- 能量守恒定律与能源
- 共104题
33.如图(a),磁铁A、B的同名磁极相对放置,置于水平气垫导轨上.A固定于导轨左端,B的质量m=0.5kg,可在导轨上无摩擦滑动.将B在A附近某一位置由静止释放,由于能量守恒,可通过测量B在不同位置处的速度,得到B的势能随位置x的变化规律,见图(c)中曲线I。若将导轨右端抬高,使其与水平面成一定角度(如图(b)所示),则B的总势能曲线如图(c)中II所示,将B在x=20.0cm处由静止释放,求:(解答时必须写出必要的推断说明。取g=9.8 m/s2)
(1)B在运动过程中动能最大的位置;
(2)运动过程中B的最大速度和最大位移;
(3)图(c)中直线III为曲线II的渐近线,求导轨的倾角;
(4)若A、B异名磁极相对放置,导轨的倾角不变,在图(c)上画出B的总势能随x的变化曲线。
正确答案
见解析。
解析
(1)势能最小处动能最大
由图线II得
(在5.9 ~ 6.3cm间均视为正确)
(2)由图读得释放处势能,此即B的总能量。出于运动中总能量守恒,因此在势能最小处动能最大,由图像得最小势能为0.47J,则最大动能为
(在0.42 ~ 0.44J间均视为正确)
最大速度为
(在1.29~1.33 m/s间均视为正确)
x=20.0 cm处的总能量为0.90J,最大位移由E=0.90J的水平直线与曲线II的左侧交点确定,由图中读出交点位置为x=2.0cm,因此,最大位移
(在17.9~18.1cm间均视为正确)
(3)渐近线III表示B的重力势能随位置变化关系,即
∴
由图读出直线斜率
(在间均视为正确)
(4)若异名磁极相对放置,A,B间相互作用势能为负值,总势能如图。
知识点
在“测定直流电动机的效率”实验中,用如图(a)所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。
(1)请根据图(a)完成图(b)中的实物图;
(2)实验中保持电动机两端电压U恒为6V,重物每次匀速上升的高度h均为1.5m,所测物理量及测量结果如下表所示:
计算电动机效率η的表达式为______________(用题目中的符号表示),前4次实验中电动机工作效率的平均值为_______________。
(3)在第5次实验中,电动机的输出功率是___________;可估算出电动机线圈的电阻为_______________Ω。
正确答案
(1)如右图
(2),
(3)0,
解析
略
知识点
24.如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v0=2m/s的速率运行。现把一质量m=10kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端,经时间t=1.9s,工件被传送到h=1.5m的高处,取g=10m/s2。求:
(1)工件与皮带间的动摩擦因数;
(2)电动机由于传送工件多消耗的电能。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
33.请从33~35题中任选一题作答
33.【物理------选修3-3】
(1)如图所示,导热的气缸开口向下,缸内活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞可自由滑动且不漏气,活塞下挂一个砂桶,砂桶装满砂子时,活塞恰好静止,现将砂桶底部钻一个小洞,让细砂慢慢漏出。气缸外部温度恒定不变,则下列说法正确的是( )
A.缸内的气体压强减小,内能减小
B.缸内的气体压强增大,内能减小
C.缸内的气体压强增大,内能不变
D.外界对气体做功,缸内的气体内能增加
(2)在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为 0℃, 问:
(1)重物是上升还是下降?
(2)这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与气缸壁间无摩擦)
34.[物理——选修3-4]
(1)一列简谐横波以10m/s的速度沿x轴正方向传播,t = 0时刻这列波的波形如图所示。则a质点的振动图象为( )
(2)图示是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20cm,折射率为,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,试求:
①光在圆柱体中的传播速度;
②在AB的上下两侧距离直线AB多远的入射光线,折射后恰经过B点.
