高考物理二轮复习 专题二 能量和动量 第2讲 动量和能量观点的应用课件.ppt

第2讲动量和能量观点的应用 专题二能量和动量 考点一动量与冲量有关概念与规律的辨析 考点三动量和能量观点在电磁感应中的应用 考点二动量观点在电场和磁场中的应用 命题预测 1 高空作业须系安全带 如果质量为m的高空作业人员不慎跌落 从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h 可视为自由落体运动 此后经历时间t安全带达到最大伸长 若在此过程中该作用力始终竖直向上 则该段时间安全带对人的平均作用力大小为多少 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 2 多选 人教版选修3 5p9改编 鸡蛋掉在草地上比掉在水泥地上不容易碎 下列防护和规定中与其具有相同的原理的是a 撑竿跳高比赛中 横杆的下方放有较厚的海绵垫b 易碎物品运输时要用柔软材料包装 船舷和码头悬挂旧轮胎c 有关部门规定用手工操作的各类振动机械的频率必须大于20赫兹d 在汽车上安装安全气囊 1 2 3 4 5 6 7 答案 解析 模拟训练 解析鸡蛋掉在草地上时与草地的作用时间长 掉在水泥地上时与水泥地的作用时间短 由动量定理f t p知 当动量变化量相同时 鸡蛋掉在草地上受到的作用力小 所以不容易碎 撑竿跳高比赛时 横杆的下方放有较厚的海绵垫是为了增大运动员与海绵的作用时间而减小运动员受到的作用力 选项a正确 易碎物品运输时要用柔软材料包装 船舷和码头悬挂旧轮胎是为了增大物体间的作用时间而减小物体间的作用力 选项b正确 用手工操作的各类振动机械的频率大于20hz是为了防止发生共振现象而对人体健康造成危害 选项c错误 在汽车上安装安全气囊是为了增大安全气囊与人的作用时间而减小人受到的作用力 选项d正确 1 2 3 4 5 6 7 3 多选 2016 浙江镇海中学期末 下列说法正确的是a 动量大的物体 它的速度不一定大b 动量大的物体 它的速度一定也大c 只要物体运动的速度大小不变 物体的动量就保持不变d 物体的动量变化越大 则该物体的速度变化一定越大 1 2 3 4 5 6 7 答案 1 2 3 4 5 6 7 4 多选 关于物体的动量和动能 下列说法中正确的是a 一物体的动量不变 其动能一定不变b 一物体的动能不变 其动量一定不变c 两物体的动量相等 其动能不一定相等d 两物体的动能相等 其动量一定相等 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 一物体的动能不变 其动量大小一定不变 但速度的方向可以变化 即动量的方向可以变化 故b错误 两物体的动量相等 当两物体的质量相等时 其动能一定相等 当两物体的质量不等时 其动能一定不相等 故c正确 两物体动能相等 而质量不等时 其动量也是不相等的 故d错误 5 多选 如图1所示 小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上 现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱 关于上述过程 下列说法中正确的是a 男孩和木箱组成的系统动量守恒b 小车与木箱组成的系统动量守恒c 男孩 小车与木箱三者组成的系统动量守恒d 木箱的动量增加量与男孩 小车的总动量减小量相同 1 2 3 4 5 6 7 答案 图1 6 多选 一辆小车静止在光滑的水平面上 小车立柱上固定一条长l 小于立柱高 拴有小球的细线 小球拉至和悬点在同一水平面处静止释放 如图2所示 小球摆动时 不计一切阻力 重力加速度为g 下面说法中正确的是a 小球和小车的总机械能守恒b 小球和小车的动量守恒c 小球运动到最低点的速度为d 小球和小车只在水平方向上动量守恒 1 2 3 4 5 6 7 答案 图2 7 多选 如图3所示 质量为m的物体在一个与水平方向成 角的拉力f作用下 一直沿水平面向右匀速运动 则下列关于物体在t时间内所受力的冲量 正确的是a 拉力f的冲量大小为ftcos b 