高考物理二輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案：專題七 動量與力、運(yùn)動、能量、電磁感應(yīng)的額綜合

第第頁高三二輪高三二輪專題復(fù)習(xí)物理學(xué)案第（7）期學(xué)生姓名班級學(xué)號專題七：動量與力、運(yùn)動、能量、電磁感應(yīng)的綜合（3課時(shí)）組編人：桑磊校對人：桑磊使用日期：3.28【引言】通過本節(jié)學(xué)習(xí)，深刻理解動量定理與牛頓運(yùn)動定律的聯(lián)系，體會動量定理在解決各類物理問題的廣泛性、靈活性，深刻把握并運(yùn)用“守恒定律”、“守恒思想”解決實(shí)際問題。一、動量定理與牛頓第二定律、動量守恒定律我們由牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)出動能定理，由動能定理推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。動能定理較牛頓第二定律，由“狀態(tài)量的關(guān)系”拓展為“過程量的關(guān)系”。機(jī)械能守恒定律較動能定理，研究對象由一個(gè)物體變?yōu)槎鄠€(gè)物體。解決物理問題更加簡捷。請按以上思路由牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)動量定理，由動量定理推導(dǎo)動量守恒定律。【例1】如圖，一長木板在光滑的水平面上以速度v0向右做勻速直線運(yùn)動，將一小滑塊無初速地輕放在木板最右端。已知滑塊和木板的質(zhì)量分別為m和2m，它們之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。（1）滑塊相對木板靜止時(shí)，求它們的共同速度大??；（2）某時(shí)刻木板速度是滑塊的2倍，求此時(shí)滑塊到木板最右端的距離。【導(dǎo)思】如果題目涉及兩個(gè)或多個(gè)物體，首先考慮將多個(gè)物體作為整體（系統(tǒng)）處理，就不考慮物體間的相互作用力、能量轉(zhuǎn)化等因素。本題涉及滑塊和木板兩個(gè)物體，首先考慮兩物體組成的系統(tǒng)動量是否守恒，機(jī)械能是否守恒，能量是否守恒。*【拓展訓(xùn)練1】如圖，質(zhì)量均為m的小球A、B用一根長為l的輕桿相連，豎直放置在光滑水平地面上，質(zhì)量也為m的小球C挨著小球B放置在地面上。擾動輕桿使小球A向左傾倒，小球B、C在同一豎直面內(nèi)向右運(yùn)動。當(dāng)桿與地面有一定夾角時(shí)小球B和C分離，已知C球的最大速度為v，小球A落地后不反彈，重力加速度為g。求：（1）A球落地時(shí)小球B的速度大小和方向；（2）從開始到A球落地的過程中，桿對球B做的功；（3）小球A落地時(shí)的動能。【導(dǎo)思】A、B、C組成的系統(tǒng)水平方向不受外力，系統(tǒng)水平方向動量守恒。B、C只有水平速度，A在豎直方向有分速度。因?yàn)檩p桿的質(zhì)量不計(jì)，所以A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。二、功與沖量、動能定理與動量定理1.“功”是力對位移的積累，“沖量”是力對的積累；“動能定理”描述了功對的改變及多少，“動量定理”描述了沖量對改變及多少?！皠幽芏ɡ怼迸c“動量定理”的含義不同，在解決物理問題時(shí)，根據(jù)物理過程、條件以及所求物理量，選擇“動能定理”或“動量定理”求解?！纠?】若10級臺風(fēng)的風(fēng)速為25m/s，16級臺風(fēng)的風(fēng)速為50m/s。若臺風(fēng)迎面垂直吹向一固定的交通標(biāo)志牌，且經(jīng)標(biāo)志牌的阻擋風(fēng)速減為零。求16級臺風(fēng)對該交通標(biāo)志牌的作用力大小約為10級臺風(fēng)的多少倍？【導(dǎo)思】以Δt時(shí)間內(nèi)吹到標(biāo)志牌的空氣為研究對象，構(gòu)建物理模型。*【拓展訓(xùn)練2】一籃球質(zhì)量為，若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開始下落的同時(shí)向下拍球，球落地后反彈的高度也為。假設(shè)運(yùn)動員拍球時(shí)對球的作用力為恒力，作用時(shí)間為；該籃球與地面碰撞前后的動能比值為1.5。重力加速度大小取，不計(jì)空氣阻力。求：（1）運(yùn)動員拍球過程中對籃球所做的功；（2）運(yùn)動員拍球時(shí)對籃球的作用力的大小。2．“沖量”是力與時(shí)間（標(biāo)量）的乘積，較“功”計(jì)算更為簡單；在“動量定理”中，如果把時(shí)間Δt取到極短，“動量定理”就變成了“牛頓第二定律”，因此“動量定理”在解決問題時(shí)較“動能定理”更加細(xì)膩、寬泛?！