高考物理一轮复习讲义板块整合提能(二)　力与曲线运动

这是一份高考物理一轮复习讲义板块整合提能(二)　力与曲线运动，共3页。学案主要包含了高考原题，教考融合，考题示例，审题与建模等内容，欢迎下载使用。


【高考原题】 (2024·安徽卷)在某地区的干旱季节，人们常用水泵从深水井中抽水灌溉农田，简化模型如图所示。水井中的水面距离水平地面的高度为H。出水口距水平地面的高度为h，与落地点的水平距离约为l。假设抽水过程中H保持不变，水泵输出能量的η倍转化为水被抽到出水口处增加的机械能。已知水的密度为ρ，水管内径的横截面积为S，重力加速度大小为g，不计空气阻力。则水泵的输出功率约为(B)
A.ρgSl2gh2ηhH+h+l22hB.ρgSl2gh2ηhH+h+l24h
C.ρgSl2gh2ηhH+l22hD.ρgSl2gh2ηhH+l24h
解析 设水从出水口射出的初速度为v0，取t时间内的水为研究对象，该部分水的质量为m=v0tSρ，根据平抛运动规律v0t″=l，h=12gt″2 ，解得v0=lg2h，根据能量守恒定律得Ptη=12mv02+mg(H+h)，联立解得水泵的输出功率为P=ρgSl2gh2ηhH+h+l24h，B项正确。
[回归教材] 情境化试题为知识与生活实践关联起来，学生在“知识—情境—知识”的“拆解”与“还原”中提升思维能力，从“解题”走向“解决问题”。此高考试题源于人教版必修第二册第五章“复习与提高”，与教材试题相似，又不完全相同，要求学生真正理解知识，应用知识才能正确解答，不是“机械刷题”能做到的。
[链接教材] 环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置，管口离地面有一定的高度，如图5-7所示。现在，环保人员只有一把卷尺，请问需要测出哪些数据就可大致估测该管道的排污量?写出测量每秒排污体积的表达式。
【教考融合】 高考试题与教材试题做到了神似，但没有照搬教材。教材中试题具有一定的开放性，要求测量每秒排污体积的表达式，首先应该先测量污水离开管口的速度。高考试题要求计算水泵的输出功率，也要首先计算水离开出水口的速度，再与能量守恒定律结合求得结果。学生破解高考试题的策略只有一招，那就是提升核心素养，增强思维能力和知识迁移应用能力，让自己变得更强大，这才是真正的“以不变应万变”。
【考题示例】 (2024·江西卷)雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图甲、乙所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心O点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘A处固定连接一轻绳，轻绳另一端B连接转椅(视为质点)。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，不计空气阻力。
(1)在图甲中，若圆盘在水平雪地上以角速度ω1匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为r1的匀速圆周运动。求AB与OB之间夹角α的正切值。
(2)将圆盘升高，如图乙所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O1点做半径为r2的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子在水平雪地上的投影A1B与O1B的夹角为β。求此时圆盘的角速度ω2。
【审题与建模】
关键表述
物理模型
第(1)问
若圆盘在水平雪地上
轻绳拉力在水平面内
转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为r1的匀速圆周运动
①转椅沿切线方向处于平衡状态；
②转椅由拉力沿半径方向的分力提供向心力
第(2)问
将圆盘升高，如图乙所示
由平面转变到立体
转椅运动稳定后在水平雪地上绕O1点做半径为r2的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子在水平雪地上的投影A1B与O1B的夹角为β
两次分解，将立体还原到平面
①转椅沿圆周切线方向处于平衡状态；
②转椅由拉力沿圆周运动半径方向的分力提供向心力
规范答题区
评价（100分）
自评
解析 (1)转椅做匀速圆周运动，设此时轻绳拉力为T，转椅质量为m，受力分析可知轻绳拉力沿切线方向的分量与转椅受到地面的滑动摩擦力平衡，沿径向方向的分量提供圆周运动的向心力，故可得
Tcs α=mω12r1，
Tsin α=μmg，
联立解得tan α=μgω12r1。
(2)设此时轻绳拉力为T'，沿A1B和垂直A1B竖直向上的分力分别为
T1=T'sin θ，T2=T'cs θ，
对转椅根据牛顿第二定律得
T1cs β=mω22r2，
沿切线方向T1sin β=Ff=μFN，
竖直方向FN+T2=mg，
联立解得ω2=μgsin θcs β(sin θsin β+μcs θr2。
答案 (1)μgω12r1 (2)μgsin θcs β(sin θsin β+μcs θr2
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