2018年高考物理全国用二轮复习学案专题二第1讲版含答案正式版

专题二动最与能駅 第1讲动量观点与能量观点在力学中的应用高考必备丨 暑冒鑒靈鑒鑒噩鱷鹽遗牝圭垂魁迟暑冒明确备考萊昭知识必备常见的功能关系合力做功与动能的关系： W^=A丘。重力做功与重力势能的关系： W=—A&。⑶弹力做功与弹性势能的关系： W^=—AEpo(4)除重力以外其他力做功与机械能的关系： W其他=AE机。⑸滑动摩擦力做功与内能的关系： FfX相对=AE内o机械能守恒定律条件：只有重力、系统内弹力做功。表达式：Ek1+Ep1=E<2+丘2。动能定理内容：合外力做的功等于动能的变化。1212⑵表达式：W=-mu—mv22动量定理及动量守恒定律(1)动量定理：Ft=mv—mv⑵动量守恒定律： mv1+mv2=mv1'+mv?'⑶备考策略复习时应理清运动中功与能的转化与量度的关系，结合受力分析、运动过程分析，熟练地应用动量定理和动能定理解决问题。深刻理解功能关系，综合应用动量守恒定律和能量守恒定律，结合动力学方程解决多运动过程的问题。

必须领会的“1种物理思想和3种方法”守恒的思想。守恒法、转化法、转移法。必须辨明的“3个易错易混点”动量和动能是两个和速度有关的不同概念。系统的动量和机械能不一定同时守恒。高频考点｝高频考点｝热点高效突破提升应希能力考点。力学中的几个功能关系的应用【真题示例1】(2017•全国卷川，16)如图1，一质量为m长度为I的均匀柔软细绳PQ竖直悬1挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距-I。重力加速度大3TOC\o"1-5"\h\z小为g。在此过程中，外力做的功为( )P1OjTOC\o"1-5"\h\z图11 1A.—mgl B.—mgl9 61 1C.§mgl D.?mgl解析由题意可知，PM段细绳的机械能不变，MQ段细绳的重心升高了；，则重力势能增加 △&=6100m/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，2大小取为9.8m/s(结果保留2位有效数字)。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；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%。解析(1)飞船着地前瞬间的机械能为E<o=2mV①式中，m和vo分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①式和题给数据得8氐=4.0X10J②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12&=?m\h+mg③式中，Vh是飞船在高度1.6X105m处的速度大小。由③式和题给数据得12&=2.4X10J④⑵飞船在高度h'=600m处的机械能为曰=昴1°^)2+mgh⑤由功能原理得W=Eh—氐⑥式中，W是飞船从高度600m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和题给数据得 W=9.7X108J⑦8128答案(1)(1)4.0X10J2.4X10J(2)9.7X10J真题感悟高考考查特点本考点高考命题既有选择题也有计算题，集中在物体系统机械能守恒及物体间的做功特点、力与运动的关系，并结合平抛、圆周运动等典型运动及生活科技为背景综合考查。熟悉掌握并灵活应用机械能的守恒条件、力学中的功能关系、常见典型运动形式的特点及规律是突破该考点的关键。常见误区及临考提醒(1)注意判断物体运动过程中的临界状态和隐含条件。⑵注意物理方法的灵活选用。如全国卷川第 16题的等效法(重心)。

预测1功、功率的理解与计算预测2机械能守恒定律的应用预测3功能关系、能量转化守恒定律的综合应用||考向预测.1.（2017•潍坊模拟）质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动， t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,如图2左的恒力F,如图2甲所示，此后物体的v—t图象如图乙所示，取水平向右为正方向，g取10m/s,TOC\o"1-5"\h\z物体与水平面间的动摩擦因数为 卩=0.510s末恒力F的瞬时功率为6W10s末物体在计时起点左侧 4m处D.0〜10s内恒力F做功的平均功率为 0.6W解析由图线可知0解析由图线可知0〜4s内的加速度大小ai822=4m/s=2m/s，可得F+卩mg=ma；由图线可知6224〜10s内的加速度大小a2=m/s=1m/s，可得F—卩mg=ma;解得F=3N,卩=0.05，选项A错误；10s末恒力F的瞬时功率为Ro=Fvio=3X6W=18W,选项B错误；0〜4s内的位移11X1= 4x8m=16m,4〜10s内的位移X2=— 6X6m=—18m,故10s末物体在计时起Fx3X2点左侧2m处，选项C错误；0〜10s内恒力F做功的平均功率为P=- W=0.6W,选项D正确。答案D2.