内容正文:
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( )
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
[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
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:
温馨提示:把握高考微点,实现素能提升 完成P369板块整合提能练3
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