近三年高考(一动一静模型)
高考物理碰撞中“一动一静”一维弹性碰撞模型复习
高考物理碰撞中“一动一静”一维弹性碰撞模型复习摘要:一运动的物体与一静止的物体发生弹性碰撞构成一种重要碰撞模型,即“一动一静”一维弹性碰撞模型,碰撞过程动量、机械能守恒,碰后两物体速度可求.两物体通过弹簧弹力作用,把一物体的动能转移给另一物体;或一物体在另一物体表面运动,通过物体间的弹力作用,把一物体的动能转移给另一物体也可构成“隐蔽”的“一动一静”一维弹性碰撞模型.关键词:“一动一静”一维弹性碰撞,动量守恒,机械能守恒,动能,弹性势能,重力势能。
2017届全国考纲把选修3-5由先前的选考内容角色变换成必考内容角色,这要求我们广大高三物理老师提高对选修3-5复习的重视程度,下面谈谈我如何复习选修3-5动量中“一动一静”一维弹性碰撞重要模型,不足之处请同仁指正.一运动的弹性小球碰撞一静止的弹性小球,两小球接触碰撞过程中相互作用的力较大,时间又短,系统动量守恒;两小球从开始接触到共速这短暂过程中小球的动能向小球的弹性势能转化,两小球从共速到开始分离这短暂过程中小球的弹性势能向小球的动能转化,系统机械能也守恒.如图,在光滑的水平面上质量m1、速度v1弹性小球1向右运动与质量m2、静止弹性小球2发生正碰.设m1、m2碰撞分离后的速度分别为v’1、v’2系统动量守恒m1v1=m1v’1+m2v’2系统机械能守恒12m1v12 =12m1v’12+12m2v’22解得错误!或错误!(增根舍去)(Ⅰ)当m1>m2时,v’1与v1同向(大撞小,同向跑);当m1>>m2时,v’1≈v1、v’2≈2v1(Ⅱ)当m1=m2时,v’1与v1换速,即v’1=0、v’2=v1(Ⅲ)当m1<m2时,v’1与v1反向(小撞大,被弹回);当m1<<m2时,v’1≈-v1、v’2≈0下面从三个方面分析“一动一静”一维弹性碰撞模型的应用情景一:两弹性体组成的系统,系统能量由动能→物体间挤压的弹性势能→动能例1、如图所示,两个半径相同的小球A、B分别被不可伸长的细线悬吊着,静止时两根细线竖直,两小球刚好接触,且球心在同一条水平线上.现向左移动小球A,使A球与最低点的高度差为h(悬吊A球的细线张紧),然后无初速释放小球A,小球将发生碰撞.碰撞过程没有机械能损失,且碰撞前后小球的摆动平面不变.碰后A、B上升的最大高度分别为h A 和h B(最大高度均未超过绳长)()A .若m A <mB ,则h A 、h B 中有一个可能大于hB .若m A >m B ,则一定为h B >h >h AC .若m A >m B ,则h A =h B 是可能的D .无论质量关系如何,h A 、h B 一定不可能相等【解答】小球A 下摆过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:m A gh=12m A v A 2 解得:v A =2gh两个小球碰撞过程在水平方向动量守恒,系统机械能守恒(“一动一静”一维弹性碰撞模型). 错误!解得:v A ’=错误!v A ,v B ’=错误!v A碰撞后两小球向上运动的过程中,两小球机械能守恒:12 m A v A ’2=mgh A ,12m B v B ’2=mgh B A 、若m A <m B ,碰撞后A 球反弹,向左摆动,B 球向右摆动,系统机械能守恒,h A 、h B 可能相等,但都不可能大于h ,故AD 错误;B 、若m A >m B ,碰撞后两球都向右摆动,则一定为h B >h >h A ,h A 、h B 不可能相等,故B 正确,C 错误;故选B .例2、如图,光滑水平面上两个体积相同的小球A 和B 静止在同一直线上,B 球右侧有一固定的竖直挡板。
碰撞—“一动一静”模型
v1
家国情怀,国际视野
例5:如图所示,光滑水平面上,质量为2 m的小球A连接着轻质弹簧, 处于静止;质量m的小球B以初速度v0向左匀速运动,接着逐渐压缩 弹簧并使A运动,过一段时间,A与弹簧分离,设小球A、B与弹簧相 互作用过程中无机械能损失 ,弹簧始终处于弹性限度以内。弹簧恢 复原长时两球速度分别是多少?方向如何?
功能关系: 1 2
mv
2 0
0
1 (m
2
M))
2
共
E
∆E=mgh
家国情怀,国际视野
二、“一动一静”弹性碰撞模型
设两个小球发生弹性碰撞
动量守恒:
m1v1 0 m1v1' m2v2'
机械能守恒:
1 2
m1v12
0
1 2
m1v1'2
1 2
m2v2'2
解得:
v1'
m1 m1
m2 m2
v1
v2'
2m1 m1 m2
解析:小球滑上斜面后,只要小球水平方向 的分速度大于斜面体的速度,小球将继续上滑,高度将继续增加, 重力势能也继续增大。当二者的速度相等时,小球上升到最大高度, 重力势能最大,系统动能的损失也最大。
家国情怀,国际视野
小球和斜面体之间的相互作用也可等效为“一动一静”完全非弹性 碰撞,则
动量守恒:mv0 0 (m M )v共
平地面光滑。mA、mB原来静止,在瞬间给mB一很大的冲量,使mB获
得初速度v0,则在以后的运动中,弹簧的最大弹性势能是多少?
