高考物理专题复习 功是能量转化的量度 课件.ppt

高三物理专题复习之四 功是能量转化的量度 一 基本问题能量是描述状态变化过程的最重要的函数 能量有多种不同的形式 机械能包括动能 重力势能和弹性势能 内能 电场能与磁场能 电势能 光能 原子能 太阳能 风力能 地热能 等等 不同形式的能量可以互相转比 一种或某几种形式的能量的减少一定等于某一种或几种形式的能量的增加 其变化是用做了多少功来量度 功和能的关系 即动能定理 w ek 二 能量转化和守恒定守恒 动能定理机械能守恒定理摩擦生热 相对位移 热力学第一定律欧姆定律 电动机 远距离输送电能楞次定律光电效应核能的释放 质能联系方程 1 机械能w总 ek w总是所有外力做功的代数和ep重 mgh2 mgh1 w重力w弹力 ep弹功同路经无关 势能都具有相对性 e机 e机2 e机1 w非动非弹力重力功弹力功不能改变机械能当w非重力非弹力 0时 e机 0e机2 e机1机械能守恒 2 内能 e内 w q对于一个系统 减少的机械能 产生的热量 f滑s相对3 带电粒子在静电场中或复合场中时 磁场力肯定不做功 ep电 qu2 qu1 w电场力如果只有电场力做功 则 ek ep电 恒量如果有电场力又有重力做功 则 ek ep电 ep重 恒量4 电源电池 输出功率 有用功率 iu ie i2r发电机 产生的电能 安培力做的正功ie blv i bli v 5 电动机 产生的机械能 安培力做的正功iu p机 i2r6 光电效应方程 mv2 2 hv w7 质能联系方程 e m c2 m用千克做单位 e m 千克 3 108 2 m用 做单位 e用mev m 931 5mev 三 深刻理解守恒的本质 灵活选用守恒定律的各种表示形式 例如机械能守恒定律就有多种表达形式 ek ep ek ep ek ep 0 它们的实质是一样的 但在运用时有繁简之分 因为重力势能的计算要选定参考平面 而重力势能变化的计算跟参考平面的选取无关 所以用后者往往更方便一些 在运用更广义的能量守恒定律解题时 可以这样分析 先确定在某一过程中有哪些能量参与了转化 哪些能量增加了 哪些能量减少了 然后根据能量守恒的思想 所有增加了的能量之和一定等于所有减少了的能量之和 即 e增 e减 1 电源电动势e 42伏 内阻 1欧 r 20欧 d是直流电动机线圈电阻ro 1欧 其正常工作时两端所接电压表示数是21伏 求通过电动机的电流 求电动机产生的机械功能 v 2 如图 两条水平虚线之间有垂直于纸面向里 宽度为d 50cm 磁感应强度为b 1 0t的匀强磁场 边长为l 10cm的正方形线圈 质量为m 100g 电阻为r 0 020 线圈下边缘到磁场上边界的距离为h 80cm 将线圈由静止释放 已知其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相同 取g 10m s2 求 线圈进入磁场的过程中产生的电热q 线圈下边缘穿越磁场的过程中 线圈的最小速度v 线圈下边缘穿越磁场的过程中 线圈加速度的最小值a的大小 d 例3如图1所示 在平行虚线范围内有 高度 方向垂直纸面向里的匀强磁场区域 线框质量 电阻 框面跟纸面平行 边长 原来 边跟磁场下边缘相距为 当用一竖直向上的恒力 提线框 由静止的 位置 向上运动穿过磁场区 最后达 位置 边恰出磁场 线框平面在运动中始终保持在竖直平面内 如果 边刚进入磁场时 恰好做匀速运动 求在上述整个过程中外力做功及线框内产生的焦耳热 4 太阳能汽车是利用太阳能电池发电 再利用电动机驱动汽车的一种新型环保汽车 实验车的形状都比较怪 有流线型的外形 车身上部布满太阳能电池 车内空间仅能容纳一位乘员 某辆实验车 其太阳能电池的总面积位s 8m2 电池组的输出电压为u 120v 提供给电动机的工作电流为i 10a 电动机内阻为r 3 太阳光照到电池每平方米上的辐射功率为p0 1 0kw 在水平面上行驶时 车受到的阻力为f 150n 求该车在该路面上行驶的最大速度是多大 该车使用的太阳能电池的效率 是多少 5 如图8 13所示 一平板车c静止在光滑水平面上 两个质量分别为2m和m的物体a b分别以2v0 v0的初速度同时沿着同一直线相向地滑上c 小车c质量为3m 且足够长使得a b不至于相互碰撞 a b与c之间的动摩擦因数分别为 和2 由a b同时滑上c到a b与车相对静止的过程中 求 1 ab物体相向运动过程中 c的运动状态 2 b速度为零时 a的速度 3 为了使ab不相碰 c的最小长度 6 静止的钚243pu放出x粒子后衰变成铀239u核 同时放出波长为1 38 10 11米的光子 不计光子动量 求x粒子的功能 已知h 6 63 10 34焦耳秒 1u 931 5mev 钚核质量 mp 242 999655u 铀核质量mu 238 993470u x粒子质量ma 4 001509u 例7如图4所示 一电阻为 1的匀质光滑金属环竖直放置 一根电阻为 长为 的轻质金属杆可绕杆中心 无摩擦地转动 两端各固定一个金属球并套在环中可沿环滑动 球的质量分别为 且 为一导线 连接金属杆 点并沿水平方向 电阻为 把杆从水平位置自由释放 杆转至竖直位置时的角速度为 试求 1 杆转至竖直位置时 回路电流的瞬时功率 2 若此过程中所经历的时间为 杆从水平位置转至竖直位置的过程中 感应电动势有效值 例8如图6 6 有两个同样的球 其中a球放在不导热的水平面上 b球用细线悬挂起来 现供给a b两球相同的热量 则两球升高的温度 a ta tb b ta tb c ta tb d 无法比较 例9 小灯泡的发光功率p 1w 所发出光的平均波长 6 10 7m 设灯光向四周的辐射是均匀的 则在离小灯r 10km处 在垂直于光线的1cm2的面积上1s内接收到的光子数为多少 不计辐射光能的损失 结果取两位有效数字 1 如图所示 质量m 4kg的木滑板b静止放在光滑水平面上 滑板右端固定着一根轻质弹簧 弹簧的自由端c到滑板左端的距离l 0 5m 这段滑板与木块a之间的动摩擦因数 0 2 而弹簧自由端c到弹簧固定端d所对应的滑板上表面光滑 可视为质点的小木块a质量m 1kg 原来静止于滑板的左端 当滑板b受水平向左的恒力f 14n作用时间t后撤去 这时木块a恰好到达弹簧的自由端c处 假设a b间的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等 g取10m s2 试求 1 水平恒力f的作用时间t 2 木块a压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能 10 质量为m的木块静止在光滑水平面上 一颗质量为m的子弹沿水平方向射入木块 射入的深度为d0 若把此木块固定 同样的子弹仍原样射入木块 若要子弹不会把此木块打穿 求证木