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1、2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -1-必备考点素养评价 8 素养一 物理观念 考点 功与功率的计算方法 1。功的求解:(1)恒力做功求解：一般根据公式 W=Flcos 来计算。其中 是位移与力的方向的夹角。（2）变力做功求解。根据功能关系求解.比如应用合外力做功与动能的关系,弹力做功与弹性势能的关系等。若变力做功的功率恒定，可根据 W=Pt来计算，比如在机车启动问题中求解恒定功率启动下牵引力做功。2。功率的计算:（1）利用公式 P=求平均功率。（2)利用公式 P=Fvcos 求瞬时功率。3.功与功率计算的关键词转化:【学业评价】1.(水平 2）某种
2、型号轿车的部分数据如下：净重 1 500 kg,最高时速 252 km/h，额定功率 140 kW。它以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力是()A.93 N B.555 N C。2 000 N D。15 000 N【解析】选 C。最高时速为：vm=252 km/h=70 m/s，2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -2-额定功率 P=140 kW=1.4105 W.根据 P=Fvm可得:F=2 000 N，故 C正确，A、B、D错误。2.(水平 4）高铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力。某一列高铁列车以 180 km/h 的速度在平直轨
3、道上匀速行驶时，空气阻力约占总阻力的 50,牵引力的功率约为 2 000 kW。假设摩擦阻力恒定，空气阻力与列车行驶速度的平方成正比,则该列车以 360 km/h 的速度在平直轨道上匀速行驶时牵引力的功率约为（）A。4 000 kW B。8 000 kW C.10 000 kW D.16 000 kW【解析】选 C。当列车以 180 km/h 水平匀速行驶时,由 P=Fv可得：牵引力：F1=，列车匀速前进,牵引力和所受的阻力为平衡力，所以阻力为 F1;其中空气阻力为：f空气=F1;由题意可知,空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比例关系，当速度为 360 km/h时,速度增大为 2 倍，所以空
4、气阻力为原来的 4 倍，为:f空气=4f空气=2F1，摩擦阻力恒定,此时的总阻力为：f总=2。5F1.因为匀速直线前进，牵引力和所受到的阻力为平衡力,所以牵引力：F=2.5F1.P=Fv=2。5F12v1=5P1=52 000 kW=10 000 kW，故 C正确，A、B、D错误。3.(水平 4）如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量为 m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶,经过时间 t 前进的距离为 x，且速度达到最大值 vm。设这一过程中电动机的功率恒为 P，应用合外力做功与动能的
5、关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -3-小车所受阻力恒为 F,那么这段时间内（）A.小车做匀加速运动 B。小车受到的牵引力逐渐增大 C.小车受到的合外力所做的功为 Pt D。小车受到的牵引力做的功为 Fx+m【解析】选 D。小车在运动方向上受向前的牵引力 F1和向后的阻力
6、 F，因为 v 增大,P 不变,由 P=F1v,F1-F=ma,得出 F1逐渐减小，a 也逐渐减小，当 v=vm时，a=0，故 A、B项均错误;合外力做的功 W外=PtFx，由动能定理得 W牵-Fx=m,故 C项错误，D项正确。素养二 科学思维 考点 1 功能关系问题 1。四种常见功能关系的理解:功能关系 表达式 物理意义 正功、负功含义 重力做功与重力 势 能 W=-Ep 重力做功是重力势能变化的原因 W0 势能减少 W 0 势能增加 W=0 势能不变 弹簧弹力做功与弹性势 能 W=-Ep 弹力做功是弹性势能变化的原因 W0 势能减少 W0 动能增加 W0 机械能增加 W 0 机械能减少 W
7、=0 机械能守恒 2。应用功能关系解题的步骤：(1)明确研究对象，研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统。(2)隔离研究对象，分析哪些力对它做功，它的哪些能量发生变化。（3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解。(4）根据相应的功能关系列方程、求解。3.功能关系关键词转化:【学业评价】1。(水平 2)质量为 4 kg 的物体被人由静止开始向上提升 0。25 m 后速度达到 1 m/s，则下列判断错误的是()A.人对物体做的功为 12 J B。合外力对物体做的功为 2 J C.物体克服重力做的功为 10 J 应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据
