北京專用2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)專題六機(jī)械能練習(xí).docx

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專題六　機(jī)械能 挖命題 【考情探究】 考點(diǎn) 考向 5年考情 預(yù)測(cè)熱度 考題示例 學(xué)業(yè)水平 關(guān)聯(lián)考點(diǎn) 素養(yǎng)要素 功和功率 功的計(jì)算 2015北京理綜,23,18分 4 功能關(guān)系 模型建構(gòu) ★★☆ 功率的計(jì)算 2015課標(biāo)Ⅱ,17,6分 3 牛頓第二定律 科學(xué)推理 動(dòng)能定理 及其應(yīng)用 動(dòng)能和動(dòng)能定理的應(yīng)用 2015北京理綜,18,6分 4 動(dòng)量、沖量 模型建構(gòu) ★★★ 2013北京理綜,23,18分 4 功能關(guān)系 模型建構(gòu) 機(jī)械能守恒 定律和功能 關(guān)系 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 2017課標(biāo)Ⅱ,17,6分 4 平拋運(yùn)動(dòng) 能量觀念 ★★★ 功能關(guān)系的理解和應(yīng)用 2015北京理綜,23,18分 4 彈力做功、彈性勢(shì)能 能量觀念 分析解讀　　近幾年內(nèi)對(duì)本專題內(nèi)容的考查頻率很高,且主要以計(jì)算題的形式呈現(xiàn)。主要以運(yùn)動(dòng)情景和運(yùn)動(dòng)圖像為依托,重點(diǎn)考查考生對(duì)相關(guān)核心概念的理解和認(rèn)識(shí),以及情景分析、提取信息、應(yīng)用基本規(guī)律分析和推理計(jì)算的能力。預(yù)計(jì)今后的高考中這種考查形式和方向還會(huì)繼續(xù)。 【真題典例】 破考點(diǎn) 【考點(diǎn)集訓(xùn)】 考點(diǎn)一　功和功率 1.如圖所示,一個(gè)小物塊由靜止開始從同一高度沿傾角不同的斜面下滑至斜面底端,若斜面都是光滑的,則下列說法正確的是(　　) A.小物塊滑到底端所用時(shí)間相同 B.小物塊滑到底端時(shí)的動(dòng)能相同 C.下滑過程中重力的平均功率相同 D.滑到底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率相同 答案　B 2.汽車從靜止開始先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),然后做勻速直線運(yùn)動(dòng),汽車所受阻力恒定,下列汽車功率P與時(shí)間t的關(guān)系圖像中,能描述上述過程的是(　　) 答案　C 3.(多選)將一質(zhì)量為m的排球豎直向上拋出,它上升了H高度后落回拋出點(diǎn)。設(shè)排球運(yùn)動(dòng)過程中受到方向與運(yùn)動(dòng)方向相反、大小恒為f的空氣阻力作用,已知重力加速度為g,且fμmgcosθ,可得:μ5mg。 　　　　圖1　　　　　　　　　　　圖2 答案　(1)在圓環(huán)壓縮彈簧的過程中,F隨x變化的示意圖如圖甲。 圖甲　　　　　　　　　　　　圖乙 (2)在圖乙中,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)圓環(huán)剛接觸彈簧的位置,B點(diǎn)對(duì)應(yīng)圓環(huán)速度最大的位置。設(shè)圓環(huán)速度最大時(shí)彈簧的形變量為x1,根據(jù)牛頓第二定律有 mg-kx1=0 在A到B對(duì)應(yīng)的過程中,根據(jù)F-x圖線與x軸圍成的面積可求得圓環(huán)所受合力做的功W1=12mgx1 從圓環(huán)開始下落到圓環(huán)速度達(dá)到最大的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 W1+mgH=12mvm2-0 所以vm=mg2k+2gH (3)在圖乙中,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到的最低點(diǎn),此時(shí)圓環(huán)速度為零,彈簧的彈力最大(設(shè)為Nm),底座對(duì)地面的壓力FN最大。設(shè)在B到C對(duì)應(yīng)的過程中,圓環(huán)所受合力做的功為W2。根據(jù)動(dòng)能定理 在A到B對(duì)應(yīng)的過程中有W1=12mvm2-12mvA2 在B到C對(duì)應(yīng)的過程中有W2=0-12mvm2 所以S12mg 設(shè)地面對(duì)底座的支持力大小為F。取底座為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律有 F-3mg-Nm=0 所以F>5mg 根據(jù)牛頓第三定律,底座對(duì)地面的壓力大小FN=F,所以FN>5mg 9.(2019屆通州期中,20)(20分)做功與路徑無關(guān)的力場(chǎng)叫做“勢(shì)場(chǎng)”,例如引力場(chǎng)和電場(chǎng)。在這類場(chǎng)中可以引入“場(chǎng)強(qiáng)”和“勢(shì)能”的概念來分別描述勢(shì)場(chǎng)中力和能的性質(zhì)?？梢灶惐入妶?chǎng)強(qiáng)度的定義,將質(zhì)點(diǎn)放在引力場(chǎng)中,其所受到的引力與質(zhì)量的比值定義為引力場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。 如圖甲所示為某勢(shì)場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小隨x的分布,圖中E0為已知量。在該勢(shì)場(chǎng)中,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)僅在場(chǎng)力作用下,以x=0為中心,沿x軸做周期性運(yùn)動(dòng)。已知質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m,受到的場(chǎng)力可表示為F=kE(k為常量),場(chǎng)力方向平行于x軸。取x=0點(diǎn)為O點(diǎn)。 (1)請(qǐng)從力和加速度的角度,分析說明質(zhì)點(diǎn)在x>0區(qū)域和x<0區(qū)域的運(yùn)動(dòng)性質(zhì); (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,場(chǎng)力做功引起勢(shì)能的變化。取O點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)。 a.請(qǐng)推導(dǎo)出勢(shì)能Ep與x的關(guān)系式,并在圖乙中畫出勢(shì)能Ep隨x變化的示意圖。 b.已知質(zhì)點(diǎn)的總能量為A,求質(zhì)點(diǎn)與O點(diǎn)間距離為x0(x0在運(yùn)動(dòng)區(qū)間內(nèi))時(shí),質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能Ek。 答案　　(1)根據(jù)題意,質(zhì)點(diǎn)在場(chǎng)中受到的場(chǎng)力方向指向O點(diǎn)。 在x>0區(qū)域,質(zhì)點(diǎn)受到的場(chǎng)力F=-kE0,加速度a=-kE0m,加速度恒定,質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 在x<0區(qū)域,質(zhì)點(diǎn)受到的場(chǎng)力F=kE0,加速度a=kE0m,加速度恒定,質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 質(zhì)點(diǎn)在兩個(gè)區(qū)域均做加速度大小為kE0m,方向指向O點(diǎn)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)a.在x>0區(qū)域,質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)向x軸正方向運(yùn)動(dòng),場(chǎng)力做負(fù)功,勢(shì)能增加。 由W=-ΔEp,得Fx=-(Ep-0),其中F=-kE0 解得Ep=kE0x 同理可得,在x<0區(qū)域,勢(shì)能Ep=-kE0x 所以,勢(shì)能Ep=kE0|x| 勢(shì)能Ep隨x變化的示意圖如圖所示。 b.質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能與勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化,能量守恒。 質(zhì)點(diǎn)與O點(diǎn)距離為x0時(shí),勢(shì)能Ep=kE0x0 根據(jù)能量守恒,動(dòng)能Ek=A-kE0x0