2025版高考物理一轮复习第五章机械能阶段素养提升课练习含解析.docVIP

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机械能阶段素养提升课

命题热点

考点与题型

(1)正功、负功的分析、功和功率的计算。

(2)动能定理的理解和应用。

(3)机械能守恒定律的理解和应用。

(4)动能定理、机械能守恒定律、功能关系的综合应用。

(5)试验:探究动能的变更与做功的关系和验证机械能守恒定律。

(1)选择题:与生活实际相联系,分析正功、负功,计算功和功率,动能定理、机械能守恒定律、功能关系的理解。

(2)试验题:考查探究动能变更与做功的关系和验证机械能守恒定律。

(3)计算题:结合生活和科技等实际,综合考查动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用。

角度一注意对物理概念、物理规律的理解和重要思想方法的考查?

【典例1】(2024·全国卷Ⅰ)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点处从静止起先向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点起先运动到其轨迹最高点,机械能的增量为 ()

A.2mgR B.4mgR C.5mgR D.6mgR

【素养解读】

核心素养

素养角度

详细表现

科学探究

问题

小球从a点起先运动到其轨迹最高点,机械能的增量为多少

科学

思维

模型建构

分析整个过程

科学推理

应用牛顿其次定律、平抛学问及动能定理求解

【解析】选C。设小球运动到c点的速度大小为vc,小球由a到c的过程,由动能定理得:F·3R-mgR=12mv

又F=mg,解得:vc2=4gR。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下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹如图所示,由牛顿其次定律可知,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t=vcg,小球在水平方向的位移为x=12gt2

【素养特训】

(多选)如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装肯定滑轮,物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻,A、B处于同一高度并恰好静止。剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块分别落地的过程中,两物块 ()

A.速度的变更大小相同

B.动能的变更相同

C.重力势能的变更相同

D.重力的平均功率相同

【解析】选A、D。刚起先A、B处于静止状态,所以有mBgsinθ=mAg,则mBmA,剪断轻绳后A自由下落,B沿斜面下滑,A、B都只有重力做功,依据机械能守恒定律得:12mv2=mgh;得v=2gh,速度的变更量Δv=v-0=v,可知两个物块落地速度大小相等,速度的变更大小相同,动能的变更不相同,故A正确,B错误;下落的高度相同,故重力做功WA=mAgh,WB=mBgh,由于质量不同,故重力做功不同,重力势能的变更不同,故C错误;初始时刻,A、B处于同一高度并恰好处于静止状态。当剪断轻绳后,A受到的合力为mAg,加速度为g,B受到的合力为mBgsinθ,依据牛顿其次定律可知B的加速度为gsinθ。对A,由h=12gtA2,得tA=2hg;对B,由hsinθ=12gsinθ·tB2,则得tB=1sinθ2hg,A重力做功的平均功率为:PA=mA

角度二注意考查物理方法和解决问题的实力?

【典例2】(2024·全国卷Ⅰ)如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为56R的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止起先下滑,最低到达E点(未画出)。随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R。已知P与直轨道间的动摩擦因数μ=14,重力加速度大小为g。(取sin37°=35

(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。

(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。

(3)变更物块P的质量,将P推至E点,从静止起先释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距72R、竖直相距R,求P运动到D点时速度的大小和变更后P

【素养解读】

核心素养

素养角度

详细表现

物理观念

能量观念

弹簧与圆形轨道相结合,综合考查能量问题

科学

思维

模型建构

整程与分段综合考虑

科学推理

由动能定理、几何学问求解

【解析】(1)依据题意知,B、C之间的距离

l=7R-2R ①

设P到达B点时的速度为vB,由动能定理得

mglsinθ-μmglcosθ=12mvB

式中θ=37°,联立①②式并由题给条件得

vB=2gR ③

(2)设BE=x。P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep。P由B点运动到E点的过程中,由动能定