第28讲动量和原子物理经典精讲
主讲教师:孟卫东北京市物理特级教师
开心自测
题一:如图所示,把重物G压在纸带上,用一水平力缓缓拉动纸带,重物跟着一起运动;若迅速拉动纸带,纸带将会从重物下面抽出,,解释这些现象的正确说法是()
A.在缓拉动纸带时,重物和纸带间的摩擦力大
B.在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力小
C.在缓缓拉动时,纸带给重物的冲量大
D.在迅速拉动时,纸带给重物的冲量小
题二:如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1速度为零后又下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程受到的摩擦力大小始终为f,在整个运动过程中,重力对滑块的总冲量为()
A.mgsinθ(t1+t2)B.mgsinθ(t1-t2)
C.mg(t1+t2)D.0
题三:氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时,可能发生的情况有()
A、放出光子,电子动能减小,原子能量增加
B、放出光子,电子动能增加,原子能量减少
C、吸收光子,电子动能减小,原子能量增加
D、吸收光子,电子动能增加,原子能量减小
考点梳理与金题精讲
动量——知识点及要求
内容要求说明
1.动量冲量动量定理
2.动量守恒定律
3.动量知识和机械能知识的应用
(包括碰撞、反冲、火箭)Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ动量定理和动量守恒定律的应用只限于一维的情况
(动量守恒定律与功能相结合的题)
一、基本知识和基本规律
1、两个概念:冲量、动量
(1)冲量:I=Ft(单位:Ns)
①是力在时间的累积作用,效果是改变动量
②矢量:恒力的冲量是沿力F的方向,合力的冲量与动量的变化Δp同方向
③冲量是过程量,与一段时间t相对应
④注意:要指明是什么力的冲量
(2)动量:p=mv(单位kgm/s)
①p是矢量。方向与速度v一致。
②p是状态量:v是瞬时速度。
③mv与的区别、联系:
mvkgm/s矢量Δp=I合p0=ft
J标量ΔEk=W合Ek0=fs
联系:都是状态量,
题四:如图所示,已知m、M、l、q,水平面光滑。当摆球从平衡位置向左做小角度摆动时开始计时,此时恒力F也开始作用于物块上,问:当F满足什么条件时,可使两者的动量相同?
2.两个规律:动量定理,动量守恒定律
(1)动量定理:
物体所受外力的合冲量等于动量的改变。
∑(FΔt)=Δp=mv2mv1(矢量运算)
①推导:
②说明:
i)若F是合外力,
a.恒力、曲线,求Δp时,用Δp=Ft
b.变力,求I时,用I=Δp=mv2mv1
c.牛二律的第二种形式:合外力等于动量变化率
d.当Δp一定时,Ft为确定值:
t小F大——如碰撞;t大F小——缓冲
ii)∑(FΔt)=Δp=mv2mv1等式左边是过程量Ft,右边是两个状态量之差,是矢量式。
v1、v2是以同一惯性参照物为参照的。
Δp的方向可与mv1一致、相反、或成某一角度,但是Δp的方向一定与Ft一致。
题五:一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空中自由下落的过程称为1,进入泥潭直到停住的过程称为2,则()
A.过程1中钢珠动量的改变量等于重力的冲量
B.过程2中阻力的冲量的大小等于过程1中重力的冲量大小
C.过程2中阻力的冲量的大小等于过程1与过程2中重力的冲量大小
D.过程2中钢珠的动量改变量等于阻力的冲量
(2)动量守恒定律
1.研究对象:相互作用的物体组成的系统。
2.表述:系统不受外力(合外力为零),则这个系统的总动量保持不变。
