（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 專題四 動(dòng)量與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用課件

1、專題四動(dòng)量與能量觀點(diǎn)專題四動(dòng)量與能量觀點(diǎn)的綜合的綜合應(yīng)用應(yīng)用 -2- -3- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 動(dòng)量、能量與電磁感應(yīng)結(jié)合的綜合問(wèn)題 核心知識(shí)整合核心知識(shí)整合 1.動(dòng)量定理:物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化,即I=p 或Ft=p或Ft=p1-p2,它的表達(dá)式是一個(gè)矢量方程,即表示動(dòng)量的變化 方向與沖量的方向相同。 2.動(dòng)量守恒定律: (1)內(nèi)容:一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受合外力為零,這個(gè)系統(tǒng)的總 動(dòng)量保持不變,即p1=p2或p1=-p2。 (2)條件:系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零;系統(tǒng)所受外 力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的內(nèi)力,可以忽略不計(jì);系統(tǒng)在某一個(gè)方向上所受 的合外力為零,則該方向上動(dòng)量守恒。 -4-

2、 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 3.動(dòng)能定理:合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化。(這里的合外力 指物體受到的所有外力的合力,包括重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、 磁場(chǎng)力等) 表達(dá)式為W=Ek或W總=Ek2-Ek1。 4.機(jī)械能守恒定律:在只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí),沒(méi)有其他力 做功或其他力做功的代數(shù)和為零,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 -5- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 關(guān)鍵能力提升關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一命題點(diǎn)一單桿做非勻變速直線運(yùn)動(dòng)單桿做非勻變速直線運(yùn)動(dòng) 【例1】 (2018浙江臺(tái)州中學(xué)高三上學(xué)期第四次統(tǒng)練)如圖所示, 平行金屬導(dǎo)軌OP、KM和PQ、MN相互垂直,且OP、KM與水平面 間夾角為=37,導(dǎo)軌間距均為L(zhǎng)=1 m,電阻不計(jì),

3、導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩 根金屬棒ab和cd與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好,ab的質(zhì)量為M=2 kg, 電阻為R1=2 ,cd的質(zhì)量為m=0.2 kg,電阻為R2=1 ,金屬棒和導(dǎo)軌 之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5,兩個(gè)導(dǎo)軌平面均處在垂直于軌道平 面OPMK向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)讓cd固定不動(dòng),將金屬棒ab由靜止 釋放,當(dāng)ab沿導(dǎo)軌下滑x=6 m時(shí),速度已達(dá)到穩(wěn)定,此時(shí),整個(gè)回路消 耗的電功率為P=12 W。(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2)求: -6- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小; (2)ab沿導(dǎo)軌下滑x=6 m的過(guò)程中ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q; (3)若將ab與cd同

4、時(shí)由靜止釋放,當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=0.5 s時(shí),ab的速度vab 與cd棒速度vcd的關(guān)系式。 答案:(1)2 T(2)10 J(3)10vab-2vcd=5 -7- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 解析:對(duì)ab桿進(jìn)行受力分析,ab桿做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng), 當(dāng)受力平衡時(shí)速度最大。 對(duì)cd桿進(jìn)行受力分析,若將ab與cd同時(shí)由靜止釋放,cd桿受到的支 持力越來(lái)越大,摩擦力越來(lái)越大,做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)。 -8- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 當(dāng)物體做非勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),優(yōu)先考慮動(dòng)量定理和動(dòng)能定理 (1)以ab棒為研究對(duì)象,受重力、彈力、摩擦力和安培力。 當(dāng)ab沿導(dǎo)軌下滑x=6 m時(shí),速度已達(dá)到穩(wěn)定,所以合外力為零, 即:Mg

5、sin 37=BIL+Mgcos 37 設(shè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的速度為v,所以E=BLv 聯(lián)立以上解得:B=2 T;v=3 m/s -9- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -10- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -11- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 命題點(diǎn)二命題點(diǎn)二含有電容的電磁感應(yīng)題目含有電容的電磁感應(yīng)題目 【例2】 (2018浙江寧波新高考選考適應(yīng)性)如圖甲所示,絕緣水 平面上固定著兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌PQ、MN,相距為L(zhǎng)=0.5 m,ef右側(cè)導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下,磁感應(yīng) 強(qiáng)度B的大小如圖乙變化。開(kāi)始時(shí)ab棒和cd棒鎖定在導(dǎo)軌如圖甲 位置,ab棒與cd棒平行,ab棒離水平面高度為h=0.2 m,cd棒與ef之間 的距離也

