高中生物一輪復(fù)習(xí)教案
發(fā)表時(shí)間:2021-02-18高考物理第一輪動(dòng)量守恒定律復(fù)習(xí)學(xué)案。
第十八章動(dòng)量守恒定律
1.本章主要研究動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。
2.動(dòng)量的觀點(diǎn)、能量的觀點(diǎn)和力與運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的觀點(diǎn)是解決力學(xué)問題的三大法寶。所以本章知識(shí)常與能量結(jié)合,在每年的高考中都是考查的重點(diǎn),不僅題型全,而且分量重,分值約占20—30分左右。
3.在高考中,本章的知識(shí)常以選擇題和綜合大題的形式考查,特別是與兩大守恒定律相綜合的問題,常常以壓軸題的形式出現(xiàn)。
第一課時(shí)動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用
【教學(xué)要求】
1.知道動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律;
2.會(huì)用動(dòng)量守恒定律求解有關(guān)問題。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、沖量
1.定義:________和___________的乘積叫做力的沖量。
2.公式:_________________
3.單位:______符號(hào):_________
4.方向:沖量是矢量,方向是由_________的方向決定的。
二、動(dòng)量
1.定義:物體的________和__________的乘積叫做動(dòng)量
2.公式:__________________
3.單位:________符號(hào)_________
4.方向:動(dòng)量是矢量,它的方向與__________的方向相同
三、動(dòng)量定理
1.內(nèi)容:物體所受___________________等于物體的______________,這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。
2.表達(dá)式:Ft=mv′-mv或Ft=△p
四、動(dòng)量守恒定律
1.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容
一個(gè)系統(tǒng)____________或者_(dá)___________,這個(gè)系統(tǒng)的________保持不變,這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。
2.常用的三種表達(dá)形式
(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
(2)p=p′
(3)△p1=-△p2′
3.適用條件:系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零。
知識(shí)點(diǎn)一動(dòng)量與動(dòng)量的變化
動(dòng)量是矢量,物體動(dòng)量的方向與物體瞬時(shí)速度方向相同。動(dòng)量變化量△p的大小,一般都是用末動(dòng)量減初動(dòng)量,也稱為動(dòng)量增量。
【應(yīng)用1】(07學(xué)年度廣東省重點(diǎn)中學(xué)12月月考)質(zhì)量為m的鋼球自高處落下,以速率v1碰地,豎直向上彈回,碰撣時(shí)間極短,離地的速率為v2。在碰撞過程中,地面對(duì)鋼球沖量的方向和大小為(D)
A.向下,m(v1-v2)B.向下,m(v1+v2)
C.向上,m(v1-v2)D.向上,m(v1+v2)
導(dǎo)示:如果相互接觸前庫侖力是引力,則兩個(gè)電荷是異種電荷,它們相互接觸中和后帶等量同種電荷,帶電性質(zhì)與原來電量大的相同,所以庫侖力是斥力。如果相互接觸前庫侖力是斥力,則兩個(gè)電荷是同種電荷,它們相互接觸后帶等量同種電荷,電量乘積比原來大,則相互接觸后庫侖力一定增大。
故選BC。
△p=pt-P0,此式為矢量式,若Pt、P0不在一條直線上,要用平行四邊形定則(或矢量三角形法)求矢量差;若在同一直線上,先規(guī)定正方向,再用正負(fù)表示Pt、P0,則可用△p=pt-p0=mvt—mv0進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算求解。
知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律的條件
動(dòng)量守恒定律的適用條件:1、系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零。2、系統(tǒng)所受的舍外力雖不為零,但合外力比內(nèi)力小得多,如碰撞過程中的摩擦力,爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力來小得多,它們?cè)谂鲎?、爆炸過程中的沖量可忽略不計(jì)。3、系統(tǒng)所受的合外力雖然不為零,但在某個(gè)方向上合外力為零,則在該方向上系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。
【應(yīng)用2】(07學(xué)年度廣東省重點(diǎn)中學(xué)12月月考)如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量比mA∶mB=3∶2,它們?cè)瓉盱o止在平板車C上,A、B間有一根被壓縮了的彈簧,A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后,則有(BC)
A.A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒
B.A、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒
C.小車向左運(yùn)動(dòng)
D.小車向右運(yùn)動(dòng)
導(dǎo)示:A、B組成的系統(tǒng)所受合外力不為0,所以動(dòng)量不守恒;A、B、C組成的系統(tǒng)所受合外力為0,所以動(dòng)量守恒,故B選項(xiàng)正確。對(duì)于C,它受A給它向左的摩擦力,大小為μmAg;同理它受B給它向右的摩擦力,大小為μmBg。而mA∶mB=3∶2,所以向左的摩擦力大于向右的摩擦力,故向左運(yùn)動(dòng)。故答案應(yīng)選BC。
類型一利用動(dòng)量定理求沖量
【例1】一質(zhì)量為m的小球,以初速度v0沿水平方向射出,恰好垂直地射到一傾角為300的固定斜面上,并立即沿反方向彈回。已知反彈速度的大小是入射速度大小的3/4。求在碰撞中斜面對(duì)小球的沖量的大小。
導(dǎo)示:小球在碰撞斜面前做平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)剛要碰撞斜面時(shí)小球速度為v0。由題意,v的方向與豎直線的夾角為300,且水平分量仍為v0,如圖所示。由此得
v=2v0①
碰撞過程中,小球速度由v變?yōu)榉聪虻?v/4,碰撞時(shí)間極短,可不計(jì)重力的沖量,由動(dòng)量定理得:
I=m(3v/4)+mv②
由①、②得I=7mv0/2。
答案:7mv0/2
恒力的沖量常直接用沖量公式求解,變力的沖量常用動(dòng)量定理來求。
類型二某方向動(dòng)量守恒的問題
當(dāng)系統(tǒng)的合外力不為零,但其某方向上合外力為零時(shí),我們說系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒,但系統(tǒng)在合外力為零的方向上動(dòng)量守恒,這時(shí),我們可以根據(jù)這一方向上動(dòng)量守恒解決問題。
【例2】將質(zhì)量為m的鉛球以大小為v0仰角為θ的初速度拋入一個(gè)裝著砂子的總質(zhì)量為M的靜止砂車中如圖所示.砂車與地面間的摩擦力不計(jì),球與砂車的共同速度等于多少?
導(dǎo)示:把鉛球和砂車看成一個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)在整個(gè)過程中不受水平方向的外力,則水平方向動(dòng)量守恒。
則mv0cosθ=(M+m)v
所以v=mv0cosθ/(M+m)
解決這類問題時(shí)要弄清楚動(dòng)量在哪個(gè)方向上守恒,系統(tǒng)內(nèi)各物體在初末狀態(tài)時(shí),此方向的動(dòng)量分別為多少,對(duì)其動(dòng)量進(jìn)行正確的分解。
類型三多個(gè)物體相互作用的問題
【例3】(07學(xué)年度廣東省重點(diǎn)中學(xué)12月月考)如圖所示,質(zhì)量分別為mA=0.5kg、mB=0.4kg的長(zhǎng)板緊挨在一起靜止在光滑的水平面上,質(zhì)量為mC=0.1kg的木塊C以初速vC0=10m/s滑上A板左端,最后C木塊和B板相對(duì)靜止時(shí)的共同速度vCB=1.5m/s.求:
(1)A板最后的速度vA;
(2)C木塊剛離開A板時(shí)的速度vC.
導(dǎo)示:(1)C在A上滑動(dòng)的過程中,A、B、C組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,則
mCvC0=mCvC+(mA+mB)vA
(2)C在B上滑動(dòng)時(shí),B、C組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,則
mCvC+mBvA=(mC+mB)vCB
解得vA=0.5m/s,vC=5.5m/s
多個(gè)物體發(fā)生相互作用的問題,是本章的一個(gè)難點(diǎn),也是高考的熱點(diǎn),在利用動(dòng)量守恒定律列式求解時(shí),一定要注意兩點(diǎn):一是研究對(duì)象,二是物理過程。即要注意所列方程是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)還是系統(tǒng)中的某兩個(gè)或幾個(gè)物體;是對(duì)全過程還是對(duì)其中某一過程的初、末狀態(tài)列方程,這是要一定明確的。
類型四用歸納法求解的相互作用問題
【例3】如圖,光滑水平面上停著一只木球和載人小車,木球的質(zhì)量為m,人和車的總質(zhì)量為M,已知M:m=16:1.人以速度為v0沿水平面將木球推向正前方的固定擋板,木球被擋板彈回之后,人接住球后再以同樣的對(duì)地速度將球推向擋板,設(shè)木球與擋板相碰時(shí)無動(dòng)能損失,求人經(jīng)過幾次推球之后,再也不能接住木球?
