第7章 板块整合提能(3) 能量和动量(教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

板块整合提能(三)　能量和动量 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 【高考原题】　(2024·浙江卷)如图所示，质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出后落在位置3，在空中达到最高点2的高度为h，则足球(B) A.从1到2动能减少mgh B.从1到2重力势能增加mgh C.从2到3动能增加mgh D.从2到3机械能不变 解析　由足球的运动轨迹可知，足球在空中运动时一定受到空气阻力作用，则从1到2重力势能增加mgh，则1到2动能减少量大于mgh，A项错误，B项正确；从2到3由于空气阻力作用，则机械能减小，重力势能减小mgh，则动能增加小于mgh，C、D两项错误。 [回归教材]　教材是高考命题的发源地，很多高考试题在教材中能找到“根源”。此高考试题源于人教版必修第二册第八章第2节“练习与应用”，属于对教材试题的改造。 [链接教材]　如图8.2-8，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。 (1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功?足球的重力势能增加了多少? (2)足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功?足球的重力势能减少了多少? 【教考融合】　高考试题与教材试题载体完全相同，但高考试题在设问上做了变化，不仅求重力势能变化，还需要判断动能变化和机械能变化情况。设问的变化对学生观察图形的能力提出了更高的要求，从运动轨迹判断足球一定受到阻力作用，这一点对解题非常关键。 【考题示例】　(2024·浙江卷)一弹射游戏装置竖直截面如图所示，固定的光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接。长为L、质量为M的平板紧靠长为d的固定凹槽EFGH侧璧EF放置，平板上表面与DEH齐平。将一质量为m的小滑块从A端弹射，经过轨道BCD后滑上平板并带动平板一起运动，平板到达HG即被锁定。已知R=0.5 m，d=4.4 m，L=1.8 m，M=m=0.1 kg，平板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.6、与凹槽水平底面FG间的动摩擦因数为μ2。滑块视为质点，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10 m/s2。 (1)滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时，求滑块离开弹簧时速度v0的大小； (2)若μ2=0，滑块恰好过C点后，求平板加速至与滑块共速时系统损耗的机械能； (3)若μ2=0.1，滑块能到达H点，求其离开弹簧时的最大速度vm。 【审题与建模】　 关键表述 物理状态或过程 物理模型 第(1)问 光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD 先沿水平面做匀速运动，后沿竖直圆形轨道运动 只有重力做功，机械能守恒 滑块恰好能通过圆形轨道最高点C 只由重力提供向心力 竖直面内圆周运动的“绳模型” 第(2)问 若μ2=0 滑块在平板上滑动过程 动量守恒 平板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.6 系统克服摩擦力做功机械能减小 第(3)问 若μ2=0.1 滑块在平板上滑动过程 动量不守恒，采用动力学方法求解 滑块能到达H点 平板到达H点时，滑块与平板不能分离，即临界状态是滑块到达平板的右端时，两者共速 规范答题区 评价（100分） 自评 解析　(1)滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时mg=， 从滑块离开弹簧运动到C点过程，根据动能定理-2mgR=m-m， 解得v0=5 m/s。 (2)由机械能守恒定律得，滑块到达E点时速度v0=5 m/s，平板加速至与滑块共速过程，满足动量守恒定律 mv0=(M+m)v共， 根据能量守恒定律，系统损失的机械能 ΔE=m-(M+m)， 解得ΔE=0.625 J。 (3)若μ2=0.1，平板与滑块相互作用过程中，加速度分别为 a1=μ1g=6 m/s2， a2==4 m/s2， 共速后，共同加速度大小为a3=μ2g=1 m/s2， 考虑滑块可能一直减速直到H，也可能达到与木板共速后共同减速运动； 假设达到与木板共速后共同减速运动，共速之前的过程有v=vE-a1t1=a2t1， 共速过程，滑块、木板位移分别为 x1=t1，x2=t1， 共速时，相对位移应为Δx=L=x1-x2， 解得t1=0.6 s，vE=6 m/s，v=2.4 m/s，x1=2.52 m， 随后共同减速x3=d-x1=1.88 m， 到达H速度vH== m/s， 说明可以到达H，因此假设成立， 若滑块初速度再增大，则会从木板右侧掉落，所以滑块离开弹簧时的最大速度 v m=vE=6 m/s。 答案　(1)5 m/s　(2)0.625 J　(3)6 m/s 书写规范，卷面整洁（20分） 指明研究对象，针对哪个物理状态或过程，依据什么规律（20分） 列出原型式，无连等式，无变形后公式（20分） 联立方程解结果，无化简及运算过程（20分） 结果表达规范，矢量指明方向（20分） 请在答题区域内作答，超出黑色矩形边框无效 总分 学科网（北京）股份有限公司 $$