题目列表(包括答案和解析)

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1.碰撞

两个物体在极短时间内发生相互作用,这种情况称为碰撞。由于作用时间极短,一般都满足内力远大于外力,所以可以认为系统的动量守恒。碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。

仔细分析一下碰撞的全过程:设光滑水平面上,质量为m1的物体A以速度v1向质量为m­2的静止物体B运动,B的左端连有轻弹簧。在Ⅰ位置AB刚好接触,弹簧开始被压缩,A开始减速,B开始加速;到Ⅱ位置AB速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;再往后AB开始远离,弹簧开始恢复原长,到Ⅲ位置弹簧刚好为原长,AB分开,这时AB的速度分别为。全过程系统动量一定是守恒的;而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了。

(1)弹簧是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为弹性势能,Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大;Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少全部转化为动能;因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性碰撞。由动量守恒和能量守恒可以证明AB的最终速度分别为:。(这个结论最好背下来,以后经常要用到。)

(2)弹簧不是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少,一部分转化为弹性势能,一部分转化为内能,Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同,弹性势能仍最大,但比⑴小;Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;因为全过程系统动能有损失(一部分动能转化为内能)。这种碰撞叫非弹性碰撞。

(3)弹簧完全没有弹性。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为内能,Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同,但没有弹性势能;由于没有弹性,AB不再分开,而是共同运动,不再有Ⅱ→Ⅲ过程。这种碰撞叫完全非弹性碰撞。可以证明,AB最终的共同速度为。在完全非弹性碰撞过程中,系统的动能损失最大,为:

[例1] 质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上。质量为m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长。求小球能上升到的最大高度H 和物块的最终速度v

解析:系统水平方向动量守恒,全过程机械能也守恒。

小球上升过程中,由水平系统动量守恒得:

由系统机械能守恒得: 解得

全过程系统水平动量守恒,机械能守恒,得

[例2] 动量分别为5kgžm/s和6kgžm/s的小球AB沿光滑平面上的同一条直线同向运动,A追上B并发生碰撞后。若已知碰撞后A的动量减小了2kgžm/s,而方向不变,那么AB质量之比的可能范围是什么?

解析:A能追上B,说明碰前vA>vB,∴;碰后A的速度不大于B的速度, ;又因为碰撞过程系统动能不会增加, ,由以上不等式组解得:[来源:ZXXK]

点评:此类碰撞问题要考虑三个因素:①碰撞中系统动量守恒;②碰撞过程中系统动能不增加;③碰前碰后两个物体位置关系(不穿越)和速度大小应保证其顺序合理。

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5.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法

(1)分析题意,明确研究对象.在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体总称为系统.

(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否应用动量守恒。

(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。

注意:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体的速度均应取地球为参考系。

(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。

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5.动量守恒定律的重要意义

从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。

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4、理解:①正方向②同参同系③微观和宏观都适用

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3.动量守恒定律的表达形式

(1),即p1+p2=p1/+p2/

(2)Δp1+Δp2=0,Δp1= -Δp2[

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2.动量守恒定律成立的条件

⑴系统不受外力或者所受外力之和为零;

⑵系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;

⑶系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。

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1.动量守恒定律的内容

一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。

   即:  守恒是指整个过程任意时刻相等(时时相等,类比匀速)  定律适用于宏观和微观高速和低速

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(1)毛细现象的定义:浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象,叫做毛细现象。

?(2)毛细现象的解释:

??解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势,造成液体与空气接触面弯曲,呈凹形弯曲,液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势,造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡,管内液体停止上升,液柱稳定在一定的高度,如图所示。细管越细,即管截面积小,那么液柱上升高度就越大。

??可用相似的分析方法,解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。

(4)举例说明毛细现象的应用:

??纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道,起到毛细管作用。

??田间农作物的重要管理措施是锄地松土,防止土地板结,其目的是破坏土壤里的毛细管,使地下水分不会快速引上而蒸发掉。

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??(1)说明浸润和不浸润的定义

??液体与固体接触时,液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。如果接触面趋于缩小而不附着,则叫做不浸润。

??(2)浸润和不浸润的微观解释

??液体与固体接触处形成一个液体薄层,叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引,又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱,附着层的分子就比液体内部稀疏,在附着层里分子间吸引力较大,造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,形成不浸润。反之,如果附着层分子受固体分子吸引力相当强,附着层分子比液体内部更密集,附着层就出现液体相互推斥的力,造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势,形成浸润。

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??液体表面具有收缩趋势的微观解释

??液体与气体接触的表面形成一薄层,叫表面层。由于表面层上方是气体,所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子,表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些,这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态,而表面层内由于分子引力较大,因此表面层有收缩的趋势。

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