2017高考动量守恒定律题型特点与命题规律分析及复习策略
2017年高考物理试卷考法分析
气体速率分布特点、理想气体状态方程
热学
选考题
中
15
(1)考查了单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化的关系图线,往常教学中关注点是其“两头少、中间多”的正态分布特点,而题目中考查图线与横轴所围面积,由横纵轴意义可以推断,其总面积恒为单位1,命题角度守正出奇。(2)考查综合考查了单气体问题和多气体问题,命题角度常规常见,属于常规考法。
2017年高考物理试卷考法分析
题号
考点
模块
题型
难度
分数考法规律Leabharlann 14反冲运动、动量守恒
力与运动
选择题
中
6
考查利用反冲运动考查动量守恒定律,来自于2013年福建卷第15题的改编,当年福建卷考查的是字母表达,而今年的考题考查的是数据运算,相信不少同学都做过类似问题,只要细心列基本公式,本题不会犯错;
15
平抛运动
20
ϕ-x图线
电与磁
选择题
中
6
考查点电荷的场强公式以及电场力做功做功公式
21
动态平衡
力与运动
选择题
中
6
考查受力力动态平衡问题的,做辅助圆的方法求解力的变化,这类题型,同学们在平时练习应该较少
22
纸带处理
力与运动
非选择题
中
5
考查匀变速直线运动,用滴水法代替了纸带,其本质均为力学实验的留迹法,但是滴水法新颖独到,与当年伽利略实验的计时方法暗合
34
波的干涉;光的反射、光的折射
波、光
选考题
中
15
(1)考查了两列波干涉规律,不仅要考虑路程差还要考虑相位差,考查深入,能力要求较高。(2)本题看似简单,但是需要结合几何关系应用正弦定理来解三角形,数据繁琐,结果复杂,非常规数据,对计算能力提出了一定的要求
动量守恒定律题型总结
解:由动量守恒
v0
v
mv0 =(M+m) v
由动能定理
子弹: 木块:
f s1
1 2
mv2
1 2
mv02
f s2
1 2
Mv2
0
d=s1 –s2
s s s2
d
21
v0
0
d
v v
fd
1 2
mv
2 0
1 (M 2
m)v2
Mmv
2 0
2(M m)
f Mmv02 2d(M m)
s2
md M m
结论: 产生的热量(或者说系统减少的动能)
v
V
v/-V
0+20×5=70V-20 (5-V)
类型六、子弹打木块问题
综合运用动量守恒定律和动能定理解题
例. 设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质 量为M的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d。
求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。
子弹和木块各受哪些力?如何运动?
1
2
撞时刻0.3——0.4
05.5s03.3s04.40s3.3s
0.4s
4
0.5s
5
0.3s时还没撞
2
2
R L1 L2
位移关系:
0 m L1 M L2
t
t
L1 L2 R
速度关系:水平方向动量守恒
0 mv MV
mgR 1 mv2 1 MV 2
2
2
ML2 L1 600 m
位移关系:
0 m L1 M L2
t
t
L1 L2 Lcos60o L
2017 年高考物理试卷分析与复习策略建议(全国1卷)
2017 年高考物理试卷分析与复习策略建议今年是山东省高考理综重返全国卷队伍的第二年,理科综合试卷继续选用全国Ⅰ卷。
今年的全国Ⅰ卷物理部分,较好地贯彻了《2017 年普通高等学校招生全国统一考试大纲(物理科)》的命题指导思想,体现了以基础知识为依托,以能力考查为主旨的指导思想。
在保持历年来一贯的严谨的科学性和规范性的基础上,同时注重基础、体现方法、突出思想、考查能力,力求公平、公正、客观、全面。
试卷的整体难度呈阶梯型分布,有较好的区分度,体现了新课程的理念,有利于高校科学地选拔人才,对高中教学具有良好的导向作用。
一、试题总体分析:今年的试题总体难度较往年有所上升,灵活性增强。
选择题整体难度比往年略有上升;实验题考察形式新颖,对学生的基础知识与变通能力要求较高;计算题设问层次分明,计算难度有所下降,但对知识综合运用能力要求提高;选考题比较中规中矩,平稳过渡。
选择题、实验题和计算题三种题型的难度起点都较低,都是由易到难的连续性难度设计,易、中、难比例合理,以中等难度为主,拓宽难度分布范围,对大部分层次的考生进行了有效的区分。
多数题目难度不大,但计算题依然具有一定的挑战性,对学生的能力要求较高,具有较明显的选拔效果。
㈠试卷基本结构与主要点:1.题型结构分析:全卷包括选择题 8 题、实验题 2 题、计算题 3 题。
选择题结构与往年没有变化,仍是8 道,其中 14-18 为单选题,19-21 为多选题,共 48 分。
实验题还是力学题加电学题,力学题的分值小于电学题分值。
必修计算题为 1 道力学题加 1 道电学题。
选修为热学、波的叠加及光学。
2.试卷主要特点:①紧扣考纲,贴近教材,突出对基础知识、基本能力的考查。
新课标Ⅰ注重基础和主干知识的考察,例如:试卷中的 14 题考查动量守恒的知识点;15 题考查平抛运动规律的问题;16 题是复合场问题;17 题是聚变反应中质量亏损,根据质能方程列式即可;18 题比较新颖,但实际上就是电磁感应中楞次定律运用问题;19 题是安培定则和力的合成问题;20 题点电荷电场中场强与电势及电场力做功问题;21 题是受力平衡中的动态分析问题;22 题考查的力学实验,是利用滴水计时器研究匀变速运动的规律;23 题电学实验是研究小灯泡的伏安特性;24 题是功能关系、动能定理的考察;25 题考查电场与重力场的叠加后做匀变速运动的综合问题;这些题目都是对基础知识和基本能力的考查,电学实验题及压轴题(25 题)难度相对较大,不容易得分。
高中物理动量守恒题解题技巧
高中物理动量守恒题解题技巧动量守恒是高中物理中一个重要的概念,也是解题中常用的方法之一。
在解动量守恒题时,我们可以通过以下几个步骤来分析和解答。
1. 确定系统边界首先,我们需要明确题目中所涉及的物体是否构成一个封闭的系统。
如果是一个封闭系统,那么系统内的总动量在任何时刻都是守恒的。
如果不是一个封闭系统,我们需要考虑外力对系统的作用。
举个例子,假设有两个质量分别为m1和m2的物体A和B,它们在水平面上以不同的速度运动。
如果题目中明确指出A和B之间没有外力作用,那么A和B构成一个封闭系统,其总动量在运动过程中保持不变。
2. 分析系统内部的动量变化接下来,我们需要分析系统内部各个物体的动量变化。
通常,我们可以通过使用动量守恒定律来解决这个问题。
动量守恒定律可以表示为:系统内部各个物体的动量之和在任何时刻都保持不变。
例如,假设一个质量为m的物体在水平面上以速度v1运动,与一个质量为M的物体发生碰撞,碰撞后物体的速度分别为v2和V。
根据动量守恒定律,我们可以得到以下方程:mv1 + MV = mv2 + MV通过解这个方程,我们可以求解出碰撞后物体的速度v2和V。
3. 考虑外力对系统的作用如果题目中存在外力对系统的作用,我们需要将外力对系统的作用考虑进去。
外力对系统的作用会改变系统的总动量。
例如,假设一个质量为m的物体在水平面上以速度v1运动,与一个质量为M 的物体发生碰撞,碰撞后物体的速度分别为v2和V。
如果题目中明确指出碰撞过程中有一个外力F对系统产生作用,那么我们需要考虑这个外力对系统的动量变化。
根据牛顿第二定律,外力对物体的作用会改变物体的动量,动量的变化量等于外力的冲量。
我们可以使用冲量-动量定理来分析这个问题。
例如,如果外力F对物体A的作用时间为Δt,那么物体A的动量变化量可以表示为FΔt。
根据动量守恒定律,我们可以得到以下方程:mv1 + MV + FΔt = mv2 + MV通过解这个方程,我们可以求解出碰撞后物体的速度v2和V。
17年高考物理计算题答题技巧及注意事项
17年高考物理计算题答题技巧及注意事项知识掌握固然重要,技巧的掌握也是不可或缺的,下面是查字典物理网整理的高考物理计算题答题技巧,希望对考生有帮助。
一、主干、要害知识重点处置清楚明确整个高中物理知识框架的同时,对主干知识(如牛顿定律、动量定理、动量守恒、能量守恒、闭合电路欧姆定律、带电粒子在电场、磁场中的运动特点、法拉第电磁感应定律、全反射现象等)公式来源、使用条件、罕见应用特别要反复熟练,弄懂弄通的基础上抓各种知识的综合应用、横向联系,形成纵横交错的网络。
二、熟练、灵活掌握解题方法基本方法:审题技巧、分析思路、选择规律、建立方程、求解运算、验证讨论等技巧方法:指一些特殊方法如整体法、隔离法、模型法、等效法、极端假设法、图象法、极值法等习题训练中,应拿出一定时间反复强化解题时的一般方法,以形成良好的科学思维习惯,此基础上辅以特殊技巧,将事半功倍。
此外,还应掌握三优先四分析的解题策略,即优先考虑整体法、优先考虑动能定理、优先考虑动量定理;分析物体的受力情况、分析物体的运动情况、分析力做功的情况、分析物体间能量转化情况。
形成有机划、多角度、多侧面的解题方法网络。
三、专题训练要有的放矢专题训练的主要目的通过解题方法指导,总结出同类问题的一般解题方法与其变形、变式。
而且要特别注意四类综合题的系统复习:1、强调物理过程的题,要分清物理过程,弄清各阶段的特点、相互之间的关系、选择物理规律、选用解题方法、形成解题思路。
