二轮复习专题2第1讲功和能课件（85张）

第一部分专题突破方略专题二能量与动量第1讲功和能1真题速练•明考情2核心知识•固双基3命题热点•巧突破4应用创新•提素养5课时作业•分层练01真题速练•明考情BC2．(多选)(2020·全国Ⅰ卷)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2.则(

)A．物块下滑过程中机械能不守恒B．物块与斜面间的动摩擦因数为C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12JAB【解析】下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°.令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30J，可得质量m＝1kg，下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg·cosθ·s＝20J，求得μ＝，B正确；由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma，求得a＝2m/s2，C错误；物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误．故选AB.3．(多选)(2020·山东高考)如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连．现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时(未着地)，A对水平桌面的压力刚好为零．轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态．以下判断正确的是 (

)A．M<2mB．2m<M<3mC．在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做正功后做负功D．在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量ACD【解析】由题意可知B物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，故在最低点时有弹簧弹力T＝2mg；对A分析，设绳子与桌面间夹角为θ，则依题意有2mgsinθ＝Mg，故有M<2m，故A正确，B错误；由题意可知B从释放位置到最低点过程中，开始弹簧弹力小于重力，物体加速，合力做正功；后来弹簧弹力大于重力，物体减速，合力做负功，故C正确；对于B，在从释放到速度最大过程中，B机械能的减少量等于弹簧弹力所做的负功，即等于B克服弹簧弹力所做的功，故D正确．4．(多选)(2019·全国Ⅱ卷)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2.由图中数据可得 (

)A．物体的质量为2kgB．h＝0时，物体的速率为20m/sC．h＝2m时，物体的动能Ek＝40JD．从地面至h＝4m，物体的动能减少100JAD5．(2019·全国Ⅲ卷)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2.该物体的质量为 (

)A．2kg

B．1.5kgC．1kg

D．0.5kgC【解析】对上升过程，由动能定理，－(F＋mg)h＝Ek－Ek0，得Ek＝Ek0－(F＋mg)h，即F＋mg＝12N；下落过程，(mg－F)(H－h)＝Ek，即mg－F＝k′＝8N，联立两公式，得到m＝1kg，故C正确．6．(2021·全国甲卷)如图，一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带(图中未完全画出)，相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m的无动力小车(可视为质点)从距第一个减速带L处由静止释放．已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关．观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同．小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下．已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.(1)求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；(2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能；(3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？【解析】

(1)由题意知，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同，可知小车通过每一个减速带时损失的机械能等于相邻两个减速带之间重力势能的减少量，即ΔE＝mgdsinθ.〔命题趋势〕功和功率的判断和计算、动能定理的应用是高考的重点，经常与直线运动、曲线运动等综合起来进行考查，以选择题和计算题考查较多，各种难度都可能出现；功能关系和能量守恒是高考的重点，更是高考的热点，高考试题往往结合图像与电场、磁场以及典型的运动情境相联系，多以选择题和计算题的形式考查．常用到的思想方法有：微元法、图像法、转换法、能量守恒思想、全过程法和分段法．02核心知识•固双基1．几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力、静电力做功与路径无关．(2)摩擦力做功的特点①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．“必备知识”解读②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和等于零，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值．在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦的物体间机械能的转移，还有部分机械能转化为内能，转化为内能的量等于系统机械能的减少量，等于滑动摩擦力与相对位移的乘积．③摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热．2．几个重要的功能关系(1)重力的功等于重力势能的减少量，即WG＝－ΔEp.(2)弹力的功等于弹性势能的减少量，即W弹＝－ΔEp.(3)合力的功等于动能的变化，即W＝ΔEk.(4)重力和系统内弹簧弹力之外的其他力的功等于机械能的变化，即W其他＝ΔE.(5)系统内一对滑动摩擦力做的功是系统内能改变的量度，即Q＝Ff·x相对．“关键能力”构建03命题热点•巧突破考点一功和功率问题B2．(多选)(2021·广东高考)长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷了榴弹．战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹．手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有

(

)A．甲在空中的运动时间比乙的长B．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等C．从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少mghD．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为mghBC【解析】甲、乙两颗手榴弹竖直方向下落的高度相同，由平抛运动的特点可知，它们的运动时间相等，A错误；落地前瞬间，PG＝mgvy＝mg2t，由于运动时间相等，故重力的瞬时功率相等，B正确；从投出到落地，重力做功为mgh，故重力势能减少mgh，C正确；从投出到落地过程中只有重力做功，手榴弹的机械能守恒，D错误．C考点二动能定理典例1(1)求过山车过F点时的速度大小；(2)求从B点到F点的整个运动过程中摩擦力对过山车做的功；(3)过山车过D点时发现圆弧轨道EF有故障，为保证乘客安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF段并保证不再下滑③，设触发制动装置后，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则过山车受到的摩擦力至少为多大？【规范审题】①确定F点的速度②求其做功时，要应用动能定理③条件是摩擦力大于或等于DE段重力的分力该过程中，物块的动能Ek与水平位移x关系的图像是 (

)AA3．(2021·东北三省四校一模)从地面竖直向上抛出一个质量为1kg的小球，其上升和下降过程中的动能—位移图像如图所示．其中E0为竖直上抛的初动能，空气阻力大小恒定，g取10m/s2，结合图像信息可判断下列说法中正确的是 (

)A．该图像取竖直向下方向为位移的正方向B．小球抛出后，上升的最大高度为60mC．空气阻力的大小为1.5ND．初动能E0的大小为540JD4．(2021·湖南高考)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为vm.下列说法正确的是 (