8、来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -5-D.人对物体做的功等于物体增加的动能【解析】选 D。人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即 W人=mgh+mv2=12 J,选项 A正确，D错误;合外力对物体做的功等于物体动能的增加量,即 W合=mv2=2 J,选项 B正确;物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量,即 W=mgh=
9、10 J，选项 C正确.2.(水平 4)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m、套在粗糙竖直固定杆 A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从 A处由静止开始下滑，经过 B处的速度最大，到达 C处的速度为零,AC=h。圆环在 C处获得一竖直向上的速度 v,恰好能回到 A。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为 g.则圆环（)A.下滑过程中,加速度一直减小 B。下滑过程中,克服摩擦力做的功为 mv2 C.在 C处，弹簧的弹性势能为 mv2-mgh D。上滑经过 B的速度大于下滑经过 B的速度【解析】选 B、D.圆环受到重力、弹力、摩擦力、支持力，圆环的运动是先做加速度减小的加速运动
10、，再做加速度增大的减速运动，最后静止,A 项错误；A到 C过程，根据能量守恒定律有mgh-Wf=Ep(Wf为摩擦力做功,Ep为弹性势能）,C 到 A过程，mv2+Ep=mgh+Wf,联立解得 Wf=mv2，B应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -6-项
11、正确；在 C处，弹簧的弹性势能为 mgh mv2,C 项错误；A到 B过程,mgh1-Wf1=m+Ep1，C到 B过程,mv2+Ep2=m+mgh2+Wf2,比较得 vB2vB1,D 项正确。【补偿训练】(多选）如图所示,将一轻弹簧下端固定在倾角为 的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于 A点。质量为 m的物体从斜面上的 B点静止下滑,与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上。下列说法正确的是()A.物体最终将停在 A点 B.物体第一次反弹后不可能到达 B点 C.整个过程中物体重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功 D。整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能【解析】选 B、C。由题意可知
12、，物体从静止沿斜面向下运动,说明重力的下滑分力大于最大静摩擦力,因此物体不可能最终停于 A点,故 A错误；由于运动过程中存在摩擦力，导致摩擦力做功,所以物体第一次反弹后不可能到达 B点，故 B正确；根据动能定理可知,从静止到速度为零，则有重力做功等于物体克服弹簧弹力做功与克服摩擦做的功之和,故 C正确；整个过程中，当物体第一次向下运动到 A点下方某点,使得弹力与摩擦力的合力等于重力的下滑分力时，物体速度最大,此时有最大动能 Ekm,此时弹簧弹性势能为 Ep1,此后物体继续向下压缩弹簧，当物体速度为 0 时，弹簧具有最大势能，从物体最大动能到弹簧最大弹性势能过程中,物体的最大动能和重力势能转化为
13、弹簧弹性势能和克服摩擦力做功，则 Ep2=Ekm+mgh-Wf,由于重力做功大于克服摩擦力做功,所以最大弹性势能 Ep1+Ep2大于最大动能,所以最大弹性势能大于最大动能,故 D错误。应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -7-考点 2 解决机械能守恒与
14、圆周运动结合问题的方法 1.两种分析思路(1）动力学分析法:在某一个点对物体受力分析，用牛顿第二定律列方程。注意圆周运动的向心力表达式及向心力来源。(2)功能关系分析法:对物体运动的某一过程应用动能定理或机械能守恒定律列方程，应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能,并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。机械能守恒定律中守恒条件是只有重力做功或系统内弹簧弹力做功.2.圆周运动与机械能守恒的关键词转化：【学业评价】1.（水平 4）(2018 全国卷）如图，abc 是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平,长度为 2R;bc是半径为 R的四分之一圆弧，与 ab 相切于 b 点。
