第五章 素养提升课(六)-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

功与能的综合在高考中的应用 授课提示：对应学生用书第154页 　(多选)如图所示，摆球质量为m，悬线长为L，把悬线拉到水平位置后释放。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻始终恒定不变，则下列说法正确的是(　　) A．重力做功为mgL B．悬线的拉力做功为零 C．空气阻力做功为－mgL D．空气阻力做功为－F阻πL [解析]　摆球下落过程中，重力做功为mgL，选项A正确；悬线的拉力始终与速度的方向垂直，故拉力做功为零，选项B正确；空气阻力大小不变，方向始终与摆球运动方向相反，故做功为－F阻πL，选项C错误，D正确。 [答案]　ABD ■核心素养解读 此题最容易出现的错误是在计算空气阻力做功的时候，看到空气阻力的大小不变，就直接计算出小球的位移，然后用功的定义式进行计算。殊不知，我们说的恒力做功，一定是力的大小、方向均不变的情况。 　 　(2021·湖南卷)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是(　　) A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为vm D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为mvm2－Pt [解析]　动车组在匀加速启动过程中，F－kv＝ma，a不变，v增大，则F也增大，选项A错误。 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则－kv＝ma，知随着v增大，a减小，选项B错误。 当动车组达到最大速度vm时，满足－kvm＝0；若四节动力车厢总功率为2.25P，动车组匀速行驶时满足－kv＝0，联立可得v＝vm，选项C正确。 动车组从静止启动到达到最大速度vm，由动能定理得4Pt－Wf＝mvm2－0，解得Wf＝4Pt－mvm2，选项D错误。 [答案]　C ■核心素养解读 本题借助我国的“复兴号”动车组考查机车的两种启动方式、功率等，意在考查考生的推理论证能力。 　某游乐场新建的水上娱乐项目如图所示。在运营前需要通过真实场景模拟来确定其安全性。质量为120 kg的皮划艇载着质量为 60 kg 的乘客模型，以一定速度冲上倾角θ＝37°、长度LAB＝8 m的长直轨道AB，皮划艇恰好能到达B点。设皮划艇能保持速率不变通过B点到达下滑轨道BC上。皮划艇到达C点后，进入半径R＝5 m的圆弧涉水轨道CDE，其中圆弧轨道CDE与轨道BC相切于C点，轨道AB与轨道BC垂直，C与E等高，A与D等高，D为最低点。已知皮划艇与轨道AB、BC间的动摩擦因数均为μ＝0.5，sin 37°＝0.6，涉水轨道可视为光滑轨道，不计其他阻力和浮力，皮划艇和乘客模型可看做质点。 (1)求皮划艇在A点的速度大小； (2)求皮划艇经过CDE轨道的最低点D时，对轨道的压力大小。 [解析]　(1)由几何关系可知，皮划艇上升高度H＝4.8 m，皮划艇由A点运动到B点的过程中，由动能定理可得 －mgH－μmgLABcos θ＝0－mvA2 解得vA＝4 m/s。 (2)由几何关系可知，轨道BC的长度x＝3.5 m，B点到D点的高度差H＝4.8 m，在皮划艇从B点运动到D点的过程中，由动能定理得 mgH－μmgx sin θ＝mvD2 在D点对皮划艇受力分析可得FN－mg＝m 代入数据可解得FN＝4 500 N，由牛顿第三定律可知，在D点时皮划艇对轨道的压力大小为4 500 N。 [答案]　(1)4 m/s　(2)4 500 N ■核心素养解读 本题以游乐场中的水上娱乐项目为命题情境，创设了匀变速直线运动、圆周运动等不同的运动情境，有利于促进学生形成物质观念、运动观念，体现了对“物理观念”的考查；将皮划艇和乘客模型抽象为一个质点，进行科学模型建构，对运动过程进行分段分析，然后选择不同的物理规律，结合数学知识进行解决，体现了对物理核心素养中的“科学思维”的考查。 　(多选)如图所示，两质量均为m的物体A、B通过一根细绳及轻质弹簧连接在光滑滑轮两侧，用手托着物体A使细绳恰好伸直，弹簧处于原长，此时A离地面的高度为h，物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B恰好对地面无压力，则下列说法正确的是(　　) A．弹簧的劲度系数为 B．此时弹簧的弹性势能等于mgh－mv2 C．此时物体A的加速度大小为g，方向竖直向上 D．物体A落地后，物体B将向上运动到h高处 [解析]　由于物体B对地面的压力恰好为零，故弹簧的