能量和動量2020年高考必備2015年2016年2017年2018年2019年卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷考點一功、功率動能定理及其應(yīng)用17191614、24141419、252124、2517、24、25考點二機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用21241721考點三功能關(guān)系能量守恒定律2125252416182518考點四動量定理動量守恒定律35(2)35(2)35(2)35(2)35(2)14202415、2416、252525考點五實驗:1.探究動能定理實驗:2.驗證機(jī)械能守恒定律22實驗:3.驗證動量守恒定律考點一功、功率動能定理及其應(yīng)用命題角度1功的計算高考真題體驗·對方向(多選)(2016全國·19)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量.兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無關(guān).若它們下落相同的距離,則()A.甲球用的時間比乙球長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解析設(shè)所受阻力為Ff,根據(jù)題意Ff=kr.根據(jù)牛頓第二定律,mg-Ff=ma,a=g-krm=g-kr·43r3=g-3k4r2,r越大,a越大,兩小球密度相同,m甲>m乙,所以r甲>r乙,故a甲>a乙,C選項錯誤;物體在空中的運動時間t=2ha,h相同,所以t甲<t乙,A選項錯誤;物體落地速度v=2ah,可得v甲>v乙,B選項正確;物體下落過程中克服阻力做功Wf=Ff·h=kr·h,所以Wf甲>Wf乙,D選項正確.總功的計算方法(1)用動能定理W=Ek或功能關(guān)系W=E,即用能量的變化量等效替代合力所做的功.(也可計算變力功)(2)總功等于合外力的功.先求出物體所受各力的合力F合,再根據(jù)W總=F合lcos 計算總功,但應(yīng)注意應(yīng)是合力與位移l的夾角.(3)總功等于各力做功的代數(shù)和.分別求出每一個力做的功:W1,W2,W3,再把各個外力的功求代數(shù)和,即W總=W1+W2+W3+.典題演練提能·刷高分1.(多選)(2019山東濟(jì)寧五校聯(lián)考)在某一粗糙的水平面上,一質(zhì)量為2 kg的物體在水平恒定拉力作用下做勻速直線運動,當(dāng)運動一段時間后,拉力逐漸減小,且當(dāng)拉力減小到零時,物體剛好停止運動,圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖象.重力加速度g取10 m/s2.根據(jù)以上信息能得出的物理量有() A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)B.合外力對物體所做的功C.物體做勻速運動時的速度D.物體運動的時間答案ABC解析由題意知物體開始做勻速直線運動,故拉力F與滑動摩擦力Ff大小相等,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為=Fmg=0.35,選項A正確;減速過程由動能定理得WF+WFf=0-12mv2,根據(jù)F-x圖象中圖線與橫軸圍成的面積可以估算力F做的功WF,而Wf=-mgx,由此可求得合外力對物體所做的功,及物體做勻速運動時的速度v,選項B、C正確;因為物體做變加速運動,所以運動時間無法求出,選項D錯誤.2.(多選)如圖所示,內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道固定在豎直平面內(nèi),一個質(zhì)量為m的小球靜止在軌道的最低點A點.現(xiàn)給小球一個瞬時水平打擊力,使小球沿軌道在豎直平面內(nèi)運動.當(dāng)小球運動重新回到A點時,再沿它的運動方向給第二次瞬時打擊力.經(jīng)過二次擊打后,小球才能夠通過軌道的最高點,已知第一次和第二次對小球的打擊力做的功分別為W和3W,則W的值可能為()A.12mgRB.34mgRC.57mgRD.mgR答案BCD解析小球在豎直面內(nèi)運動只有重力做功,故機(jī)械能守恒;小球要到達(dá)圓軌道最高點,那么對小球在最高點應(yīng)用牛頓第二定律可得:mgmv2R,所以小球的機(jī)械能E=2mgR+12mv252mgR;小球在運動過程中始終未脫離軌道,且必須經(jīng)過兩次擊打,小球才能運動到圓軌道的最高點,故第一次擊打后,小球運動的高度不大于R,所以有WmgR,W+3W52mgR,所以,58mgRWmgR,故BCD正確,A錯誤,故選BCD.3.如圖所示,水平平臺上放置一長為L、質(zhì)量為m的均勻木板,板右端距離平臺邊緣為s,板與臺面間動摩擦因數(shù)為,重力加速度為g.