)A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动【答案】

C (多选)(2021·重庆实验外国语模拟)如图所示，带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角θ＝30°，质量均为2kg的AB两物体用轻弹簧拴接在一起，弹簧的劲度系数为5N/cm，质量为4kg的物体C用细线通过光滑的轻质定滑轮与物体B连接，开始时A、B均静止在斜面上，A紧靠在挡板处，用手托住C，使细线刚好被拉直，考点三机械能守恒定律的应用考向1轻绳连接的机械能守恒问题典例2现把手拿开，让C由静止开始运动，从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中，下列说法正确的是(物体C未触地，g取10m/s2) (

)A．初状态弹簧的压缩量为2cmB．末状态弹簧的伸长量为2cmC．物体B、C组成的系统机械能守恒D．物体C克服绳的拉力所做的功为0.8JABD考向2轻杆连接的系统机械能守恒问题典例3C (多选)(2021·江苏苏州模拟)蹦床属于体操运动的一种，运动员从蹦床反弹起来后在空中进行各种技巧表演，素有“空中芭蕾”之称．蹦床运动可简化为物块压缩弹簧的过程，如图所示．一根轻质弹簧被竖直固定在地面上，一物块从弹簧正上方某高处自由下落，物块与弹簧上端B处接触(但不粘连)后继续向下压缩弹簧，将弹簧压缩至A点位置后，物块又被弹簧弹回．考向3弹簧连接的系统机械能守恒问题典例4以A点为物块运动的起点及重力势能的零点，则下列描述物块从A点反弹向上运动过程中弹簧的弹力F、物块的机械能E随位移x的变化的图像可能正确的是 (

)AD (2021·湖南郴州模拟)滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均有滑板项目延伸而来，如图是滑板运动的轨道．BC和DE是两段光滑的圆弧型轨道，BC的圆心为O点，圆心角θ＝60°，且与水平轨道CD垂直，滑板与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2.考点四功能关系与能量守恒定律典例5某运动员从轨道上的A点以v＝3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回．已知运动员和滑板的总质量为m＝60kg，B、E两点与水平轨道CD的竖直高度分别为h＝2m和H＝2.5m．(g＝10m/s2)求：(1)运动员从A点运动到B点的过程中，到达B点时的速度大小vB；(2)水平轨道CD的长度L；(3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，求出回到B点时速度的大小．如果不能，求出最后停止的位置距C点的距离．【答案】

(1)6m/s

(2)6.5m

(3)6m(3)运动员能到达左侧的最大高度为h′，从B到第一次返回左侧最高处，由动能定理得mgH－μmgL－mgh′＝0解得h′＝1.2m<2m故运动员不能回到B点，全过程由能量守恒定律得mgH＝μmgs解得总路程s＝12.5m即运动员最后停止的位置距C点的距离为x＝12.5m－6.5m＝6m〔考向预测〕1．(2021·江苏泰州学情检测)质量为m的物体在竖直向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始向上运动高度h，所受空气阻力恒为f，重力加速度为g，此过程中下列说法正确的是 (

)A．物体的动能增加了(F－mg－f)hB．物体的重力势能减小了mghC．物体的机械能减少了fhD．物体的机械能增加了FhA【解析】根据动能定理得ΔEk＝(F－mg－f)h，A正确；重力做负功，重力势能增加了mgh，B错误；机械能的变化等于非重力做功，即ΔE＝(F－f)h，即物体的机械能增加了(F－f)h，CD错误．BC3．(2021·广东东莞模拟)如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端向上移动H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是

(

)A．重力做功－mgh，重力势能减少mghB．弹力做功－WF，弹性势能增加WFC．重力势能增加mgh，弹性势能增加FHD．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mghD【解析】由题知重物缓慢上升h，则重力做功为WG＝－mgh，重力势能增加mgh，整个过程，根据功能关系有WF＋W弹＋WG＝0，解得W弹＝mgh－WF，故弹性势能增加ΔEp＝－W弹＝WF－mgh，故选D.04应用创新•提素养应用创新一娱乐生活类1．(多选)(2021·陕西铜川模拟)荡秋千是儿童喜爱的一项体育娱乐活动，在荡秋千过程中蕴藏着不少有趣的物理知识．某同学在一次荡秋千过程中，用力的传感器测量秋千拉绳的拉力随时间的变化关系．已知该秋千的两根拉绳平行，秋千及拉绳的质量可以忽略不计．不计空气阻力，重力加速度取10m/s2，则下列说法正确的是 (

)A．t1～t4时间内，秋千荡起的幅度越来越小B．该同学的质量约30kgC．在t3时刻，秋千绳子与竖直方向夹角为60°D．该同学和秋千组成的系统机械能守恒BC【解析】由图可知t1～t4时间内拉力的最大值逐渐增大，所以秋千荡起的幅度越来越大，故A错误；由图可知，小明的重力为G＝mg＝150×2＝300N，该秋千的两根拉绳平行，秋千及拉绳的质量可以忽略不计，所以小明的质量约为30kg，故B正确；由图示图像可知，小孩(包括秋千)的重力G＝mg＝300N，在最高点，绳子的最小拉力F＝75N，由2F＝mgcosθ，可得θ＝60°，则小孩所达到的最高位置对应的秋千绳子与竖直方向夹角为60°，故C正确；因秋千荡起的幅度越来越大，则该同学和秋千组成的系统有人的内能和机械能的转化，即系统的机械能不守恒，故