2020版高考物理总复习第五章章末总结提高教学案新人教版.docx

章末总结提高知 识 网 络【p96】解题思路与方法【p96】能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中本章有关功和能的概念，以及动能定理和机械能守恒定律是在牛顿运动定律的基础上，研究力和运动关系的进一步拓展，使人们对自然的认识更加深入用能量观点分析问题，不仅为解决力学问题开辟了一条新的途径，同时也是分析解决电磁学、热学等领域问题的一条重要的思路运用能量的观点分析解决有关问题时，可以不涉及过程中力的作用以及运动细节，关心的只是过程中的能量转化的关系和过程的始末状态，这往往更能把握住问题的实质，使解决问题的思路变得简捷，并且能解决一些用牛顿定律无法解决的问题功和能的关系、能量的转化和守恒，往往出现在高考的压轴题中题中的物理过程较复杂，综合性较强，涉及的知识面广，对考生的综合分析能力要求较高平时要加强综合题的练习，学会将复杂的物理过程分解为若干个子过程，分析每一个过程中功与能量转化的关系，建立好相关的物理模型，灵活运用物理规律求解 体 验 高 考【p96】1(2018全国卷)高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动在启动阶段，列车的动能()A与它所经历的时间成正比 B与它的位移成正比C与它的速度成正比 D与它的动量成正比【解析】根据初速度为零匀变速直线运动规律可知，在启动阶段，列车的速度与时间成正比，即vat，由动能公式Ekmv2，可知列车动能与速度的二次方成正比，与时间的二次方成正比，选项A、C错误；由v22ax，可知列车动能与位移x成正比，选项B正确；由动量公式pmv，可知列车动能Ekmv2，即与列车的动量二次方成正比，选项D错误【答案】B2(2017全国卷)如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为(重力加速度为g)()A. B. C. D.【解析】物块由最低点到最高点有：mv22mgrmv；物块做平抛运动：xv1t；t；联立解得：x，由数学知识可知，当r时，x最大，故选B.【答案】B3(2018全国卷)如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为()A2mgR B4mgRC5mgR D6mgR 【解析】设小球运动到c点的速度大小为vC，则对小球由a到c的过程，由动能定理得：F3RmgRmv，又Fmg，解得：v4gR，小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用力下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为：t2，小球在水平方向的位移为xgt22R.由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量EF5R5mgR，选项C正确，A、B、D错误【答案】C 4.(2017天津)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动下列叙述正确的是()A摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【解析】机械能等于动能和重力势能之和，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻发生变化，则机械能在变化，故A错误；在最高点对乘客受力分析，根据牛顿第二定律有：mgNm，座椅对他的支持力NmgmEk2，W1W2CEk1Ek2，W1Ek2，W1Ek2；重力做功只与起始点有关，与路径无关，由于这两个过程中起始点相同，故W1W2，故选B.【答案】B9(2017江苏)利用如图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为M200.0 g，钩码的质量为m10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电 (1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图所示选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1_m/s. (3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g9.80 m/s2，利用Wmgx算出拉力对小车做的功W.利用EkMv2算出小车动能，并求出动能的变化量Ek.计算结果见下表.W/1032.452.923.353.814.26Ek/1032.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在方格纸上作出EkW图象 (4)实验结果表明，Ek总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F_N.【解析】(1)小车能够做匀速运动，纸带上打出间距均匀的点，则表明已平衡摩擦；(2)相邻计数点间时间间隔为T0.1 s，v10.228 m/s；(4)对整体，根据牛顿第二定律有：mg(mM)a，钩码：mgFma，联立解得绳上的拉力：Fg0.093 N.【答案】(1)小车做匀速运动(2)0.228(3)(4)0.09310(2016全国卷)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示图(a)图(b)该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_(2)已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_Hz.