35.【物理------选修3-5】
(1)下列说法中正确的是:( )
A.氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,在向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率
B.Th(钍)核衰变为Pa(镤)核时,衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量
C.α粒子散射实验的结果证明原子核是质子和中子组成的
D.分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大
(2)某宇航员在太空站内做了如下实验:选取两个质量分别为 mA=0.1kg.mB=0.2kg的小球 A.B和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小球A粘连,另一端与小球B接触而不粘连.现使小球A和B之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度v0=0.1m/s做匀速直线运动,如图所示.过一段时间,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两球仍沿原直线运动,从弹簧与小球B刚刚分离开始计时,经时间t=3.0s,两球之间的距离增加了s=2.7m,求弹簧被锁定时的弹性势能Ep?
正确答案
解析
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知识点
24.如图所示,小车A、小木块B的质量分别为=15kg,,B位于A的左端,与A一起以=4m/s的速度在光滑水平面上向右运动。一段时间后,A与固定的墙壁相碰,碰撞的时间极短,碰撞后A以原速率开始向左运动,由于A、B间有摩擦力,最后B没有从A上掉下。g取10m/求:
(1)小车A碰墙壁前后动量的改变量;
(2)小木块B的最后速度;
(3)整个过程中由于A、B间摩擦产生的热量。
正确答案
解析
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知识点
本题包括3小题,只要求选做2小题。
17.模块3-3试题
(Ⅰ)下列说法正确的是 ( )(填入正确选项前的字母,每选错一个扣2分,最低得分为0分)
A.由于液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离,液体表面存在张力
B.一块0℃的冰逐渐熔化成0℃的水,在这个过程中分子势能和物体的内能都会增加
C.用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只须再知道油的密度即可
D.甲、乙两个分子相距较远。若把甲固定,使乙分子逐渐向甲靠近,直到不能再靠拢为止,在这一过程中先是分子力对乙做正功,然后乙克服分子力做功
E.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和气压,水蒸发越慢
F.机械能无法全部转化为内能,内能也无法全部用来做功以转化为机械能。
(Ⅱ)如图15所示,装有水银的一个细小U形管与一个巨型密封储气罐A相连,U形管左端封闭有一段空气柱。在气温为27℃时,空气柱长度为,右端水银面比左端低。当气温降到-23℃时,U形管两边水银高度差减小了。求:
(1)巨型密封气罐内气体的压强;
(2)U形管左端封闭空气柱的压强。
18.模块3-4试题
(Ⅰ)如图16所示,一小孩站在宽6m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,可同时看到树顶和石头两者的像,并发现两个像重合,若小孩的眼睛离河面高为1.5m,河水的折射率为 ,试估算河水深度。
(Ⅱ)一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O处,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为 1s 的简谐运动,于是在绳上形成一简谐波,绳上质点N的平衡位置为x=5m ,振动传播到质点M时的波形如图所示,求:
(1)绳的左端振动后经多长时间传播到质点N;
(2)质点N开始振动时,绳的左端已通过的路程。
19.模块3-5试题
(Ⅰ)铀235在核反应堆中被中子射中后会发生裂变。裂变后产生的碘131、铯137、氙133、氪88等新原子大都具有放射性。其中碘131()放出β射线,是裂变产物中份额比较多的物质,其半衰期约为8天;铯137()放出射线其半衰期约30年。
依据上面信息
(1)请写出碘131()衰变为X原子核后的衰变方程( )
(2)设福岛核泄漏产生的铯137()质量为m,经过60年后还有质量为( )的铯137()没有发生衰变。
