2012高考物理 考前30天之备战冲刺押题系列Ⅰ 专题5 动量和能量

用心 爱心 专心1 动量和能量动量和能量 一 一 20122012 大纲解读大纲解读 二 重点剖析二 重点剖析 1 独立理清两条线 一是力的时间积累 冲量 动量定理 动量守恒 二是 力的空间移位积累 功 动能定理 机械能守恒 能的转化与守恒 把握这两条 主线的结合部 系统 即两个或两个以上物体组成相互作用的物体系统 动量和能量的综 合问题通常是以物体系统为研究对象的 这是因为动量守恒定律只对相互作用的系统才具 有意义 2 解题时要抓特征扣条件 认真分析研究对象的过程特征 若只有重力 系统内弹力 做功就看是否要应用机械能守恒定律 若涉及其他力做功 要考虑能否应用动能定理或能 的转化关系建立方程 若过程满足合外力为零 或者内力远大于外力 判断是否要应用动 量守恒 若合外力不为零 或冲量涉及瞬时作用状态 则应该考虑应用 动量定理还是牛顿 定律 3 应注意分析过程的转折点 如运动规律中的碰撞 爆炸等相互作用 它是不同物理 用心 爱心 专心2 过程的交汇点 也是物理量的联系点 一般涉及能量变化过程 例如碰撞中动能可能不变 也可能有动能损失 而爆炸时系统动能会增加 三 考点透视三 考点透视 例例1 1 A B两球在光滑水平面上沿同一直线运动 A球动量为pA 5kg m s B球动量为 pB 7kg m s 当A球追上B球时发生碰撞 则碰后A B两球的动量可能是 A pA 6kg m s pB 6kg m s B pA 3kg m s pB 9kg m s C pA 2kg m s pB 14kg m s D pA 5kg m s pB 17kg m s 点拨点拨 判断的优先顺序为 动量守恒 速度情景 动能关系 动量守恒最容易判断 其次 是速度情景 动能关系要通过计算才能作结论 简捷方法是先比较质量关系 再比较动量 的平方 如果两物体质量相等 则可直接比较碰撞前后动量的平方和 考点考点 2 2 爆炸和反冲 爆炸和反冲 用心 爱心 专心3 爆炸时内力远大于外力 系统动量守恒 由于有其它形式的能转化为动能 机械能 系统动能增大 答案 答案 BD 点拨点拨 注意提取有效解题信息 把握关键字句 如 置于箭首的卫星 星箭分离后 瞬间火箭仍沿原方向飞行 等 结合爆炸特点和物理情景判断解题 考点考点 3 3 两个定理的结合 两个定理的结合 用心 爱心 专心4 例例 3 3 如图所示 质量 m1 为 4kg 的木板 A 放在水平面 C 上 木板与水平面间的动摩擦 因数 0 24 木板右端放着质量 m2 为 1 0kg 的小物块 B 视为质点 它们均处于静止状态 木板突然受到水平 向右的的瞬时冲量 I 作用开始运动 当小物块滑 12N S 离木板时 木板的动能为 8 0J 小物块的动能为 0 50J 重力加速度取 10m s2 求 1m E 2m E 1 瞬时冲量作用结束时木板的速度 V0 2 木板的长度 L 点拨点拨 涉及动量定理和动能定理综合应用的问题时 要注意分别从合力对时间 合力对位 移的累积作用效果两个方面分析物体动量和动能的变化 同时应注意动量和动能两个量之 间的关系 考点考点 4 4 碰撞与圆周运动 平抛运动的结合 碰撞与圆周运动 平抛运动的结合 例例 4 4 有两个完全相同的小滑块A和B A沿光滑水平面以速度v0与静止在平面边缘O 点的B发生正碰 碰撞中无机械能损失 碰后B运动的轨迹为OD曲线 如图所示 1 已 知滑块质量为m 碰撞时间为 求碰撞过程中 A 对 B 平均冲力的大小 2 为了研究物t 体从光滑抛物线轨道顶端无初速下滑的运动 特制做一个与B平抛轨道完全相同的光滑轨 道 并将该轨道固定在与OD曲线重合的位置 让A沿该轨道无初速下滑 经分析 A下滑 过程中不会脱离轨道 用心 爱心 专心5 a 分析A沿轨道下滑到任意一点的动量pA与B平抛经过该点的动量pB的大小关系 b 在OD曲线上有一M点 O和M两点连线与竖直方向的夹角为 45 求A通过M点时的 水平分速度和竖直分速度 因为A B的运动轨迹均为OD曲线 故在任意一点 两者速度方向相同 设B水平和竖 直分速度大小分别为和 速率为vB A水平和竖直分速度大小分别为和 Bx v By v Ax v Ay v 速率为vA 则 AyBy AxBx ABAB vv vv vvvv B做平抛运动 故 2 00 2 2 BxByB vv vgy vvgy 对A由机械能守恒得vA 2gy 用心 爱心 