- 能量守恒定律与能源
- 共104题
8.某空间区域的竖直平面内存在电场，其中竖直的一条电场线如图1中虚线所示。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以O为坐标原点，取竖直向下为x轴的正方向，小球的机械能E与位移x的关系如图2所示，则（不考虑空气阻力）（ ）
A电场强度大小恒定，方向沿x轴负方向
B从O到x1的过程中，小球的速率越来越大，加速度越来越大
C从O到x1的过程中，相等的位移内，小球克服电场力做的功越来越大
D到达x1位置时，小球速度的大小为
正确答案
解析
A、物体的机械能先减小，后保持不变，故电场力先做负功，后不做功，故电场强度方向向上，再根据机械能的变化关系可知，电场力做功越来越小，故电场强度不断减小，故A错误；B、根据牛顿第二定律可知，物体受重力与电场力，且电场力越来越小，故加速度越来越大，速度越来越大，故B正确；C、由于电场力越来越小，故相等的位移内，小球克服电场力做的功越来越小，故C错误；D、根据动能定理可得
考查方向
解题思路
从图象中能找出电场力的做功情况，根据电场力的做功情况判断出受力，继而判断出电场，在利用牛顿第二定律求的加速度
易错点
电场力做功与与物体机械能的变化关系，明确电场力做正功，电势能增加，电场力做负功，电场力减小即可
知识点
11.小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l=0.50m，倾角θ=53°，导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置（重力加速度g=10m/s，sin53°=0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量）。求
（1）CD棒进入磁场时速度v的大小；
（2）CD棒进入磁场时所受的安培力的大小；
（3）在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
正确答案
（1）由牛顿定律
进入磁场时的速度
（2）感应电动势
感应电流
安培力
代入得
（3）健身者做功
由牛顿动量
在磁场中运动时间
焦耳热
知识点
15．[物理——选修3-5]
（1）下列说法正确的是
A．爱因斯坦从理论上成功解释了光电效应现象
B．卢瑟福发现了物质的放射性，从而确定了原子核的组成
C．用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能
D．由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大E．平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
（2）在水平地面上沿直线放置两个完全相同的小物体A和B，它们相距s，在距B为2s的右侧有一坑，如图所示。A以初速度v0向B运动，为使A能与B发生碰撞且碰后又不会落入坑中，求A、B与水平地面间的动摩擦因数应满足的条件。已知A、B碰撞时间很短且碰后粘在一起不再分开，重力加速度为g。
正确答案
（1）ADE （2）见解析
解析
（2）解：设A、B质量均为m，它们与地面间的动摩擦因数为
则有：
设A与B碰前速度为v1，碰后速度为v2； 由动能定理：
动量守恒定律：
A、B粘一起不落入坑中的条件为：
联立并解得：
考查方向
本题主要考查动量守恒定律；动能定理．
解题思路
要使AB能相碰，则A到达B时速度不为零，根据动能定理列式，从A到B的过程中，根据动能定理求出与B相碰前的速度，AB相碰的过程中，动量守恒，根据动量守恒定律列式，要使A、B粘一起不落入坑中，则到达坑前速度减为零，根据动能定理列式，联立方程即可求解
易错点
本题主要考查了动能定理以及动量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，明确不落入坑中的条件，注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向
知识点
8．关于能源，下列说法中正确的是（ ）
A一次能源是可再生能源
B太阳能、核能属于
C煤、石油、天然气是属于新能源
D煤、石油、天然气是可再生能源
正确答案
解析
煤、石油、天然气是不可再生资源、一次能源。太阳能和核能是新能源。
考查方向
解题思路
精读教材相关内容
易错点
教材内容识记错误，审题不细，题目中考查的是防范静电的举措。
知识点
17.如图所示,直角三角形ABC由三段细直杆连接而成，AB杆竖直，AC杆粗糙
A小球上滑过程中先匀加速后匀减速
B小球下滑过程中电场力先做负功后做正功
C小球再次滑回C点时的速率为
D小球下滑过程中动能、电势能、重力势能三者之和增大
正确答案
解析
A、小球上滑过程中受到重力、库仑力、杆的支持力以及摩擦力作用，由于库仑力和摩擦力是个变力，则运动过程中加速度始终发生变化，故A错误；
B、根据几何关系可知，OD=OC，则C、D两点电势相等，所以从C到D的过程中，电场力做功之和为零，在C点时，小球受到的库仑力是引力，电场力先做正功，后电场力做负功，故B错误；
C、从C到D的过程中，根据动能定理得：
根据几何关系可知，
解得：
D、小球下滑过程中由于摩擦力做负功，则小球动能、电势能、重力势能三者之和减小，故D错误;
考查方向
电势能和电势；功能关系
解题思路
小球上滑过程中受到重力、库仑力、杆的支持力以及摩擦力作用，由于库仑力和摩擦力是个变力，则加速度发生变化，根据几何关系可知，OC=OD，则C、D的电势相等，则从C到D的过程中，电场力做功之和为零，再根据电场力方向与位移方向夹角判断电场力做功正负，从C到D的过程和从D回到C的过程，根据动能定理列式求解回到C点的速度，小球下滑过程中由于摩擦力做负功，则小球动能、电势能、重力势能三者之和减小.