(Ⅱ)一火箭质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为v,火箭在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为m/2 ,求:
(1)另一块爆炸后瞬时速度大小
(2)爆炸后系统增加的机械能
17.模块3-3试题
(Ⅰ)(4分)下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母,每选错一个扣2分,最低得分为0分)a.由于液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离,液体表面存在张力B.一块0℃的冰逐渐熔化成0℃的水,在这个过程中分子势能和物体的内能都会增加C.用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只须再知道油的密度即可D.甲、乙两个分子相距较远。若把甲固定,使乙分子逐渐向甲靠近,直到不能再靠拢为止,在这一过程中先是分子力对乙做正功,然后乙克服分子力做功E.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和气压,水蒸发越慢F.机械能无法全部转化为内能,内能也无法全部用来做功以转化为机械能。
(Ⅱ)如图15所示,装有水银的一个细小U形管与一个巨型密封储气罐A相连,U形管左端封闭有一段空气柱。在气温为27℃时,空气柱长度为60cm,右端水银面比左端低44cm。当气温降到-23℃时,U形管两边水银
高度差减小了4cm 。求:
(1)巨型密封气罐内气体的压强
(2)U形管左端封闭空气柱的压强
模块3-4试题
(Ⅰ)如图16所示,一小孩站在宽6m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,可同时看到树顶和石头两者的像,并发现两个像重合,若小孩的眼睛离河面高为1.5m,河水的折射率为 ,试估算河水深度。
(Ⅱ)一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O处,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为 1s 的简谐运动,于是在绳上形成一简谐波,绳上质点N的平衡位置为x=5m ,振动传播到质点M时的波形如图所示,求:
(1)绳的左端振动后经多长时间传播到质点N
(2)质点N开始振动时,绳的左端已通过的路程
模块3-5试题
(Ⅰ)(4分)铀235在核反应堆中被中子射中后会发生裂变。裂变后产生的碘131、铯137、氙133、氪88等新原子大都具有放射性。其中碘131()放出β射线,是裂变产物中份额比较多的物质,其半衰期约为8天;铯137()放出射线其半衰期约30年。
依据上面信息
(1)请写出碘131()衰变为X原子核后的衰变方程
(2)设福岛核泄漏产生的铯137()质量为m,经过60年后还有质量为
的铯137()没有发生衰变。
(Ⅱ)(8分)一火箭质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为v,火箭在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为 m/2 ,求:
(1)另一块爆炸后瞬时速度大小
(2)爆炸后系统增加的机械能
正确答案
22.随着环保节能意识的增强,自行车重新成为短途出行的重要交通工具,它不仅能保 护环境,节约能源,而且相比走路感觉更“省力’’。某同学想通过简单的器材,包括“台秤、卷尺和秒表”,验证是否“省力”。他认为是否“省力”需比较同等条件下人所消耗的能量多少。
(1)步骤一:估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功,运用上述器材,他测量了“人的质量m、腿长L、步幅d”,重力加速度为g,运用上述物理量符号可得E1 ( )(写表达式)。
(2)(单选题)一个体重为60kg普通高中男生,步行100米,消耗能量约( )
A.8J B.80J C.800J D.8000J
(3)步骤二:估测一个人骑自行车沿直线前进一段距离s所消耗的能量E2他假定人骑自行车前进时阻力不变。人骑自行车从静止开始,先做加速运动、再匀速运动、后停止蹬车自行滑行。测量了“人和车的总质量M,骑车匀速前进距离s.和对应的时间t”,量了停止蹬车后,人和自行车滑行的距离s2运用上述物理量符号可得E2 ( )(写表达式)。最后比较E1和2,即可验证是否“省力”。
正确答案
解析
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知识点
请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答。
33.(1)关于一定量的气体,下列说法正确的是( )(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分.选对3个得5分;每选错I个扣3分,最低得分为0分).
