（新課標(biāo)）2020年高考物理 考點(diǎn)匯總 考點(diǎn)6 功和能(1)

1、考點(diǎn)6 功和能 一、選擇題1.（2020新課標(biāo)全國卷T15）一質(zhì)點(diǎn)開始時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻起受到一恒力作用。此后，該質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能可能A. 一直增大B. 先逐漸減小至零，再逐漸增大C. 先逐漸增大至某一最大值，再逐漸減小D. 先逐漸減小至某一非零的最小值，再逐漸增大【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：考慮恒力方向與速度方向相同或相反來判定A、B選項(xiàng)，再考慮恒力方向與速度方向成小于90或大于90的夾角來判定C、D選項(xiàng)，并注意物體速度方向與恒力方向的夾角變化。【精講精析】選A、B、 D。當(dāng)恒力方向與速度方向相同時(shí)，物體加速，動(dòng)能一直增大，故A正確。當(dāng)恒力方向與速度方向相反時(shí)，物體開始減速至零

2、，再反向加速，動(dòng)能先減小至零再增大，故B正確。當(dāng)恒力與速度成小于90夾角時(shí)，把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，速度一直增大，故C錯(cuò)。當(dāng)恒力與速度成大于90的夾角時(shí)，把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，開始在與恒力相反方向上物體做減速運(yùn)動(dòng)直至速度為0，而在垂直恒力方向上物體速度不變，某一時(shí)刻物體速度最小，此后，物體在恒力作用下速度增加，其動(dòng)能經(jīng)歷一個(gè)先減小到某一數(shù)值，再逐漸增大的過程，故D正確。2.（2020山東高考T18）.如圖所示，將小球從地面以初速度v0豎直上拋的同時(shí)，將另一相同質(zhì)量的小球從距地面處由靜止釋放，兩球恰在處相遇（不計(jì)空氣阻力）。則A.兩球同時(shí)落地 B.相遇時(shí)

3、兩球速度大小相等 C.從開始運(yùn)動(dòng)到相遇，球動(dòng)能的減少量等于球動(dòng)能的增加量 D.相遇后的任意時(shí)刻，重力對球做功功率和對球做功功率相等【思路點(diǎn)撥】本題是對勻變速直線運(yùn)動(dòng)和動(dòng)能定理、功率知識(shí)的綜合考察，應(yīng)分析兩個(gè)小球的具體運(yùn)動(dòng)過程，明晰a和b在相遇時(shí)的速度、位移、時(shí)間之間的關(guān)系，然后歸納分析?！揪v精析】選C。相遇時(shí)b球的位移，相遇時(shí)a球,可得,相遇時(shí)a球的速度0，由題意可得此時(shí)b球已經(jīng)具有向下的速度而a球的速度為零，故b球以較大速度先落地,以后任意時(shí)刻重力的瞬時(shí)功率，b球的瞬時(shí)功率總是大于a球的瞬時(shí)功率。選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。從開始運(yùn)動(dòng)到相遇，a球克服重力所做的功等于重力對b球所做的功，由動(dòng)能定理可

4、得C項(xiàng)正確。3.（2020江蘇物理T4）如圖所示，演員正在進(jìn)行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于（ ）A0.3JB3J C30JD300J【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：整理得到結(jié)論應(yīng)用動(dòng)能定理選擇運(yùn)動(dòng)過程 【精講精析】選A。估計(jì)一只雞蛋的重力為60克，雞蛋上升的高度為50厘米，對人拋雞蛋以及雞蛋上升到最高點(diǎn)全程應(yīng)用動(dòng)能定理有：，帶入數(shù)值可知，A對。4.（2020新課標(biāo)全國卷T16）一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是A. 運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小

5、B. 蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢能增加C. 蹦極過程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D. 蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點(diǎn)的選取有關(guān)【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：考慮重力、彈性力做功與對應(yīng)勢能變化的關(guān)系，注意機(jī)械能守恒的條件及重力勢能的相對性和重力勢能改變的絕對性?！揪v精析】選A、B、C。運(yùn)動(dòng)員在下落過程中，重力做正功，重力勢能減小，故A正確。蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力向上，位移向下，彈性力做負(fù)功，彈性勢能增加，故B正確。選取運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩為一系統(tǒng)，在蹦極過程中，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故C正確。重力勢能

6、改變的表達(dá)式為Ep=mgh，由于h是絕對的，與選取的重力勢能零點(diǎn)無關(guān)，故D錯(cuò)。5.（2020海南物理T9）一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t=0時(shí)起，第1秒內(nèi)受到2N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的1N的外力作用。下列判斷正確的是（ ）A. 02s內(nèi)外力的平均功率是WB.第2秒內(nèi)外力所做的功是JC.第2秒末外力的瞬時(shí)功率最大D.第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是【思路點(diǎn)撥】解答本題可按以下思路分析：【精講精析】選A、D。第1秒內(nèi)的加速度m/s，1秒末的速度(m/s)；第2秒內(nèi)的加速度m/s2,第2秒末的速度(m/s)；所以第2秒內(nèi)外力做的功J，故B錯(cuò)誤；第秒末的瞬時(shí)功率。第

