高中牛頓第一定律教案

高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)：熱力學(xué)定律能量守恒定律。

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
十二、熱學(xué)（3）

【課題】熱力學(xué)定律能量守恒定律
【目標(biāo)】
1.理解熱力學(xué)第一定律，會進(jìn)行簡單計算；
2.理解能量守恒定律，理解第一類永動機不可制成的原理；
3.理解熱力學(xué)第二定律兩種不同表述的等價性，理解第二類永動機不可制成的原理。
【導(dǎo)入】
一、改變內(nèi)能的兩種方式
1、做功：是其它形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程．內(nèi)能的改變可以用做功的數(shù)值來量度．
2、熱傳遞：是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程，或者是同一物體內(nèi)部中內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．內(nèi)能的改變是用傳遞的熱量來量度．熱傳遞是發(fā)生在溫度不同的兩物體之間，熱量從高溫物體向低溫物體傳遞。
熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射．
3、做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但有本質(zhì)區(qū)別。

二、熱力學(xué)第一定律
1、內(nèi)容：如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞，那么物體內(nèi)能的增加⊿U等于外界對物體所做的功加上物體從外界吸收的熱量Q，公式為⊿U＝W＋Q。
注意：⊿U、W、Q均可取正、負(fù)，具體是：
內(nèi)能增加⊿U取正值，減少取負(fù)值；
外界對物體做功，W取正值，物體對外界做功取負(fù)值；
物體吸熱Q取正值，放熱取負(fù)值．
2、能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律，不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化。
3、第一類永動機（不消耗能源的機械）不可能造成
三．能源、環(huán)境
1、常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源。但是，○1常規(guī)能源有限，○2常規(guī)能源帶來的環(huán)境問題：溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)煙霧、污染等．
2、新能源的開發(fā)①流動的空氣——風(fēng)能②水的流動---水能③太陽能④沼氣⑤核能

【導(dǎo)研】
[例1]（1）如圖所示的實驗裝置，把沾有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒內(nèi)底部，當(dāng)很快向下壓活塞時，由于被壓縮的氣體驟然變熱，溫度升高達(dá)到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實驗的目的是要說明對物體（）
A．做功可以增加物體的熱量
B．做功可以改變物體的內(nèi)能
C．做功一定會升高物體的溫度
D．做功一定會增加物體的內(nèi)能

（2）在輪胎爆炸這一短暫過程中，關(guān)于輪胎內(nèi)的氣體，下列敘述正確的是（）
A．氣體膨脹，溫度不變B．氣體膨脹，溫度升高
C．氣體膨脹，溫度下降D．壓強不變，內(nèi)能增大

[例2]右圖為電冰箱的工作原理圖，壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，那么，下列說法中正確的是（）
A．在冰箱內(nèi)的管道中，致冷劑迅速膨脹并吸收熱量
B．在冰箱外的管道中，致冷劑迅速膨脹并放出熱量
C．在冰箱內(nèi)的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量
D．在冰箱內(nèi)的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并放出熱量

[例3]下面設(shè)想符合能量守恒定律的是（）
A．利用永久磁鐵間的作用力造一臺永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動的機器
B．做成一條船利用河水的能量逆水航行
C．通過太陽照射飛機使飛機起飛
D．不用任何燃料使河水升溫

[例5]如下圖所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部．另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零)．現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程()
A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能
B．Ep一部分轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能
C．Ep全部轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能
D．Ep一部分轉(zhuǎn)換為活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能
[例6]（2009學(xué)年第一學(xué)期徐匯區(qū)高三年級物理期末卷）一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化如圖所示，其中AB段與t軸平行，已知在狀態(tài)A時氣體的體積為10L，那么變到狀態(tài)B時氣體的體積為______L，變到狀態(tài)C時氣體的壓強是0℃時氣體壓強的______倍。

【導(dǎo)練】
1．下述做法能改善空氣質(zhì)量的是()
A．以煤等燃料作為主要生活燃料
B．利用太陽能、風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源
C．鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車
D．限制使用電動車

2．對一定量的氣體，下列說法正確的是()
A、在體積緩慢地不斷增大的過程中，氣體一定對外界做功
B、在壓強不斷增大的過程中，外界對氣體一定做功
C、在體積不斷被壓縮的過程中，內(nèi)能一定增加
D、在與外界沒有發(fā)生熱量交換的過程中，內(nèi)能一定不變

3．如圖所示，絕熱氣缸中間用固定栓將可無摩擦移動的導(dǎo)熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計，左右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣（視為理想氣體）。初始時，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強大于氧氣的壓強，松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡，下列說法中正確的是()
A．初始時氫分子的平均動能大于氧分子的平均動能
B．系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時，氫氣的內(nèi)能比初始時的小
C．松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣
D．松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小
4．(09上海市崇明縣）如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞，使氣缸懸空而靜止。設(shè)活塞與缸壁間無摩擦，可以在缸內(nèi)自由移動，缸壁導(dǎo)熱性良好使缸內(nèi)氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是（）
A．若外界大氣壓增大，則彈簧將壓縮一些；
B．若外界大氣壓增大，則氣缸的上底面距地面的高度將增大；
C．若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減??；
D．若氣溫升高，則氣缸的上底面距地面的高度將增大。

5．如下圖所示的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，將突然迅速向下壓活塞的過程設(shè)為甲過程，將緩慢地向下壓活塞的過程設(shè)為乙過程．已知甲、乙兩個過程中氣體初態(tài)和末態(tài)的體積相同，不考慮活塞與汽缸的摩擦及大氣壓的變化．則下列說法正確的是()
A．兩過程大氣壓力對活塞做的功一樣多
B．甲過程汽缸內(nèi)氣體末態(tài)內(nèi)能比乙過程氣體末態(tài)內(nèi)能大
C．甲過程中氣體的壓強不斷增大，乙過程中氣體的壓強不變
D．甲過程汽缸內(nèi)每個分子對缸壁的沖力增大，乙過程汽缸內(nèi)每個分子對缸壁的沖力減小

6．如下圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用不導(dǎo)熱的活塞封閉的內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)，氣缸豎直放置，缸內(nèi)安裝一電熱絲，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，外界大氣壓強為p0，重力加速度為g.開始時活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將電熱絲通電給氣體緩慢加熱，測得電熱絲兩端電壓為U，通過的電流為I.經(jīng)過時間t，活塞緩慢向上移動距離L0.求：
(1)氣體對外所做的功；
(2)氣體內(nèi)能的增量．
（幼兒教師教育網(wǎng) www.Yjs21.cOM）

