《物理備課資料 四 能量與動量 第3講 動量 三大觀點的綜合應(yīng)用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理備課資料 四 能量與動量 第3講 動量 三大觀點的綜合應(yīng)用（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第3 3講動量三大觀點的綜合應(yīng)用講動量三大觀點的綜合應(yīng)用整整 合合突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網(wǎng)絡(luò)要點重溫網(wǎng)絡(luò)要點重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 【要點重溫要點重溫】 1.1.動量定理動量定理FtFtmvmv2.2.動量守恒定律動量守恒定律零零0 01 1mv2 2m v 直線直線地面地面3.3.三類碰撞的特點三類碰撞的特點4.4.爆炸與反沖的特點爆炸與反沖的特點(1)(1)時間極短時間極短, ,內(nèi)力遠大于外力內(nèi)力遠大于外力, ,系統(tǒng)動量守恒或某個方向的動量守恒系統(tǒng)動量守恒或某個方向的動量守恒. .(2)(2)因有內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能因有內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能, ,系統(tǒng)機械能會系統(tǒng)機械能會 . .(3)(
2、3)系統(tǒng)初始狀態(tài)若處于靜止狀態(tài)系統(tǒng)初始狀態(tài)若處于靜止狀態(tài), ,則爆炸或反沖后系統(tǒng)內(nèi)物體速度往往方向則爆炸或反沖后系統(tǒng)內(nèi)物體速度往往方向相相 . .守恒守恒增加增加反反熱點考向一動量定理和動量守恒定律的應(yīng)用熱點考向一動量定理和動量守恒定律的應(yīng)用【核心提煉核心提煉】1.1.恒力的沖量可應(yīng)用恒力的沖量可應(yīng)用I=I=FtFt直接求解直接求解, ,變力的沖量可優(yōu)先考慮應(yīng)用動量定理求解變力的沖量可優(yōu)先考慮應(yīng)用動量定理求解. .2.2.物體動量變化是由合外力的沖量決定的物體動量變化是由合外力的沖量決定的, ,物體動能變化是由合外力的功決定的物體動能變化是由合外力的功決定的. .3.3.動量守恒定律的適用條件
3、動量守恒定律的適用條件(1)(1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零. .(2)(2)系統(tǒng)所受合力不為零系統(tǒng)所受合力不為零, ,但在某一方向上系統(tǒng)所受外力的合力為零但在某一方向上系統(tǒng)所受外力的合力為零, ,則在該方向上系則在該方向上系統(tǒng)動量守恒統(tǒng)動量守恒. .(3)(3)系統(tǒng)雖受外力系統(tǒng)雖受外力, ,但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短, ,如碰撞、爆炸過程如碰撞、爆炸過程. .突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦【典例【典例1 1】 (2017(2017山西晉中一模山西晉中一模)()(多選多選) )質(zhì)量為質(zhì)量為m
4、 m的物塊甲以的物塊甲以3 m/s3 m/s的速度在光的速度在光滑水平面上運動滑水平面上運動, ,有一輕彈簧固定于其左端有一輕彈簧固定于其左端, ,另一質(zhì)量也為另一質(zhì)量也為m m的物塊乙以的物塊乙以4 4 m/sm/s的速度與甲相向運動的速度與甲相向運動, ,如圖所示如圖所示, ,則則( ( ) )A.A.甲、乙兩物塊在彈簧壓縮過程中甲、乙兩物塊在彈簧壓縮過程中, ,由于彈力屬于內(nèi)力作用由于彈力屬于內(nèi)力作用, ,故系統(tǒng)動量守恒故系統(tǒng)動量守恒B.B.當(dāng)兩物塊相距最近時當(dāng)兩物塊相距最近時, ,甲物塊的速率為零甲物塊的速率為零C.C.甲物塊的速率可能達到甲物塊的速率可能達到5 5 m/sm/sD.D
