【步步高】2020年高考物理大一輪 第五章 高考熱點(diǎn)探究 新人教版必修2

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1、高考熱點(diǎn)探究 一、功和功率 1．(2020·海南·9)一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t＝0時(shí)起，第1秒內(nèi)受到2 N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用．下列判斷正確的是 (　　) A．0～2 s內(nèi)外力的平均功率是 W B．第2秒內(nèi)外力所做的功是 J C．第2秒末外力的瞬時(shí)功率最大 D．第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是 2．(2020·新課標(biāo)全國(guó)·16)如圖1所示，在外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的v－t 圖象為正弦曲線．從圖中可以判斷 (　　) A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力做正功 圖1 B．

2、在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸增大 C．在t2時(shí)刻，外力的功率最大 D．在t1～t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功為零 二、重力做功　重力勢(shì)能 3．(2020·課標(biāo)全國(guó)·16)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距 水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小 B．蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加 C．蹦極過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) 三、動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 圖2

3、 4．(2020·天津·10)如圖2所示，小球A系在細(xì)線的一端，線的另一端固 定在O點(diǎn)，O點(diǎn)到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍， 置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦 因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與 物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為.小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求物塊在水平面上滑行的時(shí)間t. 5．(2020·山東卷·24)如圖3所示，在高出水平地面h＝1.8 m的光滑平臺(tái)上放置一質(zhì)量M＝2 kg、由兩種不同材料連接成一體的薄板A，其右段長(zhǎng)度l1＝

4、0.2 m且表面光滑，左段表面粗糙．在A最右端放有可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B，其質(zhì)量m＝1 kg.B與A左段間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4.開始時(shí)二者均靜止，現(xiàn)對(duì)A施加F＝20 N水平向右的恒力，待B脫離A(A尚未露出平臺(tái))后，將A取走．B離開平臺(tái)后的落地點(diǎn)與平臺(tái)右邊緣的水平距離x＝1.2 m．(取g＝10 m/s2)求： 圖3 (1)B離開平臺(tái)時(shí)的速度vB. (2)B從開始運(yùn)動(dòng)到剛脫離A時(shí)，B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tB和位移xB. (3)A左端的長(zhǎng)度l2. 圖4 6.(2020·江蘇·14)如圖4所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成 30°角固定放置．將一質(zhì)量為m的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細(xì)

5、 線將小球與質(zhì)量為M＝km的小物塊相連，小物塊懸掛于管口．現(xiàn)將 小球釋放，一段時(shí)間后，小物塊落地靜止不動(dòng)，小球繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò) 管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在轉(zhuǎn)向過(guò)程中速率不變．(重力加速度為g)． (1)求小物塊下落過(guò)程中的加速度大??； (2)求小球從管口拋出時(shí)的速度大?。? (3)試證明小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移總小于L. 四、功能關(guān)系　能量守恒 圖5 7．(2020·山東·22)如圖5所示，傾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面 上，長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜 面上，其上端與斜面頂端齊平．用細(xì)線將物塊與軟繩連接，物 塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，

6、直到軟繩剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá) 地面)，在此過(guò)程中 (　　) A．物塊的機(jī)械能逐漸增加 B．軟繩重力勢(shì)能共減少了mgl C．物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D．軟繩重力勢(shì)能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和 解析　(1)對(duì)小物塊由A到B有：v＝2gh(2分) 在B點(diǎn)：tan θ＝(2分) 解得v1＝3 m/s(1分) (2)由A到O，根據(jù)動(dòng)能定理有： mv－mv＝mg(h＋R－Rcos θ)(2分) 在O點(diǎn)：FN－

7、mg＝m(1分) 解得：v0＝ m/s FN＝43 N(1分) 故壓力FN′＝43 N(1分) (3)摩擦力Ff＝μmg＝1 N物塊滑上小車后經(jīng)過(guò)時(shí)間t達(dá)到的共同速度為vt，則t＝＝，得vt＝ m/s(2分) 由于碰撞不損失能量，物塊在小車上重復(fù)做勻減速和勻加速運(yùn)動(dòng)，相對(duì)小車始終向左運(yùn)動(dòng)，物體與小車最終靜止，摩擦力做功使動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故有： Ff·l相＝(M＋m)v得l相＝5.5 m(2分) 小車從物塊碰撞后開始勻減速運(yùn)動(dòng)，(每個(gè)減速階段)加速度a不變aM＝＝0.5 m/s2 vt＝aMt得t＝ s(2分) 答案　(1)3 m/s　(2)43 N　(3)5.5 m　 s

8、 [點(diǎn)評(píng)]　對(duì)于多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題的分析，應(yīng)緊緊抓住運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度搞突破. 試題分析 機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系是高考的必考內(nèi)容，具有非常強(qiáng)的綜合性，題目類型以計(jì)算題為主，選擇題為輔，大部分試題都與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒定律及電磁學(xué)等知識(shí)相互聯(lián)系，綜合出題．許多試題思路隱蔽、過(guò)程復(fù)雜、靈活性強(qiáng)、難度較大． 命題特征 本章的基本概念包括功和功率的概念、機(jī)車功率問(wèn)題．基本規(guī)律是動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律以及各種功能關(guān)系．重力的功和重力勢(shì)能、彈力的功和彈性勢(shì)能等功能關(guān)系及利用功能關(guān)系研究實(shí)際問(wèn)題是高考熱點(diǎn)．能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是分析、解決一般問(wèn)題的重要方法，動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律

