第九講守恒問(wèn)題專題3

1、 第九講 守恒問(wèn)題專題【高考導(dǎo)航】守恒定律從一個(gè)側(cè)面揭示了自然界中某一物理量不能創(chuàng)造，不能消滅，只能傳遞或由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的客觀本質(zhì)。因此，守恒問(wèn)題一直是高考命題的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，在整個(gè)物理試題中有著相當(dāng)?shù)姆至??？偟恼f(shuō)來(lái)，高中物理中涉及到的守恒問(wèn)題可以歸為三類，第一類是能量守恒問(wèn)題，包括機(jī)械能守恒定律、熱力學(xué)第一定律。廣泛應(yīng)用于各種運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，如機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能、核能的相互轉(zhuǎn)化；第二類是動(dòng)量守恒定律，廣泛適用于宏觀低速、微觀高速及各種已知或未知的恒力、變力的作用；第三類是質(zhì)量守恒、電荷守恒，包括核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，結(jié)合

2、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，廣泛應(yīng)用于各種形式的核反應(yīng)過(guò)程。在無(wú)光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的能量轉(zhuǎn)化為生成的新核的動(dòng)能。因此在這種情況下，可應(yīng)用力學(xué)原理動(dòng)量守恒與能量守恒。愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mC2說(shuō)明，一定的質(zhì)量m具有相應(yīng)的能量mC2。而E=mC2則是核反應(yīng)過(guò)程中核能與其他形式的能（動(dòng)能，電磁能）之間轉(zhuǎn)化與守恒的反映。運(yùn)用守恒定律解題的關(guān)鍵在于：一是明確守恒條件，如機(jī)械能守恒的條件是“只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功”，如動(dòng)量守恒的條件是“系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零”，不能不判定就應(yīng)用。二是要確定一個(gè)“過(guò)程”和兩個(gè)“狀態(tài)”。所謂一個(gè)過(guò)程就是指研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程，所謂兩個(gè)狀態(tài)就是指研究對(duì)象在過(guò)

3、程的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)所處的狀態(tài)。對(duì)有些守恒問(wèn)題，守恒關(guān)系往往隱藏在題意中，不象典型的動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒那樣容易識(shí)別，因此只有牢固確立守恒的思想，才能自覺(jué)地運(yùn)用守恒觀點(diǎn)去解題。具體求解時(shí)，應(yīng)切實(shí)弄清所研究的系統(tǒng)和過(guò)程，對(duì)能量問(wèn)題應(yīng)明確所研究過(guò)程中究竟存在哪幾種形式的能，發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)化，不能有遺漏?！镜湫屠}】【例1】如圖所示，質(zhì)量為m帶正電q的小球從水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn)以初速度v拋出，初速度方向與豎直線夾角，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到軌跡的最高點(diǎn)P處時(shí)，其速度大小仍為v，則P點(diǎn)必在O點(diǎn)的 ( C )A.正上方 B.左上方C.右上方 D.上述三種都有可能【例2】.在光滑的水平冰面上，有一個(gè)小孩坐著冰車同時(shí)

4、推著一個(gè)木箱一起滑行，他突然把木箱迅速推出，則：（BD ）A.這一過(guò)程中系統(tǒng)總機(jī)械能守恒B.小孩對(duì)木箱做的功等于木箱動(dòng)能的增量C.小孩對(duì)木箱做的功等于小孩和冰車動(dòng)能的減少量D.這一過(guò)程中，系統(tǒng)總動(dòng)量守恒【例3】.如圖所示，帶電平板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平且垂直紙面向里。某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由下滑，經(jīng)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)使球從比較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)過(guò)P進(jìn)入板間后，在板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（ ABC ）A.其動(dòng)能將會(huì)增大B.其電勢(shì)能將會(huì)增大C.小球所受的洛侖茲力將會(huì)增大D.小球所受的電場(chǎng)力將會(huì)增大【例4】如圖所示，質(zhì)量為m，高為h的矩形線框自某一

