1、智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A41动量和能量本专题涉及的内容是动力学内容的延续和深化动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛它们是自然界中最基本、最普遍、最重要的客观规律,也是高中物理的重点和难点、高考考查内容的重点其命题形式一般是能量与动量综合起来考。滑块碰撞问题” , “子弹射击木块问题” , “碰撞后压缩弹簧问题” 要点归纳一、基本的物理概念1冲量与功的比较Error!Error!(2)属性Error!智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦
2、16 楼 A3/A422动量与动能的比较(1)定义式Error!(2)属性Error!(3)动量与动能量值间的关系Error!(4)动量和动能都是描述物体状态的量,都有相对性( 相对所选择的参考系),都与物体的受力情况无关动量的变化和动能的变化都是过程量,都是针对某段时间而言的二、动量观点的基本物理规律1动量定理的基本形式与表达式:Ip分方向的表达式:I x 合 px,I y 合 p y2动量定理推论:动量的变化率等于物体所受的合外力,即 F 合pt3动量守恒定律(1)动量守恒定律的研究对象是一个系统( 含两个或两个以上相互作用的物体)(2)动量守恒定律的适用条件标准条件:系统不受外力或系统所
3、受外力之和为零近似条件:系统所受外力之和虽不为零,但比系统的内力小得多(如碰撞问题中的摩擦力、爆炸问题中的重力等外力与相互作用的内力相比小得多),可以忽略不计分量条件:系统所受外力之和虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统总动量的分量保持不变(3)使用动量守恒定律时应注意:速度的瞬时性;动量的矢量性;时间的同一性(4)应用动量守恒定律解决问题的基本思路和方法分析题意,明确研究对象在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体统称为系统对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组
4、成的对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是作用于系统的外力在受力分析的基础上根据动量守恒定律的条件,判断能否应用动量守恒定律明确所研究的相互作用过程,确定过程的始末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式(注意:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A43度均应取地球为参考系)确定正方向,建立动量守恒方程求解三、功和能1中学物理中常见的能量动能 Ek mv2;重力势能 Epmgh ;弹性势能 E 弹 kx2;机械能 EE kE
5、 p;分子势12 12能;分子动能;内能;电势能 Eq;电能;磁场能;化学能;光能;原子能 (电子的动能和势能之和);原子核能 E mc2;引力势能;太阳能;风能 (空气的动能);地热、潮汐能2常见力的功和功率的计算:恒力做功 WFscos ; 重力做功 Wmgh;一对滑动摩擦力做的总功 Wffs 路 ; 电场力做功 W qU;功率恒定时牵引力所做的功 WPt ; 恒定压强下的压力所做的功 WpV;电流所做的功 WUIt; 洛伦兹力永不做功;瞬时功率 PFvcos _; 平均功率 F cos P Wt v 3中学物理中重要的功能关系能量与物体运动的状态相对应在物体相互作用的过程中,物体的运动状
6、态通常要发生变化,所以物体的能量变化一般要通过做功来实现,这就是常说的“功是能量转化的量度”的物理本质那么,什么功对应着什么能量的转化呢?在高中物理中主要的功能关系有:(1)外力对物体所做的总功等于物体动能的增量,即 W 总 E k(动能定理)(2)重力(或弹簧的弹力 )对物体所做的功等于物体重力势能(或弹性势能) 的增量的负值,即 W 重 Ep(或 W 弹 E p)(3)电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量的负值,即 W 电 E 电(4)除重力(或弹簧的弹力 )以外的力对物体所做的功等于物体机械能的增量,即 W 其他 E 机 (功能原理 )(5)当除重力(或弹簧弹力 )以外的力对物体所做
