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1、
力做功.當(dāng)?0≤α?時(shí)?F?做正功,當(dāng)?α=??時(shí)?F?不做功,當(dāng)??<α≤π?時(shí)
(1)全程最大速度的臨界點(diǎn)為:F???=v??.
考前第?7?天 能量和動量
[回顧知識]
1.功的定義式
W=Flcosα(α?是?F?與位移?l?方向的夾角),這種方法只適用于恒
π π π
2 2 2
F?做負(fù)功.
2.功率
W
P=?t?=Fvcosα
(1)當(dāng)?v?為瞬時(shí)速度時(shí),對應(yīng)的?P?為瞬時(shí)功率.
(2)當(dāng)?v?為平均速度時(shí),對應(yīng)的?P?為平均功率.
3.機(jī)車啟動問題中的注意點(diǎn)
Pm
阻
m
2、
P
(2)勻加速運(yùn)動的最后點(diǎn)為v1m-F
=ma;此時(shí)瞬時(shí)功率等于額
阻
定功率?P
額.
(3)在勻加速過程中的某點(diǎn)有:?v?-F???=ma.
(4)在變加速運(yùn)動過程中的某點(diǎn)有?v?-F???=ma2.
P1
阻
1
Pm
阻
2
4.動能定理
(1)定義:外力做功的代數(shù)和等于物體動能的變化量.
(2)表達(dá)式:W?合=Ek2-Ek1.
(3)適用范圍:單個(gè)物體,單一過程或多個(gè)過程,直線運(yùn)動或曲
線運(yùn)動.
5.機(jī)械能守恒定律
(1)成立條件:系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功,其他任何內(nèi)
3、力、外
力都不做功或做功的代數(shù)和為零.
物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒
有發(fā)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能?(如沒有內(nèi)
能產(chǎn)生),系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.
(2)表達(dá)式
①Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②ΔEk=-ΔEp.
③ΔEA?增=ΔEB
減
6.幾種常見的功能關(guān)系
做功
重力做功
彈力做功
能量變化
重力勢能變化?ΔEp
彈性勢能變化?ΔEp
功能關(guān)系
WG=-ΔEp
WF=-ΔEp
4、
合外力做功?W
合
動能變化?ΔEk
W?合=ΔEk
除重力和彈力之外其他力做功
W
其
機(jī)械能變化?ΔE
W?=ΔE
其
系統(tǒng)內(nèi)滑動摩擦力與介質(zhì)阻力
做功?Ffs?相對
系統(tǒng)內(nèi)能變化?ΔE
內(nèi)
Ffs
相對
=ΔE
內(nèi)
電場力做功
WAB=qUAB
電流做功?W=UIt
電勢能變化?ΔEp
電能變化?ΔE
WAB=-ΔEp
W=-ΔE
7.動量定理
(1)內(nèi)容
5、:物體在一個(gè)過程始末的動量變化量等于它在這個(gè)過程
中所受力的沖量,這個(gè)關(guān)系叫做動量定理.
(2)表達(dá)式:F·?t=mv2-mv1=Δp.
動量定理不僅適用于恒力作用的過程,也適用于隨時(shí)間變化的變
力作用的過程.對于變力作用的過程,動量定理中的?F?可以理解為
變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值.
v?′-v p′-p Δp
(3)根據(jù)?F?=ma?得?F?=ma?=m Δt?= Δt?,即?F?=?Δt,這是
牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式.
8.動量守恒定律
(1)內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為?0,
這個(gè)系統(tǒng)的總動量
6、保持不變.
(2)三種常見表達(dá)式
①p=p′(系統(tǒng)相互作用前的總動量?p?等于相互作用后的總動量
p′).
實(shí)際應(yīng)用時(shí)的三種常見形式:
a.m?1v?1+m?2v?2=m?1v?1′+m?2v2′(適用于作用前后都運(yùn)動的兩個(gè)
物體組成的系統(tǒng)).
b?.0=m?1v1′+m?2v2′(適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),
比如爆炸、反沖等).
c.m?1v?1+m?2v2=(m?1+m?2)v(適用于兩物體作用后結(jié)合為一體或
具有相同速度的情況,如完全非彈性碰撞).
②Δp=0(系統(tǒng)總動量不變).
1 2
③Δp=-Δp(
7、相互作用的兩物體組成的系統(tǒng),兩物體動量的變
化量大小相等、方向相反).
(3)動量守恒的條件
①理想守恒:系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力之和為零,則系統(tǒng)動
量守恒.
②分方向守恒:系統(tǒng)在某一方向上不受外力,或外力之和為零,
則系統(tǒng)在這一方向上的動量變化量為零,系統(tǒng)在這一方向上動量守
恒.