導(dǎo)示:推球前后瞬間的過程,人和車在水平方向不受其他外力作用,滿足動(dòng)量守恒定律.設(shè)向左為正方向,經(jīng)n次推球后車和人對(duì)地的速度為vn(n=1,2,…)由題意可知,當(dāng)vn=v車≥v球=v0時(shí)就再接不住球了.
人第一次推球前后有O=Mv1-mv0,得v1=v0/16
人第二次推球前后有Mv1+mv0=Mv2-mv0,得v2=3v0/16
人第三次推球前后有Mv2+mv0=Mv3-mv0,得v3=5v0/16
由以上各式可看出,人推球后,人和車各次的速度構(gòu)成一等差數(shù)列.該等差數(shù)列的第一項(xiàng)a1=v0/16,公差d=v0/8.所以,第n次推球后人的速度的表達(dá)式vn=v0/16+(n-1)v0/8=(2n-1)v0/16。
由人再接不住的條件v0≤vn,解得n≥8.5,取n=9,即人第9次推球后再也接不住球了。
有一類物理問題,如兩個(gè)物體的多次相互碰撞等,若將每一次的碰撞看作一個(gè)事件,則多次碰撞的規(guī)律,可由對(duì)這些個(gè)別事件的分析提出。這種由個(gè)別事件推理出一般規(guī)律的方法就稱作歸納法。歸納法是解決上述類型問題的一種常用的方法。
1.(2007山西模擬)如圖所示,木塊a和b用一根輕彈簧連接起來,放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力F,使彈簧壓縮,當(dāng)撤去外力后,下列說法中正確的是()
A.尚未離開墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
B.尚未離開墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C.離開墻壁后,a、b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
D.離開墻壁后,a、b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
2.兩條船在靜止的水面上沿著平行的方向相向勻速運(yùn)動(dòng),速率均為6m/s,當(dāng)兩船相互交錯(cuò)時(shí)各給對(duì)方20kg的貨物,此后乙船的速率變?yōu)?m/s,方向不變.若甲船總質(zhì)量為300kg,甲船交換貨物后的速度為多少?乙船的總質(zhì)量為多少?(水的阻力不計(jì))
3.(2007廣東佛山)質(zhì)量為40kg的女孩騎自行車帶質(zhì)量為30kg的男孩,如圖所示。行駛速度為2.5m/s。自行車行駛時(shí),男孩要從車上下來。
(1)他知道如果直接跳下來,他可能會(huì)摔跤。為什么?所以他下來時(shí)用力往前推自行車,這樣可使他下車時(shí)水平速度是0。
(2)計(jì)算男孩下車的一刻女孩和自行車的速度。
(3)計(jì)算自行車和兩個(gè)孩子整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能在男孩下車前后的值。如有不同,請(qǐng)解釋為什么。
答案:1、BCD;
2、5.2m/s、120kg;
3、略
相關(guān)知識(shí)
高考物理第一輪考綱知識(shí)復(fù)習(xí):動(dòng)量守恒定律
第1章動(dòng)量守恒定律
【考綱知識(shí)梳理】
一、動(dòng)量
1、動(dòng)量:運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量.P=mv
是矢量,方向與速度方向相同;動(dòng)量的合成與分解,按平行四邊形法則、三角形法則.是狀態(tài)量;
通常說物體的動(dòng)量是指運(yùn)動(dòng)物體某一時(shí)刻的動(dòng)量(狀態(tài)量),計(jì)算物體此時(shí)的動(dòng)量應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
是相對(duì)量;物體的動(dòng)量亦與參照物的選取有關(guān),常情況下,指相對(duì)地面的動(dòng)量。單位是kgm/s;
2、動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系
①動(dòng)量的大小與速度大小成正比,動(dòng)能的大小與速度的大小平方成正比。即動(dòng)量相同而質(zhì)量不同的物體,
其動(dòng)能不同;動(dòng)能相同而質(zhì)量不同的物體其動(dòng)量不同。
②動(dòng)量是矢量,而動(dòng)能是標(biāo)量。因此,物體的動(dòng)量變化時(shí),其動(dòng)能不一定變化;而物體的動(dòng)能變化時(shí),其動(dòng)量一定變化。
③因動(dòng)量是矢量,故引起動(dòng)量變化的原因也是矢量,即物體受到外力的沖量;動(dòng)能是標(biāo)量,
引起動(dòng)能變化的原因亦是標(biāo)量,即外力對(duì)物體做功。
④動(dòng)量和動(dòng)能都與物體的質(zhì)量和速度有關(guān),兩者從不同的角度描述了運(yùn)動(dòng)物體的特性,且二者大小間存在關(guān)系式:P2=2mEk
3、動(dòng)量的變化及其計(jì)算方法
動(dòng)量的變化是指物體末態(tài)的動(dòng)量減去初態(tài)的動(dòng)量,是矢量,對(duì)應(yīng)于某一過程(或某一段時(shí)間),是一個(gè)非常重要的物理量,其計(jì)算方法:
(1)ΔP=Pt一P0,主要計(jì)算P0、Pt在一條直線上的情況。
(2)利用動(dòng)量定理ΔP=Ft,通常用來解決P0、Pt;不在一條直線上或F為恒力的情況。
二、沖量
1、沖量:力和力的作用時(shí)間的乘積叫做該力的沖量.
是矢量,如果在力的作用時(shí)間內(nèi),力的方向不變,則力的方向就是沖量的方向;沖量的合成與分解,按平行四邊形法則與三角形法則.沖量不僅由力的決定,還由力的作用時(shí)間決定。而力和時(shí)間都跟參照物的選擇無關(guān),所以力的沖量也與參照物的選擇無關(guān)。單位是Ns;
2、沖量的計(jì)算方法
(1)I=Ft.采用定義式直接計(jì)算、主要解決恒力的沖量計(jì)算問題。I=Ft
(2)利用動(dòng)量定理Ft=ΔP.主要解決變力的沖量計(jì)算問題,但要注意上式中F為合外力(或某一方向上的合外力)。
三、動(dòng)量定理
1、動(dòng)量定理:物體受到合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化.Ft=mv/一mv或Ft=p/-p;
該定理由牛頓第二定律推導(dǎo)出來:(質(zhì)點(diǎn)m在短時(shí)間Δt內(nèi)受合力為F合,合力的沖量是F合Δt;質(zhì)點(diǎn)的初、未動(dòng)量是mv0、mvt,動(dòng)量的變化量是ΔP=Δ(mv)=mvt-mv0.根據(jù)動(dòng)量定理得:F合=Δ(mv)/Δt)
2.單位:NS與kgm/s統(tǒng)一:lkgm/s=1kgm/s2s=Ns;
3.理解:(1)上式中F為研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力。
(2)動(dòng)量定理中的沖量和動(dòng)量都是矢量。定理的表達(dá)式為一矢量式,等號(hào)的兩邊不但大小相同,而且方向相同,在高中階段,動(dòng)量定理的應(yīng)用只限于一維的情況。這時(shí)可規(guī)定一個(gè)正方向,注意力和速度的正負(fù),這樣就把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。
(3)動(dòng)量定理的研究對(duì)象一般是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)。求變力的沖量時(shí),可借助動(dòng)量定理求,不可直接用沖量定義式.
四、動(dòng)量守恒定律
內(nèi)容:相互作用的物體系統(tǒng),如果不受外力,或它們所受的外力之和為零,它們的總動(dòng)量保持不變。即作用前的總動(dòng)量與作用后的總動(dòng)量相等.(研究對(duì)象:相互作用的兩個(gè)物體或多個(gè)物體所組成的系統(tǒng))
動(dòng)量守恒定律適用的條件
守恒條件:①系統(tǒng)不受外力作用。(理想化條件)
②系統(tǒng)受外力作用,但合外力為零。
③系統(tǒng)受外力作用,合外力也不為零,但合外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力。
④系統(tǒng)在某一個(gè)方向的合外力為零,在這個(gè)方向的動(dòng)量守恒。
⑤全過程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零,該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒,
即:原來連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止(受合外力為零),分開后整體在某階段受合外力仍為零,可用動(dòng)量守恒。
例:火車在某一恒定牽引力作用下拖著拖車勻速前進(jìn),拖車在脫勾后至停止運(yùn)動(dòng)前的過程中(受合外力為零)動(dòng)量守恒
常見的表達(dá)式
不同的表達(dá)式及含義(各種表達(dá)式的中文含義):
P=P′或P1+P2=P1′+P2′或m1V1+m2V2=m1V1′+m2V2′
(其中p/、p分別表示系統(tǒng)的末動(dòng)量和初動(dòng)量,系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量P等于相互作用后的總動(dòng)量P′)
ΔP=0(系統(tǒng)總動(dòng)量變化為0,或系統(tǒng)總動(dòng)量的增量等于零。)
Δp1=-Δp2,(其中Δp1、Δp2分別表示系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體初、末動(dòng)量的變化量,表示兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),各自動(dòng)量的增量大小相等、方向相反)。
如果相互作用的系統(tǒng)由兩個(gè)物體構(gòu)成,動(dòng)量守恒的實(shí)際應(yīng)用中具體來說有以下幾種形式
A、m1vl+m2v2=m1v/l+m2v/2,各個(gè)動(dòng)量必須相對(duì)同一個(gè)參照物,適用于作用前后都運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
B、0=m1vl+m2v2,適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
C、m1vl+m2v2=(m1+m2)v,適用于兩物體作用后結(jié)合在一起或具有共同的速度。
原來以動(dòng)量(P)運(yùn)動(dòng)的物體,若其獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量(-P),是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件。即:P+(-P)=0
4.爆炸現(xiàn)象的三個(gè)規(guī)律
(1)動(dòng)量守恒:由于爆炸是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的,爆炸物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒.
