2022年高中物理各种能量关系. .pdf
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1、优秀学习资料欢迎下载高中物理各种能量关系高中物理重要的能量关系二。重要能量关系1 动能定理2 重力做功与重力变化3 摩擦热计算4 汽车恒功率启动能量关系5 抛体能量关系6 圆周能量关系7 电场力功能关系8 电路能量关系9 电源输出功率规律10 电动机能量关系11 电磁感应能量关系12 热力学第一定律13 热力学第二定律14 理想气体能量关系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载例 1 一小孩站在船上,分别两次用同样大小的力拉足够长的水平轻绳一端,图甲中绳另一端接在岸上,图乙中绳另一端接在另一条船上,
2、经过相同时间小孩所做的功分别为 W甲和 W乙,则()A W甲W乙,B W甲W乙,C W甲W乙,D 无法判断。例 2 倾角为 =30o的斜面体上有一个质量为m=1kg 的物块,使斜面体在水平面上以速度v=2m/s 向右做匀速直线运动,物块与斜面体始终保持相对静止,如图所示.物块前进 S=10m 的过程中。(当地的重力加速度为g)(1)物体一共受到几个力的作用?每个力的大小是多少?与位移的夹角是多少?力力的大小力的方向与位移夹角该力做功合与总的关系摩擦热是多少重力 G 弹力 N 摩擦力 f 合力 F合例 3 静止水平传送带AB左端有一质量为1kg 小物快如图所示,A、B相距 8m ,物体与传送带间
3、的动摩擦因数=0.2 现传送带以加速度3 s2做匀加速运动,则物体从A沿传送带运动到B的过程中: (g=10m/s2) ()到达端时物块的位移是多少?摩擦力对物快做功是多少?()到达端时皮带的路程是多少?摩擦力对皮带做功是多少?()滑痕多长?摩擦热是多少?()到达端的时间是多少?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载例 4、将一质量为m10 kg 的物体,自水平地面由静止开始用一竖直向上的拉力F将其以a0.5 m/s2的加速度向上拉起求:(1)在向上拉动的10s 内,拉力F做功的功率;(2)上拉至
4、10 s 末,拉力的功率例 5。 汽车的质量为4000kg,汽车发动机的额定功率为80kW,它在平直的公路上行驶时所受的阻力是4000N,从静止开始受到恒定牵引力是8000N 启动,达到额定功率后再横功率启动。试求: 1。转折速度2。收尾速度3。恒力阶段加速度4。恒力阶段维持多长时间?5。恒力阶段的位移。6运动时间为1s 时,功率是多少?7。速度等于5m/s 时,加速度是多少8速度等于12m/s 时,加速度是多少9。加速度等于0.25m/s2时,速度是多少10. 启动总距离若为280m ,求启动总时间是多少11。画出物体的功率-时间图象精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
5、总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载12。若汽车达到最大速度后,突然阻力变为原来的两倍,将做什么运动?补充一:当运动时间为4s 时,加速度是多少?速度是多少?牵引力做功是多少?摩擦阻力做功是多少?合力做功是多少?牵引力的瞬时功率是多少?牵引力的平均功率是多少?摩擦阻力的瞬时功率是多少?摩擦阻力的平均功率是多少?合力做功的瞬时功率是多少?合力做功的瞬时功率是多少?例 6从离地面H高处落下一只小球,小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k (k1) 倍, 而小球与地面相碰后,能以相同大小的速率反弹,求:(1) 小球第一次与地面碰撞后,能够反弹起的最大高度是
6、多少?(2) 小球从释放开始,直至停止弹跳为止,所通过的总路程是多少?例 7.如图所示,质量为m的物体静放在水平光滑平台上,系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度v0向右匀速走动的人拉着,设人从地面上且从平台的边缘开始向右行至绳和水平方向成30角处,在此过程中人所做的功为多少?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载例 8、总质量为 M 的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶 L 的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力,如图13 所示。设运动的阻力与质
7、量成正比,机车的牵引力是恒定的。当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少?例 9 (2010 福建卷 22)如图 2 所示,物体A 放在足够长的木板B 上,木板B 静置于水平面t0 时,电动机通过水平细绳以恒力F 拉木板 B,使它做初速度为零、加速度aB1.0 m/s2 的匀加速直线运动已知A 的质量 mA 和 B 的质量mB 均为 2.0 kg,A、B 之间的动摩擦因数1 0.05,B 与水平面之间的动摩擦因数2 0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g 取 10 m/s2.求:(1)物体 A 刚运动时的加速度aA;(2)t1.0 s 时,电动机的输出功率P;(3)若 t1