相關(guān)知識

高考物理第一輪考綱知識復(fù)習(xí):熱力學(xué)定律與能量守恒

第3章熱力學(xué)定律與能量守恒
【考綱知識梳理】
一、溫度、內(nèi)能、熱量、功的理解
二、改變內(nèi)能的兩種方式
1、改變物體的內(nèi)能通常有兩種方式：做功和熱傳遞。
（1）做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但有本質(zhì)的區(qū)別。
（2）做功涉及到的是內(nèi)能與其它能間的轉(zhuǎn)達(dá)化；而熱傳遞則只涉及到內(nèi)能在不同物體間的轉(zhuǎn)移。
三、對熱力學(xué)第一定律的理解
1、熱力學(xué)第一定律（第一類永動機不能制成）
做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說，做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。
（1）內(nèi)容:外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加ΔE，
（2）表達(dá)式:ΔE=Q+W這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。
表達(dá)式中符號法則:W為正值，表達(dá)外界對物體做功；W為負(fù)值，表示物體對外界做功；
Q為正值，表示物體從外界吸熱；Q為負(fù)值，表示物體對外界放熱；
ΔE為正值，表示物體內(nèi)能增加；ΔE為負(fù)值，表示物體內(nèi)能減少.
2、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消滅或消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但總能量保持不變。這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.
(1)能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，違背該定律的第一類永動機是無法實現(xiàn)的.
(2)物質(zhì)的不同運動形式對應(yīng)不同形式的能,各種形式的能在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中,能的總量守恒.
四、對熱力學(xué)第二定律的理解
1、熱傳導(dǎo)的方向性:熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。
2、機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性:機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其它的變化.
3、熱力學(xué)第二定律
(1)表述：
①不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。
②不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）?；虻诙愑绖訖C是不可能制成的。
(2)意義：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性.
(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例證明，我們無法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。
3、永動機
（1）第一類永動機不可能制成:不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機器被稱為第一類永動機，這種永動機是不可能制造成的，它違背了能量守恒定律。
（2）第二類永動機：沒有冷凝器，只有單一熱源，并從這個單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。第二類永動機不可能制成，它雖然不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律。也是不可能制成的。因為機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化。熱機的效率不可能達(dá)到100%。
4、熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到｛宇宙溫度下限：－273.15攝氏度（熱力學(xué)零度）｝
【要點名師透析】
類型一熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
【例1】(20xx江蘇高考)(1)為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體.下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是_____.
(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功.現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量.在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小__________kJ，空氣_______(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為_____kJ.
(3)已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為
1.3kg/m3和2.1kg/m3，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1.若潛水員呼吸一次吸入2L的空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù).(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).
【詳解】(1)由玻意耳定律知pV=C,p與成正比，選B.
(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q，第一階段W1=24kJ，ΔU1=0,所以Q1=-24kJ，故放熱；第二階段W2=0，Q2=-5kJ，由熱力學(xué)第一定律知，ΔU2=-5kJ，故在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減少ΔU=ΔU1+ΔU2=-5kJ；兩過程共放出熱量Q=Q1+Q2=
-29kJ，故空氣放出的總熱量為29kJ.
(3)設(shè)空氣的摩爾質(zhì)量為M，在海底和岸上的密度分別為ρ海和ρ岸，一次吸入空氣的體積為V，則有代入數(shù)據(jù)得Δn=3×1022.
類型二熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用
【例2】如圖為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán).在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外.
(1)下列說法正確的是_______
A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外
B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能
C.電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律
D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律
(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？
【詳解】(1)選B、C.熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯誤；
由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助.電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故B正確，A錯誤.
(2)由熱力學(xué)第一定律可知，電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量，同時消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多.
類型三氣體實驗定律與熱力學(xué)定律綜合
【例3】(20xx海南高考)如圖，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強為1.2p0的理想氣體，p0和T0分別為大氣的壓強和溫度.已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=αT,α為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.求：
(1)汽缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時的體積V1;
(2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.
【詳解】(1)在氣體由p=1.2p0下降到p0的過程中，氣體體積不變，溫度由T=2.4T0變?yōu)門1，由查理定律得在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中，體積由V減小到V1，氣體壓強不變，由蓋—呂薩克定律得解得
(2)在活塞下降過程中，活塞對氣體做的功為W=p0(V-V1)在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為ΔU=α(T1-T0)由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q=W+ΔU,解得Q=p0V+αT0
【感悟高考真題】
1.（20xx福建理綜T28（2））一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對外界做功1.0×104J，則該理想氣體的_______。（填選項前的字母）
A.溫度降低，密度增大B.溫度降低，密度減小
C.溫度升高，密度增大D.溫度升高，密度減小
【答案】選D.
【詳解】由熱力學(xué)第一定律，Q=2.5×104J，W=-1.0×104J可知大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯D對.
2.（20xx大綱版全國T14）關(guān)于一定量的氣體，下列敘述正確的是
A.氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功
B.氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少
C．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加
D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少
【答案】選AD
【詳解】如果氣體等溫膨脹，則氣體的內(nèi)能不變，吸收熱量全部用來對外做功，Ａ正確；當(dāng)氣體體積增大時，對外做功，若同時吸收熱量，且吸收的熱量大于或等于對外做功的數(shù)值時，內(nèi)能不會增加，所以Ｂ錯誤；若氣體吸收熱量同時對外做功，其內(nèi)能也不一定增加，C錯誤；若外界對氣體做功同時氣體向外放出熱量，且放出的熱量多于外界對氣體所做的功，則氣體內(nèi)能減少，所以D正確．
3.（20xx江蘇物理T12.A）如題12A-1圖所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是
A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量
B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身
C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高
D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量
(2)如題12A-2圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置。一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強為P0?，F(xiàn)對氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2。則在此過程中，氣體分子平均動能_________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了_____________。
(3)某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前，查閱數(shù)據(jù)手冊得知：油酸的摩爾質(zhì)量M=0.283kgmol-1，密度ρ=0.895×103kgm-3.若100滴油酸的體積為1ml，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的體積V與直徑D的關(guān)系為，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
【答案】(1)D(2)增大，（3）
【詳解】（1）該永動機葉片進(jìn)入水中，吸收熱量而伸展劃水，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，離開水面后向空氣中放熱，葉片形狀迅速恢復(fù)，所以轉(zhuǎn)動的能量來自熱水，由于不斷向空氣釋放熱量，所以水溫逐漸降低，ABC錯，D對。
（2）氣體做等壓變化，體積變大，溫度升高，平均動能增大，內(nèi)能的變化為
（3）一個油酸分子的體積
分子直徑為D=
最大面積帶入數(shù)據(jù)得：S=
4．（20xx重慶1５）給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩緩放水的過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子勢能，則胎內(nèi)氣體
A．從外界吸熱B.對外界做負(fù)功
B.分子平均動能減少D.內(nèi)能增加
【答案】A
【解析】胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個溫度不變，壓強減小，體積增大的過程。溫度不變，分子平均動能和內(nèi)能不變。體積增大氣體對外界做正功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體一定從外界吸熱。A正確
【考點模擬演練】
1．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()
A．在一定條件下物體的溫度可以降到0K
B．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功
C．吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加
D．壓縮氣體總能使氣體的溫度升高
【答案】B
【詳解】根據(jù)熱力學(xué)第三定律的絕對零度不可能達(dá)到可知A錯誤；物體從外界吸收熱量、對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能可能增加、減小和不變，C錯誤；壓縮氣體，外界對氣體做正功，可能向外界放熱，內(nèi)能可能減少、溫度降低，D錯誤；物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功而引起其他變化是可能的，B正確．
2．下面說法正確的是
()
A．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增加
B．我們可以制造一種熱機，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化
C．假設(shè)兩個液體分子從緊靠在一起開始相互遠(yuǎn)離，直到無窮遠(yuǎn)處，在這一過程中分子力先做正功后做負(fù)功
D．空調(diào)制冷，雖然是人為的使熱量由低溫處傳到高溫處，但這不違背熱力學(xué)第二定律
【答案】CD
【詳解】根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體吸收熱量但同時對外做功時，物體內(nèi)能有可能減少，A錯；
B選項中描述的現(xiàn)象要實現(xiàn)必須引起其他變化．否則就違背了熱力學(xué)第二定律，B錯；
開始分子力表現(xiàn)為斥力，越過r0位置后分子力表現(xiàn)為引力，所以分子力先做正功后做負(fù)功，C選項正確；
雖然熱量由低溫處向高溫處傳遞，但這引起了其他變化，就是消耗了電能，所以D選項正確．
3.關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()
A.在一定條件下物體的溫度可以降到0K
B.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功
C.吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加
D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高
【答案】選B.
【詳解】由熱力學(xué)第三定律知，絕對零度不可能達(dá)到，A錯；由熱力學(xué)第二定律知，物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功，但是將產(chǎn)生其他影響，B對；物體吸收了熱量，若全部用于對外做功，其內(nèi)能不變，C錯；壓縮氣體，若氣體對外放熱，氣體的溫度不一定升高，D錯.
4．溫室效應(yīng)嚴(yán)重威脅著人類生態(tài)環(huán)境的安全，為了減少溫室效應(yīng)造成的負(fù)面影響，有的科學(xué)家受到了啤酒在較高壓強下能夠溶解大量的二氧化碳的啟發(fā)，設(shè)想了一個辦法：可以用壓縮機將二氧化碳送入深海底，永久貯存起來．海底深處，壓強很大，溫度很低，海底深水肯定能夠溶解大量的二氧化碳，這樣就為溫室氣體二氧化碳找到了一個永遠(yuǎn)的“家”，從而避免溫室效應(yīng)．在將二氧化碳送入深海底的過程中，以下說法正確的是
()
A．壓縮機對二氧化碳做功，能夠使其內(nèi)能增大
B．二氧化碳與海水間的熱傳遞能夠使其內(nèi)能減少
C．二氧化碳分子平均動能會減少
D．每一個二氧化碳分子的動能都會減少
【答案】ABC
【詳解】考查熱力學(xué)第一定律．壓縮機壓縮氣體對氣體做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，A對；二氧化碳壓入海底時比海水溫度高，因此將熱量傳遞給海水而內(nèi)能減小，B是對的．二氧化碳溫度降低，分子平均動能減小，但不是每個分子的動能都減小，C正確，D錯．
5．用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，這一實驗是否違反熱力學(xué)第二定律？熱水和冷水的溫度是否會發(fā)生變化？簡述這一過程中能的轉(zhuǎn)化情況．

