高二物理专题突破二某一方向的动量守恒与能量的结合问题

欢迎进入物理课堂 1 动量守恒定律的适用条件是普遍的 当系统所受的合外力不为零时 系统的总动量不守恒 但是不少情况下 合外力在某个方向上的分量却为零 那么在该方向上系统的动量分量就是守恒的 2 分析该方向上对应过程的初 末状态 确定初 末状态的动量 3 选取恰当的动量守恒的表达式列方程 4 结合常用的机械能守恒 动能定理或能量守恒的公式列出对应的方程 5 根据题意分析讨论 得出结论 一 某一方向的动量守恒与能量的结合问题 解析小球上升到最高点时与小车相对静止 有共同速度v 由动量守恒定律和机械能守恒定律有 Mv0 2Mv 典例1 图1 答案BC 动量和能量的综合题主要是考查机械能守恒定律 动量守恒定律和弹性碰撞的概念 题目综合性强 考查了学生分析问题和解决问题的能力 二 爆炸类动量守恒与能量的结合问题 如图2所示 小球A系在细线的一端 线的另一端固定在O点 O点到水平面的距离为h 物块B质量是小球的5倍 置于粗糙的水平面上且位于O点正下方 物块与水平 典例2 图2 解析设小球的质量为m 运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1 取小球运动到最低点重力势能为零 根据机械能守恒定律 有 设碰后物块的速度大小为v2 取水平向右为正方向 根据动量守恒定律 有 如图3所示 在光滑的水平面上有一静止的斜面 斜面光滑 现有一个小球从斜面顶点由静止释放 在小球下滑的过程中 以下说法正确的是 专题小练 图3 1 A 斜面和小球组成的系统动量守恒B 斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒C 斜面向右运动D 斜面静止不动 解析球和斜面组成的系统在水平方向上不受外力作用 故水平方向动量守恒 小球下滑时 对地有向下的加速度 即系统存在向下的加速度 故系统竖直方向上所受合外力不为零 合外力向下 因此不能说系统动量守恒 答案BC 如图4所示 光滑圆槽的质量为M 静止在光滑的水平面上 其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处 如果将线烧断 则小球滑到另一边的最高点时 圆槽的速度为 A 0B 向左C 向右D 无法确定 图4 2 解析小球和圆槽组成的系统在水平方向不受外力 故系统在水平方向上的动量守恒 px 0 细线被烧断瞬间 系统在水平方向的总动量为零 又知小球到达最高点时 球与槽水平方向上有共同速度 设为v 设小球的质量为m 由动量守恒定律有0 M m v 所以v 0 正确答案为选项A 答案A 如图5所示 质量M 2kg的滑块套在光滑的水平轨道上 质量m 1kg的小球通过长L 0 5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接 小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动 开始轻杆处于水平状态 现给小球一个竖直向上的初速度v0 4m s g取10m s2 图5 3 1 若锁定滑块 试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向 2 若解除对滑块的锁定 试求小球通过最高点时的速度大小 解析 1 设小球能通过最高点 且此时的速度大小为v1 在上升过程中 因只有重力做功 小球的机械能守恒 由 式 得F 2N由牛顿第三定律可知 小球对轻杆的作用力大小为2N 方向竖直向上 2 解除锁定后 设小球通过最高点时的速度大小为v2 此时滑块的速度为V 在上升过程中 因系统在水平方向不受外力作用 水平方向的动量守恒 以水平向右的方向为正方向 有mv2 MV 0 答案 1 2N竖直向上 2 2m s 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全