2020年新教材高中物理 必備考點(diǎn) 素養(yǎng)評(píng)價(jià)8（含解析）新人教版必修2

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1、必備考點(diǎn)·素養(yǎng)評(píng)價(jià)8 素養(yǎng)一　物理觀念 考點(diǎn)功與功率的計(jì)算方法 1.功的求解: (1)恒力做功求解:一般根據(jù)公式W=Flcosα來計(jì)算。其中α是位移與力的方向的夾角。 (2)變力做功求解。 ①根據(jù)功能關(guān)系求解。比如應(yīng)用合外力做功與動(dòng)能的關(guān)系,彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系等。 ②若變力做功的功率恒定,可根據(jù)W=Pt來計(jì)算,比如在機(jī)車啟動(dòng)問題中求解恒定功率啟動(dòng)下牽引力做功。 2.功率的計(jì)算: (1)利用公式P=求平均功率。 (2)利用公式P=Fvcosα求瞬時(shí)功率。 3.功與功率計(jì)算的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: 【學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)】 1.(水平2)某種型號(hào)轎車的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下:凈重1 500 k

2、g,最高時(shí)速252 km/h,額定功率140 kW。它以額定功率和最高速度運(yùn)行時(shí),轎車的牽引力是 (　　) A.93 N　　　B.555 N　　　C.2 000 N　　　D.15 000 N 【解析】選C。最高時(shí)速為:vm=252 km/h=70 m/s, 額定功率P=140 kW=1.4×105 W。 根據(jù)P=Fvm可得: F==2 000 N,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 2.(水平4)高鐵列車行駛時(shí)受到的總阻力包括摩擦阻力和空氣阻力。某一列高鐵列車以180 km/h的速度在平直軌道上勻速行駛時(shí),空氣阻力約占總阻力的50%,牽引力的功率約為2 000 kW。假設(shè)摩擦阻力恒定,空氣

3、阻力與列車行駛速度的平方成正比,則該列車以360 km/h的速度在平直軌道上勻速行駛時(shí)牽引力的功率約為 (　　) A.4 000 kW B.8 000 kW C.10 000 kW D.16 000 kW 【解析】選C。當(dāng)列車以180 km/h水平勻速行駛時(shí),由P=Fv可得:牽引力:F1=,列車勻速前進(jìn),牽引力和所受的阻力為平衡力,所以阻力為F1;其中空氣阻力為: f空氣=F1;由題意可知,空氣阻力和列車運(yùn)行速度的平方成近似正比例關(guān)系,當(dāng)速度為360 km/h時(shí),速度增大為2倍,所以空氣阻力為原來的4倍,為:f空氣′= 4f空氣=2F1,摩擦阻力恒定,此時(shí)的總阻力為:f總′

4、=2.5F1。因?yàn)閯蛩僦本€前進(jìn),牽引力和所受到的阻力為平衡力,所以牽引力:F′=2.5F1。P′=F′v′=2.5F1·2v1=5P1=5×2 000 kW=10 000 kW,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 3.(水平4)如圖所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動(dòng)小車的裝置。當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時(shí),光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)。若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開始沿直線加速行駛,經(jīng)過時(shí)間 t前進(jìn)的距離為 x,且速度達(dá)到最大值vm。設(shè)這一過程中電動(dòng)機(jī)的功率恒為P, 小車所受阻力恒為 F,那么這段時(shí)間內(nèi) (　　) A.小車做勻加速運(yùn)動(dòng) B.小車受到的牽引力逐漸

5、增大 C.小車受到的合外力所做的功為 Pt D.小車受到的牽引力做的功為 Fx+m 【解析】選D。小車在運(yùn)動(dòng)方向上受向前的牽引力 F1和向后的阻力 F,因?yàn)?v增大,P不變,由 P=F1v,F1-F=ma,得出 F1逐漸減小,a也逐漸減小,當(dāng)v=vm時(shí),a=0,故A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤;合外力做的功W外=Pt-Fx,由動(dòng)能定理得W牽-Fx=m,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 素養(yǎng)二　科學(xué)思維 考點(diǎn)1功能關(guān)系問題 1.四種常見功能關(guān)系的理解: 功能關(guān)系 表達(dá)式 物理意義 正功、負(fù)功含義 重力做功與重力 勢(shì) 能 W=-ΔEp 重力做功是重力勢(shì)能變化的原因 W>0 勢(shì)能減少 W<0