8、.0 s 时,将电动机的输出功率立即调整为P 5 W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t3.8 s时物体 A 的速度为1.2 m/s.则 t1.0 s到 t3.8 s 这段时间内木板B 的位移为多少?例 10。挂在竖直墙上的画长1.8 m,画面质量为100 g,下面画轴质量为200 g,今将它沿墙缓慢卷起,g=10 m/s2.需做多少的功?例 11在水平地面上平铺n 块砖,每块砖的质量为m,其厚度为h,如图 1 所示。若将砖一块一块地竖直叠放起来,人克服重力至少需要做多少功?S2 S1 LV0 V0 图 13精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
9、- - - -第 5 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载例 12 如图 5-5-3 所示,质量分别为2 m 和 3m 的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B,直角尺的顶点O 处有光滑的固定转动轴 .AO、BO 的长分别为2L 和 L.开始时直角尺的AO 部分处于水平位置而B 在 O 的正下方 .让该系统由静止开始自由转动,求:当A 到达最低点时,A 小球的速度大小v; B 球能上升的最大高度h;开始转动后B 球可能达到的最大速度vm. 例 13 如图 5-5-7 所示,在质量不计长为L 的不能弯曲的轻直杆的一端和中点分别固定两个质量均为m 的小球 A、B,杆的另一端固定在水平轴O 处,杆可以
10、在竖直面内无摩擦地转动,让杆处于水平状态,从静止开始释放,当杆转到竖直位置时,两球速度vA、vB分别为多少?例 14一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道如图所示做特技表演,若车的速度的大小恒为20m/s2,人与车质量之和为 200kg,轮胎与轨道间的动摩擦因数为 = 0.1,车通过最低点A 时,发动机功率为12KW ,求车通过最高点 B 时发动机的功率(g 取 10m/s2) 例 15 .如图 13 所示,位于竖直平面上的圆弧光滑轨道,半径为R,OB 沿竖直方向,圆弧轨道上端A 距地面高度为 H,质量为的小球从A 静止释放,最后落在地面C 点处,不计空气阻力。求:(1)小球刚运动到B 点时,对轨
11、道的压力多大 ?(2)小球落地点C 与 B 的水平距离S为多少 ? (3)比值为多少时,小球落地点C 与 B 水平距离S最远 ?该水平距离最大值是多少? O A B 图 5-5-7 A B O 图 5-5-3 A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载圆周能量关系例 16。蒸汽机中自动控制转速的装置叫做离心节速器,它的工作原理和下述力学模型类似:在一根竖直硬质细杆的顶端 O 用铰链连接两根轻杆,轻杆的下端分别固定两个金属小球。当发动机带动竖直硬质细杆转动时,两个金属球可在水平面上做匀速圆周运动,如图
12、所示。设与金属球连接的两轻杆的长度均为l,两金属球的质量均为m ,各杆的质量均可忽略不计。当发动机加速运转时,轻杆与竖直杆的夹角从30增加到60,求这一过程中发动机对小球所做的功。忽略各处的摩擦和阻力。例 17. 如图所示,杆长为L,球的质量为m,杆连球在竖直平面内绕轴O 自由转动,已知在最高点处,杆对球的弹力大小为 F=2mg,求:(1)这时小球的瞬时速度大小。(2)不考虑其它阻力作用,小球运动到最底点时,杆的作用力大小是多少? 例 18.如图所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为110-2C 的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A 点移到 B 点,动能损失了0.1 J,若 A
13、点电势为 -10 V ,则A。B 点电势为零B。电场线方向向左C。电荷运动的轨迹可能是图中曲线D。电荷运动的轨迹可能是图中曲线例 19. 如图所示, ab 是半径为 R 的圆的一条直径, 该圆处于匀强电场,电场强度为E,在圆周平面内,将一带正电q 的小球从a 点以相同的动能抛出,抛出的方向不同时,小球会经过圆周上不同的点. 在这些所有的点中,达到c 点时小球的动能最大,已知cab30,若不计重力和空气阻力,试求:( 1) 电场方向与直径ac 间的夹角 ? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载( 2
