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

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1、動量和能量命題角度3 機械能守恒定律 1. 如圖5—8所示，下列四個選項中，木塊均在固定的斜面上運動，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中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動，在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是 ( ) [考場錯解]A或B或D 沒掌握機械能守恒的條件．機械能守恒應(yīng)該是對一個系統(tǒng)而言，一個系統(tǒng)的機械能要保持不變，要從兩個方面加以限制，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)的機械能一定守恒． C根據(jù)機械能守恒的條件，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機械能守恒的條件，故選項C正確． 2. 如圖5～9所示，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個正三角形支架，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，可繞過0點并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動，開始時OB與地面相垂直，放手后開始運動，在不計任何阻力的情況下，下列說法正確的是 ( ) A A球到達(dá)最低點時速度為零 B A球機械能減少量等于B球機械能增加量 C．B球向左擺動所能達(dá)到的最高

3、位置應(yīng)高于A球開始運動時的高度 D 當(dāng)支架從左向右回擺時，A球一定能回到起始高度 [考場錯解]A 不能靈活運用機械能守恒定律解決問題． BCD三角形框架在左右擺動過程中，只有小球受的重力做功，故系統(tǒng)機械能守恒．A球到達(dá)最低點時，A球減少的重力勢能大于B球增加的重力勢能， 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)向左運動，故選項A錯誤，選項C正確．因系統(tǒng)機械能守恒，故A球機械能減少量等于B球機械能增加量，當(dāng)支架從左向右回擺時，A球一定能回到起始高度，B、D選項均正確．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，m與M均靜止，現(xiàn)同時對m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2.在兩物體開始運動以后的整個過程中，對m、M和彈簧組成的系統(tǒng)(整個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)機械能守恒 B由于F1、F2分別對m、M做正功，故系統(tǒng)的動能不斷增加 C．由于F1、F2分別對m、M做正功，故系統(tǒng)的機械能不斷增加 D．當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時，m、M的動能最大 [考場錯解]A或BC 對機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、；對物體的運動過程分析不認(rèn)真、不完整，只分析開始時，拉力大于彈力，F(xiàn)1、F2對物體均做正功，所以系統(tǒng)的動能不斷增加、機械能增加，誤選BC． D開始拉力大于彈力，F(xiàn)1、F2對物體均做正功，所以系統(tǒng)機械能增加；當(dāng)拉力等于彈力時，物體速度最大，故系統(tǒng)動能最大；當(dāng)拉力小于彈力時，物體均做減速運動，速度減小到零以后，物體反向運動，拉力F1、F2均做負(fù)功，故機械能減少．所以選項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，不計各處摩擦．求： (1)小球運動到B點時的動能； (2)

6、小球下滑到距水平軌道的高度為 時的速度大小和方向； (3)小球經(jīng)過圓弧軌道的B點和水平軌道的C點時，所受軌道支持力NB、NC各是多大? [考場錯解](1)(2)問沒問題，關(guān)鍵是第(3)問求NB，誤認(rèn)為NB=mg． 這種做法錯誤之處是把B點當(dāng)作水平面上的一點． (1)根據(jù)機械能守恒Ek=mgR． (2)根據(jù)機械能守恒 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)牛頓運動定律及機械能守恒，在B點 解得： NB=3mg，在C點：NC=mg． 5．在納米技術(shù)中需要移動式修補原子，必須使在不停地做熱運動(速率約幾百米每秒)的原子幾乎靜止下

7、來且能在一個小的空間區(qū)域內(nèi)停留一段時間，為此華裔諾貝爾物理獎得主朱棣文發(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水平向右運動，一個動量大小為P的小球B水平向左射入小車并壓縮彈簧至最短，接著被鎖定一段時間△t后，再突然解除鎖定使小球B以大小相同的動量P水平向右彈出，緊接著小球B再次以大小相同的動量P水平向左射向小車A，如此不斷重復(fù)上述過程，最終小車將停止運動．設(shè)地面和車廂均光滑，除鎖定時間△t外，其他時間均可不計．求： (1)小球B第一次入射后再彈出時，小車的

8、速度大小和這一過程中小車動能的減少量． (2)從小球第一次入射開始到小車停止運動所經(jīng)歷的時間． [考場錯解](2)設(shè)小球B重復(fù)入射n次后小車的速度變?yōu)榱悖看稳肷湫≤嚨膭幽芏紲p小△Ek(已求出)，則 由動量守恒定律可知，每次入射小車的動量都減?。骸鱌=2P；但是每次入射小車的動能不是都減小△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第一次入射時后再彈出時，小車的速度大小為v1，根據(jù)動量守恒定律得 解得 小車動能的減少為 (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唬河蓜恿渴睾愣煽芍?，每次入射小車的動量都減?。骸鱌=2P，則 解得 解法二：全過

9、程由動量守恒定律得 解得 所經(jīng)歷的時間為 ks5u專家會診 機械能守恒定律的應(yīng)用要注意以下兩點： (1)要根據(jù)機械能守恒條件恰當(dāng)選擇系統(tǒng)，恰當(dāng)選擇過程i f2)機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)機械能與末狀態(tài)機械能相等．運用這種形式表達(dá)式時，應(yīng)選好重力勢能的零勢面，且初、末狀態(tài)必須用同一零勢面計算勢能．②△Ek=△Ep。表示系統(tǒng)(或物體)減少(或增加)的重力勢能等于系統(tǒng)(或物體)增加(或減少)的動能．因重力勢能的差值與零勢面的選擇無關(guān)，故不需要選零勢面．③△EA增=△EA減，表示若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分機械能的增加量與B部分機械能的減少量相等．同樣不需要選零勢面．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．注意有時候不一定清楚重力勢能(或動能)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．