2、模型问题,如平衡问题、追击问题、人船问题、碰撞问题、带电粒子在复合场中的加速、偏转问题等,只要将物理过程与原始模型合理联系起来,就容易解决。
3、技巧性较高的题目,如临界问题、模糊问题,数理结合问题等,要注意隐含条件的挖掘、关键点”突破、过程之间“衔接点”确定、重要词的理解、物理情景的创设,逐步掌握较高的解题技巧。
4、信息给予题。
方法:1阅读理解,发现信息(2提炼信息,发现规律(3运用规律,联想迁移(4类比推理,解答问题四、强化解题格式规范化1、对概念、规律、公式表达要明确无误2、对图式分析、文字说明、列方程式、简略推导、代入数据、计算结果、讨论结论等步骤应完整、全面、不可缺少3、无论是文字说明还是方程式推导都应简洁明了言简意赅,注意单位的统一性和物理量的一致性。
高中物理动量守恒定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)
(1)A、B 相碰后瞬间的共同速度的大小; (2)A、B 相碰前弹簧具有的弹性势能; (3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径 R=x0 的半圆轨道 PQ,圆弧轨道与斜面相切 于最高点 P,现让物块 A 以初速度 v 从 P 点沿斜面下滑,与 B 碰后返回到 P 点还具有向上 的速度,则 v 至少为多大时物块 A 能沿圆弧轨道运动到 Q 点.(计算结果可用根式表示)
mv2 (m M )v mv2
解得:v=0.40m/s
对
P1、P2、M
为系统:
f2L
1 2
mv22
1 (m 2
M )v2
代入数值得:L=3.8m
滑板碰后,P1 向右滑行距离: s1
v2 2a1
0.08m
P2 向左滑行距离: s2
v22 2a2
2.25m
所以 P1、P2 静止后距离:△S=L-S1-S2=1.47m
根据能量守恒定律得: m + = m +
解得:vB = - +
因为 B 不改变运动方向,所以 vB = - + ≥0
解得: q≤ Q
则 B 所带电荷量的最大值为:qm = Q
5.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=600 的位置自由释放,下摆后在最低点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
450.
【答案】最多碰撞 3 次 【解析】 解:设小球 m 的摆线长度为 l
小球 m 在下落过程中与 M 相碰之前满足机械能守恒:
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A、B、C,三球的质量分别为m A=1kg、m B=2kg、m C=6kg,初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A球以v0=9m/s的速度向左运动,与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A球与B球碰撞中损耗的机械能;(2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;(3)在以后的运动过程中B球的最小速度.【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A、B发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A、B的共同速度损失的机械能(2)A、B、C系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A、B在前,C在后.此后C向左加速,A、B的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A、B继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A、B的速度,C的速度可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B的最小速度为零 .考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A 、B 发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答2.两个质量分别为0.3A m kg =、0.1B m kg =的小滑块A 、B 和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小滑块A 粘连,另一端与小滑块B 接触而不粘连.现使小滑块A 和B 之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度03/v m s =在水平面上做匀速直线运动,如题8图所示.一段时间后,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两滑块仍沿水平面做直线运动,两滑块在水平面分离后,小滑块B 冲上斜面的高度为 1.5h m =.斜面倾角o 37θ=,小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.15μ=,水平面与斜面圆滑连接.重力加速度g 取210/m s .求:(提示:o sin 370.6=,o cos370.8=)(1)A 、B 滑块分离时,B 滑块的速度大小. (2)解除锁定前弹簧的弹性势能.【答案】(1)6/B v m s = (2)0.6P E J = 【解析】试题分析:(1)设分离时A 、B 的速度分别为A v 、B v , 小滑块B 冲上斜面轨道过程中,由动能定理有:2cos 1sin 2BB B Bm gh m gh m v θμθ+⋅= ① (3分)代入已知数据解得:6/B v m s = ② (2分)(2)由动量守恒定律得:0()A B A A B B m m v m v m v +=+ ③ (3分) 解得:2/A v m s = (2分) 由能量守恒得:2220111()222A B P A A B Bm m v E m v m v ++=+ ④ (4分) 解得:0.6P E J = ⑤ (2分)考点:本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律.3.冰球运动员甲的质量为80.0kg 。
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h="0.3" m (h 小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m 1="30" kg ,冰块的质量为m 2="10" kg ,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g="10" m/s 2.(i )求斜面体的质量;(ii )通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩? 【答案】(i )20 kg (ii )不能 【解析】试题分析:①设斜面质量为M ,冰块和斜面的系统,水平方向动量守恒:222()m v m M v =+系统机械能守恒:22222211()22m gh m M v m v ++= 解得:20kg M =②人推冰块的过程:1122m v m v =,得11/v m s =(向右)冰块与斜面的系统:22223m v m v Mv '=+ 22222223111+222m v m v Mv ='解得:21/v m s =-'(向右) 因21=v v ',且冰块处于小孩的后方,则冰块不能追上小孩. 考点:动量守恒定律、机械能守恒定律.2.光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ,质量分别为3A m m =、B C m m m ==,开始时B 、C 均静止,A 以初速度0v 向右运动,A 与B 相撞后分开,B 又与C 发生碰撞并粘在一起,此后A 与B 间的距离保持不变.求B 与C 碰撞前B 的速度大小.【答案】065B v v = 【解析】 【分析】【详解】设A 与B 碰撞后,A 的速度为A v ,B 与C 碰撞前B 的速度为B V ,B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ,由动量守恒定律得: 对A 、B 木块:0A A A B B m v m v m v =+对B 、C 木块:()B B B C m v m m v =+由A 与B 间的距离保持不变可知A v v = 联立代入数据得:065B v v =.3.(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K 时,可以发生“氦燃烧”。
动量守恒题解题技巧
动量守恒题解题技巧动量守恒是力学中一个重要的物理定律,它描述了在没有外力作用下,系统总动量保持不变的现象。
对于解题来说,掌握动量守恒的基本原理和技巧,可以帮助我们更好地理解问题,快速准确地得出答案。
本文将介绍一些动量守恒题解题的技巧和方法。
首先,我们来回顾一下动量守恒的基本原理。
动量是一个物体运动的量度,用质量乘以速度来表示。