③近似守恒:系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力或者系統(tǒng)在某一方向上的內(nèi)
力遠(yuǎn)大于外力,則系統(tǒng)的外力或系統(tǒng)在某一方向上的外力可以忽略不
計(jì),系統(tǒng)或系統(tǒng)在某一方向上的動量近似守恒.
[回顧方法]
1.求變力做功的常用方法
(1)將變力轉(zhuǎn)化為恒力
以
8、恒代變法——通過關(guān)聯(lián)點(diǎn)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功;
化曲為直法?——可將方向變化大小不變的變力轉(zhuǎn)化為恒力來求
所做的功;
平均力法——若力?F?隨位移?l?線性變化,可用平均力將變力轉(zhuǎn)化
為恒力.
(2)圖象法:作出變力?F?隨位移?l?變化的圖線,圖線與位移軸所
圍的面積即變力所做的功.
(3)當(dāng)某力做功的功率?P?一定時(shí),該力在時(shí)間?t?內(nèi)做的功可由?W
=Pt?計(jì)算.
(4)根據(jù)動能定理、功能關(guān)系,通過求能量的變化來求變力所做
的功.
2.解決機(jī)械能守恒綜合題目的一般方法
(1)對物體進(jìn)行運(yùn)動過程的分析,分析每一運(yùn)動過
9、程的運(yùn)動規(guī)律.
(2)對物體進(jìn)行每一過程中的受力分析,確定有哪些力做功,有
哪些力不做功,哪一過程中滿足機(jī)械能守恒定律的條件.
(3)分析物體的運(yùn)動狀態(tài),根據(jù)機(jī)械能守恒定律及有關(guān)的力學(xué)規(guī)
律列方程求解.
①碰前兩物體同向,則應(yīng)用?v???>v???,碰后,原來在前的物體速
度一定增大,且?v???′≥v???′;
3.分析小球碰撞是否合理的三種方法
(1)動量守恒,即?p1+p2=p1′+p2′
1 1 1
m1v21+
(2)動能不增加,即?Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′或2 2m2v2≥2
1
m1v1′2+2m2v2′2
10、
(3)速度要符合物理情景
后 前
前 后
②兩物體相向運(yùn)動,碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變.
[回顧易錯(cuò)點(diǎn)]
1.區(qū)分一對靜摩擦力與一對滑動摩擦力做功.
2.區(qū)分平均功率與瞬時(shí)功率.
3.區(qū)分在機(jī)車啟動類問題中“勻加速最后時(shí)刻的速度”與“所
能達(dá)到的最大速度”.
4.區(qū)分機(jī)械能守恒條件中“只有重力做功”和“只受重力作
用”.
5.區(qū)分動量守恒條件與機(jī)械能守恒條件.
6.區(qū)分動量定理與動能定理.
7.區(qū)分彈性碰撞與非彈性碰撞.
[保溫精練]
1.(多選)如圖所示,質(zhì)量為?2m?的物體?B?
11、靜止在光滑的水平面
上,物體?B?的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,質(zhì)量為?m?的物體?A?以速度?v?向
物體?B?運(yùn)動并與彈簧發(fā)生作用,從物體?A?接觸彈簧開始到離開彈簧
的過程中,物體?A、B?始終沿同一直線運(yùn)動.以初速度?v?方向?yàn)檎?
則( )
B.彈簧的最大彈性勢能為??mv2
C.此過程彈簧對物體?B?的沖量為??mv
D.物體?A?離開彈簧后的速度為-??v
由動量守恒定律得?mv=(m+2m)v′,解得?v′=??,由能量守恒定
2·2mv2,聯(lián)立解得?v1=-??v,v2=??v.在物體?A?離開彈
12、簧時(shí),由動量
=??mv,選項(xiàng)?C?錯(cuò)誤,D?正確.
A.此過程中彈簧對物體?B?的沖量大小大于彈簧對物體?A?的沖量
大小
1
3
2
3
1
3
[解析] 此過程中彈簧對物體?B?的作用力和彈簧對物體?A?的作用
力是一對作用力和反作用力,大小相等,作用時(shí)間相同,根據(jù)沖量的
定義可知,此過程中彈簧對物體?B?的沖量大小等于彈簧對物體?A?的
沖量大小,選項(xiàng)?A?錯(cuò)誤;當(dāng)兩物體速度相等時(shí),彈簧彈性勢能最大,
v
3
1 1 1
mv2-?????????????