【答案】不違反熱水溫度降低，冷水溫度升高．轉(zhuǎn)化效率低于100%
【詳解】溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因為熱水中的內(nèi)能減少，一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分傳遞給冷水，不違反熱力學(xué)第二定律．
6．(20xx淮州月考)如圖所示，將完全相同的A、B兩球，分別浸沒在初始溫度相同的水和水銀的同一深度處，已知A、B兩球用同一種特殊的材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時，球的體積會明顯地變大．現(xiàn)讓兩種液體的溫度同時緩慢地升高到同一值，發(fā)現(xiàn)兩球膨脹后，體積相等。若忽略繩子、水和水銀由于溫度的變化而引起的體積膨脹，則以下判斷正確的是()
A．因為同一深度處水的壓強較小，所以A球膨脹過程中對外做的功較多
B．因為同一濃度處水銀的壓強較大，所以B球膨脹過程中內(nèi)能增加較多
C．膨脹過程中，A球吸引的熱量較多
D．膨脹過程中，B球吸收的熱量較多
【答案】D
【詳解】本題考查的是熱力學(xué)第一定律的主要內(nèi)容．A、B兩球所處的環(huán)境初末狀態(tài)一致，故兩球的體積增量和溫度增量均相同，所以內(nèi)能增量相同，選項B錯誤．但A球位于水中，B球位于水銀中，由于同一深度處水的壓強較小，故A球膨脹過程中對外做功較少，選項A錯誤，由ΔV＝W＋Q的關(guān)系可知，B球膨脹過程中對外做功較多，故B球膨脹過程中吸收熱量較多，選項D正確．
7．某一密閉容器中密封著一定質(zhì)量的某種實際氣體，氣體分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力．關(guān)于實際氣體的下列說法中正確的是()
A．在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁的頂部沒有作用力
B．若氣體膨脹對外界做功，則分子勢能一定增大
C．若氣體被壓縮，外界對氣體做功，則氣體內(nèi)能一定增加
D．若氣體從外界吸收的熱量等于膨脹對外界做的功，則氣體分子的動能一定不變
【答案】B
【詳解】在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體仍然有壓強，氣體對器壁的頂部有作用力，所以A錯誤；體積膨脹，分子間距離增大，分子力做負(fù)功，氣體的分子勢能增加，B正確；外界對氣體做功，但氣體有可能向外界放熱，所以內(nèi)能的變化情況不能確定，C錯誤；氣體從外界吸收的熱量等于膨脹對外界做的功，所以內(nèi)能不變，但分子勢能增大了，所以分子動能一定減小，即D錯誤．
8．(20xx通州檢測)把一定的熱量傳給一定量的氣體，則()
A．該氣體的內(nèi)能一定增加
B．該氣體的內(nèi)能有可能減小
C．該氣體的壓強一定不會減小
D．該氣體的體積一定不會減小
【答案】B
【詳解】氣體吸收一定的熱量，可能同時對外做功．若氣體吸收的熱量小于氣體對外做的功，則內(nèi)能將減少，所以A錯誤，B正確．氣體吸收熱量，可能同時對外做功，則氣體體積將增大，氣體分子密集程度變小，所以氣體壓強可能減小，C、D均錯誤．
9．(1)蒸汽機、內(nèi)燃機等熱機以及電冰箱工作時都利用了氣體狀態(tài)變化來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，我們把這些氣體稱為工質(zhì)．某熱機經(jīng)過一個循環(huán)后，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫1，對外做功W，又對低溫?zé)嵩捶艧酫2，工質(zhì)完全恢復(fù)初始狀態(tài)，內(nèi)能沒有變化．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在工質(zhì)的一個循環(huán)中，Q1、Q2、W三者之間滿足的關(guān)系是________．熱機的效率η＝WQ1不可能達(dá)到100%，從能量轉(zhuǎn)換的角度，說明________能不能完全轉(zhuǎn)化為________能．
(2)如圖表示一定質(zhì)量的某氣體在不同溫度下的兩條等溫線．圖中等溫線Ⅰ對應(yīng)的溫度比等溫線Ⅱ?qū)?yīng)的溫度要________(填“高”或“低”)．在同一等溫線下，如果該氣體的壓強變?yōu)樵瓉淼?倍，則氣體的體積應(yīng)變?yōu)樵瓉淼腳_______倍．
【答案】(1)Q1－Q2＝W內(nèi)機械(2)低1/2
【詳解】(1)本題考查熱力學(xué)第一定律．由熱力學(xué)第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝W.
(2)本題考查氣體定律．在兩等溫線上取體積相等的兩個狀態(tài)，可見等溫線Ⅰ的壓強小于等溫線Ⅱ的壓強，由pVT＝C可得，等溫線Ⅰ的溫度低于等溫線Ⅱ的溫度；在等溫條件下，可得如果氣體的壓強變?yōu)樵瓉淼?倍，則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?/2倍．
10．內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質(zhì)量的活塞封閉壓強為1.0×105Pa，體積為2.0×10－3m3的理想氣體，現(xiàn)在活塞上緩慢倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话耄?br> (1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強；
(2)若封閉氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，在上述過程中外界對氣體做功145J，封閉氣體吸收還是放出熱量？熱量是多少？
【答案】(1)2.0×105Pa(2)放出熱量145J
【詳解】(1)封閉氣體做等溫變化，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，
得氣體的壓強p2＝p1V1V2＝1×105×2×10－31×10－3Pa＝2.0×105Pa.
(2)因為氣體做等溫變化，所以內(nèi)能不變，即ΔU＝0
根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，
得熱量Q＝－W＝－145J
說明封閉氣體放出熱量，熱量為145J.

