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专题三 能量守恒定律编 稿：李德胜 审 稿：厉璀琳 代 洪练习题目:1质量为m的物体，从静止开始以的加速度竖直向下运动了距离h，则A物体重力势能减少了mgh/2B物体的动能增加了mgh/2C物体克服阻力做功mgh/2D物体机械能减少了mgh/22某物体在合外力F的作用下作初速度为O的直线运动，F随位移S变化的图象如图所示，则在位移_m处，物体的动能最大。最大动能为_J。3如图，A、B的质量均为m，两轻质弹簧的倔强系数均为k。开始时用手拿住A，使弹簧2处于自然状态（为原长），现缓慢下放A，最终使A、B在没有手的作用力时均静止，在此过程中A的重力势能减少了_。4一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，由静止释放，则下列叙述错误的是（ ）AA球的最大速度为 BA球的速度最大时，两小球的总重力势能最小CA球速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为45oDA、B两球的最大速度之比vA:vB=2:1 5汽车拉着拖车在平直公路上匀速行驶，突然拖车与汽车脱钩，而汽车的牵引力不变，各自受的阻力不变，则脱钩后，在拖车停止运动前，汽车和拖车系统A总动量和总动能都保持不变 B总动量增加，总动能不变C总动量不变，总动能增加 D总动量和总动能增加6一带电量，质点在静电场中由ab，除电场力做功外，其它力做功，其动能增加，则a，b两点电势差多大？哪点电势高？7一个带电粒子，以初动能Ek，垂直于电场线的方向射入两平行板间的匀强电场区，当它飞出电场时，末动能为2Ek，若该粒子射入电场时的初动能加大为2Ek ，其它条件不变，且粒子运动过程中仍未与极板相碰，则它飞出该电场区时末动能为：A、2.5 Ek B、3Ek C、4Ek D、条件不足，无法确定. 8如图所示的电路中，R1 = 4W，R2 = 6W，电源内阻r = 0.6W，电源的输出功率为37.6W，电源消耗的总功率为40W，求：(1)电源电动势e。 (2)电阻R3，电功率P3 (3)B点接地，A、C两点的电势UA和UC分别为多少？9如图，电动机通过轻质绝缘绳牵引一根原来静止的长1m，质量为0.1kg，电阻R为1的导体棒MN沿导体框架运动，竖直放置的导体框架框架处于方向垂直纸面向里磁感强度B=1T的匀强磁场中，导体棒与框架接触良好。当导体棒由静止上升3.8m时获得稳定的速度，该过程中导体棒产生的热量Q=2J。电动机牵引导体棒过程中，电压表、电流表示数恒为7V、1A，电动机内阻r=1，不计框架电阻及一切摩擦，g=10m/s2。求：（1）电动机的输出的功率（2）棒能达到的稳定速度（3）棒从静止达到稳定速度所需的时间10如图所示，有一水平放置的U形框架，内接电动势为e、内阻为r的直流电源，其上水平放一根电阻为R、长度为L、质量为m的金属棒，它的中点系一细线，通过固定于木架CD中心的定滑轮与质量为M的重物相连接，整个空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。不计滑轮质量、摩擦阻力及其它电阻，重物由静止开始向下运动，求：(1)重物开始向下运动的一瞬间，棒的加速度；(2)当棒达到最大速度时，整个电路中的生热功率。11如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离。已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（ ）A外力对乙做功，甲的内能不变 B外力对乙做功，乙的内能不变C乙传递热量给甲，乙的内能增加 D乙的内能增加，甲的内能不变12如图所示，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。AB的底部由带有阀门K的管道相连通，整个装置与外界绝热。原先，A中水面比B中的高。打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中 A大气压力对水做功，水的内能增加 B水克服大气压力做功，水的内能减小C大气压力对水不做功，水的内能不变 D大气压力对水不做功，水的内能增加 13如图所示，一个小铁块沿半径为0.2m的半球内壁自上边缘由静止下滑，当滑到半球底部时，测得球面所受的压力为铁块重的1.5倍。设此过程中的机械能都变为内能，并有40%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少？ CFe=4.62102J/(KgK),g=10m/s2. 14一个手电筒灯泡在3V电压下，通过0.25A的电流，灯泡发生的光经聚光后形成面积为10cm2的平行光束，如果灯泡消耗的能量的百分之一转化为波长为0.6m的可见光，问：（1）沿光的传播方向上1m长的光束内有多少个光子？