机械能守恒与功能关系专题.docx
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机械能守恒与功能关系专题
机械能守恒与功能关系专题
1.(2012北京海淀适应练习,18)如图所示,一足够长的光滑平行金属轨道,其轨道平面与水平面成
角,上端用一电阻R相连,处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中。
质量为m、电阻为r的金属杆ab,从高为h处由静止释放,下滑一段时间后,金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端。
金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道电阻及空气阻力均可忽略不计,重力加速度为g。
则
A.金属杆加速运动过程中的平均速度为v/2
B.金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率
C.当金属杆的速度为v/2时,它的加速度大小为
D.整个运动过程中电阻R产生的焦耳热为
2.(北京市西城区2013届高三一模,8)如图所示,一长木板放置在水平地面上,一根轻弹簧右端固定在长木板上,左端连接一个质量为m的小物块,小物块可以在木板上无摩擦滑动。
现在用手固定长木板,把小物块向左移动,弹簧的形变量为x1;然后,同时释放小物块和木板,木板在水平地面上滑动,小物块在木板上滑动;经过一段时间后,长木板达到静止状态,小物块在长木板上继续往复运动。
长木板静止后,弹簧的最大形变量为x2。
已知地面对长木板的滑动摩擦力大小为f。
当弹簧的形变量为x时,弹性势能
,式中k为弹簧的劲度系数。
由上述信息可以判断
A.整个过程中小物块的速度可以达到
B.整个过程中木板在地面上运动的路程为
C.长木板静止后,木板所受的静摩擦力的大小不变
D.若将长木板改放在光滑地面上,重复上述操作,则运动过程中物块和木板的速度方向可能相同
3.(北京市2013年海淀一模考后模拟训练,3)一带电小球在电场中仅在电场力作用下,从A点运动到B点,速度大小随时间变化的图象如下图所示,
、
分别是带电小球在A、B两点对应的时刻,则下列说法中正确的有()
A.A处的场强一定大于B处的场强
B.A处的电势一定高于B处的电势
C.带电小球在A处的电势能一定小于B处的电势能
D.带电小球从A到B的过程中,电场力一定对电荷做正功
4.(北京市西城区2013届高三一模,12)如图1所示,M、N为竖直放置的平行金属板,两板间所加电压为U0,S1、S2为板上正对的小孔。
金属板P和Q水平放置在N板右侧,关于小孔S1、S2所在直线对称,两板的长度和两板间的距离均为l;距金属板P和Q右边缘l处有一荧光屏,荧光屏垂直于金属板P和Q;取屏上与S1、S2共线的O点为原点,向上为正方向建立x轴。
M板左侧电子枪发射出的电子经小孔S1进入M、N两板间。
电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略。
不计电子重力和电子之间的相互作用。
(1)求电子到达小孔S2时的速度大小v;
(2)若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场,电子刚好经过P板的右边缘后,打在荧光屏上。
求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x;
(3)若金属板P和Q间只存在电场,P、Q两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示,单位时间内从小孔S1进入的电子个数为N。
电子打在荧光屏上形成一条亮线。
忽略电场变化产生的磁场;可以认为每个电子在板P和Q间运动过程中,两板间的电压恒定。
a.试分析在一个周期(即2t0时间)内单位长度亮线上的电子个数是否相同。
b.若在一个周期内单位长度亮线上的电子个数相同,求2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数n;若不相同,试通过计算说明电子在荧光屏上的分布规律。
5.(北京市2013年海淀一模考后模拟训练,13)如图所示,质量均为m的两物体B、C分别与轻质弹簧的两端相连接,物体C被不可伸长的细绳竖直悬挂,它们处于静止状态.B物体距地面高度为h.一质量也为m的物体A从地面以速度vo竖直向上抛出,与正上方物体B碰撞后立即锁定A、B一起向上运动,运动至最高点时,细绳恰好无拉力,忽略A、B、C的大小.A、B碰撞瞬间忽略重力的影响,重力加速度用g表示.
(1)求A、B碰后瞬间一起向上运动的速度大小,
(2)求弹簧的劲度系数,
(3)如果物体A、B运动至最高点时解除镇定,物体A落回地面时的速度为v,求原来B、C静止时弹簧具有的弹簧性势能(不允许用弹簧的弹性势能公式计算).
