2018届二轮复习　机械能守恒和能量守恒定律课件(共22张)

2018届二轮复习　机械能守恒和能量守恒定律课件(共22张)

第 8 讲　机械能守恒和能量守恒定律 - 2 - 机械能守恒定律解决实际问题 【典题 1 】 浙江最大抽水蓄能电站 2016 年在缙云开建 , 其工作原理是 : 在用电低谷时 ( 如深夜 ), 电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中 , 到用电高峰时 , 再利用蓄水池中的水发电。如图所示 , 若该电站蓄水池 ( 上水库 ) 有效总库容量 ( 可用于发电 ) 为 7 . 86 × 10 6 m 3 , 发电过程中上下水库平均水位差 637 m, 年抽水用电为 2.4×10 8 kW·h, 年发电量为 1.8×10 8 kW·h( 水密度为 ρ = 1 . 0 × 10 3 kg/m 3 , 重力加速度 g 取 10 m/s 2 , 以下水库水面为零势能面 ) 。则下列说法正确的是 ( 　　 ) - 3 - A. 抽水蓄能电站的总效率约为 65% B. 发电时流入下水库的水流速度可达到 113 m/s C. 蓄水池中能用于发电的水的重力势能约为 E p = 5 . 0 × 10 13 J D. 该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电 ( 电功率以 10 5 kW 计算 ) 约 10 h - 4 - 答案 : C - 5 - 解题技法 (1) 系统不包括弹簧时 , 弹簧的弹力对系统做功 , 系统机械能要发生变化 ; 系统包括弹簧时 , 弹簧的弹性势能包含在系统的机械能中。 (2) 绳牵引物体转动 , 绳的拉力与速度方向始终垂直 , 不做功。 (3) 系统机械能守恒时无摩擦力做功。摩擦力做功会产生热量 , 不能再完全转化为机械能。 - 6 - 当堂练 1 　 质量为 m 的物体以速度 v 0 离开桌面 , 如图所示 , 当它经过 A 点时 , 所具有的机械能是 ( 以桌面为参考平面 , 不计空气阻力 )( 　　 )   答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 7 - 能量守恒定律解决实际问题 【典题 2 】 人们为了探索月球表面的物理环境 , 在地球上制造了月球探测车。假设 , 月球探测车质量为 2 . 0 × 10 2 kg, 在充满电的情况下 , 探测车在地球上水平路面最大的运动距离为 1 . 0 × 10 3 m, 探测车运动时受到地表的阻力为车重 的 , 且探测车能以恒定功率 1 . 6 × 10 3 W 运动 ( 空气阻力不计 ) 。登月后 , 探测车在一段水平路面上以相同的恒定功率从静止启动 , 经过 50 s 达到最大速度 , 最大速度值为 12 m/s, 此时发现在探测车正前方 6.9×10 3 m 处有一凸起的小高坡 , 坡顶高为 24 m 。已知地球表面的重力加速度 g 取 10 m/s 2 , 月球表面重力加速度为地球 的 。 试求 : - 8 - (1) 月球探测车电板充满电后的总电能 ; (2) 月球表面水平路面对探测车的阻力与车重的比例系数 ; (3) 假设探测车在爬上小高坡过程中需要克服摩擦阻力做功 1 . 2 × 10 4 J, 请分析判断探测车能否爬到坡顶。 答案 : (1)1 × 10 6 J 　 (2)0 . 4 　 (3) 不能 解析 : (1) 总电能 E= μ mg · s= 1 × 10 6 J (2) 在月球上有 P= μ 'mg' · v m , 可得 μ '= 0 . 4 (3) 达到最大速度时 , 月球车剩下的电能 E 1 =E-Pt= 9 . 2 × 10 5 J 达到最大速度时 , 月球车可用能量为 月球车从此处到达小高坡顶端需要的最小能量 E 3 = μ 'mg' · x+mg'h+W 克 f = 9 . 4 × 10 5 J 由于 E 2 Q 乙 , 所以将小物体传送到 B 处 , 两种传送带消耗的电能甲更多 , 故 C 正确 ,D 错误。 解题技法 解决该题关键要能够对物块进行受力分析 , 运用运动学公式和牛顿第二定律找出加速度和摩擦力的关系。注意传送带消耗电能和摩擦生热的关系及求法。 - 15 - 当堂练 3 　 如图所示 , 质量 m= 0 . 5 kg 的小物块从 A 点沿竖直光滑的圆弧轨道 , 以 v A = 2 m/s 的初速度滑下 , 圆弧轨道的半径 R= 0 . 25 m, 末端 B 点与水平传送带相切 , 物块由 B 点滑上粗糙的传送带。