7、的功等于零时,则有 E 机 0,即机械能守恒(6)一对滑动摩擦力做功与内能变化的关系是:“摩擦所产生的热 ”等于滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即 Qfs 相对 一对滑动摩擦力所做的功的代数和总为负值,表示除了有机械能在两个物体间转移外,还有一部分机械能转化为内能,这就是“摩擦生热”的实质(7)安培力做功对应着电能与其他形式的能相互转化,即 W 安 E 电 安培力做正功,智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A44对应着电能转化为其他能(如电动机模型 );克服安培力做负功,对应着其他能转化为电能(如发电机模型);安培力做功的绝对值
8、等于电能转化的量值(8)分子力对分子所做的功等于分子势能的增量的负值,即 W 分子力 E 分子(9)外界对一定质量的气体所做的功 W 与气体从外界所吸收的热量 Q 之和等于气体内能的变化,即 WQU(10)在电机电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与输出的机械功率之和(11)在纯电阻电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率(12)在电解槽电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与转化为化学能的功率之和(13)在光电效应中,光子的能量 hW mv0212(14)在原子物理中,原子辐射光子的能量 hE 初 E 末 ,原子吸收光子的能量 hE末 E 初(15)核力对核子所做的功等于核能增量的负值
9、,即 W 核 E 核 ,并且 mc2E 核(16)能量转化和守恒定律对于所有参与相互作用的物体所组成的系统,无论什么力做功,可能每一个物体的能量的数值及形式都发生变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总和保持不变4运用能量观点分析、解决问题的基本思路(1)选定研究对象(单个物体或一个系统 ),弄清物理过程(2)分析受力情况,看有什么力在做功,弄清系统内有多少种形式的能在参与转化(3)仔细分析系统内各种能量的变化情况及变化的数量(4)列方程 E 减 E 增 或 E 初 E 末 求解四、弹性碰撞在一光滑水平面上有两个质量分别为 m1、m 2 的刚性小球 A 和 B 以初速度 v1、v 2 运动,若
10、它们能发生正碰,碰撞后它们的速度分别为 v1和 v2v 1、v 2、v 1、v 2是以地面为参考系的,将 A 和 B 看做系统由碰撞过程中系统动量守恒,有:m1v1m 2v2m 1v1m 2v2由于弹性碰撞中没有机械能损失,故有:m1v12 m2v22 m1v1 2 m2v2 212 12 12 12由以上两式可得:v2v 1(v 2v 1)或 v1v 2(v 1v 2)智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A45碰撞后 B 相对于 A 的速度与碰撞前 B 相对于 A 的速度大小相等、方向相反;碰撞后A 相对于 B 的速度与碰撞前
11、A 相对于 B 的速度大小相等、方向相反【结论 1】对于一维弹性碰撞,若以其中某物体为参考系,则另一物体碰撞前后速度大小不变、方向相反(即以原速率弹回 )联立以上各式可解得:v12m2v2 (m1 m2)v1m1 m2v22m1v1 (m2 m1)v2m1 m2若 m1m 2,即两个物体的质量相等,则 v1v 2,v 2 v1,表示碰后 A 的速度变为v2,B 的速度变为 v1【结论 2】对于一维弹性碰撞,若两个物体的质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后 A 的速度等于碰前 B 的速度,碰后 B 的速度等于碰前 A 的速度) 若 A 的质量远大于 B 的质量,则有:v1v 1,v 22v
12、 1v 2;若 A 的质量远小于 B 的质量,则有:v2v 2,v 12v 2v 1【结论 3】对于一维弹性碰撞,若其中某物体的质量远大于另一物体的质量,则质量大的物体碰撞前后速度保持不变至于质量小的物体碰后速度如何,可结合结论 1 和结论2 得出在高考复习中,若能引导学生推导出以上二级结论并熟记,对提高学生的解题速度是大有帮助的重点、难点一、动量定理的应用问题动量定理的应用在高考中主要有以下题型:1定性解释周围的一些现象;2求打击、碰撞、落地过程中的平均冲力;3计算流体问题中的冲力(或反冲力 );4根据安培力的冲量求电荷量例 1 如图 21 所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面
13、上,瓶的底端与竖直墙壁接触现打开右端阀门,气体向外喷出,设喷口的面积为 S,气体的密度智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A46为 ,气体向外喷出的速度为 v,则气体刚喷出时贮气瓶底端对竖直墙壁的作用力大小是 ( )图 21A vS B C v2S D v 2Sv2S 12同类拓展 1 如图 22 所示,质量为 M 的木块位于光滑水平面上,在木块与墙之间用轻弹簧连接,开始时木块静止在 A 位置现有一质量为 m 的子弹以水平速度 v0 射向木块并嵌入其中,则当木块回到 A 位置时的速度 v 以及此过程中墙对弹簧的冲量 I 的大小分别
