高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題五 動(dòng)力學(xué) 動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用課件

專題五 動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用知識(shí)回扣 規(guī)律方法高考題型2動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用高考題型3動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用高考題型1動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用高考題精選精練知識(shí)回扣 規(guī)律方法1.動(dòng)量定理的公式Ftpp除表明兩邊大小、方向的關(guān)系外，還說明了兩邊的因果關(guān)系，即合外力的沖量是 的原因.動(dòng)量定理說明的是合外力的沖量與 的關(guān)系，反映了力對(duì)時(shí)間的累積效果，與物體的初、末動(dòng)量無必然聯(lián)系.動(dòng)量變化的方向與_ 方向相同，而物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量方向跟合外力的沖量方向無必然聯(lián)系.動(dòng)量定理公式中的F是研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的 ，它可以是恒力，也可以是變力.知識(shí)回扣答案動(dòng)量變化動(dòng)量變化合外力的沖量合力答案2.動(dòng)量守恒定律(1)內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為 ，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.(2)表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v2或pp(系統(tǒng)相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后總動(dòng)量p)；或p0(系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零)；或p1p2(相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動(dòng)量的增量_ ).零大小相等、方向相反答案(3)守恒條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的 .系統(tǒng)所受外力的合力不為零，但在某一方向上系統(tǒng)受到的合力為 ，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒.系統(tǒng)雖受外力，但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力且作用時(shí)間極短，如碰撞、爆炸過程.合力為零零答案3.解決力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)力的觀點(diǎn)：主要是 定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式相結(jié)合，常涉及物體的受力、加速度或勻變速運(yùn)動(dòng)的問題.(2)動(dòng)量的觀點(diǎn)：主要應(yīng)用 定理或動(dòng)量守恒定律求解，常涉及物體的受力和 問題，以及相互作用物體的問題.(3)能量的觀點(diǎn)：在涉及單個(gè)物體的受力和位移問題時(shí)，常用動(dòng)能定理分析；在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問題時(shí)，常用能量守恒定律.牛頓運(yùn)動(dòng)動(dòng)量時(shí)間規(guī)律方法1.力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)單個(gè)物體：宜選用動(dòng)量定理、動(dòng)能定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律.若其中涉及時(shí)間的問題，應(yīng)選用 定理；若涉及位移的問題，應(yīng)選用 定理；若涉及加速度的問題，只能選用.(2)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)：優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反沖等問題時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)量守恒定律，然后再根據(jù)能量關(guān)系分析解決.答案動(dòng)能動(dòng)量牛頓第二定律2.系統(tǒng)化思維方法，就是根據(jù)眾多的已知要素、事實(shí)，按照一定的聯(lián)系方式，將其各部分連接成整體的方法.(1)對(duì)多個(gè)物理過程進(jìn)行整體思維，即把幾個(gè)過程合為一個(gè)過程來處理，如用動(dòng)量守恒定律解決比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng).(2)對(duì)多個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行整體思維，即把兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立物體合為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，如應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，就是把多個(gè)物體看成一個(gè)整體(或系統(tǒng)).動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用高考題型1例例1(2017福建省大聯(lián)考)汽車碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車安全性能的有效方法之一.