2021高考物理新动向专题06 机械能

2021高考物理最新动向 专题06 机械能（解析版） 【命题新趋势】 功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是历年高考命题的热点和重点.涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题.试题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，而且注重数学知识的应用，对各方面能力要求较高.同学们复习备考时应予以高度重视. 【高考新动向】 考向一　功和功率 1．（2020·天津高考真题）复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（ ） A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐减小 C．牵引力的功率 D．牵引力做功 【答案】BC 【解析】AB．动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得 可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确； C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为 C正确； D．动车功率恒定，在时间内，牵引力做功为 根据动能定理得 D错误。故选BC。 【方法总结】(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝. (2)机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即v＝<vm＝. (3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt.由动能定理有Pt－fx＝ΔEk.此式经常用于求解机动车 以定功率启动过程的位移大小或运动时间． 2、(多选)(2018年全国卷Ⅲ)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面．某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等．不考虑摩擦阻力和空气阻力．对于第①次和第②次提升过程(　　) A．矿车上升所用的时间之比为4∶5 B．电机的最大牵引力之比为2∶1 C．电机输出的最大功率之比为2∶1 D．电机所做的功之比为4∶5 【答案】AC 【解析】设第②次比第①次多用时间为Δt，根据位移相同可得两图线与时间轴围成的面积相等，v0×2t0＝×v0[2t0＋Δt＋(t0＋Δt)]，解得Δt＝t0，则对于第①次和第②次提升过程，矿车上升所用的时间之比为2t0∶2t0＋t0＝4∶5，A正确；加速过程中的牵引力最大，且已知两次加速时的加速度大小相等，故两次中最大牵引力相等，B错误；由题知两次提升的过程中矿车的最大速度之比为2∶1，由功率P＝Fv，得最大功率之比为2∶1，C正确；两次提升过程中矿车的初、末速度都为零，则电机所做的功等于克服重力做的功，重力做的功相等，故电机所做的功之比为1∶1，D错误． 【方法总结】利用公式P＝Fv求解瞬时功率时的三个特性 (1)对应性 对应性是指公式中的P、F和v必须是同一对象的三个物理量． (2)同向性 同向性是指做功的那个力的方向必须与速度的方向在同一条直线上，如果不在同一条直线上，就要将力投影到速度方向或将速度投影到力方向后才能代入公式计算． (3)瞬时性 瞬时性是指某时刻的速度v、该时刻的力F与功率P存在着瞬时对应关系，此时的功率为瞬时功率. 考向二　动能定理 1．（2020·全国高考课标1卷）一物块在高3.0 m、长5.0 m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10 m/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0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 【答案】AB 【解析】A．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与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确； B．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＝0.5 B正确； C．由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma 求得a＝2m/s2C错误； D．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。 2．(2019年全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体，