【解析】(1)重物匀加速下落时，根据匀变速直线运动的规律得vBf(s1s2)vCf(s2s3)由s3s12aT2得a(2)根据牛顿第二定律，有mgkmgma根据以上各式，化简得f代入数据可得f40 Hz.【答案】(1)f(s1s2)f(s2s3)f2(s3s1)(2)4011(2017北京)如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验 (1)打点计时器使用的电源是_(选填选项前的字母)A直流电源 B交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_(选填选项前的字母)A把长木板右端垫高 B改变小车的质量在不挂重物且_(选填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响A计时器不打点 B计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3，如图2所示实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W_，打B点时小车的速度v_(4)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2W图象由此图象可得v2随W变化的表达式为_根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_ (5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2W关系的是_ 【解析】(1)打点计时器均使用交流电源，选B.(2)平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，选A；平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，选B.(3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此Wmgx2；小车做匀变速直线运动，因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度，则v. (4)由图3可知，图线斜率k4.7 kg1，即v24.7W m2s2；设小车质量为M，根据动能定理有W，变形得v2W，即k，因此与图线斜率有关的物理量为质量(5)若m不满足远小于M，则由动能定理有W0，可得v2W，v2与W仍然成正比关系，选A.【答案】(1)B(2)AB(3)mgx2(4)v2kW，k(4.55.0)kg1质量(5)A12(2016江苏)某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过A点时的速度记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒(1)用Epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在A点时的底端(2)用Ekmv2计算钢球动能变化的大小用刻度尺测量遮光条宽度，示数如下图所示，其读数为_cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s则钢球的速度为v_m/s.(3)下表为该同学的实验结果：Ep(102 J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(102 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点？请说明理由_(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议_【解析】(1)高度变化要比较钢球球心的高度变化(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由v代入数据可计算出相应速度(3)从表中数据可知EkEp，若有空气阻力，则应为EkEp，所以不同意他的观点(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过A点时的速度，因此由Ekmv2计算得到的Ek偏大，要减小Ep与Ek的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速度【答案】(1)B(2)1.50(1.491.51都算对)1.50(1.491.51都算对)(3)不同意，因为空气阻力会造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算Ek时，将v折算成钢球的速度vv.13(2017全国卷)一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度1.60105 m处以7.5103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.【解析】(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0mv式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率由式和题给数据得Ek04.0108 J设地面附近的重力加速度大小为g，飞船进入大气层时的机械能为Ehmvmgh式中，vh是飞船在高度1.6105 m处的速度大小由式和题给数据得Eh2.41012 J(2)飞船在高度h600 m处的机械能为Ehm(vh)2mgh由功能原理得WEhEk0式中，W是飞船从高度600 m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功由式和题给数据得W9.7108 J14(2017江苏)如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R.C的质量为m，A、B的质量都为，与地面的动摩擦因数均为.