(完整word版)高考物理能量守恒—计算题
(完整word版)高考物理动量定理和动能定理综合应用
图1高考物理动量定理和动能定理综合应用1． 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动，也适用于质点在变力作用下的运动，这时两个定理表达式中的力均指平均力，但两个定理中的平均力的含义不同，在动量定理中的平均力F 1是指合力对时间的平均值，动能定理中的平均力F 2是合力指对位移的平均值。
（1）质量为1.0kg 的物块，受变力作用下由静止开始沿直线运动，在2.0s 的时间内运动了2.5m 的位移，速度达到了2.0m/s 。
分别应用动量定理和动能定理求出平均力F 1和F 2的值。
（2）如图1所示，质量为m 的物块，在外力作用下沿直线运动，速度由v 0变化到v 时，经历的时间为t ，发生的位移为x 。
分析说明物体的平均速度v 与v 0、v 满足什么条件时，F 1和F 2是相等的。
（3）质量为m 的物块，在如图2所示的合力作用下，以某一初速度沿x 轴运动，当由位置x =0运动至x =A 处时，速度恰好为0，此过程中经历的时间为2mt kπ=程中物块所受合力对时间t 的平均值。
2．对于一些变化的物理量，平均值是衡量该物理量大小的重要的参数。
比如在以弹簧振子为例的简谐运动中，弹簧弹力提供回复力，该力随着时间和位移的变化是周期性变化的，该力在时间上和位移上存在两个不同的平均值。
弹力在某段时间内的冲量等于弹力在该时间内的平均力乘以该时间段；弹力在某段位移内做的功等于弹力在该位移内的平均值乘以该段位移。
如图1所示，光滑的水平面上，一根轻质弹簧一端和竖直墙面相连，另一端和可视为质点的质量为m 的物块相连，已知弹簧的劲度系数为k ，O 点为弹簧的原长，重力加速度为g 。
该弹簧振子的振幅为A 。
（1）①求出从O 点到B 点的过程中弹簧弹力做的功，以及该过程中弹力关于位移x 的平均值的大小F x ̅；②弹簧振子的周期公式为2π√mk ，求从O 点到B 点的过程中弹簧弹力的冲量以及该过程中弹力关于时间t 的平均值的大小F t ̅；（2）如图2所示，阻值忽略不计，间距为l 的两金属导轨MN 、PQ 平行固定在水平桌面上，导轨左端连接阻值为R 的电阻，一阻值为r 质量为m 的金属棒ab 跨在金属导轨上，与导轨接触良好，动摩擦因数为μ，磁感应强度为B 的磁场垂直于导轨平面向里，给金属棒一水平向右的初速度v 0，金属棒运动一段时间后静止，水平位移为x ，导轨足够长，求整个运动过程中，安培力关于时间的平均值的大小F t ̅。
2011年高考物理原创预测题：专题三 动能定理 能量守恒定律
专题三：动能定理能量守恒定律一、选择题（本题共14小题，每小题至少1个选项符合题意）1.以下说法中哪些是正确的（）物体做匀速运动，它的机械能一定守恒物体所受合力的功为零，它的机械能一定守恒物体所受合力不等于零，它的机械能可能守恒物体所受合力等于零，它的机械能一定守恒2．如图所示，木块以初速度v冲上高为h的斜面顶端，然后返回，回到斜面底端时的速度小于v. 以斜面底端为零势能面，则．木块上滑过程机械能减小，下滑过程机械能增大．木块上滑过程机械能减小，下滑过程机械能也减小．上滑至斜面中点时动能大于势能．下滑至斜面中点时动能大于势能3、质量为m的物体，以某初速度在动摩擦因数为μ的粗糙水平面上滑行，其动能E k随位移S变化的情况如图所示，图像的横轴纵、轴截距为S0、E k0则下列判断正确的是（）．图像的斜率表示动摩擦因数μ．图像的斜率表示滑行物体的加速度μg．图像的斜率表示物体滑行时受到的摩擦力μmg．图像的斜率表示物体滑行的总时间4．如图所示，烧杯中盛满粘稠的油，油液面距离烧杯底部为ｈ．一质量为m的小球，从离油面H高处从静止开始释放，落到烧杯后恰好停在烧杯底部．小球受到空气阻力不计，则下列说法正确的是（）..油对小球的阻力所做的功数值等于mgH. . 油对小球的阻力所做的功数值等于mg （H+h ）小球运动过程中的最大动能为mgH. 油对小球的平均阻力为mg （1+H/h ）5．质量为2k g 的物体，以1m/s 的速度在光滑水平长直轨道上滑行．从某时刻起对该物体施加一个沿轨道的水平力，经过一段时间后，滑块的速度改变量的大小为2m/s ，则在此过程中水平力做的功可能为 （ ）. 0.3J. 4J.8J6.一质量为m 物体做自由落体运动，从H 高处下落到地面，当小球的动能E k =12mgH 时，重力的瞬时功率为（）．2mg gH．mg gH.12mg gH.13mg gH 7.如图所示，、两物体质量分别是m 和m ，用劲度系数为k 的轻弹簧相连，、处于静止状态。
能量守恒练习题计算物体在不同位置的机械能
能量守恒练习题计算物体在不同位置的机械能能量守恒练习题：计算物体在不同位置的机械能能量守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。
根据能量守恒定律，一个系统的机械能在任何时刻都保持不变，只会转化为其他形式的能量或转移至其他物体上。
在本文中，我们将通过一些练习题来计算物体在不同位置的机械能。
一、问题一: 物体从高处自由下落假设有一个物体从高处自由下落，当该物体处于不同位置时，如何计算其机械能？我们假设该物体质量为m，重力加速度为g，其高度和速度分别为h和v。