3.表达式:常用两种形式
①(系统作用前的总动量=作用后的总动量)
②对于两个物体A、B组成的系统
(A、B两物体的动量改变等值反向)
或
两个特例:
a、两个物体作用前处于静止,则:
作用后双分(一分为二),总动能增加。
速率分配、动能分配都与质量成反比
b、两个物体作用后处于结合在一起(合二为一),则
注意:以上各式只限于一维情况,各个动量用+、表示方向。先选正方向。未知动量可设为“+”方向,然后求解。
推导
设系统由两个物体组成,相互作用力的关系F=F′,且作用时间Δt相等
则或
3.动量守恒条件:
①理想守恒:
系统不受外力或所受外力合力为零。
②近似守恒:
外力远小于内力,且作用时间极短,外力的冲量近似为零,或外力的冲量比内力冲量小得多。
③单方向守恒:
合外力在某方向上的分力为零,则系统在该方向上动量守恒。
动量守恒定律应用要注意的三性
(1)矢量性:
在一维运动中要选取“+”方向,未知速度方向的一律假设为“+”方向,带入求解。
(2)同时性:
v1和v2——作用前的同一时刻的动量
v1′和v2——作用后的同一时刻的动量
(3)同系性:
各个速度都必需相对于同一个惯性参考系。
定律的使用条件:在惯性参考系中普遍适用(宏观、微观、高速、低速)
应用举例:
子弹打木块:
人车问题:
人走车也走,人停车也停,人进车就退,人快车
空中爆炸:
速度v水平时炸成两块,平抛
碰撞:
碰撞特点:作用时间极短,内力很大——可以用动量守恒定律。
碰撞过程两物体产生的位移可忽略。
碰撞的微观过程:接触面无限靠近又分离。
分类:
弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞
不裂、不粘、不发热、不留形变动量、机械能都守恒形变未完全恢复有发热、或有裂纹等
动量守恒、机械能有损失压缩形变后完全不恢复动量守恒:碰后同速
机械能损失最多
两个基本方程
可导出:
判定速度方向:
当m1>m2时,v1>0,v2>0—两球均沿初速v10方向运动;
当m1=m2时,v1=0,v2=v10—两球交换速度,主动球停下,被动球以v10开始运动;
当m1<m2时,v1<0,v2>0—主动球反弹,被动球沿v10方向运动;
当m1=m2/3时,v1=v10/2,v2=v10/2—两球速度等值反向。
原子物理:
原子结构:
原子模型
1.汤姆生提出“枣糕”模型。
汤姆生发现了电子,使人们认识到原子内部具有复杂的结构。汤姆生的原子模型无法解释α粒子散射实验。
2.卢瑟福提出“行星式”模型(核式结构)。
实验基础——α粒子散射实验。
3.波尔的原子模型:
电子轨道量子化:
电子绕核做圆周运动仍然服从经典力学规律。但轨道不是任意的,且不产生电磁辐射。
原子能量量子化:
电子在不同的轨道,原子具有的能量不同。
频率条件
原子核:
天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构。
放射线有α射线、β射线和γ射线。α射线由氦核流组成,电离能力强,出射速度约为光速的十分之一,但贯穿能力小,一张铝箔或簿纸就能挡住它;β射线是高速电子流,速度约为光速的十分之九,贯穿本领很强,能穿透几厘米厚的铝板,但电离作用较弱。特别注意β射线虽然是电子流,但它来自于原子核,而不是核外电子放出的;γ射线是高能光子流(高频电磁波),贯穿本领更强,能穿透几毫米厚的铅板,但电离作用很弱。
二、原子光谱和波尔理论的联系
题六:如图给出了氢原子的最低的四个能级,氢原子在这些能级之间跃迁,所辐射的光子的频率最多几种?其中最小频率是多少?最小波长又是多少?
三、原子核
1、天然放射射线及特点
名称带电性电离能力穿透能力构成速度实质
a正强弱
c/10氦核流
b负弱强
0.99c电子流
g中最弱极强光子c光子流
半衰期
何为“半衰期”?