解析:弹簧的最大弹性势能临界情况是,当两滑块刚好具有共同速 度,弹簧拉伸最长。符合“一动一静”完全非弹性碰撞模型。
家国情怀,国际视野
高考动量解题模型总结
模型组合讲解一一子弹打木块模型[模型概述]子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。
R F N s 相=△ E k 系统=Q , Q 为摩擦在系统中产生的热量; 小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动;一静一动的同种电荷追碰运动等。
[模型讲解]例.如图1所示,一个长为L 、质量为M 的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m 的物块(可 视为质点),以水平初速度V 0从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为R ,当物块与木块达 到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化成内能的量Q 。
解析:可先根据动量守恒定律求出m 和M 的共同速度 Q 。
对物块,滑动摩擦力,做负功,由动能定理得:11一 F (d + s ) = —mv 2 — — mv 2 f 2 t 2 0即F f 对物块做负功,使物块动能减少。
对木块,滑动摩擦力F 对木块做正功,由动能定理得Fs =1Mv 2,即F 对木块做正功,使木块动能 f f 2f增加,系统减少的机械能为:mmv 2 — — mv 2 - M MV 2 = F (d + s) - F s = F d < 1 > 2 0 2 t 2 f f f本题中F f = R mg ,物块与木块相对静止时,v^ = v ,则上式可简化为:R mgd = mviv 2 - - (m + M) v 2< 2 >22t又以物块、木块为系统,系统在水平方向不受外力,动量守恒,则:mv = (m + M ) v< 3 >t联立式<2>、<3>得:, Mv 2d = ----------------- 0 ---------2R g (M + m )故系统机械能转化为内能的量为:Mv 2 Mmv 2Q = F d = R mg - -------------------- 0 --------- = ------ 0—再根据动能定理或能量守恒求出转化为内能的量 图1R g (M + m) 2( M + m)f 2点评:系统内一对滑动摩擦力做功之和(净功)为负值,在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,其绝对值等于系统机械能的减少量,即F f s = A E。
高考常用24个物理模型
Fm 高考常用24个物理模型物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理,对于例题做到触类旁通,举一反三,把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力,下面是物理解题中常见的24个解题模型,从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理,基本涵盖高中物理知识的各个方面。
主要模型归纳整理如下:模型一:超重和失重系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m (g +a ); 向下失重(加速向下或减速上升)F =m (g -a ) 难点:一个物体的运动导致系统重心的运动绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动?模型二:斜面搞清物体对斜面压力为零的临界条件斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定μ=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ< tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ)aθ模型三:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法:指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程。
隔离法:指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒)与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关。
平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N=211212m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用⇒F 212m m m N+=讨论:①F 1≠0;F 2=0122F=(m +m )a N=m aN=212m F m m +② F 1≠0;F 2≠0 N= 211212m F m m m F ++(20F =是上面的情况) F=211221m m g)(m m g)(m m ++F=122112m (m )m (m gsin )m mg θ++F=A B B 12m (m )m Fm m g ++F 1>F 2 m 1>m 2 N 1<N 2例如:N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力N 12对13=Fnm12)m -(nm 2 m 1 Fm 1 m 2╰ α模型四:轻绳、轻杆绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
近三年高考(一动一静模型)
近三年高考(07—09全国卷·四川卷)中的“一动一静正碰”模型高中物理的《动量》一章,在力学板块中占据相当重要的地位,因为它提供了一种典型的物理分析、解决问题的方法,其中碰撞问题是一种常规的,重要的表现形式,而“一动一静正碰”模型又是其中一种特殊的,简单的表现,因而在07—09三年全国卷和四川卷高考中频频出现,因此这种“一动一静正碰”应引起我们的高度重视。
一.“一动一静正碰”模型1.设水平面内有两个物体,质量分别为m 1和m 2,m 1以速度v 1去和静止的m 2发生正碰,碰后m 1速度v 1\,m 2速度v 2\,由于碰撞时间短,相互作用内力大,一般远大于外力,故系统动量守恒有m 1v 1= m 1v 1\+ m 2v 2\…………………………①若碰撞无能量损失,为弹性正碰,有2\222\11211212121v m v m v m +=…………② 由①②得 12121\1v m m m m v +-=………………③ 1211\22v m m m v +=………………④ 2.讨论:①若m 1>>m 2,有v 1\=v 1 v 2\=2v 1即碰后m 1的速度几乎不变,m 2以m 1碰前两倍速度同向运动。