（2）在光束垂直照射的物体表面上，平均1s内1cm2上接收的光子数。（3）用它照射逸出功为1.3 eV 的金属，光电子的最大初动能为多大？15已知氢原子基态的电子轨道半径为，基态的能级值为。（1）求电子在n=2的轨道上运转形成的等效电流；（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态。画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线。（3）计算这几条光谱线中波长最长的一条谱线的波长。16雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.95691u，的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为 （ ）A0.82 MeV B0.31 MeV C1.33 MeV D0.51 MeV联系实际问题1两个人要将一辆质量m=1000kg的小车推上长为L=5.0m、高h=1.0m的斜坡轨道顶端，小车在任何情况下所受的阻力恒为车重的0.12倍，两人的最大推力均为800N，如果两个人一直都用最大推力沿前进方向推车，将小车刚好推到坡顶，则他们应从何处起动推车？所用总时间是多少？（g=10m/s2）2风能是一种环保型能源。我国甘肃省的安西地区，风力资源极其丰富，素有世界第二风库之称。而当地的经济又相当落后。因此充分利用风力资源，开展风力发电，是改变当地经济落后面貌的可行之路。当地几乎全年有风，平均风速为v = 10m/s。风力发电机共有三个相同的叶片，每个叶片近似为图6-5所示的梯形，空气体密度=1.29kg/m3,风能利用系数约0.25，每天发电20h，每户平均每天用电2.0kWh，那么一个拥有90户的自然村，需安装几台这样的风力发电机？3跳高运动员从地面起跳后上升到一定的高度，跃过横杆后落下，为了避免对运动员的伤害，在运动员落下的地方设置一片沙坑（或铺上厚厚的泡沫塑料垫子）。设某运动员质量为60.0kg，身高为1.84m。运动员从距地高度为1.90m的横杆上落下，设运动员落下的初速度为零。他的身体着地后在沙坑里陷下去的最大深度为10cm，落地过程重心下落的高度为1.80m。忽略他下落过程受到的空气阻力。求：（1）运动员在接触沙坑表面时的速度大小；（2）沙坑对运动员的平均阻力。（重力加速度g取10m/s2） 4我国优秀跳水运动员曾多次获得跳水的世界冠军，为祖国赢得了荣誉。国家队某运动员质量为45kg，他在一次10m跳台的跳水比赛中，在跳台上预备起跳时重心离跳台的台面0.60m，从跳台上跳起到达最高点时，他的重心离跳台台面的高度为1.5m，在下落过程中他要做一系列动作，当下落到伸直双臂手触及水面时还要做一个翻掌压水花的动作，当手接触水面时他的重心离水面的距离是1.0m。他触水后由于水对他的阻力作用（这个阻力包括浮力和由于运动而受到的水的阻碍作用），他将做减速运动，其重心下沉的最大深度离水面4.5m。忽略他起跳后水平方面的运动，不计空气阻力，g取10m/s2。（1）该运动员起跳过程中需要做多少功？（2）从预备起跳到深入水下最低点的整个过程中，重力做多少功？（3）从接触水面到深入水下最低点的整个过程中，要克服水的阻力做多少功？520世纪90年代中期，北京的大学生和香港大学联合研制了一辆太阳能汽车，汽车上太阳能电池的太阳能集光板面积是8m2，它能时刻正对太阳。太阳能电池可以对车上的电动机提供120V的电压和10A的电流。车上电动机的直流电阻是4。已知太阳光垂直照射到地面上时单位面积的辐射功率为1.0103W/m2。已知半径为R的球面积为S = 4R2。试求：（1）在晴天工作时，这辆车的太阳能电池的效率是多少？此太阳能汽车正常工作时，车上电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（2）若这辆车的总质量为0.6103kg，车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍，这辆车可能行驶的最大速度。（3）若太阳向外辐射能量的总功率为3.91026W，且太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗。根据题目所给出的数据，估算太阳到地球的距离（计算中取g=10m/s2，保留2位有效数字）6某物理实验小组想利用所学的知识粗略地估测太阳的辐射功率，他们通过多种途径，查阅到以下资料：日地距离r=1.51011m，水的比热c=4.2103J/（kg），射到地球大气层的太阳能被地面所吸收的百分比约为50%。