14、为( )图 22Av ,I 0 Bv ,I 2m v0mv0M m mv0M mCv ,I Dv ,I2m v0mv0M m 2m2v0M m mv0M二、动能定理、机械能守恒定律的应用1对于单个平动的物体:W 总 E k,W 总 指物体所受的所有外力做的总功2系统只有重力、弹力作为内力做功时,机械能守恒(1)用细绳悬挂的物体绕细绳另一端做圆周运动时,细绳对物体不做功(2)轻杆绕一端自由下摆,若轻杆上只固定一个物体,则轻杆对物体不做功;若轻杆上不同位置固定两个物体,则轻杆分别对两物体做功(3)对于细绳连接的物体,若细绳存在突然绷紧的瞬间,则物体( 系统)的机械能减少3单个可当做质点的物体机械能
15、守恒时,既可用机械能守恒定律解题,也可用动能定理解题,两种方法等效发生形变的物体和几个物体组成的系统机械能守恒时,一般用机械能守恒定律解题,不方便应用动能定理解题例 2 以初速度 v0 竖直向上抛出一质量为 m 的小物块假定物块所受的空气阻力 f大小不变已知重力加速度为 g,则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别( )智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A47A 和 v0 B 和 v0v022g(1 f(f,mg) mg fmg f v022g(1 f(f,mg) mgmg fC 和 v0 D 和 v0v022g(1 f(
16、2f,mg) mg fmg f v022g(1 f(2f,mg) mgmg f同类拓展 2 一匹马拉着质量为 60 kg 的雪橇,从静止开始用 80 s 的时间沿平直冰面跑完 1000 m设在运动过程中雪橇受到的阻力保持不变,已知雪橇在开始运动的 8 s 时间内做匀加速直线运动,从第 8 s 末开始,马拉雪橇做功的功率保持不变,使雪橇继续做直线运动,最后一段时间雪橇做的是匀速直线运动,速度大小为 15 m/s;开始运动的 8 s 内马拉雪橇的平均功率是 8 s 后功率的一半求:整个运动过程中马拉雪橇做功的平均功率和雪橇在运动过程中所受阻力的大小例 3 如图 23 所示,质量为 m1 的物体 A
17、 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为 m2的物体 B 相连,弹簧的劲度系数为 k,A、B 都处于静止状态一条不可伸长的轻绳绕过两个轻滑轮,一端连物体 A,另一端连一轻挂钩开始时各段绳都处于伸直状态,A 上方的一段沿竖直方向若在挂钩上挂一质量为 m3 的物体 C,则 B 将刚好离地若将 C 换成另一个质量为 m1m 3 的物体 D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次 B 刚离地时 D的速度大小是多少?(已知重力加速度为 g)图 23智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A48三、碰撞问题1在高中物理中涉及的许多碰撞过程(包括射击)
18、,即使在空中或粗糙的水平面上,往往由于作用时间短、内力远大于外力,系统的动量仍可看做守恒2两滑块在水平面上碰撞的过程遵循以下三个法则:动量守恒; 机械能不增加;碰后两物体的前后位置要符合实际情境3两物体发生完全非弹性碰撞时,机械能的损耗最大例 4 如图 24 所示,在光滑绝缘水平面上由左到右沿一条直线等间距的静止排着多个形状相同的带正电的绝缘小球,依次编号为 1、2、3每个小球所带的电荷量都相等且均为 q3.7510 3 C,第一个小球的质量 m0.03 kg,从第二个小球起往下的小球的质量依次为前一个小球的 ,小球均位于垂直于小球所在直线的匀强磁场里,已知该磁场的13磁感应强度 B0.5 T
19、现给第一个小球一个水平速度 v 8 m/s,使第一个小球向前运动并且与后面的小球发生弹性正碰若碰撞过程中电荷不转移,则第几个小球被碰后可以脱离地面?( 不计电荷之间的库仑力,取 g10 m/s 2)图 24智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A49同类拓展 3 如图 25 所示,质量为 m 的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上,平衡时,弹簧的压缩量为 x0一个物块从钢板的正上方相距 3x0 的 A 处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动已知物块的质量也为 m 时,它们恰能回
