陕西省交大附中2013届高三物理 第23课时 动力学三大基本规律和两个守恒定律的应用（A卷)

1 第第 2323 课时课时 动力学三大基本规律和两个守恒定律的应用 动力学三大基本规律和两个守恒定律的应用 A A 卷 卷 考测点导航考测点导航 1 力与加速度的观点 1 力是物体运动状态变化的原因或力是产生加速度的原因 2 力的瞬时效应 牛顿第二定律 a F m 2 冲量与动量的观点 1 冲量是力在时间上的积累 2 冲量效应 动量定理 I p 3 外力总冲量为零时 系统动量守恒 3 功和能量的观点 1 功是力在空间上的积累 2 做功的过程就是能转化转移的过程 功的效应 动能定理 w Ek 功能关系等 3 除重力和弹力外其他外力和内力所做功为零 系统机械能守恒 4 1 牛顿定律结合运动学公式是解决力学问题的基本思路和方法 较多地考虑到运动细 节的变化 从中学范围来看只能用于匀变速运动 2 动量和能量的观点研究的是物体或 系统运动变化所经历的过程中状态的改变 无需对细节进行分析研究 因此对不涉及加速 度的过程 可以从动量或能量的方面去考虑研究 典型题点击典型题点击 1 2001 全国高考题 下列是一些说法 一质点受两个力作用且处于平衡状态 静止或 匀速 这两个力在同一段时间内的冲量一定相同 一质点受两个力作用且处于平衡状 静止或匀速 这两个力在同一段时间内做的功或者都为零 或者大小相等符号相反 在同样的时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 但正负号一定相反 在同样 时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 正负号也不一定相反 以上说法正确的 是 A B C D 综合考查一对平衡力或一对作用力的冲量和做功性质 2 96 全国高考题 在光滑水平面上有一静止的物体 现以水平恒力甲推这一物体 作用 段时间后 换成相反方向的水平恒力乙推这一物体 当恒力乙作用时间与恒力甲作用时 间相同时 物体恰好回到原处 此时物体的动能为 32J 则在整个过程中 恒力甲做的功 为 J 恒力乙做的功为 J 该题可结合牛顿定律和运动学求力 再求功 也可根据动量定理和动能定理求解 3 在原子核物理中 研究核子与核子关联的最有效途径是 双电荷交换反应 这类反应 的前半部分过程和下述力学模型类似 两个小球 A 和 B 用轻质弹簧相连 在光滑的水平直 轨道上处于静止状态 在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板 P 右边有一小球 C 沿轨道 以速度v0垧 B 球 如图 23 A 1 所示 C 与 B 发生碰撞并立即结成一个整体 D 在它们继续 向右运动的过程中 当弹簧长度变到最短时 长度突然被锁定 不再改变 然后 A 球与 挡板 P 发生碰撞 碰撞后 A B 都静止不动 A 与 P 接触而不粘连 过一段时间 突然解除 锁定 锁定及解除锁定均无机械能损失 已知 A B C 三球的质量均为 1 求弹簧m 长度刚被锁定后 A 球的速度 2 求在 A 球离开挡板 P 之后的运动过程中 弹簧的最大弹 性势能 从动量和能量的观点解决问题 关键是要熟悉物理过程 确定所符合的物理规律 图 23 A 1 4 2002 江苏高考题 1 如图 23 A 2 图 1 所示 在光滑水平长直轨道上 放着一个静 止的弹簧振子 它由一轻弹簧两端各联结一十小球构成 两小球质量相等 现突然给左端 小球一个向右的速度 u0 求弹簧一次恢复到自然长度时 每个小球的速度 2 如图 2 将N个这样的振于放在该轨道上 最左边的振子 1 被压缩至弹簧为某一长度后 锁定 静止在适当位置上 这时它的弹性势能为E0 其余各振子问都有一定的距离 现在 解除对振子 1 的锁定 任其自由运动 当它第一次恢复到自然长度时 刚好与振子 2 碰撞 此后 继续发生一系列碰撞 每个振干被碰后刚好都是在弹簧第一次恢复到自然长度时与 下一个振子相碰 求所有可能的碰撞都发生后 每个振子弹性势能的最大值 已知本题中 两球发生碰撞时 速度交换 即一球磋后的速度等于另一球碰前的速度 从动量 能量角度根据物理过程确定相应的为了规律求解 新活题网站新活题网站 一 选择题 1 汽车以额定功率行驶时 可能做下列哪些运动 A 匀速直线运动 B 匀加速直线运动 C 减速直线运动 D 匀速圆周运动 考查在额定功率条件下物体的运动规律 2 浸没在水中物体质量为M 栓在细绳上 手提绳将其向上提高h 设提升过程是缓慢的 则 A 物体的重力势能增加Mgh B 细绳拉力对物体做功Mgh C 水和物体系统的机械能增加Mgh D 水的机械能减小 物体机械能增加 考查力对物体做功及功和能的关系 3 一颗子弹沿水平方向射中一悬挂着的砂袋并留在其中 子弹的动能有部分转化为内能 为了使转化为内能的量在子弹原来的机械能中占的比例增加 可采用的方法是 A 使悬挂砂袋的绳变短 B 使子弹的速度增大 C 使子弹质量减少 D 使砂袋的质量增大 综合考查动量守恒规律和碰撞过程中的能量转化 4 如图 23 A 3 所示 两物体 A B 用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上 