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
氡222的半衰期为3.8天
镭226的半衰期为1620年
铀238的半衰期为4.5*109年
聚变和裂变
重核的裂变
核裂变:铀核在俘获一个中子后,发生了一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程
轻核的聚变
核聚变:轻核结合成质量较大的核叫核聚变。
第28讲动量和原子物理经典精讲
题一:CD题二:C题三:BC题四:F=(n=0,1,2,3…)
题五:AC题六:(1)6种;(2)最小频率对应能级差最小,νn=1.6×1014Hz;(3)λ=9.75×10-8m。
高考物理考前回扣教材-电学实验
电学实验
要点方法回顾
1.多用电表
(1)正确使用
①电流的流向:由于使用多用电表时不管测量项目是什么,电流都要从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,所以使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接的是黑表笔,负极接的是红表笔.
②要区分开“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮.
③选倍率:测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围(14R中~4R中)为测量的有效范围,譬如,J0411型多用电表欧姆挡中的R中=15Ω,当待测电阻约为2kΩ时,则应选用×100挡.
(2)注意问题
①在使用前,应观察指针是否指向电流表的零刻度线,若有偏差,应用螺丝刀调节多用电表中间的定位螺丝,使指针指在电流表的零刻度;
②测电阻时,待测电阻须与其他元件和电源断开,不能用手接触表笔的金属杆;
③合理选择欧姆挡的量程,测量时使指针尽量指在表盘中央位置附近;
④换用欧姆挡的另一量程时,一定要重新进行欧姆调零,才能进行测量;
⑤读数时,应将表针示数乘以选择开关所指的倍率;
⑥测量完毕时,要把表笔从测试孔中拔出,选择开关应置于交流电压最高挡或“OFF”挡,若长时间不用时,应把电池取出.
2.测定金属的电阻率
(1)实验原理
用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l,用螺旋测微器测金属丝的直径d,用伏安法金属丝的电阻R,根据电阻定律R=ρlS可求金属丝的电阻率ρ=πd24lR.
(2)电流表的内、外接法
在伏安法测电阻的实验中,若RVRx>RxRA,选用电流表外接电路;若RVRx<RxRA,选用电流表内接电路.
(3)控制电路的选择
如果滑动变阻器的额定电流够用,在下列三种情况下必须采用分压式接法(如图7所示).
图7
①用电器的电压或电流要求从零开始连续可调.
②要求用电器的电压或电流变化范围大,但滑动变阻器的阻值小.
③采用限流接法时电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流.
在安全(I滑额够大,仪表不超量程,用电器上的电流、电压不超额定值,电源不过载)、有效(调节范围够用)的前提下,若Rx<R0,原则上两种电路均可采用,但考虑省电、电路结构简单,可优先采用限流接法(如图8所示);而若RxR0,则只能采用分压电路.
图8
(4)注意事项
①本实验中待测金属丝的电阻值较小,为了减小实验的系统误差,必须采用电流表外接法;
②实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主线路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端;
③闭合开关之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置;
④在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流I的值不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝的温度过高,造成其电阻率在实验过程中增大;
⑤求Rx的平均值可用两种方法:第一种是算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用U-I图线的斜率来求出.若采用图象法,在描点时要尽量使点间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线两侧,个别明显偏离直线较远的点不予考虑.
3.描绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)实验原理
①定值电阻的伏安特性曲线是直线,而小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大,故其伏安特性曲线为曲线.
②用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U、I)值后,在U-I坐标系中描出对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线.
(2)电路设计(如图9所示).
图9
①实验中,小灯泡两端的电压要求从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法.
②实验中,被测小灯泡电阻一般很小(几欧或十几欧),电路采用电流表外接法.
(3)注意事项
①本实验需作出U-I图线,要求测出一组包括零在内的电压值、电流值,因此滑动变阻器要采用分压式接法;
②因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法;
③开关闭合后,调节滑动变阻器滑片的位置,使小灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值时,读取一次电流值;调节滑片时应注意电压表的示数不能超过小灯泡的额定电压;
④在坐标纸上建立坐标系,横、纵坐标所取的分度比例应该适当,尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸.连线一定要用平滑的曲线,而不能画成折线.
