1、高考物理十年真题精解全国卷专题04 动量与机械能原卷版十年高考真题精解 04 动量与机械能十年树木，百年树人，十年磨一剑。本专辑按照最新2020年考纲，对近十年高考真题精挑细选，去伪存真，挑选符合最新考纲要求的真题，按照考点/考向同类归纳，难度分层精析，对全国卷具有重要的应试性和导向性。三观指的观三题（观母题、观平行题、观扇形题），一统指的是统一考点/考向，并对十年真题进行标灰（调整不考或低频考点标灰色）。（一）2020考纲主题内容要求说明机械能功和功率动能和动能定理重力做功与重力势能功能关系、机械能守恒定律及其应用碰撞与动量守恒动量、动量定理、动量守恒定律及其应用只限于一维弹性碰撞和非弹性碰
2、撞（二）本节考向题型研究汇总题型导向考点/考向机械能守恒定律的应用（1）只有重力做功时的机械能守恒（2）重力和弹力做功时的机械能守恒动能定理（1）动能定理在平抛、圆周运动中的运用（2）动能定理在运动学多过程中的应用碰撞与动量守恒（1）质点的弹性碰撞问题（2）质点的非弹性碰撞问题（包含完全非弹性碰撞）一、考向题型研究一：机械能守恒定律的应用（2017年新课标卷T24）一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60105 m处以7.50103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度
3、可视为常量，大小取为9.8 m/s2。（结果保留2位有效数字）（1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；（2）求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。（2016年新课标卷T25）如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=
4、4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。（取）（1）求P第一次运动到B点时速度的大小。（2）求P运动到点时弹簧的弹性势能。（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。G点在C点左下方，与C点水平相距、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。（2011年新课标卷T16）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（ ）A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加
5、C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关（2015年新课标卷T21）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3109kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2。则次探测器A在着陆前瞬间，速度大小约为8.9m/sB悬停时受到的反冲作用力约为2103NC从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守
6、恒D在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度机械能守恒定律1内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变2机械能守恒的条件只有重力或弹力做功3对守恒条件的理解(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量4机械能守恒的三种表达式(1)E1E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)(2)EkEp或Ek增Ep减(表示系统动能的增加量等于系统势能的减少量)(3)EA
7、EB或EA增EB减(表示系统只有A、B两部分时，A增加的机械能等于B减少的机械能).机械能守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断)：若物体动能、势能均不变，则机械能不变若一个物体动能不变、重力势能变化，或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小)，其机械能一定变化(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒(3)用能量转化来判断：若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒(4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功
8、时，因摩擦生热，系统机械能将有损失二、考向题型研究二：动能定理（2018年新课标卷T18）如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为；bc是半径为的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为的小球，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。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ ）A B C D（2015年新课标卷T17）如图，一半径为R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大
9、小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中客服摩擦力所做的功。则( )A. ，质点恰好可以到达Q点B. ，质点不能到达Q点C. ，质点到达Q后，继续上升一段距离D. ，质点到达Q后，继续上升一段距离一、动能1定义：物体由于运动而具有的能2表达式： Ekmv23特点：动能是标量(填“矢量”或“标量”)，是状态量(填“过程量”或“状态量”)4单位：焦耳5.对动能的理解:(1)相对性:选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。(2)状态量:动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。(3)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。(4)动能
10、变化量：物体动能的变化是末动能与初动能之差，即，若Ek0，表示物体的动能增加；若Ek0，表示物体的动能减少。二、动能定理1内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化2表达式：WmvmvEk2Ek1.3物理意义：合外力的功是物体动能变化的量度4适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动(2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用.三、动能定理的理解及应用1动能定理公式中体现的“三个关系”(1)数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系可以通过计算物体动能的变化，求合力做的功，进而求得某一力
11、做的功(2)单位关系：等式两侧物理量的国际单位都是焦耳(3)因果关系：合力做的功是引起物体动能变化的原因2对“外力”的理解 动能定理叙述中所说的“外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力3应用动能定理的“四点注意”(1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系(2)动能定理的表达式是一个标量式，不能在某方向上应用动能定理(3)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度和时间，比动力学研究方法更简便(4)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；当所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能
12、定理求解四、动能定理在多过程问题中的应用1应用动能定理解题应抓好“两状态，一过程”“两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一过程”即明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息2应用动能定理解题的基本思路三、考向题型研究三：碰撞与动量守恒（2019年新课标卷T25）竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块B静止于水平轨道的最左端，如图（a）所示。t=0时刻，小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）；当A返回到倾斜轨道上的P点（图中未标出）时，速度减为0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上
13、保持静止。物块A运动的v-t图像如图（b）所示，图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m，初始时A与B的高度差为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力。（1）求物块B的质量；（2）在图（b）所描述的整个运动过程中，求物块A克服摩擦力所做的功；（3）已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等，在物块B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将A从P点释放，一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前面动摩擦因数的比值。（2019年新课标卷T16）最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 k
14、m/s，产生的推力约为4.8108 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为（ ）A1.6102 kg B1.6103 kg C1.6105 kg D1.6106 kg（2017年新课标卷T14）将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ）A30 B5.7102 C6.0102 D6.3102（2018年新课标卷T24）一质量为的烟花弹获得动能后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之
15、和也为，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速度大小为，不计空气阻力和火药的质量。求（1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；（2）爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。一、动量、动量定理1动量(1)定义：运动物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量，通常用p来表示(2)表达式：pmv.(3)单位：kgm/s.(4)标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向相同2冲量(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫作力的冲量(2)表达式：IFt.单位：Ns.(3)标矢性：冲量是矢量，它的方向由力的方向决定3动量定理项目动量定理内容物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合外力的冲量
16、表达式ppF合t或mvmvF合t意义合外力的冲量是引起物体动量变化的原因标矢性矢量式(注意正方向的选取)二、动量守恒定律1内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变2表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2或pp.3适用条件(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒(2)近似守恒：系统受到的合力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒(3)分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒三、弹性碰撞和非弹性碰撞1碰撞：碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间的相互作用力很大的现象2特点：在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒3分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒守恒非弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失最大四、爆炸与反冲1爆炸现象：爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒2反冲运动(1)物体在内力作用下分裂为两个不同部分，并且这两部分向相反方向运动的现象(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理
