2020高考物理二轮复习专题五能量和动量对对练含解析

2020高考物理二轮复习专题五能量和动量对对练含解析

高考总复习 - 1 - 能量和动量 2020 年高考必备 2015 年 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ 卷 Ⅱ卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 考 点 一 功、功率 动能定理及 其应用 17 19 16 14、 24 14 14 19、 25 21 24、 25 17、 24、 25 考 点 二 机械能守恒 定律及其应 用 21 24 17 21 考 点 三 功能关系 能量守恒定 律 21 25 25 24 16 18 25 18 考 点 四 动量定理 动量守恒定 律 35(2)35(2)35(2)35(2)35(2)14 20 24 15、 24 16、 25 25 25 考 点 五 实验:1.探 究动能定理 实验:2.验 证机械能守 恒定律 22 实验:3.验 证动量守恒 定律 考点一 功、功率 动能定理及其应用 命题角度 1 功的计算 高考真题体验·对方向 (多选)(2016 全国Ⅱ·19)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量.两球 在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关.若它 们下落相同的距离,则( ) A.甲球用的时间比乙球长 B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 答案 BD 解析设所受阻力为 Ff,根据题意 Ff=kr.根据牛顿第二定 律,mg-Ff=ma,a=g-kr m =g- kr ρ·4π 3 r3=g- 3k 4πρr2,r 越大,a 越大,两小球密度相同,m 甲>m 乙,所以 r 甲>r 乙, 故 a 甲>a 乙,C 选项错误;物体在空中的运动时间 t= 2h a ,h 相同,所以 t 甲v 乙,B 选项正确;物体下落过程中克服阻力做功 Wf=Ff·h=kr·h,所以 Wf 甲>Wf 乙,D 选项正确. 总功的计算方法 (1)用动能定理 W=ΔEk 或功能关系 W=ΔE,即用能量的变化量等效替代合力所做的功.(也 可计算变力功) (2)总功等于合外力的功. 先求出物体所受各力的合力 F 合,再根据 W 总=F 合 lcos α计算总功,但应注意α应是合力与 位移 l 的夹角. (3)总功等于各力做功的代数和. 分别求出每一个力做的功:W1,W2,W3,…,再把各个外力的功求代数和,即 W 总=W1+W2+W3+…. 典题演练提能·刷高分 1.(多选)(2019 山东济宁五校联考)在某一粗糙的水平面上,一质量为 2 kg 的物体在水平恒定 拉力作用下做匀速直线运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚 好停止运动,图中给出了拉力随位移变化的关系图象.重力加速度 g 取 10 m/s2.根据以上信息 能得出的物理量有( ) A.物体与水平面间的动摩擦因数 B.合外力对物体所做的功 C.物体做匀速运动时的速度 D.物体运动的时间 答案 ABC 解析由题意知物体开始做匀速直线运动,故拉力 F 与滑动摩擦力 Ff 大小相等,物体与水平面间 的动摩擦因数为μ= F mg=0.35,选项 A 正确;减速过程由动能定理得 WF+WFf=0-1 2mv2,根据 F-x 图象中 图线与横轴围成的面积可以估算力 F 做的功 WF,而 Wf=-μmgx,由此可求得合外力对物体所做的 高考总复习 - 3 - 功,及物体做匀速运动时的速度 v,选项 B、C 正确;因为物体做变加速运动,所以运动时间无法 求出,选项 D 错误. 2.(多选)如图所示,内壁光滑半径大小为 R 的圆轨道固定在竖直平面内,一个质量为 m 的小球 静止在轨道的最低点 A 点.现给小球一个瞬时水平打击力,使小球沿轨道在竖直平面内运动.当 小球运动重新回到 A 点时,再沿它的运动方向给第二次瞬时打击力.经过二次击打后,小球才能 够通过轨道的最高点,已知第一次和第二次对小球的打击力做的功分别为 W 和 3W,则 W 的值可 能为( ) A.1 2mgR B.3 4mgR C.5 7mgR D.mgR 答案 BCD 解析小球在竖直面内运动只有重力做功,故机械能守恒;小球要到达圆轨道最高点,那么对小 球在最高点应用牛顿第二定律可得:mg≤mv2 R ,所以小球的机械能 E=2mgR+1 2mv2≥5 2mgR;小球在运 动过程中始终未脱离轨道,且必须经过两次击打,小球才能运动到圆轨道的最高点,故第一次 击打后,小球运动的高度不大于 R,所以有 W≤mgR,W+3W≥5 2mgR,所以,5 8mgR≤W≤mgR,故 BCD 正 确,A 错误,故选 BCD. 3.如图所示,水平平台上放置一长为 L、质量为 m 的均匀木板,板右端距离平台边缘为 s,板与 台面间动摩擦因数为μ,重力加速度为 g.现对板施加水平推力,要使板脱离平台,推力做功的 最小值为( ) A.μmg(L+s) B.μmg L 2 + s C.μmg(L-s) D.μmg 3L 4 + s 答案 B 解析要使板脱离平台,即让板的重心脱离平台,则板运动的距离为L 2+s,需要克服摩擦力做功为 Wf=μmg L 2 + s ,即推力做功的最小值为μmg L 2 + s ,故 B 正确,ACD 错误. 高考总复习 - 4 - 4.一物体由静止开始运动,其加速度 a 与位移 x 关系图线如图所示.下列说法正确的是( ) A.物体最终静止 B.物体的最大速度为 2ax0 C.物体的最大速度为 3ax0 D.物体的最大速度为3 2 ax0 答案 C 解析由 a-x 图象可知,物体先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速运动,到 2x0 位置时速 度最大,A 错误;设最大速度为 v,根据动能定理得 ma0x0+1 2ma0x0=1 2mv2,解得 v= 3ax0,C 正确. 命题角度 2 功率的计算 高考真题体验·对方向 (多选)(2018 全国Ⅲ·19)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面.某竖井 中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提 升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等.不考虑摩 擦阻力和空气阻力.对于第①次和第②次提升过程,( ) A.矿车上升所用的时间之比为 4∶5 B.电机的最大牵引力之比为 2∶1 C.电机输出的最大功率之比为 2∶1 D.电机所做的功之比为 4∶5 答案 AC 解析由两次提升的高度相同可知,①②图形不重合部分面积应相等,可得②过程的总时间为 2.5t0,上升所用时间之比为 2t0∶2.5t0=4∶5,A 选项正确;加速上升阶段牵引力最大,两次提升 的质量和加速度都相同,根据牛顿第二定律,最大牵引力 Fm-mg=ma,最大牵引力相等,B 选项错 误;最大输出功率为 Pm=Fm·vm,已知最大牵引力相等,①过程的最大速度是②过程的 2 倍,故电 机输出的最大功率之比为 2∶1,C 选项正确;设整个过程中电机所做的功为 W,根据动能定理 W-mgh=0,提升的质量和高度都相等,所以电机所做的功也相等,D 选项错误. 高考总复习 - 5 - 机车启动中的三个重要关系式 (1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即 vm= P Fmin = P F阻 (式中 Fmin 为最小牵引力,其值等于阻力 F 阻). (2)机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大, 即 v=P F

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