4.测定电池的电动势和内阻
(1)由闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,只要测出两组U、I值,就可以列方程求出E和r.
由于电池的内阻一般很小,为减小测量误差,常采用图10甲所示的电路,而不用图乙所示电路.
图10
(2)仪器及电路的选择
①电压表量程:根据测量电池的电动势的值选取,如测两节干电池,电压表应选0~3V量程.
②电流表量程,因要求流过电源的电流不宜过大,一般选0~0.6A量程.
③滑动变阻器的选取:阻值一般为10~20Ω.
(3)数据处理
图11
改变R的值,测出多组U、I值,作出U-I图线,如图11所示,图线与U轴交点的纵坐标即为电池电动势,图线斜率的绝对值即为电池内阻.
由于电池的内阻很小,即使电流有较大的变化,路端电压变化也很小,为充分利用图象空间,电压轴数据常从某一不为零的数开始,但U-I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变.
(4)注意事项
①为了使电池的路端电压变化明显,电池的电阻宜稍大一些;
②电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电电流不宜超过0.3A,短时间放电电流不宜超过0.5A,因此实验中不要将I调得过大,读电表时要快,每次读完后应立即断电;
③测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大,用方程组求解,分别求出E、r值再求平均值;
④画出U-I图象,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可不予考虑;
⑤计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=|ΔU||ΔI|算出电池的内阻r.
高考物理考前回扣教材-电场与磁场
电场与磁场
考点要求重温
考点24物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ)
考点25静电现象的解释(Ⅰ)
考点26点电荷(Ⅰ)
考点27库仑定律(Ⅱ)
考点28静电场(Ⅰ)
考点29电场强度、点电荷的场强(Ⅱ)
考点30电场线(Ⅰ)
考点31电势能、电势(Ⅰ)
考点32电势差(Ⅱ)
考点33匀强电场中电势差与电场强度的关系(Ⅱ)
考点34带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ)
考点35示波管(Ⅰ)
考点36常见电容器,电容器的电压、电荷量和电容的关系(Ⅰ)
考点37磁场、磁感应强度、磁感线(Ⅰ)
考点38通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ)
考点39安培力、安培力的方向(Ⅰ)
考点40匀强磁场中的安培力(Ⅱ)
考点41洛伦兹力、洛伦兹力的方向(Ⅰ)
考点42洛伦兹力公式(Ⅱ)
考点43带电粒子在匀强磁场中的运动(Ⅱ)
考点44质谱仪和回旋加速器(Ⅰ)
要点方法回顾
1.请回答库仑定律的内容、公式和适用条件分别是什么?
答案(1)内容:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
(2)公式:F=kq1q2r2,式中的k=9.0×109Nm2/C2,叫静电力常量.
(3)适用条件:①点电荷;②真空中.
2.电场强度是描述电场力的性质的物理量,它有三个表达式:E=Fq,E=kQr2和E=Ud,这三个公式有何区别?如果空间某点存在多个电场,如何求该点的场强?电场的方向如何确定?
答案(1)区别
①电场强度的定义式E=Fq,适用于任何电场,E由场源电荷和点的位置决定,与F、q无关.
②真空中点电荷所形成的电场E=kQr2,其中Q为场源电荷,r为某点到场源电荷的距离.
③匀强电场中场强和电势差的关系式E=Ud,其中d为两点沿电场方向的距离.
(2)用叠加原理求该点的场强
若空间的电场是由几个“场源”共同激发的,则空间中某点的电场强度等于每个“场源”单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和——叠加原理.
(3)电场方向是正电荷的受力方向、负电荷受力的反方向、电场线的切线方向、电势降低最快的方向.
3.比较电势高低的方法有哪些?