6、 勢(shì)能增加 W=0 勢(shì)能不變 彈簧彈力做功與彈性勢(shì) 能 W=-ΔEp 彈力做功是彈性勢(shì)能變化的原因 W>0 勢(shì)能減少 W<0 勢(shì)能增加 W=0 勢(shì)能不變 合力做功與動(dòng)能 W=ΔEk 合外力做功是物體動(dòng)能變化的原因 W>0 動(dòng)能增加 W<0 動(dòng)能減少 W=0 動(dòng)能守恒 除重力或系統(tǒng)彈力外其他力做功與機(jī) 械 能 W=ΔE 除重力或系統(tǒng)彈力外其他力做功是機(jī)械能變化的原因 W>0 機(jī)械能增加 W<0 機(jī)械能減少 W=0 機(jī)械能守恒 2.應(yīng)用功能關(guān)系解題的步驟: (1)明確研究對(duì)象,研究對(duì)象是一個(gè)物體或是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。 (2)隔離研究

7、對(duì)象,分析哪些力對(duì)它做功,它的哪些能量發(fā)生變化。 (3)根據(jù)能量的變化類型確定用哪一類功能關(guān)系去求解。 (4)根據(jù)相應(yīng)的功能關(guān)系列方程、求解。 3.功能關(guān)系關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: 【學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)】 1.(水平2)質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達(dá)到1 m/s,則下列判斷錯(cuò)誤的是 (　　) A.人對(duì)物體做的功為12 J B.合外力對(duì)物體做的功為2 J C.物體克服重力做的功為10 J D.人對(duì)物體做的功等于物體增加的動(dòng)能 【解析】選D。人對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增加量,即W人=mgh+mv2=12 J,選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的

8、增加量,即W合=mv2=2 J,選項(xiàng)B正確;物體克服重力做的功等于物體重力勢(shì)能的增加量,即W=mgh=10 J,選項(xiàng)C正確。 2. (水平4)(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則圓環(huán) (　　) A.下滑過程中,加速度一直減小 B.下滑過程中,克服摩擦力做的功為mv2 C.在C處,彈簧的彈性勢(shì)能為mv2-mgh D.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的

9、速度 【解析】選B、D。圓環(huán)受到重力、彈力、摩擦力、支持力,圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)是先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),再做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),最后靜止,A項(xiàng)錯(cuò)誤;A到C過程,根據(jù)能量守恒定律有mgh-Wf=Ep(Wf為摩擦力做功,Ep為彈性勢(shì)能),C到A過程,mv2+Ep=mgh+Wf,聯(lián)立解得Wf=mv2,B項(xiàng)正確;在C處,彈簧的彈性勢(shì)能為mgh-mv2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;A到B過程,mgh1-Wf1=m+ΔEp1,C到B過程,mv2+ΔEp2=m+mgh2+Wf2,比較得vB2>vB1,D項(xiàng)正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　(多選)如圖所示,將一輕彈簧下端固定在傾角為θ的粗糙斜面底端,彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)上端位于A點(diǎn)。

10、質(zhì)量為m的物體從斜面上的B點(diǎn)靜止下滑,與彈簧發(fā)生相互作用后,最終停在斜面上。下列說法正確的是 (　　) A.物體最終將停在A點(diǎn) B.物體第一次反彈后不可能到達(dá)B點(diǎn) C.整個(gè)過程中物體重力勢(shì)能的減少量大于克服摩擦力做的功 D.整個(gè)過程中物體的最大動(dòng)能大于彈簧的最大彈性勢(shì)能 【解析】選B、C。由題意可知,物體從靜止沿斜面向下運(yùn)動(dòng),說明重力的下滑分力大于最大靜摩擦力,因此物體不可能最終停于A點(diǎn),故A錯(cuò)誤;由于運(yùn)動(dòng)過程中存在摩擦力,導(dǎo)致摩擦力做功,所以物體第一次反彈后不可能到達(dá)B點(diǎn),故B正確;根據(jù)動(dòng)能定理可知,從靜止到速度為零,則有重力做功等于物體克服彈簧彈力做功與克服摩擦做的功之和,故

11、C正確;整個(gè)過程中,當(dāng)物體第一次向下運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)下方某點(diǎn),使得彈力與摩擦力的合力等于重力的下滑分力時(shí),物體速度最大,此時(shí)有最大動(dòng)能Ekm,此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能為Ep1,此后物體繼續(xù)向下壓縮彈簧,當(dāng)物體速度為0時(shí),彈簧具有最大勢(shì)能,從物體最大動(dòng)能到彈簧最大彈性勢(shì)能過程中,物體的最大動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢(shì)能和克服摩擦力做功,則Ep2=Ekm+mgh-Wf,由于重力做功大于克服摩擦力做功,所以最大彈性勢(shì)能Ep1+Ep2大于最大動(dòng)能,所以最大彈性勢(shì)能大于最大動(dòng)能,故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)2解決機(jī)械能守恒與圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合問題的方法 1.兩種分析思路 (1)動(dòng)力學(xué)分析法:在某一個(gè)點(diǎn)對(duì)物體受力分析,用牛頓第二