(2)動(dòng)能增加:在爆炸過程中,由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以爆炸前后系統(tǒng)的總動(dòng)能增加.
(3)位置不變:爆炸和碰撞的時(shí)間極短,因而作用過程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計(jì),可以認(rèn)為爆炸或碰撞后仍然從爆炸或碰撞前的位置以新的動(dòng)量開始運(yùn)動(dòng).
【要點(diǎn)名師透析】
類型一動(dòng)量守恒定律的實(shí)際應(yīng)用
【例1】如圖1所示,質(zhì)量為的小車在光滑的水平面上以速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),一個(gè)質(zhì)量為的小球從高處自由下落,與小車碰撞后反彈上升的高度為仍為。設(shè),發(fā)生碰撞時(shí)彈力,小球與車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,則小球彈起時(shí)的水平速度可能是
.
.
.
.
解析:小球的水平速度是由于小車對(duì)它的摩擦力作用引起的,若小球在離開小車之前水平方向上就已經(jīng)達(dá)到了,則摩擦力消失,小球在水平方向上的速度不再加速;反之,小球在離開小車之前在水平方向上就是一直被加速的。故分以下兩種情況進(jìn)行分析:
小球離開小車之前已經(jīng)與小車達(dá)到共同速度,則水平方向上動(dòng)量守恒,有
由于
所以
若小球離開小車之前始終未與小車達(dá)到共同速度,則對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)量定理得
水平方向上有
豎直方向上有
又
解以上三式,得
故,正確的選項(xiàng)為。
類型二動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用
【例2】如圖所示,一輛質(zhì)量是m=2kg的平板車左端放有質(zhì)量M=3kg的小滑塊,滑塊與平板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4,開始時(shí)平板車和滑塊共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右運(yùn)動(dòng),并與豎直墻壁發(fā)生碰撞,設(shè)碰撞時(shí)間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變,但方向與原來相反.平板車足夠長(zhǎng),以至滑塊不會(huì)滑到平板車右端.(取g=10m/s2)求:
(1)平板車每一次與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng)的最大距離.
(2)平板車第二次與墻壁碰撞前瞬間的速度v.
(3)為使滑塊始終不會(huì)滑到平板車右端,平板車至少多長(zhǎng)?
【解析】:(1)設(shè)第一次碰墻壁后,平板車向左移動(dòng)s,速度為0.由于體系總動(dòng)量向右,平板車速度為零時(shí),滑塊還在向右滑行.
動(dòng)能定理①
②
代入數(shù)據(jù)得③
(3)假如平板車在第二次碰撞前還未和滑塊相對(duì)靜止,那么其速度的大小肯定還是2m/s,滑塊的速度則大于2m/s,方向均向右.這樣就違反動(dòng)量守恒.所以平板車在第二次碰撞前肯定已和滑塊具有共同速度v.此即平板車碰墻前瞬間的速度.
④
∴⑤
代入數(shù)據(jù)得⑥
(3)平板車與墻壁發(fā)生多次碰撞,最后停在墻邊.設(shè)滑塊相對(duì)平板車總位移為l,則有⑦
⑧
代入數(shù)據(jù)得⑨
l即為平板車的最短長(zhǎng)度.
【感悟高考真題】
1.(20xx福建理綜T29(2))在光滑水平面上,一質(zhì)量為m,速度大小為的A球與質(zhì)量為2m靜止的B球碰撞后,A球的速度方向與碰撞前相反。則碰撞后B球的速度大小可能是__________。(填選項(xiàng)前的字母)
A.0.6B.0.4C.0.3D.0.2
【答案】選A.
【詳解】由動(dòng)量守恒定律得,規(guī)定A球原方向?yàn)檎较?,由題意可知vA為負(fù)值,則,因此B球的速度可能為0.6v,故選A.
2.(20xx新課標(biāo)全國卷T35(2))如圖,A、B、C三個(gè)木塊的質(zhì)量均為m。置于光滑的水平面上,B、C之間有一輕質(zhì)彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不固連,將彈簧壓緊到不能再壓縮時(shí)用細(xì)線把B和C緊連,使彈簧不能伸展,以至于B、C可視為一個(gè)整體,現(xiàn)A以初速v沿B、C的連線方向朝B運(yùn)動(dòng),與B相碰并粘合在一起,以后細(xì)線突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A,B分離,已知C離開彈簧后的速度恰為v,求彈簧釋放的勢(shì)能。
【答案】13mv02
【詳解】設(shè)碰后A、B和C的共同速度大小為v,由動(dòng)量守恒有,
3mv=mv0①
設(shè)C離開彈簧時(shí),A、B的速度大小為v1,由動(dòng)量守恒有,
3mv=2mv1+mv0②
設(shè)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,從細(xì)線斷開到C與彈簧分開的過程中機(jī)械能守恒,有,
12(3m)v2+Ep=12(2m)v12+12mv02③
由①②③式得彈簧所釋放的勢(shì)能為
Ep=13mv02
3.(20xx北京高考T21⑵)如圖2,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。
①實(shí)驗(yàn)中,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通過僅測(cè)量(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問題
小球開始釋放高度
小球拋出點(diǎn)距地面的高度
小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程
②圖2中點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影,實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射球多次從斜軌上位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程,然后,把被碰小球靜止于軌道的水平部分,再將入射球從斜軌上位置靜止釋放,與小球相碰,并多次重復(fù)。
接下來要完成的必要步驟是(填選項(xiàng)前的符號(hào))
A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量、
B.測(cè)量小球開始釋放高度h
C.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H
D.分別找到相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N
E.測(cè)量平拋射程OM,ON
③若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為(用②中測(cè)量的量表示);若碰撞是彈性碰撞。那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為(用②中測(cè)量的量表示)。
④經(jīng)測(cè)定,,小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖3所示。
碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與,則p1:‘=:11;若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為,則‘:‘=11:
實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明,碰撞前、后總動(dòng)量的比值為
⑤有同學(xué)認(rèn)為,在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì),其它條件不變,可以使被撞小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大。請(qǐng)你用④中已知的數(shù)據(jù),分析和計(jì)算出被撞小球m2平拋運(yùn)動(dòng)射程ON的最大值為cm.
【答案】①C,②ADE或DAE或DEA
③
④142.91~1.01
⑤76.8
【詳解】①在落地高度不變的情況下,水平位移就能反映平拋初速度的大小,所以,僅測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程就能間接測(cè)量速度.因此選C.
②找出平均落點(diǎn)的位置,測(cè)量平拋的水平位移,因此步驟中D、E是必須的,但D、E先后均可,至于用天平測(cè)質(zhì)量先后均可。所以答案是ADE或DAE或DEA.
③設(shè)落地時(shí)間為t,則,,動(dòng)量守恒的表達(dá)式是,
動(dòng)能守恒的表達(dá)式是,所以若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,則成立,若碰撞是彈性碰撞,動(dòng)能守恒則成立.
④碰撞前后m1動(dòng)量之比,,
⑤發(fā)生彈性碰撞時(shí),被碰小球獲得的速度最大,根據(jù)動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒,,,聯(lián)立解得,因此,最大射程為
4.(20xx山東高考T38)(1)碘131核不穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生β衰變,其半衰變期為8天。
碘131核的衰變方程:(衰變后的元素用X表示)。
經(jīng)過________天75%的碘131核發(fā)生了衰變。
(2)如圖所示,甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運(yùn)動(dòng),速度分別為2V0、V0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋出甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計(jì)水的阻力)
【答案】(1)16天(2)
【詳解】(1)由放射性元素經(jīng)歷一個(gè)半衰期衰變總數(shù)的一半可知,共經(jīng)歷了兩個(gè)半衰期即16天。
(2)設(shè)拋出貨物的最小速度為Vx,則有對(duì)乙船,其中v為后來兩船同向運(yùn)動(dòng)的速度。由以上兩式可得
5.(20xx天津理綜T12)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。
當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得,同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子,試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期為20min,經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾?(結(jié)果取2位有效數(shù)字)
回旋加速器的原理如圖,和是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒,它們接在電壓一定、頻率為的交流電源上,位于圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略,重力不計(jì)),它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速,、置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P,求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,其最大速度遠(yuǎn)小于光速)。
試推力說明:質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí),隨軌道半徑的增大,同一盒中相鄰軌道的半徑之差是增大、減小還是不變?