对于一个封闭系统,如果没有外力作用,系统总动量在时间上是守恒的。
换句话说,系统中各个物体的动量之和在任意时刻都是不变的。
在解题时,我们需要注意以下几点。
第一,要清楚系统的边界和所考虑的物体。
只有在一个封闭系统内,动量守恒才成立。
因此,要明确哪些物体属于这个系统,哪些物体不属于考虑范围。
第二,要注意动量的正负性。
正方向的动量为正,反方向的动量为负。
对于一个系统中的物体,它们的各自的动量方向要根据题目给出的条件进行判断,然后在计算中要注意动量的正负。
第三,要注意速度的单位。
在计算动量时,要保证速度的单位与质量的单位相匹配。
常用的速度单位有米每秒(m/s)和千米每小时(km/h)。
在计算过程中,要注意速度单位的统一,避免混淆和计算错误。
接下来,我们通过几个例子,来具体说明动量守恒题的解题技巧。
例1:两人滑雪问题在一个水平的冰面上,两个体重相同的人($m_1$和$m_2$)开始两人滑雪竞赛。
他们以相等大小的速度相向而行,然后他们相碰撞。
碰撞过程中没有外力作用,两人在水平冰面上产生了一个共同的中心质点,他们的速度互换了。
求两人碰撞后各自的速度大小。
解析:这是一个典型的动量守恒问题。
首先,我们要明确所考虑的系统范围是两个人。
设两人碰撞前的速度分别为$v_1$和$v_2$,碰撞后两人的速度分别为$v_1'$和$v_2'$。
根据动量守恒定律,有$m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'$。
因为两人的质量相同,所以$m_1 = m_2$,得到$v_1 + v_2 = v_1' + v_2'$。
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg 和1kg 的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P .现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s ,此时乙尚未与P 相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P 碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P 对乙的冲量的最大值. 【答案】v 乙=6m/s. I =8N 【解析】 【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.如图所示,在水平地面上有两物块甲和乙,它们的质量分别为2m 、m ,甲与地面间无摩擦,乙与地面间的动摩擦因数恒定.现让甲以速度0v 向着静止的乙运动并发生正碰,且碰撞时间极短,若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞,试求:(1)第一次碰撞过程中系统损失的动能 (2)第一次碰撞过程中甲对乙的冲量 【答案】(1)2014mv ;(2) 0mv 【解析】 【详解】解:(1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为1v 、2v ,之后甲做匀速直线运动,乙以2v 初速度做匀减速直线运动,在乙刚停下时甲追上乙碰撞,因此两物体在这段时间平均速度相等,有:212v v =而第一次碰撞中系统动量守恒有:01222mv mv mv =+由以上两式可得:012v v =,20 v v = 所以第一次碰撞中的机械能损失为:222201201111222224E m v m v mv mv ∆=--=gg g g (2)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量:200I mv mv =-=3.如图所示,质量分别为m 1和m 2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v 1、v 2同向运动,并发生对心碰撞,碰后m 2被右侧墙壁原速弹回,又与m 1碰撞,再一次碰撞后两球都静止.求第一次碰后m 1球速度的大小.【答案】【解析】设两个小球第一次碰后m 1和m 2速度的大小分别为和,由动量守恒定律得:(4分) 两个小球再一次碰撞,(4分)得:(4分)本题考查碰撞过程中动量守恒的应用,设小球碰撞后的速度,找到初末状态根据动量守恒的公式列式可得4.如图所示,固定的凹槽水平表面光滑,其内放置U 形滑板N ,滑板两端为半径R=0.45m 的1/4圆弧面.A 和D 分别是圆弧的端点,BC 段表面粗糙,其余段表面光滑.小滑块P 1和P 2的质量均为m .滑板的质量M=4m ,P 1和P 2与BC 面的动摩擦因数分别为μ1=0.10和μ2=0.20,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.开始时滑板紧靠槽的左端,P 2静止在粗糙面的B 点,P 1以v 0=4.0m/s 的初速度从A 点沿弧面自由滑下,与P 2发生弹性碰撞后,P 1处在粗糙面B 点上.当P 2滑到C 点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P 2继续运动,到达D 点时速度为零.P 1与P 2视为质点,取g=10m/s 2.问:(1)P 1和P 2碰撞后瞬间P 1、P 2的速度分别为多大? (2)P 2在BC 段向右滑动时,滑板的加速度为多大? (3)N 、P 1和P 2最终静止后,P 1与P 2间的距离为多少?【答案】(1)10v '=、25m/s v '= (2)220.4m/s a = (3)△S=1.47m【解析】试题分析:(1)P 1滑到最低点速度为v 1,由机械能守恒定律有:22011122mv mgR mv += 解得:v 1=5m/sP 1、P 2碰撞,满足动量守恒,机械能守恒定律,设碰后速度分别为1v '、2v ' 则由动量守恒和机械能守恒可得:112mv mv mv ''=+ 222112111222mv mv mv ''=+ 解得:10v '=、25m/s v '= (2)P 2向右滑动时,假设P 1保持不动,对P 2有:f 2=μ2mg=2m (向左) 设P 1、M 的加速度为a 2;对P 1、M 有:f=(m+M )a 22220.4m/s 5f ma m M m===+ 此时对P 1有:f 1=ma 2=0.4m <f m =1.0m ,所以假设成立. 故滑块的加速度为0.4m/s 2;(3)P 2滑到C 点速度为2v ',由2212mgR mv '= 得23m/s v '= P 1、P 2碰撞到P 2滑到C 点时,设P 1、M 速度为v ,由动量守恒定律得:22()mv m M v mv '=++ 解得:v=0.40m/s 对P 1、P 2、M 为系统:222211()22f L mv m M v '=++ 代入数值得:L=3.8m滑板碰后,P 1向右滑行距离:2110.08m 2v s a ==P 2向左滑行距离:22222.25m 2v s a '==所以P 1、P 2静止后距离:△S=L-S 1-S 2=1.47m考点:考查动量守恒定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系;牛顿第二定律;机械能守恒定律.【名师点睛】本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目,难度较大;要求学生能正确分析过程,并能灵活应用功能关系;合理地选择研究对象及过程;对学生要求较高.5.如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R =0.5m ,物块A 以v 0=6m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.1m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A 、B 的质量均为m =1kg(重力加速度g 取10m/s 2;A 、B 视为质点,碰撞时间极短).(1)求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ; (2)若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上,求k 的数值; (3)求碰后AB 滑至第n 个(n <k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式. 【答案】(1)5m/s v =, F =22 N (2) k =45 (3)90.2m/s ()n v n n k =-<【解析】⑴物块A 从开始运动到运动至Q 点的过程中,受重力和轨道的弹力作用,但弹力始终不做功,只有重力做功,根据动能定理有:-2mgR =-解得:v ==4m/s在Q 点,不妨假设轨道对物块A 的弹力F 方向竖直向下,根据向心力公式有:mg +F =解得:F =-mg =22N ,为正值,说明方向与假设方向相同。