設(shè)汽車在碰撞過程中受到的平均撞擊力達(dá)到某個(gè)臨界值F0時(shí)，安全氣囊爆開.某次試驗(yàn)中，質(zhì)量m11 600 kg的試驗(yàn)車以速度v1 36 km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)時(shí)間t1 0.10 s碰撞結(jié)束，車速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開.忽略撞擊過程中地面阻力的影響.(1)求此過程中試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I0的大小及F0的大??；答案解析答案答案見解析解析解析v1 36 km/h10 m/s，取速度v1 的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理有I0 0m1v1將已知數(shù)據(jù)代入式得I01.6104 Ns由沖量定義有I0 F0t1將已知數(shù)據(jù)代入式得F01.6105 N(2)若試驗(yàn)車以速度v1撞擊正前方另一質(zhì)量m21 600 kg、速度v218 km/h同向行駛的汽車，經(jīng)時(shí)間t20.16 s兩車以相同的速度一起滑行.試通過計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車的安全氣囊是否會(huì)爆開.答案答案見解析答案解析解析解析設(shè)試驗(yàn)車和汽車碰撞后獲得共同速度v，由動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v2 (m1m2)v對(duì)試驗(yàn)車，由動(dòng)量定理有Ft2 m1vm1v1將已知數(shù)據(jù)代入式得F2.5104 N可見FF0，故試驗(yàn)車的安全氣囊不會(huì)爆開.1.(多選)(2017全國卷20)一質(zhì)量為2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng).F隨時(shí)間t變化的圖線如圖1所示，則A.t1 s時(shí)物塊的速率為1 m/sB.t2 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4 kgm/sC.t3 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5 kgm/sD.t4 s時(shí)物塊的速度為零對(duì)點(diǎn)拓展練答案21解析圖121解析解析由動(dòng)量定理可得：Ftmv，解得v .t1 s時(shí)物塊的速率為v m/s1 m/s，故A正確；t2 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小p222 kgm/s4 kgm/s，t3 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為p3(2211) kgm/s3 kgm/s，t4 s 時(shí)物塊的動(dòng)量大小為p4(2212) kgm/s2 kgm/s，所以t4 s時(shí)物塊的速度為1 m/s，故B正確，C、D錯(cuò)誤.2.(2017濟(jì)南一中模擬)如圖2所示，質(zhì)量為3 kg的小車A以v04 m/s的速度沿光滑水平面勻速運(yùn)動(dòng)，小車左端固定的支架通過不可伸長的輕繩懸掛質(zhì)量為1 kg的小球B(可看做質(zhì)點(diǎn))，小球距離車面0.8 m.某一時(shí)刻，小車與靜止在水平面上的質(zhì)量為1 kg的物塊C發(fā)生碰撞并粘連在一起(碰撞時(shí)間可忽略)，此時(shí)輕繩突然斷裂.此后，小球剛好落入小車右端固定的砂桶中(小桶的尺寸可忽略)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2.求：21圖2(1)繩未斷前小球與砂桶的水平距離；21答案答案0.4 m解析解析設(shè)小車與物塊碰后的共同速度為v1，A與C的碰撞動(dòng)量守恒：mAv0(mAmC)v1，解得：v13 m/s設(shè)小球下落時(shí)間為t，則：H gt2，解得t0.4 sx(v0v1)t0.4 m即繩未斷前小球與砂桶的水平距離為0.4 m.答案解析(2)小車系統(tǒng)最終的速度大小.21答案解析答案答案3.2 m/s解析解析設(shè)系統(tǒng)最終速度為v2，由水平方向動(dòng)量守恒可得：(mAmB) v0(mAmBmC)v2解得：v23.2 m/s動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用高考題型2例例2(2017山東臨沂市一模)如圖3，長度x5 m的粗糙水平面PQ的左端固定一豎直擋板，右端Q處與水平傳送帶平滑連接，傳送帶以一定速率v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其上表面QM間距離為L4 m，MN無限長，M端與傳送帶平滑連接.物塊A和B可視為質(zhì)點(diǎn)，A的質(zhì)量m1.5 kg,B的質(zhì)量M5.5 kg.開始A靜止在P處，B靜止在Q處，現(xiàn)給A一個(gè)向右的初速度v08 m/s，A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞，設(shè)A、B與傳送帶和水平面PQ、MN間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.15，A與擋板的碰撞也無機(jī)械能損失.取重力加速度g10 m/s2，求：圖3答案(1)A、B碰撞后瞬間的速度大??；解析答案答案4 m/s3 m/s解析解析設(shè)A與B碰撞前的速度為vA，由P到Q過程，由動(dòng)能定理得：mgx mvA2 mv02A與B碰撞前后動(dòng)量守恒，有mvAmvAMvB由能量守恒定律得： mvA2 mvA2 MvB2聯(lián)立式得vA4 m/s，vB3 m/s碰后A、B的速度大小分別為4 m/s、3 m/s(2)若傳送帶的速率為v4 m/s，試判斷A、B能否再相遇，若能相遇，求出相遇的位置；若不能相遇，求它們最終相距多遠(yuǎn).