高中物理专题四：动量定理和动能定理

专题4、动量定理和动能定理

典型例题

【例1】如图所示，质量m A为4.0kg的木板A放在水平面C上，木板与水平面间的动摩擦因数μ为0.24，木板右端放着质量m B为1.0kg的小物块B（视为质点），它们均处于静止状态．木板突然受到水平向右的12N·s的瞬时冲量作用开始运动，当小物块滑离木板时，木板的动能E KA为8.0J，小物块的动能E KB为0.50J，重力加速度取10m/s2，求：（1）瞬时冲量作用结束时木板的速度υ0;

（2）木板的长度L．

训练题质量为m

= 1

kg的小木块（可看在质点），放在质量为M= 5kg的长木板的左端，

如图所示．长木板放在光滑水平桌面上．小木块与长木板间的动摩擦因数μ = 0.1，长木板的长度l = 2m．系统处于静止状态．现使小木块从长木板右端脱离出来，可采用下列两种方法：（g取10m/s2）

（1）给小木块施加水平向右的恒定外力F作用时间t= 2s，

则F至少多大？

（2）给小木块一个水平向右的瞬时冲量I，则冲量I至少是

多大？

【例2】在一次抗洪抢险活动中，解放军某部队用直升飞机抢救一重要落水物体，静止在空中的直升飞机上的电动机通过悬绳将物体从离飞机90m处的洪水中吊到机舱里．已知物体的质量为80kg，吊绳的拉力不能超过1200N，电动机的最大输出功率为12k W，为尽快把物体安全救起，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大拉力工作一段时间，而后电动机又以最大功率工作，当物体到达机舱前已达到最大速度．（g取10m/s2）求：

（1）落水物体运动的最大速度；

（2）这一过程所用的时间．

训练题一辆汽车质量为m ，由静止开始运动，沿水平地面行驶s 后，达到最大速度υm ，设汽车的牵引力功率不变，阻力是车重的k 倍，求：

（1）汽车牵引力的功率；

（2）汽车从静止到匀速运动的时间． 训练题水平推力1F 和2F 分别作用于水平面上等质量的a 、b 两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体的v -t 图线如图所示，图中线段AB ∥CD ，则下列说法正确的是（ ）

A ．1F 的冲量大于2F 的冲量

B ．1F 的冲量小于2F 的冲量

C ．两物体受到的摩擦力大小相等

D ．两物体受到的摩擦力大小不等

【例3】一个带电量为-q 的液滴，从O 点以速度υ射入匀强电场中，υ的方向与电场方向成θ角，已知油滴的质量为m ，测得油滴达到运动轨道的最高点时，速度的大小为υ，求：

（1）最高点的位置可能在O 点上方的哪一侧？ （2）电场强度为多大？

（3）最高点处（设为N ）与O 点电势差绝对值为多大？

训练题质量为2kg 的小球以4m/s 的初速度由倾角为30°斜面底端沿斜面向上滑行，若

上滑时的最大距离为1m ，则小球滑回到出发点时动能为多少？（取g = 10m/s 2

）

【例5】.如图所示，固定的半圆弧形光滑轨道置于水平方向的匀强电场和匀强磁场中，轨道圆弧半径为R ，磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向外，电场强度为E ，方向水平向左。一个质量为m 的小球（可视为质点）放在轨道上的C 点恰好处于静止，圆弧半径OC 与水平直径AD 的夹角为α（sin α=0.8）.

⑴求小球带何种电荷？电荷量是多少？并说明理由.

⑵如果将小球从A 点由静止释放，小球在圆弧轨道上运动时，对轨道的最大压力的大小是多少？

训练题.如图所示，虚线上方有场强为E 的匀强电场，方向竖直向下，虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外，ab 是一根长为L 的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b 端在虚线上.将一套在杆上的带正电的小球从a 端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达b 端.已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数μ=0.3，小球重力忽略不计，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是L /3，求带电小球从a 到b 运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值.

【例6】．（16分）如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L ，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R ）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B 。一质量为m ，电阻不计的金属棒ab 横跨在导轨上。已知电源电动势为E ，内阻为r ，电容器的电容为C ，定值电阻的阻值为R 0，不计导轨的电阻。 （1）当K 接1时，金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 多大？ （2）当K 接2后，金属棒ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？

a b E

B

A D

B C

O α

E

（3）先把开关K 接通2，待ab 达到稳定速度后，再将开关K 接到3。试通过推导，说明ab 棒此后的运动性质如何？求ab 再下落距离s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器还没有被击穿）

训练题（18分）如图1所示，两根与水平面成θ＝30︒角的足够长光滑金属导轨平行放置，导轨间距为L ＝1m ，导轨两端各接一个电阻，其阻值R 1=R 2=1Ω，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度B ＝1T 。现有一质量为m ＝0.2kg 、电阻为1Ω的金属棒用绝缘细绳通过光滑滑轮与质量为M ＝0.5kg 的物体相连，细绳与导轨平面平行。将金属棒与M 由静止释放，棒沿导轨运动了6m 后开始做匀速运动。运动过程中，棒与导轨始终保持垂直且接触良好，图示中细绳与R 2不接触。

（g=10m/s 2

）求：

（1）金属棒匀速运动时的速度；

（2）棒从释放到开始匀速运动的过程中，电阻R 1上产生的焦耳热； （3）棒从释放到开始匀速运动的过程中，经历的时间；

（4）若保持磁感应强度为某个值B 0不变，取质量M 不同的物块拉动金属棒，测出金属棒相应的做匀速运动的速度值v ，得到v －M 图像如图2所示，请根据图中的数据计算出此时的B 0。

能力训练

1．在北戴河旅游景点之一的北戴河滑沙场有两个坡度不同的滑道AB 和AB ′（均可看作斜面）．甲、乙两名旅游者分别乘坐两个完全相同的滑沙撬从A 点由静止开始分别沿AB 和AB ′滑下，最后都停止在水平沙

a b

R 0

E C

r K 1 2 3 R

B

B

R 1 R 2

M θ 图1

v (m/s)

10 8

6

4

2

M (kg)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5