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,质量M=1kg 的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽部分嵌有cd 和ef 两个光滑半圆形导轨,c 与e 端由导线连接,一质量m=lkg 的导体棒自ce 端的正上方h=2m 处平行ce 由静止下落,并恰好从ce 端进入凹槽,整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中,导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。
已知磁场的磁感应强度B=0.5T ,导轨的间距与导体棒的长度均为L=0.5m ,导轨的半径r=0.5m ,导体棒的电阻R=1Ω,其余电阻均不计,重力加速度g=10m/s 2,不计空气阻力。
(1)求导体棒刚进入凹槽时的速度大小;(2)求导体棒从开始下落到最终静止的过程中系统产生的热量;(3)若导体棒从开始下落到第一次通过导轨最低点的过程中产生的热量为16J ,求导体棒第一次通过最低点时回路中的电功率。
【答案】(1) 210/v m s = (2)25J (3)9W 4P = 【解析】 【详解】解:(1)根据机械能守恒定律,可得:212mgh mv = 解得导体棒刚进入凹槽时的速度大小:210/v m s =(2)导体棒早凹槽导轨上运动过程中发生电磁感应现象,产生感应电流,最终整个系统处于静止,圆柱体停在凹槽最低点根据能力守恒可知,整个过程中系统产生的热量:()25Q mg h r J =+=(3)设导体棒第一次通过最低点时速度大小为1v ,凹槽速度大小为2v ,导体棒在凹槽内运动时系统在水平方向动量守恒,故有:12mv Mv = 由能量守恒可得:2212111()22mv mv mg h r Q +=+- 导体棒第一次通过最低点时感应电动势:12E BLv BLv =+回路电功率:2E P R=联立解得:94 P W2.如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v1、v2同向运动,并发生对心碰撞,碰后m2被右侧墙壁原速弹回,又与m1碰撞,再一次碰撞后两球都静止.求第一次碰后m1球速度的大小.【答案】【解析】设两个小球第一次碰后m 1和m2速度的大小分别为和,由动量守恒定律得:(4分)两个小球再一次碰撞,(4分)得:(4分)本题考查碰撞过程中动量守恒的应用,设小球碰撞后的速度,找到初末状态根据动量守恒的公式列式可得3.如图所示,光滑水平直导轨上有三个质量均为m的物块A、B、C,物块B、C静止,物块B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计);让物块A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动.假设B和C 碰撞过程时间极短.那么从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,求.(1)A、B第一次速度相同时的速度大小;(2)A、B第二次速度相同时的速度大小;(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小【答案】(1)v0(2)v0(3)【解析】试题分析:(1)对A、B接触的过程中,当第一次速度相同时,由动量守恒定律得,mv0=2mv1,解得v1=v0(2)设AB第二次速度相同时的速度大小v2,对ABC系统,根据动量守恒定律:mv0=3mv2解得v 2=v 0(3)B 与C 接触的瞬间,B 、C 组成的系统动量守恒,有:解得v 3=v 0 系统损失的机械能为当A 、B 、C 速度相同时,弹簧的弹性势能最大.此时v 2=v 0 根据能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能.考点:动量守恒定律及能量守恒定律【名师点睛】本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律,综合性较强,关键合理地选择研究的系统,运用动量守恒进行求解。
高考数学复习方法:教你解答有关动量守恒习题的秘诀
教你解答有关动量守恒习题的秘诀选修《3-5》教材中对于动量守恒这部分内容,老师认为难教,学生认难学,于是很多人对这部分内容存在畏难的心里。
再者这部分内容虽然被列为选学部分,但对进一步学习物理学科是非常重要的,因为动量守恒定律是解决微观物理问题的重要工具和方法之一,因此也是必考内容。
我个人认为这其实一点也不难,只要在解答与动量相关的物体习题时抓住两题型和三句话,就能很好的解决这部分内容所涉及到的几乎全部习题。
两题型:一个题型是人船模型,所谓人船模型就是一个质量为m的人站在一个质量为M的船尾,船的长度为L(人可以看做质点,忽略船与空气和水的摩擦),当人从船头走到船尾的时候,问船走了多大的距离?这是个典型的两体问题,因系统动量守恒,人在行走的过程中船要向反的方向运动,这样人走的快船也走的快,人慢船也慢,人停止船也停止运动。
经过分析可知,人相对地的位移和船相对地的位移之和等于船的长度,这是解题的关键。
另个题型是子弹打木块模型,所谓的子弹打木块的模型就是在光滑的水平地有个质量为M的木块,一个质量为m的子弹水平射入木块中,最后和木块共同运动。
这个模型涉及动量守恒和能量守恒,即子弹和木块组成的系统动量守恒,子弹和木块组成的系统能量守恒,子弹减少的动能转化为木块增加的动能和系统增加的内能。
动量守恒与能量守恒是解题的关键。
三句话:一、注意研究系统的合理选择动量守恒是指一个系统在不受外力或者所受的合外力为零的情况下,系统内部物体之间发生相互作用,在相互作用的过程中系统的总动量不发生变化。
这里强调的是系统内部物体之间会发生动量之间的相互转化,在相互转化的过程中总的动量不发生变化。
因此在用动量守恒定律解决物理问题的时候,选择好研究的系统是非常重要的。
在解题的时候很可能遇到两个或者两个以上的物体组成的系统,这个时候就该合理的进行选择把几个物体当成一个物体来看,简单说就是变多个物体为两个物体,也就是保证在研究的过程中是两个物体在相互的作用。
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。
某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性,模型甲内部装有△m=100 g 的压缩气体,总质量为M=l kg ,点火后全部压缩气体以v o =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出;模型乙分为两级,每级内部各装有2m∆ 的压缩气体,每级总质量均为2M,点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度v o 从底部喷口在极短时间内竖直向下喷出,喷出后经过2s 时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度v o 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。
喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计,g 取10 m /s 2,求两种模型上升的最大高度之差。
【答案】116.54m【解析】对模型甲: ()00M m v mv =-∆-∆甲21085=200.5629v h m m g =≈甲甲对模型乙第一级喷气: 10022m mM v v ∆∆⎛⎫=-- ⎪⎝⎭乙 解得: 130m v s=乙2s 末: ‘11=10m v v gt s-=乙乙22111'=402v v h m g-=乙乙乙对模型乙第一级喷气:‘120=)2222M M m m v v v ∆∆--乙乙( 解得: 2670=9mv s 乙 22222445=277.10281v h m m g =≈乙乙可得: 129440+=116.5481h h h h m m ∆=-≈乙乙甲。
