高三物理力学综合训练课件（共8套）动量和能量（上）.ppt

动量和能量 上 复习精要 1 动量和动能的比较 动量是矢量 动能是标量 一物体动量变化时 动能不一定变化 但动能一旦发生变化 则动量必发生变化 如做匀速圆周运动的物体 动量不断变化而动能保持不变 2 动量守恒定律和机械能守恒定律的比较 两个守恒定律的研究对象都是相互作用的物体系统 且研究的都是某一物理过程 但两者的守恒条件不同 系统动量是否守恒 取决于是否有外力作用 而机械能是否守恒 取决于是否有重力 弹力 以外的力做功 应注意 系统动量守恒时 机械能不一定守恒 同样机械能守恒的系统 动量不一定守恒 这是由于两个守恒定律的守恒条件不同必然导致的结果 如各种爆炸 碰撞 反冲现象中 因f内 f外 动量可认为是守恒的 但由于内力作功使其它形式的能转化为机械能使机械能不守恒 另外 动量守恒定律是矢量 应用时必须选取正方向 且可在某一方向使用 机械能守恒定律为标量式 应用时只须考虑势能的正负 023 中山市华侨中学第三次模考卷9 9 对一个质量不变的物体 下列说法正确的是 a 物体的动能发生变化 其动量必定变化 b 物体的动量发生变化 其动能必定变化 c 物体所受合外力不为零 物体的动量必发生变化 但物体的动能不一定变化 d 物体所受的合外力为零时 物体的动量一定不发生变化 acd 062 北京市海淀区二模反馈题20 20 如图所示 在光滑的水平面上有质量相等的木块a和木板b 木块a以速度v0向左滑上静止的木板b的水平上表面 木板b上表面光滑 木板左端固定一轻质弹簧 当木块a碰到木板b左侧的弹簧至压缩的过程中 下列判断正确的是 a 当弹簧压缩量最大时 木块a减少的动能最多 木块a的速度减少到v0 2b 当弹簧压缩量最大时 整个系统减少的动能最多 木块a的速度要减少v0 2c 当弹簧由压缩恢复至原长时 木块a减少的动能最多 木块a的速度减小到v0 2d 当弹簧由压缩恢复至原长时 整个系统动能恢复初始值 木块a的速度大小不变 b 064 08年福建省十大名校高考模拟试题8 8 竖直上抛一球 球又落回原处 己知空气阻力的大小f kv2 其中k为比例常量 且整个过程中kv2小于重力 则 a 上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功b 上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量c 上升过程中动能的改变量大于下降过程中动能的改变量d 上升过程中动量的改变量小于下降过程中动量的改变量 bc 061 北京西城区2008年5月抽样20 20 在真空中有一竖直向上的匀强电场e1 一个带电液滴在电场中o点处于静止状态 现将e1突然增大到e2 方向不变 作用一段时间 再突然使e2反向 e2大小不变 再经过一段同样长的时间 液滴恰好返回到o点 在这两段相同的时间里 a 合力冲量的大小相等b 动能的变化相等c 电场力做功相同d 重力做功相同 c 解见下页 解 按照题意画出运动过程示意图 在o点处于静止状态有qe1 mg o a a b o 合力的冲量大小不相等 a错 动能的变化不相等 b错 电场力大小相同 位移也相同 做正功也相同 c正确 前一段时间重力做负功 后一段时间重力做正功 两段时间重力做功不相同 d错 051 北京西城区08年4月物理一模22 22 16分 如图所示 半径r 0 1m的竖直半圆形光滑轨道bc与水平面ab相切 质量m 0 1kg的小滑块b放在半圆形轨道末端的b点 另一质量也为m 0 1kg的小滑块a 以的水平初速度向b滑行 滑过s 1m的距离 与b相碰 碰撞时间极短 碰后a b粘在一起运动 已知木块a与水平面之间的动摩擦因数 0 2 取重力加速度g 10m s a b均可视为质点 求 1 a与b碰撞前瞬间的速度大小va 2 碰后瞬间 a b共同的速度大小v 3 在半圆形轨道的最高点c 轨道对a b的作用力n的大小 a做匀减速运动 求出n 8n va v0 2as 求出va 6m s 2 以a b为研究对象 根据动量守恒定律 mva 2mv 求出v 3m s 3 以a b为研究对象 从b到c 根据机械能守恒定律 根据牛顿第二定律 在c点 a b受力如右图所示 解 1 011 08届启东市第一次调研测试卷15 15 如图所示 光滑水平面上放置质量均为m 