1. 当物体位于高度为h处时：机械能E = 动能K + 重力势能U动能K = 1/2mv^2重力势能U = mgh所以，物体在高度为h处的机械能为：E = 1/2mv^2 + mgh2. 当物体落到地面时：记地面高度为0，此时物体高度为h = 0，速度为v'。
动能K' = 1/2mv'^2重力势能U' = mgh' = 0（因为地面高度为0）所以，物体在地面的机械能为：E' = 1/2mv'^2 + 0 = 1/2mv'^2根据能量守恒定律：E = E'即，1/2mv^2 + mgh = 1/2mv'^2二、问题二: 物体在斜面上滑动假设有一个斜面，物体在斜面上滑动，斜面角度为θ，物体的质量为m，斜面上的高度为h，物体在不同位置的机械能如何计算？1. 当物体位于斜面顶端时：机械能E = 动能K + 重力势能U动能K = 1/2mv^2重力势能U = mgh所以，物体在斜面顶端的机械能为：E = 1/2mv^2 + mgh2. 当物体滑到斜面底端时：记斜面底端高度为0，此时物体高度为h'，速度为v'。
动能K' = 1/2mv'^2重力势能U' = mgh' = 0（因为底端高度为0）所以，物体在斜面底端的机械能为：E' = 1/2mv'^2 + 0 = 1/2mv'^2根据能量守恒定律：E = E'即，1/2mv^2 + mgh = 1/2mv'^2三、问题三: 物体在弹簧上振动考虑一个质量为m的物体，以速度v撞击一个具有劲度系数为k的弹簧，物体和弹簧共同振动，当物体处于不同位置时，如何计算其机械能？1. 当物体位于弹簧伸长的最大位置时：机械能E = 动能K + 弹性势能U动能K = 1/2mv^2弹性势能U = 1/2kx^2（x为伸长/压缩的距离）所以，物体在伸长的最大位置的机械能为：E = 1/2mv^2 + 1/2kx^22. 当物体通过平衡位置并开始压缩弹簧时：物体速度逐渐降为0，所以动能K' = 1/2mv'^2 = 0压缩距离为-x'，弹性势能U' = 1/2k(-x')^2 = 1/2kx'^2所以，物体在通过平衡位置并开始压缩弹簧时的机械能为：E' = 0 + 1/2kx'^2根据能量守恒定律：E = E'即，1/2mv^2 + 1/2kx^2 = 0 + 1/2kx'^2综上所述，利用能量守恒定律可以计算物体在不同位置的机械能。
高考物理能量守恒题
高考物理能量守恒题能量守恒是物理学中的一个基本原理，它指出在一个封闭系统中，能量的总量是恒定的，即能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
高考物理中，经常会出现涉及能量守恒的题目，考察学生对该原理的理解和运用能力。
下面将通过几道典型的高考物理能量守恒题目来详细讲解。
第一道题目是关于弹性碰撞的。
题目描述如下：一辆初速度为20m/s的小汽车以30°角度斜坡上爬行，小汽车质量为1000kg，爬升的高度为10m，求小汽车达到最高点时的速度。
解题思路如下：首先，我们可以利用重力势能转化为动能的原理来求解。
在小汽车达到最高点时，其动能为零，而它所具有的重力势能等于初始动能，即mgh=1/2mv^2，其中m为小汽车的质量，g为重力加速度，h为爬升的高度，v为小汽车达到最高点时的速度。
代入已知数据计算即可。
接下来是一道关于弹簧振子的题目。
题目描述如下：一根质量为m，劲度系数为k的一端固定的水平弹簧上挂着一个质量为M的重物，现在将重物初始位置拉到与弹簧伸长到原长的位置之间的某一位置，然后释放，求在振动过程中质点动能与势能的最大值。
解题思路如下：在弹簧振子的振动过程中，势能和动能不断地互相转化。
当质点通过平衡位置时，它的动能最大，此时势能为零；而当质点达到最大位移时，势能最大，动能为零。
所以，在振动过程中，质点的动能和势能会不断地在最大值和最小值之间交替变化。
最后来看一道关于机械能守恒的题目。
题目描述如下：一个滑雪者以一定初速度从斜坡的最高点滑下，斜坡高度为h，滑到底线水平路面的速度为v，求滑雪者在斜坡上的最高点与底线之间损失的机械能。
解题思路如下：在整个滑行过程中，滑雪者只受到重力做功，没有受到其他形式的外力。
根据机械能守恒定律可知，初位置的机械能等于滑到底线位置的机械能加上失去的机械能。
初位置的机械能等于重力势能，滑到底线位置的机械能等于动能，所以损失的机械能等于重力势能减去动能。
高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律试卷达标检测(Word版 含解析)(1)