6、為L(zhǎng),ab棒的質(zhì)量為m1=0.2 kg,有效電阻R1=0.05 ,cd棒的 質(zhì)量為m2=0.1 kg,有效電阻為R2=0.15 。(設(shè)a、b棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程始 終與導(dǎo)軌垂直,兩棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì))問(wèn): -12- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -13- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 (1)01 s時(shí)間段通過(guò)cd棒的電流大小與方向; (2)假如在1 s末,同時(shí)解除對(duì)ab棒和cd棒的鎖定,穩(wěn)定后ab棒和cd 棒將以相同的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng),試求這一速度; (3)對(duì)ab棒和cd棒從解除鎖定到開(kāi)始以相同的速度作勻速運(yùn)動(dòng),ab 棒產(chǎn)生的熱量為多少? (4)ab棒和cd棒速度相同時(shí),它們之間的距離為多大? 思路點(diǎn)撥兩根桿都做非勻變

7、速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),兩根桿產(chǎn)生的動(dòng)生電 動(dòng)勢(shì)大小相等時(shí),達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 -14- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -15- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -16- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 命題點(diǎn)三命題點(diǎn)三含有電容的電磁感應(yīng)題目含有電容的電磁感應(yīng)題目 【例3】 (2018浙江杭州高三上學(xué)期期末)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電 磁擊發(fā)裝置,其結(jié)構(gòu)如圖所示。間距為L(zhǎng)=10 cm的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌置 于水平桌面上,導(dǎo)軌中NO和NO段用絕緣材料制成,其余部分均為 導(dǎo)電金屬材料,兩種材料導(dǎo)軌平滑連接。導(dǎo)軌左側(cè)與匝數(shù)為100匝、 半徑為5 cm的圓形線圈相連,線圈內(nèi)存在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 電容為1 F的電容器通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與導(dǎo)軌相連。在軌道間 MPPM矩形區(qū)域內(nèi)存

8、在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為2 T。 磁場(chǎng)右側(cè)邊界PP與OO間距離為a=4 cm。初始時(shí)金屬棒A處于NN 左側(cè)某處,金屬棒B處于OO左側(cè)距OO距離為a處。當(dāng)開(kāi)關(guān)與1連接 時(shí),圓形線圈中磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化,變化率為 ;穩(wěn)定后 將開(kāi)關(guān)撥向2,金屬棒A被彈出,與金屬棒B相碰,并在B棒剛出磁場(chǎng)時(shí) A棒剛好運(yùn)動(dòng)到OO處,最終A棒恰在PP處停住。 -17- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 已知兩根金屬棒的質(zhì)量均為0.02 kg、接入電路中的電阻均為0.1 , 金屬棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻均不計(jì),一切摩擦不計(jì)。問(wèn): (1)當(dāng)開(kāi)關(guān)與1連接時(shí),電容器帶的電荷量是多少?下極板帶什么電? (2)金屬棒A與B相碰后A棒的

9、速度v是多少? (3)電容器所剩電荷量Q是多少? 答案:(1)1 C正電(2)0.4 m/s(3)0.88 C -18- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -19- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -20- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -21- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 電荷量q與安培力的沖量之間的聯(lián)系,可用下面的框圖來(lái)說(shuō)明。 電荷量作為動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)的橋梁,直接把兩邊的物理量聯(lián) 系起來(lái),如把導(dǎo)體棒的位移和速度聯(lián)系起來(lái),但由于這類問(wèn)題導(dǎo)體 棒的運(yùn)動(dòng)一般都不是勻變速直線運(yùn)動(dòng),無(wú)法使用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解,所以這種方法就顯得十分巧妙。 -22- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 動(dòng)量、能量與帶電粒子運(yùn)動(dòng)結(jié)合的綜合問(wèn)題 關(guān)鍵能力提升關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一命題點(diǎn)一

10、碰撞求平均作用力碰撞求平均作用力 -23- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 (1)求離子束從小孔O射入磁場(chǎng)后打到x軸的區(qū)間; (2)調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,可使速度最大的離子恰好打在探測(cè)板 右端,求此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1; (3)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B1不變,求每秒打在探測(cè)板上的離子數(shù)N;若打 在板上的離子80%被板吸收,20%被反向彈回,彈回速度大小為打板 前速度大小的0.6,求探測(cè)板受到的作用力大小。 -24- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -25- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -26- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 命題點(diǎn)二命題點(diǎn)二反沖原理提供作用力反沖原理提供作用力 【例5】 小型高效離子體發(fā)動(dòng)機(jī)所用燃料不到化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 的十分之一,它可以使在太空中的

