届高考专题05 动量与能量的综合应用物理黄金押题原卷版.docx

1、届高考专题05 动量与能量的综合应用物理黄金押题原卷版2019年高考物理黄金押题专题05 动量与能量的综合应用【高考考纲】1.功、功率、动能定理及动量定理部分：考查与功、功率相关的分析和计算及动能定理、动量定理的综合应用，题型为选择题或与牛顿运动定律相结合的计算题。2.功能关系和动量、能量守恒部分：以直线运动、平抛和圆周运动为情景，考查运动过程中的受力分析、运动分析、能量转化及功能关系问题，以计算题形式命题为主。【真题感悟】 例1(2018全国，14)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

2、比 D与它的动量成正比【举一反三】(2018全国，14)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定()A小于拉力所做的功 B等于拉力所做的功C等于克服摩擦力所做的功 D大于克服摩擦力所做的功【名师点睛】1恒力做功的公式WFlcos(通过F与l间的夹角，判断F是否做功及做功的正、负)2变力做功的计算(1)用动能定理WEk或功能关系WE计算(2)变力做功的功率一定时，用功率和时间计算：WPt(3)将变力做功转化为恒力做功3总功的计算(1)先求物体所受的合外力，再求合外力所做的功(2)先求每个力做的功，再求各力做功的代数和(3)利用动能定理，合力功

3、等于动能的变化4功率(1)平均功率：PFcos(2)瞬时功率：PFvcos(为F与v的夹角)【方法技巧】计算功和功率时应注意的问题(1)计算功时，要注意分析受力情况和能量转化情况，分清是恒力做功，还是变力做功，恒力做功一般用功的公式或动能定理求解，变力做功用动能定理或图象法求解。(2)用图象法求外力做功时应注意横轴和纵轴分别表示的物理意义，若横轴表示位移，纵轴表示力，则可用图线与横轴围成的面积表示功，例如下图甲、乙、丙表示(丙图中图线为圆弧)，力做的功分别为W1F1x1、W2F2x2、W3F或W3x。(3)计算功率时，要明确是求瞬时功率，还是平均功率，若求瞬时功率应明确是哪一时刻或位置的瞬时功

4、率，若求平均功率应明确是哪段时间内的平均功率；应注意区分公式P和公式PFvcos的适用范围，P侧重于平均功率的计算，PFvcos侧重于瞬时功率的计算。【变式探究】(多选)(2018全国，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。对于第次和第次提升过程，(AC)A矿车上升所用的时间之比为45B电机的最大牵引力之比为21C电机输出的最大功率之比为21D电机所做的功之比为45【变式探究】(2018江

5、苏，4)从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是()ABCD【变式探究】(多选)(2018江苏，7)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块()A加速度先减小后增大B经过O点时的速度最大C所受弹簧弹力始终做正功D所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功例2(2018天津，10)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上

6、的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x1.6103m时才能达到起飞所要求的速度v80m/s。已知飞机质量m7.0104kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度取g10m/s2。求飞机滑跑过程中(1)加速度a的大小；(2)牵引力的平均功率P。【名师点睛】1机车输出功率PFv，其中F为机车的牵引力2机车启动的两类vt图象(1)恒定功率启动机车先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速直线运动。速度图象如图1所示，当FF阻时，vm图1图2(2)恒定加速度启动速度图象如图2所示。机车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后获得匀加速运动的最大速度v1，若再加速，应保持额定功率不变做变加

7、速运动，直到达到最大速度vm后做匀速运动3机车启动匀加速过程的最大速度v1(此时机车输出的功率最大)和全程的最大速度vm(此时F牵F阻)的求解方法(1)求v1：由F牵F阻ma，PF牵v1可求v1(2)求vm：由PF阻vm，可求vm【方法技巧】解决机车启动问题时的四点注意(1)明确启动方式：分清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)匀加速启动过程：机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。匀加速结束时的功率为额定功率，以后运动的功率也都是额定功率；匀加速结束时的牵引力与匀加速阶段的牵引力相同，都是