高中物理必修第3册第十二章电能能量守恒定律试卷达标检测（Word版含解析）(1)一、第十二章电能能量守恒定律实验题易错题培优（难）1．某同学在做“测电源电动势与内阻”的实验中，可使用的器材有：A．两只相同的毫安表（量程I g＝3mA，内阻R g＝1000Ω）；B．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；C．滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；D．各种规格的定值电阻R0；E．电源E（电动势约为3.0V）；F．开关、导线若干．由于给出的毫安表量程太小，该同学首先要把一只毫安表改装成量程为0.6A的电流表，他需要把阻值为__________Ω的定值电阻R0与毫安表并联（结果保留一位小数）.该同学将用如右上方的电路图进行实验，测定电源的电动势和内阻．在实验中发现变阻器的滑片由左向右逐渐滑动时，电流表G1示数逐渐增大，电流表G2示数接近3.0mA并且几乎不变，当滑片临近最右端时，电流表G2示数急剧变化．出现这种问题，应更换一个总阻值比原来______(选填“大”或“小”)的变阻器．在更换变阻器后,该同学连好电路，改变滑动变阻器滑片的位置，读出毫安表G1、G2的示数分别为I1、I2，并得到多组数据，建立直角坐标系，作出了I2和I1的关系图线，经拟合得到直线I2＝3.0mA－0.4I1 ,则得出电源电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω．（保留一位小数）【答案】5.0 Ω小 3.0V 2.0Ω【解析】【详解】[1]已知量程I g＝3mA，内阻R g＝1000Ω, 0.6I=A，设电流表的量程扩大的倍数为n，gInI=并联的电阻为R,根据并联电路的特点则有1gRRn=-解得R=5.0Ω[2]当变阻器的滑片由左向右逐渐滑动时，变阻器的阻值逐渐减小，外电路电阻减小，电流表G1示数逐渐增大，电流表G2示数接近3.0mA并且几乎不变，说明变阻器的电阻接近零时，路端电压才接近电源电动势，出现这种问题，应更换一个总阻值比原来小的变阻器，[3][4]G1示数是1I时,电路中的总电流是21200I I+，由闭合电路的欧姆定律得()221200g E I RI Ir =++整理得21200g g E rI I R r R r=-++ I 2＝3.0mA －0.4I 1由I 2和I 1的关系图线得图线的截距b =3.0mA ，斜率0.4K =-0.003g ER r=+ A 2000.4G rR r=+ 解得 3.0E =V ， 解得 2.0r =Ω2．某位同学用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件．请根据下列步骤完成电阻测量:(1)在使用前,发现多用电表指针如图乙所示,则他应调节__________ (选填或或)． (2)正确处理完上述步骤后,他把开关打在欧姆挡,把红黑表笔短接,发现指针如图丙所示,则他应调节__________ (选填或或)．(3)正确处理完上述步骤后,他把红黑表笔接在某定值电阻两端,发现指针如图丁所示,则他应采取的措施是①___________________;②____________________．(4)正确处理完上述步骤后,他把红黑表笔接在定值电阻两端,发现指针如图戊所示,则该定值电阻的阻值___________．【答案】（1）S （2）T （3）①将打到欧姆挡；②将两表笔短接,重新调节,使指针指在欧姆零刻度线处（4）【解析】【分析】【详解】（1）在使用前,发现多用电表指针如图乙所示,则应机械调零，即他应调节S使针调到电流的零档位．（2）把开关打在欧姆挡,把红黑表笔短接,即欧姆调零，应该调到电阻的零档位，此时要调节欧姆调零旋钮，即T（3）他把红黑表笔接在某定值电阻两端,发现指针如图丁所示，说明待测电阻较小，应该换小挡，即换挡，换挡必调零，所以要重新调零即将两表笔短接,重新调节,使指针指在欧姆零刻度线处．（4）根据欧姆表读数原则可知欧姆表的读数为【点睛】要熟练万用表的使用规则，并且要注意在换挡时一定要欧姆调零．3．可将光能转换为电能的硅光电池已经得到了广泛的应用．某同学利用如图甲所示的器材探究在一定光照强度下硅光电池的路端电压U与总电流I的关系．电表视为理想电表．(1)在图甲中实物图上用笔画线代替导线进行连接___________；(2)用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I图象如图乙所示，由此可知在该光照强度下，硅光电池内阻________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________mA，电动势为________V．(结果保留三位有效数字)(3)若将R=10kΩ的电阻接在该硅光电池两极上，用同样强度的光照射该硅光电池，则该电阻消耗的功率为________ W，此时该硅光电池的内阻为________ kΩ.(结果保留两位有效数字)【答案】不是0.295(0.293～0.297)2.68(2.66～2.69)3.0×10－4(2.9×10－4～3.1×10－4) 5.4(4.9～5.6) 【解析】 【详解】（1）[1]本实验中测量电源的电动势和内电阻，故采用限流接法，而电流表采用相对电源的外接法；连接实物电路图，如图所示．（2）[2][3][4]因图象的斜率是变化的，所以电池的内阻不是定值；在硅光电池的U -I 图象，图象与横轴的交点表示短路电流，由图可知，短路电流为295μA=0.295mA ；当I =0，U =E ，图线斜率的绝对值表示内阻．由图线a 可知E =2.68V ； （3）[5][6]在图乙中作出电阻的伏安特性曲线如图所示，与电源的伏安特性曲线的交点表示电压和电流，由图可知，I =175μA ，U =1.7V ；故电源的输出功率P =UI =1.7×175×10-6=3.0×10-4W ；根据闭合电路欧姆定律可得：362.68 1.75.610 5.617510E U r k I ---===⨯Ω=Ω⨯4．小王和小李两同学分别用电阻箱、电压表测量不同电源的电动势和内阻。
