2023高考物理二輪專題復(fù)習(xí)：功和能機(jī)械能課件

專題二能量與動(dòng)量專題二能量與動(dòng)量1．功、功率、動(dòng)能定理及動(dòng)量定理部分：考查與功、功率相關(guān)的分析和計(jì)算及動(dòng)能定理、動(dòng)量定理的綜合應(yīng)用．2．功能關(guān)系和動(dòng)量、能量守恒部分：以直線運(yùn)動(dòng)、平拋和圓周運(yùn)動(dòng)為情景，考查運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、能量轉(zhuǎn)化及功能關(guān)系問(wèn)題．1．掌握各種力做功的特點(diǎn)及計(jì)算方法，區(qū)別瞬時(shí)功率和平均功率．能熟練運(yùn)用動(dòng)能定理及動(dòng)量定理解決綜合問(wèn)題．2．加強(qiáng)綜合運(yùn)用功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律及動(dòng)量守恒定律解決多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題的訓(xùn)練，提高運(yùn)用動(dòng)能定理、動(dòng)量定理和能量守恒定律解決帶復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的能力，關(guān)注以競(jìng)技體育或近現(xiàn)代科技為背景命制的題目．專題二能量與動(dòng)量知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第7講功和能機(jī)械能專題二能量與動(dòng)量知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基1．幾種力做功的特點(diǎn)．(1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)．(2)摩擦力做功的特點(diǎn)．①單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．②相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零．相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值．專題二能量與動(dòng)量知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基專題二能量與動(dòng)量知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)一功、功率的理解與應(yīng)用專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2022年初冬時(shí)節(jié)，某市下了一場(chǎng)暴雪，降雪量達(dá)30毫米，是1957年以來(lái)最大的一次降雪，某環(huán)衛(wèi)工人利用手推式風(fēng)力清雪車進(jìn)行道路清雪，如圖所示，已知推力F斜向下且與水平方向夾角為θ，清雪車沿水平方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是(

)A．清雪車對(duì)人的作用力大小為FcosθB．清雪車受到的阻力大小FcosθC．推力的功率為FvD．無(wú)論推力與水平方向夾角多大，都可以推車前進(jìn)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：已知人對(duì)清雪車的作用力為F，根據(jù)牛頓第三定律，清雪車對(duì)人的作用力大小也為F，A錯(cuò)誤；清雪車沿水平方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可得f＝Fcosθ，B正確；推力的功率為P＝Fvcosθ，C錯(cuò)誤；推力水平方向的分力小于清雪車的水平方向的阻力時(shí)，將不能推車前進(jìn)，故D錯(cuò)誤．故選B.專題二能量與動(dòng)量答案：B細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)引體向上是中學(xué)生體育測(cè)試的項(xiàng)目之一，引體向上運(yùn)動(dòng)的吉尼斯世界紀(jì)錄是53次/分鐘．若一個(gè)普通中學(xué)生在30秒內(nèi)完成12次引體向上，該學(xué)生此過(guò)程中克服重力做功的平均功率最接近于(

)A．5W B．20WC．100W

D．400W專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)如圖是北京冬奧會(huì)重要的交通保障設(shè)施——京張高鐵，假設(shè)質(zhì)量為m的高鐵動(dòng)車從靜止開始以恒定功率P行駛，能獲得最大行駛速度為vm，且行駛過(guò)程中受到的阻力大小不變，則下列說(shuō)法正確的是(

)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．(2021·北京卷)如圖所示，高速公路上汽車定速巡航(即保持汽車的速率不變)通過(guò)路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面．不考慮整個(gè)過(guò)程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化．下列說(shuō)法正確的是(

)A．在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B．汽車在ab段的輸出功率比bc段的大C．在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D．汽車在cd段的輸出功率比bc段的大專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：在ab段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力F1＝mgsinθ＋f，所以在ab段汽車的輸出功率P1＝F1v不變，在bc段牽引力F2＝f，bc段的輸出功率P2＝F2v<P1，故A錯(cuò)誤，B正確；在cd段牽引力F3＝f－mgsinθ，汽車的輸出P3＝F3v<P2，在cd段汽車的輸出功率不變，且小于bc段，故C、D錯(cuò)誤．故選B.專題二能量與動(dòng)量答案：B細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．如圖甲所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103kg的汽車(可視為質(zhì)點(diǎn))，正以10m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前方的水平路段BC較粗糙，汽車通過(guò)整個(gè)ABC路段的v-t圖像如圖乙所示(在t＝15s處水平虛線與曲線相切)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20kW不變，假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大?。螅簩ｎ}二能量與動(dòng)量(1)汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力f1的大小；(2)汽車剛好開過(guò)B點(diǎn)時(shí)加速度a的大小；(3)BC路段的長(zhǎng)度．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)二動(dòng)能定理應(yīng)用應(yīng)用動(dòng)能定理的流程．專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)如圖甲所示為河沙裝車過(guò)程，可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示．已知傳動(dòng)帶的速度為2m/s，h1＝3m，h2＝4.5m，g＝10m/s2，小貨車能夠裝6t沙子，傳送帶足夠長(zhǎng)．則裝滿一車，傳送帶大約需要對(duì)沙子做的功為(