答案答案不能相遇 m答案解析解析解析設(shè)A碰撞后運(yùn)動(dòng)的路程為sA，由動(dòng)能定理得：mgsA0 mvA2 sA m所以A與擋板碰撞后再運(yùn)動(dòng)sAsAx m 設(shè)B碰撞后向右運(yùn)動(dòng)的距離為sB，則MgsB0 MvB2 解得sB3 mL 故物塊B碰后不能滑上MN，當(dāng)速度減為0后，B將在傳送帶的作用下反向加速運(yùn)動(dòng)，B再次到達(dá)Q處時(shí)的速度大小為3 m/s.在水平面PQ上，B再運(yùn)動(dòng)sBsB3 m停止，sBsA5 m，所以A、B不能再次相遇.最終A、B的距離sABxsAsB m.技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥1.弄清有幾個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng)，并劃分清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程.2.進(jìn)行正確的受力分析，明確各過程的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).3.光滑的平面或曲面，還有不計(jì)阻力的拋體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能一定守恒；碰撞過程、子彈打擊木塊、不受其他外力作用的兩物體相互作用問題，一般考慮用動(dòng)量守恒定律分析.4.如含摩擦生熱問題，則考慮用能量守恒定律分析.3.(2017福建泉州市二模)如圖4，質(zhì)量為6m、長為L的薄木板AB放在光滑的平臺(tái)上，木板B端與臺(tái)面右邊緣齊平.B端上放有質(zhì)量為3m且可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊C，C與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，質(zhì)量為m的小球用長為L的細(xì)繩懸掛在平臺(tái)右邊緣正上方的O點(diǎn)，細(xì)繩豎直時(shí)小球恰好與C接觸.現(xiàn)將小球向右拉至細(xì)繩水平并由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)繩恰好斷裂，小球與C碰撞后反彈速率為碰前的一半.對(duì)點(diǎn)拓展練圖4(1)求細(xì)繩能夠承受的最大拉力；答案解析答案答案見解析解析解析設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速率為v0，小球向下擺動(dòng)過程，由動(dòng)能定理mgL mv02得，v0小球在圓周最低點(diǎn)時(shí)拉力最大，由牛頓第二定律得：FTmgm解得：FT3mg由牛頓第三定律可知，小球?qū)?xì)繩的拉力：FTFT即細(xì)繩能夠承受的最大拉力為：FT3mg(2)若要使小球落在釋放點(diǎn)的正下方P點(diǎn)，平臺(tái)高度應(yīng)為多大；答案解析答案答案見解析解析解析小球碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)：豎直位移h gt2水平分位移：L t解得：hL(3)通過計(jì)算判斷C能否從木板上掉下來.答案解析答案答案見解析解析解析小球與滑塊C碰撞過程中小球和C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)C碰后速率為v1，依題意有mv0m( )3mv1假設(shè)木板足夠長，在C與木板相對(duì)滑動(dòng)直到相對(duì)靜止過程中，設(shè)兩者最終共同速率為v2，由動(dòng)量守恒得：3mv1(3m6m)v2由能量守恒得： 3mv12 (3m6m)v223mgs聯(lián)立解得：s由sL知，滑塊C不會(huì)從木板上掉下來.動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用高考題型3例例3(2017江西省六校3月聯(lián)考) 在豎直的xOy平面內(nèi)，第、象限均存在相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，第一象限內(nèi)電場沿y方向，磁場垂直xOy平面向外，第三象限內(nèi)電場沿x方向，磁場垂直xOy平面向里，電場強(qiáng)度大小均為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，A、B兩小球帶等量異種電荷，帶電量大小均為q，兩球中間夾一被壓縮的長度不計(jì)的絕緣輕彈簧(不粘連)，某時(shí)刻在原點(diǎn)O處同時(shí)由靜止釋放A、B，A、B瞬間被彈開之后，A沿圓弧OM運(yùn)動(dòng)，B沿直線OP勻速運(yùn)動(dòng)，OP與x軸夾角37，如圖5中虛線所示，不計(jì)兩球間庫侖力的影響，已知重力加速度為g，sin 370.6，cos 370.8，試求：圖5答案(1)A、B兩球的質(zhì)量比 ；解析解析解析彈開后，A沿圓弧運(yùn)動(dòng)，所以A應(yīng)帶正電，mAgEq答案(2)A球出射點(diǎn)M離O點(diǎn)的距離；解析解析解析對(duì)B球受力分析，知：Bqv2sin EqA、B彈開瞬間動(dòng)量守恒，可得mAv1mBv2 答案(3)剛釋放時(shí)，彈簧的彈性勢能Ep.解析解析解析彈開瞬間，由能量守恒可知：4.(2017哈爾濱師大附中等二模)如圖6所示，豎直平面內(nèi)，水平線OO下方足夠大的區(qū)域內(nèi)存在水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)單匝正方形導(dǎo)體框，邊長為L，質(zhì)量為m，總電阻為r，從ab邊距離邊界OO為L的位置由靜止釋放.已知從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場所用時(shí)間為t，重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，導(dǎo)體框不翻轉(zhuǎn)，求：對(duì)點(diǎn)拓展練圖6(1)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，b、a間電勢差大小Uba；答案解析解析解析ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)速度大小為v1，EBLv1(2)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的速度大小.