②若m 1>m 2,有v 1\>0 v 2\>0即碰后m 1和m 2均沿v 1方向同向运动且v 1\<v 2\③若m 1=m 2,有v 1\=0 v 2\=v 1即碰后m 1静止,m 2获得m 1的速度,此为“速度互换”。
④若m 1<m 2,有v 1\<0 v 2\>0即碰后m 1反弹,m 2沿v 1方向运动⑤若m 1<<m 2,有v 1\=-v v 2\=0即碰后m 1以碰前速度反弹,m 2几乎不动。
二.“一动一静”模型在近三年高考全国卷和四川卷中的考查1.07全国I 卷22题(2)——实验题22.(07全国Ⅰ)实验题:(2)碰撞的恢复系数的定义为,||||102012υυυυ--e 其中10υ和20υ分别是碰撞前两物体的速度,21υυ和分别是碰撞后两物体的速度。
高考的物理模型归纳总结
高考的物理模型归纳总结物理是高考科目中的一门重要学科,它要求考生掌握各种物理现象的规律和物理模型的应用。
在备考的过程中,归纳总结各种物理模型是提高解题能力的有效方法之一。
本文将总结高考物理中常见的物理模型,帮助考生更好地掌握知识和解题技巧。
一、匀速直线运动的物理模型匀速直线运动是物理学中最简单的一种运动形式。
在解题时,我们可以通过如下的物理模型描述匀速直线运动:1. 物体在直线上运动,不受其他外力影响。
2. 物体在单位时间内运动的距离相等,即速度恒定不变。
基于这个模型,我们可以应用一维运动的基本公式来解决与匀速直线运动相关的问题,比如计算位移、速度、时间等。
二、自由落体运动的物理模型自由落体运动指的是只受重力作用,没有其他外力影响的物体下落运动。
在解题时,可以使用如下的物理模型来描述自由落体运动:1. 物体下落的过程中,忽略空气阻力。
2. 物体下落时,重力是唯一的作用力。
3. 自由落体运动的竖直方向上,物体的速度越来越大。
基于这个模型,我们可以应用自由落体运动的基本公式,解决与自由落体相关的问题,如计算自由落体物体的时间、速度、位移等。
三、牛顿第一定律的物理模型牛顿第一定律也称为惯性定律,它描述了物体静止或匀速直线运动的状态。
以下是牛顿第一定律的物理模型:1. 物体在没有外力作用时,静止的物体会保持静止,匀速直线运动的物体会保持匀速直线运动。
2. 只有外力作用时,物体才会加速或改变运动状态。
基于牛顿第一定律的物理模型,我们可以解决与质点的静力平衡和运动状态相关的问题。
同时,理解牛顿第一定律对于理解牛顿第二定律和牛顿第三定律也十分重要。
四、牛顿第二定律的物理模型牛顿第二定律是描述物体运动状态变化的定律,以下是其物理模型:1. 物体所受合力等于物体的质量与加速度的乘积:F = ma。
2. 加速度的方向与合力的方向相同,或者反方向,与物体的质量成反比。
牛顿第二定律的物理模型是解决关于力、加速度和质量之间关系问题的重要工具。
高考常用24个物理模型【高考必备】
Fm 高考常用24个物理模型物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理,对于例题做到触类旁通,举一反三,把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力,下面是物理解题中常见的24个解题模型,从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理,基本涵盖高中物理知识的各个方面。
主要模型归纳整理如下:模型一:超重和失重系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m (g +a ); 向下失重(加速向下或减速上升)F =m (g -a ) 难点:一个物体的运动导致系统重心的运动绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动?模型二:斜面搞清物体对斜面压力为零的临界条件斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定=tg 物体沿斜面匀速下滑或静止 > tg 物体静止于斜面 < tg 物体沿斜面加速下滑a=g(sin 一cos )μθμθμθθμθaθ模型三:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法:指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程。
隔离法:指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒)与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关。
平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N=(N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用讨论:①F 1≠0;F 2=0N=② F 1≠0;F 2≠0 N=(是上面的情况) F=F=F=F 1>F 2 m 1>m 2 N 1<N 2例如:N 5对6=(m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力N 12对13=211212m F m F m m ++⇒F 212m m m N+=122F=(m +m )a N=m a212m F m m +211212m F m m m F ++20F =211221m m g)(m m g)(m m ++122112m (m )m (m gsin )m mg θ++A B B 12m (m )m Fm m g ++F Mm Fnm 12)m -(n m 2 m 1 Fm 1 m 2╰ α模型四:轻绳、轻杆绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
(完整版)高考常用24个物理模型
Fm 高考常用24个物理模型物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理,对于例题做到触类旁通,举一反三,把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力,下面是物理解题中常见的24个解题模型,从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理,基本涵盖高中物理知识的各个方面.主要模型归纳整理如下:模型一:超重和失重系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m (g +a ); 向下失重(加速向下或减速上升)F =m (g -a ) 难点:一个物体的运动导致系统重心的运动绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动?