7、秒末的瞬時(shí)功率，故錯(cuò)誤。02s內(nèi)外力的平均功率W，故A正確；第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值，故D正確。二、非選擇題6.（2020安徽高考T24）如圖所示，質(zhì)量M=2kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m=1kg的小球通過長L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個(gè)豎直向上的初速度=4 m/s，g取10。（1） 若鎖定滑塊，試求小球通過最高點(diǎn)P時(shí)對輕桿的作用力大小和方向。（2）若解除對滑塊的鎖定，試求小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度大小。（3） 在滿足（2）的條件下，試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離

8、?！舅悸伏c(diǎn)撥】（1）鎖定滑塊，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。（2）解除鎖定，兩者都運(yùn)動(dòng)，分析滑塊和小球組成的系統(tǒng)，應(yīng)用兩個(gè)守恒定律。（3）求兩者運(yùn)動(dòng)距離關(guān)系，類似于人船模型，平均動(dòng)量守恒?！揪饩觥吭O(shè)小球能通過最高點(diǎn)，且此時(shí)的速度為v1，在上升過程中，因只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒，則 設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對小球的作用力為F，方向向下，則小球受到的拉力和重力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有 由式，得 由牛頓第三定律知，小球?qū)p桿的作用力大小為2N，方向豎直向上。（2）若解除鎖定，設(shè)小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度為v2，此時(shí)滑塊的速度為v 。小球和滑塊起始狀態(tài)沿水平方向初速度均為零，在上升過程

9、中，因系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，水平方向的動(dòng)量守恒。以水平向右方向?yàn)檎较?，?在上升過程中，因只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則 由式得。（3）設(shè)小球擊中滑塊右側(cè)軌道的位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離為s1,滑塊向左移動(dòng)的距離為s2。任意時(shí)刻小球的水平速度大小為v3，滑塊的速度大小為v。由系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒，得 將式兩邊同乘以，得 ，因式對任意時(shí)刻附近的微小間隔都成立，累積相加后，有 ，又 ,由式，得m答案：（1）2N，方向豎直向上 （2） （3） m7.（2020北京高考T22）如圖所示，長度為的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球（小球的大小可以忽略）。（1）在水平拉力F的作用

10、下，輕繩與豎直方向的夾角為，小球保持靜止。畫出此時(shí)小球的受力圖，并求力F的大小; （2）由圖示位置無初速釋放小球，求當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對小球的拉力。不計(jì)空氣阻力。【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：靜止時(shí)滿足平衡條件.過最低點(diǎn)時(shí)的速度可用機(jī)械能守恒定律求出。當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)輕繩對小球的拉力可根據(jù)向心力公式求出.【精講精析】小球受力圖如圖所示，根據(jù)平衡條件，所以拉力大小只有重力做功，機(jī)械能守恒通過最低點(diǎn)時(shí)速度大小根據(jù)牛頓第二定律解得通過最低點(diǎn)時(shí)輕繩的拉力，方向豎直向上答案:圖見解析 ，方向豎直向上8.（2020天津理綜T10）如圖所示，圓管構(gòu)成的半圓形軌道豎直固定在水平地面

11、上，軌道半徑為R，MN為直徑且與水平面垂直，直徑略小于圓管內(nèi)徑的小球A以某一速度沖進(jìn)軌道，到達(dá)半圓軌道最高點(diǎn)M時(shí)與靜止于該處的質(zhì)量與A相同的小球B發(fā)生碰撞，碰后兩球粘在一起飛出軌道，落地點(diǎn)距N為2R，重力加速度為g，忽略圓管內(nèi)徑，空氣阻力及各處摩擦均不計(jì)，求：（1）粘合后的兩球從飛出軌道到落地的時(shí)間t；（2）小球A沖進(jìn)軌道時(shí)速度v的大小?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：分三個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分析，小球A在半圓形軌道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程滿足機(jī)械能守恒；小球A與小球B在M點(diǎn)的碰撞過程遵從動(dòng)量守恒；小球A和小球B粘在一起的平拋運(yùn)動(dòng)過程?！揪v精析】粘合后的小球A和小球B，飛出軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向分運(yùn)動(dòng)

12、為自由落體運(yùn)動(dòng)，有 解得： 設(shè)小球A的質(zhì)量為m，碰撞前速度大小為，把小球A沖進(jìn)軌道最低點(diǎn)處的重力勢能定為0，由機(jī)械能守恒定律知： 設(shè)碰撞后粘在一起的兩球的速度為，由動(dòng)量守恒定律知： 飛出軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，有 （3分）聯(lián)立解得： 答案： 9.（2020浙江理綜T24）節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存電能作為動(dòng)力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1000kg的混合動(dòng)力轎車，在平直公路上以v1=90km/h勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=50kw。當(dāng)駕駛員看到前方有80km/h的限速標(biāo)志時(shí)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，立即啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電，使轎車做減速運(yùn)