当传送带静止时 , 物块滑到传送带的末端 C 点后做平抛运动 , 落到水平地面上的 D 点 , 已知 C 点到地面的高度 h= 5 m, C 点到 D 点的水平距离 x 1 = 1 m, g 取 10 m/s 2 。求 :   (1) 物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力。 (2) 物块与传送带之间产生的内能。 (3) 若传送带顺时针匀速转动 , 则物块最后的落地点可能不在 D 点。试讨论物块落地点到 C 点的水平距离 x 与传送带匀速运动的速度的关系。 - 16 - 答案 : (1)23 N, 方向竖直向下　 (2)2 J 　 (3) 见 解析 解析 : (1) 物块从 A 到 B 的过程中 , 由牛顿第三定律得 , 物块对轨道的压力 F'= 23 N, 方向竖直向下。 - 17 - - 18 - 弹簧相关问题 【典题 4 】 如 图所示 , 小球在竖直向下的力 F 作用下 , 将竖直轻弹簧压缩 , 若将力 F 突然撤去 , 小球将向上弹起并离开弹簧 , 直到速度为零时为止。不计空气阻力 , 则小球在上升过程中 ( 　　 ) A. 小球的动能先增大后减小 , 弹簧弹性势能转化成小球的动能 B. 小球在离开弹簧时动能达到最大值 C. 小球动能最大时弹簧弹性势能为零 D. 小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒 - 19 - 答案 : D 解析 : 撤去外力刚开始的一段时间内 , 小球受到的弹力大于重力 , 合力向上 , 小球向上加速运动 , 随着弹簧形变量的减小 , 弹力减小 , 后来弹力小于重力 , 小球做减速运动 , 离开弹簧后 , 小球仅受重力作用而做竖直上抛运动。由此可知 , 小球的动能先增大后减小 , 弹簧弹性势能转化为小球的动能和重力势能 , 故 A 错误。由 A 分析可知 , 小球先做加速度减小的加速运动 , 当弹力等于重力时 , a= 0, 速度最大 , 动能最大 , 此后弹力小于重力 , 小球做加速度增大的减速运动 , 直到弹簧恢复原长时 , 小球飞离弹簧 , 故小球在离开弹簧时动能不是最大 , 小球动能最大时弹性势能不为零 , 故 B 、 C 错误。在整个运动过程中 , 小球、弹簧与地球组成的系统只有重力与弹力做功 , 系统机械能守恒 , 故 D 正确。 - 20 - 解题技法 解决本题的关键是会通过物体的受力判断物体的运动 , 知道弹力和重力相等时 , 速度最大。理解好机械能守恒的条件是 : 只有重力或弹力做功 , 但是有弹力做功时是物体与弹簧组成的系统机械能守恒 , 单对物体或弹簧来说 , 机械能不守恒。这点可能是容易出错的地方。 - 21 - 当堂练 4 　 如图 , 小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上 , 刚接触轻弹簧的瞬间速度是 5 m/s, 接触弹簧后小球速度 v 和弹簧缩短的长度 Δ x 之间关系如图所示 , 其中 A 为曲线的最高点。已知该小球重力为 2 N, 弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终发生弹性形变。下列说法不正确的是 ( 　　 )   A. 小球的动能先变大后变 小 B . 小球速度最大时受到的弹力为 2 N C. 小球的机械能先增大后 减小 D . 小球受到的最大弹力为 12.2 N 答案 解析 解析 关闭 由题图可知 , 小球的速度先增大后减小 , 故小球的动能先增大后减小 , 故 A 正确 ; 小球下落时 , 当重力与弹簧弹力平衡时小球的速度最大 , 故此时小球受到的弹力为 2 N, 所以 B 正确 ; 在小球下落过程中至弹簧压缩最短时 , 只有重力和弹簧弹力做功 , 故小球与弹簧组成的系统机械能守恒 , 在压缩弹簧的过程中弹簧的弹性势能增加 , 故小球的机械能减小 , 故 C 错误 ; 小球速度最大时 , 小球的弹力为 2 N, 此时弹簧的形变量为 0.1 m, 故可得弹簧的劲度系数 k= 20 N/m, 根据胡克定律知 , 小球受到的最大弹力为 F max =kx max = 20 × 0 . 61 N=12.2 N, 故 D 正确。 答案 解析 关闭 C - 22 - 解题技法 本题考查学生对图象的认识 , 知道小球落在弹簧上后先做加速运动达到最大速度后再做减速运动 , 这是解决问题的根本 , 能根据速度最大的条件求得弹簧的劲度系数是关键。