1、 1 2020 年高考年高考物理物理预测预测解题全攻略解题全攻略:机械能 权威权威解读：解读：能量观点是高中物理三大观点之一，物理核心素养之一，也是历年高考必考内容；考题 或与直线运动、平抛运动、圆周运动结合，或与电场、电磁感应结合，或与弹簧、传送带、板块连 接体等结合；或借助选择题单独考查功、功率、动能定理、功能关系的理解，或在计算题中考查动 力学与能量观点的综合应用，难度较大 攻略攻略 1 突出对能量中图像的考查突出对能量中图像的考查 说明说明：图像表征能力是历年高考物理卷考查的重点。根据物理问题的实际情況和所给的条件，恰当图像表征能力是历年高考物理卷考查的重点。根据物理问题的实际情況和所
2、给的条件，恰当 运用儿何图形、函数运用儿何图形、函数图像图像等形式和方法进行分析、表达等形式和方法进行分析、表达、解决物理问题。、解决物理问题。符合课程标准和高考命题符合课程标准和高考命题 要求。要求。 【考题考题 1】（2020 湖北四校期中联考湖北四校期中联考）(多选)一质量为 m 的物体静止在水平地面上，在水平拉力 F 的作用下开始运动，在 06s 内其速度与时间关系图象和拉力的功率与时间关系图象如图所示，g 取 10m/s2。下列判断正确的是 （ ） A拉力 F 的大小为 4N，且保持不变 B物体的质量 m 为 2kg C内物体克服摩擦力做功 24J D内拉力做的功为 156J 【答案
3、答案】BD 【解析解析】由图象可知，在 0-2s 内物体做加速运动，2-6s 内做匀速运动，由受力分析可知，拉力不恒 定， 选项 A 错误； 在 2-6s 内 P=Fv， F=4 6 24 v P FN， 故 f=F=4N， 在甲图中 a=3 t v am/s2， 由牛顿第二定律可知 F-f=ma，在 2s 末，P=Fv，联立解得 m=2kg，F=10N，选项 B 正确；由图象 可知在 0-6s 内通过的位移为 x=30m，故摩擦力做功为 Wf=fx=4 30=120J，选项 C 错误；由动能定理 可知 W-Wf= 2 2 1 mv，W=JJJWmv f 15612062 2 1 2 1 22
4、 ，选项 D 正确。 【思路点拨】本题关键根据提干图象得到物体先做加速后做匀速故可知拉力情况，根据运动学公式 得到加速度， 然后根据牛顿第二定律列式求出质量， 最后由 v-t 图象求出通过的位移， 运用公式 W=Fx 求出阻力做功，结合动能定理求出拉力做功。 【考题考题 2】（2020 攀枝花市统考攀枝花市统考）(多选）A、B 两物体的质量之比 mAmB=21，它们以相同的初 速度 v0沿水平地面上做匀减速直线运动， 其 v-t 图像如图所示。 物体速度由 v0减小到零的过程中， A、 2 B 两物体 （ ） A与地面间摩擦力之比为 fAfB=21 B与地面动摩擦因数之比为 AB=21 C克服
5、地面摩擦力做的功之比为 WAWB=21 D受到地面摩擦力冲量大小之比为 IAIB=12 【答案答案】BC 【解析解析】根据速度时间的图象可知，物体只受到摩擦力的作用，摩擦力作为合力产生 加速度，由牛顿第二定律可知，所以摩擦力之比为 fAfB=21，由mgf可得与地面 动摩擦因数之比为 AB=21， 选项 A 错误， 选项 B 正确；由动能定理， 摩擦力的功， 由于 ab 的初速度大小相同，所以两物体克服摩擦阻力做的功之比，选 项 C 正确；由动量定理有pI，受到地面摩擦力冲量大小之比为 IAIB=21，选项 D 错误。 【关键点拨关键点拨】由 v-t 图象可知加速度大小和质量之比，由牛顿第二定
6、律求处摩擦力之比；又由图象中 面积关系可知 A、B 位移之比，依据功和冲量公式，可得摩擦力做的功和冲量大小之比。 【考题考题 3】（2020 山东烟台山东烟台市市高三高三 1 月月联考）联考）在水平地面上以某一初速度竖直向上抛出一物体，物 体所受的空气阻力与物体的速率成正比，经一段时间后落回地面。下列关于物体的加速度随时间变 化图象、速度随时间变化图象、机械能随路程变化图象、重力势能(地面作为参考平面)随路程变化图 象正确的是 ( ) 【答案】【答案】C 【解析】【解析】物体竖直向上抛出，上升过程中受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有 mg fma1，又 fkv，可知 a1gkv m