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高。
(2)如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1=625px的空气柱,中间有一段长为l2=625px的水银柱,上部空气柱的长度l3=1000px。已知大气压强为P0=1875pxHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为l1’=500px。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。
34. (1)如下图所示是一列简谐横波在t=0时的波形图,此时PQ质点位移相同,若波的传播速度为2 m/s,此时质点P向上振动.下列说法正确的是 ( ) (选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A.质点P的振动周期为0.2s,传播方向向x轴正方向
B.经过任意时间,质点Q和P的振动情况总是相同的
C.经过Δt=0.4 s,质点P向右移动0.8 m
D.经过Δt=0.4 s,质点P通过的路程为0.2 m
E.该波遇到尺寸为0.5m的障碍物时能发生明显衍射现象
(2)半球形介质截面如图所示,O为圆心,相互平行的单色光a和b,从不同位置进入介质,光线a在O点恰好产生全反射.光线b的入射角为45°,求:(1)介质的折射率;(2)光线b在介质中的折射角.
35. (1) 关于原子核的结合能,下列说法正确的是__________(填正确答案标号。选
对I个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C. 铯原子核()的结合能小于铅原子核()的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能最大于该原子核的结合能
(2)如图,光滑水平直轨道上有三个质童均为m的物块A、B、C。 B的左
侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质最不计).设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;
当A、 B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过
程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹黄分离的过程中,
(i) 整个系统拐失的机械能;
(ii) 弹簧被压缩到最短时的弹性势能。
正确答案
解析
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知识点
33.请从33~35题中任选一题作答
33.[选修3-3]
(1)以下说法中正确的是( )
A.墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行
B.在绝热条件下压缩气体,气体的内能一定增加
C.封闭气体的密度变小,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少,分子动能增加,气体的压强可能不变
D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
(2)如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10-3m2、 质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=1.0×105Pa。现将气缸开口向上竖直放置,取g=10m/s2 。求:
①活塞与气缸底部之间的距离;
②加热到675K时封闭气体的压强。
34.[选修3-4]
(1)一细束复色光(含红、蓝两种单色光)沿PO射向半圆形玻璃砖圆心O,观察到反射光线和折射光线分别为OQ、OR。下列判断不正确的是( )
A.OQ一定是蓝光,OR一定是红光
B.OQ、OR都可能是复色光
C.OQ一定是复色光,OR一定是红光
D.OQ一定是复色光,OR一定是蓝光
(2)一列简谐横波上有A、O、B三点,OA间距离为4.0m,OB间距离为2.4m,以0为波源上下振动,振幅为0.2m,某时刻0点处在波峰位置,观察发现经过2s此波峰传到A点,此时0点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰。
①求此波的传播速度、周期和波长;
②以0点处在波峰位置为0时刻,画出B点振动图象。
35.[选修3—5]
(1)已知金属钙的逸出功为2.7eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4能量状态,则( )
A. 氢原子可能辐射6种频率的光子
B. 氢原子可能辐射5种频率的种子
C. 有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D. 有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
(2)质量为M的小车左端放有质量为m的铁块且M>m,以共同速度v0沿光滑水平面向竖直墙运动,车与墙碰撞的时间极短,不计动能损失。铁块与小车之间的动摩擦因数,车长为L,铁块不会到达车的右端,最终相对静止。求:
①小车与铁块的最终速度v;
②整个过程中因摩擦产生的热量.
正确答案
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25.如图所示,在光滑的水平面上停放着一辆质量M=6.0kg平板车,在车上左端放有一质量mB=4.0kg木块B。车左边紧邻一个与平板车等高的光滑水平面,现有另一质量 mA= 2.0kg的木块A,从左侧光滑水平面上以v0=3.0m/s向右运动,然后与B发生碰撞,碰后木块A的速度大小为1m/s,方向向左。设木块A、B碰撞时间很短。碰后木块B开始在平板车上滑行,并与固定在平板车上的水平轻质弹簧作用后与弹簧分离,已知木块B把弹簧压缩到最短时距离平板车左侧的距离为L=0.20m,重力加速度为g=10m/s2,木块B与平板车之间的动摩擦因数为μ=0.50。(结果保留两位有效数字)求:
(1)木块A、B碰撞后的瞬间木块B速度的大小。
(2)弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能。
(3)最终木块B与平板车左端的距离。
正确答案
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