高考物理动能定理的综合应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高考物理动能定理的综合应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ=53°，长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ，通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连，然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道．如图所示．高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧，一端被固定在左面的墙上，另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧，现由静止释放小球，小球离开台面时已离开弹簧，到达A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5，g 取10m/s 2，sin53°=0.8．求：(1)弹簧被压缩时的弹性势能； (2)小球到达C 点时速度v C 的大小；(3)小球进入圆轨道后，要使其不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件． 【答案】(1)4.5J ；(2)10m/s ；(3)R ≥5m 或0＜R ≤2m 。
【解析】 【分析】 【详解】(1)小球离开台面到达A 点的过程做平抛运动，故有02 3m/s tan y v ghv θ=== 小球在平台上运动，只有弹簧弹力做功，故由动能定理可得：弹簧被压缩时的弹性势能为201 4.5J 2p E mv ==； (2)小球在A 处的速度为5m/s cos A v v θ== 小球从A 到C 的运动过程只有重力、摩擦力做功，故由动能定理可得221111sin cos 22C A mgL mgL mv mv θμθ-=- 解得()212sin cos 10m/s C A v v gL θμθ=+-=；(3)小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，即小球能通过圆轨道最高点，或小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径；那么对小球能通过最高点时，在最高点应用牛顿第二定律可得21v mg m R≤；对小球从C 到最高点应用机械能守恒可得2211152222C mv mgR mv mgR =+≥ 解得202m 5Cv R g<≤=；对小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径的情况应用机械能守恒可得212C mv mgh mgR =≤ 解得2=5m 2C v R g≥；故小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R ≥5m 或0＜R ≤2m ；2．如图甲所示，倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运行．在t ＝0时刻，将质量为1.0 kg 的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带的最上端A 点，经过1.0 s ，物块从最下端的B 点离开传送带．取沿传送带向下为速度的正方向，则物块的对地速度随时间变化的图象如图乙所示(g ＝10 m/s 2)，求：(1)物块与传送带间的动摩擦因数；(2)物块从A 到B 的过程中，传送带对物块做的功． 【答案】3－3.75 J 【解析】解：(1)由图象可知，物块在前0.5 s 的加速度为：2111a =8?m/s v t = 后0.5 s 的加速度为：222222?/v v a m s t -== 物块在前0.5 s 受到的滑动摩擦力沿传送带向下，由牛顿第二定律得：1mgsin mgcos ma θμθ+=物块在后0.5 s 受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由牛顿第二定律得：2mgsin mgcos ma θμθ-=联立解得：3μ=(2)由v －t 图象面积意义可知，在前0.5 s ，物块对地位移为：1112v t x =则摩擦力对物块做功：11·W mgcos x μθ= 在后0.5 s ，物块对地位移为：12122v v x t +=则摩擦力对物块做功22·W mgcos x μθ=－ 所以传送带对物块做的总功：12W W W =+ 联立解得：W ＝－3.75 J3．我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．