7、；由于速度不断变小，故阻力不断变小，加速度不断变小。最 高点速度为零，阻力为零，加速度为 g；下落过程中，物体受到重力和向上的空气阻力，则有 mg fma2，又 fkv，则得 a2gkv m，速度 v 不断变大，则知加速度不断变小，故加速度一直变小，故 A 错误；vt 图象的斜率代表加速度，则斜率一直减小，但速度是先向上减小到零后向下增大，故 B 错误；由功能关系可知除重力以外的空气阻力做负功，机械能一直减小，即 Efs，故 Es 图象 的斜率代表空气阻力，则斜率先减小后增大，故 C 正确；由重力势能 Epmgh 可知，Eps 图象的 v0 v O t t 2t A B 3 斜率代表重力 mg
8、，则图象为倾斜直线，故 D 错误。 【关键点拨】【关键点拨】 求解此类图像选择类考题的方法是能明晰图像的纵横坐标的物理量依据题感信息列 出两个物理量之间的函数关系，再结合图像物理意义、斜率、截距、面积等综合分析，尤其是善于 寻找问题的“七寸”来甄别选择更有效。 【考题考题 4】（2020 沈阳市铁路实验中学沈阳市铁路实验中学 10 月月考月月考）某工地上，工人将放在地面上一重 10 N 的箱子 吊起。箱子在绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能 E 与其位移 x 的 关系图象如图所示，其中 05 m 过程的图线为曲线，5 m15 m 过程的图线为直线。根据图象可知 （ ）
9、 A05 m 过程中箱子所受的拉力逐渐减小 B015 m 过程中箱子的动能一直增加 C在位移为 15 m 时，拉力 F = 20 N D在位移为 15 m 时，拉力 F = 10 N 【答案】【答案】AD 【解析】【解析】据功能关系，物体机械能的变化等于重力以外其它力做的功；据 EW F xx 可知，机 械能 E与其位移 x 的关系图象切线斜率表示箱子所受拉力；由图象得，05 m过程中箱子所受的拉 力逐渐减小故选项 A 正确；由图象得，05 m过程中箱子所受的拉力逐渐减小，515 m过程中 箱子所受拉力 300200 N10N 155 FG ；05 m过程中箱子所受的拉力大于重力，箱子的动能
10、增加；515 m过程中箱子所受的拉力等于重力，箱子的动能不变故选项 B、C错误，选项 D正确。 【审题破题审题破题】审题的着力点是对于机械能 E 与位移 x 的关系图象。破题的突破口是理解图像的斜率 表示除了物体重力以外的力的合力，对物体进行正确受力分析，结合选项分析求解即可。 【考题考题 5】（2020 江苏省句容高中江苏省句容高中 12 月月考月月考）(多选)如图甲所示，质量为 0.1 kg 的小球从最低点 A 冲入竖直放置在水平地面上、半径为 0.4 m 的半圆轨道，小球速度的平方与其高度的关系图象如图 乙所示。已知小球恰能到达最高点 C，轨道粗糙程度处处相同，空气阻力不计。g 取 10
11、 m/s2，B 为 AC轨 道 中 点 。 下 列 说 法 正 确 的 是 ( ) A图乙中 x4 m2s2 B小球从 B 到 C 损失了 0.125 J 的机械能 C小球从 A 到 C 合外力对其做的功为1.05J 4 D小球从 C 抛出后，落地点到 A 的距离为 0.8 m 【答案答案】ACD 【解析解析】 当 h0.8 m 时小球在 C 点， 由于小球恰能到达最高点 C， 故mg R v m C 2 ， 所以 gRvC， 4 m2 s2， 选项 A 正确；由已知条件无法计算出小球从 B 到 C 损失了 0.125 J 的机械能， 选项 B 错误；小球从 A 到 C，由动能定理可知 W合=
12、1.05 J，选项 C 正确；小球离 开 C 点后做平抛运动，故 2R 2 2 1 gt，落地点到 A 的距离 x1vCt，解得 x10.8 m，选项 D 正确。 【模型构建】准确快速识别圆周运动中两种模型“轻绳”和“轻杆”，抓住最高点的临界条件，结 合牛顿第二定律求出速度是解决本题的关键。另外，要注意 A 到 B 和 B 到 C 过程中摩擦力的大小 不等，则克服摩擦力做功不同，机械能损失不同。 【考题考题 6】（2020 上海交大附中高三期末上海交大附中高三期末）（多选）在某次“蹦床”娱乐活动中，从小朋友下落到离 地面高 h1处开始计时，其动能 Ek与离地高度 h 的关系如图所示。在 h1h