15、一质量为 m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自 a 点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为 g。小球从 a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量 为（)A.2mgR B。4mgR C.5mgR D。6mgR【解题指南】解答本题应注意以下三点:(1）小球由 a 到 c 的过程，由动能定理求出小球在 c 点的速度大小.应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车
16、以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -8-(2)小球离开 c 点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为 g。(3)小球轨迹最高点的竖直方向速度为零。【解析】选 C。设小球运动到 c 点的速度大小为 vc，小球由 a 到 c 的过程,由动能定理得：F3R-mgR=m,又因为 F=mg,解得:=4gR。小球离开 c 点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹如图所示，由牛顿第二定律可知,小球离开 c 点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为 g,则由竖直方向的运
17、动可知,小球从离开 c 点到其轨迹最高点所需的时间 t=,小球在水平方向的位移为 x=gt2，解得 x=2R。小球从 a 点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为 x+3R=5R，则小球机械能的增加量E=F 5R=5mgR.2.（水平 2）如图,在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中 AB是长为 R的水平直轨道,BCD是圆心为 O、半径为 R的 圆弧光滑轨道,两轨道相切于 B点。在外力作用下，一小球从 A点在水平外力 F作用下开始做匀加速直线运动,到达 B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点 C，重力加速度大小为 g，求：（1）小球在 C点的速度大小。（2)小球在 B点对轨
18、道的压力大小。应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -9-【解析】(1)小球恰好通过最高点,则有:mg=，解得:vC=;(2）从 B到 C的过程中运用机械能守恒得：m+mg 2R=m，解得：vB=,在 B点,则有:FB-mg=m,由牛顿第三定律得：小球在
19、B点对轨道的压力 FN=FB，由以上式子解得:FN=6mg；答案:（1）（2)6mg【补偿训练】如图所示,圆弧形光滑轨道 ABC固定在竖直平面内,O 是圆心，OC竖直,OA水平。A点紧靠一足够长的平台 MN,D点位于 A点正上方.如果从 D点无初速度释放一个小球，从 A点进入圆弧轨道，有可能从 C点飞出,做平抛运动，落到平台 MN上，不计空气阻力,重力加速度为 g，下列说法正确的是 （)A.只要 D点距 A点的高度合适，小球可以落在 MN上任意一点 B。在由 D点运动到 A点和由 C点运动到 P 点的过程中重力功率都越来越小 C.由 D点经 A、B、C三点到 P点的过程中机械能守恒 D.如果
20、D、A间的距离为 h，则小球经过圆弧轨道最低点 B时对轨道的压力为 2mg+【解析】选 C。球恰好通过 C点时，有 mg=m,得小球通过 C点的最小速度为：vC=。小球离开 C点后做平抛运动,由 R=gt2,得：t=,小球离开 C点做平抛运动的水平距离最小值应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占2020 年新教材高中物理 必备考点
21、 素养评价 8（含解析）新人教版必修 2 -10-为:x=vCt=R,所以小球只会落在平台 MN 上距 M点距离为（1)R 的右侧位置上,故 A错误;在小球由 D运动到 A的过程中,速度增大，由 P=mgv知,重力功率增大,由 C运动到 P 的过程中，由 P=mgvy，又 vy增大，则重力功率增大,故 B错误；小球由 D经 A、B、C到 P的过程中，轨道对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒,故 C正确；小球从 D运动到 B的过程中,由机械能守恒得:mg(h+R）=m，在 B点，由牛顿第二定律得：N-mg=m，解得:N=3mg+，由牛顿第三定律得知,小球经过 B点时对轨道的压力为：N=N=3mg+，故 D错误.应用合外力做功与动能的关系弹力做功与弹性势能的关系等若变力做功的功率恒定可根据来计算比如在机车启动问题化学业评价水平某种型号轿车的部分数据如下净重最高时速额定功率它以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力是铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力某一列高铁列车以的速度在平直轨道上匀速行驶时空气阻力约占