8、maf。(3)额定功率启动的过程：机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于，牵引力是变力，牵引力做的功可用WPt，但不能用WFlcos。(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足PFfvm。【变式探究】用一根绳子竖直向上拉一个物块，物块从静止开始运动，绳子拉力的功率按如图所示规律变化，已知物块的质量为m，重力加速度为g,0t0时间内物块做匀加速直线运动，t0时刻后功率保持不变，t1时刻物块达到最大速度，则下列说法正确的是()A物块始终做匀加速直线运动B0t0时间内物块的加速度大小为Ct0时刻物块的速度大小为D0t1时间内物块上升的高度为(t1)例3、搬运工

9、要把质量为m20kg，体积较小的木箱(可视为质点)运送到静止在水平地面的平板汽车上。现在汽车车箱底板尾部与地面间搭一平板构成固定斜面，斜面与水平地面夹角30，斜面长为L2m，木箱与水平地面间的动摩擦因数1、与斜面间的动摩擦因数为2，用F200N水平推力推静止在水平地面上的木箱至斜面底端然后撤去推力，木箱初始位置至斜面底端的距离S2m，g取10m/s2，忽略木箱运动到水平地面与斜面衔接处的能量损失。求：(1)木箱到达斜面底端的速度是多少；(2)木箱能否冲到汽车底板上？如果能，求木箱冲到汽车底板上时的动能。如果不能，求木箱上升的最大高度。【名师点睛】动能定理的应用1应用动能定理解题的“两状态，一过

10、程”“两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一过程”即明确研究过程，确定这一过程中研究对象的受力情况和位置变化或位移等信息。2应用动能定理解题的基本思路【方法技巧】应用动能定理解题应注意的三个问题(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学研究方法要简洁。(2)动能定理表达式是一个标量式，在某个方向上应用动能定理是没有依据的。(3)物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程)，此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但若能对整个过程利用动能定理列式则可使问题简化。【变式探究】如图所示，竖直放置的等螺距螺线管高为h，该螺线管

11、是用长为l的硬质直管(内径远小于h)弯制而成。一光滑小球从上端管口由静止释放，关于小球的运动，下列说法正确的是()A小球到达下端管口时的速度大小与l有关B小球到达下端管口时重力的功率为mgC小球到达下端管口的时间为D小球在运动过程中受管道的作用力大小不变例4、(2018全国，18)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【举一反

12、三】(2018天津，2)滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中()A所受合外力始终为零 B所受摩擦力大小不变C合外力做功一定为零 D机械能始终保持不变【名师点睛】机械能是否守恒的判断方法(1)用做功来判断：分析物体或系统受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。(2)用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系

13、机械能守恒。(3)对一些绳子突然绷紧的问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒。【方法技巧】 (1)机械能守恒定律的三种表达式守恒观点：Ek1Ep1Ek2Ep2转化观点：EpEk转移观点：EA增EB减(2)判断机械能是否守恒的三个注意必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做功情况，判断系统机械能是否守恒；当研究对象(除地球以外)只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象(除地球以外)由多个物体组成的，往往用能量转化来判定机械能是否守恒。【变式探究】如图所示，倾角为30的光滑斜面上，轻质弹簧两端连接着两个质量均为m1kg的物块B和C，C紧靠着挡板P，B通

14、过轻质细绳跨过光滑定滑轮与质量为M8kg的物块A连接，细绳平行于斜面，A在外力作用下静止在圆心角为60、半径为R2m的1/6光滑圆弧轨道的顶端a处，此时绳子恰好拉直且无张力；圆弧轨道最低端b与粗糙水平轨道bc相切，bc与一个半径为r0.2m的光滑圆轨道平滑连接；由静止释放A，当A滑至b点时，C恰好离开挡板P，此时绳子断裂；已知A与bc间的动摩擦因数0.1，重力加速度取g10m/s2，弹簧的形变始终在弹性限度内，细绳不可伸长。(1)求弹簧的劲度系数；(2)求物块A滑至b处，绳子断后瞬间，A对圆轨道的压力大小；(3)为了让物块A能进入圆轨道且不脱轨，则bc间的距离应满足什么条件？例5(2018江苏

15、，14)如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53。松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动。忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin530.8，cos530.6。求：(1)小球受到手的拉力大小F；(2)物块和小球的质量之比Mm；(3)小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T。【名师点睛】功能关系的应用“五注意”(1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系