13、2阶段图像为直线，其余部 分为曲线，h3对应图像的最高，小朋友的质量为 m，重力加速度为，不计空气阻力和一切摩擦。下 列说法正确的是 ( ) A整个过程中小朋友的机械能守恒 B从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中，其加速 度先增大后减小 C小朋友处于 h=h4高度时，蹦床的弹性势能为 Ep=mg(h2-h4) D小朋友从 h1下降到 h5过程中，蹦床的最大弹性势能为 Epm=mgh1 【答案答案】C 【解析解析】 蹦床弹力对小朋友做了功，小朋友的机械能不守恒，A 错误；从小朋友的脚接触蹦床直 至蹦床被压缩至最低点的过程中，蹦床对小朋友的弹力 F 逐渐增大，其加速度先减小后反向增大
14、， B 错误；小朋友从 h2到 h4高度，蹦床和小朋友组成的系统机械能守恒，则弹性势能为 Ep=mg(h2-h4)， C 正确；小朋友从 h1下降到 h5过程中，在 h5高度的弹性势能最大，且最大值 Epm=mgh1-mgh5，D 错误。 【解法探究】【解法探究】由图象的形状得出滑块从 h1h2范围内图象为直线，说明所受作用力为恒力重力， 说明在这个过程中小朋友的机械能守恒。其余阶段小朋友受到弹簧的弹力的作用是解题的关键。结 合系统机械能守恒定律条件来分析求解。 5 攻略攻略 2 联系实际考能量联系实际考能量 说明：说明：联系生活中有关的实例考查动能定理、机械能守恒定律以及能量守恒定律的理解和
15、应用，体联系生活中有关的实例考查动能定理、机械能守恒定律以及能量守恒定律的理解和应用，体 现了对物理核心素养中能量观点的考查，这与新高考从“解题”向“解决问题”转变的思想是一致现了对物理核心素养中能量观点的考查，这与新高考从“解题”向“解决问题”转变的思想是一致 的，符合高考命题趋的，符合高考命题趋向。向。 【考题考题 1】（2020 黑龙江黑龙江哈师大附中月考哈师大附中月考）如图所示，水平传送带以 2m/sv 的速率匀速运行， 上方漏斗每秒将 40 kg 的煤粉竖直放到传送带上，然后一起随传送带匀速运动如果要使传送带保 持原来的速率匀速运行，则电动机应增加的功率为 （ ） A80 W B16
16、0 W C400 W D800 W 【答案答案】B 【解析解析】在 1s 内做到传送带上煤粉的质量为m，这部分煤由于动摩擦力f的作用被传送带加速， 由功能关系的： 2 1 2 fsmv，煤在摩擦力的作用下加速前进，因此： 0 22 vvt st 传送带的位移：s vt 传 ，相对位移： ssss 传 ，由此可知煤的位移与煤和传送带的相对位 移相同，因此摩擦生热为： 2 1 2 Qfsfsmv ，传送带需要增加的能量分为两部分：第一部 分为煤获得的动能，第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度不变。所以传送带 1s 内增加 的能量E为： 222 1 10 2 J160J 2 Emvfsmv
17、，所以皮带机相应增加的功率为： 160 W=160W 1 E P t ，选项 B 正确。 【解法探解法探究】粉末流到传送带上后，在滑动摩擦力作用下做初速度为 0 的匀加速直线运动，摩擦力 对煤粉做正功，对传送带做负功，传送带多做的功转化为煤的动能以及系统之间产生热量，正确分 析煤粉的运动情况，利用功能关系进行正确解答。 【考题考题 2】（2020 江苏省盐城市高三期中江苏省盐城市高三期中）某幼儿园要在空地上做一个滑梯，由于空地大小限制， 滑梯的水平跨度确定为 x=6m。设计时，考虑儿童裤料与滑板间的动摩擦因数 =0.4，为使儿童在滑 梯上恰能滑下，重力加速度 g=10m/s2。求： （1）求滑
18、梯的高度 h； 6 （2）若小明裤料与滑板间的动摩擦因数 1 1 3 ，求他从滑梯上由静止滑到底端的瞬时速度大小； （3）若体重比小明重，穿相同裤料的小华，从滑梯上由静止滑到底端，有人认为他滑行的时间比小 明长。这种说法是否正确?简要说明理由。 【解析】【解析】（1）儿童能下滑，重力的下滑分力至少等于摩擦力，设滑梯与水平面的夹角为 ，则 sincosmgmg , tan h x ,0.4 =2.4mhx （2）设斜面长为 L，由动能定理得 2 1 1 cos 2 mghmgLm cosxL 2 2m/s （3）这种说法不正确,小华下滑的时间与小明相等。 2 1 2 Lat 1 sincosag
