第四章 功和机械能 章末素养提升-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮复习讲义（新教材，鲁科版）

章末素养提升 [科学小报] 中国标准动车组是指中国标准体系占主导地位的动车组(254项重要标准中国标准占84%),动车组中国标准(华标),代表目前世界动车组技术的先进标准体系。首次实现了动车组牵引、制动、网络控制系统的全面自主化,标志着我国已全面掌握高速铁路核心技术,高速动车组技术实现全面自主化。 中国标准动车组采用CR(中国铁路)代号,三种时速等级为CR400/300/200,持续时速为350、250、160 km。复兴号动车组于2017年6月26日京沪高铁首发。两个型号分别是“海豚”CR400AF(头部玻璃平、侧面有一条凸尖线)和“金凤凰”CR400BF(头部玻璃凸、侧面比较平缓)。 [原创新题1] 京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内,成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶,发动机的功率恒为P,且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m,最高行驶速度为vmax。则下列说法正确的是(　　) A.行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvmax B.当动车的速度为时,动车的加速度大小为 C.从启动到速度为vmax的过程中,动车牵引力所做的功为m D.动车行驶过程中做匀加速直线运动 [原创新题2] (多选)某一动车以速度v0在平直的轨道上匀速行驶。到达某处时,司机使动车的输出功率减小为原来的一半,并保持该功率行驶。假设该动车受到的阻力恒定,从减小功率开始,下列能正确表示动车加速度a、速度v、时间t之间的关系的是(　　) 应用动力学和能量观点解决多过程问题 1.(2022河北卷,9)(多选)如图,轻质定滑轮固定在天花板上,物体P和Q用不可伸长的轻绳相连,悬挂在定滑轮上,质量mQ>mP,t=0时刻将两物体由静止释放,物体Q的加速度大小为。T时刻轻绳突然断开,物体P能够达到的最高点恰与物体Q释放位置处于同一高度,取t=0时刻物体P所在水平面为零势能面,此时物体Q的机械能为E。重力加速度大小为g,不计摩擦和空气阻力,两物体均可视为质点。下列说法正确的是(　　) A.物体P和Q的质量之比为1∶3 B.2T时刻物体Q的机械能为 C.2T时刻物体P重力的功率为 D.2T时刻物体P的速度大小为 考题题型归类:连接体问题的综合应用——功率的计算、牛顿第二定律的应用、机械能守恒定律的应用。 考查的难点:T时刻与2T时刻P和Q相对于初始位置的变化及速度 大小。 解题关键:断裂前绳子的拉力和绳子的拉力对Q做的功。 多过程和图像的综合问题 2.(2021·福建卷,14)如图a,一倾角37°的固定斜面的AB段粗糙,BC段光滑。斜面上一轻质弹簧的一端固定在底端C处,弹簧的原长与BC长度相同。一小滑块在沿斜面向下的拉力T作用下,由A处从静止开始下滑,当滑块第一次到达B点时撤去T。T随滑块沿斜面下滑的位移s的变化关系如图b所示。已知AB段长度为2 m,滑块质量为2 kg,滑块与斜面AB段的动摩擦因数为0.5,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小取10 m/s2,sin 37°=0.6。求: (1)当拉力为10 N时,滑块的加速度大小; (2)滑块第一次到达B点时的动能; (3)滑块第一次在B点与弹簧脱离后,沿斜面上滑的最大距离。 考题题型归类:综合应用类——牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律。 解题关键:(1)由Ts图像求拉力对滑块所做的功。 (2)滑块在BC段运动过程机械能守恒。 能量转化和守恒定律的应用 3.(2021·山东卷,18)如图所示,三个质量均为m的小物块A、B、C放置在水平地面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接,C紧靠B,开始时弹簧处于原长,A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力,使B、C一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A离开墙壁,最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内。(弹簧的弹性势能可表示为 Ep=kx2,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量) (1)求B、C向左移动的最大距离x0和B、C分离时B的动能Ek; (2)为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值Fmin; (3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,从B、C分离到B停止运动的整个过程,B克服弹簧弹力做的功为W,通过推导比较W与fxBC的大小; (4)若F=5f,请在所给坐标系中,画出C向右运动过程中加速度a随位移x变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x值(用f、k、m表示),不要求推导过程。以撤去F时C的位置为坐标原点,水平向右为正方向。 考题题型归类:能量转化和守恒定律的应用——能量转