纠?】如圖，兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，左、右兩側(cè)導(dǎo)軌間距分別為d和2d，處于豎直向上的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B。已知導(dǎo)體棒MN的電阻為R、長度為d，導(dǎo)體棒PQ的電阻為2R、長度為2d，PQ的質(zhì)量是MN的2倍。初始時(shí)刻兩棒靜止，兩棒中點(diǎn)之間連接一壓縮量為L的輕質(zhì)絕緣彈簧。釋放彈簧，兩棒在各自磁場中運(yùn)動直至停止，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。整個(gè)過程中兩棒保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)。求：

（1）MN與PQ運(yùn)動的速率之比；（2）整個(gè)過程MN與PQ的路程之比?！緦?dǎo)思】首先以MN與PQ整體為研究對象，分析動量、能量是否守恒。*【拓展訓(xùn)練3】水平金屬導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。棒ab長為L，質(zhì)量為m，電阻為R，初速度為零，在恒力F作用下向右運(yùn)動。電容器的電容為C，擊穿電壓足夠大，開始時(shí)電容器不帶電。請分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況?！緦?dǎo)思】分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況，需要從“牛頓第二定律”或“動量定理”出發(fā)，研究極短的時(shí)間內(nèi)相關(guān)物理量之間的關(guān)系。含電容的電路不遵守歐姆定律，而是電流i=Δq/Δt三、綜合三大觀點(diǎn)解題力與運(yùn)動、動量（動量定理、動量守恒定律）、功與能（動能定理、機(jī)械能守恒定律、能的轉(zhuǎn)化及守恒定律等）在澄清物理過程的前提下，首先考慮以整體（系統(tǒng)）為研究對象、用“守恒”定律（思想）、研究整個(gè)物理過程，然后再考慮隔離、局部的研究?！纠?】如圖，某同學(xué)受自動雨傘開傘過程的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖所示的物理模型。豎直放置在水平桌面上的滑桿上套有一個(gè)滑塊，初始時(shí)它們處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑塊從A處以初速度為向上滑動時(shí)，受到滑桿的摩擦力f為，滑塊滑到B處與滑桿碰撞并粘合，帶動滑桿離開桌面一起豎直向上運(yùn)動。已知滑塊的質(zhì)量，滑桿的質(zhì)量，A、B間的距離，重力加速度g取，不計(jì)空氣阻力。求：（1）滑塊碰撞前瞬間的速度大小v1；（2）滑塊與滑桿粘合瞬間的速度；（3）滑桿向上運(yùn)動的最大高度h。*【拓展訓(xùn)練4】如圖，質(zhì)量分別為、的兩個(gè)小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方，先將B球釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放，當(dāng)A球下落t=0.3s時(shí)，剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零，已知，重力加速度大小為，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失，求：（1）B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度；（2）碰前瞬間B球的速度;（3）P點(diǎn)距離地面的高度?！緦?dǎo)思】運(yùn)用動量守恒定律解題一定要選取正方向，本題可選取豎直向下為正方向。在物理量方向未知的情況下，先假設(shè)沿正方向?！纠?】質(zhì)量均為m的木塊A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一豎直輕桿，輕桿上端的O點(diǎn)系一條不可拉伸的長為l的細(xì)線，細(xì)線另一端系一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn)的球C，質(zhì)量也為m。現(xiàn)將C球拉起使細(xì)線水平自然伸直，并由靜止釋放C球。求：（1）C球第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度大??