5、.當(dāng)甲物塊的速率為當(dāng)甲物塊的速率為1 m/s1 m/s時時, ,乙物塊的速率可能為乙物塊的速率可能為2 m/s,2 m/s,也可能為也可能為0 0ADAD解析解析: :甲、乙兩物塊甲、乙兩物塊( (包括彈簧包括彈簧) )組成的系統(tǒng)在彈簧壓縮過程中組成的系統(tǒng)在彈簧壓縮過程中, ,系統(tǒng)所受的合外力為系統(tǒng)所受的合外力為零零, ,系統(tǒng)動量守恒系統(tǒng)動量守恒, ,選項選項A A正確正確; ;當(dāng)兩物塊相距最近時速度相同當(dāng)兩物塊相距最近時速度相同, ,取碰撞前乙的速度方取碰撞前乙的速度方向為正方向向為正方向, ,設(shè)共同速率為設(shè)共同速率為v,v,根據(jù)動量守恒定律得到根據(jù)動量守恒定律得到mvmv乙乙- -mvmv
6、甲甲=2mv,=2mv,解得解得v=0.5 v=0.5 m/sm/s, ,選項選項B B錯誤錯誤; ;若物塊甲的速率達到若物塊甲的速率達到5 5 m/sm/s, ,方向與原來相同方向與原來相同, ,則則mvmv乙乙- -mvmv甲甲=-=-mvmv甲甲+ m+ m乙乙v v乙乙,代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得v v乙乙=6 =6 m/sm/s, ,可以看出兩個物塊的速率都增大可以看出兩個物塊的速率都增大, ,動能都增大動能都增大, ,違反了違反了能量守恒定律能量守恒定律; ;若物塊甲的速率達到若物塊甲的速率達到5 5 m/sm/s, ,方向與原來相反方向與原來相反, ,則則mvmv乙乙- -mvmv
7、甲甲= = mvmv甲甲+m+m乙乙v v乙乙,代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得v v乙乙=-4 =-4 m/sm/s, ,可以看出當(dāng)碰撞后可以看出當(dāng)碰撞后, ,乙的動能不變乙的動能不變, ,甲的動能增加甲的動能增加, ,系統(tǒng)總動能增加系統(tǒng)總動能增加, ,同樣違反了能量守恒定律同樣違反了能量守恒定律, ,所以物塊甲的速率不可能達到所以物塊甲的速率不可能達到5 5 m/sm/s, ,選選項項C C錯誤錯誤; ;甲、乙組成的系統(tǒng)動量守恒甲、乙組成的系統(tǒng)動量守恒, ,若物塊甲的速率為若物塊甲的速率為1 1 m/sm/s, ,方向與原來相同方向與原來相同, ,由由動量守恒定律得動量守恒定律得mvmv乙乙- -
8、mvmv甲甲=-=-mvmv甲甲+m+m乙乙v v乙乙,代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得v v乙乙=2 =2 m/sm/s; ;若物塊甲的速若物塊甲的速率為率為 1 1 m/sm/s, ,方向與原來相反方向與原來相反, ,由動量守恒定律得由動量守恒定律得mvmv乙乙- -mvmv甲甲= =mvmv甲甲+m+m乙乙v v乙乙,代入代入數(shù)據(jù)解得數(shù)據(jù)解得 v v乙乙=0,=0,選項選項D D正確正確. .【拓展延伸拓展延伸】 在在“典例典例1 1”的情景中的情景中, ,若兩個物塊的質(zhì)量若兩個物塊的質(zhì)量m=2 kg,m=2 kg,求當(dāng)兩物塊求當(dāng)兩物塊相距最近時彈簧的彈性勢能相距最近時彈簧的彈性勢能. .答案答
9、案: :24.5 J24.5 J【預(yù)測練習(xí)【預(yù)測練習(xí)1 1】 在被譽為在被譽為“中國轎車第一撞中國轎車第一撞”的碰撞試驗中的碰撞試驗中, ,讓汽車以讓汽車以50 km/h50 km/h的碰撞速度駛向質(zhì)量為的碰撞速度駛向質(zhì)量為80 t80 t的碰撞試驗臺的碰撞試驗臺, ,由于障礙物的質(zhì)量足夠大可視為固由于障礙物的質(zhì)量足夠大可視為固定的定的, ,所以撞擊使汽車的速度在碰撞的極短時間內(nèi)變?yōu)榱闼宰矒羰蛊嚨乃俣仍谂鲎驳臉O短時間內(nèi)變?yōu)榱? ,如果讓同樣的汽車如果讓同樣的汽車以以100 100 km/hkm/h的速度撞向未固定的與汽車同質(zhì)量的物體的速度撞向未固定的與汽車同質(zhì)量的物體, ,設(shè)想為完全非彈性
10、碰撞設(shè)想為完全非彈性碰撞, ,且碰撞完成所需的時間是且碰撞完成所需的時間是“第一撞第一撞”試驗的兩倍試驗的兩倍, ,求兩種碰撞過程中汽車受到的求兩種碰撞過程中汽車受到的平均沖擊力之比平均沖擊力之比. .答案答案: :2121熱點考向二動量和能量觀點的綜合應(yīng)用熱點考向二動量和能量觀點的綜合應(yīng)用【核心提煉核心提煉】1.1.若研究對象為一個系統(tǒng)若研究對象為一個系統(tǒng), ,應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動量守恒定律和能量守恒定律應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動量守恒定律和能量守恒定律. .2.2.動量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個物理過程的初、末兩個狀態(tài)動量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個物理過程的初、末兩個狀態(tài), ,對過程的細
