- 能量转化与守恒定律
- 共241题
发电机是把其他形式的能转化为电能的机器,位于琼海万泉河上的牛路岭水电站发电过程主要是把_________能转化为电能;澄迈马村火力发电厂的发电过程主要是把_________能转化为电能;正在兴建的昌江核电站的发电过程主要是把_________能转化为电能。
正确答案
机械;内(或热);核
两个小球A和B在光滑的水平面上沿同一方向做直线运动,A的质量mA=1kg,速度VA=6m/s;B的质量mB=2kg,速度的大小VB=3m/s;两球碰撞后粘在一起。求碰撞后两小球的速度大小。
正确答案
mAvA+mBvB=(mA+mB)v共 代入数据得:v共=4m/s
略
(选修3-5选做题)
如图所示,在光滑的水平地面上有一块长木板,其左端固定一挡板,挡板和长木板的总质量为m1=3 kg,其右端放一质量为m2=1 kg的小滑块,整个装置处于静止状态。现对小滑块施加一水平拉力,一段时间后撤去拉力,此过程中拉力做功W=20 J。此后小滑块与挡板碰撞(碰撞过程无机械能损失,碰撞时间极短),最终小滑块恰好未从长木板上掉下来。在小滑块与长木板发生相对运动的整个过程中,系统因摩擦产生的热量Q=12 J。求:
(1)小滑块最终的速度大小;
(2)碰撞结束时,小滑块与长木板的速度。
正确答案
解:(1)设小滑块与长木板最终共同速度为v,对系统全过程由能量守恒
解得v=2 m/s
(2)设碰撞结束时长木板与小滑块的速度分别为v1、v2,碰后的过程中系统因摩擦产生的热量为Q1,则小滑块与长木板碰前与碰后产生的热量相同,即Q=2Q1从施加拉力到碰撞结束的过程中,对系统由能量守恒
设向左为正方向,由系统动量守恒m1v1+m2v2=(m1+m2)v
解得v1=3m/s,v2=-1m/s
碰撞结束时,小滑块的速度大小为1 m/s,方向水平向右;长木板的速度大小为3m/s,方向水平向左
如图所示,一根金属棒MN,质量m=1.0 kg,内阻r=0.50 Ω,水平放置在两根竖直的光滑平行金属导轨上,并始终与导轨保持良好接触。导轨间距为L=0.50 m,导轨下端接一阻值R=2.0 Ω的电阻,导轨电阻不计。在空间内有垂直于导轨平面的磁场,磁感应强度大小只随竖直方向y变化,变化规律B=2.5y。质量M=4.0 kg的物体静止在倾角θ=30°的光滑斜面上,并通过轻质光滑定滑轮和绝缘细绳与金属棒相连接。当金属棒沿y轴方向由静止开始从y=0位置向上运动到h=4.0 m处时,加速度恰好为0。不计空气阻力,斜面和磁场区足够大,g=10 m/s2,求:
(1)金属棒上升到h=4.0 m处时的速度;
(2)金属棒上升h=4.0 m的过程中,电阻R上产生的热量;
(3)金属棒上升h=4.0 m的过程中,通过金属棒横截面的电量。
正确答案
解:(1)当金属棒上升到4m处时
对M有:F=Mgsin30°
对m有:F=mg+F安
F安= BIL,得F安=
B=2.5y
由以上各式可得
(2)由能量守恒可得:(Q为心路产生的总热量)
得Q=37.5 J
(2)由于
得:q=4.0 C
如图所示,质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上挂一 质量为m3的物体C并从静止状态释放,它恰好能使B离开地面但不继续上升。已知重力加速度为g,求:
(1)物体C下降的最大距离d;
(2)物体C下降到最低点的过程中弹簧弹性势能的增量△Ep;
(3)若,试讨论当C速度最大时弹簧所处的状态与p值的关系。
正确答案
解:(1)开始时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,由平衡条件得:kx1=m1g
挂C并释放后,C向下运动,A向上运动,设B刚要离地时弹簧伸长量为x2,则有kx2=m2g
B不再上升表示此时A和C的速度为零,C已降到其最低点
C下降的最大距离为
(2)对A、C、弹簧组成的系统,由能量守恒得
弹簧弹性势能的增量△Ep=m3gd-m1gd
解得
(3)当C速度最大时,A和C的加速度均为零,绳中拉力T=m3g
对A:取向上为正方向,T-m1g+kx=0
解得kx=(m1-m3)g=(1-p)m1g
当p=1时,弹簧处于原长状态;
当p>1时,弹簧处于伸长状态;
当p<1时,弹簧处于压缩状态
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