高考物理复习方法守恒思想在物理解题中的应用及物理状态及物理过程的分析.docx

难点28 守恒思想在物理解题中的应用■优盟教育中心物理教研组在物理变化的过程中，常存在着某些不变的关系或不变的量，在讨论一个物理变化过程时，对其中的各个量或量的变化关系进行分析，寻找到整个过程中或过程发生前后存在着的不变关系或不变的量，则成为研究这一变化的过程的中心和关键.这就是物理学中最常用到的一种思维方法——守恒法.●难点展台1.（★★★★★）相隔一定距离的A、B两球，质量相等，假定它们之间存在恒定的斥力作用.原来两球被按住，处在静止状态.现突然松开两球，同时给A球以速度v０，使之沿两球连线射向B球，B球初速为零.若两球间的距离从最小值(两球未接触)到刚恢复到原始值所经历的时间为t０.求B球在斥力作用下的加速度.图28-12.（★★★★★）在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”.这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似.两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v０射向B球，如图28-1所示.C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变.然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连.过一段时间，突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).已知A、B、C三球的质量均为m.(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度.(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能.●案例探究［例1］（★★★★）已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u,He核的质量为3.0150 u.（1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程.（2）计算上述核反应中释放的核能.（3）若两氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少？命题意图：考查考生分析能力及综合应用能力.B级要求.错解分析：在第（3）问错解表现在不能根据动量与动能间关系，结合动量守恒和能量守恒求得He和中子动能间的比例关系，导致错解.解题方法与技巧：（1）应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为：H+H→He+n.（2）由题给条件可求出质量亏损为：Δm=2.0136×2-(3.0150+1.0087)u=0.0035 u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035 MeV=3.26 MeV.（3）因为该反应中释放的核能全部转化为机械能--即转化为He核和中子的动能.若设He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2,则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m1v1-m2v2=0 Ek1+Ek2=2Ek0+ΔE解方程组，可得：Ek1= (2Ek0+ΔE)=×(2×0.35+3.26) MeV=0.99 MeVEk2= (2Ek0+ΔE)=×(2×0.35+3.26) MeV=2.97 MeV.图28-2［例2］（★★★★）如图28-2所示，金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，水平部分导轨上原来放有一金属杆b.已知杆的质量为ma，且与b杆的质量比为ma∶mb=3∶４，水平导轨足够长，不计摩擦，求：（1）a和b的最终速度分别是多大？（2）整个过程中回路释放的电能是多少？（3）若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3∶4，其余电阻不计，整个过程中a、b上产生的热量分别是多少？命题意图：考查对机械能守恒定律、动量守恒定律及能的转化和守恒定律的理解运用能力及综合分析能力.B级要求.错解分析：不深入分析整个物理过程的特点，受思维定势影响.套用电磁感应定律及欧姆定律，试图用直流电路特点求解a、b杆上产生的热量，使思路受阻，无法求解.解题方法与技巧：（1）a下滑h高过程中机械能守恒magh=mava2 ①a进入磁场后，回路中产生感应电流，a、b均受安培力作用，a做减速运动，b做加速运动，经一段时间，a、b速度达到相同，之后回路的磁通量不发生变化，感应电流为0，二者匀速运动，其速度即为a、b共同的最终速度，设为v.由过程中a、b系统所受合外力为0，动量守恒：mava=(ma+mb)v ②由①②解得va=vb=（2）由能量守恒知，回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失，所以ΔE=magh- (ma+mb)va2=magh（3）回路中产生的热量Qa+Qb=ΔE，在回路中产生