高中物理 第一章章末总结（含解析）粤教版选修3-5

【步步高】2014-2015学年高中物理 第一章章末总结（含解析）粤教版选修3-5一、冲量的理解和计算1冲量的理解(1)冲量是矢量冲量的运算遵循平行四边形定则，合冲量等于各外力冲量的矢量和(2)冲量是过程量，它是力在一段时间内的累积，它取决于力和时间这两个因素(3)冲量的单位：在国际单位制中，力F的单位是N，时间t的单位是s，所以冲量的单位是Ns.2冲量的计算(1)恒力的冲量 公式IFt适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致若力为同一方向均匀变化的力，则该力的冲量可以用平均力计算(2)变力的冲量变力的冲量通常利用动量定理Ip求解可用图象法计算，如图1所示，若某一个力的方向恒定不变，那么在Ft图象中阴影部分的面积就表示力在时间tt2t1内的冲量图1二、动量守恒定律的理解和应用理解动量守恒定律时应注意以下几点：(1)系统性：动量守恒定律反映的是相互作用的物体组成的系统的动量变化规律，而不是单个物体的动量变化情况(2)矢量性：动量守恒定律的表达式m1v1m2v2m1v1m2v2是一个矢量式，式中v1、v2、v1、v2均为矢量，解题时应先规定正方向，将矢量式转化为标量式(3)同系性：动量守恒定律中，各物体的速度必须是相对同一参考系的通常我们取地面为参考系，各物体的速度均为对地速度三、动量和能量综合问题分析1碰撞过程分为弹性碰撞和非弹性碰撞，在弹性碰撞中，碰撞前后两物体总动能不变2当两物体相互作用后具有相同速度时，相互作用过程损失的机械能最多3无论是弹性碰撞还是非弹性碰撞，均遵守能量守恒定律四、多过程问题中的动量守恒1分析物体所经历的过程时，注意是否每个过程都满足动量守恒2分析每个过程中的能量转化情况时，要选择适当的规律(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律或功能关系)列式求解例1一个铁球，从静止状态由10 m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4 s，该铁球的质量为336 g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对小球的冲量为多少？(3)泥潭对小球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10 m/s2)解析(1)小球自由下落10 m所用的时间是t1 s s，重力的冲量IGmgt10.33610 Ns4.75 Ns，方向竖直向下(2)设向下为正方向，对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg(t1t2)Ft20.泥潭的阻力F对小球的冲量Ft2mg(t1t2)0.33610(0.4) Ns6.10 Ns，方向竖直向上(3)由Ft26.10 Ns得F15.25 N答案(1)4.75 Ns，竖直向下(2)6.10 Ns，竖直向上(3)15.25 N例2如图2所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车的最右端站着质量为m的人若人水平向右以相对车的速度u跳离小车，则人脱离小车后小车的速度多大？方向如何？图2解析在人跳离小车的过程中，人和车组成的系统在水平方向上不受外力，在该方向上动量守恒由于给出的人的速度u是相对车的，而动量守恒定律公式中的速度应是相对同一参考系的，必须把人对车的速度转化为相对地的速度有的同学可能认为，由于车原来是静止的，所以u也就是人对地的速度，这种认识是错误的，违背了同时性的要求因为人获得相对车的速度u的同时，车也获得了对地的速度v，所以人对车的速度u应是相对运动的车的速度，而不是相对静止的车的速度设速度u的方向为正方向，并设人跳离车后小车的速度大小为v，则人对地的速度大小为uv.根据动量守恒定律有0m(uv)Mv所以小车速度v，方向和u的方向相反答案，方向和u的方向相反例3如图3所示，图3A为一具有光滑曲面的固定轨道，轨道底端是水平的，质量M40 kg的小车B静止于轨道右侧，其板与轨道底端靠近且在同一水平面上，一个质量m20 kg的物体C以2.0 m/s的初速度从轨道顶端滑下，冲上小车B后经一段时间与小车相对静止并继续一起运动若轨道顶端与底端水平面的高度差h为0.8 m，物体与小车板面间的动摩擦因数为0.40，小车与水平面间的摩擦忽略不计，(取g10 m/s2)求：(1)物体C滑到轨道底端时的速度大小(2)物体C与小车保持相对静止时的速度大小(3)物体冲上小车后相对于小车板面滑动的距离解析(1)下滑过程中机械能守恒，有：mghmv22mv12解得v22 m/s(2)在物体C冲上小车B到与小车相对静止的过程中，两者组成的系统动量守恒，即有：mv2(mM)v，得：v m/s m/s(3)由功能关系有：mglmv22(mM)v2代入数据解得：l m答案(1)2 m/s(2) m/s(3) m1(单选)一质量为2 kg的质点从静止开始沿某一方向做匀加速直线运动，它的动量p随位移s变化的关系式为p8 kgm/s，关于该质点的说法不正确的是()A速度变化率为8 m/s2B受到的恒力为16 NC1 s 末的动量为16 kgm/sD1 s 末的动能为32 J答案D解析由式子p8 kgm/s和动量定义式pmv，可以得到s，再由匀加速直线运动的位移公式知加速度a8 m/s2.故A、B、C三个选项都是正确的；而1 s末的动能应是64 J，D错2(单选)在一对很大的平行正对金属板间可形成匀强电场，通过改变两金属板间的电压，可使其间的电场强度E随时间t按如图4所示的规律变化在这个电场中间，有一个带电粒子从t0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，且运动过程中不接触金属板，则下列说法中正确的是()图4A带电粒子一定只向一个方向运动B03.0 s内，电场力的冲量等于0，电场力的功小于0C4.0 s 末带电粒子回到原出发点D2.5 s4 s内，电场力的冲量等于0答案D解析带电粒子在匀强电场中受到的电场力FEq，其冲量IFtEqt，可见，电场力的冲量与Et图象与横轴所围面积成正比(注意所围图形在横轴之上和横轴之下时的面积符号相反)带电粒子在平行正对金属板间做往复运动，4.0 s 末带电粒子不能回到原出发点，选项A、C错误；由图象与横轴所围面积表示与冲量成正比的量可知，03.0 s内，电场力的冲量不等于0,2.5 s4 s内，电场力的冲量等于0，选项B错误，D正确本题答案为D.3(2014广东35)如图5所示的水平轨道中，AC段的中点B的正上方有一探测器，C处有一竖直挡板，物体P1沿轨道向右以速度v1与静止在A点的物体P2碰撞，并接合成复合体P，以此碰撞时刻为计时零点，探测器只在t12 s至t24 s内工作已知P1、P2的质量都为m1 Kg，P与AC间的动摩擦因数为0.1，AB段长L4 m，g取10 m/s2，P1、P2和P均视为质点，P与挡板的碰撞为弹性碰撞图5(1)若v16 m/s，求P1、P2碰后瞬间的速度大小v和碰撞损失的动能E；(2)若P与挡板碰后，能在探测器的工作时间内通过B点，求v1的取值范围和P向左经过A点时的最大动能E.答案(1)9 J(2)10 m/sv114 m/s17 J解析(1)设P1和P2发生弹性碰撞后速度为v2，根据动量守恒定律有：mv12mv2解得：v23 m/s碰撞过程中损失的动能为：Ekmv122mv22解得Ek9 J(2)P滑动过程中，由牛顿第二定律知mamg可以把P从A点运动到C点再返回B点的全过程看作匀减速直线运动，根