20、到 O 点;若物块的质量为 2m,仍从 A 处自由落下,则物块与钢板回到 O 点时还具有向上的速度求物块向上运动所到达的最高点与 O点之间的距离四、高中物理常见的功能关系1摩擦生热等于摩擦力与两接触面相对滑动的路程的乘积,即 Qfs 相例 5 如图 26 所示,绷紧的传送带与水平面的夹角 30,皮带在电动机的带动下始终以 v02 m/s 的速率运行现把一质量 m10 kg 的工件(可看做质点) 轻轻放在皮带的底端,经时间 t1.9 s,工件被传送到 h1.5 m 的皮带顶端取 g10 m/s 2求:(1)工件与皮带间的动摩擦因数 (2)电动机由于传送工件而多消耗的电能图 26智培教育:023-
21、61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A410例 6 一面积很大的水池中的水深为 H,水面上浮着一正方体木块,木块的边长为a,密度为水的 ,质量为 m开始时木块静止,有一半没入水中,如图 27 甲所示,现用12力 F 将木块缓慢地向下压,不计摩擦图 27 甲 图 2-7 乙(1)求从开始压木块到木块刚好完全没入水的过程中,力 F 所做的功(2)若将该木块放在底面为正方形( 边长为 a)的盛水足够深的长方体容器中,开始时,2木块静止,有一半没入水中,水面距容器底的距离为 2a,如图 27 乙所示现用力 F 将木块缓慢地压到容器底部,不计摩擦,求这一过程
22、中压力做的功3导体克服安培力做的功等于 (切割磁感线引起的)电磁感应转化的电能例 7 如图 28 所示,竖直放置的光滑平行金属导轨 MN、PQ 相距 L,在 M 点和P 点间接有一个阻值为 R 的电阻,在两导轨间的矩形区域 OO1O1O内有垂直导轨平面向里、宽为 d 的匀强磁场,磁感应强度为 B一质量为 m、电阻为 r 的导体棒 ab 垂直地搁在导轨上,与磁场的上边界相距 d0现使 ab 棒由静止开始释放,棒 ab 在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒 ab 与导轨始终保持良好接触且下落过程中始终保持水平,导轨的电阻不计) 智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街
23、阳光城大厦 16 楼 A3/A411图 28(1)求棒 ab 离开磁场的下边界时的速度大小(2)求棒 ab 在通过磁场区的过程中产生的焦耳热(3)试分析讨论棒 ab 在磁场中可能出现的运动情况五、多次相互作用或含多个物体的系统的动量、功能问题例 8 如图 29 所示,在光滑水平面上有一质量为 M 的长木板,长木板上有一质量为 m 的小物块,它与长木板间的动摩擦因数为 开始时,长木板与小物块均靠在与水平面垂直的固定挡板处,某时刻它们以共同的速度 v0 向右运动,当长木板与右边的固定竖直挡板碰撞后,其速度的大小不变、方向相反,以后每次的碰撞均如此设左右挡板之间的距离足够长,且 Mm智培教育:023
24、-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A412图 29(1)要想物块不从长木板上落下,则长木板的长度 L 应满足什么条件?(2)若上述条件满足,且 M 2 kg,m1 kg,v 010 m/s,求整个系统在第 5 次碰撞前损失的所有机械能经典考题动量与功能问题可以与高中物理所有的知识点综合,是高考的重点,试题难度大,需要多训练、多总结归纳1如图所示,一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的 O 点,另一端系一小球,给小球一足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动,在此过程中A小球的机械能守恒B重力对小球不做功C绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内,小球克
25、服摩擦力所做的功是等于小球动能的减少2质量为 M 的物块以速度 v 运动,与质量为 m 的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等两者质量之比 可能为2009 年高考全国理综卷( )MmA2 B3 C4 D53图示为某探究活动小组设计的节能运输系统斜面轨道的倾角为 30,质量为 M 的木箱与轨道间的动摩擦因数为 木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为 m 的货物装36入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程下列选项正确的是2009 年高考山东理综卷( )智培教育:023-61225982 61
