以下是一個(gè)關(guān)于2025年高考物理動(dòng)量的例題及解答:
題目:一個(gè)質(zhì)量為m的小球,在離地面高度為h處將一個(gè)質(zhì)量為m的小球,以初速度v0拋出,小球在空中運(yùn)動(dòng)過程中受到空氣阻力,并落地時(shí)速度恰好為零。求小球在空中運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力對(duì)小球做的功。
解答:
1. 小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),受到重力和空氣阻力。根據(jù)動(dòng)能定理,小球落地時(shí)速度為零,則重力做功和阻力做功之和為零。
2. 阻力對(duì)小球做的功等于小球動(dòng)能的變化量。根據(jù)動(dòng)量定理,小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力可以表示為:
阻力 = - k(1/m) (v^2 - v0^2)
其中v是小球落地時(shí)的速度,v0是小球拋出的初速度,k是空氣阻力系數(shù)。
3. 小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),阻力做功等于阻力乘以小球的位移。根據(jù)動(dòng)能定理,小球的位移為h,則阻力對(duì)小球做的功為:
W = - k(1/m) (v^2 - v0^2) h
4. 小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力可以表示為:
f = - k(1/m) (v^2 - v0^2)
其中v是小球落地時(shí)的速度,v0是小球拋出的初速度。
5. 小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力可以表示為:
G = mg
其中g(shù)是重力加速度。
6. 根據(jù)動(dòng)能定理,重力做功等于小球的動(dòng)能變化量,即:
G h = (1/2) m v^2 - (1/2) m v0^2
其中v是小球落地時(shí)的速度。
7. 將上述兩個(gè)公式聯(lián)立,可以得到:
W = - k(1/m) (G h - (1/2) m v0^2)
其中G是空氣阻力系數(shù)。
綜上所述,小球在空中運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力對(duì)小球做的功為:W = - k(1/m) (G h - (1/2) m v0^2)。這個(gè)公式可以用來求解題目中的問題。
以下是一個(gè)關(guān)于高考物理動(dòng)量的例題及解答:
題目:一質(zhì)量為 m 的小球,在距地面高 H 處以初速度 v0 豎直上拋,不計(jì)空氣阻力,小球落地時(shí)的動(dòng)能為多少?
解答:小球在運(yùn)動(dòng)過程中只受到重力作用,因此其動(dòng)量變化量為重力所做的功。設(shè)小球落地時(shí)的動(dòng)能為 EK,則有:
Wg = ΔP = mΔv
其中,Wg 是重力做的功,ΔP 是動(dòng)量的變化量,mΔv 是動(dòng)能的變化量。
根據(jù)機(jī)械能守恒定律,小球在地面時(shí)的動(dòng)能等于初始動(dòng)能加上勢(shì)能,即:
EK = EK0 + mgh
其中,EK0 是初始動(dòng)能,gh 是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的量。
將上述兩式聯(lián)立可得:
EK = mgh + mΔv/2
由于 Wg = ΔP = mΔv,所以有:
mgH = m(v2 - v02)/2
代入上式可得:
EK = (mgH) + m(v2 - v02)/2
因此,小球落地時(shí)的動(dòng)能為 (mgH) + m(v2 - v02)/2。
在2025年的高考物理中,動(dòng)量和相關(guān)問題是重要的考點(diǎn)之一。動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)量和方向的一個(gè)物理量,涉及到牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律以及動(dòng)能定理等多個(gè)物理定律的綜合應(yīng)用。在解決動(dòng)量相關(guān)問題時(shí),學(xué)生需要特別注意物理量的方向性,同時(shí)還需要考慮各種可能的干擾因素,如摩擦力、空氣阻力、碰撞等。
常見問題包括:
1. 碰撞問題:在碰撞過程中,物體的動(dòng)量和能量會(huì)發(fā)生改變。學(xué)生需要理解碰撞的類型(彈性碰撞、非彈性碰撞等),并能夠根據(jù)碰撞前后的速度和動(dòng)量,計(jì)算出相關(guān)的物理量。
2. 摩擦力問題:摩擦力可以導(dǎo)致物體的動(dòng)量發(fā)生變化,學(xué)生需要理解摩擦力的方向和大小,并能夠根據(jù)物體的受力情況,計(jì)算出相關(guān)的動(dòng)量變化。
3. 多個(gè)物體相互作用的問題:多個(gè)物體之間的相互作用可能涉及到多個(gè)物理定律,學(xué)生需要能夠分析出各個(gè)物體之間的相互作用力,并能夠根據(jù)動(dòng)量守恒定律或動(dòng)能定理,求解相關(guān)的物理量。
以下是一個(gè)動(dòng)量和相關(guān)例題的例子,供您參考:
例題:
有一塊木板靜止在光滑的水平地面上,一個(gè)質(zhì)量較小的物塊以一定的速度沖向木板。當(dāng)物塊與木板發(fā)生碰撞后,物塊會(huì)在木板上滑動(dòng),而木板會(huì)以一定的速度反彈。已知物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。
1. 當(dāng)物塊沖向木板時(shí),木板的速度為多少?
2. 當(dāng)物塊在木板上滑動(dòng)時(shí),物塊的速度會(huì)發(fā)生變化,求變化的原因和具體數(shù)值。
3. 假設(shè)木板足夠長,物塊最終會(huì)停止在木板上。求物塊在木板上的滑行時(shí)間和最終速度的大小。
解析:
1. 在物塊沖向木板的過程中,物塊和木板之間的相互作用力為滑動(dòng)摩擦力,方向相反。根據(jù)動(dòng)量守恒定律,可得:
mv0 = (m + M)v1 (其中m為物塊質(zhì)量,M為木板質(zhì)量)
又因?yàn)槟景逵伸o止開始運(yùn)動(dòng),所以v1 = vx = 0
2. 當(dāng)物塊在木板上滑動(dòng)時(shí),受到滑動(dòng)摩擦力的作用而減速,同時(shí)木板受到摩擦力的作用而加速。由于摩擦力對(duì)物塊和木板都做負(fù)功,所以物塊的動(dòng)能會(huì)減小,而木板的動(dòng)能會(huì)增加。具體數(shù)值可以通過動(dòng)能定理求解。
3. 當(dāng)物塊速度減小到與木板速度相等時(shí),物塊將在木板上停止滑動(dòng)。此后,物塊和木板一起以共同速度反彈。由于物塊在木板上滑行的過程中一直受到摩擦力的作用,所以物塊的動(dòng)量不斷減小,最終停止在木板上。而木板的動(dòng)量則不斷增加,最終達(dá)到與物塊反彈時(shí)的動(dòng)量相等。因此,物塊在木板上的滑行時(shí)間可以通過動(dòng)量定理求解。最終速度的大小可以通過動(dòng)能定理求解。
通過以上解析和例題的分析,學(xué)生可以更好地理解動(dòng)量和相關(guān)問題,并在高考中取得好成績(jī)。