他们做了如下的实验：取一个横截面积S=310-2m2的不高的圆筒，圆筒内装水m=0.60kg，某天中午在太阳垂直照射时间t=2min后，测得水的温度升高了t=1.0，请你帮助该小组的同学估算太阳的辐射功率？7为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当连接到高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图10-3所示。 现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.01017C，质量为m=2.01015kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后：（1）要使烟尘颗粒在0.02s内被全部吸附，电压U至少要多大？（2）若以上述最低电压工作，除尘过程中消耗多少电能？ 8我国在核聚变研究领域处于世界先进行列。核聚变实验中观察到有4种核反应：+3.25MeV +4.00MeV+17.6MeV+18.3MeV已知在实际发生的核聚变中上述4种反应的概率相同，其原料直接或间接都是氘核（），而氘核在地球上的储量非常丰富，每升海水中大约有0.030g氘，那么1L海水中的氘全部发生聚变释放的总能量为多少？（阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1）9“和平号”空间站已于2003年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走以外，还有一部分能量E通过其它方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E的公式。算出E的数值（结果保留两位有效数字）。 坠落开始时空间站的质量M=1.17105 kg；轨道离地面的高度为h146km；地球半径R6.4106 m；坠落空间范围内重力加速度可看作g10m/s2；入海残片的质量m1.2104 kg；入海残片的温度升高T3000k；入海残片的入海速度为声速340m/s；空间站材料每1千克升温1K平均所需能量c1.0103 J；每销毁1千克材料平均所需能量1.0107 J.专题答案与解析： 1、 BCD 2、 3m 4J 3、 解析：上面弹簧长度减小，下面弹簧长度减小，所以上面物体下降的高度为，重力势能减小4、A解析：系统只有小球A和B具有质量，故系统的重心C在AB连线距B处，连接OC，由于，由数学知识，OC必然是BOA的角平分线。BOC=45，由能量关系，当C点运动到竖直线时，重心到达最低点，系统动能最大，重力势能最小，由此可判断出B、C、D正确，故只能选A。5、C 6、 a点电势高 7、A 8、（1）20V （2）7，28W（3）解析：（1）由题意：，I=2A 代到上到则E=20 V U=18.8V（2）代入数据解得R3=7P3=I2R3=28 W（3）U3=IR3=27=14 V UC=14 V9、6W，2m/s ，1秒 解析：（1）电动机的机械输出就是通过绳子牵引力对MN做功对电动机而言，R入=UI=7 W P耗=I2r=11=1 WP出=P入P耗=6 W（2）当达到最大速度时，绳子拉力F=mg+F安 解得v=2 m / s（v=3m / s舍去）（3）从静止开始到稳定的过程由动能关系t=1 s10、（1） （2） 解：（1）运动开始瞬间，棒受到绳子拉力F和安培力，而重物M和棒一起具有相同的加速度MgF=MaFF安=ma 解得：（2）达到最大速度即棒受力平衡 但此时的 联立上面各式解得 11、C 12、D 13、1.310-30C 解析：在最低点由牛顿第二定律 下滑过程，损失的机械能=1.310314、（1）7.5107个 （2）2.251015个 (3)0.8eV 解析：手电筒的功率 P=UI=30.25=0.75 W=0.6106 m 每个光子能量 E1=h=3.31019 J（1）在1 m长的光束内的光子数为N则有发光时间pt10%=NE1 （2）每cm2每秒发发生的总光数子（3）Ek=hW=0.76 eV15.(1)0.1310-3A (2)三种 （3）660nm解析：（1）I=v / t 取一个周期T来计算，电子只通过一次截面 （2）略（3）略 16、A联系实际问题：1、从水平面起距斜面底端20m处开始推车，12.5秒解析：斜坡倾角，则 mg sin=2000 N800 N2 故两人必须从水平面上开始推车加速前进，然后冲上斜坡，设在距坡底x处开始推动，则由动能定理在斜面上，推力要平行斜面向上联立解得：x=20 m 代入式 v=4 m / s在斜面上 t总=t1+t2=12.5 s2、5台 解析：全年90户的自然村所需电功N=9023651033600 J设N台发电机全年发电量为W需=W供 N=4.4 取5台3、（1）6m/s （2）11400N 解析：（1）由机械能守恒，运动员下落过程 （2）由动