11、節(jié)不予追究對過程的細節(jié)不予追究. .3.3.如果求摩擦生熱問題如果求摩擦生熱問題, ,應(yīng)考慮用能量守恒定律分析應(yīng)考慮用能量守恒定律分析. .【典例典例2 2】 (2016 (2016全國全國卷卷,35),35)如圖如圖, ,光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體面體, ,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. .某時某時刻小孩將冰塊以相對冰面刻小孩將冰塊以相對冰面3 3 m/sm/s的速度向斜面體推出的速度向斜面體推出, ,冰塊平滑地滑上斜面體冰塊平滑地滑上斜面體, ,在斜面體上上升的最大
12、高度為在斜面體上上升的最大高度為h=0.3 h=0.3 m(hm(h小于斜面體的高度小于斜面體的高度).).已知小孩與滑已知小孩與滑板的總質(zhì)量為板的總質(zhì)量為m m1 1=30 kg,=30 kg,冰塊的質(zhì)量為冰塊的質(zhì)量為m m2 2=10 kg,=10 kg,小孩與滑板始終無相對運動小孩與滑板始終無相對運動. .取重力加速度的大小取重力加速度的大小g=10 m/sg=10 m/s2 2. .(1)(1)求斜面體的質(zhì)量求斜面體的質(zhì)量; ;(2)(2)通過計算判斷通過計算判斷, ,冰塊與斜面體分離后能否追上小孩冰塊與斜面體分離后能否追上小孩? ?審題突破審題突破答案答案: :(1)20 kg(1)
13、20 kg(2)(2)見解析見解析【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)2 2】 (2017(2017百校聯(lián)盟模擬百校聯(lián)盟模擬) )如圖所示如圖所示, ,平行板電容器的兩金屬極板平行板電容器的兩金屬極板傾斜放置傾斜放置,=37,=37, ,下極板的左邊緣下極板的左邊緣A A與上極板的右邊緣與上極板的右邊緣C C在同一水平線上在同一水平線上, ,板板長為長為L,L,緊靠緊靠C C點的光滑水平面上放置一帶有點的光滑水平面上放置一帶有 光滑圓弧的小車光滑圓弧的小車, ,圓弧最低點靜圓弧最低點靜置一質(zhì)量為置一質(zhì)量為m m的滑塊的滑塊. .一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m、帶電荷量為、帶電荷量為+q+q的小球從的小球從A A點由靜止
14、釋放點由靜止釋放, ,小小球沿水平直線運動球沿水平直線運動, ,在在C C點與滑塊發(fā)生碰撞點與滑塊發(fā)生碰撞, ,碰撞時間極短碰撞時間極短, ,碰后兩者結(jié)合為一碰后兩者結(jié)合為一個整體個整體B(B(視為質(zhì)點視為質(zhì)點),B),B沿小車的圓弧上滑并恰好能到達圓弧的最高點沿小車的圓弧上滑并恰好能到達圓弧的最高點D,D,當(dāng)當(dāng)B B運運動到動到D D點時點時, ,快速撤走小車并加上正交的勻強電場快速撤走小車并加上正交的勻強電場E E0 0和勻強磁場和勻強磁場B B0 0, ,使整體使整體B B能能在紙面內(nèi)沿逆時針方向做半徑為在紙面內(nèi)沿逆時針方向做半徑為R R的勻速圓周運動的勻速圓周運動. .重力加速度大小為
15、重力加速度大小為g,g,圓弧圓弧半徑為半徑為R= ,sin 37R= ,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8,=0.8,不考慮平行板的邊緣效應(yīng)不考慮平行板的邊緣效應(yīng). .14316L(1)(1)求兩極板間電壓求兩極板間電壓U;U;答案答案: :見解析見解析(2)(2)求小車的質(zhì)量求小車的質(zhì)量M M及所加電場的電場強度大小及所加電場的電場強度大小E E0 0和磁場的磁感應(yīng)強度大小和磁場的磁感應(yīng)強度大小B B0 0. .答案答案: :見解析見解析熱點考向三力學(xué)三大觀點的應(yīng)用熱點考向三力學(xué)三大觀點的應(yīng)用【核心提煉核心提煉】1.1.動力學(xué)觀點動力學(xué)觀點(1)(1)適用于涉及