26、225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A413AmMBm2MC木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能4某同学利用如图所示的装置来验证动量守恒定律图中两摆的摆长相同,且悬挂于同一高度处,A、B 两摆球均很小,质量之比为 12当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触向右上方拉动 B 球使其摆线伸直并与竖直方向成 45角,然后将其由静止释放结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角为 30若本实验允许的最大误差为4%,则此实验是否成功地验证了动量守恒定律?试分析说明理由5用放射源钋的 射线轰
27、击铍时,能放出一种穿透力极强的中性射线,这就是所谓的铍“辐射” 1932 年,查德威克用铍“辐射”分别照射(轰击 )氢和氮(它们可视为处于静止状态) ,测得照射后沿铍“辐射 ”方向高速运动的氢核、氮核的速度之比为 71查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的,从而通过上述实验在历史上首次发现了中子假设铍“辐射”中的中性粒子与氢核或氮核发生弹性正碰,试在不考虑相对论效应条件下计算构成铍“辐射”的中性粒子的质量( 质量用原子质量单位 u 表示,1 u 等于一个 12C 原子质量的 取氢核和氮核的质量分别为 1.0 u 和 14 u)2007 年高考全国112理综卷智培教育:023-
28、61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A4146如图所示,倾角为 的斜面上静止放置三个质量均为 m 的木箱,相邻两木箱的距离均为 l工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一与其他木箱碰撞每次碰撞后木箱都粘在一起运动整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速上滑已知木箱与斜面间的动摩擦因数为 ,重力加速度为 g设碰撞时间极短,求:(1)工人的推力(2)三个木箱匀速运动的速度(3)在第一次碰撞中损失的机械能能力演练一、选择题1美国的 NBA 篮球赛非常精彩,因此吸引了众多观众在 NBA 篮球赛中经常能看到这样的场面:在终场前 0.1 s 的
29、时候,运动员把球投出且准确命中,获得比赛的最后胜利已知球的质量为 m,运动员将篮球投出时球离地的高度为 h1,动能为 Ek,篮筐距地面智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A415的高度为 h2,不计空气阻力,则篮球进筐时的动能为( )AE kmgh 1mgh 2 BE kmgh 1mgh 2CE kmgh 1mgh 2 DE kmgh 1mgh 22如图所示,竖直放置的劲度系数为 k 的轻质弹簧上端与质量为 m 的小球连接,下端与放在水平桌面上的质量为 M 的绝缘物块相连小球带正电,电荷量为 q,且与弹簧绝缘,物块、弹簧和小球组成
30、的系统处于静止状态现突然加上一个竖直向上的大小为 E 的匀强电场,小球向上运动,某时刻物块对水平面的压力为零从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中,小球电势能的改变量为( )A B C DqE(M m)gk qE(M m)gk qEMgk qEmgk3一个质量为 m 的物体以某一速度从固定斜面底端冲上倾角 30的斜面已知该物体做匀减速运动的加速度为 g,在斜面上上升的最大高度为 h,则此过程中( )34A物体的动能增加 mgh B物体的重力做功 mgh32C物体的机械能损失了 mgh D物体克服摩擦力做功 mgh12 124一质量为 m 的物体在水平恒力 F 的作用下沿水平面运动,在
31、t0 时刻撤去 F,其vt 图象如图所示已知物体与水平面间的动摩擦因数为 ,则下列关于 F 的大小及其做的功 W 的大小关系式中,正确的是 ( )AFmg BF2mg CWmg v0t0 DW mgv0t0325如图所示,已知木板的质量为 M,长度为 L;小木块的质量为 m;水平地面光滑;一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与木板和小木块连接,小木块与木板间的动摩擦因数为 开始时,木块静止在木板左端,现用水平向右的力 F 将小木块拉至木板右端,则拉力至少做的功大小为( )智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A416A2mgL BmgL