答案(1)顺着电场线方向,电势逐渐降低.
(2)越靠近正场源电荷处电势越高;越靠近负场源电荷处电势越低.
(3)根据电场力做功与电势能的变化比较
①移动正电荷,电场力做正功,电势能减少,电势降低;电场力做负功,电势能增加,电势升高.
②移动负电荷,电场力做正功,电势能减少,电势升高;电场力做负功,电势能增加,电势降低.
4.比较电势能大小最常用的方法是什么?
答案不管是正电荷还是负电荷,只要电场力对电荷做正功,该电荷的电势能就减少;只要电场力对电荷做负功,该电荷的电势能就增加.
5.电场力做功有什么特点?如何求解电场力的功?
答案(1)电场力做功的特点
电荷在电场中任意两点间移动时,它的电势能的变化量是确定的,因而电场力对移动电荷所做的功的值也是确定的,所以,电场力对移动电荷所做的功,与电荷移动的路径无关,仅与初、末位置的电势差有关,这与重力做功十分相似.
(2)电场力做功的计算及应用
①W=Flcosα,常用于匀强电场,即F=qE恒定.
②WAB=qUAB,适用于任何电场,q、UAB可带正负号运算,结果的正负可反映功的正负,也可带数值运算,但功的正负需结合移动电荷的正负以及A、B两点电势的高低另行判断.
③功能关系:电场力做功的过程就是电势能和其他形式的能相互转化的过程,如图,且W=-ΔE其他.
电势能E电????W>0W<0其他形式的能E其他
6.带电粒子在匀强电场中分别满足什么条件可以做加速直线运动和偏转运动?处理带电粒子在电场中运动的方法有哪些?
答案(1)加速——匀强电场中,带电粒子的受力方向与运动方向共线、同向.
处理方法:①牛顿运动定律和运动学方程相结合.
②功能观点:qU=12mv22-12mv21
(2)偏转——带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场.
处理方法:类似平抛运动的分析方法.
沿初速度方向的匀速直线运动:l=v0t
沿电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动:
y=12at2=12qEm(lv0)2=qUl22mdv20
偏转角tanθ=vyv0=qUlmdv20
7.电容的两个表达式和平行板电容器的两类问题是什么?
答案(1)①电容:C=QU
②平行板电容器的电容决定式:C=εrS4πkd∝εrSd.
(2)平行板电容器的两类问题:
①电键K保持闭合,则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势),这种情况下带电荷量Q=CU∝C,而C=εrS4πkd∝εrSd,E=Ud∝1d.
②充电后断开K,则电容器带电荷量Q恒定,这种情况下C∝εrSd,U∝dεrS,E∝1εrS.
8.磁场的基本性质是什么?安培定则和左手定则有何区别?
答案(1)磁场是一种物质,存在于磁体、电流和运动电荷周围,产生于电荷的运动,磁体、电流和运动电荷之间通过磁场而相互作用.
(2)两个定则:①安培定则:判断电流周围的磁场方向.
②左手定则:判断电流或运动电荷在磁场中的受力方向.
9.通电导线在磁场中一定受到力的作用吗?磁场对电流的力的作用有什么特点?
答案当通电导线放置方向与磁场平行时,磁场对通电导线无力的作用.除此以外,磁场对通电导线有力的作用.当I⊥B时,磁场对电流的作用为安培力F=BIL,其中L为导线的有效长度,安培力的方向用左手定则判断,且安培力垂直于B和I确定的平面.
10.带电粒子在磁场中的受力情况有何特点?洛伦兹力的大小与哪些物理量有关,它的方向如何判定?洛伦兹力为什么不做功?
答案(1)磁场只对运动电荷有力的作用,对静止电荷无力的作用.磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力.
(2)洛伦兹力的大小和方向:其大小为F洛=qvBsinθ,注意:θ为v与B的夹角.F洛的方向仍由左手定则判定,但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向.