16、加速度和運動時間的問題適用于涉及加速度和運動時間的問題, ,特別是有勻變速直線運動、平拋運特別是有勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動等情景動、圓周運動等情景. .(2)(2)先分析物體的受力先分析物體的受力, ,進而分析運動過程進而分析運動過程, ,然后利用牛頓運動定律和運動學(xué)然后利用牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律求解規(guī)律求解. .2.2.動量觀點動量觀點(1)(1)對于不涉及加速度和運動時間的問題對于不涉及加速度和運動時間的問題, ,特別對于打擊一類的問題特別對于打擊一類的問題, ,因時間因時間短且沖力隨時間變化短且沖力隨時間變化, ,應(yīng)用動量定理求解應(yīng)用動量定理求解, ,即即Ft=mv-mvFt
17、=mv-mv0 0. .(2)(2)對于碰撞、爆炸、反沖一類的問題對于碰撞、爆炸、反沖一類的問題, ,若只涉及初、末速度而不涉及力、時若只涉及初、末速度而不涉及力、時間間, ,應(yīng)用動量守恒定律求解應(yīng)用動量守恒定律求解. .3.3.能量觀點能量觀點(1)(1)對于不涉及加速度和運動時間的問題對于不涉及加速度和運動時間的問題, ,無論是恒力做功還是變力做功無論是恒力做功還是變力做功, ,一般一般都利用動能定理求解都利用動能定理求解. .(2)(2)如果物體只有重力和彈簧彈力做功而又不涉及運動過程中的加速度和時間如果物體只有重力和彈簧彈力做功而又不涉及運動過程中的加速度和時間問題問題, ,則采用機械
18、能守恒定律求解則采用機械能守恒定律求解. .(3)(3)對于相互作用的兩物體對于相互作用的兩物體, ,若明確兩物體相對滑動的距離若明確兩物體相對滑動的距離, ,應(yīng)考慮選用能量守應(yīng)考慮選用能量守恒定律求解恒定律求解. .【典例【典例3 3】 (2017 (2017天津卷天津卷,10),10)如圖所示如圖所示, ,物塊物塊A A和和B B通過一根輕質(zhì)不可伸長的通過一根輕質(zhì)不可伸長的細繩相連細繩相連, ,跨放在質(zhì)量不計的光滑定滑輪兩側(cè)跨放在質(zhì)量不計的光滑定滑輪兩側(cè), ,質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m mA A=2 =2 kg,mkg,mB B=1 =1 kg.kg.初始時初始時A A靜止于水平地面上靜止于水
19、平地面上,B,B懸于空中懸于空中. .現(xiàn)將現(xiàn)將B B豎直向上再舉高豎直向上再舉高h h=1.8 =1.8 m(m(未觸未觸及滑輪及滑輪),),然后由靜止釋放然后由靜止釋放. .一段時間后細繩繃直一段時間后細繩繃直,A,B,A,B以大小相等的速度一起以大小相等的速度一起運動運動, ,之后之后B B恰好可以和地面接觸恰好可以和地面接觸. .取取g g=10 m/s=10 m/s2 2, ,空氣阻力不計空氣阻力不計. .求求: :(1)B(1)B從釋放到細繩剛繃直時的運動時間從釋放到細繩剛繃直時的運動時間t;t;(2)A(2)A的最大速度的最大速度v v的大小的大小; ;(2)(2)設(shè)細繩繃直前瞬間
20、設(shè)細繩繃直前瞬間B B速度大小為速度大小為v vB B, ,有有v vB B= =gtgt=6 =6 m/sm/s, ,細繩繃直瞬間細繩繃直瞬間, ,細繩細繩張力遠大于張力遠大于A,BA,B的重力的重力,A,B,A,B相互作用相互作用, ,總動量守恒總動量守恒m mB Bv vB B=(=(m mA A+m+mB B)v)v繩子繃直瞬間繩子繃直瞬間,A,B,A,B系統(tǒng)獲得的速度系統(tǒng)獲得的速度v=2 v=2 m/sm/s之后之后A A做勻減速運動做勻減速運動, ,所以細繩繃直瞬間的速度所以細繩繃直瞬間的速度v v即為最大速度即為最大速度,A,A的最大速的最大速度為度為2 2 m/sm/s. .答
21、案答案: :(1)0.6 s(1)0.6 s(2)2 (2)2 m/sm/s(3)(3)初始時初始時B B離地面的高度離地面的高度H.H.答案答案: :(3)0.6 m(3)0.6 m【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)3 3】 如圖所示如圖所示, ,兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)內(nèi), ,兩導(dǎo)軌間的距離為兩導(dǎo)軌間的距離為L,L,導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒abab和和cdcd, ,構(gòu)成矩形回路構(gòu)成矩形回路, ,兩兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,m,電阻皆為電阻皆為R,R,回路中其余部分的電阻可不計回路中其余部分的電阻可不計
