2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 5 动量和能量 命题角度3

用心 爱心 专心 1 动量和能量命题角度动量和能量命题角度 3 3 机械能守恒定律机械能守恒定律 1 如图 5 8 所示 下列四个选项中 木块均在固定的斜面上运动 其中图 A B C 中 的斜面是光滑的 图 D 中的斜面是粗糙的 图 A B 中的 F 为木块所受的外力 方向如图中 箭头所示 图 A B D 中的木块向下运动 图 C 中的木块向上运动 在这四个图所示的运动 过程中机械能守恒的是 考场错解考场错解 A 或 B 或 D 没掌握机械能守恒的条件 机械能守恒应该是对一个系统而言 一个系统的机械能要 保持不变 要从两个方面加以限制 一是系统与外界之间无能量交换 二是系统内部不存在 机械能和其他形式的能之间发生转化 因功是能转化 或转移 的量度 以上两个方面用功来 表述也就是 系统内除重力和弹力以外 无其他摩擦和介质阻力做功 则系统的机械能一定 守恒 C C 根据机械能守恒的条件 A B 均有外力 F 参与做功 D 中有摩擦力做功 故 A B D 均不符合机械能守恒的条件 故选项 C 正确 2 如图 5 9 所示 长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架 在 A 处固定质量为 2 m 的小球 B 处固定质量为 m 的小球 支架悬挂在 0 点 可绕过 0 点并与支架所在平面相垂 直的固定轴转动 开始时 OB 与地面相垂直 放手后开始运动 在不计任何阻力的情况下 下列说法正确的是 A A 球到达最低点时速度为零 B A 球机械能减少量等于 B 球机械能增加量 C B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于 A 球开始运动时的高度 D 当支架从左向右回摆时 A 球一定能回到起始高度 考场错解考场错解 A 不能灵活运用机械能守恒定律解决问题 BCD 三角形框架在左右摆动过程中 只有小球受的重力做功 故系统机械能守恒 A 球 到达最低点时 A 球减少的重力势能大于 B 球增加的重力势能 A B 两球速度大小始终相 等 故 A B 两球速度均不为零 A 球继续向左运动 故选项 A 错误 选项 C 正确 因系统机 械能守恒 故 A 球机械能减少量等于 B 球机械能增加量 当支架从左向右回摆时 A 球一定 能回到起始高度 B D 选项均正确 故本题正确答案为 BCD 用心 爱心 专心 2 3 如图 5 10 所示 一轻弹簧左端固定在长木板 M 的左端 右端与小木块 m 连接 且 m M 及 M 与地面间接触光滑 开始时 m 与 M 均静止 现同时对 m M 施加等大反向的水平 恒力 F1和 F2 在两物体开始运动以后的整个过程中 对 m M 和弹簧组成的系统 整个过程弹 簧形变不超过其弹性限度 下列说法正确的是 A 由于 F1 F2等大反向 故系统机械能守恒 B 由于 F1 F2分别对 m M 做正功 故系统的动能不断增加 C 由于 F1 F2分别对 m M 做正功 故系统的机械能不断增加 D 当弹簧弹力大小与 F1 F2大小相等时 m M 的动能最大 考场错解考场错解 A 或 BC 对机械能守恒的条件理解不准确 认为 F1 F2等大反向 系统所受外力之合为零 做功 为零 误选 A 对物体的运动过程分析不认真 不完整 只分析开始时 拉力大于弹力 F1 F2对物体均做正功 所以系统的动能不断增加 机械能增加 误选 BC D 开始拉力大于弹力 F1 F2对物体均做正功 所以系统机械能增加 当拉力等于弹力 时 物体速度最大 故系统动能最大 当拉力小于弹力时 物体均做减速运动 速度减小到 零以后 物体反向运动 拉力 F1 F2均做负功 故机械能减少 所以选项 D 正确 4 AB 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道 在下端 B 与水平直轨道相切 如图 5 一 ll 所 示 一小球自 A 点起由静止开始沿轨道下滑 已知圆轨道半径为 R 小球的质量为 m 不计 各处摩擦 求 1 小球运动到 B 点时的动能 2 小球下滑到距水平轨道的高度为 时的速度大小和方向 3 小球经过圆弧轨道的 B 点和水平轨道的 C 点时 所受轨道支持力 NB NC各是多大 考场错解考场错解 1 2 问没问题 关键是第 3 问求 NB 误认为 NB mg 这种做法错误之处是把 B 点当作水平面上的一点 1 根据机械能守恒 Ek mgR 2 根据机械能守恒 小球速度大小 速度方向沿圆 弧的切线向下 与竖直方向成 30 o 3 根据牛顿运动定律及机械能守恒 在 B 点 解得 NB 3mg 在 C 点 NC mg 用心 爱心 专心 3 5 在纳米技术中需要移动式修补原子 必须使在不停地做热运动 速率约几百米每秒 的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间 为此华裔诺贝尔物理奖得主 朱棣文发明了 激光制冷 技术 若把原子和入射光分别类比为一辆小车和一个小球 则 激光制冷 与下述的力学模型很类似 如图 5 12 所示 一辆质量为 m 的小车 A 一侧固定 一轻弹簧 以速度 v0水平向右运动 一个动量大小为 P 的小球 B 水平向左射入小车并压缩 弹簧至最短 接着被锁定一段时间 t 后 再突然解除锁定使小球 B 以大小相同的动量 P 水 平向右弹出 紧接着小球 B 再次以大小相同的动量 P 水平向左射向小车 A 如此不断重复上 述过程 最终小车将停止运动 设地面和车厢均光滑 除锁定时间 t 外 其他时间均可不 计 求 1 小球 B 第一次入射后再弹出时 小车的速度大小和这一过程中小车动能的减少量 2 从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间 考场错解考场错解 2 设小球 B 重复入射 n 次后小车的速度变为零 每次入射小车的动能都减 小 Ek 已求出 则 由动量守恒定律可知 每次入射小车的动量都减小 P 2P 但是每次入射小车的动 能不是都减小 Ek 列方程要有理论依据 不能凭感觉列方程 1 设小球 B 第一次入射时后再弹出时 小车的速度大小为 v1 根据动量守恒定律得 解得 小车动能的减少为 2 设小球 B 重复入射 n 次后小车的速度变为零 解法一 由动量守恒定律可知 每次 入射小车的动量都减小 P 2P 则 解得 解法二 全过程由动量守 恒定律得 解得 所经历的时间为 ks5uks5u 专家会诊专家会诊 机械能守恒定律的应用要注意以下两点 1 要根据机械能守恒条件恰当选择系统 恰当选择过程 i f2 机械能守恒定律的三种表 达形式和用法 EK十 EP E K F P 表示系统初状态机械能与末状态机械能相等 运用这 种形式表达式时 应选好重力势能的零势面 且初 末状态必须用同一零势面计算势 能 Ek Ep 表示系统 或物体 减少 或增加 的重力势能等于系统 或物体 增加 或减 少 的动能 因重力势能的差值与零势面的选择无关 故不需要选零势面 EA增 EA减 表示若系