12、定律列方程。注意圓周運(yùn)動(dòng)的向心力表達(dá)式及向心力來源。 (2)功能關(guān)系分析法:對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的某一過程應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律列方程,應(yīng)用動(dòng)能定理解題只需考慮外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合并為一個(gè)全過程來處理。機(jī)械能守恒定律中守恒條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功。 2.圓周運(yùn)動(dòng)與機(jī)械能守恒的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: 【學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)】 1. (水平4)(2018·全國卷Ⅰ)如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點(diǎn)處從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。重力

13、加速度大小為g。小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn),機(jī)械能的增量 為 (　　) A.2mgR　　　B.4mgR　　　C.5mgR　　　D.6mgR 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)小球由a到c的過程,由動(dòng)能定理求出小球在c點(diǎn)的速度大小。 (2)小球離開c點(diǎn)后水平方向和豎直方向的加速度大小均為g。 (3)小球軌跡最高點(diǎn)的豎直方向速度為零。 【解析】選C。設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的速度大小為vc,小球由a到c的過程,由動(dòng)能定理得:F·3R-mgR=m,又因?yàn)镕=mg,解得:=4gR。小球離開c點(diǎn)后,在水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向在重力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

14、,整個(gè)過程運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由牛頓第二定律可知,小球離開c點(diǎn)后水平方向和豎直方向的加速度大小均為g,則由豎直方向的運(yùn)動(dòng)可知,小球從離開c點(diǎn)到其軌跡最高點(diǎn)所需的時(shí)間t=,小球在水平方向的位移為x=gt2,解得x=2R。小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)的過程中,水平方向的位移大小為x+3R=5R,則小球機(jī)械能的增加量ΔE=F·5R=5mgR。 2. (水平2)如圖,在豎直平面內(nèi)有一固定光滑軌道,其中AB是長為R的水平直軌道,BCD是圓心為O、半徑為R的圓弧光滑軌道,兩軌道相切于B點(diǎn)。在外力作用下,一小球從A點(diǎn)在水平外力F作用下開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤除外力。已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)

15、過最高點(diǎn)C,重力加速度大小為g,求: (1)小球在C點(diǎn)的速度大小。 (2)小球在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小。 【解析】(1)小球恰好通過最高點(diǎn),則有:mg=,解得:vC=; (2)從B到C的過程中運(yùn)用機(jī)械能守恒得: m+mg·2R=m,解得:vB=,在B點(diǎn),則有:FB-mg=m,由牛頓第三定律得:小球在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力FN=FB,由以上式子解得:FN=6mg; 答案:(1)　(2)6mg 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　如圖所示,圓弧形光滑軌道ABC固定在豎直平面內(nèi),O是圓心,OC豎直,OA水平。A點(diǎn)緊靠一足夠長的平臺(tái)MN,D點(diǎn)位于A點(diǎn)正上方。如果從D點(diǎn)無初速度釋放一個(gè)小球,從A點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道

16、,有可能從C點(diǎn)飛出,做平拋運(yùn)動(dòng),落到平臺(tái)MN上,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是 (　　) A.只要D點(diǎn)距A點(diǎn)的高度合適,小球可以落在MN上任意一點(diǎn) B.在由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)和由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過程中重力功率都越來越小 C.由D點(diǎn)經(jīng)A、B、C三點(diǎn)到P點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒 D.如果D、A間的距離為h,則小球經(jīng)過圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為2mg+ 【解析】選C。球恰好通過C點(diǎn)時(shí),有mg=m,得小球通過C點(diǎn)的最小速度為:vC=。小球離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),由R=gt2,得:t=,小球離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離最小值為:x=vCt=R,所以小球只會(huì)落在平臺(tái)MN上距M點(diǎn)距離為(-1)R的右側(cè)位置上,故A錯(cuò)誤;在小球由D運(yùn)動(dòng)到A的過程中,速度增大,由P=mgv知,重力功率增大,由C運(yùn)動(dòng)到P的過程中,由P=mgvy,又vy增大,則重力功率增大,故B錯(cuò)誤;小球由D經(jīng)A、B、C到P的過程中,軌道對(duì)小球不做功,只有重力做功,機(jī)械能守恒,故C正確;小球從D運(yùn)動(dòng)到B的過程中,由機(jī)械能守恒得:mg(h+R)=m,在B點(diǎn),由牛頓第二定律得:N-mg=m,解得:N=3mg+,由牛頓第三定律得知,小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為:N′=N=3mg+,故D錯(cuò)誤。 - 9 -