高考物理第一輪熱力學(xué)定律復(fù)習(xí)學(xué)案

第十三章熱力學(xué)定律

1.本章主要是研究熱和功間的關(guān)系、熱力學(xué)第一第二定律，了解能源的開發(fā)利用，以拓寬同學(xué)們的視野。
2.本章主要是以以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容為基礎(chǔ)，研究功與能間的關(guān)系，以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)結(jié)合各種能量間關(guān)系的計算。
3.高考中以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識的理解，以計算題形式計算能量間的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移關(guān)系。

第一課時熱力學(xué)定律

【教學(xué)要求】
1．理解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律。
2．知道熱力學(xué)第二定律，知道能源與環(huán)境的關(guān)系，了解新能源的開發(fā)和利用。
【知識再現(xiàn)】
一、功和能
做功與熱傳遞在改變內(nèi)能方面二者是等價的．做功時內(nèi)能與其它形式的能相互轉(zhuǎn)化．熱傳遞是不同物體(或一個物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
二、熱力學(xué)第一定律
功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系△U＝W+Q。
三、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
1．能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式為另一種形式或從到另一個物體。
2．不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機器叫，它違背了能的，因此這種機器制造出來。
四、熱力學(xué)第二定律
1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述
表述一，不可能使由低溫物體傳遞到而不引起其他。
表述二：不可能從并把它全部用來對外而不引起其他變化。
2．第二類永動機：只從吸取熱量，使之全部用來做功，而不引起其他變化的熱機。
五、能源的開發(fā)利用
1．能源與人類發(fā)展關(guān)系是：。
2．能源與環(huán)境的關(guān)系是：。
3．等為新能源。
知識點一溫度、熱量、功、內(nèi)能
功、熱量是能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移的量度，是與內(nèi)能的變化相聯(lián)系的，是過程量．內(nèi)能是狀態(tài)量．物體的內(nèi)能大，并不意味著物體一定會對外做功或向外傳遞熱量，或者做的功多，傳遞的熱量多．只有物體的內(nèi)能變化大的過程中做的功或傳遞的熱量才會多．溫度只是分子平均動能的標(biāo)志．物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外，還與物體的物質(zhì)的量、體積、物態(tài)等因素有關(guān)．
【應(yīng)用1】判斷下列各種說法是否正確()
A．物體從10℃變?yōu)?℃，其熱量減少了．
B．物體從10℃變?yōu)?℃，放出了一定的內(nèi)能．
C．物體從10℃變?yōu)?℃，其內(nèi)能減少了．
D．物體從10℃變?yōu)?℃，物體可能釋放了一定熱量．
導(dǎo)示:熱量是在有熱交換過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的物理量，物體沒有熱量減少的說法，A錯。B中也只能說是放出了熱量，而不是內(nèi)能，B錯。物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，C錯。物體溫度降低，可能向外傳熱，也可能有做功過程，D正確。
熱力學(xué)問題中，一樣要區(qū)分過程量與狀態(tài)量之間的關(guān)系，
知識點二熱力學(xué)第一定律
物體內(nèi)能的增量△U等于外界對物體做的功W和物體吸收的熱量Q的總和．表達(dá)式：W十Q＝△U
【應(yīng)用2】關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法中正確的是()
A．物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變
B．物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變
C．對物體做功，其內(nèi)能必定改變；物體向外傳出一定熱量其內(nèi)能必定改變
D．若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變
導(dǎo)示:物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，溫度改變，內(nèi)能不一定變化，A錯。改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功與熱傳遞。物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；同樣向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變，B正確，CD錯。故選B。
符號法則：外界對物體做功，物體體積減小，W取正值；物體對外界做功，物體體積增大，W取負(fù)值．物體吸收熱量，Q取正值；物體放出熱量，Q取負(fù)值；物體內(nèi)能增加，△U取正值，物體內(nèi)能減少，△U取負(fù)值．
知識點三能量守恒定律
能量是量度物體運動的物理量，不同形式的能與不同的運動形式相對應(yīng)．如：內(nèi)能與分子熱運動相對應(yīng)，電能與電荷運動相對應(yīng)等．能的轉(zhuǎn)化一定要通過做功才能實現(xiàn)，而能的轉(zhuǎn)移要通過某種形式的傳遞來完成．不同形式能的轉(zhuǎn)化，意味著物體的運動由一種形式轉(zhuǎn)化成了另一種形式，因此，能量守恒是溝通不同運動的重要紐帶．
【應(yīng)用3】如圖所示，容器A、B各有一個自由移動的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，A、B的底部由帶著閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱，開始時，A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡，在這個過程中（）
A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加
B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少
C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變
D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加
導(dǎo)示:大氣壓力對左側(cè)水做功，同時右側(cè)水對大氣做功，可知兩者做功相等，所以大氣對水做功為零。而水的內(nèi)能增加的原因是因為重力對水做了功，轉(zhuǎn)化成了水的內(nèi)能。故ABC錯，D正確。
各種形式的能在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中總能量守恒是無條件的，而某種或某幾種形式的能的守恒是有條件的，如：在只有重力和彈力做功時，機械能才守恒，對此應(yīng)予以注意．某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等，如：相互摩擦的系統(tǒng)中，一對滑動摩擦力所做的總功是負(fù)值，因此使系統(tǒng)的機械能減少，內(nèi)能增加，摩擦力所做總功的絕對值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，即等于系統(tǒng)損失的機械能．同理，若某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等，這也是列能量守恒定律方程式的兩條基本思路．
知識點四熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)知識的基礎(chǔ)理論．熱力學(xué)第一定律指出任何熱力學(xué)過程中能量守恒，而對過程沒有其他限制。熱力學(xué)第二定律指明哪些過程可以自發(fā)的發(fā)生，哪些過程不可能自發(fā)的發(fā)生，如：第二類永動機不可能實現(xiàn)，熱機效率不可能是100％，熱現(xiàn)象過程中能量耗散是不可避免的，宏觀的實際的熱現(xiàn)象過程是不可逆的．
【應(yīng)用4】下列說法中正確的是（）
A．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體
B．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體
C．熱傳導(dǎo)是有方向的
D．能量耗散說明能量是不守恒的
導(dǎo)示:熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而從低溫物體傳到高溫物體則必需有一定的條件，A對B錯。熱傳導(dǎo)具有方向性，C正確。所有物理現(xiàn)象都遵循能的轉(zhuǎn)化與守恒定律，D錯。故選AC。
熱力學(xué)第二定律有多種表述，但無論用什么方式表述，都是揭示了自然界的基本規(guī)律：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的．
類型一熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
物體內(nèi)能的增加與否，不能單單只看做功或者熱傳遞，要將二者結(jié)合起來，內(nèi)能的變化由△U＝W+Q得到．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時，注意正確判斷△U、W、Q的正負(fù)號。
【例1】在溫度均勻的液體中，一個小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面，上升過程中氣泡的體積不斷地增大，則氣泡在浮起的過程中()
A．放出熱量B．吸收熱量
C．不吸熱也不放熱D．無法判斷
導(dǎo)示:氣體分子之間的距離很大，相互作用力很小，對氣體來說，氣體的狀態(tài)變化時，分子勢能幾乎不變．所以，一定質(zhì)量的氣體的內(nèi)能的變化，就是氣體分子熱運動的動能總和的變化，即由溫度的變化決定．在溫度均勻的液體中，一個小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面的過程中，小氣泡溫度不變，其內(nèi)能增量△U＝0．上升過程中，氣泡的體積不斷增大，氣體對外做功，即有W0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知Q0，所以氣泡在浮起的過程中，吸收熱量，因此選項B正確．
物體處于大氣環(huán)境中，做功的一個顯著特點是物體的體積發(fā)生了變化，體積增大，物體對外做功，體積減小，外界對物體做功。
類型二能量守恒定律的應(yīng)用
通過做功把其他形式的能量(特別是機械能)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的問題是一類重要的綜合題．解這類綜合題的關(guān)鍵在于弄清內(nèi)能的來源．如：在機械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程中，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的往往不是研究對象的全部機械能，而是系統(tǒng)損失的機械能．
【例2】直立容器內(nèi)部有被隔開的AB兩部分氣體,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加熱氣體,使這兩部分氣體均勻混合,設(shè)在此過程中氣體吸熱Q,氣體內(nèi)能增量為ΔU,則
A.ΔU=QB.ΔUQC.ΔUQD.無法比較
導(dǎo)示:AB混合前重心在中線以下，混合后重心在中線上，所以系統(tǒng)重力勢能增大.吸收熱量的一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，故ΔUQ。故選B。
此類問題往往會結(jié)合平拋運動、圓周運動、相對運動、電磁感應(yīng)等力、電知識，需要綜合運用系統(tǒng)能量守恒等重要規(guī)律，是高考中的一個重點．
1．在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱冰箱正常工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將如何變化?（）
A.降低B.升高C.不變D.無法判斷
2．下列說法中正確的是()
A．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性
B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可以發(fā)明一種機器將散失的能量重新收集、重新利用
C．可以用特殊的方法，使熱機效率達(dá)到100％
D．冰箱可以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，所以熱力學(xué)第二定律不正確
3．如圖,密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計.置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上.彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為0).現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過多次往復(fù)運動后,活塞靜止,氣體達(dá)到平衡狀態(tài).經(jīng)過此過程（）
A.Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能
B.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能
C.Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能
D.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能