(3)因为洛伦兹力的方向总是垂直于速度方向,所以洛伦兹力不做功.
11.分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题的基本思路和方法是怎样的?
答案(1)圆心的确定:因为洛伦兹力F洛指向圆心,根据F洛⊥v,画出粒子运动轨迹上任意两点的(一般是射入和射出磁场的两点)F洛的方向,沿两个洛伦兹力F洛的方向画其延长线,两延长线的交点即为圆心,或利用圆心位置必定在圆中任意一根弦的中垂线上,作出圆心位置.
(2)半径的确定和计算:利用平面几何关系,求出该圆的可能半径(或圆心角).
(3)粒子在磁场中运动时间的确定:利用回旋角α(即圆心角)与弦切角的关系,或者利用四边形内角和等于360°计算出圆心角α的大小,由公式t=α360°T可求出粒子在磁场中运动的时间.
(4)注意圆周运动中有关的对称规律:如从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内,沿径向射入粒子,必沿径向射出.
12.当带电粒子在电场中分别做匀变速直线运动,类平抛运动和一般曲线运动时,通常用什么方法来处理?
答案(1)当带电粒子在电场中做匀变速直线运动时,一般用力的观点来处理(即用牛顿运动定律结合运动学公式);
(2)当带电粒子在电场中做类平抛运动时,用运动的合成和分解的方法来处理;
(3)当带电粒子在电场中做一般曲线运动时,一般用动能定理或能量的观点来处理.
13.复合场通常指哪几种场?大体可以分为哪几种类型?处理带电粒子在复合场中运动问题的思路和方法是怎样的?
答案(1)复合场及其分类
复合场是指重力场、电场、磁场并存的场,在力学中常有四种组合形式:①电场与磁场的复合场;②磁场与重力场的复合场;③电场与重力场的复合场;④电场、磁场与重力场的复合场.
(2)带电粒子在复合场中运动问题的处理方法
①正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提.
②灵活选用力学规律是解决问题的关键
当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,应根据平衡条件列方程求解.
当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解.
当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时,应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.
14.回旋加速器加速带电粒子时,是不是加速电压越大,粒子获得的动能越大,粒子回旋的时间越短?
答案设粒子的最大速度为vm,由qvB=mv2R知vm=qBRm,则粒子的最大动能Ekm=12mv2m=qBR22m.故对同种带电粒子,带电粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒的半径决定.
粒子每加速一次获得的动能ΔEk0=qU,带电粒子每回旋一周被加速两次,增加的动能ΔEk=2qU,则达到最大动能的回旋次数n=EkmΔEk=B2R2q4mU,若不考虑在电场中加速的时间,带电粒子在磁场中回旋的总时间t=nT=B2R2q4mU2πmqB=πBR22U,故对同种带电粒子,加速电压越大,粒子回旋的时间越短.
高考物理考前回扣教材-功与能
功与能
考点要求重温
考点20功和功率(Ⅱ)
考点21动能和动能定理(Ⅱ)
考点22重力做功与重力势能(Ⅱ)
考点23功能关系、机械能守恒定律及其应用(Ⅱ)
要点方法回顾
1.如何求解恒力的功、变力的功和合力的功?方法主要有哪些?
答案(1)恒力F做功:W=Flcosα.
两种理解:①力F与在力F的方向上通过的位移lcosα的乘积.②在位移l方向的分力Fcosα与位移l的乘积.
在恒力大小不确定时,也可以用动能定理求解.
(2)变力F做功的求解方法:
①若变力F是位移l的线性函数,则F=F1+F22,W=Flcosα.有时,也可以利用F-l图线下的面积求功.
②在曲线运动或往返运动时,滑动摩擦力、空气阻力的功等于力和路程(不是位移)的乘积,即W=-Ffl,式中l为物体运动的路程.
③变力F的功率P恒定,W=Pt.