2.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc ,由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成,O 点是圆弧段的圆心,Oc 与Ob 的夹角θ=37°;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场,Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m 的矩形区域efgh ,ef 与Oc 交于c 点,ecf 与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m 2=3×10-3 kg 、电荷量q =3×l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点,质量m 1=1.5×10-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动,P 、Q 碰撞时间极短,碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回.已知P 与ab 间的动摩擦因数μ=0.5,A 、B 均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小g =10 m/s 2.求:(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ;(2)当β=53°时,物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场,求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1;(3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时,要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t 及对应的β值.【答案】(1)24.610N F N -=⨯ (2)1 1.25B T = (3)127s 360t π=,001290143ββ==和 【解析】 【详解】解:(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ',Q 碰后的速度为2v 从a 到b ,对P ,由动能定理得:221011111-22m gl m v m v μ=- 解得:17m/s v =碰撞过程中,对P ,Q 系统:由动量守恒定律:111122m v m v m v '=+取向左为正方向,由题意11m/s v =-', 解得:24m/s v =b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:2222N v F m g m R-=解得:24.610N N F -=⨯(2)设Q 在c 点的速度为c v ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:22222211(1cos )22c m gR m v m v θ-+=解得:2m/s c v =进入磁场后:Q 所受电场力22310N F qE m g -==⨯= ,Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得:2211c c m v qv B r =Q 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系:1 1.6m r d == 解得:1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =,2221m cm v r qB == 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大,则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如图所示:设最大圆心角为α,由几何关系得:22cos(180)d r r α-︒-= 解得:127α=︒ 运动周期:222m T qB π=则Q 在磁场中运动的最长时间:222127127•s 360360360m t T qB παπ===︒此时对应的β角:190β=︒和2143β=︒3.如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m 的物块B ,B 的下端连接一轻质弹簧,弹簧下端与挡板相连接,B 平衡时,弹簧的压缩量为x 0,O 点为弹簧的原长位置.在斜面顶端另有一质量也为m 的物块A ,距物块B 为3x 0,现让A 从静止开始沿斜面下滑,A 与B 相碰后立即一起沿斜面向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又一起向上运动,并恰好回到O 点(A 、B 均视为质点),重力加速度为g .求:(1)A 、B 相碰后瞬间的共同速度的大小; (2)A 、B 相碰前弹簧具有的弹性势能;(3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径R =x 0的半圆轨道PQ ,圆弧轨道与斜面相切 于最高点P ,现让物块A 以初速度v 从P 点沿斜面下滑,与B 碰后返回到P 点还具有向上的速度,则v 至少为多大时物块A 能沿圆弧轨道运动到Q 点.(计算结果可用根式表示) 【答案】20132v gx =014P E mgx =0(2043)v gx =+ 【解析】试题分析:(1)A 与B 球碰撞前后,A 球的速度分别是v 1和v 2,因A 球滑下过程中,机械能守恒,有: mg (3x 0)sin30°=12mv 12 解得:103v gx =…①又因A 与B 球碰撞过程中,动量守恒,有:mv 1=2mv 2…② 联立①②得:21011322v v gx ==(2)碰后,A 、B 和弹簧组成的系统在运动过程中,机械能守恒. 则有:E P +12•2mv 22=0+2mg•x 0sin30° 解得:E P =2mg•x 0sin30°−12•2mv 22=mgx 0−34mgx 0=14mgx 0…③ (3)设物块在最高点C 的速度是v C ,物块A 恰能通过圆弧轨道的最高点C 点时,重力提供向心力,得:2c v mg m R=所以:0c v gR gx ==C 点相对于O 点的高度: h=2x 0sin30°+R+Rcos30°=(43)2+x 0…⑤ 物块从O 到C 的过程中机械能守恒,得:12mv o 2=mgh+12mv c 2…⑥ 联立④⑤⑥得:0(53)?o v gx +=…⑦ 设A 与B 碰撞后共同的速度为v B ,碰撞前A 的速度为v A ,滑块从P 到B 的过程中机械能守恒,得:12mv 2+mg (3x 0sin30°)=12mv A 2…⑧ A 与B 碰撞的过程中动量守恒.得:mv A =2mv B …⑨ A 与B 碰撞结束后从B 到O 的过程中机械能守恒,得:12•2mv B 2+E P =12•2mv o 2+2mg•x 0sin30°…⑩ 由于A 与B 不粘连,到达O 点时,滑块B 开始受到弹簧的拉力,A 与B 分离. 联立⑦⑧⑨⑩解得:033v gx = 考点:动量守恒定律;能量守恒定律【名师点睛】分析清楚物体运动过程、抓住碰撞时弹簧的压缩量与A 、B 到达P 点时弹簧的伸长量相等,弹簧势能相等是关键,应用机械能守恒定律、动量守恒定律即可正确解题.4.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
7.3 动量守恒的判断及动量守恒定律的简单应用-2017年高考物理热点+题型全突破含解析
题型一、动量是否守恒的判断判断动量是否守恒,首先要看清系统是由哪些物体所组成的,然后再根据动量守恒的条件进行判断(具备下列条件之一即可):(1)系统不受外力作用,这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
(2)系统受外力作用,但所受合外力为零.像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。
(3)系统受外力作用,所受的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。
(4)系统受外力作用,但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动量近似守恒。
例如,抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力,重力完全可以忽略不计,系统的动量近似守恒.满足前三条中的任何一个条件,系统的动量都是守恒的,满足第四个条件时系统的动量是近似守恒。
动量守恒是自然界普遍适用的基本规律之一,它既适用于宏观、低速的物体,也适用于微观、高速的物体。
【典例1】如图所示,A、B两物体质量之比m A∶m B=3∶2,原来静止在平板小车C上.A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法中不正确的是()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒【答案】A【典例2】一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中,A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,如图所示。
则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统( )A.动量守恒,机械能守恒B.动量不守恒,机械能守恒C。
动量守恒,机械能不守恒D.无法判定动量、机械能是否守恒【答案】C【解析】动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为零,本题中子弹、两木块、弹簧组成的系统,水平方向上不受外力,竖直方向上所受外力的合力为零,所以动量守恒。
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析