；（2）從C球釋放到第一次擺到最低點(diǎn)的過程中，B移動的距離；（3）C球向左擺動的最高點(diǎn)距O點(diǎn)的豎直高度?！緦?dǎo)思】C球向下擺到最低點(diǎn)的過程中，A、B一起向右運(yùn)動；C球向上擺動的過程中，A、B分離。*【拓展訓(xùn)練5】如如圖，質(zhì)量m1=1kg的木板靜止在光滑水平地面上，右側(cè)的豎直墻面固定一勁度系數(shù)k=20N/m的輕彈簧，彈簧處于自然狀態(tài)。質(zhì)量m2=4kg的小物塊以水平向右的速度滑上木板左端，兩者共速時(shí)木板恰好與彈簧接觸。木板足夠長，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈性勢能Ep與形變量x的關(guān)系為。取重力加速度g=10m/s2，結(jié)果可用根式表示。（1）求木板剛接觸彈簧時(shí)速度v的大小及木板運(yùn)動前右端距彈簧左端的距離x1；（2）求木板與彈簧接觸以后，物塊與木板之間即將相對滑動時(shí)彈簧的壓縮量x2及此時(shí)木板速度v2的大?。?**（3）已知木板向右運(yùn)動的速度從v2減小到0所用時(shí)間為t0。求木板從速度為v2時(shí)到之后與物塊加速度首次相同時(shí)的過程中，系統(tǒng)因摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能U（用t0表示）。【導(dǎo)思】（2）物塊與木板即將相對滑動時(shí)，它們之間的摩擦力為最大靜摩擦力。（3）當(dāng)木板與木塊的加速度相同時(shí)，彈簧形變量為x2，木板向右、向左的兩段運(yùn)動對稱，時(shí)間均為t0，在2t0時(shí)刻m1的速度大小為v2。*【拓展訓(xùn)練6】如圖所示，一個(gè)半徑和質(zhì)量不計(jì)的定滑輪O固定在天花板上，物塊B和A通過輕彈簧栓接在一起，豎直放置在水平地面上保持靜止后用不可伸長的輕繩繞過滑輪連接物塊A和C，物塊C穿在豎直固定的細(xì)桿上，OA豎直，OC間距且水平，此時(shí)A、C間輕繩剛好拉直而無作用力。已知物塊A、B、C質(zhì)量均為不計(jì)一切阻力和摩擦，g取?，F(xiàn)將物塊C由靜止釋放，下滑時(shí)物塊B剛好被提起。求：（1）彈簧的勁度系數(shù)；（2）B剛好被提起時(shí)，物塊A速度大小。（可帶根號）四、運(yùn)用動量定理、動量守恒定律解決電磁感應(yīng)問題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中物理量的聯(lián)系：導(dǎo)體所受安培力的沖量→閉合回路的電量→閉合回路磁通量的變化→導(dǎo)體的位移，其中“動量定理”起到了橋梁作用?！纠?】水平面上放置兩個(gè)互相平行的足夠長的金屬導(dǎo)軌，間距為d，電阻不計(jì)，其左端連接一阻值為R的電阻．導(dǎo)軌處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.質(zhì)量為m、長度為d、阻值為R與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒MN以速度v0垂直導(dǎo)軌水平向右運(yùn)動直到停下．不計(jì)一切摩擦，求：（1）整個(gè)過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；（2）整個(gè)過程中，通過電阻R的電量；（3）導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動的最大距離。*【拓展訓(xùn)練7】如圖，在空中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域的上下邊緣間距為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。有一邊長為l(l<h)、電阻為R、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體線圈緊貼磁場區(qū)域的上邊緣從靜止起豎直下落，當(dāng)線圈的PQ邊到達(dá)磁場下邊緣時(shí)，恰好開始勻速運(yùn)動，求：線圈穿越磁場區(qū)域經(jīng)歷的時(shí)間。【導(dǎo)思】考慮全程處理。*【拓展訓(xùn)練8】光滑的水平長直軌道放在勻強(qiáng)磁場中，軌道寬，一導(dǎo)體棒長也為，質(zhì)量，電阻，它與導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)開關(guān)與a接通時(shí)，電源可提供恒定的電流，電流方向可根據(jù)需要進(jìn)行改變，開關(guān)與b接通時(shí)，