摩擦力的冲量大小为ftcos c 重力的冲量大小为mgtd 物体所受支持力的冲量大小是mgt 1 2 3 4 5 6 7 答案 解析 图3 1 2 3 4 5 6 7 解析拉力f的冲量大小为ft 故a错误 物体做匀速直线运动 可知摩擦力ff fcos 则摩擦力的冲量大小为fft ftcos 故b正确 重力的冲量大小为mgt 故c正确 支持力的大小为fn mg fsin 则支持力的冲量大小为 mg fsin t 故d错误 规律总结 1 动量定理 1 动量定理表示了合外力的冲量与动量变化间的因果关系 冲量是物体动量变化的原因 动量发生改变是物体合外力的冲量不为零的结果 2 动量定理的表达式是矢量式 应用动量定理时需要规定正方向 3 动量定理中的冲量是合外力的冲量 而不是某一个力的冲量 求合外力的冲量有两种方法 一是先求所有外力的合力 再求合外力的冲量 二是先求每个外力的冲量 再求所有外力冲量的矢量和 2 动量定理的应用 1 应用i p求变力的冲量 若作用在物体上的作用力是变力 不能直接用ft求变力的冲量 但可求物体动量的变化 p 等效代换变力的冲量i 2 应用 p ft求恒力作用下物体的动量变化 若作用在物体上的作用力是恒力 可求该力的冲量ft 等效代换动量的变化 3 动量守恒的适用条件 1 系统不受外力或所受外力的合力为零 不是系统内每个物体所受的合力都为零 更不能认为系统处于平衡状态 2 近似适用条件 系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力 3 如果系统在某一方向上所受外力的合力为零 则系统在该方向上动量守恒 命题预测 1 在竖直的xoy平面内 第 象限均存在相互正交的匀强电场和匀强磁场 第一象限内电场沿 y方向 磁场垂直xoy平面向外 第三象限内电场沿 x方向 磁场垂直xoy平面向里 电场强度大小均为e 磁感应强度大小均为b a b两小球带等量异种电荷 带电量大小均为q 两球中间夹一被压缩的长度不计的绝缘轻弹簧 不粘连 某时刻在原点o处同时释放ab ab瞬间被弹开之后 a沿圆弧om运动 b沿直线op运动 op与 x轴夹角 37 如图4中虚线所示 不计两球间库仑力的影响 已知重力加速度为g sin37 0 6 cos37 0 8 试求 图4 答案 解析 1 2 解析弹开后 a沿圆弧运动 所以a应带正电 b沿op运动 受力平衡 带负电 有 1 2 2 a球出射点m离o点的距离 ab弹开瞬间 动量守恒mav1 mbv2 答案 解析 1 2 1 2 3 刚释放时 弹簧的弹性势能ep 答案 解析 2 如图5所示 质量ma 0 8kg 带电量q 4 10 3c的a球用长l 0 8m的不可伸长的绝缘轻线悬吊在o点 o点右侧有竖直向下的匀强电场 场强e 5 103n c 质量mb 0 2kg 不带电的b球静止在光滑水平轨道上 右侧紧贴着压缩并锁定的轻质弹簧 弹簧右端与固定挡板连接 弹性势能为3 6j 现将a球拉至左边与圆心等高处静止释放 将弹簧解除锁定 b球离开弹簧后 恰好与第一次运动到最低点的a球相碰 并结合为一整体c 同时撤去水平轨道 a b c均可视为质点 线始终未被拉断 g 10m s2 求 1 碰撞过程中a球对b球做的功 答案 3 2j 模拟训练 图5 1 2 答案 解析 解析碰前a的速度为va va 4m s碰前b的速度为vb 由动量守恒得mava mbvb ma mb vcvc 2m s 1 2 2 碰后c第一次离开电场时的速度大小 1 2 答案 解析 解析碰后 整体受到竖直向上的电场力f q e 20n g mcg 10n 水平方向上 x vct 1 2 圆的方程 y l 2 x2 l2解得 x 0 8m y 0 8mc刚好在圆心等高处绳子拉直此时c向上的速度为v0 gt 4m s设c运动到最高点速度为v1 1 2 3 c每次离开最高点时 电场立即消失 到达最低点时 电场又重新恢复 不考虑电场瞬间变化产生的影响 求c每次离开电场前瞬间绳子受到的拉力 1 2 答案 解析 答案 80n 30 n n 1 2 3 解析设c从最高点运动到最低点时的速度为v1 