高中物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱,木箱最终以速度v 向右匀速运动.已知木箱的质量为m ,人与车的总质量为2m ,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞,反弹回来后被小明接住.求:(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v 1的大小; (2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v 2的大小. 【答案】①2v;②23v 【解析】试题分析:①取向左为正方向,由动量守恒定律有:0=2mv 1-mv 得12v v =②小明接木箱的过程中动量守恒,有mv+2mv 1=(m+2m )v 2 解得223v v =考点:动量守恒定律2.运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。
某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性,模型甲内部装有△m=100 g 的压缩气体,总质量为M=l kg ,点火后全部压缩气体以v o =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出;模型乙分为两级,每级内部各装有2m∆ 的压缩气体,每级总质量均为2M,点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度v o 从底部喷口在极短时间内竖直向下喷出,喷出后经过2s 时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度v o 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。
喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计,g 取10 m /s 2,求两种模型上升的最大高度之差。
【答案】116.54m【解析】对模型甲: ()00M m v mv =-∆-∆甲21085=200.5629v h m m g =≈甲甲对模型乙第一级喷气: 10022m mM v v ∆∆⎛⎫=-- ⎪⎝⎭乙 解得: 130m v s=乙2s 末: ‘11=10m v v gt s-=乙乙22111'=402v v h m g-=乙乙乙对模型乙第一级喷气:‘120=)2222M M m m v v v ∆∆--乙乙( 解得: 2670=9mv s 乙 22222445=277.10281v h m m g =≈乙乙可得: 129440+=116.5481h h h h m m ∆=-≈乙乙甲。
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,两块相同平板P 1、P 2置于光滑水平面上,质量均为m 。
P 2的右端固定一轻质弹簧,左端A 与弹簧的自由端B 相距L 。
物体P 置于P 1的最右端,质量为2m 且可以看作质点。
P 1与P 以共同速度v 0向右运动,与静止的P 2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P 1与P 2粘连在一起,P 压缩弹簧后被弹回并停在A 点(弹簧始终在弹性限度内)。
P 与P 2之间的动摩擦因数为μ,求:(1)P 1、P 2刚碰完时的共同速度v 1和P 的最终速度v 2; (2)此过程中弹簧最大压缩量x 和相应的弹性势能E p 。
【答案】(1) 201v v =,4302v v = (2)L g v x -=μ3220,1620p mv E = 【解析】(1) P 1、P 2碰撞过程,动量守恒,102mv mv =,解得21v v =。
对P 1、P 2、P 组成的系统,由动量守恒定律 ,204)2(mv v m m =+,解得4302v v =(2)当弹簧压缩最大时,P 1、P 2、P 三者具有共同速度v 2,对P 1、P 2、P 组成的系统,从P 1、P 2碰撞结束到P 压缩弹簧后被弹回并停在A 点,用能量守恒定律)(2)2()2(21221221222021x L mg u v m m m mv mv ++++=⨯+⨯ 解得L gv x -=μ3220 对P 1、P 2、P 系统从P 1、P 2碰撞结束到弹簧压缩量最大,用能量守恒定律p 222021))(2()2(21221221E x L mg u v m m m mv mv +++++=+ 最大弹性势能162P mv E =注意三个易错点:碰撞只是P 1、P 2参与;碰撞过程有热量产生;P 所受摩擦力,其正压力为2mg【考点定位】碰撞模型、动量守恒定律、能量守恒定律、弹性势能、摩擦生热。
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
一可看做质点的小物块从A 点由静止释放,滑到C 点刚好相对小车停止。
已知小物块质量m =1kg ,取g =10m/s 2。
求:(1)小物块与小车BC 部分间的动摩擦因数;(2)小物块从A 滑到C 的过程中,小车获得的最大速度。
【答案】(1)0.5(2)1m/s 【解析】 【详解】解:(1) 小物块滑到C 点的过程中,系统水平方向动量守恒则有:()0M m v += 所以滑到C 点时小物块与小车速度都为0 由能量守恒得: mgR mgL μ= 解得:0.5RLμ== (2)小物块滑到B 位置时速度最大,设为1v ,此时小车获得的速度也最大,设为2v 由动量守恒得 :12mv Mv = 由能量守恒得 :22121122mgR mv Mv =+ 联立解得: 21/ v m s =2.如图所示,两块相同平板P 1、P 2置于光滑水平面上,质量均为m 。
P 2的右端固定一轻质弹簧,左端A 与弹簧的自由端B 相距L 。
物体P 置于P 1的最右端,质量为2m 且可以看作质点。
P 1与P 以共同速度v 0向右运动,与静止的P 2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P 1与P 2粘连在一起,P 压缩弹簧后被弹回并停在A 点(弹簧始终在弹性限度内)。
P 与P 2之间的动摩擦因数为μ,求:(1)P 1、P 2刚碰完时的共同速度v 1和P 的最终速度v 2; (2)此过程中弹簧最大压缩量x 和相应的弹性势能E p 。
【答案】(1) 201v v =,4302v v = (2)L g v x -=μ3220,1620p mv E = 【解析】(1) P 1、P 2碰撞过程,动量守恒,102mv mv =,解得21v v =。
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析
高考物理动量守恒定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,质量M=1kg 的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽部分嵌有cd 和ef 两个光滑半圆形导轨,c 与e 端由导线连接,一质量m=lkg 的导体棒自ce 端的正上方h=2m 处平行ce 由静止下落,并恰好从ce 端进入凹槽,整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中,导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。
已知磁场的磁感应强度B=0.5T ,导轨的间距与导体棒的长度均为L=0.5m ,导轨的半径r=0.5m ,导体棒的电阻R=1Ω,其余电阻均不计,重力加速度g=10m/s 2,不计空气阻力。
(1)求导体棒刚进入凹槽时的速度大小;(2)求导体棒从开始下落到最终静止的过程中系统产生的热量;(3)若导体棒从开始下落到第一次通过导轨最低点的过程中产生的热量为16J ,求导体棒第一次通过最低点时回路中的电功率。
【答案】(1) 210/v m s = (2)25J (3)9W 4P = 【解析】 【详解】解:(1)根据机械能守恒定律,可得:212mgh mv = 解得导体棒刚进入凹槽时的速度大小:210/v m s =(2)导体棒早凹槽导轨上运动过程中发生电磁感应现象,产生感应电流,最终整个系统处于静止,圆柱体停在凹槽最低点根据能力守恒可知,整个过程中系统产生的热量:()25Q mg h r J =+=(3)设导体棒第一次通过最低点时速度大小为1v ,凹槽速度大小为2v ,导体棒在凹槽内运动时系统在水平方向动量守恒,故有:12mv Mv = 由能量守恒可得:2212111()22mv mv mg h r Q +=+- 导体棒第一次通过最低点时感应电动势:12E BLv BLv =+回路电功率:2E P R=联立解得:94 P W2.如图所示,光滑水平直导轨上有三个质量均为m的物块A、B、C,物块B、C静止,物块B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计);让物块A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动.假设B和C 碰撞过程时间极短.那么从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,求.(1)A、B第一次速度相同时的速度大小;(2)A、B第二次速度相同时的速度大小;(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小【答案】(1)v0(2)v0(3)【解析】试题分析:(1)对A、B接触的过程中,当第一次速度相同时,由动量守恒定律得,mv0=2mv1,解得v1=v0(2)设AB第二次速度相同时的速度大小v2,对ABC系统,根据动量守恒定律:mv0=3mv2解得v2=v0(3)B与C接触的瞬间,B、C组成的系统动量守恒,有:解得v3=v0系统损失的机械能为当A、B、C速度相同时,弹簧的弹性势能最大.此时v2=v0根据能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能.考点:动量守恒定律及能量守恒定律【名师点睛】本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律,综合性较强,关键合理地选择研究的系统,运用动量守恒进行求解。
