1.追寻守恒量——能量 知识点题库

如图,位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成,圆弧半径Oa水平,b点为抛物线顶点。已知h=2m,,s=。取重力加速度大小

  1. (1) 一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;

  2. (2) 若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小。

某带电粒子在电场中只在电场力作用下运动,其电势能与位移的关系如图所示,则电场中的电场强度E、粒子运动的动能Ek、加速度a、速度v与位移的关系可能正确的是(   )

A . B . C . D .

如图所示,质量为m=1kg小木块(可视为质点)放在质量为M=5kg、长度为l= m的长木板的左端,长木板放在光滑的水平面上.小木块与长木板间的动摩擦因数μ=0.1,系统处于静止.现使小木块从长木板右端滑离,g取10m/s2 , 问:

  1. (1) 若给小木块一水平向右的瞬时冲量I,则冲量I至少多大;

  2. (2) 若给小木块施加水平向右的恒定外力F,其作用时间t=2s,则外力F至少多大.

如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上.质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端.若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计.则下列说法正确的是(   )

A . 金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多 B . 金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于 mv02 C . 金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能不一定相等 D . 金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的热量
如图所示,一轻质弹簧竖直固定于地面上,其上端放一质量为0.1kg的小球,现把小球往下按至A位置静止后突然松手,弹簧把小球弹起,小球升至最高位置C,途中经过位置B时弹簧正好处于原长状态,已知B、A的高度差为0.1m,C、B的高度差为0.2m,空气阻力忽略不计,重力加速度g=10m/s2 . 则有(   )

A . 小球与弹簧分离时弹簧一定处于原长状态 B . 小球从A上升至B的过程中,弹簧的弹性势能一直减小,小球的动能一直增加 C . 小球在位置A时,弹簧的弹性势能为0.3J D . 小球与弹簧分离时小球的动能为0.2J
在离地面一定高度处,以相同的动能向各个方向抛出多个质量相同的小球,这些小球到达地面时,有相同的( )
A . 动能 B . 速度 C . 路程 D . 位移
如图所示,质量 的小车以 的速度在光滑的水平面上向左运动,小车上表面的 部分是粗糙的水平轨道, 部分是光滑的 圆弧轨道,圆弧轨道在 点的切线水平,整个轨道都是由绝缘材料制成的。小车所在空间内存在方向竖直向上的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场,电场强度大小 ,磁感应强度大小 。现有一质量 、带电荷量 的滑块以 的速度从小车上表面的左端向右运动,当滑块运动到 点时,其相对地面的速度大小 ,方向水平向右。已知滑块可视为质点,重力加速度

  1. (1) 在滑块从 点运动到 点的过程中,求小车与滑块组成的系统损失的机械能。
  2. (2) 当滑块通过 点时,立即撤去磁场,要使滑块不冲出圆弧轨道,求此圆弧轨道的最小半径。
如图,原长为l的轻弹簧一端固定一质量为m的小球,另一端套在光滑轴O上,将球拉至弹簧水平且处于原长状态的A位置,由静止释放.摆至竖直位置B时,弹簧的长度变为 l,不计空气阻力,则(   )

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A . 经竖直位置时弹簧的弹力大小为mg B . 经竖直位置时小球的动能为 mgl C . 下摆过程中小球的机械能守恒 D . 下摆过程中小球减小的重力势能大于小球增加的动能
已知小铁块A和B的质量相等,分别从两个高度相同的光滑斜面和光滑圆弧斜坡的顶点由静止滑向底部,如图所示,下列说法中不正确的是(    )

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A . 它们到达底部时的机械能相等 B . 下滑过程重力所做的功相等 C . 下滑过程中合外力所做的功相等 D . 它们到达底部时的速度相等
如下图所示,有一边长为L的正方形导线框,质量为m,由高H处自由落下,其下边ab进入匀强磁场区后,线圈开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半,此匀强磁场的宽度也是L,则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(   )

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A . 2mgL B . 2mgL+mgH C . 2mgL+ mgH D . 2mgL+ mgH
如图,在光滑水平面上放着质量都为m的A、B两个物块,弹簧与A、B拴连,现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩,此过程中推力做功W.然后撤去外力,则(   )

A . 从撤去外力到A离开墙面的过程中,墙面对A的冲量大小为 B . 当A离开墙面时,B的动量大小为 C . 离开墙面后,A的最大速度为 D . A离开墙面后,弹簧的最大弹性势能为
如图示,用一轻弹簧将物块Q和地面相连,处于静止状态。物块P从Q的正上方h处由静止释放,P、Q相碰(时间很短)后立即以相同的速度向下压缩弹簧(P、Q不粘连)。P的质量为m,Q的质量为 m( =1,2,3,…),弹簧的劲度系数为k,弹簧的形变量为x时,弹性势能 。空气阻力不计,PQ运动过程中弹簧始终未超过弹性限度。求:

