考点3 摩擦力做功与能量的转化关系

考点3 摩擦力做功与能量的转化关系

工件增加的势能Ep=mgh=150J

电动机多消耗的电能W=Q+Ek+Ep=230J.

变式.答案:D

解析:由能量守恒可知,电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的内能,选项A错误;对物体受力分析知,仅有摩擦力对物体做功,由动能定理知,其大小应为,选项B错误;传送带克服摩擦力做功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积,可知这个位移是物体对地位移的两倍,即W=mv2,选项C错误;由功率公式知电动机增加的功率为μmgv,选项D正确.

【高考对接】

1.答案:BCD

解析:如图所示,OP垂直于竖直杆,Q点与M点关于OP对称,在小球从M点到Q点的过程中,弹簧弹力先做负功后做正功,故A项错误;在P点弹簧长度最短,弹力方向与速度方向垂直,故此时弹力对小球做功的功率为零,即选项C正确;小球在P点时所受弹簧弹力等于竖直杆给它的弹力,竖直方向上只受重力,此时小球加速度为g,当弹簧处于自由长度时,小球只受重力作用,此时小球的加速度也为g,故选项B正确;小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球在M点和N点时弹簧的弹性势能相等,故小球从M到N重力势能的减少量等于动能的增加量,而小球在M点的动能为零,故选项D正确.

解析:(1)依题意,当弹簧竖直放置,长度被压缩至l时,质量为5m的物体的动能为零,其重力势能转化为弹簧的弹性势能.由机械能守恒定律,弹簧长度为l时的弹性势能为:

3.答案:C

解析:根据动能定理,物体动能的增量等于物体所受所有力做功的代数和,即增加的动能为ΔEk=WG+Wf=1900J-100J=1800J,A、B项错误;重力做功与重力势能改变量的关系为WG=-ΔEp,即重力势能减少了1900J,选项C正确,选项D错误.

练 习

1.答案:A

解析:物块所受支持力在竖直方向的分力不为0,故支持力对物块做了功,且支持力对物块做的功等于物块机械能的增量,大小为mgLsinα,选项A错误,选项B正确;发生滑动前,摩擦力为静摩擦力,大小等于mgsinα,随着α的增大而增大,选项C正确;根据功能关系,除重力以外的力做的功等于物块机械能的增加量,也就是木板对物块的弹力、摩擦力做的总功等于物块机械能的增加量,选项D正确.

2.答案:B

解析:图乙中E-x图线的斜率表示外力F,故0~x1过程中,F最大,选项A错误;x1~x2过程中,F减小,当F=mg时,物体速度最大,所以选项B正确;x1~x2过程中,由可知,a先减小后增大,选项C错误;x2~x3过程中,机械能不变,故物体只受重力作用,做竖直上抛运动,选项D错误.

3.答案:C

解析:小球下落的整个过程中,开始时速度为零,结束时速度也为零,所以小球动能的增量为0,故选项A错误;小球下落的整个过程中,重力做功WG=mgh=mg(H+x-L),根据重力做功量度重力势能的变化WG=-ΔEp得:小球重力势能的增量为-mg(H+x-L),故选项B错误;根据动能定理得:WG+Wf+W=0-0=0,所以W=-(mg-Ff)(H+x-L),根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化W=-ΔEp得:弹簧弹性势能的增量为(mg-Ff)(H+x-L),故选项C正确;系统机械能的减少等于重力、弹力以外的力做的功,所以小球从开始下落至最低点的过程,克服阻力做的功为:Ff(H+x-L),所以系统机械能减小为:Ff(H+x-L).故选项D错误.

4.答案:ACD

解析:由初始位置释放到弹簧压缩量为y这一过程,摩擦产生热量,由能量守恒知弹簧弹性势能减少,故x>y,选项A正确;从放手到弹簧恢复原长过程中,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,所以物块先加速后减速,最大速度一定大于v,选项B错误;根据能量守恒定律可知,全过程弹簧弹性势能的减小量为μmg(x+y),选项C正确;从物块开始运动到弹簧恢复原长的过程中弹力做功等于物块增加的动能和克服摩擦力做的功μmgx之和,选项D正确.

5.答案:AD