动量高考重点题型及规律破解
动量高考重点题型及规律破解李修圣【期刊名称】《高中数理化》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】2页(P39-40)【作者】李修圣【作者单位】山东省平度市山东省华侨中学【正文语种】中文动量定律一直是高考的重要考点,常常考查动量定律的应用.该类试题涉及动量守恒与机械能守恒、动量守恒与能量守恒以及动量与力学知识等综合应用;试题设计情景比较新颖,题目难度属于中档或偏上.现将动量高考重点题型及规律分析总结如下,供同学们参考.例1 如图1,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m·s-1的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m(h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg,冰块的质量为m2=10 kg,小孩与滑板始终无相对运动.重力加速度g取10 m·s-2.(1) 求斜面体的质量;(2) 通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩?(1) 设斜面质量为m0,在冰块滑上斜面至与斜面速度相同过程中,冰块和斜面组成的系统水平方向动量守恒,则有m2v2=(m2+m0)v,系统机械能守恒,则有解得m0=20 kg.(2) 人推冰块的过程有m1v1-m2v2=0,得小孩的速度v1=1 m·s-1,方向向右.在冰块与小孩子分开至从斜面滑下的过程中,冰块与斜面组成的系统水平方向动量守恒,则系统机械能守恒,则有解得方向向右.因为方向相同,且冰块处于小孩的后方,则冰块不能追上小孩.规律破解解决动量守恒定律与机械能守恒定律应用问题时,要抓住某一方向守恒以及系统守恒,分别列出对应的动量和机械能守恒的方程式,通过结果判断或说明即可.例2 如图2所示,水平地面上有2个静止的小物块a和b,其连线与墙垂直.a和b相距l,b与墙之间也相距l,a的质量为m,b的质量为两物块与地面间的滑动摩擦因数均相同,现使a以初速度v0向右滑动,此后a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞,重力加速度大小为g,求物块与地面间的滑动摩擦因数满足的条件.设物块与地面间的滑动摩擦因数为μ,若要物块a、b能够发生碰撞,应有即设在a、b发生弹性碰撞前的瞬间,a的速度大小为v1,由能量守恒可得设在a、b碰撞后的瞬间,a、b的速度大小分别为根据动量守恒和能量守恒定律可得联立可得根据题意,b没有与墙发生碰撞,根据功能关系可知故有综上所述,a与b发生碰撞但b没有与墙发生碰撞的条件是规律破解解决动量守恒和能量守恒问题,关键是明确研究对象和运动过程,确定该过程系统是否满足动量守恒条件,以及能量如何转化,然后再列式求解,探究分析.例3 (2016年北京卷) 激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动.激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用.光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒.一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图3所示.图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO夹角均为θ,出射时光束均与SO平行.请在下面2种情况下,分析说明2光束因折射对小球产生的合力的方向.ⅰ) 光束①和②强度相同;ⅱ) 光束①比②的强度大.ⅰ) 仅考虑光的折射,设Δt时间内每束光穿过小球的粒子数为n,每个粒子动量的大小为p.这些粒子进入小球前总动量为p1=2npcos θ,从小球出射时的总动量为p2=2np, p1、p2的方向均沿SO向右.根据动量定理,有可知,小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右;根据牛顿第三定律,两光束对小球的合力的方向沿SO向左.ⅱ) 建立如图4所示的Oxy直角坐标系.x方向:根据ⅰ)同理可知,两光束对小球的作用力沿x轴负方向.y方向:设Δt时间内,光束①穿过小球的粒子数为n1,光束②穿过小球的粒子数为n2,n1>n2.这些粒子进入小球前的总动量为p1y=(n1-n2)psin θ,从小球出射时总动量为p2y=0.由动量定理FyΔt=p2y-p1y=-(n1-n2)psin θ,可知小球对这些粒子的作用力Fy的方向沿y轴负方向,根据牛顿第三定律,两光束对小球的作用力沿y轴正方向.所以两光束对小球的合力的方向指向左上方.规律破解动量与光学的交汇问题,因光的折射及反射,由入射角等于反射角这一原理入手,再建立坐标系,通过x轴、y轴及总动量关系可以得到关系式,从而使问题得到解决.总之,动量部分一般设计一大一小题目,在选择填空题目中考查比较单一,解答题中通常会结合动量守恒和机械能等其他一些知识点进行,另外,考生还要能够通过动量及能量守恒定律去解决现实生活中一些问题,这是近几年高考中新的关注点.。
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2017高考动量守恒定律题型特点与命题规律分析及复习策略本专题内容可视为牛顿力学的进一步拓展,但是动量守恒定律是独立于牛顿运动定律之外的自然规律,这个规律为解决力学问题开辟了新的途径,因而非常重要.一、本章内容、考试范围及要求二、常见题型展示1. 定量定理的简单应用及对有关物理现象的解释2. 用动量定理解决反冲类等各种问题3. 碰撞(爆炸,反冲)类问题4. 某一方向上动量守恒问题5. 人船模型问题6.动量与能量综合问题7.实验:验证动量守恒定律本章考试题型归纳与分析:考试的题型:选择题、实验题、解答题考试核心考点与题型:(1)选择题:动量的矢量性的考查,某一方向上的动量守恒问题。
(2)解答题:碰撞等五种模型及动量与能量的综合考查。
三、近几年高考在本章中的考查特点1.动量定理的考查【典例1】(2016全国新课标Ⅰ卷)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。
为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。
忽略空气阻力。
已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g。
求(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量;(ii)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。
【答案】(i )0v S ρ (ii )220222022v M g g v Sρ- 【解析】试题分析:(i )设t ∆时间内,从喷口喷出的水的体积为V ∆,质量为m ∆,则=m V ρ∆∆①0=V v S t ∆∆②由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为0=mv S tρ∆∆③ (ii )设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v 。
对于t ∆时间内喷出的水,有能量守恒得22011()+()=()22m v m gh m v ∆∆∆④ 在h 高度处,t ∆时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 =()p m v ∆∆⑤设水对玩具的作用力的大小为F ,根据动量定理有=F t p ∆∆⑥由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得=F Mg ⑦联立③④⑤⑥⑦式得220222022v M g h g v Sρ=-⑧【典例2】(2016北京卷)(1)动量定理可以表示为Δp =F Δt ,其中动量p 和力F 都是矢量。
在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x 、y 两个方向上分别研究。