专心6 由由以上三式得 0 22 00 22 22 AxAy vgygy vv vgyvgy 将代入得 g v y 2 0 2 00 2 54 5 55 AxAy vv vv 点拨 碰撞过程中的动量与能量关系 碰撞后与平抛运动的规律相结合是近几年高考的 热点 复习时应加强这方面的训练 反思 反思 子弹打木块模型是一个典型的物理模型 系统通过一对内力做负功 把 子弹 的部分动能转化为其他形式的能量 是高考的热点 复习时要重视 例例 2 2 如图 5 5 所示 质量为的天车静止在光滑轨道上 下面用长为的细线悬挂ML 着质量为的沙箱 一颗质量为的子弹 以的水平速度射入沙箱 并留在其中 在m 0 m 0 v 以后运动过程中 求 沙箱上升的最大高度 用心 爱心 专心7 热点热点 2 2 人船模型 人船模型 例例 3 3 如图 5 6 所示浮动起重机从岸上吊起m 2t 的重物 开始时浮吊起重杆OA与竖直方向成 60 角 当转至杆与竖直方向成 30 角时 求起重机的水平 方向的位移 设浮吊质量为 20t 起重杆长l 8m 水 的阻力与杆重均不计 解析解析 浮吊与重物组成的系统水平方向不受外力 动量守恒且初总动量为零 为一人船模型 则 MxxLm 30sin60 sin 解得x 0 266m 即起重机的水平向左的位移为 0 266m 用心 爱心 专心8 热点热点 3 3 带弹簧的木板与滑块带弹簧的木板与滑块 模型模型 例例 4 4 如图 5 7 所示 坡道顶端距水平面高度为h 质量为m1的小物块A从坡道顶端 由静止滑下 进入水平面上的滑道时无机械能损失 为使A制动 将轻弹簧的一端固定在 水平滑道延长线M处的墙上 另一端与质量为m2的档板相连 弹簧处于原长时 B恰好位 于滑道的末端O点 A与 B 碰撞时间极短 碰撞后结合在一起共同压缩弹簧 已知在OM段 A B与水平面间的动摩擦因数为 其余各处的摩擦不计 重力加速度为g 求 1 物块 A 在档板B碰撞瞬间的速度v的大小 2 弹簧最大压缩时为d时的弹性势能EP 设弹簧处于原长时弹性势能为零 反思 反思 带弹簧的木板与滑块 模型 分为三个过程 A 物体下滑过程 遵循机械能守恒 或动能定理求解 A 物体碰撞 B 物体过程 由于内力远大于外力 遵循动量守恒定律 A B 整体压缩弹簧的过程 又遵循能量守恒定律 摩擦力做功 机械能不守恒 分清物 理过程 正确应用物理规律建立方程 是解决这类问题的关键 五 能力突破五 能力突破 用心 爱心 专心10 用心 爱心 专心11 22 120120 12 22 m mm m mm vv 即m1 m2 这与已知条件中m1 m2不符 可见在以后的运动中不可能出现滑块B的速 度为 0 的情况 反思 反思 假设法 是科学探索常用的方法之一 其特点是 先对某个结论提出可能的 假设 再利用已知的规律知识对该假设进行剖析 其结论若符合题意的要求 则原假设成 立 用心 爱心 专心12 刚结束时相同 当n为偶数时 小球A B在第n次碰撞刚结束时的速度分别与第二次碰撞 刚结束时相同 反思 反思 1 碰撞中无能量损失意味着整个过程中机械能守恒 2 求轨道压力肯定要 用到牛顿第二定律 3 在做这种题目时需要先确定研究的是哪个过程 那个状态 用心 爱心 专心13 代入数据得 sNI 63 4 0 反思 合理选择不同阶段的研究对象 准确分析碰撞前后各研究对象的受力情况及各 用心 爱心 专心14 力的做功情况 应用功能原理将碰撞前后的速度与已知条件联系 再结合碰撞过程的动量 与能量关系 是解答本题的关键 1 由于线框匀速进入磁场 则合力为零 有 解得 22 2 B a v mgf R 2 22 mgf R v B a 2 设线框离开磁场能上升的高度为 h 则从刚离开磁场到刚落回磁场的过程中 2 1 1 2 mgfhmv 2 2 1 2 mgfhmv 用心 爱心 专心15 六 规律整合六 规律整合 用心 爱心 专心16 计算结果如果是正的 说明该量的方向和正方向相同 如果是负的 则说明和选定的正方 向相反 七 高考预测七 高考预测 动量和能量综合问题涉及的内容是力和运动规律的延伸 是动力学内容的继续和深化 又由于动量守恒定律 能量守恒定律是自然界中普遍适用的基本规律 故本专题是高中物 理学习的重点 也是高考考查的热点之一 要求考生在复习备考中对本专题内容要特别关 注 加强对概念 规律的理解和掌握 培养和提高综合应用动量与能量的观点处理问题的 能力 纵观近几年高考 动量 