模型二:斜面搞清物体对斜面压力为零的临界条件斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定μ=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ〈 tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ)aθ模型三:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法:指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程.隔离法:指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关. 平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N= 211212m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用⇒F 212m m m N+=讨论:①F 1≠0;F 2=0122F=(m +m )a N=m aN=212m F m m +② F 1≠0;F 2≠0 N= 211212m F m m m F ++(20F =是上面的情况)F=211221m m g)(m mg)(m m ++F=122112m (m )m (m gsin )m m g θ++F=A B B 12m (m )m F m mg ++F 1>F 2 m 1>m 2 N 1〈N 2例如:N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力N 12对13=F nm12)m-(nm 2 m 1 Fm 1m 2╰ α模型四:轻绳、轻杆绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
高考常用24个物理模型完整版.doc
Fm高考常用24个物理模型物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理,对于例题做到触类旁通,举一反三,把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力,下面是物理解题中常见的24个解题模型,从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理,基本涵盖高中物理知识的各个方面。
主要模型归纳整理如下:模型一:超重和失重系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y)向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)难点:一个物体的运动导致系统重心的运动绳剪断后台称示数铁木球的运动系统重心向下加速用同体积的水去补充斜面对地面的压力?地面对斜面摩擦力?导致系统重心如何运动?模型二:斜面搞清物体对斜面压力为零的临界条件斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ)aθ模型三:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法:指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程。
隔离法:指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒)与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关。
平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N=211212m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用⇒F 212m m m N+=讨论:①F 1≠0;F 2=0122F=(m +m )a N=m aN=212m F m m +② F 1≠0;F 2≠0 N= 211212m F m m m F ++(20F =是上面的情况) F=211221m m g)(m m g)(m m ++F=122112m (m )m (m gsin )m mg θ++F=A B B 12m (m )m Fm m g ++F 1>F 2 m 1>m 2 N 1<N 2例如:N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力N 12对13=Fnm12)m -(nm 2 m 1 Fm 1 m 2╰α模型四:轻绳、轻杆绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
高考常用24个物理模型精编版
Fm 高考常用24个物理模型物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理,对于例题做到触类旁通,举一反三,把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力,下面是物理解题中常见的24个解题模型,从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理,基本涵盖高中物理知识的各个方面。
主要模型归纳整理如下:模型一:超重和失重系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m (g +a ); 向下失重(加速向下或减速上升)F =m (g -a ) 难点:一个物体的运动导致系统重心的运动绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动?模型二:斜面搞清物体对斜面压力为零的临界条件斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定μ=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ< tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ)aθ模型三:连接体是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法:指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程。
隔离法:指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒)与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关。