如图1-所示，质量m ＝60 kg 的运动员从长直助滑道AB 的A 处由静止开始以加速度a ＝3.6 m/s 2匀加速滑下，到达助滑道末端B 时速度v B ＝24 m/s ，A 与B 的竖直高度差H ＝48 m ．为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C 处附近是一段以O 为圆心的圆弧．助滑道末端B 与滑道最低点C 的高度差h ＝5 m ，运动员在B 、C 间运动时阻力做功W ＝－1530 J ，g 取10 m/s 2.(1)求运动员在AB 段下滑时受到阻力F f 的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C 点所在圆弧的半径R 至少应为多大？【答案】(1)144 N (2)12.5 m 【解析】试题分析：（1）运动员在AB 上做初速度为零的匀加速运动，设AB 的长度为x ，斜面的倾角为α，则有 v B 2=2ax根据牛顿第二定律得 mgsinα﹣F f =ma 又 sinα=Hx由以上三式联立解得 F f =144N（2）设运动员到达C 点时的速度为v C ，在由B 到达C 的过程中，由动能定理有 mgh+W=12mv C 2-12mv B 2 设运动员在C 点所受的支持力为F N ，由牛顿第二定律得 F N ﹣mg=m 2Cv R由运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍，即有 F N=6mg 联立解得 R=12．5m考点：牛顿第二定律；动能定理【名师点睛】本题中运动员先做匀加速运动，后做圆周运动，是牛顿第二定律、运动学公式、动能定理和向心力的综合应用，要知道圆周运动向心力的来源，涉及力在空间的效果，可考虑动能定理．4．某电视娱乐节目装置可简化为如图所示模型．倾角θ＝37°的斜面底端与水平传送带平滑接触，传送带BC长L＝6m，始终以v0＝6m/s的速度顺时针运动．将一个质量m＝1kg 的物块由距斜面底端高度h1＝5.4m的A点静止滑下，物块通过B点时速度的大小不变．物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1＝0.5、μ2＝0.2，传送带上表面距地面的高度H＝5m，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．⑴求物块由A点运动到C点的时间；⑵若把物块从距斜面底端高度h2＝2.4m处静止释放，求物块落地点到C点的水平距离；⑶求物块距斜面底端高度满足什么条件时，将物块静止释放均落到地面上的同一点D．【答案】⑴4s；⑵6m；⑶1.8m≤h≤9.0m【解析】试题分析：（1）A到B过程：根据牛顿第二定律mgsinθ﹣μ1mgcosθ=ma1，代入数据解得，t 1=3s．所以滑到B点的速度：v B=a1t1=2×3m/s=6m/s，物块在传送带上匀速运动到C，所以物块由A到C的时间：t=t1+t2=3s+1s=4s（2）斜面上由根据动能定理．解得v=4m/s＜6m/s，设物块在传送带先做匀加速运动达v0，运动位移为x，则：，，x=5m＜6m所以物体先做匀加速直线运动后和皮带一起匀速运动，离开C点做平抛运动s=v 0t0，H=解得 s=6m．（3）因物块每次均抛到同一点D，由平抛知识知：物块到达C点时速度必须有v C=v0①当离传送带高度为h3时物块进入传送带后一直匀加速运动，则：，解得h 3=1.8m②当离传送带高度为h 4时物块进入传送带后一直匀减速运动，h 4=9.0m所以当离传送带高度在1.8m ～9.0m 的范围内均能满足要求 即1.8m≤h≤9.0m5．如图所示，质量m ＝2.0×10－4 kg 、电荷量q ＝1.0×10－6 C 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E1的匀强电场中．取g ＝10 m/s 2． (1)求匀强电场的电场强度 E1的大小和方向；(2)在t ＝0时刻，匀强电场强度大小突然变为E2＝4.0×103N/C ，且方向不变．求在t ＝0.20 s 时间内电场力做的功；(3)在t ＝0.20 s 时刻突然撤掉第(2)问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动能．【答案】(1)2.0×103N/C ，方向向上 (2)8.0×10－4J (3)8.0×10－4J【解析】 【详解】（1）设电场强度为E ，则：Eq mg =，代入数据解得：4362.01010/ 2.010/1010mg E N C N C q --⨯⨯===⨯⨯，方向向上 （2）在0t =时刻，电场强度突然变化为：32 4.010/E N C =⨯，设微粒的加速度为a ，在0.20t s =时间内上升高度为h ，电场力做功为W ，则：21qE mg ma -=解得：2110/a m s =根据：2112h a t =，解得：0.20=h m 电场力做功：428.010J W qE h -==⨯（3）设在0.20t s =时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v ，回到出发点时的动能为k E ，则：v at =，212k E mgh mv =+解得：48.010J k E -=⨯6．如图所示，一质量为m 的小球从半径为R 的竖直四分之一圆弧轨道的顶端无初速释放，圆弧轨道的底端水平，离地面高度为R 。