能量知识年年必考 并常以压轴题的形式出现 预测也是 2010年高考的热点和命题点 美国著名的网球运动员罗迪克的发球速度时速最快可达 60m s 这也是最新的网球发 用心 爱心 专心17 球时速的世界记录 可以看作罗迪克发球时使质量约为 60g 的网球从静止开始经 0 02s 后 速度增加到 60m s 则在上述过程中 网球拍对网球的作用力大小约为 A 180N B 90N C 360N D 1800N 质量为 1 0kg 的小球从高 20m 处自由下落 空气阻力不计 g取 10m s2 到软垫上 反 弹后上升最大高度为 5 0m 小球与软垫接触的时间为 1 0s 在接触时间 内小球受到软垫的平均作用力为 A 30N B 40N C 60N D 80N 质量为m的质点 在水平面内以速度 v 做半径为R的匀速圆周运 动 如图 2 所示 质点从位置 A 开始经半个周期到位置 B 的过程中 所 受的合外力的冲量是 A 0 B mv C 2mv D g 2R m 在粗糙的水平面商运动的物体 从 a 点开始受到一个水平恒力 F 的作用沿直线运动到 用心 爱心 专心18 b 点 已知物体在 b 点的速度与在 a 点的速度大小相等 则从 a 点到 b 点 A 物体一定做匀速运动 B 恒力 F 的方向始终与摩擦力的方向相反 C 恒力 F 与摩擦力对物体的总冲量一定为零 D 恒力 F 与摩擦力对物体所做的总功量一定为零 如图 3 所示 斜面上除了 AB 段粗糙外 其余部分均是光 滑的 小物体与 AB 段的动摩擦因数处处相等 今使该物体从 斜面的顶端由静止开始下滑 经过 A 点时的速度与经过 C 点时 的速度相等 已知 AB BC 则下列说法正确的是 A 物体在 AB 段与 BC 段 的加速度大小相等 B 物体在 AB 段与 BC 段的运动时间相等 C 重力在这两段中所做的功相等 D 物体在 AB 段与 BC 段的动量变化相等 二 填空题 共二 填空题 共 2 2 小题 共小题 共 2626 分 把答案填在题中的横线上 分 把答案填在题中的横线上 11 在 验证机械能守恒定律 的实验中 打点计时器所用电源频率为 50 HZ 当地 重力加速度的值为 9 80m s2 测得所用重物的质量为 1 00kg 甲 乙 丙三学生分别用 同一装置打出三条 用心 爱心 专心19 12 如图 5 所示气垫是常用的一种实验仪器 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成 气垫 使滑块悬浮在轨道上 滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦 我们可以用带竖直挡 板 和 的气垫轨道以及滑块 和 来验证动量守恒定律 实验装置如图所示 弹簧的长 度忽略不计 采用的实验步骤如下 调整气垫轨道 使导轨处于水平 b 在 和 间放入一个被压缩的轻弹簧 用电动卡销锁定 静止放置在气垫导轨上 按下电钮放开卡销 同时使分别记 录滑块 运动时间的计数器开始工作 当 滑块分别碰撞 挡板时停止计时 记下滑块 分别到达挡板 的运 动时间和 1 t 2 t 用刻度尺测出滑块 的左端至 挡板的距离 滑块 的右端到 挡板的距离 1 L 2 L 试验中还应测量的物理量是 利用上述过程测量的实验数据 验证动量守恒定律的表达式是 利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是 三 计算题 共三 计算题 共 6 6 小题 共小题 共 9292 分 解答下列各题时 应写出必要的文字说明 表达式和重分 解答下列各题时 应写出必要的文字说明 表达式和重 用心 爱心 专心20 要步骤 只写最后答案的不得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 要步骤 只写最后答案的不得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 14 美国通共汽车公司推出的 氨气 型 汽车是一种使用燃料电池驱动的电动汽车 它利用的是氢气和氧气直接反应 其生成物只有水 因此对环境没有污染 该车质量为 1 5 额定输出机械功率为 60 当它以额定功率行驶时的最高速度为 120 求 该汽车以上述最高速度行驶时所受的阻力是车所受重力的多少倍 若行驶中汽车所受重力与速度大小无关 该车行驶时输出机械功率保持额定功