13、動(dòng)，運(yùn)動(dòng)=72m后，速度變?yōu)関2=72km/h。此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率的用于轎車的牽引，用于供給發(fā)電機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最后有50% 轉(zhuǎn)化為電池的電能。假設(shè)轎車在上述運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力保持不變。求：（1）轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛時(shí)，所受阻力F阻的大??；（2）轎車從90km/h減速到72km/h過程中，獲得的電能E電；（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離?！舅悸伏c(diǎn)撥】求解過程中，注意以下規(guī)律的應(yīng)用：（1）。(2)動(dòng)能定理。（3）能量轉(zhuǎn)化和守恒定律?！揪v精析】（1）汽車牽引力與輸出功率關(guān)系式為將P=50kW, v1=90 km/h=2

14、5 m/s代入得當(dāng)轎車勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力大小相等，有（2）在減速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)只有用于汽車的牽引。根據(jù)動(dòng)能定理代入數(shù)據(jù)得電源獲得的電能為（3）根據(jù)題設(shè)，轎車在平直公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力仍為。在此過程中，由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知，僅有電能用于克服阻力做功代入數(shù)據(jù)得答案：（1）（2）（3）10.（2020廣東理綜T36）如圖所示，以A、B和C、D為端點(diǎn)的兩半圓形光滑軌道固定于豎直平面內(nèi)，一滑板靜止在光滑水平面上，左端緊靠B點(diǎn)，上表面所在平面與兩半圓分別相切于B、C。一物塊被輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上E點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)到A時(shí)剛好與傳送帶速度相同，然后經(jīng)A沿半圓軌道滑下，再經(jīng)B滑上滑板.滑板運(yùn)動(dòng)到

15、C時(shí)被牢固粘連。物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為m，滑板質(zhì)量M=2m，兩半圓半徑均為R，板長，板右端到C的距離在范圍內(nèi)取值，E距A為，物塊與傳送帶、物塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度取g。（1） 求物塊滑到B點(diǎn)的速度大小；（2） 試討論物塊從滑上滑板到離開滑板右端的過程中，克服摩擦力做的功與的關(guān)系，并判斷物塊能否滑到CD軌道的中點(diǎn)?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行：（1）用動(dòng)能定理求出物塊在B點(diǎn)的速度；（2）假設(shè)L無窮大時(shí)，由動(dòng)量守恒求出兩者相對靜止的速度；（3）由能量關(guān)系判斷物塊滑離滑板右端的時(shí)刻；（4）用動(dòng)能定理討論判斷在L不同情況下，摩擦力做功的情況?！揪v精析】（1）物塊從E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

16、B點(diǎn)的過程中，只有傳送帶對物塊的摩擦力和重力兩個(gè)力做功，對該過程應(yīng)用動(dòng)能定理得：（2）物塊m和滑板M在相互作用的過程中動(dòng)量守恒，設(shè)兩者可以達(dá)到共同速度，設(shè)為,該過程中滑板運(yùn)動(dòng)的位移為，兩者的相對位移為x,由動(dòng)量守恒定律得：所以由能量守恒定律得：對木板應(yīng)用動(dòng)能定理得：當(dāng)時(shí)，物塊到達(dá)C點(diǎn)的整個(gè)過程中始終存在滑動(dòng)摩擦力，所以克服摩擦力做功為:當(dāng)時(shí)，物塊和滑板可以達(dá)到相同的速度，此后直到滑板碰到C點(diǎn)這一過程中，物塊和滑板之間是沒有摩擦力的，該階段摩擦力不做功。故這種情況下克服摩擦力做功為：,與L無關(guān)。綜合兩種情況可知，當(dāng)L=R時(shí)，物塊克服摩擦力做功最小，這個(gè)過程中物塊到達(dá)C點(diǎn)的速度最大，對這個(gè)過程有：

17、滑上CD軌道后，設(shè)上升的最大高度為h,由機(jī)械能守恒定律得：可見物塊滑不到CD軌道的中點(diǎn)。答案:(1) (2) 當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí),與L無關(guān); 物塊不能滑到CD軌道的中點(diǎn)11.（2020福建理綜T21）如圖為某種魚餌自動(dòng)投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長為2R的豎直細(xì)管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內(nèi)有一原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧。投餌時(shí)，每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上端放置一粒魚餌，解除鎖定，彈簧可將魚餌彈射出去。設(shè)質(zhì)量為m的魚餌到達(dá)管口C時(shí)，對管壁的作用力恰好為零。不計(jì)魚餌在運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能損失，且鎖定和解除鎖定時(shí)，均不改變彈簧的彈性勢能。已知重力加速度為g。求：（1）質(zhì)量為m的魚餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小;（2）彈簧壓縮到0.5R時(shí)的彈性勢能;（3）已知地面與水面相距1.5R，若使該投餌管繞AB管的中軸線在角的范圍內(nèi)來回緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，每次彈射時(shí)只放置一粒魚餌，魚餌的質(zhì)量在到m之間變化，且均能落到水面。持續(xù)投放足夠長時(shí)間后，魚餌能