度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos370=0.8,則以下推斷正確的選項是（）

A.動摩擦因數(shù)M=0.5

B.鐵塊A和長木板B共速后的速度大小為6m/s

C.長木板的長度為2.25m

D.從鐵塊放上到鐵塊和長木板共速的過程中，鐵塊A和長木板B減少的機械能等于A、B

之間摩擦產(chǎn)生的熱量

5.（多項選擇）（2023?全國?模擬預(yù)測）如下圖，一小球用輕質(zhì)線懸掛在木板的支架上，木

板沿傾角為。的斜面下滑時，細線呈豎直狀態(tài)，則在木板下滑的過程中，以下說法中正確

的選項是（）

A.小球的機械能守恒

B.木板、小球組成的系統(tǒng)機械能守恒

C.木板與斜面間的動摩擦因數(shù)為tanB

D.木板、小球組成的系統(tǒng)減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

6.（多項選擇）（2022?江西南昌?模擬預(yù)測）如圖甲所示，光滑水平面與半徑為R的光滑豎

直半圓軌道平滑銜接，在A點（距離8點足夠遠）固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧壓縮儲存了彈性

勢能可以發(fā)射質(zhì)量為m的小滑塊，已知重力加速度g,則以下說法正確的（）

A.假設(shè)彈簧彈性勢能為mgR,則小球恰能到達C點

B.假設(shè)彈簧彈性勢能為2mgR,則小球恰能到達。點

C.假設(shè)彈性勢能為3mgR,則小球通過8點時對軌道的壓力為6mg

D.假設(shè)彈性勢能為2.5mgR,則小球通過D點后落在水平面上距8點為2R

7.（多項選擇）［2022?黑龍江?佳木斯一中三模）如下圖為某超市的自動卸貨裝置示意圖,

在運輸車和轉(zhuǎn)運車之間搭建了一個長為乙=3.2m的運輸帶，傾角為a=37。，且在電機的

帶動下以恒定的速度"=2m/s逆時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將質(zhì)量為/%=50kg的包裝箱由運輸帶的頂端

P無初速度釋放，包裝箱與運輸帶之間的動摩擦因數(shù)必=0.5,經(jīng)過一段時間包裝箱運動到

運輸帶的底端Q。通過圓弧無能量損失進入質(zhì)量為“2=100kg水平靜止的轉(zhuǎn)運車，包裝箱

與轉(zhuǎn)運車之間的動摩擦因數(shù)必=0.5,轉(zhuǎn)運車與地面之間的動摩擦因數(shù)為〃3=°」，包裝箱

沒有滑離轉(zhuǎn)運車。重力加速度為g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8?則以下說法正確

的選項是（）

運輸乍

轉(zhuǎn)運乍

A.包裝箱在運輸帶上運動的時間為L2s

B.整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量為640J

C.轉(zhuǎn)運車長度1m,可以保證包裝箱沒有滑離轉(zhuǎn)運車

D.包裝箱在運輸帶上留下的劃痕長度為1m

8.（多項選擇）［2022?河北?模擬預(yù)測）如下圖，傳送帶與水平方向夾角為夕，且足夠

長?，F(xiàn)有一質(zhì)量為〃，可視為質(zhì)點的物體，以初速度％沿著與傳送帶平行的方向，從B點開

始向上運動，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為〃（〃>tan。）。傳送帶以恒定的速度v運

行，物體初速度大小和傳送帶的速度大小關(guān)系為％<九則物體在傳送帶上運動的過程

中，以下說法正確的選項是（）（重力加速度為g）

A.運動過程中摩擦力對物體可能先做正功再做負功

B.運動過程中物體的機械能一直增加

C.假設(shè)傳送帶逆時針運動，則摩擦力對物體做功為零

D.假設(shè)傳送帶順時針運動，則物塊在加速過程中電動機多消耗的電能為〃

9.(2023?江蘇?高考試題)如下圖的離心裝置中，光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的。點，

小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上，長為2乙的細線和彈簧兩端分別固定于。和A,質(zhì)量為

m的小球B固定在細線的中點，裝置靜止時，細線與豎直方向的夾角為37。，現(xiàn)將裝置由

靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動，當細線與豎直方向的夾角增大到53。時，A、B間細線的拉力恰好減小