解析解析從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場的過程中BL2由以上各式解得：答案解析高考題精選精練題組題組1全國卷真題精選全國卷真題精選1.(2016全國卷35(2)如圖7，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上.某時(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3 m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h0.3 m(h小于斜面體的高度).已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m130 kg，冰塊的質(zhì)量為m210 kg，小孩與滑板始終無相對(duì)運(yùn)動(dòng).取重力加速度的大小g10 m/s2.圖7123()求斜面體的質(zhì)量；答案123解析答案答案20 kg解析解析規(guī)定向左為速度正方向.冰塊在斜面體上上升到最大高度時(shí)兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此共同速度為v，斜面體的質(zhì)量為m3.由水平方向動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律得m2v0(m2m3)v m2v02 (m2m3)v2m2gh 式中v03 m/s為冰塊推出時(shí)的速度.聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得m320 kgv1 m/s ()通過計(jì)算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？答案解析答案答案不能，理由見解析123聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得v21 m/s 由于冰塊與斜面體分離后的速度與小孩推出冰塊后的速度相同且處在后方，故冰塊不能追上小孩.解析解析設(shè)小孩推出冰塊后的速度為v1，由動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v00 代入數(shù)據(jù)得v11 m/s 設(shè)冰塊與斜面體分離后的速度分別為v2和v3，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律有m2v0m2v2m3v3 m2v02 m2v22 m3v32 1232.(2013新課標(biāo)全國35(2)如圖8，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C.B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì)).設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng)A、 B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng).假設(shè)B和C碰撞過程時(shí)間極短.求從A開始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過程中，()整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能；答案解析圖8123解析解析從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時(shí)，對(duì)A、B與彈簧組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得mv02mv1 此時(shí)B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后它們的瞬時(shí)速度為v2，損失的機(jī)械能為E，對(duì)B、C組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律得mv12mv2 mv12E (2m)v22 聯(lián)立式得E mv02 123()彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢能.答案解析解析解析由式可知v2v1，A將繼續(xù)壓縮彈簧，直至A、B、C三者速度相同，設(shè)此速度為v3，此時(shí)彈簧被壓縮至最短，其彈性勢能為Ep，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律得mv03mv3 mv02E (3m)v32Ep 聯(lián)立式得Ep mv02123題組題組2各省市真題精選各省市真題精選3.(2015廣東理綜36)如圖9所示，一條帶有圓軌道的長軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑R0.5 m，物塊A以v06 m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點(diǎn)Q，再沿圓軌道滑出后，與直軌上P處靜止的物塊B碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長度都為L0.1 m，物塊與各粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.1，A、B的質(zhì)量均為m1 kg(重力加速度g取10 m/s2；A、B視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短).圖9123(1)求A滑過Q點(diǎn)時(shí)的速度大小v和受到的彈力大小F；答案解析答案答案4 m/s22 N解析解析從AQ由動(dòng)能定理得mg2R mv2 mv02在Q點(diǎn)，由牛頓第二定律得解得F22 N.123(2)若碰后AB最終停止在第k個(gè)粗糙段上，求k的數(shù)值；答案解析答案答案45解析解析A撞B，由動(dòng)量守恒得mv02mv解得v 3 m/s設(shè)摩擦距離為x，則2mgx0 2mv2解得x4.5 m所以k 45.123(3)求碰后AB滑至第n個(gè)(nk)光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式.答案解析解析解析AB滑至第n個(gè)光滑段上，由動(dòng)能定理得123