现同时对 A B 两 物体施加等大反向的水平恒力F1 F2 使 A B 同时由静止开始运动 在运动过程中 对 A B 两物体及弹簧组成的系统 正确的说法是 整弹簧不超过其弹性限度 A 动量始终守恒 B 机械能不断增加 C 当弹簧伸长到最长时 系统的机械能最大 图 23 A 2 图 23 A 3 D 当弹簧弹力的大小与F1 F2的大小相等时 A B 两物速度为零 综合考查力与运动规律及动量 能量变化规律 二 填空题 5 如图 23 A 4 所示 被轻质弹簧 劲度系数为 连接的物块 A 和 B 的质量均为m 现 用外力竖直向下使 A 下移压缩弹簧 然后撤去外力 当 A 向上运动使弹簧长度为H1时 B 对水平地面的压力为零 现若改在轨道半径为R的航天飞机上重复上述操 作 则当 B 对支持面的压力为零时 弹簧的长度H2 此时 A 的 加速度a 已知地面上重力加速度为 地球半径为R0 操作 中弹簧均处在弹性限度内 三 计算题 6 质量为M 2 kg 的木板若固定在光滑的水平地面上 质量为m 0 04 kg 的子弹以速度v1 500 m s 射入 射 出时子弹速度v2 300 m s 如 23 A 5 所示 今将钉子拔掉 子弹射入后速度多大 7 如图 23 A 6 所示 质量为M 400g 的铁板固定在一根轻弹簧上方 铁板的上表面保持水 平 弹簧的下端固定在水平面上 系统处于静止状态 在铁板中心的正上方有一个质量为 m 100g 的木块 从离铁板上表面高h 80cm 处自由下落 木块撞到铁板上以后不再离开 两者一起开始做简谐运动 木块撞到铁板上以后 共同下降了l1 2 0cm 时刻 它们的共同 速度第一次达到最大值 又继续下降了l2 8 0cm 后 它们的共同速度第一次减小为零 空 气阻力忽略不计 重力加速度取g 10m s2 求 若弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比 比例系数叫做弹簧的劲度 用k表示 求本题中弹簧的劲度k 从木块和铁板共同开始 向下运动到它们的共同速度第一次减小到零过程中 弹簧的弹性势能增加了多少 在振 动过程中 铁板对木块的弹力的最小值N是多少 第 23 课时动力学三大基本规律和两个守恒定律的应用 A 卷 典型题点击 1 D 2 8J 24J 3 球 C 与 B 发生碰撞 并立即结成一个整体 D 根据动量守恒 mv0 2mv1 D 与 A 发生碰撞 当弹簧压缩到最短时 D 与 A 速度相等 如此时速度为 v2 2mv1 3mv2 解得 v2 v0 3 当弹簧的长度被锁定后 弹簧的弹性势能由能量守恒 有 Ep 2mv12 2 3mv22 2 mv02 12 当突然解除锁定 弹簧恢复到自然长度时 弹簧的弹性势能全部转变成 D 的动能 设 D 的 速度 v3 有 Ep 2mv32 2 弹簧继续伸长 A 球离开挡板 并获得速度 当 A D 的速度相等时 弹簧伸至最长 此 时的势能为最大 设此时 A D 的速度为 v4 势能为 Ep 由动量守恒 有 2mv3 3mv4 由能 量守恒 有 2mv32 2 3mv42 2 Ep 可得 Ep mv02 36 4 1 以向右为正方向 设每一个球质量 m 恢复到自然长度时速度 u1 u2 则 m u1 m u2 m u0 m u12 2 m u22 2 m u02 2 解得 u1 0 u2 u0 或 u1 u0 u2 0 合理解为 u1 0 u2 u0 图 23 A 4 h m M 图 23 A 6 图 23 A 5 2 v1 vi 表示恢复到自然长度时两球的速度 则有 m v1 m vi 0 m v12 2 m vi 2 2 E0 解得合理解为 v1 E0 m 1 2 vi E0 m 1 2 振子 1 与振子 2 碰后瞬时 2 左端球速度 E0 m 1 2 右端球速度为零 再压缩 恢复时 由 1 问可知 2 振子右端球速度为 E0 m 1 2 再与 振子 3 碰 3 左端球速度 E0 m 1 2 恢复时 3 振子右端速度 E0 m 1 2 第 N 个振子被 碰时 左端球速度 E0 m 1 2 右端球速度为零 再压缩 恢复时振子右端球速度为 E0 m 1 2 每一个振子在压缩最大时即两球速度相等时弹簧弹性势能最大 2mvi m E0 m 1 2 2mvi 2 2 Epm m E0 m 1 2 2 2 解得 Epm E0 4 新活题网站 1 ACD 2 AD 3 CD 4 AC 5 H mg k R 2 R2 g 6 设子弹刚好射出 其射入时速度为 v0 以m 和M 组成系统为研究对象 系统在水平方 向动量守恒 根据动量守恒列方程 mv0 M m v 系统摩擦力所做的功 Wf mv02 2 M m v2 2 固定木块时 系统摩擦力所做的功Wf Wf mv12 2 mv22 2 解得v0 400 m s 因为v1 v0 所以将固定木块的钉子拔出后 子弹仍能射出木块 则 mv1 MV mv mv12 2 Wf Mv2 2 mv2 2 v 298 5m s 7 从原来的平衡位置到新的平衡位置弹力的增加量 F k x 而 F mg 1N x 0 02m 因此k 50N m 该过程