高考物理二轮专题复习：能量守恒定律综合计算题(word版含答案)
能量守恒定律综合计算专题复习1．如图，光滑水平面上静止一质量m1=1.0kg、长L=0.3m的木板，木板右端有质量m2=1.0kg的小滑块，在滑块正上方的O点用长r=0.4m的轻质细绳悬挂质量m=0.5kg的小球。
将小球向右上方拉至细绳与竖直方向成θ=60°的位置由静止释放，小球摆到最低点与滑块发生正碰并被反弹，碰撞时间极短，碰撞前后瞬间细绳对小球的拉力减小了4.8N，最终小滑块恰好不会从木板上滑下。
不计空气阻力，滑块、小球均可视为质点，重力加速度g取10m/s2。
求：(1)小球碰前瞬间的速度大小；(2)小球碰后瞬间的速度大小；(3)小滑块与木板之间的动摩擦因数。
2．如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC为光滑半圆形轨道，半径为R，CD为水平粗糙轨道，一质量为m的小滑块（可视为质点）从圆轨道中点B由静止释放，滑至D点恰好静止，CD 间距为4R。
已知重力加速度为g。
(1)求小滑块与水平面间的动摩擦因数(2)求小滑块到达C点时，小滑块对圆轨道压力的大小(3)现使小滑块在D点获得一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A，求小滑块在D点获得的初动能3．如图甲，倾角α＝37︒的光滑斜面有一轻质弹簧下端固定在O点，上端可自由伸长到A点。
在A点放一个物体，在力F的作用下向下缓慢压缩弹簧到B点（图中未画出），该过程中力F随压缩距离x的变化如图乙所示。
重力加速度g取10m/s2，sin37︒＝0.6，cos37︒＝0.8，求：（1）物体的质量m；（2）弹簧的最大弹性势能；（3）在B点撤去力F，物体被弹回到A点时的速度。
4．如图所示，长为L的轻质木板放在水平面上，左端用光滑的铰链固定，木板中央放着质量为m的小物块，物块与板间的动摩擦因数为μ.用力将木板右端抬起，直至物块刚好沿木板下滑．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
(1)若缓慢抬起木板，则木板与水平面间夹角θ的正切值为多大时物块开始下滑；(2)若将木板由静止开始迅速向上加速转动，短时间内角速度增大至ω后匀速转动，当木板转至与水平面间夹角为45°时，物块开始下滑，则ω应为多大；(3)在(2)的情况下，求木板转至45°的过程中拉力做的功W。
2024高考物理能量守恒定律练习题及答案
2024高考物理能量守恒定律练习题及答案1. 在一个高处为10m的楼顶上有质量为2kg的物体A和质量为4kg的物体B。
物体A水平地以5m/s的速度被推出楼顶，物体B静止不动。
物体A与物体B发生完全弹性碰撞后，两者分别以多大的速度运动？假设重力加速度为10m/s²。
解析：根据能量守恒定律，弹性碰撞过程中动能守恒，即物体A在运动过程中的动能完全转移到物体B上。
根据公式KE = 0.5mv²，我们可以用以下公式计算物体A和物体B的速度：物体A的初始动能 = 物体B的动能 + 物体A的末速度²0.5 * 2 * (5)² = 0.5 * 4 * v² + 0.5 * 2 * v²解方程可得:50 = 2v² + 2v²50 = 4v²v² = 12.5v ≈ 3.54 m/s所以，物体A和物体B分别以3.54 m/s的速度运动。
2. 一个物体质量为0.5kg，初始速度为10m/s，经过一段时间后，物体的速度变为5m/s。
在这段时间内，物体所受到的净力是多少？根据动能定理，物体的初动能减去末动能等于物体所做的功，即：功 = 0.5 * m * (v² - u²)= 0.5 * 0.5 * (5² - 10²)= -37.5 J根据牛顿第二定律，力等于物体质量乘以加速度，即：净力 = m * a= 0.5 * (5 - 10)/t （由于物体速度减小，加速度为负值）解方程可得：净力 = -2.5/t因此，在这段时间内物体所受到的净力为-2.5/t 牛顿。
3. 一个质量为2kg的物体从高处落下，下落过程中逐渐失去了5m/s 的速度。
这段过程中物体所受到的净力是多少？解析：对于自由落体运动，物体所受到的净力等于重力，即 F = m * g。
根据动能定理，物体的初动能减去末动能等于物体所做的功，即：功 = 0.5 * m * (v² - u²)= 0.5 * 2 * (0² - (-5)²)因为物体逐渐失去了5m/s的速度，所以功为负值。
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2011届新课标高考物理专题模拟演练：能量守恒—计算题1.（2010·济南市二模） 如图所示，半径R =0.2 m 的光滑四分之一圆轨道MN 竖直固定放置，末端N 与一长L =0.8m 的水平传送带相切，水平衔接部分摩擦不计，传动轮（轮半径很小）作顺时针转动，带动传送带以恒定的速度ν0运动。