到零，彈簧彈力與靜止時大小相等、方向相反，重力加速度為g，sin370=0.6,

cos37°=0.8,求：

(1)裝置靜止時，彈簧彈力的大小F；

(2)環(huán)A的質(zhì)量M；

(3)上述過程中裝置對4B所做的總功IV。

10.12023?山東?高考試題)如下圖，三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C,放置在水平地面

上，A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B,開始時彈簧處于

原長，A、B、C均靜止。現(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運

動，當速度為零時，馬上撤去恒力，一段時間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運動。已

知A、B、C與地面間的滑動摩擦力大小均為/,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧始終

在彈性限度內(nèi)。(彈簧的彈性勢能可表示為：E產(chǎn)源,k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的

形變量)

(1)求B、C向左移動的最大距離與和B、C別離時B的動能紜；

(2)為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值「M；

(3)假設(shè)三物塊都停止時B、C間的距離為4c，從B、C別離到B停止運動的整個過程，

B克服彈簧彈力做的功為W,通過推導(dǎo)比擬W與的大小;

（4）假設(shè)尸=57,請在所給坐標系中，畫出C向右運動過程中加速度a隨位移x變化的

圖像，并在坐標軸上標出開始運動和停止運動時的a、x值（用/、k、m表示），不要求推

導(dǎo)過程。以撤去F時C的位置為坐標原點，水平向右為正方向。

At7

11.（2022?河南?模擬預(yù)測）如下圖，質(zhì)量為M=lkg、長為L=lm的長木板A鎖定在光滑的

水平面上，質(zhì)量為m=0.5kg的物塊B（可視為質(zhì)點）以肯定的初速度由從長木板的左端滑

上長木板，恰好能停在長木板的右端。B與A上外表的動摩擦因數(shù)〃從左向右隨移動距離

/變化關(guān)系如圖乙所示。重力加速度取g=10m/s2。

（1）求物塊B滑上長木板時的初速度V。大??；

（2）假設(shè)解除長木板的鎖定，物塊B仍以初速度由從長木板左端滑上長木板，求最終物

塊相對長木板滑行的距離。

12.（2022?廣東汕頭?二模）如下圖，平臺右側(cè)是一個凹槽，凹槽右端連接一個半徑

r=0.38m的半圓軌道，軌道固定在豎直平面內(nèi)，8為豎直直徑。一質(zhì)量為％的滑板。放

置在凹槽內(nèi)水平面上，其上外表剛好與平臺48和C點水公平高。開始時滑板靜置在緊靠

凹槽左端處，此時滑板右端與凹槽右端的距離d=0.60m。一質(zhì)量也為機的小物塊P,：（可

視為質(zhì)點）以％=7.0m/s的初速度從平臺滑上滑板，當物塊滑至滑板右端時滑板恰好到達

凹槽右端。己知物塊與滑板間的動摩擦因數(shù)〃=。75,其余接觸面的摩擦均可忽略不計，

取重力加速度g=10m/s2。

（1）求滑板的長度/;

(2)質(zhì)量為M的另一小物塊P?以相同的初速度同樣從平臺滑上靜止的滑板，身與滑板間

的動摩擦因數(shù)也為〃=0.75,假設(shè)滑板碰到凹槽右端時馬上停止運動。要使物塊巳能到達

半圓軌道的。點，〃至少為“，的幾倍

13.(2022?重慶?附中模擬預(yù)測)如下圖為某商家為了吸引顧客設(shè)計的抽獎活動。4塊尺寸

相同的木板A、B、C、D隨機排序并緊挨著放在水平地面上，木板長度均為L,質(zhì)量均為

m；下外表與地面間的動摩擦因數(shù)均為〃，A、B、C、D的上外表各有不同的涂層，滑塊與

涂層間的動摩擦因數(shù)分別為4=〃、用=2〃、4=3〃、%=4〃。顧客以某一水平速度

%(未知)，從左側(cè)第一塊木板的左端推出一質(zhì)量"機的滑塊〔視作質(zhì)點)。從左向右

數(shù)，假設(shè)滑塊最終停在第一、二、三、四塊木板上就會分別獲得四、三、二、一等獎，滑

離全部木板則不獲獎。設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，重力加速度為g。

(1)假設(shè)木板全部固定，要想獲獎，求%的取值范圍；

(2)假設(shè)木板不固定，從左向右按照A、B、C、D的方法放置，耍獲得最ga。獎項，求％

的最小值；

(3)假設(shè)木板不固定且隨機排序，當時，求獲得三等獎的概率。

r????

14.(2022?江蘇揚州?模擬預(yù)測