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时间:2020-12-16
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1、高中物理模型汇总大全模型组合讲解——爆炸反冲模型[模型概述]“爆炸反冲”模型是动量守恒的典型应用,其变迁形式也多种多样,如炮发炮弹中的化学能转化为机械能;弹簧两端将物块弹射将弹性势能转化为机械能;核衰变时将核能转化为动能等。[模型讲解]例.如图所示海岸炮将炮弹水平射出,炮身质量(不含炮弹)为M,每颗炮弹质量为m,当炮身固定时,炮弹水平射程为s,那么当炮身不固定时,发射同样的炮弹,水平射程将是多少?解析:两次发射转化为动能的化学能E是相同的。第一次化学能全部转化为炮弹的动能;第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能,而炮弹和炮身水平动量守恒,由动能和动量的关系式知,在
2、动量大小相同的情况下,物体的动能和质量成反比,炮弹的动能,由于平抛的射高相等,两次射程的比等于抛出时初速度之比,即:,所以。思考:有一辆炮车总质量为M,静止在水平光滑地面上,当把质量为m的炮弹沿着与水平面成θ角发射出去,炮弹对地速度为,求炮车后退的速度。提示:系统在水平面上不受外力,故水平方向动量守恒,炮弹对地的水平速度大小为,设炮车后退方向为正方向,则评点:有时应用整体动量守恒,有时只应用某部分物体动量守恒,有时分过程多次应用动量守恒,有时抓住初、末状态动量即可,要善于选择系统,善于选择过程来研究。[模型要点]内力远大于外力,故系统动量守恒,有其他形式的能单
3、向转化为动能。所以“爆炸”时,机械能增加,增加的机械能由化学能(其他形式的能)转化而来。[误区点拨]忽视动量守恒定律的系统性、忽视动量守恒定律的相对性、同时性。[模型演练](物理高考科研测试)在光滑地面上,有一辆装有平射炮的炮车,平射炮固定在炮车上,已知炮车及炮身的质量为M,炮弹的质量为m;发射炮弹时,炸药提供给炮身和炮弹的总机械能E0是不变的。若要使刚发射后炮弹的动能等于E0,即炸药提供的能量全部变为炮弹的动能,则在发射前炮车应怎样运动?答案:若在发射前给炮车一适当的初速度v0,就可实现题述的要求。在这种情况下,用v表示发射后炮弹的速度,V表示发射后炮车的速
4、度,由动量守恒可知:由能量关系可知:按题述的要求应有由以上各式得:模型组合讲解——磁偏转模型金燕峰[模型概述]带电粒子在垂直进入磁场做匀速圆周运动。但从近年的高考来看,带电粒子垂直进入有界磁场中发生偏转更多,其中运动的空间还可以是组合形式的,如匀强磁场与真空组合、匀强磁场、匀强电场组合等,这样就引发出临界问题、数学等诸多综合性问题。[模型讲解]例.(物理高考科研测试)一质点在一平面内运动,其轨迹如图1所示。它从A点出发,以恒定速率经时间t到B点,图中x轴上方的轨迹都是半径为R的半圆,下方的都是半径为r的半圆。(1)求此质点由A到B沿x轴运动的平均速度。(2)如
5、果此质点带正电,且以上运动是在一恒定(不随时间而变)的磁场中发生的,试尽可能详细地论述此磁场的分布情况。不考虑重力的影响。图1解析:(1)由A到B,若上、下各走了N个半圆,则其位移①其所经历的时间②所以沿x方向的平均速度为(2)I.根据运动轨迹和速度方向,可确定加速度(向心加速度),从而确定受力的方向,再根据质点带正电和运动方向,按洛伦兹力的知识可断定磁场的方向必是垂直于纸面向外。II.x轴以上和以下轨迹都是半圆,可知两边的磁场皆为匀强磁场。III.x轴以上和以下轨迹半圆的半径不同,用B上和B下分别表示上、下的磁感应强度,用m、q和v分别表示带电质点的质量、电
6、量和速度的大小;则由洛伦兹力和牛顿定律可知,,由此可得,即下面磁感应强度是上面的倍。[模型要点]从圆的完整性来看:完整的圆周运动和一段圆弧运动,即不完整的圆周运动。无论何种问题,其重点均在圆心、半径的确定上,而绝大多数的问题不是一个循环就能够得出结果的,需要有一个从定性到定量的过程。回旋模型三步解题法:①画轨迹:已知轨迹上的两点位置及其中一点的速度方向;已知轨迹上的一点位置及其速度方向和另外一条速度方向线。②找联系:速度与轨道半径相联系:往往构成一个直角三角形,可用几何知识(勾股定理或用三角函数)已知角度与圆心角相联系:常用的结论是“一个角两边分别与另一个角的
7、两个边垂直,两角相等或互余”;时间与周期相联系:;③利用带电粒子只受洛伦兹力时遵循的半径及周期公式联系。[误区点拨]洛伦兹力永远与速度垂直、不做功;重力、电场力做功与路径无关,只由初末位置决定,当重力、电场力做功不为零时,粒子动能变化。因而洛伦兹力也随速率的变化而变化,洛伦兹力的变化导致了所受合外力变化,从而引起加速度变化,使粒子做变加速运动。[模型演练](浙江省杭州学军中学模拟测试)如图2所示,一束波长为的强光射在金属板P的A处发生了光电效应,能从A处向各个方向逸出不同速率的光电子。金属板P的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度为B,面积足够大,在A点上方
8、L处有一涂荧光材料的金属条Q,并与P垂
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