人教版高考物理一轮总复习精品课件 第六章 动量守恒定律 研专项 素养提升 (2).ppt

答案B案例2.(子弹打木块模型)如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为m0,给电容器充电后,有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动,并从小孔进入电容器,设带电环不影响电容器板间电场分布,带电环进入电容器后距左板的最小距离为。(1)求带电环与左极板相距最近时速度的大小v。(2)求此过程中电容器移动的距离s。(3)此过程中能量如何变化?思维点拨带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动,而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动,当它们的速度相等时,带电环与电容器的左极板相距最近,可由系统动量守恒定律求解。(3)在此过程,带电环动能减少,电势能增加,同时电容器等的动能增加,系统中减少的动能全部转化为电势能。案例3.(板块模型)(2021四川高三三模)人工智能在现代工业生产中的应用越来越普遍。某自动化生产过程可简化如下:如图所示,足够长的水平工作台上从左向右依次有A、B、C三点,相邻两点之间的距离均为L=2m;质量为m=2kg、长度也为L的薄木板静止放置在工作台上,其右端刚好在A点;现对木板施加大小F=4N的水平向右的恒力,当木板右端运动到B点时,位于B点的机器人将质量也为m的物块轻放在木板右端,当木板右端运动到C点时,撤去恒力F。已知木板与台面间的动摩擦因数μ1=0.1,木板与物块间的动摩擦因数μ2=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块可视为质点,重力加速度g取10m/s2。求:(1)木板右端运动到B点时的速度大小;(2)撤去恒力F前的过程中,摩擦力对物块的冲量;(3)木板从开始运动至最终停止的过程中,台面对木板的摩擦力对木板做的总功。思维点拨(1)第1阶段,在F的作用下木板向右匀加速运动;(2)第2阶段,板块相互作用,可分析系统所受外力的矢量和为零,可用动量守恒定律和能量守恒分析求解;(3)分析撤去恒力F后的过程中的情况。答案(1)2m/s(2)2N·s,方向水平向右(3)-14J解析(1)木板右端从A运动到B的过程中,水平方向受恒力F和台面摩擦力Ff1作用Ff1=μ1mg=2N由动能定理有(F-Ff1)L=mv2代入数据解得v=2m/s。(2)物块放上木板后,物块受木板水平向右的摩擦力Ff2作用,向右做匀加速直线运动Ff2=μ2mg=4N木板所受台面摩擦力Ff1=μ1(m+m)g=4N因木板所受物块摩擦力大小等于Ff2,方向水平向左,FFf1+Ff2,木板将向右做匀减速直线运动将木板和物块看成一个系统,因F=Ff1,系统动量守恒。撤去F前,假设物块已经相对木板静止且在木板上,设两者之间的相对位移为Δs,相对运动的时间为t,共同速度为v共由动量守恒定律有mv=(m+m)v共代入数据得v共=1m/s,Δs=0.5m对物块,由动量定理有Ff2t=mv共-0代入数据得t=0.5s此过程中,设木板发生的位移为s由运动学规律有s=(v+v共)t代入数据得x=0.75m因sL、ΔsL,可知假设成立,即撤去F前,两者已经相对静止,此后一起匀速运动直到撤去F故撤去恒力F前的过程中,摩擦力对物块的冲量为I=Ff2t=2N·s,方向水平向右。(3)设当木板右端运动到C点时,撤去恒力F,木板停止运动时木板右端位于D点,示意图如图所示因μ2μ1,可知撤去力F后,物块和木板一起做匀减速直线运动直到静止木板右端从A到B,台面对木板的摩擦力对木板做的功为W1=-Ff1L木板右端从B到C,台面对木板的摩擦力对木板做的功为W2=-Ff1L木板右端从C到D,台面对木板的摩擦力对木板做的功为整个过程中,台面对木板的摩擦力对木板做的总功为W=W1+W2+W3=-14J。【创新训练】1.(2021广东吴川第一中学月考)在光滑的水平面上静止放置一个光滑的斜面体,斜面的倾角为37°,高度为h,将一个可看成质点的小球从斜面顶端由静止释放,斜面体的质量是小球质量的两倍,小球运动到斜面底部的过程中(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.斜面体对小球不做功B.小球的机械能守恒C.斜面体和小球组成系统的动量守恒D.斜面体运动距离为h答案D解析斜面体和小球组成系统只有重力做功,满足机械能守恒,斜面体动能增大,则小球机械能减小,斜面体对小球做负功,A、B错误;斜面体和小球组成系统合外力不为零,动量不守恒,C错误;系统在水平方向合外力为零,水平方向满足动量守恒,设小球质量为