9、和能量守恒定律更是本章的主干知識(shí)和重要規(guī)律． 方法強(qiáng)化 1．學(xué)會(huì)各種求功的方法是解決本章問(wèn)題的基礎(chǔ)，涉及功的求解的主要方法有：基本公式法、圖象法、等效恒力法、動(dòng)能定理法、能量轉(zhuǎn)化法等． 2．多種運(yùn)動(dòng)組合的多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題是近幾年高考試題中的熱點(diǎn)題型，往往應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等規(guī)律，需要在解題時(shí)冷靜思考，弄清運(yùn)動(dòng)過(guò)程，注意不同過(guò)程連接點(diǎn)速度的關(guān)系，對(duì)不同過(guò)程運(yùn)用不同規(guī)律分析解決． 3．高考試題中常有功、能與電場(chǎng)、磁場(chǎng)聯(lián)系的綜合問(wèn)題，這類問(wèn)題以能量守恒為核心考查重力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力的做功特點(diǎn)，以及動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律的應(yīng)用．分析時(shí)應(yīng)抓住能量核心

10、和各種力做功的不同特點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理和能量守恒定 律進(jìn)行分析. 圖7 1. 如圖7所示，游樂(lè)列車由許多節(jié)車廂組成．列車全長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓形軌道半徑為R，(R遠(yuǎn)大于一節(jié)車廂的高度h和長(zhǎng)度l，但L>2πR)．已知列車的車輪是卡在導(dǎo)軌上的光滑槽中只能使列車 沿著圓周運(yùn)動(dòng)，在軌道的任何地方都不能脫軌．試問(wèn)：在沒(méi)有任何動(dòng)力的情況下 ，列 車在水平軌道上應(yīng)具有多大初速度v0，才能使列車通過(guò)圓形軌道而運(yùn)動(dòng)到右邊的水平軌道上？ 圖8 2．質(zhì)量為0.02 kg的小球，用細(xì)線拴著吊在沿直線行駛著的汽車頂 棚上，在汽車距車站15 m處開始剎車，在剎車過(guò)程中，拴球的 細(xì)線與豎直方向夾角θ＝37°保

11、持不變，如圖8所示，汽車到車 站恰好停住．求： (1)開始剎車時(shí)汽車的速度； (2)汽車進(jìn)站停住以后，拴小球的細(xì)線的最大拉力．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 圖9 3．如圖9所示，ABCD為一豎直平面的軌道，其中BC水平， A點(diǎn)比BC高出10 m，BC長(zhǎng)1 m，AB和CD軌道光滑．一 質(zhì)量為1 kg的物體，從A點(diǎn)以4 m/s的速度開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò) BC后滑到高出C點(diǎn)10.3 m的D點(diǎn)速度為零．求：(g＝10 m/s2) (1)物體與BC軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度； (3)物體最后停止的位置(距B點(diǎn))． 圖

12、10 4．小球在外力作用下，由靜止開始從A點(diǎn)出發(fā)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)時(shí)撤去外力．然后，小球沖上豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓環(huán)，恰能維持在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)C后拋出，最后落回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)A處，如圖10所示，試求小球在AB段運(yùn)動(dòng)的加速度為多 大？ 圖11 5．如圖11所示，半徑分別為R和r的甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道安 置在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相通，一小 球以一定的速度先滑上甲軌道，通過(guò)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的CD段， 又滑上乙軌道，最后離開兩圓軌道．若小球在兩圓軌道的最高點(diǎn)對(duì)軌道壓力都 恰好為零，試求水平CD段的長(zhǎng)度． 圖12 6．如圖12所示

13、，斜面和水平面由一小段光滑圓弧連接，斜面的傾 角為37°，一質(zhì)量為0.5 kg的物塊從距斜面底端B點(diǎn)5 m處的A 點(diǎn)由靜止釋放．已知物塊與水平面和斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 0.3.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2) (1)物塊在水平面上滑行的時(shí)間為多少？ (2)若物塊開始靜止在水平面上距B點(diǎn)10 m 的C點(diǎn)處，用大小為4.5 N的水平恒力向右拉該物塊，到B點(diǎn)撤去此力，物塊第一次到A點(diǎn)時(shí)的速度為多大？ (3)若物塊開始靜止在水平面上距B點(diǎn)10 m的C點(diǎn)處，用大小為4.5 N的水平恒力向右拉該物塊，欲使物塊能到達(dá)A點(diǎn)，水平恒力作用的最短距離為多大？ 7

14、．如圖13所示，質(zhì)量為m0＝4 kg的木板靜止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一個(gè)質(zhì)量m＝1 kg，大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，在鐵塊上施加一個(gè)水平向左的恒力F＝8 N，鐵塊在長(zhǎng)L＝6 m的木板上滑動(dòng)．取g＝10 m/s2.求： 圖13 (1)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端； (2)在鐵塊到達(dá)木板左端的過(guò)程中，恒力F對(duì)鐵塊所做的功； (3)在鐵塊到達(dá)木板左端時(shí)，鐵塊和木板的總動(dòng)能． 答案 考題展示 1．AD　 2．AD　3.ABC 4. 5．(1)2 m/s　(2)0.5 s　0.5 m　(3)1.5 m 6．(1)g　(2) (k>2) (3)見解析 解析　(3)小球做平拋運(yùn)動(dòng)，則x＝v0t Lsin 30°＝gt2 解得x＝L 由< 得x＝L2R 2.(1)15 m/s　(2)0.28 N 3．(1)0.5　(2)4 m/s　(3)0.4 m 4.g 5. 6．(1)2 s　(2)6 m/s　(3)8 m 7．(1)2 s　(2)64 J　(3)40 J