平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N=211212m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用⇒F 212m m m N+=讨论:①F 1≠0;F 2=0122F=(m +m )a N=m aN=212m F m m +② F 1≠0;F 2≠0 N= 211212m F m m m F ++(20F =是上面的情况) F=211221m m g)(m m g)(m m ++F=122112m (m )m (m gsin )m mg θ++F=A B B 12m (m )m Fm m g ++F 1>F 2 m 1>m 2 N 1<N 2例如:N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力N 12对13=Fnm12)m -(nm 2 m 1 Fm 1 m 2╰ α模型四:轻绳、轻杆绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
“一动一静”碰撞模型及解题技巧(经典)
s 2 ds 1v 0v“一动一静”碰碰模型及解题本领(典范)之阳早格格创做一、“一动一静”真足非弹性碰碰模型 修坐模型正在光润火仄里上,品量为的物体以初速度去碰碰停止的物体,碰后二物体粘正在所有具备共共的速度,那种碰碰称为“一动一静”真足非弹性碰碰,此时系统动能益坏最大. (1)基础特性碰后二物体速度相等,由动量守恒定律得: (2)功能闭系系统内力干功,真止系统动能取其余形式能量的转移.当二物体速度相等时,系统动能益坏最大,即: 二、应用(1)滑动摩揩力干功,系统动能转移为内能 例1. 正在光润火仄里上,有一停止的品量为M 的木块,一颗初动量为的子弹mv 0,火仄射进木块,并深进木块d ,且冲打历程阻力(f )恒定. 剖析:()m v m m v 1112=+()2212121v m M mv E +-=得:21)(2v M m mM E += 例2.如图所示,品量为M 的少木板停止正在光润火仄里上,品量为m 的小物块以火仄速度v0从少木板左端启初疏通,为使小物块没有从少木板左端滑降,少木板起码多少?分解:小物块没有从少木板上滑降的临界情况是,当小物块滑至少木板左端时,二者刚刚佳具备共共速度,切合“一动一静”真足非弹性碰碰模型,系统益坏的动能转移为系统爆收的内能,分散摩揩死热公式可解出少木板的少度.解:小物块没有从少木板上滑降的临界情况是小物块滑至少木板左端时,二者刚刚佳具备共共速度.据动量守恒定律:()v m M mv +=0 据能量的转移取守恒:220)(2121v m M mv mgL +-=μ联坐解得:)(220m M g Mv L +=μ即为少木板的最小少度例3.光润火仄里上停止一少木板A ,A 的二端各有一横曲挡板.另有一木块B (可视为量面)以的初速度v1=5m/s 背左疏通,如图所示.若A 取B 之间的动摩揩果数μ=0.05,且A 取B 的品量相等,供B 正在A 上滑止的总路途(假设B 取挡板碰碰时无板滞能益坏).剖析:B 正在A 上去回滑动并取二挡板爆收碰碰,由于滑动摩揩力的效率,B 最后必停正在A 上并取A 以共共的速度疏通.A 取B 之间的相互效率即为“一动一静”真足非弹性碰碰. 解:设A 取B 的品量均为m ,系统动量守恒,有mv mv 12=能量的转移取守恒:μmgs mv mv =-12122122·解以上二式得:s v g m ==⨯⨯=12245400510125μ..()(2)沉力干功,系统动能转移为沉力势能例4. 正在光润火仄里上停止一品量为M 的斜里体,现有一品量为m 的小球以火仄速度滑上斜里,如图2所示.若斜里脚够少且光润,供小球能正在斜里上滑止的最大下度.分解:小球滑上斜里后,只消小球火仄目标的分速度大于斜里体的速度,小球将继承上滑,下度将继承减少,沉力势能也继承删大.当二者的速度相等时,小球降下到最大下度,沉力势能最大,系统动能的益坏也最大.小球战斜里体之间的相互效率也可等效为“一动一静”真足非弹性碰碰,则()()22112121v m M m v m gh v M m m v m +-=+=解以上二式得:二、“一动一静”真足弹性碰碰模型二小球弹性碰碰表里推导设二个小球爆收弹性碰碰 根据动量守恒定律,11221122m v m v m v m v ''+=+ (1) 根据弹性碰碰历程板滞能守恒,22221122112211112222m v m v m v m v ''+=+ (2)由(1)式移项,得11112222m v m v m v m v ''-=- (3) 由(3)式,得()()111222m v v m v v ''-=- (4)由(2)式移项,得22221111222211112222m v m v m v m v ''-=- (5)由(5)式,整治得()()()()1111122222m v v v v m v v v v ''''-+=-+ (6)将(4)式代进(6)式左边,整治得1122v v v v ''+=+ (7) 由(1)战(7)式,解得12211212122m m m v v v m m m m -'=+++ (8) 21122121212m m m v v v m m m m -'=+++ (9)比圆:正在光润火仄里上,品量为m1的物体以初速度v0去碰碰停止的物体m2,碰后的m1速度是v1,m2的速度是v2,碰碰历程无板滞能益坏…………供解:据动量守恒定律:221101v m v m v m +=据能量守恒定律得:222211201212121v m v m v m +=得:21211v m m m m v +-=例5.正在光润火仄里上停止一品量为M 的斜里体,现有一品量为m 的小球以火仄速度v 1滑上斜里,如图2所示.若斜里脚够少且光润,供小球战斜里体末尾的速度. 例5问案:0m v M m M v +-=球,0m2v M m v +=斜例6.如图所示,光润火仄里上,品量为2m 的小球B 连交着沉量弹m2mAB v 021122v m v =簧,处于停止;品量为m 的小球A 以初速度v 0背左匀速疏通,交着渐渐压缩弹簧并使B 疏通,过一段时间,A 取弹簧分散,设小球A 、B 取弹簧相互效率历程中无板滞能益坏,弹簧末究处于弹性极限以内.供(1)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能E . (2)弹簧回复本万古二球速度分别是几?目标怎么样?例6. 解:(1)当A 球取弹簧交触以去,正在弹力效率下减速疏通,而B 球正在弹力效率下加速疏通,弹簧势能减少,当A 、B 速度相共时,弹簧的势能最大.设A 、B 的共共速度为v ,弹簧的最局势能为E ,则: A 、B 系统动量守恒,有v m m mv )2(0+=由板滞能守恒:Ev m m mv ++=220)2(2121联坐二式得2031mv E =(2) V1=﹣31VO V2=32VO训练:1、正在光润火仄里上,有一牢固正在绝缘底座上的仄止板电容器,电容器左极板启有小孔,电容器连共底座总品量为M.现有一品量为m ,戴电量为的面电荷(没有计沉力)以初速度从小孔火仄射进电容器,如图4所示.若电荷射进电容器的最大深度为,供电容器二极板间电场强度的大小.剖析:电荷射进电容器最大深度时共速,有()v M m mv +=1()2212121vm M mv Eqd m +-= 得:21)(2v qd M m mM E m +=。
高考物理24个经典模型
高考物理24个经典模型高考物理是许多学生的重要科目之一,它涵盖了许多基本的物理概念和理论。
在备考期间,了解和掌握一些经典的物理模型对于学生们来说是至关重要的。
下面将介绍高考物理中的24个经典模型,帮助学生们更好地备考。