（多选）如图3，直立弹射装置的轻质弹簧顶端原来在 O点，O与管口P的距离为2X0,现将一个重力为mg的钢珠置于弹簧顶端，再把弹簧压缩至 M点，压缩量为X0,释放弹簧后钢珠被弹出，钢珠运动到P点时的动能为4mgx,不计一切阻力，下列说法正确的是 （ ）弹射过程，弹簧和钢珠组成的系统机械能守恒弹簧恢复原长时，弹簧的弹性势能全部转化为钢珠的动能钢珠弹射所到达的最高点距管口 P的距离为7X0弹簧被压缩至M点时的弹性势能为7mgx解析弹射过程中，对弹簧和钢珠组成的系统而言，只受重力作用，故系统机械能守恒， A正确；弹簧恢复原长时，钢珠的动能和势能都增加，选项 B错误；钢珠运动到P点时，钢珠的动能增加到4mgx，且竖直方向上钢珠位置升高了 3xo,即重力势能增加量△巳=3mgx,故弹簧被压缩至M点时的弹性势能为E=4mgx+3mgx=7mgx,D正确；钢珠到达管口P点时动能为4mgx，当钢珠达到最大高度时，动能为 0,动能转化为重力势能，则上升的最高点与管口的距离 h满足mgh=4mgx,故上升的最高点与管口的距离 h=4xo,C错误。答案AD(名师改编)如图4所示，质量mB=3.5kg的物体B通过下端固定在地面上的轻弹簧与地面连接，弹簧的劲度系数k=100N/m。轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮 O、Q后，与套在光滑直杆顶端 E处的质量m=1.6kg的小球A连接。已知直杆固定不动，杆长 L为0.8m，且与水平面的夹角 0=37°。初始时使小球A静止不动，与A相连的一段绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45N。已知EO=0.5m，重力加速度g取10m/s 求在释放小球A之前弹簧的形变量； 若直线CO与杆垂直，求小球 求在释放小球A之前弹簧的形变量； 若直线CO与杆垂直，求小球A从静止运动到C点的过程中绳子拉力对小球A所做的功; 求小球A运动到直杆底端D点时的速度大小。解析(1)释放小球A前，B处于静止状态，由于绳子中的张力大于物体 B的重力，故弹簧被拉伸,设弹簧形变量为x，有kx=F—mBg,解得x=0.1m。(2)对A球从E点运动到C的过程应用动能定理得12W/Fmigh=2imvA—0①其中h=xCOcos37°，而xCO=xEOsin37°=0.3m物体B下降的高度h'=xEO—xCO=0.2m②由此可知，弹簧这时被压缩了 0.1m，此时弹簧弹性势能与初始时刻相等， A、B和弹簧组成的系1212统机械能守恒，有mAgh+mgh'=qmAVAF2mvB③由题意知，小球A在C点时运动方向与绳垂直，此时 B物体速度vb=0④由①②③④得W=7J。⑶由题意知，杆长L=0.8m，由几何知识可知EC=CD/CDOZCEd37°,故D8EO当A到达D点时，弹簧弹性势能与初状态相等，物体 B又回到原位置，将A在D点的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向进行分解，平行于绳方向的速度即 B的速度，由几何关系得vb'=va'cos37°®整个过程机械能守恒，可得mgLsin37mgLsin371,=2mvA2+pmvB2由⑤⑥得Va'=2m/s。答案(1)0.1m(2)7J(3)2m/s归纳总结解决功能关系问题应注意的三个问题分析清楚是什么力做功，并且清楚该力做正功，还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况。也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其是可以方便计算变力做功的多少。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现不同。考点动量定理和动能定理的应用考点动量定理和动能定理的应用【真题示例1】(多选)(2017•全国卷川，20)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图5所示，则( )

t=1s时物块的速率为1m/st=2s时物块的动量大小为 4kg•m/st=3s时物块的动量大小为 5kg•m/st=4s时物块的速度为零解析由动量定理可得Ft=mv解析由动量定理可得Ft=mv解得v=弓。t=12s时物块的速率为Ft2X1V=后二丁m/s=1m/s，故A正确；t=2s时物块的动量大小p2=F2t2=2X2kg•m/s=4kg故A正确；t=2s时物块的动量大小量大小为ps=(2X2-1X1)kg•m/s=3kg•m/s,t=4s时物块的动量大小为 p4=(2X2-1X2)kg•m/s=2kg•m/s,所以t=4s时物块的速度为1m/s，故B正确，CD错误。答案AB【真题示例2】（2017•全国卷n,24）为提高冰球运动员的加速能力， 教练员在冰面上与起跑线相距S。和S1（S1<S。）处分别设置一个挡板和一面小旗，如图 6所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度 V0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为 V1。重力加速度为g。