2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯(cuò)題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 5 動(dòng)量和能量 命題角度3

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1、動(dòng)量和能量命題角度3 機(jī)械能守恒定律 1. 如圖5—8所示，下列四個(gè)選項(xiàng)中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)，在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒的是 ( ) [考場錯(cuò)解]A或B或D 沒掌握機(jī)械能守恒的條件．機(jī)械能守恒應(yīng)該是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)而言，一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能要保持不變，要從兩個(gè)方面加以限制，一是系統(tǒng)與外界之間無能量交換，二是系統(tǒng)內(nèi)部不存在機(jī)械能和其他形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化．因功是能轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的量度，以上兩個(gè)方面用功來表

2、述也就是：系統(tǒng)內(nèi)除重力和彈力以外，無其他摩擦和介質(zhì)阻力做功，則系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒． C根據(jù)機(jī)械能守恒的條件，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機(jī)械能守恒的條件，故選項(xiàng)C正確． 2. 如圖5～9所示，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架，在A處固定質(zhì)量為2 m的小球，B處固定質(zhì)量為m的小球，支架懸掛在0點(diǎn)，可繞過0點(diǎn)并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)OB與地面相垂直，放手后開始運(yùn)動(dòng)，在不計(jì)任何阻力的情況下，下列說法正確的是 ( ) A A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度為零 B A球機(jī)械能減少量等于B球機(jī)械能增加量 C．B球向左擺動(dòng)所能達(dá)到的最高

3、位置應(yīng)高于A球開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的高度 D 當(dāng)支架從左向右回?cái)[時(shí)，A球一定能回到起始高度 [考場錯(cuò)解]A 不能靈活運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問題． BCD三角形框架在左右擺動(dòng)過程中，只有小球受的重力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒．A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，A球減少的重力勢(shì)能大于B球增加的重力勢(shì)能， A、B兩球速度大小始終相等，故A、B兩球速度均不為零，A球繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．因系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A球機(jī)械能減少量等于B球機(jī)械能增加量，當(dāng)支架從左向右回?cái)[時(shí)，A球一定能回到起始高度，B、D選項(xiàng)均正確．故本題正確答案為BCD 3. 如圖5—10所示，一輕彈簧左端固定在長木板M的左端，右端與小木

4、塊m連接，且m、M及M與地面間接觸光滑．開始時(shí)，m與M均靜止，現(xiàn)同時(shí)對(duì)m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2.在兩物體開始運(yùn)動(dòng)以后的整個(gè)過程中，對(duì)m、M和彈簧組成的系統(tǒng)(整個(gè)過程彈簧形變不超過其彈性限度)，下列說法正確的是 ( ) A．由于F1、F2等大反向，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B由于F1、F2分別對(duì)m、M做正功，故系統(tǒng)的動(dòng)能不斷增加 C．由于F1、F2分別對(duì)m、M做正功，故系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增加 D．當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí)，m、M的動(dòng)能最大 [考場錯(cuò)解]A或BC 對(duì)機(jī)械能守恒的條件理解不準(zhǔn)確，認(rèn)為F1、F2等大反向，系統(tǒng)所受外力之合為零，做功為零，誤選A

5、；對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過程分析不認(rèn)真、不完整，只分析開始時(shí)，拉力大于彈力，F(xiàn)1、F2對(duì)物體均做正功，所以系統(tǒng)的動(dòng)能不斷增加、機(jī)械能增加，誤選BC． D開始拉力大于彈力，F(xiàn)1、F2對(duì)物體均做正功，所以系統(tǒng)機(jī)械能增加；當(dāng)拉力等于彈力時(shí)，物體速度最大，故系統(tǒng)動(dòng)能最大；當(dāng)拉力小于彈力時(shí)，物體均做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小到零以后，物體反向運(yùn)動(dòng)，拉力F1、F2均做負(fù)功，故機(jī)械能減少．所以選項(xiàng)D正確． 4．AB是豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道，在下端B與水平直軌道相切，如圖5一ll所示．一小球自A點(diǎn)起由靜止開始沿軌道下滑．已知圓軌道半徑為R，小球的質(zhì)量為m，不計(jì)各處摩擦．求： (1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能； (2)