現(xiàn)對板施加水平推力,要使板脫離平臺,推力做功的最小值為()A.mg(L+s)B.mgL2+sC.mg(L-s)D.mg3L4+s答案B解析要使板脫離平臺,即讓板的重心脫離平臺,則板運動的距離為L2+s,需要克服摩擦力做功為Wf=mgL2+s,即推力做功的最小值為mgL2+s,故B正確,ACD錯誤.4.一物體由靜止開始運動,其加速度a與位移x關(guān)系圖線如圖所示.下列說法正確的是()A.物體最終靜止B.物體的最大速度為2ax0C.物體的最大速度為3ax0D.物體的最大速度為32ax0答案C解析由a-x圖象可知,物體先做勻加速直線運動,后做加速度減小的加速運動,到2x0位置時速度最大,A錯誤;設(shè)最大速度為v,根據(jù)動能定理得ma0x0+12ma0x0=12mv2,解得v=3ax0,C正確.命題角度2功率的計算高考真題體驗·對方向(多選)(2018全國·19)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運送到地面.某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等.不考慮摩擦阻力和空氣阻力.對于第次和第次提升過程,()A.礦車上升所用的時間之比為45B.電機(jī)的最大牽引力之比為21C.電機(jī)輸出的最大功率之比為21D.電機(jī)所做的功之比為45答案AC解析由兩次提升的高度相同可知,圖形不重合部分面積應(yīng)相等,可得過程的總時間為2.5t0,上升所用時間之比為2t02.5t0=45,A選項正確;加速上升階段牽引力最大,兩次提升的質(zhì)量和加速度都相同,根據(jù)牛頓第二定律,最大牽引力Fm-mg=ma,最大牽引力相等,B選項錯誤;最大輸出功率為Pm=Fm·vm,已知最大牽引力相等,過程的最大速度是過程的2倍,故電機(jī)輸出的最大功率之比為21,C選項正確;設(shè)整個過程中電機(jī)所做的功為W,根據(jù)動能定理W-mgh=0,提升的質(zhì)量和高度都相等,所以電機(jī)所做的功也相等,D選項錯誤.機(jī)車啟動中的三個重要關(guān)系式(1)無論哪種啟動過程,機(jī)車的最大速度都等于其勻速運動時的速度,即vm=PFmin=PF阻(式中Fmin為最小牽引力,其值等于阻力F阻).(2)機(jī)車以恒定加速度啟動的運動過程中,勻加速過程結(jié)束時,功率最大,速度不是最大,即v=PF<vm=PF阻.(3)機(jī)車以恒定功率運行時,牽引力做的功W=Pt.由動能定理得Pt-F阻x=Ek.此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動過程的位移大小.典題演練提能·刷高分1.(2019河南平頂山模擬)質(zhì)量m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運動.02 s內(nèi)F與運動方向相反,24 s內(nèi)F與運動方向相同,物體的v-t圖象如圖所示.g取10 m/s2,則()A.拉力F的大小為100 NB.在4 s時拉力的瞬時功率為120 WC.4 s內(nèi)拉力所做的功為480 JD.4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J答案B解析取物體初速度方向為正方向,由題圖可知物體與水平面間存在摩擦力,由題圖可知02 s內(nèi),-F-Ff=ma1,且a1=-5 m/s2;24 s內(nèi),-F+Ff=ma2,且a2=-1 m/s2,聯(lián)立以上兩式解得F=60 N,Ff=40 N,選項A錯誤;由P=Fv得4 s時拉力的瞬時功率為120 W,選項B正確;由W=Fx,可知02 s內(nèi),W1=-Fx1,24 s內(nèi),W2=Fx2,由題圖可知x1=10 m,x2=2 m,代入數(shù)據(jù)解得,4 s內(nèi)拉力所做的功為-480 J,選項C錯誤;摩擦力做功W'=Ffs,摩擦力始終與速度方向相反,故s為路程,由題圖可求得總路程為12 m,4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為480 J,選項D錯誤.2.一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物,當(dāng)重物的速度為v1時,起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P,之后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,最后重物以最大速度v2勻速上升,不計鋼繩重力.則整個過程中,下列說法正確的是()A.鋼繩的最大拉力為Pv2B.重物勻加速過程的時間為mv12P-mgv1C.重物勻加速過程的加速度為Pmv1D.速度由v1增大至v2的過程中,重物的平均速度- 6 -