传送带离地面的高度h =1.25m ，其右侧地面上有一直径D =0.5m 的圆形洞，洞口最左端的A 点离传送带右端的水平距离S =1m ， B 点在洞口的最右端。
现使质量为m =0.5kg 的小物块从M 点由静止开始释放，经过传送带后做平抛运动，最终落入洞中，传送带与小物块之间的动摩擦因数μ=0.5。
g 取10m/s 2。
求：（1）小物块到达圆轨道末端N 时对轨道的压力（2）若ν0=3m/s,求物块在传送带上运动的时间（3）若要使小物块能落入洞中，求ν0应满足的条件 解析：（1）设物块滑到圆轨道末端速度ν1，根据机械能守恒定律得: 2112mgR mv =1分 设物块在轨道末端所受支持力的大小为F , 根据牛顿第二定律得:21v F mg m R-= 2分 联立以上两式代入数据得:F =15N 1分根据牛顿第三定律，对轨道压力大小为15N ，方向竖直向下 1分（2）物块在传送带上加速运动时，由μmg =ma , 得a = μg =m/s 2 1分加速到与传送带达到同速所需要的时间011v v t a -==0.2s 1分 位移10112v v s t +==0.5m 1分 匀速时间120L s t v -==0.1s 1分故12T t t =+ =0.3s 1分（3）物块由传送带右端平抛212h gt =1分 恰好落到A 点 2s v t = 得ν2=2m/s 1分恰好落到B 点 D +s =ν3t 得ν3=3m/s 1分故ν0应满足的条件是3m/s>ν0>2m/s 2分 2.（2010·台州市二模） 如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置，滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成，其中倾斜直轨AB 与水平直轨CD 长均为L ＝3m ，圆弧形轨道APD 和BQC 均光滑，BQC 的半径为r ＝1m ，APD 的半径为R ＝2m ，AB 、CD 与两圆弧形轨道相切，O 2A 、O 1B 与竖直方向的夹角均为θ＝37°．现有一质量为m ＝1kg 的小球穿在滑轨上，以初动能E k 0从B 点开始沿BA 向上运动，小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为μ＝13，设小球经过轨道连接处均无能量损失．求：（g ＝10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）要使小球完成一周运动回到B 点，求初动能E K0至少多大；（2）若小球以第一问E k 0数值从B 出发，求小球第二次到达D 点时的动能及小球在CD 段上运动的总路程．解答：（1）从B 点开始到轨道最高点需要能量E k 0＝mgR (1-cos θ)+ mgL sin θ +μmgL cos θ……（2分）代入 解得E k0＝30J从最高点向左返回B 点设剩余动能E kBE kB =mg 2R -mgr (1+cos θ)-μmgL =12J…………（1分）说明只要小球能从点上升到最高点以后就可以回到B 点…………（1分）要使小球完成一周运动回到B 点，初动能E K0至少30J… ……（2分）（2）小球第一次回到B 点时的动能为12J ，小球沿BA 向上运动到最高点，距离B 点为X则有：E kB =μmgX cos θ+mgX s in θ………… （1分）X =1318m<3m小球掉头向下运动，当小球第二次到达D 点时动能为……… …（1分）mgL mgX mgX mgr E KD μθμθθ--++=cos sin )cos 1( …… （2分）=12.6J小球第二次到D 点后还剩12.6J 的能量，沿DP 弧上升一段后再返回DC 段，到C 点只剩下2.6J 的能量。
……… …（2分）因此小球无法继续上升到B 点，滑到B QC 某处后开始下滑，之后受摩擦力作用，小球最终停在CD 上的某点。
（2分）由动能定理：E KD =μ mg x ………… （2分）可得小球在CD 上所通过的路程为x ＝3.78m小球通过CD 段的总路程为X 总＝2L ＋x ＝9.78m…… ……（2分）3.（2010·扬州四模） 质量m ＝0.78 kg 的木块静止于水平面上，现在恒力F 作用下做匀加速直线运动，已知恒力大小F=4.5N ，方向与水平方向成θ＝37︒角斜向上，如图所示．3 s 末撤去此拉力时，木块已滑行的距离s 0=9m ，（重力加速度g 取10 m/s 2，sin37︒＝0.6，cos37︒＝0.8．）求：(1) 木块与地面间的动摩擦因数；(2) 撤去拉力后，木块继续滑行的距离；（3）在整个运动过程中，摩擦力对木块做的功．解：（1）211021t a s = （1分）mg F N =+θsin （1分）1cos ma N F =-μθ （1分）解得4.0=μ （2分）（2）3s 末木块的速度：111t a v = （1分）匀减速阶段g a μ=2 （1分）木块继续滑行的距离2212a v s = （1分） 解得：s ＝4.5 m （2分）（3）对全过程分析0=+f F W W （2分） 又θcos 0Fs W F = （1分）摩擦力对木块做的功 J W f 4.32-=（2分）4. （2010·徐州市三模） 如图所示,粗糙水平轨道AB 与竖直平面内的光滑半圆轨道BC 在B 处平滑连接,B 、C 分别为半圆轨道的最低点和最高点.