【答案】⑴
⑵
⑶隨軌道半徑r的增大,同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小
【詳解】⑴核反應(yīng)方程為-------------①
設(shè)碳11原有質(zhì)量為,經(jīng)過剩余的質(zhì)量為,根據(jù)半衰期定義有
----------------------②
⑵設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷量為q,質(zhì)子離開加速器時(shí)速度大小為,有牛頓第二定律得
----------------------------③
質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的回旋周期為--------------④
由回旋加速器原理可知,交流電源的頻率與質(zhì)子回旋頻率相同,由周期T與頻率的關(guān)系得--------------------------------⑤
設(shè)在t時(shí)間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為N,則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為
----------------------------⑥
輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流為---------------⑦
由上述各式聯(lián)立解得:-----------------⑧
若以單個(gè)質(zhì)子為研究對(duì)象解答過程正確的同樣得分。
⑶方法一:設(shè)k()為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù),相鄰的軌道半徑分別為、(),,在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為、,、之間的電壓為U,由動(dòng)能定理知--------⑨
由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,知,則
整理得----------⑩
因U、q、m、B均為定值,令,由上式得
相鄰軌道半徑、之差,同理得
因?yàn)?,比較、得---------------⑾
說明隨軌道半徑r的增大,同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小
方法二:設(shè)k()為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù),相鄰的軌道半徑分別為、(),,在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為、,、之間的電壓為U。
由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,知,故------⑿
由動(dòng)能定理知,質(zhì)子每加速一次,其動(dòng)能增量------------------⒀
以質(zhì)子在盒中運(yùn)動(dòng)為例,第k次進(jìn)入時(shí),被電場(chǎng)加速次,速度大小為
---------------------------⒁
同理,質(zhì)子第次進(jìn)入時(shí),速度大小為
綜合上述各式得,
同理,對(duì)于相鄰軌道半徑、,,整理后有
由于,比較、得------⒂
說明隨軌道半徑r的增大,同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小。用同樣的方法也可得到質(zhì)子在盒中運(yùn)動(dòng)時(shí)具有相同的結(jié)論。
6.(20xx海南物理T19)(1)20xx年3月11日,日本發(fā)生九級(jí)大地震,造成福島核電站的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素,它們通過一系列衰變產(chǎn)生對(duì)人體有危害的輻射。在下列四個(gè)式子中,有兩個(gè)能分別反映131I和137Cs衰變過程,它們分別是_______和__________(填入正確選項(xiàng)前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是________和_______.
A.X1→B.X2→
C.X3→D.X4→
(2)(8分)一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上,其截面如圖所示。圖中ab為粗糙的水平面,長(zhǎng)度為L(zhǎng);bc為一光滑斜面,斜面和水平面通過與ab和bc均相切的長(zhǎng)度可忽略的光滑圓弧連接?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng),在斜面上上升的最大高度為h,返回后在到達(dá)a點(diǎn)前與物體P相對(duì)靜止。重力加速度為g。求:
(i)木塊在ab段受到的摩擦力f;
(ii)木塊最后距a點(diǎn)的距離s。
【答案】(1)BC7882(2),
【詳解】(1)根據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,可知是Ba,是I,
是Cs,是Cs,所以能分別反映I、Cs的衰變過程的是分別是BC。I原子核中
的中子數(shù)是,Cs原子核中的中子數(shù)是。
(2)(i)木塊向右滑到最高點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)有共同速度,
動(dòng)量守恒:①(1分)
②(2分)
聯(lián)立①②兩式解得:③(1分)
(ii)整個(gè)過程,由功能關(guān)系得:④(2分)
木塊最后距a點(diǎn)的距離⑤(1分)
聯(lián)立①③④⑤解得:(1分)
7.(20xx福建29(2))如圖所示,一個(gè)木箱原來靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個(gè)小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量?,F(xiàn)使木箱獲得一個(gè)向右的初速度,則。(填選項(xiàng)前的字母)
A.小木塊和木箱最終都將靜止
B.小木塊最終將相對(duì)木箱靜止,二者一起向右運(yùn)動(dòng)
C.小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞,而木箱一直向右運(yùn)動(dòng)
D.如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對(duì)木箱靜止,則二者將一起向左運(yùn)動(dòng)
答案:B
8.(20xx北京20)如圖,若x軸表示時(shí)間,y軸表示位置,則該圖像反映了某質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),位置與時(shí)間的關(guān)系。若令x軸和y軸分別表示其它的物理量,則該圖像又可以反映在某種情況下,相應(yīng)的物理量之間的關(guān)系。下列說法中正確的是
A.若x軸表示時(shí)間,y軸表示動(dòng)能,則該圖像可以反映某物體受恒定合外力作用做直線運(yùn)動(dòng)過程中,物體動(dòng)能與時(shí)間的關(guān)系
B.若x軸表示頻率,y軸表示動(dòng)能,則該圖像可以反映光電效應(yīng)中,光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率之間的關(guān)系
C.若x軸表示時(shí)間,y軸表示動(dòng)量,則該圖像可以反映某物在沿運(yùn)動(dòng)方向的恒定合外力作用下,物體動(dòng)量與時(shí)間的關(guān)系
D.若x軸表示時(shí)間,y軸表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則該圖像可以反映靜置于磁場(chǎng)中的某閉合回路,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí),增長(zhǎng)合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系
【答案】C
【解析】根據(jù)動(dòng)量定理,說明動(dòng)量和時(shí)間是線性關(guān)系,縱截距為初動(dòng)量,C正確。結(jié)合得,說明動(dòng)能和時(shí)間的圖像是拋物線,A錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程,說明最大初動(dòng)能和時(shí)間是線性關(guān)系,但縱截距為負(fù)值,B錯(cuò)誤。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí),增長(zhǎng)合回路內(nèi)的磁通量均勻增大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律增長(zhǎng)合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的變化率,是一個(gè)定值不隨時(shí)間變化,D錯(cuò)誤。
9.(20xx天津10)如圖所示,小球A系在細(xì)線的一端,線的另一端固定在O點(diǎn),O點(diǎn)到水平面的距離為h。物塊B質(zhì)量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)的正下方,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?,F(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直,小球由靜止開始釋放,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短),反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為。小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,求物塊在水平面上滑行的時(shí)間t。
解析:設(shè)小球的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊碰撞前的速度大小為,取小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)重力勢(shì)能為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有
①
得
設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為,同理有
②
得
設(shè)碰撞后物塊的速度大小為,取水平向右為正方向,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,有
③
得④
物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小
⑤
設(shè)物塊在水平面上滑行的時(shí)間為,根據(jù)動(dòng)量定理,有
⑥
得⑦
10.(20xx新課標(biāo)34(2))(10分)如圖所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一豎直的墻.重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍,重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.使木板與重物以共同的速度向右運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞,碰撞時(shí)間極短.求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間.設(shè)木板足夠長(zhǎng),重物始終在木板上.重力加速度為g.