參考答案：
1．B2．A3．D

高考物理第一輪考綱知識復(fù)習(xí):功能關(guān)系能量守恒定律

第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律
【考綱知識梳理】
一、功能關(guān)系
1．做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。
2.功能關(guān)系——功是能量轉(zhuǎn)化的量度
⑴重力所做的功等于重力勢能的減少
⑵電場力所做的功等于電勢能的減少
⑶彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少
⑷合外力所做的功等于動能的增加
⑸只有重力和彈簧的彈力做功，機械能守恒
⑹重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于機械能的增加WF=E2－E1=ΔE
⑺克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少ΔE=fΔS（ΔS為相對滑動的距離）
⑻克服安培力所做的功等于感應(yīng)電能的增加
二、能量守恒定律
【要點名師透析】
一、幾種常見的功能關(guān)系
【例1】(20xx杭州模擬)(10分)一物塊放在如圖所示的斜面上,用力F沿斜面向下拉物塊，物塊沿斜面運動了一段距離，若已知在此過程中，拉力F所做的功為A，斜面對物塊的作用力所做的功為B，重力做的功為C，空氣阻力做的功為D，其中A、B、C、D的絕對值分別為100J、30J、100J、20J，則
(1)物塊動能的增量為多少？
(2)物塊機械能的增量為多少？
【答案】(1)150J(2)50J
【詳解】(1)在物塊下滑的過程中，拉力F做正功，斜面對物塊有摩擦力，做負(fù)功，重力做正功，空氣阻力做負(fù)功.根據(jù)動能定理，合外力對物塊做的功等于物塊動能的增量，則
ΔEk=W合=A+B+C+D=100J+(-30J)+100J+(-20J)
=150J(5分)
(2)根據(jù)功能關(guān)系，除重力之外的其他力所做的功等于物塊機械能的增量，則
ΔE機=A+B+D=100J+(-30J)+(-20J)=50J(5分)
二、摩擦力做功的特點
【例2】(20xx廣州模擬)(12分)質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑到B點，在板上前進(jìn)了L，而木板前進(jìn)了l，如圖所示，若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，求：
(1)摩擦力對滑塊和木板做的功；
(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量.
【答案】(1)－μmg(L+l)μmgl(2)μmgL
【詳解】(1)滑塊的對地位移為x1=L+l
摩擦力對滑塊做的功為：W1=－Ffx1=－μmg(L+l)(4分)
木板的對地位移為x2=l
摩擦力對木板做的功為：W2=Ffx2=μmgl(4分)
(2)滑塊相對木板的位移為Δx=L
系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q=FfΔx=μmgL(4分)
三、對能量守恒定律的理解和應(yīng)用
1.對定律的理解
(1)某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等.即ΔE減=ΔE增.
(2)某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等.即ΔEA減=ΔEB增.
2.應(yīng)用能量守恒定律解題的步驟
(1)分清有多少形式的能［如動能、勢能(包括重力勢能、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,哪種形式的能量減少,并且列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式.
(3)列出能量守恒關(guān)系式:ΔE減=ΔE增.
【例3】(20xx福州模擬)(16分)如圖所示,光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點相切,半圓形導(dǎo)軌的半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧,當(dāng)它經(jīng)過B點進(jìn)入導(dǎo)軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍,之后向上運動恰能到達(dá)最高點C.(不計空氣阻力)試求:
(1)物體在A點時彈簧的彈性勢能.
(2)物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能.
【答案】(1)(2)mgR
【詳解】(1)設(shè)物體在B點的速度為vB,彈力為FNB,則有
(3分)
又FNB=8mg
由能量轉(zhuǎn)化與守恒可知:
彈性勢能(4分)
(2)設(shè)物體在C點的速度為vC,由題意可知:
(3分)
物體由B點運動到C點的過程中,由能量守恒得：
(4分)
解得：Q=mgR(2分)
【考點模擬演練】
1.（20xx新課標(biāo)全國卷T16）一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是
A.運動員到達(dá)最低點前重力勢能始終減小
B.蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢能增加
C.蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒
D.蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)
【答案】選A、B、C。
【詳解】運動員在下落過程中，重力做正功，重力勢能減小，故A正確。蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力向上，位移向下，彈性力做負(fù)功，彈性勢能增加，故B正確。選取運動員、地球和蹦繩為一系統(tǒng)，在蹦極過程中，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，這個系統(tǒng)的機械能守恒，故C正確。重力勢能改變的表達(dá)式為Ep=mgh，由于h是絕對的與選取的重力勢能參考零點無關(guān)，故D錯。
6.（20xx安徽高考T24）如圖所示，質(zhì)量M=2kg的滑塊套在光滑的水平
軌道上，質(zhì)量m=1kg的小球通過長L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動，開始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個豎直向上的初速度=4m/s，g取10。
若鎖定滑塊，試求小球通過最高點P時對輕桿的作用力大小和方向。
（2）若解除對滑塊的鎖定，試求小球通過最高點時的速度大小。
在滿足（2）的條件下，試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點與小球起始位置點間的距離。
【答案】（1）2N，方向豎直向上（2）（3）m
【詳解】設(shè)小球能通過最高點，且此時的速度為v1，在上升過程中，因只有重力做功，小球的機械能守恒，則①
②
設(shè)小球到達(dá)最高點時，輕桿對小球的作用力為F，方向向下，則小球受到的拉力和重力提供做圓周運動的向心力，有③
由②③式，得④
由牛頓第三定律知，小球?qū)p桿的作用力大小為2N，方向豎直向上。
（2）若解除鎖定，設(shè)小球通過最高點時的速度為v2，此時滑塊的速度為V。小球和滑塊起始狀態(tài)沿在水平方向初速度均為零，在上升過程中，因系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，水平方向的動量守恒。以水平向右方向為正方向，有⑤
在上升過程中，因只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，則⑥，
由⑤⑥式得。
（3）設(shè)小球擊中滑塊右側(cè)軌道的位置點與小球起始位置點間的距離為s1,滑塊向左移動的距離為s2。任意時刻小球的水平速度大小為v3，滑塊的速度大小為V‘。由系統(tǒng)水平方向的動量守恒，得⑦將⑦式兩邊同乘以，得⑧，因⑧式對任意時刻附近的微小間隔都成立，累積相加后，有⑨，又⑩,由⑨⑩式，得m
3.（20xx大綱版全國T26）26.裝甲車和戰(zhàn)艦采用多層鋼板比采用同樣質(zhì)量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊。通過對一下簡化模型的計算可以粗略說明其原因。
質(zhì)量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上。質(zhì)量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿。現(xiàn)把鋼板分成厚度均為d、質(zhì)量均為m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖所示。若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出后再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度。設(shè)子彈在鋼板中受到的阻力為恒力，且兩塊鋼板不會發(fā)生碰撞不計重力影響。
【詳解】設(shè)子彈初速度為，射入厚為的鋼板后，最終的共同速度為，根據(jù)動量守恒
…………………①
解得
動能損失…………………③
分成兩塊鋼板之后，設(shè)子彈打穿第一塊時兩者的速度分別是和，根據(jù)動量守恒
…………………③
子彈在鋼板中所受的阻力為恒力，射穿第一塊鋼板的動能損失為，根據(jù)能量守恒，
…………………④
聯(lián)立①②③④，考慮到必須大于，得
…………………⑤
設(shè)子彈射入第二塊鋼板并留在其中后兩者的共同速度為，根據(jù)動量守恒
…………………⑥
動能損失
…………………⑦
聯(lián)立①②⑤⑥⑦，得
…………………⑧
因為子彈在鋼板中所受的阻力為恒力，由⑧式，得射入第二塊鋼版的深度
…………………⑨
4.（09天津10）如圖所示，質(zhì)量m1=0.3kg的小車靜止在光滑的水平面上，車長L=15m,現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度v0=2m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù)=0.5,取g=10m/s2，求
（1）物塊在車面上滑行的時間t;
（2）要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v′0不超過多少。
答案：（1）0.24s(2)5m/s
解析：本題考查摩擦拖動類的動量和能量問題。涉及動量守恒定律、動量定理和功能關(guān)系這些物理規(guī)律的運用。
（1）設(shè)物塊與小車的共同速度為v，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有
①
設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力為F，對物塊應(yīng)用動量定理有
②
其中③
解得
代入數(shù)據(jù)得④
（2）要使物塊恰好不從車廂滑出，須物塊到車面右端時與小車有共同的速度v′，則
⑤
由功能關(guān)系有
⑥
代入數(shù)據(jù)解得=5m/s
故要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車的速度v0′不能超過5m/s。
5.（09山東38）（2）如圖所示，光滑水平面軌道上有三個木塊，A、B、C，質(zhì)量分別為mB=mc=2m,mA=m，A、B用細(xì)繩連接，中間有一壓縮的彈簧(彈簧與滑塊不栓接)。開始時A、B以共同速度v0運動，C靜止。某時刻細(xì)繩突然斷開，A、B被彈開，然后B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，最終三滑塊速度恰好相同。求B與C碰撞前B的速度。