1. 质点运动模型:质点运动模型是最基本的物理模型之一,它描述了物体在不同条件下的运动规律,例如匀速直线运动、匀变速直线运动和自由落体等。
2. 牛顿第二定律模型:牛顿第二定律模型描述了物体的加速度与作用力之间的关系,即F = ma。
学生需要熟练掌握这一模型,用于解决力学问题。
3. 弹簧模型:弹簧模型描述了弹簧的弹性性质,包括弹簧的弹性系数和弹性势能等。
在弹簧振动和弹簧力学问题中经常会用到这一模型。
4. 动量守恒模型:动量守恒模型描述了碰撞过程中物体的总动量守恒,可以应用于弹性碰撞和非弹性碰撞等问题。
5. 能量守恒模型:能量守恒模型描述了系统内能量的转化和守恒。
学生需要掌握机械能守恒和热能守恒两种情况。
6. 万有引力模型:万有引力模型描述了两个物体之间的引力作用力,根据万有引力定律可以解决行星运动、天体运动等问题。
7. 惯性模型:惯性模型描述了物体维持静止或匀速直线运动的性质,根据牛顿第一定律可以解决相关问题。
8. 热力学模型:热力学模型描述了热量传递和温度变化的规律,包括热传导、热辐射和热对流等。
9. 管道模型:管道模型描述了流体在管道中的流动规律,包括伯努利定律和波依恩定律等。
10. 马尔代夫模型:马尔代夫模型描述了光在不同介质中的传播规律,包括光的折射、反射和干涉等。
11. 磁感应强度模型:磁感应强度模型描述了磁场对运动带电粒子的作用力,根据洛伦兹力可以解决相关问题。
12. 电阻模型:电阻模型描述了电流通过电阻时的电压和电阻的关系,根据欧姆定律可以解决电路问题。
13. 电容模型:电容模型描述了电容器的电荷存储和电压变化规律,包括串联电容和并联电容等问题。
14. 电磁感应模型:电磁感应模型描述了磁场对电路中电流的诱导作用,包括电磁感应定律和法拉第定律等。
高考物理试卷上常见10种模型总结
高考物理试卷上常见10种模型总结
1. 棱镜模型:通过棱镜图形来反映物质与能量系统的结构和运动变化,以揭示它们之间的内在关系,可以直观表示物质与能量系统的变化过程。
2. 能量收支模型:把能量来源和消耗分别作为收入和支出,根据能量守恒定律,描述物质的运动的过程。
3. 大弹道模型:根据力学方程,用大弹道原理描述物体运动的轨迹,揭示物体运动的性质。
4. 动量守恒模型:质量、速度和动量之间具有一定的关系,根据动量守恒定律描述物体运动的过程。
5. 机械性能模型:根据物理学机械学的原理,分析介质的传播特性,描述物体的形变、变形、受力,从而推断它们的性能。
6. 气体模型:气体定律是物理学中对气体状态的数学描述,它揭示了气体的压力、密度和温度及其内部动能之间的联系,可以用来描述物质间的相互作用和气体与物体间的力学关系。
7. 波动模型:用波动原理来描述波的传播,把量子力学和相对论应用于实验,探究物质的结构,特别是激光物理的特性。
8. 保热模型:根据保热定律,描述物体的温度分布和变化,以及物质之间的热力学性质,如热容量、比热容等。
9. 电磁模型:利用电磁学原理,根据电磁场的信息,模拟各种电磁现象,如电磁波传导、电流电压特性、电磁感应、电磁屏蔽等。
10. 电路模型:电路模型是一种结合电子学和电路学的工程实践,用来分析电路系统的电流和电压,描述不同电路元件之间的相互作用,以及电路系统的传输特性。
(完整版)“一动一静”碰撞模型及解题技巧(经典)
s 2ds 1v 0v“一动一静”碰撞模型及解题技巧(经典)一、“一动一静”完全非弹性碰撞模型 建立模型在光滑水平面上,质量为的物体以初速度去碰撞静止的物体,碰后两物体粘在一起具有共同的速度,这种碰撞称为“一动一静”完全非弹性碰撞,此时系统动能损失最大。
(1)基本特征碰后两物体速度相等,由动量守恒定律得:(2)功能关系系统内力做功,实现系统动能与其它形式能量的转化。
当两物体速度相等时,系统动能损失最大,即:()2212112121v m m v m E k +-=∆二、 应用(1)滑动摩擦力做功,系统动能转化为内能例1. 在光滑水平面上,有一静止的质量为M 的木块,一颗初动量为的子弹mv 0,水平射入木块,并深入木块d ,且冲击过程阻力(f )恒定。
解析:()m v m m v 1112=+()2212121v m M mv E +-= 得:21)(2v M m mM E +=例2.如图所示,质量为M 的长木板静止在光滑水平面上,质量为m 的小物块以水平速度v0从长木板左端开始运动,为使小物块不从长木板右端滑落,长木板至少多长?分析:小物块不从长木板上滑落的临界情况是,当小物块滑至长木板右端时,二者刚好具有共同速度,符合“一动一静”完全非弹性碰撞模型,系统损失的动能转化为系统产生的内能,结合摩擦生热公式可解出长木板的长度。
解:小物块不从长木板上滑落的临界情况是小物块滑至长木板右端时,二者刚好具有共同速度。
据动量守恒定律:()vm M mv +=0据能量的转化与守恒:220)(2121v m M mv mgL +-=μ联立解得:)(220m Mg Mv L +=μ 即为长木板的最小长度例3.光滑水平面上静止一长木板A ,A 的两端各有一竖直挡板。
另有一木块B (可视为质点)以的初速度v1=5m/s 向右运动,如图所示。
若A 与B 之间的动摩擦因数μ=0.05,且A 与B 的质量相等,求B 在A 上滑行的总路程(假设B 与挡板碰撞时无机械能损失)。
高考中高频的108个模型总结
高考中高频的108个模型总结高考是中国学生在高中阶段的最重要的考试之一,对于大多数考生来说具有决定性的意义。
在高考中,一般会出现一些高频的模型题目。
下面总结了108个高考模型,帮助考生备考,取得优异的成绩。
语文篇1.阅读理解:根据文章内容回答问题。
2.情感分析:分析文章的情感色彩和表达手法。
3.古文阅读:阅读给定的古文,理解和解读。
4.名著阅读:阅读一些优秀的文学名著,了解故事和主题。
5.考纲解读:理解考纲要求,指导作文写作。
6.写作指导:根据给定的素材进行写作。
7.现代文阅读:理解现代文,分析主题和观点。
数学篇1.解方程:根据所给方程式解出未知数的值。
2.函数与图像:了解各种函数的图像特征。
3.几何运用:运用几何知识解决实际问题。
4.数列与推理:分析数列的规律并预测下一个数的值。
5.概率统计:分析事件发生的可能性和数据的统计特征。
6.三角函数:运用三角函数解决实际问题。
7.解几何题:运用几何知识解决给定的几何问题。
英语篇1.语法填空:根据上下文和语法知识填写空白处的单词。
2.阅读理解:根据文章内容回答问题。
3.写作:根据给定的题目和素材进行写作。
4.词汇学习:学习一些常用的英语词汇和短语。
5.主题写作:根据给定的主题进行写作。
6.句型转换:根据所给的句子进行变形。
物理篇1.动量守恒:分析碰撞过程中动量的守恒。
2.力的分解:根据给定的力和角度,计算合力。
3.电路分析:分析电路中电流和电压的关系。
4.能量守恒:分析系统内能量的转化和守恒。
5.波动理论:理解波动的基本原理和特性。
6.光学问题:分析光的传播和折射。
7.磁场分析:理解磁场的形成和作用力。
化学篇1.物质变化:分析物质变化的途径和过程。
2.反应速率:分析化学反应的速率和影响因素。
3.原子结构:理解原子的组成和结构。
4.溶液的理论:应用溶解度公式计算溶液的浓度。
5.化学方程式:根据化学反应方程式平衡化学方程式。