2kg的甲 乙两辆小车 两车之间通过一感应开关相连 当滑块滑过感应开关时 两车自动分离 甲车上表面光滑 乙车上表面与滑块p之间的动摩擦因数 0 5 一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端 质量为m 1kg的滑块p 可视为质点 与弹簧的右端接触但不相连 此时弹簧的弹性势能e0 10j 弹簧原长小于甲车长度 整个系统处于静止状态 现剪断细线 求 滑块p滑上乙车前的瞬时速度的大小 滑块p滑上乙车后最终未滑离乙车 滑块p在乙车上滑行的距离 取g 10m s2 解 设滑块p滑上乙车前的速度为v 对整体应用动量守恒和能量关系有 mv 2mv 0 解之得v 4m sv 1m s 设滑块p和小车乙达到的共同速度v 对滑块p和小车乙有 mv mv m m v 代入数据解得 023 中山市华侨中学第三次模考卷10 10 a b物体的质量之比是1 2 用质量不计的弹簧把它们连接起来 放在光滑水平地面上 a靠在固定挡板上 用力向左推b物体压缩弹簧 当外力做功为w时 突然撤去外力 从a物体开始运动以后 弹簧弹性势能的最大值是 a w 3b w 2c 2w 3d w a 解见下页 当弹簧伸长到原长时a物体将要开始运动 b物体的速度为v 由能量守恒定律 从a物体开始运动以后 弹簧弹性势能的最大值时 系统的动能最小 这时ab具有共同速度v 解以上各式得弹簧弹性势能的最大值为 解 由动量守恒定律和能量守恒定律 021 华南师大附中07 08学年度综合测试 二 16 16 16分 两个质量都是m 0 4kg的砂箱a b并排放在光滑的水平桌面上 一颗质量为m 0 1kg的子弹以v0 140m s的水平速度射向a 如图所示 射穿a后 进入b并同b一起运动 测得a b落点到桌边缘的水平距离sa sb 1 2 求子弹在砂箱a b中穿行时系统一共产生的热量q 解 设子弹入射过程 使a获得速度v1 b获得速度v2 子弹穿过a时速度v3 子弹入射a过程 子弹 a b水平方向不受外力作用 动量守恒 子弹入射b过程 子弹与b水平方向不受外力作用 动量守恒 a b离开桌面后做平抛运动 因高度相同 空中运动时间相等 sa sb v1 v2 子弹入射过程 系统动量转化为内能 联立 得 代入 得q 860j 题目 022 福州三中07 08学年第三次月考15 15 10分 如图所示 在质量为mb 30kg的车厢b内的右壁处 放一质量ma 20kg的小物体a 可视为质点 对车厢b施加一水平向右的恒力f 且f 120n 使之从静止开始运动 测得车厢b在最初2 0s内移动s 5 0m 且这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞 车厢与地面间的摩擦忽略不计 1 试计算判断a b之间在2 0s内是否发生相对运动 2 求2 0s末a b的速度大小 3 求2 0s内系统产生的热量 1 设2 0s内车厢的加速度ab 车厢实际的加速度 当f作用在车厢上 并且两者不发生相对滑动时 共同加速度 a ab 所以两者发生了相对运动 解 2 2 0s末b的速度大小 对整体用动量定理 3 对整体 由能量守恒定律 得2 0s内系统产生的热量 题目 023 中山市华侨中学第三次模考卷16 16 16分 在建筑工地上 我们常常看到工人用重锤将柱桩打入地下的情景 对此 我们可以建立这样一个力学模型 重锤的质量为m 从距桩顶高h处自由下落 柱桩的质量为m 重锤打击柱桩后不反弹且打击时间极短 柱桩受到地面的阻力恒为f 空气阻力忽略不计 利用这一模型 计算重锤一次打击柱桩时桩进入地下的深度 一位同学这样解 设柱桩进人地面的深度为h 对全程运用动能定理 得 可解得 h 你认为该同学的解法是否正确 如果正确 请求出结果 如果不正确 请说明理由 并列式求出正确的结果 得 解 不正确 因为在锤与桩碰撞过程中系统机械能有损失 锤打击桩后共速 设为v 根据动量守恒定律 有 设重锤打击柱桩时的速度为v0 根据机械能守恒定律 有 mv0 m m v 得 正确解答如下 之后 锤与桩一起向下运动直至静止 设柱桩进入地面的深度为h 根据动能定理 有 联立求得 题目 023 中山市华侨中学第三次模考卷18 18 如图所示 在光滑水平地面上 有一质量m1 4 0kg的平板小车 小车的右面有一固定的竖直挡板 