现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面整个过程中B保持静止设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：(1)未拉A时，C受到B作用力的大小F；(2)动摩擦因数的最小值min；(3)A移动的整个过程中，拉力做的功W.【解析】(1)C受力平衡2Fcos 30mg，解得Fmg(2)C恰好降落到地面时，B受C压力的水平分力最大FxmaxmgB受地面的摩擦力fmg，根据题意fminFxmax，解得min(3)C下降的高度h(1)RA的位移x2(1) R摩擦力做功的大小Wffx2(1)mgR根据动能定理WWfmgh0解得W(21)(1)mgR2020新课标名师导学高考第一轮总复习同步测试卷物理(五)(机械能)【p383】时间：90分钟总分：100分一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分其中15为单项选择题，610题为多项选择题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)1如图所示，木块A沿固定的粗糙斜面由静止开始下滑，在下滑过程中，下述说法错误的是(D)AA所受的合外力对A做正功B重力做正功C斜面对A的摩擦力做负功D斜面对A不做功2下面四个图象依次分别表示四个物体A、B、C、D的位移、加速度、速度和动能随时间变化的规律其中哪个物体可能是受到平衡力作用的(A)【解析】物体受到平衡力作用时处于静止或匀速直线运动状态，根据题图，物体A做的是匀速直线运动，物体B做的是加速度逐渐减小的变速直线运动，物体C做的是匀减速直线运动，所以选项A正确，B、C错误；物体受到平衡力作用时合外力为零，根据动能定理，其动能不变，所以选项D错误3如图所示，一物体以一定的初速度沿水平面由A点滑到B点，摩擦力做的功为W1；若该物体从M沿两斜面滑到N，摩擦力做的总功为W2，已知物体跟各接触面间的动摩擦因数相同，则(A)AW1W2 BW1W2 D无法确定【解析】当物体由AB时fmg，W1mgsAB.当物体由MCN时，摩擦力做的总功为物体在两斜面上运动时摩擦力做的功之和，故W2mgcos sMCmgcos sCNmgsMOmgsONmgsMNsABsMN，W1W2，故本题正确答案为A.4如图所示，在竖直平面内固定着光滑的圆弧槽，它的末端水平，上端离地高H，一个小球从上端无初速滑下若圆弧槽的半径为，小球的水平射程为(B)A.H BH C.H D.H【解析】设小球脱离滑槽，开始做平抛运动的速度为v0，则由机械能守恒定律，有(以滑槽最低点为零势面)mgRmvv0小球做平抛运动的竖直高度为HR，由平抛运动规律，有sv0t(HR)gt2消去t，得sv0H故选项B正确5一根全长为l，粗细均匀的铁链，对称地挂在轻小光滑的定滑轮上，如图所示，当受到轻微的扰动，铁链脱离滑轮瞬间的速度大小为(C)A. B.C. D.【解析】设铁链的总质量为m，以滑轮顶端为重力势能零势能面，在下滑过程中由机械能守恒，有mglmglmv2，得铁链脱离滑轮瞬间的速度为v，选项C正确6电梯质量为M，在它的水平地板上放置质量为m的物体电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是(CD)A对物体，动能定理的表达式为WNmv，其中WN为支持力的功B对物体，动能定理的表达式为W合0，其中W合为合力的功C对物体，动能定理的表达式为WNmgHmvmv，其中WN为支持力的功D对电梯，其所受合力做功为MvMv【解析】电梯上升的过程中，对物体做功的有重力mg、支持力FN，这两个力的总功才等于物体动能的增量Ekmvmv，故A、B均错误，C正确；对电梯，无论有几个力对它做功，由动能定理可知，其合力的功一定等于其动能的增量，故D正确7一辆汽车从静止出发，在平直的公路上加速前进，如果发动机的牵引力保持恒定，汽车所受阻力保持不变，当功率达到额定功率后继续加速到最大速度，对于其速度变化图象和功率变化图象正确的是(BC)【解析】在刚开始启动过程中，汽车受到的牵引力和阻力恒定，故汽车做匀加速直线运动，速度时间图象为直线，当Fv的值等于额定功率后，继续加速到最大速度，此过程中PFv，v增大，F减小，当Ff时达到最大速度，根据牛顿第二定律a可知做加速度减小的加速运动，速度时间图象的斜率在减小，达到最大速度后，以最大速度匀速运动，故此时的速度时间图象为一条平行于t轴的直线，故A错误，B正确；在汽车做匀加速直线运动过程中，根据公式PFv可知功率逐渐增大，即图象斜率恒定，当达到额定功率后，一直以额定功率运动，即功率恒定不变，所以C正确，D错误8卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动在移动过程中，下列说法正确的是(CD)AF对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和BF对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能DF对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和【解析】木箱加速上滑的过程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做负功支持力不做功，由动能定理得：WFWGWfmv20.