解析：（2）設(shè)共同速度為v，球A和B分開后，B的速度為,由動量守恒定律有,,聯(lián)立這兩式得B和C碰撞前B的速度為。
考點：動量守恒定律
6.（09安徽24）過山車是游樂場中常見的設(shè)施。下圖是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個圓形軌道組成，B、C、D分別是三個圓形軌道的最低點，B、C間距與C、D間距相等，半徑、。一個質(zhì)量為kg的小球（視為質(zhì)點），從軌道的左側(cè)A點以的初速度沿軌道向右運動，A、B間距m。小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長，圓形軌道間不相互重疊。重力加速度取，計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位數(shù)字。試求
（1）小球在經(jīng)過第一個圓形軌道的最高點時，軌道對小球作用力的大小；
（2）如果小球恰能通過第二圓形軌道，B、C間距應(yīng)是多少；
（3）在滿足（2）的條件下，如果要使小球不能脫離軌道，在第三個圓形軌道的設(shè)計中，半徑應(yīng)滿足的條件；小球最終停留點與起點的距離。

答案：（1）10.0N；（2）12.5m(3)當(dāng)時，；當(dāng)時，
解析：（1）設(shè)小于經(jīng)過第一個圓軌道的最高點時的速度為v1根據(jù)動能定理
①
小球在最高點受到重力mg和軌道對它的作用力F，根據(jù)牛頓第二定律
②
由①②得③
（2）設(shè)小球在第二個圓軌道的最高點的速度為v2，由題意
④
⑤
由④⑤得⑥
（3）要保證小球不脫離軌道，可分兩種情況進(jìn)行討論：
I．軌道半徑較小時，小球恰能通過第三個圓軌道，設(shè)在最高點的速度為v3，應(yīng)滿足
⑦
⑧
由⑥⑦⑧得
II．軌道半徑較大時，小球上升的最大高度為R3，根據(jù)動能定理
解得
為了保證圓軌道不重疊，R3最大值應(yīng)滿足
解得R3=27.9m
綜合I、II，要使小球不脫離軌道，則第三個圓軌道的半徑須滿足下面的條件
或
當(dāng)時，小球最終焦停留點與起始點A的距離為L′，則
當(dāng)時，小球最終焦停留點與起始點A的距離為L〞，則
7.（09重慶23）2009年中國女子冰壺隊首次獲得了世界錦標(biāo)賽冠軍，這引起了人們對冰壺運動的關(guān)注。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡化為如下過程：如題23圖，運動員將靜止于O點的冰壺（視為質(zhì)點）沿直線推到A點放手，此后冰壺沿滑行，最后停于C點。已知冰面各冰壺間的動摩擦因數(shù)為，冰壺質(zhì)量為m，AC=L，=r,重力加速度為g

