以下是一个关于2025年高考物理动量的例题及解答:
题目:一个质量为m的小球,在离地面高度为h处将一个质量为m的小球,以初速度v0抛出,小球在空中运动过程中受到空气阻力,并落地时速度恰好为零。求小球在空中运动过程中所受的阻力对小球做的功。
解答:
1. 小球在空中运动时,受到重力和空气阻力。根据动能定理,小球落地时速度为零,则重力做功和阻力做功之和为零。
2. 阻力对小球做的功等于小球动能的变化量。根据动量定理,小球在空中运动时受到的阻力可以表示为:
阻力 = - k(1/m) (v^2 - v0^2)
其中v是小球落地时的速度,v0是小球抛出的初速度,k是空气阻力系数。
3. 小球在空中运动时,阻力做功等于阻力乘以小球的位移。根据动能定理,小球的位移为h,则阻力对小球做的功为:
W = - k(1/m) (v^2 - v0^2) h
4. 小球在空中运动时受到的阻力可以表示为:
f = - k(1/m) (v^2 - v0^2)
其中v是小球落地时的速度,v0是小球抛出的初速度。
5. 小球在空中运动时受到的重力可以表示为:
G = mg
其中g是重力加速度。
6. 根据动能定理,重力做功等于小球的动能变化量,即:
G h = (1/2) m v^2 - (1/2) m v0^2
其中v是小球落地时的速度。
7. 将上述两个公式联立,可以得到:
W = - k(1/m) (G h - (1/2) m v0^2)
其中G是空气阻力系数。
综上所述,小球在空中运动过程中所受的阻力对小球做的功为:W = - k(1/m) (G h - (1/2) m v0^2)。这个公式可以用来求解题目中的问题。
以下是一个关于高考物理动量的例题及解答:
题目:一质量为 m 的小球,在距地面高 H 处以初速度 v0 竖直上抛,不计空气阻力,小球落地时的动能为多少?
解答:小球在运动过程中只受到重力作用,因此其动量变化量为重力所做的功。设小球落地时的动能为 EK,则有:
Wg = ΔP = mΔv
其中,Wg 是重力做的功,ΔP 是动量的变化量,mΔv 是动能的变化量。
根据机械能守恒定律,小球在地面时的动能等于初始动能加上势能,即:
EK = EK0 + mgh
其中,EK0 是初始动能,gh 是重力势能转化为动能的量。
将上述两式联立可得:
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,小球落地时的动能为 (mgH) + m(v2 - v02)/2。
在2025年的高考物理中,动量和相关问题是重要的考点之一。动量是描述物体运动量和方向的一个物理量,涉及到牛顿第二定律、动量守恒定律以及动能定理等多个物理定律的综合应用。在解决动量相关问题时,学生需要特别注意物理量的方向性,同时还需要考虑各种可能的干扰因素,如摩擦力、空气阻力、碰撞等。
常见问题包括:
1. 碰撞问题:在碰撞过程中,物体的动量和能量会发生改变。学生需要理解碰撞的类型(弹性碰撞、非弹性碰撞等),并能够根据碰撞前后的速度和动量,计算出相关的物理量。
2. 摩擦力问题:摩擦力可以导致物体的动量发生变化,学生需要理解摩擦力的方向和大小,并能够根据物体的受力情况,计算出相关的动量变化。
3. 多个物体相互作用的问题:多个物体之间的相互作用可能涉及到多个物理定律,学生需要能够分析出各个物体之间的相互作用力,并能够根据动量守恒定律或动能定理,求解相关的物理量。
以下是一个动量和相关例题的例子,供您参考:
例题:
有一块木板静止在光滑的水平地面上,一个质量较小的物块以一定的速度冲向木板。当物块与木板发生碰撞后,物块会在木板上滑动,而木板会以一定的速度反弹。已知物块与木板之间的摩擦因数为μ,重力加速度为g。
1. 当物块冲向木板时,木板的速度为多少?
2. 当物块在木板上滑动时,物块的速度会发生变化,求变化的原因和具体数值。
3. 假设木板足够长,物块最终会停止在木板上。求物块在木板上的滑行时间和最终速度的大小。
解析:
1. 在物块冲向木板的过程中,物块和木板之间的相互作用力为滑动摩擦力,方向相反。根据动量守恒定律,可得:
mv0 = (m + M)v1 (其中m为物块质量,M为木板质量)
又因为木板由静止开始运动,所以v1 = vx = 0
2. 当物块在木板上滑动时,受到滑动摩擦力的作用而减速,同时木板受到摩擦力的作用而加速。由于摩擦力对物块和木板都做负功,所以物块的动能会减小,而木板的动能会增加。具体数值可以通过动能定理求解。
3. 当物块速度减小到与木板速度相等时,物块将在木板上停止滑动。此后,物块和木板一起以共同速度反弹。由于物块在木板上滑行的过程中一直受到摩擦力的作用,所以物块的动量不断减小,最终停止在木板上。而木板的动量则不断增加,最终达到与物块反弹时的动量相等。因此,物块在木板上的滑行时间可以通过动量定理求解。最终速度的大小可以通过动能定理求解。
通过以上解析和例题的分析,学生可以更好地理解动量和相关问题,并在高考中取得好成绩。