易错点
抓住点电荷等势面分布特点，知道D、C两点的电势相等是分析的关键.
教师点评
本题考查了电势能和电势；功能关系，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理、电势差与电场强度的关系等知识点交汇命题.
知识点
17.如图为一固定的内壁光滑.为R的绝缘圆筒的竖直截面，筒内有竖直向下的匀强电场，质量分别为3m和m的带正黾小球M.N，电量均为q ,两小球用绝缘轻杆相连并紧靠圆筒，不计两球间的静电力，开始时，M与圆心等高，N在筒的最低点，由静止释放后，两球始终在竖直平面内往复运动，且N球恰不会脱离轨道，重力加速度取g ,由此可以判断
AN球可以达圆筒的最高点
BN球增加的电势能总等于M球减少的电势能
C电场强度E的大小为
D同一时刻，两球所在位置的最大电势差为
正确答案
解析
A.从能量角度分析，若N能到达最高点，重力对其做负功，M的重力势能不变，整个系统重力做负功，同理得电场力也做负功，无其它力对系统做功，不满足能量守恒，则N不能到达最高点，故A错误;
B.在整个过程中，M、N沿电场方向的位移大小不一定相等，N球增加的电势能不一定等于M球减少的电势能，故B错误;
C、D.N球恰好不会脱离轨道，则此时杆恰好处于竖直位置，则此时NO两点连线与过O点的水平线的夹角为
考查方向
功能关系；动能定理；带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
假定N能到最高点，用能量的角度分析是不可能的，对整个过程分析，两小球沿电场线方向的位移不一定是相等的；找出N球恰好不脱离轨道的位置，结合几何关系由动能定理解答.
易错点
关键理解能量的转化与守恒定律，假定N能达最高点由能量关系可分析出是不可能的.
教师点评
本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
知识点
【选修3-5】
【物理—选修3-5】23.(5分)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是___________。(填正确答案标号，全部选对得5分，部分选对得2分，错选得0分)
A一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属可能
B氡222的半衰期为3.8天，则质量为4g的氡222经过7.6天还剩下1 g的氡222
C玻尔理论解释了氢原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的。
D重核裂变为几个中等质量的核，其平均核子质量会增加。
【物理—选修3-5】24.(10分)如图所示，长L=1m的小车静止在光滑的水平面上，一滑块以v0=3m/s的水平速度从小车左端滑入并从小车右端滑出，小车和滑块的质量均为1 kg，己知滑块与小车间的动摩擦因数
求：(I)滑块离开小车时，滑块和小车的速度大小；(II)此过程，小车受到合外力的冲量。
正确答案
BC
解析
A、改用波长较长的光照射，则其频率更小，根据光电效应条件，更不会发生光电效应现象，故A错误；
B、氡的半衰期为3.8天，质量为4g的氡，经7.6天后，有3g衰变成新核，还剩下1g没衰变，故B正确；
考查方向
原子核衰变及半衰期、衰变速度；重核的裂变
解题思路
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率；半衰期为一半的原子发生衰变所用的时间，根据这个关系可判断有多少氡发生衰变和能剩下多少氡；玻尔理论能解释不连续谱线；根据质量亏损，结合质能方程，可知，发生核反应，平均核子质量会减小.