解析:木板第一次與墻碰撞后,向左勻減速直線運(yùn)動(dòng),直到靜止,再反向向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)直到與重物有共同速度,再往后是勻速直線運(yùn)動(dòng),直到第二次撞墻。
木板第一次與墻碰撞后,重物與木板相互作用直到有共同速度,動(dòng)量守恒,有:
,解得:
木板在第一個(gè)過程中,用動(dòng)量定理,有:
用動(dòng)能定理,有:
木板在第二個(gè)過程中,勻速直線運(yùn)動(dòng),有:
木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間t=t1+t2=+=
11.(20xx全國卷Ⅱ25)小球A和B的質(zhì)量分別為mA和mB且mA>>mB在某高度處將A和B先后從靜止釋放。小球A與水平地面碰撞后向上彈回,在釋放處的下方與釋放出距離為H的地方恰好與正在下落的小球B發(fā)生正幢,設(shè)所有碰撞都是彈性的,碰撞事件極短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。
連立①④⑤化簡(jiǎn)得
⑥
12.(20xx北京24)雨滴在穿過云層的過程中,不斷與漂浮在云層中的小水珠相遇并結(jié)合為一體,其質(zhì)量逐漸增大?,F(xiàn)將上述過程簡(jiǎn)化為沿豎直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始質(zhì)量為,初速度為,下降距離后于靜止的小水珠碰撞且合并,質(zhì)量變?yōu)?。此后每?jīng)過同樣的距離后,雨滴均與靜止的小水珠碰撞且合并,質(zhì)量依次為、............(設(shè)各質(zhì)量為已知量)。不計(jì)空氣阻力。
若不計(jì)重力,求第次碰撞后雨滴的速度;
若考慮重力的影響,
a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度和;
b.求第n次碰撞后雨滴的動(dòng)能。
解析:(1)不計(jì)重力,全過程中動(dòng)量守恒,m0v0=mnv′n
得
(2)若考慮重力的影響,雨滴下降過程中做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng),碰撞瞬間動(dòng)量守恒
a.第1次碰撞前
第1次碰撞后
b.第2次碰撞前
利用○1式化簡(jiǎn)得○2
第2次碰撞后,利用○2式得
同理,第3次碰撞后
…………
第n次碰撞后
動(dòng)能
【考點(diǎn)模擬演練】
1.用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為M的小木塊,木塊靜止,如圖10所示.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈自左方水平射向木塊,并停留在木塊中,子彈初速度為v0,則下列判斷正確的是
()
A.從子彈射向木塊到一起上升到最高點(diǎn)的過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒
B.子彈射入木塊瞬間動(dòng)量守恒,故子彈射入木塊瞬間子彈和木塊的共同速度為mv0M+m
C.忽略空氣阻力,子彈和木塊一起上升過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒,其機(jī)械能等于子彈射入木塊前的動(dòng)能
D.子彈和木塊一起上升的最大高度為m2v202g(M+m)2
【答案】BD
【詳解】從子彈射向木塊到一起運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程可以分為兩個(gè)階段:子彈射入木塊的瞬間系統(tǒng)動(dòng)量守恒,但機(jī)械能不守恒,有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能,之后子彈在木塊中與木塊一起上升,該過程只有重力做功,機(jī)械能守恒但總能量小于子彈射入木塊前的動(dòng)能,因此A、C錯(cuò)誤;由子彈射入木塊瞬間動(dòng)量守恒可得子彈射入木塊后的共同速度為mv0M+m,B正確;之后子彈和木塊一起上升,該階段機(jī)械能守恒可得上升的最大高度為m2v202g(M+m)2,D正確.
2.如圖所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,與A質(zhì)量相等的物體B以速度v向A運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞,A、B始終沿同一直線運(yùn)動(dòng),則A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)能損失最大的時(shí)刻是()
A.A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)
B.A的速度等于v時(shí)
C.B的速度等于零時(shí)
D.A和B的速度相等時(shí)
【答案】選D.
【詳解】當(dāng)B觸及彈簧后減速,而物體A加速,當(dāng)vA=vB時(shí),A、B間距最小,彈簧壓縮量最大,彈性勢(shì)能最大,由能量守恒知系統(tǒng)損失動(dòng)能最多,故只有D對(duì).
3.一炮艇總質(zhì)量為M,以速度v0勻速行駛,從艇上以相對(duì)海岸的水平速度v沿前進(jìn)方向射出一質(zhì)量為m的炮彈,發(fā)射炮彈后艇的速度為v′,若不計(jì)水的阻力,則下列各關(guān)系式中正確的是()
A.Mv0=(M-m)v′+mv
B.Mv0=(M-m)v′+m(v+v0)
C.Mv0=(M-m)v′+m(v+v′)
D.Mv0=Mv′+mv
【答案】A
【詳解】以炮艇及炮艇上的炮彈為研究對(duì)象,動(dòng)量守恒,其中的速度均為對(duì)地速度,故A正確.
4.如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng).兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動(dòng)量均為6kgm/s,運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動(dòng)量增量為-4kgm/s.則()
A.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5
B.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10
C.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5
D.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10
【答案】A
【詳解】由兩球的動(dòng)量都是6kgm/s可知,運(yùn)動(dòng)方向都向右,且能夠相碰,說明左方是質(zhì)量小速度大的小球,故左方是A球.碰后A球的動(dòng)量減少了4kgm/s,即A球的動(dòng)量為2kgm/s,由動(dòng)量守恒定律得B球的動(dòng)量為10kgm/s,故可得其速度比為2∶5,故選項(xiàng)A是正確的.
5.如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住小車,使它們靜止,對(duì)兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是()
A.兩手同時(shí)放開后,系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零
B.先放開左手,后放開右手,動(dòng)量不守恒
C.先放開左手,后放開右手,總動(dòng)量向左
D.無論何時(shí)放手,只要兩手放開后在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過程中,系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變,但系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定為零
【答案】ACD
【詳解】當(dāng)兩手同時(shí)放開時(shí),系統(tǒng)的合外力為零,所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,又因?yàn)殚_始時(shí)總動(dòng)量為零,故系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零,選項(xiàng)A正確;先放開左手,左邊的小車就向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)再放開右手后,系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,且開始時(shí)總動(dòng)量方向向左,放開右手后總動(dòng)量方向也向左,故選項(xiàng)B錯(cuò)而C、D正確.
6.如圖所示,在光滑的水平地面上有一輛平板車,車的兩端分別站著人A和B,A的質(zhì)量為mA,B的質(zhì)量為mB,mAmB.最初人和車都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)在,兩人同時(shí)由靜止開始相向而行,A和B對(duì)地面的速度大小相等,則車()
A.靜止不動(dòng)B.左右往返運(yùn)動(dòng)
C.向右運(yùn)動(dòng)D.向左運(yùn)動(dòng)
【答案】D
【詳解】系統(tǒng)動(dòng)量守恒,A的動(dòng)量大于B的動(dòng)量,只有車與B的運(yùn)動(dòng)方向相同才能使整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒.
7.質(zhì)量都為m的小球a、b、c以相同的速度分別與另外三個(gè)質(zhì)量都為M的靜止小球相碰后,a球被反向彈回,b球與被碰球粘合在一起仍沿原方向運(yùn)動(dòng),c球碰后靜止,則下列說法正確的是()
A.m一定小于M
B.m可能等于M
C.b球與質(zhì)量為M的球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能最大
D.c球與質(zhì)量為M的球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能最大
【答案】AC
【詳解】由a球被反向彈回,可以確定三小球的質(zhì)量m一定小于M;若m≥M,則無論如何m不會(huì)被彈回.當(dāng)m與M發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)損失的動(dòng)能最大,b與M粘合在一起,發(fā)生的是完全非彈性碰撞,則選項(xiàng)A、C正確.
8.如圖所示,甲、乙兩小車的質(zhì)量分別為m1、m2,且m1m2,用輕彈簧將兩小車連接,靜止在光滑的水平面上.現(xiàn)在同時(shí)對(duì)甲、乙兩車施加等大反向的水平恒力F1、F2,使甲、乙兩車同時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng),直到彈簧被拉到最長(zhǎng)(彈簧仍在彈性限度內(nèi))的過程中,對(duì)甲、乙兩小車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法正確的是()
A.系統(tǒng)受到外力作用,動(dòng)量不斷增大
B.彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大
C.甲車的最大動(dòng)能小于乙車的最大動(dòng)能
D.兩車的速度減小到零時(shí),彈簧的彈力大小等于外力F1、F2的大小
【答案】BC
9.如圖所示,質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上,小車上AB部分是半徑為R的四分之一光滑圓弧,BC部分是粗糙的水平面.現(xiàn)把質(zhì)量為m的小物體從A點(diǎn)由靜止釋放,m與BC部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最終小物體與小車相對(duì)靜止于B、C之間的D點(diǎn),則B、D間的距離x隨各量變化的情況是()
A.其他量不變,R越大x越大
B.其他量不變,μ越大x越大
C.其他量不變,m越大x越大
D.其他量不變,M越大x越大
【答案】A
【詳解】?jī)蓚€(gè)物體組成的系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量是守恒的,所以當(dāng)兩物體相對(duì)靜止時(shí),系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量為零,則兩物體最終會(huì)停止運(yùn)動(dòng),由能量守恒有μmgx=mgR,解得x=Rμ,故選項(xiàng)A是正確的.
10.如圖所示,輕質(zhì)彈簧的一端固定在墻上,另一端與質(zhì)量為m的物體A相連,A
放在光滑水平面上,有一質(zhì)量與A相同的物體B,從高h(yuǎn)處由靜止開始沿光滑曲面滑下,與A相碰后一起將彈簧壓縮,彈簧復(fù)原過程中某時(shí)刻B與A分開且沿原曲面上升.下列說法正確的是()
A.彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為mgh
B.彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為mgh2
C.B能達(dá)到的最大高度為h2
D.B能達(dá)到的最大高度為h4
【答案】BD
【詳解】根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得B剛到達(dá)水平地面的速度v0=2gh,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得A與B碰撞后的速度為v=12v0,所以彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為Epm=122mv2=12mgh,即B正確;當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A與B將分開,B以v的速度沿斜面上滑,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh′=12mv2,B能達(dá)到的最大高度為h/4,即D正確.
11.如圖所示,A、B兩個(gè)木塊質(zhì)量分別為2kg與0.9kg,A、B與水平地面間接觸光滑,上表面粗糙,質(zhì)量為0.1kg的鐵塊以10m/s的速度從A的左端向右滑動(dòng),最后鐵塊與B的共同速度大小為0.5m/s,求:
(1)A的最終速度;
(2)鐵塊剛滑上B時(shí)的速度.