求：，由动能定理得，由动能定理得-mgs=fmV-fmV①22“e Vo—Vi解得卩=②2gso⑵法1冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为 ai和a2，所用的时间为t。由运动学公式得v 满足训练要求的运动员的最小加速度。解析（1）设冰球的质量为m冰球与冰面之间的动摩擦因数为2—vi=2aiso③Vo—Vi=ait④si=*a2t2⑤联立②③⑤式得Sia2=—(Vi+Vo2s2__2-⑥法2Sia2=—(Vi+Vo2s2__2-⑥法2对冰球由动量定理得—卩mgt=mV-mV③Si=ia2t2④由②③④式得2Si(Vi+Vo)a2=22so真题感悟2ViSi(Vo+Vi)222soi.高考考查特点(i)动能定理是高考的必考热点，运用动量定理解决生活中的物理问题也已成为高考的热点。⑵一般以生活中的物理问题(如20i7年全国卷n第24以冰球运动)为背景考查对动能定理的理解及应用。2.常见误区及临考提醒(i)不清楚物体动量变化规律是由合外力的冲量决定的，物体动能变化规律是由合外力的功决定的。(2)不清楚动能定理表达式是标量式，动量定理表达式是矢量式。|考向予页测•预测i动能定理的应用预测2动量定理的应用预测3动能疋理、动量疋理的综合应用i.(多选)一物体静止在粗糙水平面上，某时刻受到一沿水平方向的恒定拉力作用开始沿水平方向做直线运动，已知在第 1s内合力对物体做的功为45J，在第1s末撤去拉力，物体整个运动过....2程的v-1图象如图7所示，g取10m/s,则（ ）物体的质量为5kgTOC\o"1-5"\h\z物体与水平面间的动摩擦因数为 0.1第1s内摩擦力对物体做的功为 60J第1s内拉力对物体做的功为 60J2mv解析由动能定理有叫=亍，第1s末速度v=3m/s，解出m=10kg，故A错误；撤去拉力后1一12物体的位移X2= 3X3m=4.5m，由动能定理可得：一fx2=0—qmv,可解得：f=10N，又f=卩mg解出卩=0.1，故B正确；第1s内物体的位移X1=1.5m第1s内摩擦力对物体做的功W=—fx1=—15J，故C错误；由FX1—f（X1+X2）=0,可得F=40N，所以第1s内拉力对物体做的功W=FX1=60J，故D正确。答案BD（多选）（2017•陕西省宝鸡市高三教学质量检测 ）如图8所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层。设水柱直径为 D,水流速度为v,方向水平，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零。高压水枪的质量为 M手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为p。下列说法正确的是（ ）图8高压水枪单位时间喷出的水的质量为 pvnD高压水枪的功率为1pnDV81水柱对煤层的平均冲力为 4pnDV手对高压水枪的作用力水平向右△V,质量为△m则△V,质量为△m则△m=pAV,△V=SvAt=1nD2vAt,单位时间喷出水的质量为色工1pvnD2,选项A错误；△t时间内水枪喷出的水的4 At4121231动能E=Amv=-pnDvAt,由动能定理知高压水枪在此期间对水做功为W=Ek=-28823 W1 23pnDv3At,高压水枪的功率P= nDv3,选项B正确；考虑一个极短时间At在此At8时间内喷到煤层上水的质量为m设煤层对水柱的作用力为F,由动量定理得FAt'=mvAt'11时间内冲到煤层水的质量m=4pnDvAt',解得F=4PnDV,由牛顿第三定律可知，水柱对1煤层的平均冲力为F'=F=^pnDv2,选项C正确；当高压水枪向右喷出高压水流时， 水流对高压水枪的作用力向左，由于高压水枪有重力，根据平衡条件，手对高压水枪的作用力方向斜向右上方，选项D错误。答案BC如图9所示，轻绳长为I，竖直悬挂质量为 M的摆球，在最低点 A经两次打击后到达圆周最高点C,若第一次平均打击力为 10点C,若第一次平均打击力为 10N,为多大，才能使摆球上升到最高点?（为多大，才能使摆球上升到最高点?（设两次打击时间相等且极短）解析设第一次被打击后，球的速度为由动能定理得：一mgl=解析设第一次被打击后，球的速度为由动能定理得：一mgl=0—jmG，即VA1,VA1= 2gl。则第二次被打击后，球的速度为 VA2,1212—mg-21=^mvt—尹⑷①2mvmg=-p②联立①②得VA2^./5gl。由动量定理FAt=mAV得F1 VA1 —盲VA2,F2=510N答案5,10N归纳总结

应用动能定理解题应抓好“一个过程、两个状态、四个关注”一个过程：明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息。两个状态：明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况。⑶四个关注：建立运动模型，判断物体做了哪些运动。分析各个运动过程中物体的受力和运动情况。抓住运动模型之间的联系纽带，如速度、加速度、位移，确定初、末状态。根据实际情况分阶段或整体利用动能定理列式计算。使用动量定理的注意事项动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力。这种情况下，动量定理中的力 F应理解为变力在作用时间内的平均值。