11、航天器獲得動(dòng)力進(jìn)入太陽(yáng)系。在 等離子體發(fā)動(dòng)機(jī)中,等離子氣體在加速電場(chǎng)的作用下獲得很大的速 度后,從航天器尾部連續(xù)噴出產(chǎn)生推力。假設(shè)航天器的質(zhì)量為 M(在發(fā)射離子過(guò)程中質(zhì)量可認(rèn)為不變),在太空中處于靜止?fàn)顟B(tài),每 個(gè)離子的質(zhì)量為m、電荷量為q,加速電壓為U,等離子體發(fā)動(dòng)機(jī)單 位時(shí)間內(nèi)向外噴出的離子數(shù)是n,求: (1)每個(gè)離子經(jīng)過(guò)加速后獲得的速度; (2)航天器開(kāi)始獲得的加速度。 -27- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 思路點(diǎn)撥1.應(yīng)用動(dòng)量定理可以計(jì)算某一過(guò)程中的平均作用力,通 常多用于計(jì)算持續(xù)作用的變力的平均大小。在粒子碰撞器壁(或擋 板等)產(chǎn)生的沖擊力計(jì)算中,應(yīng)用動(dòng)量定理可方便解題,但要注意明 確研究對(duì)象和動(dòng)量

12、定理的矢量性。 2.應(yīng)用動(dòng)量定理可以計(jì)算某力或合力的沖量,通常多用于計(jì)算變 力的沖量。如果已知物體的初、末動(dòng)量,尤其方便處理物體受瞬間 沖量的問(wèn)題。 -28- 考點(diǎn)一考點(diǎn)二 -29- 12 1.運(yùn)用電磁感應(yīng)可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的速度,當(dāng)固定著線圈的小車進(jìn) 入磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小,可以間接測(cè) 量出小車的速度。如圖所示,水平地面上方存在有邊界的水平勻強(qiáng) 磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B、電阻為R的矩 形單匝線圈MNPQ固定在小車A上,其中MN邊水平,NP邊豎直,高度 為L(zhǎng),小車A和線圈的總質(zhì)量為m,小車載著線圈在光滑水平面上一 起以初速度v0(未知)做勻速運(yùn)動(dòng),與另

13、一輛停在磁場(chǎng)邊界處且質(zhì)量 也為m的小車C發(fā)生碰撞,碰后立刻粘在一起,隨后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),剛 進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線圈中感應(yīng)電流為I,小車A完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1, 已知小車由絕緣材料做成,小車長(zhǎng)度與線圈MN邊長(zhǎng)度相同。求: -30- 12 (1)線圈中感應(yīng)電流的方向和小車A的初速度v0的大小; (2)小車A進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q; (3)小車A進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)線圈截面的電荷量q。 -31- 12 解析:(1)由楞次定律知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)? MQPNM 設(shè)小車的初速度為v0,小車A與C碰撞時(shí), 根據(jù)動(dòng)量守恒定律:mv0=2mv 線圈切割磁感線感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv -32- 12 -33

14、- 12 2.(2018浙江溫嶺中學(xué)高三考前沖刺)某“太空粒子探測(cè)器”是由加速、 偏轉(zhuǎn)和探測(cè)三部分裝置組成,其原理可簡(jiǎn)化如下:如圖所示,沿半徑 方向的加速電場(chǎng)區(qū)域邊界AB、CD為兩個(gè)同心半圓弧面,圓心為O1, 外圓弧面AB電勢(shì)為1,內(nèi)圓弧面電勢(shì)為2;在O1點(diǎn)右側(cè)有一與直線 CD相切于O1半徑為R的圓,圓心為O2,圓內(nèi)(及圓周上)存在垂直于紙 面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng);MN是一個(gè)足夠長(zhǎng)的粒子探測(cè)板,與O1O2連線平 行并位于其下方3R處;假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量為m,電荷量為q的帶 正電粒子,它們能均勻地吸附到AB圓弧面上,并被加速電場(chǎng)從靜止 開(kāi)始加速到CD圓弧面上,再由O1點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn),最后打到探測(cè)板 MN(不計(jì)粒子間的相互作用和星球?qū)αＷ右Φ挠绊?,其中沿 O1O2連線方向入射的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從圓心O2的正下方G 點(diǎn)射出磁場(chǎng); -34- 12 (1)求粒子運(yùn)動(dòng)到O1點(diǎn)