例如,质量为m 的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v ,如图1所示。
碰撞过程中忽略小球所受重力。
a .分别求出碰撞前后x 、y 方向小球的动量变化Δp x 、Δp y ;b .分析说明小球对木板的作用力的方向。
(2)激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。
激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。
光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。
一束激光经S 点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图②所示。
图中O 点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO 的夹角均为θ,出射时光束均与SO 平行。
请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。
a .光束①和②强度相同;b .光束①比②强度大。
【答案】(1)a .0x p ∆=,2cos y p mv θ∆=,方向沿y 轴正方向 b .沿y 轴负方向 (2)a .两光束对小球的合力的方向沿SO 向左 b .两光束对小球的合力的方向指向左上方 【解析】试题分析:(1)a .x 方向:动量变化为sin sin 0x p mv mv θθ∆=-=y 方向:动量变化为()cos cos 2cos y p mv mv mv θθθ∆=--= 方向沿y 轴正方向b.根据动量定理可知,木板对小球作用力的方向沿y 轴正方向;根据牛顿第三定律可知小球对木板作用力的方向沿y 轴负方向(2)a .仅考虑光的折射,设t ∆时间内没每束光穿过小球的粒子数为n ,每个粒子动量的大小为p 。
这些粒子进入小球前的总动量为12cos p np θ= 从小球出射时的总动量为22p np =1p 、2p 的方向均沿SO 向右根据动量定理 212(1cos )0F t p p np θ∆=-=->可知,小球对这些粒子的作用力F 的方向沿SO 向右;根据牛顿第三定律,两光束对小球的合力的方向沿SO 向左。
b .建立如图所示的Oxy 直角坐标系x 方向:根据(2)a 同理可知,两光束对小球的作用力沿x 轴负方向。
y 方向:设t ∆时间内,光束①穿过小球的粒子数为1n ,光束②穿过小球的粒子数为2n ,12n n >。
这些粒子进入小球前的总动量为()112sin y p n n p θ=- 从小球出射时的总动量为20y p =根据动量定理:()2112sin y y y F t p p n n p θ∆=-=--可知,小球对这些粒子的作用力y F 的方向沿y 轴负方向,根据牛顿第三定律,两光束对小球的作用力沿y 轴正方向。
所以两光束对小球的合力的方向指向左上方。
2.动量与能量的综合考查【典例3】(2016全国新课标Ⅱ卷)如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。
某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h =0.3 m (h 小于斜面体的高度)。
已知小孩与滑板的总质量为m 1=30 kg ,冰块的质量为m 2=10 kg ,小孩与滑板始终无相对运动。
取重力加速度的大小g =10 m/s 2。
(i )求斜面体的质量;(ii )通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩? 【答案】(i )20 kg (ii )不能 【解析】试题分析:(i )规定向右为速度正方向。
冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度,设此共同速度为v ,斜面体的质量为m 3。
由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得 m 2v 20=(m 2+m 3)v ①2222023211()22m v m m v m gh =++② 式中v 20=–3 m/s 为冰块推出时的速度。
联立①②式并代入题给数据得 m 3=20 kg ③(ii )设小孩推出冰块后的速度为v 1,由动量守恒定律有 m 1v 1+m 2v 20=0④ 代入数据得v 1=1 m/s ⑤设冰块与斜面体分离后的速度分别为v 2和v 3,由动量守恒和机械能守恒定律有 m 2v 20= m 2v 2+ m 3v 3⑥2222202233111+222m v m m v v =⑦ 联立③⑥⑦式并代入数据得v 2=1 m/s ⑧由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方,故冰块不能追上小孩。
【典例4】(2016全国新课标Ⅲ卷)如图,水平地面上有两个静止的小物块a 和b ,其连线与墙垂直:a 和b 相距l ;b 与墙之间也相距l ;a 的质量为m ,b 的质量为34m 。
两物块与地面间的动摩擦因数均相同,现使a 以初速度0v 向右滑动。
此后a 与b 发生弹性碰撞,但b 没有与墙发生碰撞,重力加速度大小为g ,求物块与地面间的动摩擦力因数满足的条件。
【答案】2200322113v v gl glμ≥≥ 【解析】试题分析:设物块与地面间的动摩擦因数为μ,若要物块a 、b 能够发生碰撞,应有2012mv mgl μ> 即22v glμ<设在a 、b 发生弹性碰撞前的瞬间,a 的速度大小为1v ,由能量守恒可得22011122mv mv mgl μ=+ 设在a 、b 碰撞后的瞬间,a 、b 的速度大小分别为12v v ''、, 根据动量守恒和能量守恒可得11234mv mv mv ''=+,22211211132224mv mv mv ''=+⋅ 联立可得2187v v '= 根据题意,b 没有与墙发生碰撞,根据功能关系可知,22133244mmv gl μ'⋅≤⋅故有232113v glμ≥,综上所述,a 与b 发生碰撞,但b 没有与墙发生碰撞的条件是2200322113v v gl glμ≥≥四、分析总结与趋势预测1. 分析总结新增动量考点纳入必考,完善了学生的知识架构, 进一步完善作为基础教育的高中学生的高中物理知识体系,让其获得更好的物理解题思维,实际上对于解决物理问题是有帮助的。
有利于提高学生分析、解决物理问题的能力,为学生进入大学理工科学习奠定更好的基础。
(1)常考点(1)动量定理和动量守恒定律:为II级要求,要理解掌握相关知识点,并能够运用动量定理和动量守恒定律分析现象,处理解决相关问题。
动量定理的研究对象可能为固体,也可能为液体或气体,对于液体或气体,一般选择以微元作为研究对象。
动量守恒定律的研究对象为相互作用的系统,可能为两个物体相互作用的系统,也可能是多个物体相互作用的系统,关键是系统需要满足不受外力或所受外力的合力为零。
高考对动量守恒定律的考查主要六种模型有:碰撞模型(弹性碰撞、一般碰撞、完全非弹性碰撞)、子弹打木块模型、爆炸模型、反冲模型、人船模型、木块—木板模型等。
(2)命题分析冲量和动量是物理学中的重要概念,动量定理和动量守恒是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律之一。
动量定理和动量守恒定律是可以用牛顿第二定律导出,但适用范围比牛顿第二定律要广。
动量守恒定律广泛应用于碰撞、爆炸、冲击;近代物理中微观粒子的研究,火箭技术的发展都离不开动量守恒定律有关的物理知识。
在自然界中,大到天体间的相互作用,小到如质子、中子等基本粒子间的相互作用,都遵守动量守恒定律。
本章内容高考年年必考,题型全面,选择题主要考查动量的矢量性,辨析“动量和动能”、“冲量与功”的基本概念;常设置一个瞬间碰撞的情景,用动量定理求变力的冲量;或求出平均力;或用动量守恒定律来判定在碰撞后的各个物体运动状态的可能值;计算题主要考查综合运用牛顿定律、能量守恒、动量守恒解题的能力。
一般过程复杂、难度大、能力要求高,经常是高考的压轴题。
高考中有关动量的计算题在分析解答问题的过程中常会运用数学的归纳、推理的方法,解答多次反复碰撞问题,要求考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题,然后运用数学解决物理问题。
运用数学解决物理问题的能力是高考中能力考查的重点内容之一,加强这方面的练习十分必要。
2. 趋势预测今年将3-5的内容列为必考内容,高考理综试卷中物理部分可能的变化有:(1)将选修3-5的内容的考查浓缩成一个综合性的选择题或动量渗透到计算题中;(2)在实验题中考查验证动量守恒定律;(3)在计算题中渗透动量的内容,例如在力学计算题中加入碰撞模型、考查动量守恒定律、动量定理等内容,或以火箭模型或航天器姿态调整或轨道变化考查反冲、动量 守恒定律等内容,或将恒星的热核反应与天体演化、太阳能利用、天体运动等综合为一题考查;在电磁感应计算题以切割磁感线的两杆相互作用模型命题,也可以在带电粒子在电磁场中的运动中加入带电微粒的碰撞,考查动量守恒定律、动量定理等内容。