【答案】(1)0.25m/s(2)2.75m/s
【詳解】(1)選鐵塊和木塊A、B為一系統(tǒng),由系統(tǒng)總動(dòng)量守恒得:mv=(MB+m)vB+MAvA
可求得:vA=0.25m/s.
(2)設(shè)鐵塊剛滑上B時(shí)的速度為u,此時(shí)A、B的速度均為vA=0.25m/s.
由系統(tǒng)動(dòng)量守恒得:mv=mu+(MA+MB)vA
可求得:u=2.75m/s.
12.如圖所示,將質(zhì)量為m1的鉛球以大小為v0、仰角為θ的初速度拋入一個(gè)裝有砂子的總質(zhì)量為M的靜止的砂車中,砂車與水平地面間的摩擦可以忽略.求:
(1)球和砂車的共同速度;
(2)球和砂車獲得共同速度后,砂車底部出現(xiàn)一小孔,砂子從小孔中流出,當(dāng)漏出質(zhì)量為m2的砂子時(shí)砂車的速度.
【答案】(1)m1v0cosθM+m1(2)m1v0cosθM+m1
【詳解】(1)以鉛球、砂車為系統(tǒng),水平方向動(dòng)量守恒,m1v0cosθ=(M+m1)v,
得球和砂車的共同速度
v=m1v0cosθM+m1.
(2)球和砂車獲得共同速度后漏砂過程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量也守恒,設(shè)當(dāng)漏出質(zhì)量為m2的砂子時(shí)砂車的速度為v′,砂子漏出后做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向的速度仍為v,
由(M+m1)v=m2v+(M+m1-m2)v′,
得v′=v=m1v0cosθM+m1.
高考物理動(dòng)量守恒定律第一輪單元知識(shí)點(diǎn)專題復(fù)習(xí)
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,有效的提高課堂的教學(xué)效率。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?小編經(jīng)過搜集和處理,為您提供高考物理動(dòng)量守恒定律第一輪單元知識(shí)點(diǎn)專題復(fù)習(xí),供您參考,希望能夠幫助到大家。
第一課時(shí)動(dòng)量守恒定律
【基礎(chǔ)知識(shí)回顧】
一、動(dòng)量守恒定律
1、動(dòng)量守恒定律的條件:系統(tǒng)所受的總沖量為零(不受力、所受外力的矢量和為零或外力的作用遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力),即系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。(碰撞、爆炸、反沖)
注意:內(nèi)力的沖量對(duì)系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒沒有影響,但可改變系統(tǒng)內(nèi)物體的動(dòng)量。內(nèi)力的沖量是系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)量傳遞的原因,而外力的沖量是改變系統(tǒng)總動(dòng)量的原因。
2、動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/(規(guī)定正方向)△p1=—△p2/
3、某一方向動(dòng)量守恒的條件:系統(tǒng)所受外力矢量和不為零,但在某一方向上的力為零,則系統(tǒng)在這個(gè)方向上的動(dòng)量守恒。必須注意區(qū)別總動(dòng)量守恒與某一方向動(dòng)量守恒。
4、碰撞
(1)完全非彈性碰撞:獲得共同速度,動(dòng)能損失最多動(dòng)量守恒,;
(2)彈性碰撞:動(dòng)量守恒,碰撞前后動(dòng)能相等;動(dòng)量守恒,;動(dòng)能守恒,;
特例1:A、B兩物體發(fā)生彈性碰撞,設(shè)碰前A初速度為v0,B靜止,
則碰后速度,vB=.
特例2:對(duì)于一維彈性碰撞,若兩個(gè)物體質(zhì)量相等,則碰撞后兩個(gè)物體互換速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度,碰后B的速度等于碰前A的速度)
(3)一般碰撞:有完整的壓縮階段,只有部分恢復(fù)階段,動(dòng)量守恒,動(dòng)能減小。
5、人船模型——兩個(gè)原來靜止的物體(人和船)發(fā)生相互作用時(shí),不受其它外力,對(duì)這兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)來說,動(dòng)量守恒,且任一時(shí)刻的總動(dòng)量均為零,由動(dòng)量守恒定律,有mv=MV(注意:幾何關(guān)系)
【要點(diǎn)講練】
1.動(dòng)量動(dòng)量守恒定律
1、內(nèi)容:相互作用的幾個(gè)物體組成的系統(tǒng),如果不受外力作用,或它們受到的外力的合力為0,則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
2、適用條件:
①系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零.
②內(nèi)力外力,如碰撞、爆炸等外力比起相互作用的內(nèi)力來小得多,可以忽略不計(jì).
③某個(gè)方向上合力為零,則在該方向動(dòng)量守恒
【例1】下面關(guān)于動(dòng)量守恒的判斷,正確的是()
A.靜止于水面的兩船間用繩相連,船上的人用力拉繩子,兩船靠近,如果兩船所受阻力不能忽略,兩船動(dòng)量必不守恒
B.人在靜止的汽車上行走,地面光滑,人與車總動(dòng)量守恒
C.水平飛行的子彈擊中并穿過放在光滑水平桌面上的木塊,由于子彈對(duì)木塊的作用力遠(yuǎn)大于桌面對(duì)木塊的摩擦力,因此子彈擊中木塊的過程中子彈、木塊系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
D.斜面置于光滑水平面上,物體在沿斜面下滑的過程中,水平方向的動(dòng)量是否守恒取決于物體與斜面間有無摩擦
例題2:如圖5所示氣墊是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在軌道上,滑塊在軌道上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊軌道以及滑塊A和B來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)),采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
a.調(diào)整氣墊軌道,使導(dǎo)軌處于水平;
b.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上;
c.按下電鈕放開卡銷,同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)數(shù)器開始工作,當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí),記下滑塊A、B分別到達(dá)擋板C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和;
d.用刻度尺測(cè)出滑塊A的左端至C擋板的距離、滑塊B的右端到D擋板的距離。
(1)試驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是;
(2)利用上述過程測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是;
(3)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式是.
例題3:(1)場(chǎng)強(qiáng)為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有兩小球A、B,它們的質(zhì)量分別為m1、m2,電荷量分別為q1、q2.A、B兩球由靜止釋放,重力加速度為g,則小球A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為.
(2)a、b兩個(gè)小球在一直線上發(fā)生碰撞,它們?cè)谂鲎睬昂蟮膕-t圖象如圖所示,若a球的質(zhì)量ma=1kg,則b球的質(zhì)量mb等于多少?
跟蹤練習(xí):
1、如圖所示,在水平光滑直導(dǎo)軌上,靜止著三個(gè)質(zhì)量均為的相同小球、、,現(xiàn)讓球以的速度向著球運(yùn)動(dòng),、兩球碰撞后黏合在一起,兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟球碰撞,球的最終速度.
①、兩球跟球相碰前的共同速度多大?
②兩次碰撞過程中一共損失了多少動(dòng)能?
2、為了“探究碰撞中的不變量”,小明在光滑桌面上放有A、B兩個(gè)小球.A球的質(zhì)量為0.3kg,以速度8m/s跟質(zhì)量為0.1kg、靜止在桌面上的B球發(fā)生碰撞,并測(cè)得碰撞后B球的速度為9m/s,A球的速度變?yōu)?m/s,方向與原來相同.根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小明對(duì)這次碰撞的規(guī)律做了如下幾種猜想.
【猜想1】碰撞后B球獲得了速度,A球把速度傳遞給了B球.
【猜想2】碰撞后B球獲得了動(dòng)能,A球把減少的動(dòng)能全部傳遞給了B球.
你認(rèn)為以上的猜想成立嗎?若不成立,請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過計(jì)算說明,有一個(gè)什么物理量,在這次的碰撞中,B球所增加的這個(gè)物理量與A球所減少的這個(gè)物理量相等?
3、下雪天,卡車在平直的高速公路上勻速行駛,司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方停著一輛故障車,他將剎車踩到底,車輪被抱死,但卡車仍向前滑行,并撞上故障車,且推著它共同滑行了一段距離后停下,已知卡車質(zhì)量M為故障車質(zhì)量m的4倍.設(shè)卡車與故障車相撞前的速度為v1,兩車相撞后的速度變?yōu)関2,相撞的時(shí)間極短,求:
①v1:v2的值;②卡車在碰撞過程中受到的沖量.