易错点
掌握玻尔理论的量子化观点，及无论是重核裂变还是轻核聚变,由于释放能量，会导致平均核子质量减小.
正确答案
①v1=2m/s v2=1m/s
②I=1Ns，方向水平向右
解析
①取水平向右为正方向，设滑离时，滑块和小车的速度分别为v1，v2，对全程，由动量守恒定律有：
mv0=mv1+mv2
依能量守恒定律有：
考查方向
动量守恒定律; 能量守恒定律
解题思路
①取水平向右为正方向，对滑块滑离小车的过程，根据动量守恒定律及能量守恒定律列式求解；
②对小车依据动量定理列式求解.
易错点
理解动量守恒的条件：当一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变.
如图所示,质量为m的导体棒垂直放在光滑、足够长的U形导轨底端,导轨宽度和棒长相等且接触良好,导轨平面与水平面成θ角。整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中。现给导体棒沿导轨向上的初速度v0,经时间t0,导体棒到达最高点,然后开始返回,到达底端前已做匀速运动,速度大小为
27.导体棒从开始到返回底端的过程中回路中产生的电能E。
28．导体棒在底端开始运动时的加速度的大小a。
正确答案
解析
根据能量守恒得
考查方向
能量守恒定律
解题思路
根据能量的转化与守恒，导体棒减少的动能转化为回路中的电能；
易错点
理解导体棒向上滑动过程中，克服安培力做功，把导体棒的动能转化为回路中的电能.
正确答案
5gsinθ(9分)
解析
在底端，设棒上电流为I，加速度为a，由牛顿第二定律，则：（mgsinθ+BIL）=ma
由欧姆定律，得
由上述三式，得
棒到达底端前已经做匀速运动则有：
代人数据，得a=5gsinθ
考查方向
牛顿第二定律
解题思路
导体棒在底端开始运动时受到重力、斜面的支持力和安培力的作用，沿斜面的方向重力的分力与安培力提供加速度，根据牛顿第二定律即可求出加速度.
易错点
关键抓住棒达到达底端前已做匀速运动，列出平衡方程找到此时安培力与重力沿导轨向下分量的关系.
18．如图所示，质量为m的钢制小球，用长为l的细线悬挂在
O点。将小球拉到与O点相齐平的水平位置C南静止释放。
小球运动到最低点时对细绳的拉力2mg，若小球运动到最
低点B时用小锤头向左敲击它一下，瞬间给小球补充机械
能△E，小球就能恰好摆到与C等高的A点。设空气阻力
只与运动速度相关，且运动速度越大空气的阻力就越大。
则以下关系正确的是（ ）
A△E＞mgl
B△E＜
C△E＝
D
正确答案
解析
设小球通过B点的速度为v，小球从C到B克服空气阻力做功为W，从B到A克服空气阻力做功为W′．
在B点，根据牛顿第二定律得
，又 T=2mg，得
根据功能关系可得从C到B有：
解得：
从B到A有：
考查方向
功能关系
解题思路
先根据牛顿第二定律求出小球通过B点的速度，分别对从C到B和B到A两个过程，运用功能原理列式，再结合空气阻力做功关系分析.
易错点
本题关键通过功能原理，分段列式找出两个过程中克服空气阻力做功的表达式进行分析.
知识点
In the process，the light energy {{U}}converts{{/U}} to heat energy．
A．reduces
B．changes
C．1eaves
D．drops
正确答案
B
解析
[解析] 划线词为动词，意思是“转变，变换”，多与to/into连用，与B项changes(变化)意思相近，又如：Let me change the dollar bill for coins．让我把这张美元的纸钞换成硬币。A项意为“减少”，例：He is trying to reduce expenses．他正努力减少开支。C项意为“离开”，例：Mary left school last year and she is working in a shop now．玛丽去年退了学，现正在一家商店工作。D项意为“下降；终止”，例：If a fire alarm is given，drop whatever you are doing，and leave the building at once．如果听到火警，立即停止手头的一切工作，马上离开建筑物。
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