6.化学计算:根据化学计算题目求解相关的数据。
高考物理动态模型归纳总结
高考物理动态模型归纳总结物理学作为一门自然科学,是研究物质及其运动规律的学科。
在高考物理考试中,动态模型是一个重要的考点,它通常涉及到物体在力的作用下的运动规律以及相关的数学计算。
本文将对高考物理动态模型进行归纳总结,以帮助同学们更好地理解和掌握这一部分的知识。
一、匀速直线运动模型1. 定义:物体在单位时间内移动的距离相等,即速度恒定。
2. 公式:v = s/t,其中v表示速度,s表示位移,t表示时间。
3. 单位:速度的国际单位是米每秒(m/s)。
二、变速直线运动模型1. 定义:物体在单位时间内移动的距离不相等,即速度不恒定。
2. 公式:v = (s₂ - s₁)/(t₂ - t₁),其中v表示平均速度,s₂和s₁表示两个时刻的位移,t₂和t₁表示两个时刻的时间间隔。
3. 单位:平均速度的国际单位是米每秒(m/s)。
三、自由落体运动模型1. 定义:物体只受重力作用,在空气中忽略空气阻力的情况下,垂直向下运动的模型。
2. 公式:s = (1/2)gt²,其中s表示下落的位移,g表示重力加速度,t 表示时间。
3. 单位:位移的国际单位是米(m),时间的国际单位是秒(s)。
四、抛体运动模型1. 定义:物体在水平方向具有匀速直线运动,垂直方向具有自由落体运动的模型。
2. 公式:- 水平方向:v = u,其中v表示水平方向的速度,u表示水平方向的初速度。
- 垂直方向:s = ut + (1/2)gt²,其中s表示垂直方向的位移,u表示垂直方向的初速度,g表示重力加速度,t表示时间。
3. 单位:水平方向速度的国际单位是米每秒(m/s),垂直方向位移的国际单位是米(m),时间的国际单位是秒(s)。
五、圆周运动模型1. 定义:物体在做圆周运动的模型。
2. 公式:- 角速度:ω = Δθ/Δt,其中ω表示角速度,Δθ表示角度的改变量,Δt表示时间的改变量。
- 周期:T = (2π)/ω,其中T表示周期,π表示圆周率。
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近三年高考(07—09全国卷·四川卷)中的“一动一静正碰”模型高中物理的《动量》一章,在力学板块中占据相当重要的地位,因为它提供了一种典型的物理分析、解决问题的方法,其中碰撞问题是一种常规的,重要的表现形式,而“一动一静正碰”模型又是其中一种特殊的,简单的表现,因而在07—09三年全国卷和四川卷高考中频频出现,因此这种“一动一静正碰”应引起我们的高度重视。
一.“一动一静正碰”模型1.设水平面内有两个物体,质量分别为m 1和m 2,m 1以速度v 1去和静止的m 2发生正碰,碰后m 1速度v 1\,m 2速度v 2\,由于碰撞时间短,相互作用内力大,一般远大于外力,故系统动量守恒有m 1v 1= m 1v 1\+ m 2v 2\…………………………①若碰撞无能量损失,为弹性正碰,有2\222\11211212121v m v m v m +=…………② 由①②得 12121\1v m m m m v +-=………………③ 1211\22v m m m v +=………………④ 2.讨论:①若m 1>>m 2,有v 1\=v 1 v 2\=2v 1即碰后m 1的速度几乎不变,m 2以m 1碰前两倍速度同向运动。
②若m 1>m 2,有v 1\>0 v 2\>0即碰后m 1和m 2均沿v 1方向同向运动且v 1\<v 2\③若m 1=m 2,有v 1\=0 v 2\=v 1即碰后m 1静止,m 2获得m 1的速度,此为“速度互换”。
④若m 1<m 2,有v 1\<0 v 2\>0即碰后m 1反弹,m 2沿v 1方向运动⑤若m 1<<m 2,有v 1\=-v v 2\=0即碰后m 1以碰前速度反弹,m 2几乎不动。
二.“一动一静”模型在近三年高考全国卷和四川卷中的考查1.07全国I 卷22题(2)——实验题22.(07全国Ⅰ)实验题:(2)碰撞的恢复系数的定义为,||||102012υυυυ--e 其中10υ和20υ分别是碰撞前两物体的速度,21υυ和分别是碰撞后两物体的速度。
弹性碰撞的恢复系数e =1, 非弹性碰撞的e <1。
某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图所示) 验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2 (它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大小于小球2的质量。
实验步骤如下:安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O 。
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A 点由静止滚下,并落在地面上。
重复多次,用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置。
第二步,把小球 2 放在斜槽前端边缘处的C 点,让小球1从A 点由静止滚下,使它们碰撞。
重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O 点的距离,即线段OM ,OP ,ON 的长度。
上述实验中,①P 点是 的平均位置,M 点是 的平均位置,N 点是 的平均位置,②请写出本实验的原理写出用测量量表示的恢复系数的表达式 ③三个落地点距O 点的距离 OM ,OP ,ON 与实验所用的小球质量是否有关?[解] ①P 点是在实验的第一步中小球1落点的平均位置M 点是小球1与小球2碰撞后小球1落点的平均位置N 点是小球2落点的平均位置②原理小球从槽口C 飞出后作平抛运动的时间相同,设为t ,则有tv ON t v OM tv OP 2110===小球2碰撞前静止,020=vOPOM ON OP OM ON v v v v e -=--=--=0201012 ③OP 与小球的质量无关,OM 和ON 与小球的质量有关。
[析] 本题借助验证动量守恒定律的实验装置,用球1和球2一动一静碰撞后的平抛水平位移来表达一个新概念、一恢复系数,考查学生对该碰撞模型的理解和应用能力。
2.07年全国I 卷24题——计算题24.(18分)(07全国Ⅰ)如图所示,质量为m 的由绝缘材料制成的球与质量为M = 19m 的金属球并排悬挂。
现将绝缘球拉至与竖直方向成θ= 60°的位置自由释放,下摆后在最低点处与金属球发生弹性碰撞。
在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。
已知由于磁场的阻尼作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处。
求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45°。