由机械能守恒定律得 v1 8m s 可知ft 0 所以小球能一直做圆周运动设小球第n次经过最高点时的速度为vn 解得 ft 80n 30 n n 1 2 3 1 2 真题研究 1 2017 浙江11月选考 22 如图6所示 匝数n 100 截面积s 1 0 10 2m2 电阻r 0 15 的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场b1 其变化率k 0 80t s 线圈通过开关s连接两根相互平行 间距d 0 20m的竖直导轨 下端连接阻值r 0 50 的电阻 一根阻值也为0 50 质量m 1 0 10 2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上 在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场b2 接通开关s后 棒对挡条的压力恰好为零 假设棒始终与导轨垂直 且与导轨接触良好 不计摩擦阻力和导轨电阻 1 求磁感应强度b2的大小 并指出磁场方向 答案0 5t磁场垂直纸面向外 图6 答案 解析 2 3 4 1 代入数据得 e 0 8v等效电路图如图 根据题意 此刻棒对挡条的压力为零 即金属棒所受安培力等于其重力 方向竖直向上即b2iabd mg 解得b2 0 5t 根据左手定则可知磁场的方向应该垂直纸面向外 2 3 4 1 2 断开开关s后撤去挡条 棒开始下滑 经t 0 25s后下降了h 0 29m 求此过程棒上产生的热量 答案2 3 10 3j 解析开关断开之后 撤去挡条 ab下滑过程切割磁感线 从而产生感应电流 根据动量定理 则 b2 dh 联立解得w 4 6 10 3j 答案 解析 2 3 4 1 2 2015 浙江10月选考 22改编 如图7甲所示 质量m 3 0 10 3kg的 形金属细框竖直放置在两水银槽中 形框的水平细杆cd长l 0 20m 处于磁感应强度大小b1 1 0t 方向水平向右的匀强磁场中 有一匝数n 300匝 面积s 0 01m2的线圈通过开关k与两水银槽相连 线圈处于与线圈平面垂直的 沿竖直方向的匀强磁场中 其磁感应强度b2的大小随时间t变化的关系如图乙所示 g取10m s2 1 求0 0 10s线圈中的感应电动势大小 答案30v 答案 解析 2 3 4 1 甲乙图7 2 t 0 22s时闭合开关k 若安培力远大于重力 细框跳起的最大高度h 0 20m 求通过细杆cd的电荷量 答案 解析 答案0 03c 2 3 4 1 3 2017 浙江名校协作体联考 质量为m 电阻率为 横截面积为s的均匀薄金属条制成边长为l的闭合正方形框abb a 如图8甲所示 金属方框水平放在磁极的狭缝间 方框平面与磁场方向平行 设匀强磁场仅存在于相对磁极之间 其他地方的磁场忽略不计 可认为方框的aa 边和bb 边都处在磁极间 磁极间磁感应强度大小为b 方框从静止开始释放 其平面在下落过程中保持水平 不计空气阻力 重力加速度为g 甲装置纵截面示意图乙装置俯视示意图图8 模拟训练 2 3 4 1 1 请判断图乙中感应电流的方向 答案 解析 答案顺时针 2 3 4 1 解析由右手定则可知 感应电流方向为顺时针 乙装置俯视示意图 解析方框受到的安培力 fa 2bil 2 3 4 1 答案 解析 答案 解析 2 3 4 1 解析当方框下落的加速度为零时 速度达到最大 即 将下落过程分成若干微元 由动量定理得 vit h 2 3 4 1 4 2016 浙江镇海中学月考 有电阻均为r的两金属棒a b a棒的质量为m b棒的质量为m 两棒均放在如图9所示的光滑轨道的水平部分上 轨道的水平部分有竖直向下的匀强磁场 圆弧部分无磁场 且轨道足够长 开始时给a棒一水平向左的初速度v0 a b两棒在运动过程中与轨道始终接触良好 且a棒与b棒始终不相碰 请问 1 当a b两棒在水平轨道上稳定运动时 速度分别为多少 损失的机械能为多少 答案 解析 2 3 4 1 图9 解析a b两棒在水平轨道上动量守恒 设稳定运动时a b两棒的共同速度为v1 2 3 4 1 2 若