挡板上固定一轻质细弹簧 位于小车上a点处的质量m2 1 0kg的木块 可视为质点 与弹簧的左端相接触但不连接 此时弹簧与木块间无相互作用力 木块与a点左侧的车面之间的动摩擦因数 0 40 木块与a点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计 现小车与木块一起以v0 2 0m s的初速度向右运动 小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞 已知碰撞时间极短 碰撞后小车以v1 1 0m s的速度水平向左运动 取g 10m s2 v0 1 设v1的方向为正 则小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小 解 1 求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小 2 若弹簧始终处于弹性限度内 求小车撞墙后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能 3 要使木块最终不从小车上滑落 则车面a点左侧粗糙部分的长度应满足什么条件 当小车与木块达到共同速度v时 弹簧压缩至最短 此时弹簧的弹性势能最大 解得v 0 40m s 设小车和木块相对静止时的速度大小为v 根据动量守恒定律有 2 小车与墙壁碰撞后向左运动 木块与小车间发生相对运动将弹簧压缩至最短时 二者速度大小相等 此后木块和小车在弹簧弹力和摩擦力的作用下 做变速运动 直到二者再次具有相同速度为止 整个过程中 小车和木块组成的系统动量守恒 设最大弹性势能为ep 根据机械能守恒定律可得 题目 3 根据题意 木块被弹簧弹出后滑到a点左侧某点时与小车具有相同的速度v 木块在a点右侧运动过程中 系统机械能守恒 而在a点左侧相对滑动过程中将克服摩擦阻力做功 设此过程中滑行的最大相对位移为l 根据功能关系有 解得l 0 90m 即车面a点左侧粗糙部分的长度应大于0 90m 题目 第2页 035 广东茂名市2007年第二次模考20 20 17分 如图所示 质量m 0 040kg的靶盒a位于光滑水平导轨上 开始时静止在o点 在o点右侧有范围足够大的 相互作用区域 如图中画虚线部分 当靶盒a进入相互作用区时便受到水平向左的恒力f 4n的作用 p处有一固定的发射器b 它可以根据需要瞄准靶盒每次发射一颗水平速度v 100m s 质量m 0 010kg的子弹 当子弹打入靶盒a后 便留在盒内 碰撞时间极短 假设每当靶盒a停在或到达o点时 都有一颗子弹进入靶盒a内 第一颗子弹入射靶盒a后 靶盒a的速度为v1 靶盒a离开o点最大距离为s1 则 解 1 1 求靶盒a离开o点最大速度是多少 2 发射器b至少发射几颗子弹后 靶盒a在相互作用区内运动的距离才不超过0 2m 3 试证明靶盒a每次离开o点到再返回o点的时间相等 v1 20m s m m v1 mv0 2 靶盒进入o点右方后 在f作用下先减速向左后加速向右运动 回到o点时与第二颗子弹动量大小相同 方向相反 所以第二颗子弹打入靶盒后 靶盒静止在o点 可见 发射器b在发射59颗子弹后 靶盒a运动的距离才不超过0 2m 根据题意得sn 0 2m 联立以上三式解n 58 5 m nm vn mv0n为奇数 设n颗子弹入射靶盒后 靶盒速度为vn 离开o点的最大距离为sn 则 题目 3 由 式得n颗子弹入射靶盒后 靶盒速度vn 靶盒加速度 靶盒从离开o点到回到o点经历的时间 因为这时间与打入的子弹数无关 所以靶盒a每次离开o点到再返回o点的时间都相等 题目 第2页 052 2008年北京东城区第一次模拟试题23 23 如图所示 光滑水平面上有一质量m 4 0kg的带有圆弧轨道的小车 车的上表面是一段长l 1 0m的粗糙水平轨道 水平轨道左侧连一半径r 0 25m的1 4光滑圆弧轨道 圆弧轨道与水平轨道在o 点相切 车右端固定一个尺寸可以忽略 处于锁定状态的压缩弹簧 一质量m 1 0kg的小物块紧靠弹簧放置 小物块与水平轨道间的动摩擦因数 0 50 整个装置处于静止状态 现将弹簧解除锁定 小物块被弹出 恰能到达圆弧轨道的最高点a 取g 10m s2 求 1 解除锁定前弹簧的弹性势能 2 小物块第二次经过o 点时的速度大小 3 小物块与车最终相对静止时 它距