[解] 设在第n 次碰撞前绝缘球的速度为,1-n v 碰撞后绝缘球、金属球的速度分别为n v 和,n V 由于碰撞过程中动量守恒、碰撞前后动能相等,设速度向左为正,则n n n mv MV mv -=-1 ①2221212121n n n mv MV mv +=- ② 由①、②两式及M=19m 解得1109-=n n v v ③ 1101-=n n v V ④ 第n 次碰撞后绝缘球的动能为020)81.0(21E mv E n n == ⑤E 0为第1次碰撞前的动能,即初始能量 绝缘球在 45600===θθθ与处的势能之比为586.0)c o s 1()c o s 1(00=--=θθm g l m g l E E ⑥式中l 为摆长。
根据⑤式,经n 次碰撞后n n E E )81.0(0= ⑦易算出531.0)81.0(,656.0)81.0(22==,因此,经过3次碰撞后θ将小于45°。
[析] 本题是典型的“一动一静正碰”模型,把该模型设计在磁场的阻压作用下,综合功能和能量损失,计算多次碰撞规律。
3.08全国I 卷24题——计算题24.(18分)图中滑块和小球的质量均为m ,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与滑块上的悬点O 由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为l 1开始时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块均静止。
现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚好被一表面涂有粘住物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,当轻绳与竖直方向的夹角θ=60°时小球达到最高点。
求(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中,挡板阻力对滑块的冲量;[解][析] 创建一个滑块被粘住,在极短时间内速度减为零的情景,运用水平方向的动量定理求冲量,这是一个“一动一静”模型的特殊运用。
4.08全国II 卷23题——计算题[解][析] 一颗子弹打穿一静止物块,明显动量守恒,求该过程中的系统机械能损失,考查学生对这一模型的基本运算处理思路。
5.08四川卷25题——计算题25.(20分)一倾角为θ=45°的斜血固定于地面,斜面顶端离地面的高度h 0=1m ,斜面底端有一垂直于斜而的固定挡板。
在斜面顶端自由释放一质量m =0.09kg 的小物块(视为质点)。
小物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.2。
当小物块与挡板碰撞后,将以原速返回。
重力加速度g=10 m/s 2。
在小物块与挡板的前4次碰撞过程中,挡板给予小物块的总冲量是多少?[解] 设小物块从高为h 处由静止开始沿斜面向下运动,到达斜面底端时速度为v 。
由功能关系得θθμsin cos 212h mg mv mgh += ①以沿斜面向上为动量的正方向。
按动量定理,碰撞过程中挡板给小物块的冲量 )(v m mv I --= ②设碰撞后小物块所能达到的最大高度为h’,则θθμsin cos 212h mg h mg mv '+'= ③ 同理,有 θθμsin cos 212h mg v m h mg '+'=' ④)(v m v m I '--'=' ⑤式中,v’为小物块再次到达斜面底端时的速度,I’为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量。
由①②③④⑤式得kI I =' ⑥式中μθμθ+-=tan tan k ⑦由此可知,小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数,首项为)c o t 1(2201θμ-=gh m I ⑧ 总冲量为 )1(3214321k k k I I I I I I +++=+++= ⑨由 )11112kk k k k nn --=⋯+++- ⑩ 得 )c o t 1(221104θμ---=gh m kk I ⑾ 代入数据得 )63(43.0+=I N·s[析] 物体滑到挡板“一动一静”正碰,属m 1<<m 2的应用情况,只是在此过程中加入了多次碰撞求总冲量的复杂过程,提升了本题难度,特别是数学等比数列求和,充分体现数理结合。
6.09四川卷25题——计算题09四川25题25.(20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O ,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2C.将弹簧拉至水平后,以初速度V 0=20 m/s 竖直向下射出小球P,小球P 到达O 点的正下方O 1点时速度恰好水平,其大小V=15 m/s.若O 、O 1相距R=1.5 m,小球P 在O 1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg 的静止绝缘小球N 相碰。
碰后瞬间,小球P 脱离弹簧,小球N 脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E 和垂直于纸面的磁感应强度B=1T 的弱强磁场。
此后,小球P 在竖直平面内做半径r=0.5 m 的圆周运动。
小球P 、N 均可视为质点,小球P 的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g=10 m/s 2。
那么,(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P 、N 碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
(3)若题中各量为变量,在保证小球P 、N 碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r 的表达式(要求用B 、q 、m 、θ表示,其中θ为小球N 的运动速度与水平方向的夹角)。
[解] 解析:(2)由题给条件知,N 碰后作平抛运动,P 所受电场力和重力平衡,P 带正电荷。
设P 、N 碰后的速度大小分别为v 1和V ,并令水平向右为正方向,有: 1mv mv MV =±+ ③而: 1Bqr v m= ④ 若P 、N 碰后速度同向时,计算可得V<v1,这种碰撞不能实现。
P 、N 碰后瞬时必为反向运动。
有: mv Bqr V M+= ⑤ P 、N 速度相同时,N 经过的时间为N t ,P 经过的时间为P t 。
设此时N 的速度V1的方向与水平方向的夹角为θ,有:11cos V V V v θ== ⑥ 11sin sin N gt V v θθ== ⑦代入数据,得: 4N t s = ⑧ 对小球P ,其圆周运动的周期为T ,有:2m T Bqπ= ⑨ 经计算得: N t <T ,P 经过P t 时,对应的圆心角为α,有: 2P t T απ= ⑩ 当B 的方向垂直纸面朝外时,P 、N 的速度相同,如图可知,有: 1απθ=+ 联立相关方程得: 1215P t s π= 比较得, 1N P t t ≠,在此情况下,P 、N 的速度在同一时刻不可能相同。