律得,彈簧的最大彈性勢能?Ep=2 2(m+2m)v′
13、2=3mv2,選項(xiàng)
B?正確;設(shè)物體?A?離開彈簧時(shí)速度為?v1,物體?B?速度為?v2,由動量
1 1
mv2= 1
守恒定律得,mv=mv1+2mv2,由能量守恒定律得,?2 2mv2+
1 1 2
2 3 3
定理得,此過程中彈簧對?B?的沖量等于物體?B?動量的變化,即?I=2mv2
4
3
[答案] BD
2.甲、乙兩物體用細(xì)線相連,跨過兩光滑滑輪按如圖所示方式連
接,滑輪上方放置一豎直的光滑半圓形軌道,甲物體與地面接觸,乙
物體緊挨滑輪位置,兩滑輪到地面距離與半圓軌道直徑相等,且與圓
心在同一水平線上.若兩滑輪
14、與甲、乙物體均視為質(zhì)點(diǎn),且兩滑輪之
間距離可視為與半圓軌道直徑相等,現(xiàn)將乙由靜止開始釋放,甲物體
向上運(yùn)動到圓弧軌道后,恰好能沿半圓軌道做圓周運(yùn)動,則甲、乙兩
物體質(zhì)量之比為( )
A.1∶7
C.1∶5
B.1∶6
D.1∶4
動,則甲球在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)必有?m1g=??R??,甲由軌道下端運(yùn)動到
[解析] 設(shè)甲、乙兩物體質(zhì)量分別為?m1、m2,軌道半徑為?R,當(dāng)
乙下落到地面、甲運(yùn)動到半圓軌道下端時(shí),由題意知,對系統(tǒng)由機(jī)械
15、1
能守恒定律可得?2m2gR-2m1gR=2(m2+m1)v2,甲球恰好能做圓周運(yùn)
m1v21
1 1
m1v2=m1gR+ 2
最高點(diǎn)過程中由機(jī)械能守恒定律可得:?2 2m1v1,聯(lián)立
以上各式可得:m2=7m1,則?A?正確.
[答案] A
3.(2018·?衡水中學(xué)六調(diào))有一條捕魚小船??吭诤叴a頭,小船
又窄又長,一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略地測定它的質(zhì)量,他進(jìn)行了如
下操作:首先將船平行碼頭自由停泊,然后他輕輕從船尾上船,走到
船頭后停下,而后輕輕下船,用卷尺測出船后退的距離為?d,然后用
卷尺測出船長為?L.
16、已知他自身的質(zhì)量為?m,則小船的質(zhì)量?m0?為( )
d
d
L
m(L+d)
A.
mL
C.?d
m(L-d)
B.
m(L+d)
D.
量守恒定律有,??????? =??t??,解得?m0=
m(L-d) m0d??????? m(L-d)
,B?正確.
[解析] 人在小船上移動,人和船組成的系統(tǒng)動量守恒.根據(jù)動
t d
[答案] B
4.(2018·?河北六校聯(lián)考)如圖所示,質(zhì)量?m1=3?kg、
17、速度?v1=2
m/s?的小球?A?與質(zhì)量?m2=1?kg、速度?v2=-4?m/s?的小球?B?發(fā)生正碰,
以下情況表示完全彈性碰撞的是(v′1、v′2?分別對應(yīng)碰后小球?A、B
的速度)( )
+??m2v2
22=??×3×2??J+??×1×42?J=14?J.
A.v′1=-1?m/s v′2=5?m/s
B.v′1=-2?m/s v′2=8?m/s
C.v′1=1?m/s v′2=-5?m/s
2
?
D.v′1=-3?m/s v′2=4?m/s
[解析] 取?
18、v1?的方向?yàn)檎较?,碰撞前總動?p=m1v1+m2v2=
1
3×2?kg·m/s-1×4 kg·m/s=2 kg·m/s,碰撞前的總動能?Ek=2m1v21
1 1 1
2 2 2
如果?v′1=-1?m/s、v′2=5?m/s,則碰撞后總動量?p′1=m1v′1
+m2v′2=2?kg·m/s,動量守恒.
1 1
m1v′12+
碰撞后的總動能?Ek1=2 2m2v′2=14?J,機(jī)械能守恒,
所以發(fā)生完全彈性碰撞,故?A?正確.
如果?v′1=-2?m/s、v′2=8?m/s,則碰撞后總動量?p′2=m1v′1
+m2v′2=2
19、?kg·m/s,動量守恒.
1 1
m1v′12+
碰撞后的總動能?Ek2=2 2m2v′2=38?J,機(jī)械能不守恒,
故?B?錯(cuò)誤.
如果?v′1=1?m/s、v′2=-5?m/s,則碰撞后總動量?p′3=m1v′1
+m2v′2=-2?kg·m/s,動量不守恒,故?C?錯(cuò)誤.
2
?
如果?v′1=-3?m/s、v′2=4?m/s,則碰撞后總動量?p′4=m1v′1
2碰撞后的總動能?Ek4=??m1v′1+??m?v′?≈8.7?J,??械能不守恒,
機(jī)
??????? 22 2
+m2v′2=2?kg·m/s,動量守恒.
1 1
2
故?D?錯(cuò)誤.
[答案] A