（1）求冰壺在A點的速率；
（2）求冰壺從O點到A點的運動過程中受到的沖量大?。?br> （3）若將段冰面與冰壺間的動摩擦因數(shù)減小為，原只能滑到C點的冰壺能停于點，求A點與B點之間的距離。
解析：
8.（09廣東物理19）如圖19所示，水平地面上靜止放置著物塊B和C，相距=1.0m。物塊A以速度=10m/s沿水平方向與B正碰。碰撞后A和B牢固地粘在一起向右運動，并再與C發(fā)生正碰，碰后瞬間C的速度=2.0m/s。已知A和B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為A質(zhì)量的k倍，物塊與地面的動摩擦因數(shù)=0.45.（設(shè)碰撞時間很短，g取10m/s2）
（1）計算與C碰撞前瞬間AB的速度；
（2）根據(jù)AB與C的碰撞過程分析k的取值范圍，并討論與C碰撞后AB的可能運動方向。
解析：⑴設(shè)AB碰撞后的速度為v1,AB碰撞過程由動量守恒定律得
設(shè)與C碰撞前瞬間AB的速度為v2，由動能定理得
聯(lián)立以上各式解得
⑵若AB與C發(fā)生完全非彈性碰撞，由動量守恒定律得
代入數(shù)據(jù)解得
此時AB的運動方向與C相同
若AB與C發(fā)生彈性碰撞，由動量守恒和能量守恒得
聯(lián)立以上兩式解得
代入數(shù)據(jù)解得
此時AB的運動方向與C相反
若AB與C發(fā)生碰撞后AB的速度為0，由動量守恒定律得
代入數(shù)據(jù)解得
總上所述得當(dāng)時，AB的運動方向與C相同
當(dāng)時，AB的速度為0
當(dāng)時，AB的運動方向與C相反
9.（09廣東物理20）如圖20所示，絕緣長方體B置于水平面上，兩端固定一對平行帶電極板，極板間形成勻強電場E。長方體B的上表面光滑，下表面與水平面的動摩擦因數(shù)=0.05（設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相同）。B與極板的總質(zhì)量=1.0kg.帶正電的小滑塊A質(zhì)量=0.60kg，其受到的電場力大小F=1.2N.假設(shè)A所帶的電量不影響極板間的電場分布。t=0時刻，小滑塊A從B表面上的a點以相對地面的速度=1.6m/s向左運動，同時，B（連同極板）以相對地面的速度=0.40m/s向右運動。問（g取10m/s2）

（1）A和B剛開始運動時的加速度大小分別為多少？
（2）若A最遠(yuǎn)能到達(dá)b點，a、b的距離L應(yīng)為多少？從t=0時刻至A運動到b點時，摩擦力對B做的功為多少？
解析：⑴由牛頓第二定律有
A剛開始運動時的加速度大小方向水平向右
B剛開始運動時受電場力和摩擦力作用
由牛頓第三定律得電場力
摩擦力
B剛開始運動時的加速度大小方向水平向左
⑵設(shè)B從開始勻減速到零的時間為t1，則有
此時間內(nèi)B運動的位移
t1時刻A的速度，故此過程A一直勻減速運動。
此t1時間內(nèi)A運動的位移
此t1時間內(nèi)A相對B運動的位移
此t1時間內(nèi)摩擦力對B做的功為
t1后，由于，B開始向右作勻加速運動，A繼續(xù)作勻減速運動，當(dāng)它們速度相等時A、B相距最遠(yuǎn)，設(shè)此過程運動時間為t2，它們速度為v，則有
對A速度
對B加速度
速度
聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得
此t2時間內(nèi)A運動的位移
此t2時間內(nèi)B運動的位移
此t2時間內(nèi)A相對B運動的位移
此t2時間內(nèi)摩擦力對B做的功為
所以A最遠(yuǎn)能到達(dá)b點a、b的距離L為
從t=0時刻到A運動到b點時，摩擦力對B做的功為
。
10.（09寧夏24）冰壺比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體育項目，比賽場地示意如圖。比賽時，運動員從起滑架處推著冰壺出發(fā)，在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出，使冰壺的停止位置盡量靠近圓心O.為使冰壺滑行得更遠(yuǎn)，運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)減小。設(shè)冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為=0.008，用毛刷擦冰面后動摩擦因數(shù)減少至=0.004.在某次比賽中，運動員使冰壺C在投擲線中點處以2m/s的速度沿虛線滑出。為使冰壺C能夠沿虛線恰好到達(dá)圓心O點，運動員用毛刷擦冰面的長度應(yīng)為多少？（g取10m/s2）
解析：