16、，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况。(2)也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其可以方便计算变力做功的多少。(3)功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表面不同。(4)一对相互作用的静摩擦力做功代数和为0，不改变系统机械能。(5)一对相互作用的滑动摩擦力做功代数和小于0，系统机械能减小，转化为内能。【变式探究】(2017全国卷，24)一质量为8.00104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60105m处以7.5103m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点

17、，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8m/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600m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%。例6、(2018全国，15)高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A10N B102NC103N D104N【名师点睛】1动量守恒定律适用条件(1)前提条件：存在相互作用的物体系(2)理想条件：系统不受外力(3)实际条件

18、：系统所受合外力为0(4)近似条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力(5)方向条件：系统在某一方向上满足上面的条件，则此方向上动量守恒2动量守恒定律的表达式(1)m1v1m2v2m1v1m2v2，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和(2)p1p2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向(3)p0，系统总动量的增量为零3必须明确碰撞问题遵守的三条原则(1)动量守恒：p1p2p1p2(2)动能不增加：Ek1Ek2Ek1Ek2(3)速度要符合实际情况【变式探究】(2018北京，22)2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某

19、滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h10m，C是半径R20m圆弧的最低点。质量m60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a4.5m/s2，到达B点时速度vB30m/s。取重力加速度g10m/s2。(1)求长直助滑道AB的长度L；(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小；(3)若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力FN的大小。例7、 (2018全国，24)一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动。爆炸时

20、间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。求(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。【名师点睛】力学三大观点是指动力学观点、动量观点和能量观点(1)当物体受到恒力作用发生运动状态的改变而且又涉及时间时，一般选择用动力学方法解题。(2)当涉及功、能和位移时，一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对位移时，应优先选择能量守恒定律。(3)当涉及多个物体及时间时，一般考虑动量定理、动量守恒定律。(4)当涉及细节并要求分析力时，一般选择牛顿运动定律，对某一时刻的问题选择牛顿第二定律求解。(4)

21、复杂问题的分析一般需要选择能量的观点、运动与力的观点综合解题。【变式探究】(2018全国，24)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5m，A车向前滑动了2.0m。已知A和B的质量分别为2.0103kg和1.5103kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g10m/s2。求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。【黄金押题】1如图所示，质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为

22、物块重力的k倍，物块与转轴OO相距R，物块随转台由静止开始转动，当转速缓慢增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对滑动前瞬间的过程中，转台的摩擦力对物块做的功为()A0 B2kmgRC2kmgR D0.5kmgR2如图，小球甲从A点水平抛出，同时将小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时速度大小相等，方向夹角为30，已知B、C高度差为h，两小球质量相等，不计空气阻力，由以上条件可知( )A小球甲作平抛运动的初速度大小为2B甲、乙两小球到达C点所用时间之比为1CA、B两点高度差为D两小球在C点时重力的瞬时功率大小相等3如图所示，一细线系一小球绕O点在竖直面做圆周运动，a、b分别

23、是轨迹的最高点和最低点，c、d两点与圆心等高，小球在a点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是()A小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重B小球从a点运动到b点的过程中，机械能先增大后减小C小球从a点运动到b点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功D小球运动到c、d两点时，受到的合力指向圆心4如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆轨道与水平轨道相切于最低点B。一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为。若将物块P从A处正上方高度为R处由静止释放后，从

24、A处进入轨道，最终停在水平轨道上D点(未标出)，B、D两点间的距离为s，下列关系正确的是()As(1)R Bs(1)RCs(1)R Ds2R5为了进一步探究课本中的迷你小实验，某同学从圆珠笔中取出轻弹簧，将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端套上笔帽，用力把笔帽往下压后迅速放开，他观察到笔帽被弹起并离开弹簧向上运动一段距离。不计空气阻力，忽略笔帽与弹簧间的摩擦，在弹簧恢复原长的过程中()A笔帽一直做加速运动B弹簧对笔帽做的功和对桌面做的功相等C弹簧对笔帽的冲量大小和对桌面的冲量大小相等D弹簧对笔帽的弹力做功的平均功率大于笔帽克服重力做功的平均功率6如图所示，半径为R的大圆环用一硬质轻杆固定在竖直平