19、 1 2 sincos L t g 可见，t 与 m 无关，小华与小明下滑的时间相同。 【考向指导考向指导】 物理源于生活，高于生活，最终将应用于生活。此类考查与生活实际紧密结合的考题 凸显物理来源于生活实际，有利于引导教学要培养考生的物理核心素养，激发并保持学习兴趣。求 解本题的关键在于正确受力分析，然后运用动能定理和匀变速直线运动规律。 7 【考题考题 3】（2020 镇江市一镇江市一中期中考试）中期中考试）小伙伴在河岸做抛石子游戏。如图所示为河的横截面示意 图，小亮自 O 点以垂直岸边的水平速度向对岸抛石子。已知 O 点离水面 AB 的高度为 h，O、A 两点 间的水平距离为 x1,水面
20、 AB 的宽度为 x2,河岸倾角为 ，重力加速度为 g。 （1）若石子直接落到水面上，求其在空中飞行的时间 t； （2）为使石子直接落到水面上，求抛出时速度大小的 v0的范围； （3）若石子质量为 m，抛出速度大小为 v 时恰好在 C 点垂直撞击河坡，求石子从 O 到 C 过程中减 少的重力势能 EP。 【答案】【答案】（1） 2h t g ；（2） 0112 () 22 gg vxx hh x；（3） 2 2 2tan mv 。 【解析】【解析】（1）若石子直接落到水面上，根据平抛运动竖直方向分运动可看作自由落体运动可得： 2 1 2 hgt解得 2h t g ； （2）抛出时速度的大小范围
21、是：x1v0tx1+x2， 解得： 1012 22 gg xvxx hh （3）由题意可知，石子在 C 点垂直撞击斜坡，即石子瞬时速度在 C 点与斜坡垂直，根据几何关系 可得 0 tan v gt ，即 0 tan v t g 石子 O 点到 C 点下降的高度为： 2 2 0 2 1 22 tan v Hgt g 石子从 O 到 C 过程中减少的重力势能为： 2 2 2tan p mv EmgH 【关键点拨关键点拨】解题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律。求解石子从 O 到 C 过 8 程中减少的重力势能的突破口是石子在 C 点垂直撞击斜坡这一条件，再根据几何关系和自由落体运
22、动规律求出石子 O 点到 C 点下降的高度即可解答。 【考题【考题 4 4】（2020 吉林省通榆一中检测）如图所示为水上乐园的设施，由弯曲滑道、竖直平面内的 圆形滑道、水平滑道及水池组成，圆形滑道外侧半径 R2 m，圆形滑道的最低点的水平入口 B 和水 平出口 B相互错开，为保证安全，在圆形滑道内运动时，要求紧贴内侧滑行水面离水平滑道高 度h5 m。 现游客从滑道A点由静止滑下， 游客可视为质点， 不计一切阻力， 重力加速度取g10 m/s2。 求： (1)起滑点 A 至少离水平滑道多高？ (2)为了保证游客安全，在水池中放有长度 L5 m 的安全气垫 MN，其厚度不计，满足(1)的游客恰落
23、 在 M 端，要使游客能安全落在气垫上，安全滑下点 A 距水平滑道的高度取值范围为多少？ 【解析解析】(1)游客在圆形滑道内侧恰好滑过最高点时，有 mgmv 2 R 从 A 到圆形滑道最高点，由机械能守恒，有 mgH11 2mv 2mg 2R，解得 H 15 2R5 m (2)落在 M 点时抛出速度最小，从 A 到 C 由机械能守恒 mgH11 2mv 2 1 v1 2gH110 m/s 水平抛出，由平抛运动规律可知 h1 2gt 2 ，解得 t1 s 则 s1v1t10 m 落在 N 点时 s2s1L15 m 则对应的抛出速度 v2s2 t 15 m/s 由 mgH21 2mv 2 2 ，解得 H2v 2 2 2g11.25 m 安全滑下点 A 距水平滑道高度范围为 5 mH11.25 m. 9 【审题破题审题破题】（1）是抓住题干中“恰好滑过最高点”这个临界条件，进而由牛顿第二定律和机械能 守恒定律求得起滑点 A 离水平滑道的高度；（2）是抓住第 2 小问中“要使游客能安全落在气垫上” 这个条件，结合平抛运动和机械能守恒定律分析求解高度范围。