14、) 若小球在a 点时初速度方向与电场方向垂直,则小球恰好能落在c 点,问小球初动能为多少? 例 21有人在调试电路时,用一个“100k,1/4W”的电阻和一个“ 300k,W”的电阻串联,作为 400 k的电阻使用,此时两只串联电阻允许耗散的最大功率为ABCD例 22。已知电源电动势为,内阻为r,流经电路的总电流I 随着外电路的变化而变化。当 I= ?时,电源输出功率最大输出功率为P出 max=?例 23(20XX 年江苏天一中学高三月考)如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻 r=l ,当接入固定电阻R=4 时,电路中标有“ 3V, 6W”的灯泡L 和内阻 RD=0.5 的小型直流电动机D
15、都恰能正常工作. 试求:(1) 电路中的电流大小;(2) 电动机的额定电压;(3) 电动机的输出功率例 24电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982 年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆 EF 的质量)加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹速度大小约为2 km/s) ,若轨道宽2 m,长为 100 m,通过的电流为 10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_ T,磁场力的最大功率P=_ W (轨道摩擦不计). W21W41W61W8181精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页优
16、秀学习资料欢迎下载例 25、 如图所示,长度为L=0.2m、电阻r=0.3 、质量m=0.1kg 的金属棒CD,垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑的金属导轨上,导轨间距离也为L,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计. 导轨左端接有R=0.5的电阻,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面,磁感应强度B=4T. 现以水平向右的恒定外力F使金属棒右移, 当金属棒以v=2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,求:(1)电路中理想电流表和理想电压表的示数;(2)拉动金属棒的外力F的大小;(3)若此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上. 求撤去外力到金属棒停止运动的过程中,在电阻R上产生的电热
17、. 例 26、如图所示,长平行导轨PQ、MN 光滑,相距5.0lm,处在同一水平面中,磁感应强度B=0.8T 的匀强磁场竖直向下穿过导轨面横跨在导轨上的直导线ab 的质量 m =0.1kg、电阻 R =0.8 ,导轨电阻不计导轨间通过开关S将电动势 E =1.5V 、内电阻r =0.2的电池接在M、P 两端,试计算分析:(1)在开关S刚闭合的初始时刻,导线ab 的加速度多大?随后ab 的加速度、速度如何变化?(2) 在闭合开关S后, 怎样才能使ab 以恒定的速度 =7.5m/s 沿导轨向右运动?试描述这时电路中的能量转化情况(通过具体的数据计算说明)3、杆与电源连接组成回路例 3解析(1)在
18、S刚闭合的瞬间,导线ab 速度为零,没有电磁感应现象,由a 到 b 的电流ArREI5 .10,ab 受安培力水平向右,此时瞬时加速度2000/6smmLBImFaab 运动起来且将发生电磁感应现象ab 向右运动的速度为 时,感应电动势BlvE,根据右手定则,ab 上的感应电动势(a 端电势比b 端高)在闭合电路中与电池电动势相反电路中的电流(顺时针方向,rREEI)将减小(小于I0=1.5A ) ,ab 所受的向右的安培力随之减小,加速度也减小尽管加速度减小,速度还是在增大,感应电动势E 随速度的增大而增大,电路中电流进一步减小,安培力、 加速度也随之进一步减小,当感应电动势E与电池电动势E
19、 相等时, 电路中电流为零,ab 所受安培力、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页优秀学习资料欢迎下载图 5-9-5 加速度也为零,这时ab 的速度达到最大值,随后则以最大速度继续向右做匀速运动设最终达到的最大速度为m,根据上述分析可知:0mEBl所以1.50.8 0.5mEBlm/s=3.75m/s(2)如果 ab 以恒定速度7.5m/s 向右沿导轨运动,则ab 中感应电动势5 .75.08.0BlvEV=3V 由于EE,这时闭合电路中电流方向为逆时针方向,大小为:2.08 .05.13rREEIA=1.5A 直
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