6、小球下滑到距水平軌道的高度為 時(shí)的速度大小和方向； (3)小球經(jīng)過圓弧軌道的B點(diǎn)和水平軌道的C點(diǎn)時(shí)，所受軌道支持力NB、NC各是多大? [考場錯(cuò)解](1)(2)問沒問題，關(guān)鍵是第(3)問求NB，誤認(rèn)為NB=mg． 這種做法錯(cuò)誤之處是把B點(diǎn)當(dāng)作水平面上的一點(diǎn)． (1)根據(jù)機(jī)械能守恒Ek=mgR． (2)根據(jù)機(jī)械能守恒 小球速度大小 速度方向沿圓弧的切線向下，與豎直方向成30 o． (3)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及機(jī)械能守恒，在B點(diǎn) 解得： NB=3mg，在C點(diǎn)：NC=mg． 5．在納米技術(shù)中需要移動(dòng)式修補(bǔ)原子，必須使在不停地做熱運(yùn)動(dòng)(速率約幾百米每秒)的原子幾乎靜止下

7、來且能在一個(gè)小的空間區(qū)域內(nèi)停留一段時(shí)間，為此華裔諾貝爾物理獎(jiǎng)得主朱棣文發(fā)明了“激光制冷”技術(shù)，若把原子和入射光分別類比為一輛小車和一個(gè)小球，則“激光制冷”與下述的力學(xué)模型很類似．如圖5—12所示，一輛質(zhì)量為m的小車A(一側(cè)固定一輕彈簧)，以速度v0水平向右運(yùn)動(dòng)，一個(gè)動(dòng)量大小為P的小球B水平向左射入小車并壓縮彈簧至最短，接著被鎖定一段時(shí)間△t后，再突然解除鎖定使小球B以大小相同的動(dòng)量P水平向右彈出，緊接著小球B再次以大小相同的動(dòng)量P水平向左射向小車A，如此不斷重復(fù)上述過程，最終小車將停止運(yùn)動(dòng)．設(shè)地面和車廂均光滑，除鎖定時(shí)間△t外，其他時(shí)間均可不計(jì)．求： (1)小球B第一次入射后再彈出時(shí)，小車的

8、速度大小和這一過程中小車動(dòng)能的減少量． (2)從小球第一次入射開始到小車停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間． [考場錯(cuò)解](2)設(shè)小球B重復(fù)入射n次后小車的速度變?yōu)榱?，每次入射小車的?dòng)能都減小△Ek(已求出)，則 由動(dòng)量守恒定律可知，每次入射小車的動(dòng)量都減小：△P=2P；但是每次入射小車的動(dòng)能不是都減小△Ek，列方程要有理論依據(jù)，不能憑感覺列方程． (1)設(shè)小球B第一次入射時(shí)后再彈出時(shí)，小車的速度大小為v1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得 解得 小車動(dòng)能的減少為 (2)設(shè)小球B重復(fù)入射n次后小車的速度變?yōu)榱悖夥ㄒ唬河蓜?dòng)量守恒定律可知，每次入射小車的動(dòng)量都減?。骸鱌=2P，則 解得 解法二：全過

9、程由動(dòng)量守恒定律得 解得 所經(jīng)歷的時(shí)間為 ks5u專家會(huì)診 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用要注意以下兩點(diǎn)： (1)要根據(jù)機(jī)械能守恒條件恰當(dāng)選擇系統(tǒng)，恰當(dāng)選擇過程i f2)機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式和用法：①EK十EP=E′K+F′P，表示系統(tǒng)初狀態(tài)機(jī)械能與末狀態(tài)機(jī)械能相等．運(yùn)用這種形式表達(dá)式時(shí)，應(yīng)選好重力勢(shì)能的零勢(shì)面，且初、末狀態(tài)必須用同一零勢(shì)面計(jì)算勢(shì)能．②△Ek=△Ep。表示系統(tǒng)(或物體)減少(或增加)的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)(或物體)增加(或減少)的動(dòng)能．因重力勢(shì)能的差值與零勢(shì)面的選擇無關(guān)，故不需要選零勢(shì)面．③△EA增=△EA減，表示若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分機(jī)械能的增加量與B部分機(jī)械能的減少量相等．同樣不需要選零勢(shì)面．以上三種表達(dá)式均為標(biāo)量式，且以第二種表達(dá)形式應(yīng)用最多．注意有時(shí)候不一定清楚重力勢(shì)能(或動(dòng)能)是增加還是減少了，沒關(guān)系，減少量就用初狀態(tài)的值減末狀態(tài)的值，增加量就用末狀態(tài)的值減初狀態(tài)的值．