設(shè)冰壺在未被毛刷擦過的冰面上滑行的距離為，所受摩擦力的大小為：在被毛刷擦過的冰面上滑行的距離為，所受摩擦力的大小為。則有
+=S①
式中S為投擲線到圓心O的距離。
②
③
設(shè)冰壺的初速度為，由功能關(guān)系，得
④
聯(lián)立以上各式，解得
⑤
代入數(shù)據(jù)得
⑥
【考點模擬演練】
1.已知貨物的質(zhì)量為m,在某段時間內(nèi)起重機將貨物以a的加速度加速升高h(yuǎn),則在這段時間內(nèi)，下列敘述正確的是(重力加速度為g)()
A.貨物的動能一定增加mah-mgh
B.貨物的機械能一定增加mah
C.貨物的重力勢能一定增加mah
D.貨物的機械能一定增加mah+mgh
【答案】選D.
【詳解】根據(jù)動能定理可知，貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mah，A錯誤；根據(jù)功能關(guān)系，貨物機械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功,B錯誤；由功能關(guān)系知,重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負(fù)功的大小mgh,C錯誤；由功能關(guān)系,貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m(g+a)h,D正確.
2.(20xx福州模擬)重物m系在上端固定的輕彈簧下端,用手托起重物,使彈簧處于豎直方向,彈簧的長度等于原長時,突然松手,重物下落的過程中,對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說,正確的是(彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化)()
A.重物的動能最大時,重力勢能和彈性勢能的總和最小
B.重物的重力勢能最小時,動能最大
C.彈簧的彈性勢能最大時,重物的動能最小
D.重物的重力勢能最小時,彈簧的彈性勢能最大
【答案】選A、C、D.
【詳解】重物下落過程中,只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化,所以當(dāng)動能最大時,重力勢能和彈性勢能的總和最小,A正確;當(dāng)重物的重力勢能最小時,重物應(yīng)下落到最低點,其速度為零,動能最小,此時彈簧伸長量最大,彈性勢能最大,故B錯誤,C、D正確.
3.如圖(甲)所示，質(zhì)量不計的彈簧豎立固定在水平面上，t=0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù).通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖(乙)所示，則()
A.t1時刻小球動能最大
B.t2時刻小球動能最大
C.t2～t3這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少
D.t2～t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能
【答案】選C.
【詳解】小球在未碰彈簧前先做自由落體運動，碰后先做加速度減小的加速運動直到加速度為零，即重力等于彈簧的彈力時速度最大，而后做加速度增大的減速運動，上升過程恰好與下降過程互逆，在整個過程中小球的動能、勢能及彈簧的彈性勢能總和不變，由(乙)圖可知t1時刻小球開始接觸彈簧，t2時刻小球運動到最低點，動能最小，t3時刻小球恰好離開彈簧上升，t2～t3這段時間內(nèi)小球從最低點向上運動的過程中先加速到速度最大然后做減速運動，小球動能先增加后減少，彈簧減少的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能，故選C.
4.(20xx吉林模擬)如圖所示，小球從A點以初速度v0沿粗糙斜面向上運動，到達(dá)最高點B后返回A，C為AB的中點.下列說法中正確的是()
A.小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，外力做功為零
B.小球從A到C過程與從C到B過程，減少的動能相等
C.小球從A到C過程與從C到B過程，速度的變化量相等
D.小球從A到C過程與從C到B過程，損失的機械能相等
【答案】選B、D.
【詳解】小球從A出發(fā)到返回A的過程中，重力做功為零，摩擦力做負(fù)功，A錯誤；小球從A到C過程與從C到B過程中，合外力做功相等，動能的增量相等，但速度的變化量不等，B正確，C錯誤；小球從A到C過程與從C到B過程，損失的機械能等于克服摩擦力做的功，而克服摩擦力做的功相等，故D正確.
5．節(jié)日燃放禮花彈時，要先將禮花彈放入一個豎直的炮筒中，然后點燃禮花彈的發(fā)射部分，通過火藥劇烈燃燒產(chǎn)生的高壓燃?xì)?，將禮花彈由炮筒底部射向空中．若禮花彈在由炮筒底部出發(fā)至炮筒口的過程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功W2，高壓燃?xì)鈱ΧY花彈做功W3，則禮花彈在炮筒內(nèi)運動的過程中(設(shè)禮花彈發(fā)射過程中質(zhì)量不變)
()
A．禮花彈的動能變化量為W3＋W2＋W1
B．禮花彈的動能變化量為W3－W2－W1
C．禮花彈的機械能變化量為W3－W2
D．禮花彈的機械能變化量為W3－W1
【答案】BC
【詳解】由動能定理，動能變化量等于合外力做的功，即W3－W2－W1，B正確．除重力之外的力的功對應(yīng)機械能的變化，即W3－W2，C正確．
6．飛船返回時高速進(jìn)入大氣層后，受到空氣阻力的作用，接近地面時，減速傘打開，在距地面幾米處，制動發(fā)動機點火制動，飛船迅速減速，安全著陸．下列說法正確的是
()
A．制動發(fā)動機點火制動后，飛船的重力勢能減少，動能減小
B．制動發(fā)動機工作時，由于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能，飛船的機械能增加
C．重力始終對飛船做正功，使飛船的機械能增加
D．重力對飛船做正功，阻力對飛船做負(fù)功，飛船的機械能不變
【答案】A
【詳解】制動發(fā)動機點火制動后，飛船迅速減速下落，動能、重力勢能均變小，機械能減小，A正確，B錯誤；飛船進(jìn)入大氣層后，空氣阻力做負(fù)功，機械能一定減小，故C、D均錯誤．
7．如圖所示，具有一定初速度的物塊，沿傾角為30°的粗糙斜面向上運動的過程中，受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為4m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物塊向上運動過程中，正確的說法是()
A．物塊的機械能一定增加
B．物塊的機械能一定減小
C．物塊的機械能可能不變
D．物塊的機械能可能增加也可能減小
【答案】A
【詳解】機械能變化的原因是非重力、彈簧彈力做功，本題亦即看成F與Fμ做功大小問題，由mgsinα＋Fμ－F＝ma，知F－Fμ＝mgsin30°－ma0，即FFμ，故F做正功多于克服摩擦力做功，故機械能增大．
8．如圖所示，分別用恒力F1、F2先后將質(zhì)量為m的物體由靜止開始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至頂端，兩次所用時間相同，第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向，則兩個過程
()
A．合外力做的功相同
B．物體機械能變化量相同
C．F1做的功與F2做的功相同
D．F1做的功比F2做的功多
【答案】AB
【詳解】兩次物體運動的位移和時間相等，則兩次的加速度相等，末速度也應(yīng)相等，則物體的機械能變化量相等，合力做功也應(yīng)相等．用F2拉物體時，摩擦力做功多些，兩次重力做功相等，由動能定理知，用F2拉物體時拉力做功多．
9．一物體沿固定斜面從靜止開始向下運動，經(jīng)過時間t0滑至斜面底端．已知在物體運動過程中物體所受的摩擦力恒定．若用F、v、x和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機械能，則如下圖所示的圖象中可能正確的是
()
【答案】AD
【詳解】物體在沿斜面向下滑動的過程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合力為恒力，A正確；而物體在此合力作用下做勻加速運動，v＝at，x＝12at2，所以B、C錯；物體受摩擦力作用，總的機械能將減小，D正確．
10.如圖所示，甲、乙兩車用輕彈簧相連靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)在同時對甲、乙兩車施加等大反向的水平恒力F1、F2，使甲、乙同時由靜止開始運動，在整個過程中，對甲、乙兩車及彈簧組成的系統(tǒng)(假定整個過程中彈簧均在彈性限度內(nèi))，正確的說法是()
A.系統(tǒng)受到外力作用，動能不斷增大
B.彈簧伸長到最長時，系統(tǒng)的機械能最大
C.恒力對系統(tǒng)一直做正功，系統(tǒng)的機械能不斷增大
D.兩車的速度減小到零時，彈簧的彈力大小大于外力F1、F2的大小
【答案】選B.
【詳解】對甲、乙單獨受力分析，兩車都先加速后減速，故系統(tǒng)動能先增大后減小，A錯誤；彈簧最長時，外力對系統(tǒng)做正功最多，系統(tǒng)的機械能最大，B正確；彈簧達(dá)到最長后，甲、乙兩車開始反向加速運動，F(xiàn)1、F2對系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)機械能開始減小，C錯；當(dāng)兩車第一次速度減小到零時，彈簧彈力大小大于F1、F2的大小，當(dāng)返回第二次速度最大時，彈簧的彈力大小等于外力大小，當(dāng)速度再次為零時，彈簧的彈力大小小于外力F1、F2的大小，D錯誤.
11．(16分)工廠流水線上采用彈射裝置把物品轉(zhuǎn)運，現(xiàn)簡化其模型分析：如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺右端B與水平傳送帶相接，傳送帶的運行速度為v0，長為L；現(xiàn)將滑塊向左壓縮固定在平臺上的輕彈簧，到達(dá)某處時由靜止釋放，若滑塊離開彈簧時的速度小于傳送帶的速度，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時，恰好與傳送帶速度相同，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ.求：
(1)釋放滑塊時，彈簧具有的彈性勢能；
(2)滑塊在傳送帶上滑行的整個過程中產(chǎn)生的熱量．
【答案】(1)12mv20－μmgL
(2)mv0(v0－v20－2μgL)－μmgL
【詳解】(1)設(shè)滑塊沖上傳送帶時的速度為v，在彈簧彈開過程中，
由機械能守恒Ep＝12mv2
滑塊在傳送帶上做勻加速運動
由動能定理μmgL＝12mv20－12mv2
解得：Ep＝12mv20－μmgL.
(2)設(shè)滑塊在傳送帶上做勻加速運動的時間為t，則t時間內(nèi)傳送帶的位移
s＝v0t
v0＝v＋atμmg＝ma
滑塊相對傳送帶滑動的位移Δs＝s－L
相對滑動生成的熱量Q＝μmgΔs
解得：Q＝mv0(v0－v20－2μgL)－μmgL.
12．(17分)如圖所示，一質(zhì)量為m的滑塊從高為h的光滑圓弧形槽的頂端A處無初速度地滑下，槽的底端B與水平傳送帶相接，傳送帶的運行速度恒為v0，兩輪軸心間距為l，滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運動，滑到傳送帶右端C時，恰好加速到與傳送帶的速度相同，求：
(1)滑塊到達(dá)底端B時的速度大小vB；
(2)滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ；
(3)此過程中，由于克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱量Q.
【答案】(1)2gh(2)v20－2gh2gl(3)mv0－2gh22
【詳解】(1)滑塊在由A到B的過程中機械能守恒，
可得：mgh＝12mv2B.
解得：vB＝2gh.
(2)滑塊在由B到C的過程中，應(yīng)用動能定理得：
μmgl＝12mv20－12mv2B.
解得μ＝v20－2gh2gl.
(3)Q＝Ffl相對＝μmgl相對
l相對＝v0－vB22μg＝v0－2gh22μg，
故Q＝mv0－2gh22.

高一物理能量守恒定律