)專題二能量與動(dòng)量A．1.02×105J B．9×104JC．2.82×105J D．2.7×105J細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：對(duì)沙子，由動(dòng)能定理可知W＋WG＝ΔEk，WG＝－2.7×105J，ΔEk＝1.2×104J，解得W＝2.82×105J，故選C.專題二能量與動(dòng)量答案：C細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(1)若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長(zhǎng)度l＝0.7m，求滑塊到最低點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)其支持力FN的大小；(2)設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長(zhǎng)度為lx，滑塊第一次經(jīng)F點(diǎn)時(shí)的速度v與lx之間的關(guān)系式；(3)若滑塊最終靜止在軌道FG的中點(diǎn)，求釋放點(diǎn)距B點(diǎn)長(zhǎng)度lx的值．專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H，已知斜面傾角為α，斜面與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tanα，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取斜面底端為零勢(shì)能面，則能表示滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能E、動(dòng)能Ek、勢(shì)能Ep與上升高度h之間關(guān)系的圖像是(

)專題二能量與動(dòng)量

A

BCD細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．如圖所示，水平地面上有一個(gè)固定擋板，有一輕彈簧左端固定在擋板上，有一質(zhì)量m＝0.2kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))緊壓彈簧但不黏連，初始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝1.8J，AB兩點(diǎn)的距離L＝3m．距離B點(diǎn)右側(cè)豎直高度差h＝0.8m處有一半徑均為R＝0.5m光滑圓弧管道CD、DF，C、D等高，E為DF管道的最高點(diǎn)，F(xiàn)G是長(zhǎng)度d＝10m傾角θ＝37°的粗糙直管道，在G處接一半徑為R′＝2m，圓心為O點(diǎn)的光滑圓弧軌道GHQ，H為最低點(diǎn)，Q為最高點(diǎn)，且∠GOH＝θ＝37°，各部分管道及軌道在連接處均平滑相切，已知物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.15，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小g＝10m/s2.現(xiàn)把滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)飛出后，恰能從C點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧管道，滑塊略小于管道內(nèi)徑．sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.求：專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(1)滑塊離開B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)滑塊第一次到達(dá)E點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的作用力大??；(3)要使滑塊能經(jīng)過(guò)G點(diǎn)且不脫離軌道，滑塊與管道FG之間動(dòng)摩擦因數(shù)μ′的取值范圍．專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)三機(jī)械能守恒和能量守恒定律的應(yīng)用1．機(jī)械能守恒的判斷．(1)利用機(jī)械能守恒的定義判斷；(2)利用做功判斷；(3)利用能量轉(zhuǎn)化判斷；(4)對(duì)于繩突然繃緊和物體間非彈性碰撞問(wèn)題，機(jī)械能往往不守恒．專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．一般步驟．專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)一滑塊從固定光滑斜面頂端由靜止釋放，沿斜面下滑的過(guò)程中，滑塊的動(dòng)能Ek與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t、下滑高度h、運(yùn)動(dòng)位移s之間的關(guān)系圖像如圖所示，其中正確的是(

)專題二能量與動(dòng)量A

B

CD細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2022·全國(guó)乙卷)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑，在下滑過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于(

)A．它滑過(guò)的弧長(zhǎng)B．它下降的高度C．它到P點(diǎn)的距離D．它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：如圖所示專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(1)若釋放處高度h＝h0，當(dāng)小球第一次運(yùn)動(dòng)到圓管最低點(diǎn)C時(shí)，求速度大小vc及在此過(guò)程中所受合力的沖量的大小和方向；(2)求小球在圓管內(nèi)與圓心O1點(diǎn)等高的D點(diǎn)所受彈力FN與h的關(guān)系式；(3)若小球釋放后能從原路返回到出發(fā)點(diǎn)，高度h應(yīng)該滿足什么條件？專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．(多選)如圖甲，在蹦極者身上裝好傳感器，可測(cè)量他在不同時(shí)刻下落的高度及速度．蹦極者從蹦極臺(tái)自由下落，利用傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合得到如圖乙所示的速度(v)—位移(l)圖像．蹦極者及所攜帶設(shè)備的總質(zhì)量為60kg，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，下列表述正確的是(