高考物理第一輪動(dòng)量守恒定律表達(dá)式及其守恒條件專題考點(diǎn)復(fù)習(xí)教案
20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:第五章《動(dòng)量》專題三動(dòng)量守恒定律表達(dá)式及其守恒條件
【考點(diǎn)透析】
一、本專題考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律為Ⅱ類要求,但只局限于一維的情況。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.動(dòng)量守恒定律:
(1)內(nèi)容:系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
(2)表達(dá)式:P=P′或者m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
(3)適用范圍:比牛頓定律的適用范圍要廣泛的多,小到微觀粒子間的作用,大到天體間作用,無論物體間作用力性質(zhì)如何都適用。中學(xué)階段,運(yùn)用動(dòng)量守恒定律研究的對(duì)象主要是一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體所組成的系統(tǒng),如兩球相碰問題。
2.動(dòng)量守恒條件:
(1)如果研究的系統(tǒng)所受合外力為零,則系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。也就是說,系統(tǒng)內(nèi)力不能使系統(tǒng)的總動(dòng)量發(fā)生改變,且對(duì)內(nèi)力的性質(zhì)無任何限制。這一點(diǎn)與機(jī)械能守恒定律有本質(zhì)的差別。
(2)如果研究的系統(tǒng)所受合外力不等于零,但合外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力(即合外力可以忽略),則仍可認(rèn)為總動(dòng)量守恒。這種情況的特點(diǎn)是物體間相互作用時(shí)間很短,如碰撞、爆炸、打擊等類的作用。
(3)如果研究的系統(tǒng)所受合外力不等于零,但沿某一方向合外力的分量為零,則沿該方向系統(tǒng)總動(dòng)量的分量守恒。
3.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題步驟:
(1)明確研究系統(tǒng),判斷動(dòng)量是否守恒。
(2)選取正方向,明確作用前總動(dòng)量和作用后總動(dòng)量。
(3)列方程,P前=P后
(4)解方程。
4.難點(diǎn)釋疑
(1)正確區(qū)分內(nèi)力和外力,外力指系統(tǒng)外物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力,內(nèi)力指研究系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用。
(2)動(dòng)量守恒定律具有矢量性,列方程前要先規(guī)定正方向。
(3)動(dòng)量守恒定律只涉及作用前后物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),解題時(shí)不必過問過程的細(xì)節(jié)。
(4)動(dòng)量守恒的幾種表達(dá)式及其推廣式:
①P=P′②ΔP=0③ΔP1=-ΔP2④m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
0=m1v1+m2v2(適用于原來靜止的兩物體組成的系統(tǒng),由此式可推得你動(dòng)
我動(dòng)、你快我快、你慢我慢、你停我停,你我速率和各自質(zhì)量成反比)
m1v1+m2v2=(m1+m2)v′(適用于兩物體相互作用后結(jié)合在一起的情況)
【例題精析】
例1一輛小車靜止在光滑的水平面上,小車立柱上固定一條長(zhǎng)L,拴有小球的細(xì)線,小球拉至和懸點(diǎn)在同一水平面處釋放,如圖5-6所示,小球擺動(dòng)時(shí),不計(jì)一切阻力,下面說法中正確的是()
①小球和小車的總機(jī)械能守恒②小球和小車的動(dòng)量守恒③小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度為④小球和小車只有在水平方向上動(dòng)量守恒
A.①③B.①④C.②④D.②③
解析:小球、小車和地球組成的系統(tǒng),只有動(dòng)能和勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化,故①正確;小球和小車組成的系統(tǒng)因有外力(重力)作用,系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,但水平方向不受外力作用,因而水平方向滿足動(dòng)量守恒,故②錯(cuò),而④選項(xiàng)正確;小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),若小車靜止,其速度為,但由于小球和小車之間的相互作用,小車也具有動(dòng)能,因而根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度小于,故③選項(xiàng)錯(cuò)。
答案:B
例2質(zhì)量M=200kg的小車,上面站著一個(gè)質(zhì)量為m=50kg的人,車以v0=1m/s的速度在光滑水平面上前進(jìn),當(dāng)人相對(duì)車以v=2m/s向后水平跳出后,車速變?yōu)槎嗌伲?br>
解析:設(shè)車速變?yōu)関′,人相對(duì)車跳出后轉(zhuǎn)換成相對(duì)地面的速度為v′-v
根據(jù)動(dòng)量守恒定律得:(M+m)v0=Mv′+m(v′-v)代入數(shù)據(jù)得:
v′===1.4m/s
錯(cuò)解一:(M+m)v0=Mv′+m(v0-v)(違背了動(dòng)量守恒定律的同時(shí)性,即人跳車后,車速已不再是v0,人相對(duì)車的速度不是相對(duì)跳車前車的速度,而是相對(duì)跳車后車的速度)
錯(cuò)解二:(M+m)v0=Mv′-mv(違背了動(dòng)量守恒定律的同一性,即動(dòng)量守恒式中的各速度應(yīng)是相對(duì)同一參照系)
小結(jié):動(dòng)量守恒式中的各速度應(yīng)是相對(duì)同一參照系,一般選地面為參照物;相互作用的各物體的動(dòng)量應(yīng)分別是作用前同一時(shí)刻和作用后同一時(shí)刻的動(dòng)量。
【能力提升】
Ⅰ知識(shí)與技能
1.如圖5-7所示的裝置中,木塊B與水平桌面的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在其中,現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究系統(tǒng),則此系統(tǒng)從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個(gè)過程中()
A.動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒;B.動(dòng)量不守恒、機(jī)械能不守恒;
C.動(dòng)量守恒、機(jī)械能不守恒;D.動(dòng)量不守恒、機(jī)械能守恒;
2.如圖5-8所示,光滑水平面上A、B兩小車中有一彈簧,用手抓住小車并將彈簧壓縮后使小車處于靜止?fàn)顟B(tài),將兩小車及彈簧看作系統(tǒng),下面的說法正確的是()
①若同時(shí)放開兩手,則A、B兩車的總動(dòng)量為零
②先放A車后放B車,則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒而機(jī)械能不守恒
③先放B車后放A車(手保持不動(dòng)),則系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒而機(jī)械能守恒
④先放A車,后用手推B動(dòng)車,則系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒,機(jī)械能也不守恒
A.①④B.①②C.①③④D.①②④
3.一只小船停止在湖面上,一個(gè)人從小船的一端走到另一端,不計(jì)水的阻力,下列說法正確的是()
①人在船上行走,人對(duì)船的沖量比船對(duì)人的沖量小,所以人向前運(yùn)動(dòng)的快,船后退的慢;②人在船上行走時(shí),人的質(zhì)量比船的小,它們的沖量大小是相等的,所以人向前運(yùn)動(dòng)的快,船后退的慢;③當(dāng)人停止走動(dòng)時(shí),因船的慣性大,所以船將繼續(xù)后退;④當(dāng)人停止走動(dòng)時(shí),因總動(dòng)量守恒,故船也停止后退。
A.②④B.①②C.③④D.①④
4.靜止在湖面的小船上有兩個(gè)人分別向相反方向拋出質(zhì)量相同的小球,甲向左拋,乙向右拋,甲先拋,乙后拋,拋出后兩小球相對(duì)岸的速率相等,則下列說法中正確的是()
A.兩球拋出后,船往左以一定速度運(yùn)動(dòng),乙球受到的沖量大一些。
B.兩球拋出后,船往右以一定速度運(yùn)動(dòng),甲球受到的沖量大一些。
C.兩球拋出后,船的速度為零,甲球受到的沖量大一些。
D.兩球拋出后,船的速度為零,兩球受到的沖量相等。
5.一個(gè)質(zhì)量為2kg的裝砂小車,沿光滑的水平面以3m/s的速度運(yùn)動(dòng),一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球從0.2m高處自由落下,恰落入小車的砂中,這以后小車的速度為()
A.2m/sB.3m/sC.2.7m/sD.0
Ⅱ能力與素質(zhì)
6.質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊用細(xì)線系在一起,以速度v在水中勻速下沉,某一時(shí)刻細(xì)線斷了,則當(dāng)木塊停止下沉的時(shí)刻,鐵塊下沉的速度為。(設(shè)水足夠深,水的阻力不計(jì))
7.如圖5-9所示,質(zhì)量為m1的物體A和質(zhì)量為m2的物體B用細(xì)線連接,在水平恒力F的作用下,A、B一起沿足夠大的水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為V,現(xiàn)剪斷細(xì)線并保持F的大小、方向不變,則當(dāng)物體B停下來時(shí),物體A的速度是。
8.質(zhì)量為M的氣球下吊一架輕的繩梯,梯上站著質(zhì)量為m的人.氣球以v0速度勻速上升.如果人加速向上爬,當(dāng)他相對(duì)于梯的速度達(dá)到V時(shí),氣球的速度將變?yōu)?