5、高度自由落下后，通過(guò)一寬度也為h的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱（ ABC ）A.可能等于2mgh B.可能大于2mghC.可能小于2mgh D.可能為零【例5】如圖所示，固定于水平絕緣面上的平行金屬導(dǎo)軌不光滑。除R以外其他電阻不計(jì)，垂直于導(dǎo)軌平面有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)質(zhì)量為m的金屬棒cd在水平恒力F作用下由靜止向右滑動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ BD ）A.水平恒力F對(duì)cd棒做的功等于電路中產(chǎn)生的電能B.只有在cd棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)對(duì)cd棒做的功才等于電路中產(chǎn)生的電能C.無(wú)論cd棒做何種運(yùn)動(dòng)，它克服磁場(chǎng)力做的功一定不等于電路中產(chǎn)生的電能D.R兩端電壓始終等于cd棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)數(shù)值

6、【例6】一個(gè)勁度系數(shù)為k，由絕緣材料制成的輕彈簧，一端固定，另一端與質(zhì)量為m 、帶正電荷q的小球相連，靜止在光滑絕緣水平面上。當(dāng)加入如圖所示的場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法中正確的是（ BD ）A.球的速度為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)B.球作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的機(jī)械能守恒D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的電勢(shì)能、動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化【例7】如圖所示，光滑導(dǎo)軌MN、PQ其水平部分處在方向豎直向上，磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，右部寬度為L(zhǎng)，左部寬度為2L，將質(zhì)量均為m的金屬棒ab和cd分別置于導(dǎo)軌上不同寬度處，ab棒位于距水平導(dǎo)軌高h(yuǎn)的地方，由靜止釋放自由下滑（設(shè)導(dǎo)軌左右兩部分足夠長(zhǎng)）。當(dāng)

7、兩金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，求這一過(guò)程中整個(gè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的焦耳熱?！纠?】靜止?fàn)顟B(tài)的钚同位素放出粒子后，其核變成鈾核，同時(shí)放出能量是0.09MeV的光子，钚核質(zhì)量是238.999655u，鈾核質(zhì)量是234.993470u,粒子質(zhì)量是4.001509u.求：1 寫(xiě)出核反應(yīng)方程2 核衰變過(guò)程中質(zhì)量虧損是多大？相當(dāng)于多少M(fèi)eV？不計(jì)光子動(dòng)量，粒子的動(dòng)能?！倦S堂訓(xùn)練】1.質(zhì)量相等的兩個(gè)小球,分別用長(zhǎng)l和2l的細(xì)繩懸掛在天花板上,如圖所示。分別拉起小球使線伸直呈水平狀態(tài)，然后輕輕釋放。當(dāng)小球到達(dá)最低位置時(shí) ( )A.兩球運(yùn)動(dòng)的線速度相等 B.兩球運(yùn)動(dòng)的角速度相等C.兩球的向心加速度相等 D.細(xì)繩對(duì)兩球的拉

8、力相等2.靜止的原子核衰變后放出的粒子動(dòng)能為E0，假設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)能形式釋放出來(lái)，則原子核衰變前后的質(zhì)量虧損是（c是光速）（ ）A.E0/c2 B.4E0/（a4）c2 C .(a4) E0/c2 D.aE0/(a4)c23.質(zhì)量為m長(zhǎng)為L(zhǎng)的船，靜止在水面上，在船頭和船尾各有一個(gè)質(zhì)量為m1和m2的人。不計(jì)水的阻力，則兩人互換位置后，船移動(dòng)的距離是_。4.如所示，在豎直放置的光滑的半圓弧形絕緣細(xì)管的圓心處放一負(fù)電荷，將質(zhì)量為m、帶電量為q的小球從圓管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無(wú)壓力，則放于圓心處的電荷在AB弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為_(kāi)。5.如圖所示，在水平面上有A、B兩滑塊，相距s=27. 5m，質(zhì)量mA=1kg，mB=2kg。A以初速度V0向右滑行與靜止的B正碰，碰后A反向運(yùn)動(dòng)，B向右運(yùn)動(dòng)，從碰撞結(jié)束算起，A經(jīng)5s運(yùn)動(dòng)結(jié)束，B經(jīng)15s運(yùn)動(dòng)停止。A、B與地面動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.02，g取10m/s2。碰撞瞬間兩物體與地面摩擦力不計(jì)。求：1 塊A運(yùn)動(dòng)的