动量定理的表达式是矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向，公式中的F是物体或系统所受的合力。考点动量观点和能量观点的综合应用考点动量观点和能量观点的综合应用【真题示例1】(2017•全国卷I, 14)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略 )( )2A.30kg•m/s B.5.7x10kg•m/s图ioB从释放到细绳刚绷直时的运动时间 t;A的最大速度v的大小；⑶初始时B离地面的高度H。解析(1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有12h=2gt①代入数据解得t=0.6s②设细绳绷直前瞬间B速度大小为Vb,有Vb=gt③细绳绷直瞬间，细绳张力远大于 A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得 mBVB=(mi+m)v④之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度 v即为最大速度，联立②③④式，代入数据解得v=2m/s⑤细绳绷直后，AB一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时 AB的速度为零，这一过程12中A、B组成的系统机械能守恒，有 2(m+m)v+mgH=migH⑥代入数据解得H=0.6m⑦答案(1)0.6s(2)2m/s(3)0.6m真题感悟高考考查特点动量守恒定律的应用是高考热点，碰撞模型、反冲运动是动量守恒定律的基础与核心模型。熟悉掌握并灵活应用动量守恒的条件，掌握常见的碰撞模型及规律是突破该考点的关键。常见误区及临考提醒对动量守恒条件理解不准确。注意物理模型的构建。如天津卷第 10题，绳子绷直瞬间，两物块获得共同速度，可等效于发生完全非弹性碰撞。I考向予页测卢预测1动量守恒定律的应用预测2与动量守恒定律相关的临界问题预测3动量观点和能量观点的综合应用(2017•云南玉溪一中模拟)在一水平支架上放置一个质量m=0.98kg的小球A,—颗质量为m=20g的子弹以Vo=300m/s的水平速度击中小球A并留在其中。之后小球A水平抛出恰好落入迎面驶来的沙车中，已知沙车的质量 m=2kg，沙车的速度vi=2m/s，水平面光滑，不计小球与支架间的摩擦。JA~n图11若子弹打入小球A的过程用时△t=0.01s，求子弹与小球间的平均作用力大小；求最终沙车B的速度。解析(1)子弹打入小球的过程，子弹和小球组成的系统动量守恒，则mv°=(m+m)v对小球由动量定理得 Fat=mv—0解得F=588N。(2)之后小球平抛，系统水平方向动量守恒，规定水平向右为正方向，则(m+m)v—mv1=(m+m+m)v2、，・一，，解得V2=3m/s，方向水平向右。32答案(1)588N(2)3m/s，方向水平向右(2017•西安一中模拟)光滑水平面上，用轻质弹簧连接的质量为 m=2kg、m=3kg的AB两物体都处于静止状态，此时弹簧处于原长状态。将质量为 nC=5kg的物体C,从半径R=3.2m1的；光滑圆弧轨道最高点由静止释放，如图 12所示，圆弧轨道的最低点与水平面相切， B与C碰4撞后粘在一起运动。求:B、C碰撞刚结束时的瞬时速度的大小；在以后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。解析(1)对C下滑过程中，根据动能定理得12mgA2mcvo设B、C碰撞后的瞬间速度为vi，以C的速度方向为正方向，由动量守恒定律得mcvo=(mi+me)vi代入数据得vi=5m/s。⑵由题意可知，当AB、C速度大小相等时弹簧的弹性势能最大，设此时三者的速度大小为 V2,以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得(mC+m)vi=(mA+mB+m)v设弹簧的最大弹性势能为 Em,则对BC碰撞后到A、BC速度相同过程中，由能量守恒定律得12122(m+m)V1=2(m+m+m)V2+曰代入数据得氏=20J。答案(1)5m/s(2)20J(2017•肇庆高中毕业班一模)如图13所示，质量M=1.5kg的小车静止于光滑水平面上并紧靠固定在水平面上的桌子右边，其上表面与水平桌面相平，小车的左端放有一质量为 0.5kg的滑块Q水平放置的轻弹簧左端固定，质量为 0.5kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触，此时弹簧处于原长。现用水平向左的推力 F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)，推力做功W4J，撤去F后，P沿桌面滑到小车左端并与 Q发生弹性碰撞，最后 Q恰好没从小车上滑下。已知Q与小车表面间动摩擦因数 =0.1。(取g=10m/s)求：(1)P刚要与Q碰撞前的速度是多少？⑵Q刚在小车上滑行时的初速度 V。是多少?为保证Q不从小车上滑下，小车的长度至少为多少？解析(1)推力F通过P压缩弹簧做功，根据功能关系有护W①当弹簧完全推开物块P时，有12丘=2mpv②由①