  1. (1) P自h高处落下与Q碰撞后瞬间的共同速度v , 此过程中损失的机械能
  2. (2) 若取m=0.10kg,h=0.80m,k=75N/m,重力加速度g=10m/s2 , 则当 取何值时P与Q碰撞后始终以共同的速度运动?
如图所示,水平面上有一长为L=14.25m的凹槽,长为l= 、质量为M=2kg的平板车停在凹槽最左端,上表面恰好与水平面平齐。轻质弹簧左端固定在墙上,右端与一质量为m=4kg小物块接触但不连接。用一水平力F缓慢向左推物块,当力F做功W=72J时突然撤去。已知小物块与平板车之间的动摩擦因数为μ=0.2,其它摩擦不计,g取10m/s2 , 平板车与凹槽两端的碰撞均为弹性碰撞,且碰撞时间极短,可以忽略不计。求:

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  1. (1) 小物块刚滑上平板车时的速度大小;
  2. (2) 平板车第一次与凹槽右端碰撞时的速度大小;
  3. (3) 小物块离开平板车时平板车右端到凹槽右端的距离。
两只质量相等的猴子从同一树枝上分别水平跳出和自由落下,最终落到同一水平地面上。不计空气阻力,则它们(   )
A . 下落过程中重力做功相等 B . 落地前瞬间的机械能相等 C . 落地前瞬间的速度相等 D . 落地前瞬间重力做功的功率相等
为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒,利用如图(a)装置,不可伸长的轻绳一端系住一小球,另一端连接力传感器,小球质量为m,球心到悬挂点的距离为L。现 时,让小球从图示位置(与最低点的高度差为h)由静止释放,实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b),其中 是实验中测得的最大拉力值,重力加速度为g,请回答以下问题:

  1. (1) 小球第一次运动至最低点的过程,重力势能的减少量 ,动能的增加量 ;(均用题中所给字母表示)
  2. (2) 观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律,试分析造成这一结果的主要原因:
  3. (3) 试写出图(b)中图像与纵轴截距大小的表达式:(用题中所给字母表示)。
如图是某种固定在同一竖直平面内的弹射装置,B、C、E分别是圆弧轨道最高或最低处,且。某质量为m的小球从压缩的弹簧A处由静止弹出,小球离开水平轨道AB后,直接进入竖直圆轨道最高点B处,在B处对轨道压力为mg,而后小球经过C点后平抛飞出,恰好无能量损失从D点切入第二个圆弧轨道,最后停在EF轨道某处,小球在两段水平轨道上运动的距离相等,且小球与AB、EF的动摩擦因数也相同。已知 , sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

  1. (1) 物体经过C点的速度;
  2. (2) 小球在E点处对轨道压力;
  3. (3) 弹簧储存的弹性势能。
某实验小组用如图(a)所示装置测量重力加速度。将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的软绳两端。打开手机B的phyphox软件,令小球A和手机B静止,细绳拉紧,然后释放小球A和手机B,通过phyphox软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图(b),实验室提供的物理量有:小球A的质量 , 手机B的质量 , 当地实际重力加速度

  1. (1) 实验测得的重力加速度大小为。(结果保留两位有效数字)
  2. (2) 实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异,除实验中的偶然误差外,请写出一条可能产生这一结果的原因:
  3. (3) 有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒,在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器。令小球A和手机B静止,细绳拉紧,然后释放小球A和手机B,数字计时器记录小球A通过光电门的时间t,除实验室提供的物理量外,还需要测量的物理量有(写出物理量的名称和符号),需要验证的原理式为(用实验室提供的物理量符号和测量的物理量将号表示)。
如图所示,一质量M =4 kg的长木板静止放置在光滑的水平面上,长木板的上表面AC段粗糙、BC段光滑,AC的长度L=0.8 m;长木板的左端A静置了一个质量m=1 kg的小物块(可视为质点),右端B连着一段轻质弹簧,弹簧处于原长时,弹簧的左端恰好位于C点。若给小物块一个初速度v0 =2 m/s,小物块最终停在长木板的C点;若给长木板一个水平向左的恒力F=26 N(图中未画出),作用0.5 s后撤去此力,重力加速度g取10 m/s2 , 求:

  1. (1) 小物块与长木板粗糙面间的动摩擦因数;
  2. (2) 弹簧弹性势能的最大值;
  3. (3) 小物块最终停在距长木板A点多远处。
随着时代的发展,能源格局面临新的机遇与挑战。下列关于能量和能源说法正确的是(   )
A . 由于自然界的能量是守恒的,所以不需要节约能源 B . 在利用能源的过程中,能量在数量上逐渐减少 C . 能量在转化过程中具有方向性,因此能源是有限的 D . 核能是可再生能源,应大力开发和使用
如图甲所示,光滑斜面倾角为 , 在矩形区域EFHG内存在着垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m电阻为R的正方形匀质金属框abcd从斜面上磁场上方某处静止释放,图乙是金属框沿斜面开始下滑直到底端的v-t图像,金属框下滑过程中ab边始终与EF平行,GH到底端的距离大于金属框边长,则(   )

A . 释放金属框时ab边与磁场上边界EF距离为v0t1 B . 金属框的边长为 C . 金属框通过磁场的过程产生的焦耳热为 D . 释放金属框的位置越高,金属框通过磁场的过程产生的焦耳热越大
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