6.(北京市2013年海淀一模考后模拟训练,11)如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为
.已知小球质量m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球从A至E运动过程中克服摩擦阻
力做的功.
7.(北京市海淀区2013年高三年级第一学期期末练习,15)如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角θ=370,N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T。
将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计。
现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好。
已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0m。
已知g=10m/s2,sin370=0.60,cos370=0.80。
求:
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
(2)金属棒达到cd处的速度大小;
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量。
8.(北京市海淀区2013年高三年级第一学期期末练习,14)如图所示,空间同时存在水平向右的匀强电场和方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。
质量为m,电荷量为q的液滴,以某一速度沿与水平方向成θ角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域,在时间t内液滴从M点匀速运动到N点。
重力加速度为g。
(1)判定液滴带的是正电还是负电,并画出液滴受力示意图;
(2)求匀强电场的场强E的大小;
(3)求液滴从M点运动到N点的过程中电势能的变化量。
9.(2013届海淀高三第一学期期中练习,18)如图17所示,在倾角θ=30º的斜面上放置一段凹槽B,B与斜面间的动摩擦因数μ=
,槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离d=0.10m。
A、B的质量都为m=2.0kg,B与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,不计A、B之间的摩擦,斜面足够长。
现同时由静止释放A、B,经过一段时间,A与B的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短。
取g=10m/s2。
求:
(1)物块A和凹槽B的加速度分别是多大;
(2)物块A与凹槽B的左侧壁第一次碰撞后瞬间A、B的速度大小;
(3)从初始位置到物块A与凹槽B的左侧壁发生第三次碰撞时B的位移大小。
10.(2013北京朝阳区期中,21)如图所示,长L=12m、质量M=1.0kg的木板静置在水平地面上,其右端有一个固定立柱,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.1。
质量m=1.0kg的小猫静止站在木板左端。
某时小猫开始向右加速奔跑,经过一段时间到达木板右端并立即抓住立柱。
g取10m/s2。
设小猫的运动为匀加速运动,若加速度a=4.0m/s2。
试求:
(1)小猫从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间;
(2)从小猫开始运动到最终木板静止,这一过程中木板的总位移。
11.(2012北京海淀适应练习,24)如图所示,有n(n>10)个相同的小物块(可视为质点)静止在倾角为
的倾斜轨道上,物块与轨道间的动摩擦因数均为
。
每个物块的质量均为m,相邻物块间的距离均为
,最下端的物块到轨道底端的距离也为
。
使第1个物块以某一初速度
沿轨道开始下滑,在每次发生碰撞时物块都立即粘合在一起运动,最后n个物块粘在一起后恰好停在轨道的底端。
已知空气阻力可忽略不计,重力加速度为g。
(1)求第一次碰撞前瞬间小物块l的速度VI的大小;
(2)设第5次碰撞前的瞬间运动物块的动能为Ek5,第5次碰撞过程中系统损失的机械能为E损5,求
和Ek5的比值;
(3)求下滑的整个过程中由于相互碰撞而损失的机械能。
12.(2012北京海淀适应练习,22)如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小
。
有一个质量m=4.0×
kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角
。
取g=l0m/s2,sin37
=0.60.cos37
=0.80,不计空气阻力的作用。
(1)求小球所带的电荷量及电性;
(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;
(3)从剪断细线开始经过时间t=0.20s,求这段时间内小球电势能的变化量。
计算题答案
4.
(1)
(2)
(3)a.相同;b.
。
5.
(1)
(2)
(3)
6.
(1)
(2)
,方向竖直向下 (3)
。
7.
(1)2.0m/s2
(2)2.0m/s(3)0.10J。
8.
(1)带正电,受力示意图见解析
(2)
(3)
。
9.
(1)5.0m/s2,0
(2)0,1.0m/s(3)1.2m。
10.
(1)2.0s;
(2)2.0m(方向向左)。
11.
(1)
(2)1/6(3)
12.
(1)1.010-6C;正电荷
(2)12.5m/s2(3)4.510-3J。
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