)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)A．整個(gè)下落過(guò)程，蹦極者及設(shè)備組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒B．從彈性繩剛伸直開始，蹦極者做減速運(yùn)動(dòng)C．蹦極者動(dòng)能最大時(shí)，彈性繩的拉力大小等于重力D．彈性繩的彈性勢(shì)能最大值為15600J專題二能量與動(dòng)量解析：不計(jì)空氣阻力，只有重力和彈性繩彈力做功，整個(gè)下落過(guò)程中蹦極者及設(shè)備組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；彈性繩剛伸直時(shí)彈性繩的拉力小于蹦極者的重力，蹦極者繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)拉力等于重力時(shí)，蹦極者所受合外力為0，速度達(dá)到最大，動(dòng)能達(dá)到最大．當(dāng)拉力大于重力時(shí)，蹦極者開始做減速運(yùn)動(dòng)，到最低點(diǎn)時(shí)速度為0，B錯(cuò)誤，C正確；從圖像可知，下落的最大高度為26m，由E＝mgh＝60×10×26J＝15600J，D正確．故選CD.答案：CD細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．如圖所示，一勁度系數(shù)為k＝100N/m的輕彈簧下端固定于傾角為θ＝53°的光滑斜面底端，上端連接物塊Q.一輕繩跨過(guò)定滑輪O，一端與物塊Q連接，另一端與套在光滑豎直桿的物塊P連接，定滑輪到豎直桿的距離為d＝0.3m．初始時(shí)在外力作用下，物塊P在A點(diǎn)靜止不動(dòng)，OQ段輕繩與斜面平行，繩子張力大小為50N．已知物塊P的質(zhì)量為m1＝0.8kg，物塊Q的質(zhì)量為m2＝5kg，不計(jì)滑輪大小及摩擦作用，g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.現(xiàn)將物塊P由靜止釋放，求：專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(1)物塊P位于A時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量x1；(2)物塊P上升h＝0.4m至與滑輪O等高的B點(diǎn)時(shí)的速度大??；(3)物塊P上升至B點(diǎn)過(guò)程中，輕繩拉力對(duì)其所做的功．專題二能量與動(dòng)量解析：(1)物塊P位于A點(diǎn)時(shí)，有T＝m2gsinθ＋kx1，解得x1＝0.1m.(2)經(jīng)分析，物塊P上升h＝0.4m到B點(diǎn)時(shí)，物塊Q速度為0，下降距離為Δx＝0.5m－0.3m＝0.2m，即彈簧壓縮x2＝0.2m－0.1m＝0.1m，故彈性勢(shì)能不變．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)四功能關(guān)系的理解和應(yīng)用常見的功能關(guān)系．專題二能量與動(dòng)量能量功能關(guān)系表達(dá)式勢(shì)能重力做功等于重力勢(shì)能減少量W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp彈力做功等于彈性勢(shì)能減少量靜電力做功等于電勢(shì)能減少量分子力做功等于分子勢(shì)能減少量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題二能量與動(dòng)量續(xù)上表細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(多選)蹦床是少年兒童喜歡的一種體育運(yùn)動(dòng)，如圖所示，蹦床的中心由彈性網(wǎng)組成，若少年兒童從最高點(diǎn)落下至最低點(diǎn)的過(guò)程中，空氣阻力大小恒定，則少年兒童(

)A．機(jī)械能一直減小B．剛接觸網(wǎng)面時(shí)，動(dòng)能最大C．重力勢(shì)能的減少量大于克服空氣阻力做的功D．重力勢(shì)能的減少量等于彈性勢(shì)能的增加量專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：兒童從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧彈力以及空氣阻力一直做負(fù)功，因此其機(jī)械能一直減小，故A正確；兒童和彈性網(wǎng)接觸的過(guò)程中先加速然后減速，故剛接觸網(wǎng)面時(shí)，動(dòng)能并非最大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系可知，重力做功等于克服空氣阻力和克服彈簧彈力做功的和，則重力勢(shì)能的減少量大于彈性勢(shì)能的增加量，重力的減少量大于克服空氣阻力做功，故C正確，故D錯(cuò)誤．專題二能量與動(dòng)量答案：AC細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(多選)(2022·湛江二模)懸崖速降是選擇崖面平坦、高度適合的崖壁，用專業(yè)的登山繩作保護(hù)，由崖壁主體緣繩下滑，從崖頂下降到崖底的一種運(yùn)動(dòng)．如圖所示，某次速降可視為豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)，速降者先從靜止開始勻加速運(yùn)動(dòng)(加速度小于重力加速度)，之后做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)地面時(shí)速度恰好減為零．則下列說(shuō)法正確的是(

)專題二能量與動(dòng)量細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)A．在加速下降階段，速降者處于失重狀態(tài)B．在加速下降階段，速降者的機(jī)械能增大，在減速下降階段，速降者的機(jī)械能減小C．在整個(gè)下降過(guò)程中，速降者的重力勢(shì)能一直減小D．在整個(gè)下降過(guò)程中，繩對(duì)速降者先做正功后做負(fù)功專題二能量與動(dòng)量解析：對(duì)速降者受力分析可知，受繩的拉力和重力，當(dāng)加速下降時(shí)，加速度向下，則速降者處于失重狀態(tài)，故A正確；對(duì)速降者而言無(wú)論是加速下降和減速下降，位移向下而拉力向上，故繩的拉力始終做負(fù)功即為除重力以外的其他力做功，則速降者的機(jī)械能一直減小，故B、D錯(cuò)誤；在整個(gè)下降過(guò)程中，重力做正功，則速降者的重力勢(shì)能一直減小，故C正確；故選AC.答案：AC細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．自動(dòng)扶梯是商場(chǎng)里的高耗能設(shè)備之一，為了節(jié)約用電