2019届高考物理二轮复习第二部分热点专练热点五动量和能量专项训练.pdf
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1、热点五 动量和能量热点五 动量和能量 能量观点是解决力学问题的重要途径之一, 功能关系(含动能定理和机械能守恒定律)是 近几年高考理科综合物理命题的焦点,选择题、计算题中均有体现,试题灵活性强,难度较 大,能力要求高,且经常与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学等知识综合命题。 冲量和动量作为选修 35 的热点考核内容,考查频率特别高,现在作为必考内容后, 其内容充实了力学解题的思路,在力学中的地位也日益显现出来,随着新课改的逐步推进, 其冲量和动量的考查也会日渐重要。 考向一 与弹簧相关的功能关系 竖直平面内有一 光滑椭圆轨道,如图 1 所示,一轻弹簧一端固定在椭圆的中 1 4 心 O,另一端系一
2、小球,小球套在光滑椭圆轨道上。在 Q 点安装一光电计时器,已知 OP 是 椭圆的半短轴,长度为 a,OQ 是椭圆的半长轴,长度为 b,轻弹簧的原长等于 a,小球的直 径为 d,质量为 m,轻弹簧形变量为 x 时,其弹性势能可表示为 Ep kx2(轻弹簧始终在弹性 1 2 限度内,k 为轻弹簧的劲度系数)。小球从图中 P 点由静止释放,经过 Q 处光电计时器时的 挡光时间为 t,下列说法正确的是 图 1 A小球到达 Q 点时的动能等于 mgb B小球到达 Q 点时弹簧的弹性势能为 kb2 1 2 C小球从 P 点运动到 Q 点的过程中弹簧弹力不做功 D该轻弹簧的劲度系数 k 2mgb (ba)2
3、 md2 (ba)2t2 解析 小球到达 Q 点时弹簧的弹性势能为 k(ba)2,由功能关系可知,小球到达 Q 1 2 点时的动能等于 mgb k(ba)2,选项 A、B 错误 ; 小球到达 Q 点时的速度 v ,小球到达 Q 1 2 d t 点时的动能 Ek mv2,由功能关系可知,小球从 P 点运动到 Q 点的过程中克服弹簧弹 1 2 md2 2t2 力做的功 WEpmgb, C 错误 ; 由功能关系可知 k(ba)2mgb, 解得 k md2 2t2 1 2 md2 2t2 2mgb (ba)2 ,D 正确。 md2 (ba)2t2 答案 D 考向二 与传送带相关的功能关系 如图 2 所
4、示,长为 L10.5 m 的传送带与水平面成 30角,传送带向上做加速 度为 a01 m/s2的匀加速运动,当其速度为 v03 m/s 时,在其底端轻放一质量为 m1 kg 的物块(可视为质点),已知物块与传送带间的动摩擦因数为 ,在物块由底端上升到 3 2 顶端的过程中,求: 图 2 (1)此过程所需时间; (2)传送带对物块所做的功; (3)此过程中产生的热量。 解析 (1)由牛顿第二定律知物块上滑时有 mgcos mgsin ma1 设经时间 t1物块与传送带的速度相等,则有 a1t1v0a0t1 联立并代入数值得 a12.5 m/s2,t12 s 此时间内物块发生的位移为 x1 a1t
5、 5 mL 1 2 2 1 所以物块与传送带相对静止后,以加速度 a0匀加速到达顶端,经历的时间为 t2,则速 度刚相等时有 v1a1t15 m/s 到达顶端时有 v v 2a0(Lx1) 2 22 1 Lx1t2 v1v2 2 联立并代入数值得 t21 s 所以物块由底端上升到顶端所用的时间为 tt1t2 3 s。 (2)由动能定理知 Wmgh mv 1 2 2 2 hLsin 代入数值得 W70.5 J。 (3)物块发生的相对位移为 x相v0t1 a0t a1t 1 2 2 1 1 2 2 1 产生的热量为 Qmgcos x相 联立并代入数值得 Q22.5 J。 答案 见解析 考向三 动量
6、与能量综合应用 (2018宜城月考)如图 3 所示,质量为 3 kg 的长木板 B 放在光滑的水平面上, 右端与半径 R1 m 的粗糙的 圆弧相切, 左端上方放一质量为 1 kg 物块 C, 物块 C 与长木板 B 1 4 间的动摩擦因数为 0.2。现将一质量为 1 kg 的物体 A 从距圆弧上端 h5 m 处静止释放,沿 着圆弧到达水平轨道与 B 碰撞后粘在一起运动, 再经 1 s 物块 C 刚好运动到 B 的右端且不会 掉下。取 g10 m/s2。求: 图 3 (1)物体 A 刚进入圆弧时对轨道的压力大小; (2)长木板 B 的长度; (3)物体 A 经过圆弧时克服阻力所做的功。 解析 (
7、1)物体 A 从释放到进入圆弧前做自由落体运动 v 2gh 2 A1 刚进入圆弧时 FNmA v 2 A1 R 联立式解得:FN100 N (2)物块 C 从开始运动到与长木板具有相同速度过程中 mCaCmCg 由式解得:aC2 m/s2 物块 C 运动距离 sC aCt2 212 m1 m 1 2 1 2 物块 C 在 B 的右端时两者具有相同的速度 vB2vCaCt21 m/s2 m/s aB m/s20.5 m/s2 mCg (mAmB) 0.2 1 10 13 由速度公式得木板刚开始运动时速度 vB1vB2aBt20.51 m/s2.5 m/s 木板 B 运动距离 sBt1 m2.25
8、 m vB1vB2 2 22.5 2 长木板 B 的长度 LsBsC2.2511.25 m (3)物块 A 与木板 B 碰撞过程中动量守恒 mAvA2(mAmB)vB1 由式解得:vA210 m/s 物块 A 从静止释放到与木板 A 碰撞前,由动能定理 mAg(hR)Wf mAv 1 2 2 A2 物体 A 经过圆弧时克服阻力做的功: 由式解得 Wf10 J。 答案 (1)100 N (2)1.25 m (3)10 J 1 (2018全国卷)高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。 在启动阶段,列车的动能 A与它所经历的时间成正比 B与它的位移成正比 C与它的速度成正比 D与
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- 2019 高考 物理 二轮 复习 第二 部分 热点 动量 能量 专项 训练
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