即WFWGWfmv2，A、B错误；又因克服重力做功WG等于物体增加的重力势能，所以WFEpEkWf，故D正确，又由重力做功与重力势能变化的关系知C也正确9质量分别为m1和m2的两个物体静止在光滑水平面上，现有质量为m的人站在m2上，用水平恒力F拉连接m1的轻绳，如图所示，经一段时间后，两物体的位移大小分别为s1、s2，获得的速度大小分别为v1、v2，则这段时间内人做功为(CD)AFs1 B.m1vCF(s1s2) D.m1v(m2m)v【解析】在此过程中，人的拉力及其反作用力均做正功，拉力做功W1Fs1，因无摩擦，全部用来增加m1的动能，反作用力做功W2Fs2，增加了人和m2的动能，则人所做的总功WW1W2F(s1s2)m1v(m2m)v，选项CD正确10如图所示，光滑圆形轨道的管径远小于轨道半径R.质量均为m的相同小球a、b的直径略小于管径，能在管中无摩擦运动两球先后以相同速率v通过轨道最低点，且当a在最低点时，b在最高点以下说法正确的(BD)A速度v至少为，才能使两球在管内做圆周运动B当v时，b在轨道最高点，对轨道无压力C当b在最高点对轨道无压力时，a比b所需向心力大5mgD只要v，a对轨道最低点压力比b对轨道最高点压力都大6mg【解析】因轨道光滑，且两面都有限制，则在最低点的动能等于最高点的势能就能做完整的圆周运动，即mv2mg2Rv2.选项A错当a在最低点速度v时，b在最高点的速度为vB.则mvmg2Rmv2得vBF向mmmg即重力刚好充当向心力，则b球在最高点对轨道无压力，而这时a的向心力Fam5mg比b所需向心力大4mg.选项C错当v时，a对轨道最低点压力Namgmb在最高点对轨道压力Nbmmg则NaNbmgm6mg选项B，D正确二、实验题(本大题共2个小题，共18分)11(9分)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验(1)小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_甲_(选填“甲”或“乙”)(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为_1.37_m/s.(结果保留三位有效数字)(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图丁所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_9.78_m/s2.(结果保留三位有效数字)【解析】(1)由甲、乙两图可知，乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适(2)匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：v0.01 m/s1.37 m/s(3)由机械能守恒mghmv2得：v22gh，由此可知图象的斜率k2g.则gk m/s29.78 m/s212(9分)某实验小组利用如图所示的装置进行实验，钩码A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，钩码质量均为M，在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C，在距地面为h1处有一宽度略大于A的狭缝，钩码A能通过狭缝，环形金属块C不能通过，开始时A距离狭缝的高度为h2，放手后，A、B、C从静止开始运动(1)利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后落地用时t1，则钩码A通过狭缝的速度为_v_(用题中字母表示)；(2)若通过此装置验证机械能守恒定律，还需要测出环形金属框C的质量m，当地重力加速度为g，若系统的机械能守恒，则需满足的等式为_mgh2(2Mm)_(用题中字母表示)；(3)为减小测量时间的误差，有同学提出如下方案：实验时调节h1h2h，测出钩码A从释放到落地的总时间t，来计算钩码A通过狭缝的速度，你认为可行吗？若可行，写出钩码A通过狭缝时的速度表达式；若不可行，请简要说明理由：_可行，速度v_【解析】(1)在h1阶段由于金属块C静止，而A、B质量相等，所以A、B都是做匀速直线运动，由匀速运动公式可得v.(2)由题意可知，整体减小的重力势能等于动能的增加量；即：mgh2(2Mm)(3)整体在狭缝上方做匀加速直线运动，在狭缝下方做匀速运动；设在狭缝处的速度为v，则有：ht1；hvt2；t1t2t，解得t2，则下落的速度v；故此方法可行；速度v.三、计算题(本大题共4个小题，共42分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(6分)如图a所示，在水平路段AB上有一质量为2 t的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的vt图象如图b所示(在t15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)分别有恒定的大小(1)求汽车在AB路段上运动时所受的阻力f1；(2)求汽车在BC路段上运动时所受的阻力f2.【解析】(1)汽车在AB路段时，是匀速直线运动，因此有牵引力F1f1，功率PF1v1阻力f1得f1 N2 000 N(2)t15 s时汽车处于平衡态，有牵引力F2f2，功率PF2v2，此时的阻力f2，f2 N4 000 N14(10分)如图甲所示，一质量为m1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t0时刻开始，物体在受按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5 s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数0.2，求：(g取10 m/s2)(1)A、B间的距离；(2)水平力F在5 s时间内对物块所做功【解析