一个质量m=0.1kg 的小物体P 被一根细线拴住放在水平轨道上,细线的左端固定在竖直墙壁上.在墙壁和P 之间夹一根被压缩的轻弹簧,此时P 到B 点的距离X 0=0.5m.物体P 与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,半圆轨道半径R=0.4m.现将细线剪断,P 被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道,并恰好能经过C 点.g 取10m/s 2.求:(1)P 经过B 点时对轨道的压力；(2)细线未剪断时弹簧的弹性势能.解：(1)P 恰好能经过C 点，设其速度为v c ，由向心力公式有2c v mg m R= 2分 解得100.42m/s c v gR ==⨯= 1分P 从B 到C 的过程中机械能守恒，设P 经过B 点时的速度为v B ，则有2211222C B mg R mv mv ⨯+= 2分[ 解得2244100.4225m/s B C v gR v =+=⨯⨯+= 1分设小球刚过B 时受到圆轨道的支持力为N B ，由向心力公式有2B B v N mg m R-= 2分 解得 22(25)0.1100.16N 0.4B B v N mg m R =+=⨯+⨯= 1分 由牛顿第三定律可得，物体刚过B 点时对轨道的压力大小为6N ，方向竖直向下． 1分(2)设细线剪断前弹簧的弹性势能为E P ．从剪断细线到P 经过B 点的过程中，由能量守恒可得2012P B E mgx mv μ-= 3分解得220110.20.1100.50.1(25) 1.1J 22P B E mgx mv μ=+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 2分5.（2010·徐州市三模） 如图所示,一根质量为m 的金属棒MN 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,导轨下端接一阻值为R 的电阻,其余电阻不计.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=ky,k 为大于零的常数.质量为M=4m 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 轴方向从y=0位置由静止开始向上运动h 时,加速度恰好为0.不计空气阻力,斜面和磁场区域足够大,重力加速度为g.求:(1)金属棒上升h 时的速度；(2)金属棒上升h 的过程中,电阻R 上产生的热量；(3)金属棒上升h 的过程中,通过金属棒横截面的电量.(1)当金属棒的加速度为零时， Mg sin30°=F +mg 2分F=B IL =KhIL 1分khLv I R= 1分 解以上方程得222mgR v k h L= 1分 (2)设产生的焦耳热为Q ，由动能定理，有()21sin 2M m v Mgh mgh Q θ+=-- 3分 得：32244452m g R Q mgh k L h=- 2分 (3)q I t =∆ 1分E I R= 1分 E tφ∆=∆ 1分211022kh Lh kh L φ∆=⋅-= 2分 解得：22kh L q R= 6.（2010·江苏三校联考） 某校物理兴趣小组的同学们决定举行遥控赛车比 赛。
比赛路径如图9所示，赛车以速度0v 向右经过A 点时关闭发动机，沿粗糙水平直轨道运动L 后，由B 点进入半径为R 的光滑竖直圆轨道，恰好能过圆轨道的最高点，运动一周后从B 点离开圆轨道沿光滑平直轨道BC 运动到C 点，水平飞出后恰好能越过宽为S 的壕沟。
已知赛车质量m=0.3kg ，在AB 段受到阻力恒为f=0.3N ，不计空气阻力。
图中L=10.00m ，h=1.25m ，S=1.50m （取g=10 2/s m ）。
求：（1）圆轨道的半径R 等于多少？（2）赛车在A 点时的速度0v 是多少？解：（1）设赛车恰好越过壕沟需要的最小速度为v 1，由平抛运动的规律t v S 1= 2分221gt h = 2分解得13/2g v S m s h == 1分 （2）设赛车在圆轨道最高点时的速度为v 2，赛车由最低点到最高点的过程由机械能守恒定律得： 222121212mv mv R mg -= 3分又赛车恰好通过圆轨道最高点：R v m mg 22= 2分 解得m R 18.0509==3分在小车由A 到B 的过程中由动能定理可得：20212121mv mv fL -=- 2分解得s m v /290= 1分或者：由赛车在AB 段做匀减速直线运动 2/1s m m f a -=-=由运动学公式aL v v 22021=- 得s m v /290=7.（2010·济宁市二模） (16分)一电动小车沿如图所示的路径运动，小车从A 点由静止出发，沿粗糙的水平直轨道运动L 后，由B 点进入半径为R 的光滑竖直圆形轨道，运动一周后又从B 点离开圆轨道进入水平光滑轨道BC 段，在C 与平面D 间是一蓄水池。
已知小车质量m=0.1kg 、L=10m 、R=O.32m 、h=1.25m 、s=1.50m ，在AB 段所受阻力为0.3N 。