④利用动能定理及功能关系等方法根据做功的效果求解,即W合=ΔEk或W=E.
(3)合力的功W合
W合=F合lcosα,F合是恒力.
W合=W1+W2+…+Wn,要注意各功的正负.
2.一对作用力与反作用力所做的功一定相等吗?
答案作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,同时存在,同时消失,但它们分别作用在两个不同的物体上,而这两个物体各自发生的位移却是不确定的.所以作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功,也可能做负功.
3.摩擦力做功有哪些特点?一对静摩擦力和一对滑动摩擦力的功有什么区别?它们都能把机械能转化为其他形式的能吗?
答案(1)摩擦力既可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.
(2)一对静摩擦力的功的代数和总为零,静摩擦力起着传递机械能的作用,而没有机械能转化为其他形式的能.
(3)一对滑动摩擦力的功的代数和等于摩擦力与相对位移的乘积,其值为负值.W=-Ff滑l相对,且Ff滑l相对=ΔE损=Q,即机械能转化为内能.
4.什么是平均功率和瞬时功率,写出求解平均功率和瞬时功率的公式,并指明公式中各字母的含义.
答案(1)平均功率:平均功率应明确是哪一过程中的平均功率,其计算公式为P=Wt(一般公式).
P=Fvcosα(F为恒力,v为平均速度).
(2)瞬时功率:瞬时功率对应物体运动过程中的某一时刻,其计算公式为P=Fvcosα,其中α为该时刻F与v的夹角.
5.如何理解动能定理?应用动能定理解题的基本思路是怎样的?
答案(1)对动能定理的理解
①总功是指各力做功的代数和,但要特别注意各功的正负.
②正功表示该力作为动力对物体做功.负功表示该力作为阻力对物体做功.
③动能定理是标量式,所以不能说在哪个方向上运用动能定理.
(2)应用动能定理解题的基本思路
①明确研究对象和过程,找出初、末状态的速度情况.
②对物体进行受力分析,明确各个力的做功情况,包括大小、正负.
③有些力在运动过程中不是始终存在的,计算功时要注意它们各自对应的位移.
④如果运动过程包含几个物理过程,此时可以分段考虑,也可以视为一个整体列动能定理方程.
6.判断机械能是否守恒的方法有哪些?机械能守恒的常用表达式有哪些?
答案(1)机械能是否守恒的判断:①用做功来判断,看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的代数和是否为零.②用能量转化来判断,看是否有机械能转化为其他形式的能.③对绳子突然绷紧、物体间碰撞等问题,机械能一般不守恒,除非题目中有特别说明或暗示.
(2)机械能守恒的常用表达式:①Ek1+Ep1=Ek2+Ep2.②ΔEk=-ΔEp.③ΔEA增=ΔEB减.
7.下表是几个重要的功能关系,请说明各种功所对应的能量变化,并填好下面的表格.
做功←――――――――――→功是能量转化的量度能量变化
↓↓
重力做功WG=mgh←――――――→WG=-ΔEp重力势能变化ΔEp
弹力做功WF←――――――→WF=-ΔEp弹性势能变化ΔEp
合力做功W合=W1+W2+W3+…←――――――→W合=ΔEk动能变化ΔEk
除弹力和重力之外其他力做功W总←――――――→W总=ΔE机械能变化ΔE
滑动摩擦力和介质阻力做功Wf←――――――→Wf=ΔE内系统内能变化ΔE内
电场力做功WAB=qUAB←――――――→WAB=-ΔEp电势能变化ΔEp
电流做功W=IUt←――――――→W=ΔE电能变化ΔE=IUt
安培力做功←――――――→W安=-ΔE电电能转化为机械能:ΔE电=ΔE机
在电磁感应中克服安培力做功←――――――→W安=-ΔE电其他形式能转化为电能:ΔE其他=ΔE电
文章来源:http://m.jab88.com/j/68761.html
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