22、. .在整個導(dǎo)軌在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場, ,磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B.B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行擦地滑行, ,開始時開始時, ,棒棒cdcd靜止靜止, ,棒棒abab有指向棒有指向棒cdcd的初速度的初速度v v0 0, ,若兩導(dǎo)體棒在運動若兩導(dǎo)體棒在運動中始終不接觸中始終不接觸, ,求求: :(1)(1)在運動中產(chǎn)生的焦耳熱在運動中產(chǎn)生的焦耳熱Q Q最多是多少最多是多少? ?(2)(2)當(dāng)當(dāng)abab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊陌舻乃俣茸優(yōu)槌跛俣鹊?時時, ,cdcd棒的加速度棒的加速度a a是多少是多少? ?34實戰(zhàn)實戰(zhàn)
23、 高考真題演練高考真題演練1.1. 動量守恒定律的應(yīng)用動量守恒定律的應(yīng)用 (2017(2017全國全國卷卷,14),14)將質(zhì)量為將質(zhì)量為1.00 kg1.00 kg的模型火箭的模型火箭點火升空點火升空,50 g,50 g燃燒的燃氣以大小為燃燒的燃氣以大小為600 600 m/sm/s的速度從火箭噴口在很短時間的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出內(nèi)噴出. .在燃氣噴出后的瞬間在燃氣噴出后的瞬間, ,火箭的動量大小為火箭的動量大小為( (噴出過程中重力和空氣阻噴出過程中重力和空氣阻力可忽略力可忽略)()( ) )A.30 kgA.30 kg m/sm/s B.5.7 B.5.710102 2 kg
24、kg m/sm/sC.6.0C.6.010102 2 kg kg m/sm/s D.6.3 D.6.310102 2 kg kg m/sm/sA A解析解析: :火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒, ,點火升空前系統(tǒng)總動量為零點火升空前系統(tǒng)總動量為零, ,在燃氣在燃氣噴出后的瞬間噴出后的瞬間, ,火箭的動量大小等于燃氣的動量大小火箭的動量大小等于燃氣的動量大小, ,所以火箭的動量大小所以火箭的動量大小p=p=mvmv=0.05=0.05600 600 kgkgm/sm/s=30 =30 kgkgm/sm/s, ,選項選項A A正確正確. .2.2. 動量定理的應(yīng)用動量定理
25、的應(yīng)用 (2017(2017全國全國卷卷,20)(,20)(多選多選) )一質(zhì)量為一質(zhì)量為2 kg2 kg的物塊在合的物塊在合 外力外力F F的作用下從靜止開始沿直線運動的作用下從靜止開始沿直線運動.F.F隨時間隨時間t t變化的圖線如圖所示變化的圖線如圖所示, ,則則( ( ) )A.tA.t=1 s=1 s時物塊的速率為時物塊的速率為1 1 m/sm/sB.tB.t=2 s=2 s時物塊的動量大小為時物塊的動量大小為4 4 kgkgm/sm/sC.tC.t=3 s=3 s時物塊的動量大小為時物塊的動量大小為5 5 kgkgm/sm/sD.tD.t=4 s=4 s時物塊的速度為零時物塊的速度
26、為零ABAB3.3. 動量和能量觀點的綜合應(yīng)用動量和能量觀點的綜合應(yīng)用 (2016(2016全國全國卷卷,35),35)如圖所示如圖所示, ,水平地面上有水平地面上有兩個靜止的小物塊兩個靜止的小物塊a a和和b,b,其連線與墻垂直其連線與墻垂直;a;a和和b b相距相距l(xiāng);bl;b與墻之間也相距與墻之間也相距l(xiāng);al;a的的質(zhì)量為質(zhì)量為m,bm,b的質(zhì)量為的質(zhì)量為 m,m,兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同, ,現(xiàn)使現(xiàn)使a a以初速度以初速度v v0 0向右滑動向右滑動, ,此后此后a a與與b b發(fā)生彈性碰撞發(fā)生彈性碰撞, ,但但b b沒有與墻發(fā)生碰撞沒有與墻發(fā)
