高考物理二轮复习讲义—能量观点和动量观点在力学中的应用

高三物理第二轮复习动力学、动量和能量观点的综合应用

【学习目标】

①动量定理和动量守恒定律的应用

②动量和能量观点的综合应用

③力学三大观点的应用

1.[2016·全国卷Ⅱ，35(2)]如图5，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高度)。已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。

(ⅰ)求斜面体的质量；(ⅱ)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？

图5

1.动量定理的公式Ft＝p′－p除表明两边大小、方向的关系外，还说明了两边的因果关系，即合外力的冲量是动量变化的原因.

动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系，反映了力对时间的累积效果，与物体的初、末动量无必然联系.动量变化的方向与合外力的冲量方向相同，而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系.

动量定理公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是变力，当F为变力时，F应是合外力对作用时间的平均值.

2.动量守恒定律

(1)内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变.

(2)表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；或p＝p′(系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′)；或Δp＝0(系统总动量的增量为零)；或Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等、方向相反).

(3)守恒条件

①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零.

②系统合外力不为零，但在某一方向上系统合力为零，则系统在该方向上动量守恒.

③系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程.

专题二 第7讲 动量和能量观点的应用

限时：40分钟

一、选择题(本题共8小题，其中1～5题为单选，6～8题为多选)

1．(2018·陕西省渭南韩城市高三下学期第三次模拟)如图所示，光滑水平面上，甲、乙两个球分别以大小为v1＝1m/s、v2＝2m/s的速度做相向运动，碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度向左运动，则甲、乙两球的质量之比为( A

)

A．1∶1 B．1∶2

C．1∶3 D．2∶1

[解析] 设乙球的速度方向为正方向，根据动量守恒：m2v2－m2v1＝(m1＋m2)v，即2m2－m1＝(m1＋m2)×0.5，解得m1∶m2＝1∶1；故选A。

2．(2018·河北省邯郸市高三下学期第一次模拟)如图所示，质量不同的两位同学乘坐相同的滑车从滑道的最高端滑下，质量大的先滑，到达底端的同一位置。滑道可视为粗糙斜面，不计空气阻力，则关于两同学的下滑过程，下列说法正确的是( C

)

A．摩擦力做功相同

B．重力冲量相同

C．经过滑道上同一位置的速度相同

D．若质量大的同学后滑，则在下滑过程中两同学可能相撞

[解析] 因为他们的质量不同，所以受到的摩擦力也不同，位移相同，根据功的定义可知摩擦力做功不同，故A错误；相同的滑车、相同的滑道，则他们下滑的加速度是相同的，下滑的时间相同，重力的冲量为：I＝mgt，因为质量不同，所以重力冲量也不相同，故B错误；相同的滑车、相同的滑道，则他们下滑的加速度是相同的，所以他们到达底端时的速度也是相同的，不会相撞，故C正确，D错误。所以C正确，ABD错误。

3．(2018·全国押题卷二)如图所示，内壁光滑，四角呈圆弧状的长方形空腔管，位于竖直平面内，BD等高，两个同样的小球，从静止开始由A点分别从左右两侧运动到C点，不计碰撞能量的损失，则下列说法正确的是( D

)

A．两球同时到达C点，动量相等

B．两球同时到达C点，动量不等

C．两球到达C时的速率相同，左侧先到达

个性化教学辅导教案

学生姓名

年 级 高三 学 科 物理

上课时间 教师姓名

课 题 能量和动量观点在力学中的应用

教学目标 1、功、功率的计算

2、掌握力学中几个重要的功能关系及能量守恒定律的应用

3、能解决动力学方法和能量观点解决多过程问题

教学过程

教师活动

2015 卷ⅠT17：动能定理，牛顿第二定律

卷ⅡT17：v－t、P－t图象的理解及瞬时功率的理解

T21：系统机械能守恒

2016 卷ⅠT25：动能定理和机械能守恒定律综合解决多过程问题

卷ⅡT21：功、功率及动能定理

T25：机械能守恒定律、能量守恒定律综合解决多过程问题

卷ⅢT24：机械能守恒定律、竖直面内圆周运动的临界问题

2017 卷ⅠT14：动量守恒定律

卷ⅠT24：机械能及功能关系

卷ⅡT17: 功能关系及机械能守恒定律

卷ⅡT24：动能定理

卷ⅢT16 : 动能定理

卷ⅢT20 : 通过F－t图象考查动量定理

1 / 19

1．(2017·全国卷Ⅱ)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力( )

A．一直不做功 B．一直做正功

C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心

2．(2017·全国卷Ⅲ)如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂．用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距13l.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为( )

A.19mgl B.16mgl

C.13mgl D.12mgl

3．(2017·全国卷Ⅰ)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )

A．30 kg·m/s B．5.7×102 kg·m/s

1 第2课时 动量观点和能量观点在电学中的应用

电场中的动量与能量

动量观点和能量观点在力学和电场中应用时的“三同一异”

命题角度一 电场力做功的功率问题

【例1】 (2019·江苏卷，5)一匀强电场的方向竖直向上。t＝0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P－t关系图象是(

)

命题角度二 动能定理在电场中的应用

【例2】 (2019·全国卷Ⅱ，24)如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为φ(φ＞0)。质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。

(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；

(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？

2

1.如图所示，在一个倾角θ＝30°的斜面上建立x轴，O为坐标原点，在x轴正向空间有一个匀强电场，场强大小E＝4.5×106 N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个电荷量q＝5.0×10－6 C、质量m＝1 kg带负电的绝缘物块。物块与斜面间的动摩擦因数μ＝32，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝5 m/s，如图所示。(g取10 m/s2)求：

(1)物块沿斜面向下运动的最大距离；

(2)物块最终停止时系统因摩擦产生的热量。

2.如图所示，一足够长的光滑绝缘水平面上方存在着水平向右的匀强电场，电场强度E＝3×103 V/m。一质量m＝1 kg、电荷量q＝＋3×10－3 C的弹性小球A由静止释放。距离A右侧x＝2 m处静置一大小与A相同、质量为2m的不带电的弹性绝缘小球B。经过一段时间，两球发生弹性正碰(碰撞时间极短，碰撞过程中电荷不发生转移)，空气阻力不计。求：