25、面内，在大圆环上套一个质量为m的小环(可视为质点)，小环从大圆环的最低点以初速度v0沿大圆环上升至与圆心等高点时速度为零，再沿大圆环滑回最低点，大圆环始终静止，重力加速度大小为g。关于该过程，下列说法正确的是()A轻杆对大圆环的作用力方向始终竖直向上B小环下滑过程摩擦力做功小于mvmgRC小环下滑过程重力的冲量比上滑过程重力的冲量大D小环下滑过程重力的平均功率比上滑过程重力的平均功率大7放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在06s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图所示。下列说法正确的是()A06s内物体的位移大小为30mB26s内拉力做的功为40JC合外力在06s内

26、做的功与02s内做的功相等D滑动摩擦力的大小为5N8如图甲所示，在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC，小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道，图乙是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中，其速率平方与其对应高度的关系图象。已知小球在最高点C受到轨道的作用力为1.25N，空气阻力不计，B点为AC轨道中点，g10m/s2，下列说法正确的是()A小球质量为0.5kgB小球在B点受到轨道作用力为4.25NC图乙中x25m2/s2D小球在A点时重力的功率为5W9兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机。弹弓的构造如图1所示，其中橡皮筋两端点A、B固定在把手上。橡皮筋处于ACB时恰好为橡皮筋原长状态(如图2

27、所示)，将模型飞机的尾部放在C处，将C点拉至D点时放手，模型飞机就会在橡皮筋的作用下发射出去。C、D两点均在AB连线的中垂线上，橡皮筋的质量忽略不计。现将模型飞机竖直向上发射，在它由D运动到C的过程中()A模型飞机在C位置时的速度最大B模型飞机的加速度一直在减小C橡皮筋对模型飞机始终做正功D模型飞机的机械能守恒10高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险。若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A点冲上避险车道，前进距离L时到B点减速为0，货车所受阻力恒定，A、B两点高度差为h，C为A、B中点，已知重力加速度为g，下列关于该货车从A运动到B过程说法正确的是()A克服阻力做的功为mv

28、B该过程产生的热量为mvmghC在AC段克服阻力做的功小于CB段克服阻力做的功D在AC段的运动时间等于CB段的运动时间11 “跳跳鼠”是很多小朋友喜欢玩的一种玩具(图甲)，弹簧上端连接脚踏板，下端连接跳杆(图乙)，人在脚踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧将人向上弹起，最终弹簧将跳杆带离地面()A不论下压弹簧程度如何，弹簧都能将跳杆带离地面B从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，弹簧的弹性势能全部转化为人的动能C从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人一直向上加速运动D从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人的加速度先减小后增大12如图甲所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小物块从轻弹簧上方且离地高

29、度为h1的A点由静止释放，小物块下落过程中的动能Ek随离地高度h变化的关系如图乙所示，其中h2h1段图线为直线。已知重力加速度为g，则以下判断中正确的是()A当小物块离地高度为h2时，小物块的加速度恰好为零B当小物块离地高度为h3时，小物块的动能最大，此时弹簧恰好处于原长状态C小物块从离地高度为h2处下落到离地高度为h3处的过程中，弹簧的弹性势能增加了mg(h2h3)D小物块从离地高度为h1处下落到离地高度为h4处的过程中，其减少的重力势能恰好等于弹簧增加的弹性势能13如图所示，A、B是粗糙水平面上的两点，O、P、A三点在同一竖直线上，且OPL，在P点处固定一光滑的小钉子。一小物块通过原长也为

30、L的弹性轻绳与悬点O连接。当小物块静止于A点时，小物块受到弹性轻绳的拉力小于重力。将小物块移至B点(弹性轻绳处于弹性限度内)，由静止释放后，小物块沿地面运动通过A点，则在小物块从B运动到A的过程中()A小物块的动能一直增大B小物块受到的滑动摩擦力保持不变C小物块受到的滑动摩擦力逐渐减小D小物块和弹性轻绳组成的系统机械能逐渐减小14如图所示，轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，跨过轻质定滑轮的轻绳将P和重物Q连接起来，Q的质量M6m。现将P从图中A点由静止释放，P能沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对P的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角53，OB距离为L，且与AB垂直，滑轮的摩擦力不计，重力加速度为g，在P从A运动到B的过程中()AQ的重力功率一直增大BP与Q的机械能之和先增大后减小C