27、生碰撞, ,重力加速度大小重力加速度大小為為g,g,求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)滿足的條件求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)滿足的條件. .344.4. 動力學(xué)和動量觀點的綜合應(yīng)用動力學(xué)和動量觀點的綜合應(yīng)用 (2017(2017天津卷天津卷,12),12)電磁軌道炮利用電流和電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度磁場的作用使炮彈獲得超高速度, ,其原理可用來研制新武器和航天運載器其原理可用來研制新武器和航天運載器. .電電磁軌道炮示意如圖磁軌道炮示意如圖, ,圖中直流電源電動勢為圖中直流電源電動勢為E,E,電容器的電容為電容器的電容為C.C.兩根固定于水兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距
28、為平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l,l,電阻不計電阻不計. .炮彈可視為一質(zhì)量為炮彈可視為一質(zhì)量為m m、電阻、電阻為為R R的金屬棒的金屬棒MN,MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止狀態(tài)垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止狀態(tài), ,并與導(dǎo)軌良好接觸并與導(dǎo)軌良好接觸. .首先開首先開關(guān)關(guān)S S接接1,1,使電容器完全充電使電容器完全充電. .然后將然后將S S接至接至2,2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強度大小為應(yīng)強度大小為B B的勻強磁場的勻強磁場( (圖中未畫出圖中未畫出),MN),MN開始向右加速運動開始向右加速運動. .當(dāng)當(dāng)MNMN上的感應(yīng)上的感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間
29、的電壓相等時電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時, ,回路中電流為零回路中電流為零,MN,MN達到最大速度達到最大速度, ,之之后離開導(dǎo)軌后離開導(dǎo)軌. .問問: :(1)(1)磁場的方向磁場的方向; ;解析解析: :(1)(1)將將S S接接1 1時時, ,電容器充電電容器充電, ,上極板帶正電上極板帶正電, ,下極板帶負電下極板帶負電; ;當(dāng)將當(dāng)將S S接接2 2時時, ,電容器放電電容器放電, ,流經(jīng)流經(jīng)MNMN的電流由的電流由M M到到N,N,又知又知MNMN向右運動向右運動, ,由左手定則可知磁場方由左手定則可知磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下向垂直于導(dǎo)軌平面向下. .答案答案: :(1)(1
30、)垂直于導(dǎo)軌平面向下垂直于導(dǎo)軌平面向下(2)MN(2)MN剛開始運動時加速度剛開始運動時加速度a a的大小的大小; ;(3)MN(3)MN離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q Q是多少是多少. .5.5. 力學(xué)三大觀點的應(yīng)用力學(xué)三大觀點的應(yīng)用 (2016(2016全國全國卷卷,35),35)某游樂園入口旁有一噴泉某游樂園入口旁有一噴泉, ,噴出噴出的水柱將一質(zhì)量為的水柱將一質(zhì)量為M M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中. .為計算方便起見為計算方便起見, ,假設(shè)水假設(shè)水柱從橫截面積為柱從橫截面積為S S的噴口持續(xù)以速度的噴口持續(xù)以速度v v0 0豎直向上噴出豎直向上噴出; ;玩具底部為平板玩具底部為平板( (面積略面積略大于大于S);S);水柱沖擊到玩具底板后水柱沖擊到玩具底板后, ,在豎直方向水的速度變?yōu)榱阍谪Q直方向水的速度變?yōu)榱? ,在水平方向朝在水平方向朝四周均勻散開四周均勻散開. .忽略空氣阻力忽略空氣阻力, ,已知水的密度為已知水的密度為,重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.求求(1)(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量; ;答案答案: :(1)v(1)v0 0S S(2)(2)玩具在空中懸停時玩具在空中懸停時, ,其底面相對于噴口的高度其底面相對于噴口的高度. .
物理備課資料 四 能量與動量 第3講 動量 三大觀點的綜合應(yīng)用