32、 C D(M m)gLmgL26质量为 2103 kg、发动机的额定功率为 80 kW 的汽车在平直公路上行驶若该汽车所受阻力大小恒为 4103 N,则下列判断中正确的有( )A汽车的最大速度是 20 m/sB汽车以加速度 2 m/s2 匀加速启动,启动后第 2 s 末时发动机的实际功率是 32 kWC汽车做上述匀加速运动所能维持的时间为 10 sD若汽车保持额定功率启动,则当其速度为 5 m/s 时,加速度为 6 m/s27如图所示,质量为 M、长度为 l 的小车静止在光滑的水平面上;质量为 m 的小物块(可视为质点)放在小车的最左端现用一水平向右的恒力 F 作用在小物块上,使物块从静止开始
33、做匀加速直线运动物块和小车之间的摩擦力为 f物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为 s在这个过程中,以下结论正确的是( )A物块到达小车最右端时,具有的动能为 F(ls)B物块到达小车最右端时,小车具有的动能为 fsC物块克服摩擦力所做的功为 f(ls)D物块和小车增加的机械能为 fs8真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场,一质量为 m、带电荷量为q 的物体以速度 v 在竖直平面内做半径为 R 的匀速圆周运动假设 t0 时刻物体在运动轨迹的最低点且重力势能为零,电势能也为零,则下列说法正确的是( )A物体带正电且逆时针转动B在物体运动的过程中,机械能守恒,且机械能 E mv212
34、智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A417C在物体运动的过程中,重力势能随时间变化的关系为 EpmgR(1cos t)vRD在物体运动的过程中,电势能随时间变化的关系为 E 电 mgR (cos t1)vR9如图所示,在光滑的水平轨道上有甲、乙两个等大的小球沿轨道向右运动,取向右为正方向,它们的动量分别为 p15 kgm/s 和 p27 kgm/s若两球能发生正碰,则碰后两球动量的增量 p1 和 p2 可能是( )Ap 13 kgm/s,p 23 kgm/s Bp 13 kgm/s,p 23 kgm/sC p13 kgm/s,
35、p23 kgm/s Dp 110 kgm/s,p 210 kgm/s10如图所示,在光滑的水平面上有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为 L 的区域内,一边长为 a(aL )的正方形闭合线圈以初速度 v0 垂直于磁场边界滑过磁场后速度变为v(vv 0),那么 ( )A完全进入磁场中时线圈的速度大于 v0 v2B完全进入磁场中时线圈的速度等于v0 v2C完全进入磁场中时线圈的速度小于v0 v2D上述情况中 A、B 均有可能,而 C 是不可能的二、选择题11气垫导轨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,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C
36、和 D 的气垫导轨以及滑块 A 和 B 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:用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、m B;调整气垫导轨,使导轨处于水平;在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销将其锁定,把它们静止地放在气垫导轨上;智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A418用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L1;按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块 A、B 的运动时间的计时器开始工作,当滑块 A、 B 分别碰撞挡板 C、 D 时停止计时,记下 A、B 分别到达 C
37、、D 的运动时间 t1 和t2(1)实验中还应测量的物理量是_(2)利用上述测量的实验数据验证动量守恒定律的表达式是_,上式中算得的 A、B 两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是_(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?如能,请写出表达式:_12光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从 a、b 间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用如图乙所示的装置来测量滑块与长 1 m 左右的木板间的动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能,图中木板固定在水平面上,木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩
38、轻弹簧(弹簧的长度与木板相比可忽略 ),弹簧右端与滑块接触, 1 和 2 是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出现使弹簧解除锁定,滑块获得一定的初速度后水平向右运动,光电门 1、2 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 2.0102 s 和 5.010 2 s用游标卡尺测量小滑块的宽度 d,游标卡尺的示数如图丙所示(1)读出滑块的宽度 d_cm(2)滑块通过光电门 1 的速度 v1_m/s,通过光电门 2 的速度v2_m/s (3)若用米尺测量出两个光电门之间的距离为 L,已知当地的重力加速度为 g,则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为_(各量均用字母表示)(4)
39、若用米尺测量出滑块的初始位置到光电门 2 的距离为 s,为测量被压缩弹簧的弹性智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A419势能,则还需测量的物理量是_(说明其含义,并指明代表物理量的字母),被压缩弹簧的弹性势能可表示为 _(各量均用字母表示)13 在半径 R5000 km 的某星球表面,宇航员做了如下实验实验装置如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由轨道 AB 和圆弧轨道 BC 组成,将质量 m0.2 kg 的小球从轨道AB 上高 H 处的某点静止滑下,用力传感器测出小球经过 C 点时对轨道的压力 F,改变 H的大小,可测出相应的 F
40、 大小,F 随 H 的变化关系如图乙所示求:(1)圆轨道的半径(2)该星球的第一宇宙速度14如图所示,间距为 L 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为 ,导轨光滑且电阻忽略不计磁感应强度为 B 的条形匀强磁场的方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为 d1,间距为 d2两根质量均为 m、有效电阻均为 R 的导体棒 a 和 b 放在导轨上,并与导轨垂直(设重力加速度为 g)智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A420(1)若 a 进入第 2 个磁场区域时,b 以与 a 同样的速度进入第 1 个磁场区域,求 b 穿过第 1 个磁场区
41、域过程中增加的动能 Ek(2)若 a 进入第 2 个磁场区域时,b 恰好离开第 1 个磁场区域,此后 a 离开第 2 个磁场区域时,b 又恰好进入第 2 个磁场区域,且 a、b 在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相同,求 b 穿过第 2 个磁场区域的过程中,两导体棒产生的总焦耳热 Q15如图所示,质量分别为 3m、2m 、m 的三个小球 A、B、C,用两根长为 L 的轻绳相连,置于倾角为 30、高为 L 的固定光滑斜面上,A 球恰能从斜面顶端处竖直落下,弧形挡板使小球只能竖直向下运动,碰撞过程中没有动能损失,小球落地后均不再反弹现由静止开始释放它们,不计所有摩擦求:(1)A 球刚要落地
42、时的速度大小(2)C 球刚要落地时的速度大小(3)在 B 球运动的过程中,两绳对 B 球做的总功16如图所示,一个带有 圆弧的粗糙滑板 A 的总质量 mA3 kg,其圆弧部分与水平14部分相切于 P,水平部分 PQ 长 L3.75 m开始时,A 静止在光滑水平面上现有一质量mB 2 kg 的小木块 B 从滑块 A 的右端以水平初速度 v0 5 m/s 滑上 A,小木块 B 与滑板 A之间的动摩擦因数 0.15,小木块 B 滑到滑板 A 的左端并沿着圆弧部分上滑一段弧长智培教育:023-61225982 61225983重庆江北观音桥步行街阳光城大厦 16 楼 A3/A421后返回,最终停止在滑板 A 上(1)求 A、 B 相对静止时的速度大小(2)若 B 最终停在 A 的水平部分上的 R 点,P、R 相距 1 m,求 B 在圆弧上运动的过程中因摩擦而产生的内能(3)若圆弧部分光滑,且除 v0 不确定外其他条件不变,讨论小木块 B 在整个运动过程中,是否有可能在某段时间里相对地面向右运动?如不可能,说明理由;如可能,试求出 B 既向右滑动,又不滑离木板 A 的 v0 取值范围(取 g10 m/s 2,结果可以保留根号)