9.質(zhì)量為30kg的小孩推著質(zhì)量為10kg的冰車,在水平冰面上以2.0m/s的速度滑行,不計(jì)冰面摩擦,若小孩突然以5.0m/s的速度(對(duì)地)將冰車推出后,小孩的速度變?yōu)開_____m/s。這一過程中,小孩對(duì)冰車所做的功為______J。
【拓展研究】
10.總質(zhì)量為M=0.5kg的小火箭(內(nèi)含0.1kg火藥),若火藥全部燃燒,并以v=240m/s的速度全部豎直向下噴出,空氣阻力為重力的0.2倍,求火箭能上升的最大高度.(提示:火藥噴出過程極短.此過程內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力.動(dòng)量守恒)
專題三、1.B2.C3.A4.C5.A6.7.8.v0-9.1.0;105拓展研究答案:150m
高考物理第一輪用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析專題考點(diǎn)復(fù)習(xí)教案
俗話說,居安思危,思則有備,有備無患。作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢?為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便,下面是小編整理的“高考物理第一輪用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析專題考點(diǎn)復(fù)習(xí)教案”,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:第五章《動(dòng)量》專題六用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析
【考點(diǎn)透析】
一、專題考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律為Ⅱ類要求,但只局限于一維的情況。
二、理解和掌握的內(nèi)容
系統(tǒng)內(nèi)各物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻改變,若滿足動(dòng)量守恒條件,應(yīng)正確選擇研究對(duì)象、研究過程,充分利用反證法、極限法找出臨界條件,結(jié)合動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解答。
【例題精析】
例1如圖5-20所示,質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑的水平桌面上,滑塊的光滑弧面底部與桌面相切,一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度v0向滑塊滾來,設(shè)小球不能越過滑塊,則小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),小球的速度大小為,滑塊的速度大小為。
解析:小球達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)和滑塊具有相同的對(duì)地速度v(若速度不同,必然相對(duì)滑動(dòng),此時(shí)一定不是最高點(diǎn)),由水平方向動(dòng)量守恒得:mv0=(m+M)v∴v=mv0/(m+M)
例2甲、乙兩個(gè)小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲,甲和他的冰車的總質(zhì)量為M=30kg,乙和他的冰車的總質(zhì)量也是30kg,甲推著一質(zhì)量為m=15kg的箱子,和他一起以大小為v0=2m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來,為了避免相碰,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處時(shí)乙迅速把它抓住,若不計(jì)冰面的摩擦力,求:甲至少要以多大的速度(相對(duì)于地面)將箱子推出,才能避免與乙相碰。
解析:甲、乙及箱子系統(tǒng)的總動(dòng)量方向與甲的方向相同,以此方向?yàn)檎?。甲把箱子推出后,甲的運(yùn)動(dòng)有三種可能:一是繼續(xù)向前;一是靜止;一是后退。按題意,要求甲推箱子給乙避免與乙相碰的最起碼的運(yùn)動(dòng)是上述的第一種情況,即要求甲推箱子后,動(dòng)量變化不大,仍保持原方向。
對(duì)甲和箱子的系統(tǒng),設(shè)以v推出箱子,甲的速度變?yōu)関1,由動(dòng)量守恒定律:(M+m)v0=mv+Mv1即(30+15)×2=15v+30v1…………⑴
乙抓住箱子后,為避免與甲相碰,乙必須后退,設(shè)后退速度為v2,對(duì)乙和箱子的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律:mv-Mv0=(M+m)v2即15v-30×2=(30+15)v2…………⑵由題意,甲乙避免相碰的條件是:v2≥v1當(dāng)甲乙以共同速度前進(jìn)時(shí),甲推箱子的速度最小,所以取v2=v1…………⑶聯(lián)立⑴⑵⑶式代入數(shù)據(jù)解得v=5.2m/s
小結(jié):正確選擇研究對(duì)象、研究過程及正確找出臨界條件是解此類題的關(guān)鍵。
【能力提升】
Ⅰ知識(shí)與技能
1.如圖5-21所示,光滑水平面上有質(zhì)量相等的A、B兩物體,B上裝有一輕質(zhì)彈簧,B原來處于靜止?fàn)顟B(tài),A以速度v0正對(duì)B滑行,當(dāng)彈簧壓縮到最大量時(shí)()
A.A的速度減小到零;B.A和B速度相同
C.是B開始運(yùn)動(dòng)時(shí);D.是B達(dá)到最大速度時(shí)
2.在上題中,設(shè)兩物體質(zhì)量均為m,則當(dāng)彈簧壓縮最大時(shí)B物體的速度為。
3.將兩條完全相同的磁鐵(磁性極強(qiáng))分別固定在質(zhì)量相等的小車上,如圖5-22所示,水平面光滑,開始時(shí)甲車速度大小為3m/s,乙車速度大小為2m/s,方向相反并在同一直線上,當(dāng)乙車速度為零時(shí),甲車速度為m/s,方向.
4.在上題中,由于磁性極強(qiáng),故兩車不會(huì)相碰,那么當(dāng)兩車的距離最短時(shí),乙車的速度為m/s,方向.
Ⅱ能力與素質(zhì)
5.在一個(gè)足夠大的光滑平面內(nèi),有A、B兩質(zhì)量相同的木塊A、B,中間用一輕質(zhì)彈簧相連.如圖5-23所示,用一水平恒力F拉B,A、B一起經(jīng)過一定時(shí)間的勻加速直線運(yùn)動(dòng)后撤去力F.撤去力F后,A、B兩物體的情況是()
①在任意時(shí)刻,A、B兩物體的加速度大小相等
②彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),A、B的動(dòng)量相等
③彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A、B的動(dòng)量相等
④彈簧壓縮到最短時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)能最小
A.①②③B.①②④C.①③D.③④
6.如圖5-24所示,一輛小車裝有光滑弧形軌道,總質(zhì)量為m停放在光滑水平面上,有一質(zhì)量也為m的速度為v的鐵球,沿軌道水平部分射入,并沿弧形軌道上升h后,又下降而離開小車,離車后球的運(yùn)動(dòng)情況是()
A.平拋運(yùn)動(dòng),速度方向與車運(yùn)動(dòng)方向相同
B.作平拋運(yùn)動(dòng),水平速度方向跟車相反
C.作自由落體運(yùn)動(dòng)
D.小球跟車有相同的速度
7.如圖5-25所示,一個(gè)質(zhì)量為m的電動(dòng)小車,放在質(zhì)量為M的小車的細(xì)桿上,小車放在光滑的水平桌面上,若車長(zhǎng)為l,細(xì)桿高為h,且位于小車的中點(diǎn),試求:當(dāng)電動(dòng)小車最小以多大的水平速度沖出時(shí),才能落到桌面上?
8.如圖5-26所示,質(zhì)量為m2和m3的物體靜止在光滑的水平桌面上,兩者之間有壓縮著的彈簧,有質(zhì)量為m1的物體以v0的速度向右沖來,為了防止沖撞,物體m2將物體m3發(fā)射出去,m3與m1碰撞后粘合在一起,問m3的速度至少應(yīng)多大,才能使以后m3和m2不發(fā)生碰撞?
9.用長(zhǎng)l=1.6m的輕繩懸掛一質(zhì)量為M=1.0kg的木塊。一顆質(zhì)量m=10g的子彈以水平速度v0=500m/s沿水平方向射穿木塊,射穿后的速v=100m/s,如圖5-27所示。求(1)這一過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)損失的機(jī)械能Q。(2)打穿后,木塊能升的高度h。(3)木塊返回最低點(diǎn)時(shí)所受繩的拉力T。
10.如圖5-28所示,在光滑水平面上有A、B兩輛小車,水平面左側(cè)有一豎直墻,在小車B上坐著一個(gè)小孩,車B與小孩子的總質(zhì)量是車A質(zhì)量的10倍。從靜止開始,小孩把車A以速度v(對(duì)地)向左推出,車A與墻碰撞后仍以原速率返回。小孩接到車A后,又把它以速度v(對(duì)地)推出,車A返回后,小孩抓住并再次把它推出,每次推出的小車A的速度都是v(對(duì)地)、方向向左,則小孩把車A總共推出______次后,車A返回時(shí),小孩不能再接到。
【拓展研究】
一個(gè)連同裝備總質(zhì)量M=100kg的宇航員,在距離飛船s=45m處于飛船處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。宇航員背著裝有質(zhì)量為m0=0.5kg氧氣的貯氣筒,筒有個(gè)可以使氧氣以v=50m/s的速度噴出的噴嘴。宇航員必須朝著與返回方向相反的方向放出氧氣,才能回到飛船,同時(shí)又必須保留一部分氧氣供途中呼吸用,宇航員呼吸的耗氧率Q=2.510-4kg/s。不考慮噴出氧氣對(duì)設(shè)備及宇航員總質(zhì)量的影響,則:(1)瞬間噴出多少氧氣,宇航員才能安全返回飛船?
(2)為了使總耗氧量最低,應(yīng)一次噴出多少氧氣?返回時(shí)間又是多少?
(提示:一般飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),不是慣性參考系,但是在一段很短的時(shí)間內(nèi),可以使飛船作勻速直線運(yùn)動(dòng),是慣性參考系)
專題六、1.B2.V/23.1;右4.1/2;右5.B6.C
7.8.9.1192J;0.8M;20N
10.6次11、(1)0.05kg≤m1≤0.45kg(2)0.15kg,600s