- 2021高考物理试新高考
新高考物理包括以下内容:
1. 必修模块:物理1(力学)和物理2,主要内容包括运动的描述(参考系、质点、时间与时刻、位移与路程)、匀变速直线运动、相互作用、重力基本相互作用、运动的合成与分解等。
2. 必考内容:热学、光学和近代物理部分,包括气体性质、电场、磁场、电磁感应现象、光的干涉、衍射现象等,还有相对论、量子论的基本内容等。
新高考物理试题可能会在以上内容中设置考题,难度上可能有所增加,因此建议考生做好充分准备。
相关例题:
例题:
【题目描述】
一个质量为m的小球,在光滑的水平桌面上以初速度v0沿直线运动,与一个竖直放置的光滑屏障发生碰撞。设碰撞后小球继续沿桌面运动,且与一个斜面发生第二次碰撞。已知斜面的倾角为θ,小球在两次碰撞中受到的冲量大小相等。求小球在第二次碰撞时对斜面的压力大小。
【解题思路】
1. 确定小球在第一次碰撞后的速度方向和大小;
2. 根据动量守恒定律列出第一次碰撞后的速度表达式;
3. 根据能量守恒定律列出第一次碰撞后的动能表达式;
4. 根据牛顿第三定律列出小球对斜面的压力表达式;
5. 根据题意,小球在第二次碰撞中受到的冲量大小与第一次相同,因此列出第二次碰撞后的速度表达式;
6. 根据能量守恒定律列出第二次碰撞后的动能表达式;
7. 根据牛顿第三定律求解小球对斜面的压力大小。
【答案】
小球在第二次碰撞时对斜面的压力大小为:
F = mgcosθ + mv^2/2mgsinθ
【解析】
I = mv - mv0 = mgt
其中,I 为小球受到的冲量,v 为小球在第一次碰撞后的速度,v0 为小球在第一次碰撞前的速度,t 为两次碰撞的时间间隔。
根据动量守恒定律,第一次碰撞后的速度可以表示为:
v = v0 + I/m = v0 + gt/m
由于第一次碰撞后小球继续沿桌面运动,因此可以列出能量守恒定律:
1/2mv^2 = 1/2mv0^2 + mg^2t^2/2m + EK1
其中,EK1 为第一次碰撞过程中小球损失的动能。
由于小球与斜面发生第二次碰撞,因此可以列出能量守恒定律:
1/2mv^2 = 1/2mv'^2 + EK2 + Fsinθ × s
其中,Fsinθ × s 为小球与斜面相互作用时对斜面的压力所做的功。将上式代入能量守恒定律中可得:
EK2 = EK1 - Fsinθ × s = EK1 - mg^2t^2/m - EK1 + 1/2mv'^2 - 1/2mv'^2 = - mg^2t^2/m - EK1
其中,EK2 为第二次碰撞过程中小球损失的动能。
由于小球对斜面的压力与斜面的支持力是一对作用力和反作用力,因此可以列出牛顿第三定律:F = Fsinθ - mgcosθ。将上式代入能量守恒定律中可得:
Fsinθ × s = Fcosθ × s - mgcosθ × s + EK2 = mgcosθ × s - mgcosθ × s + - mg^2t^2/m + EK1 - mg^2t^2/m - EK1 + 1/2mv'^2 - 1/2mv'^2 = 1/2mv'^2 - 1/2mv'^2 = mv'^2/m。
将上式代入牛顿第三定律中可得:F = mv'^2/m + mgcosθ = mv^2/m + mgsinθcosθ。由于两次碰撞中受到的冲量大小相等,因此有:v'^2 = v^2 - v0^2。将上式代入可得:F = mv^2/m + mgcosθ + mv^2/mgsinθcosθ = mgcosθ + mv^2/mgsinθ。因此,小球在第二次碰撞时对斜面的压力大小为:F = mgcosθ + mv^2/2mgsinθ。
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