高中物理第七章机械能守恒定律导.docx
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高中物理第七章机械能守恒定律导
7.8《机械能守恒定律》
【基础学习与能力提升】
主题1：
机械能的概念：
问题：
阅读教材第75页“动能与势能之间的相互转化”标题下面的内容，完成下面的填空，归纳出什么是机械能？
（1）.物体沿光滑斜面下滑时能转化为能。
（2）.物体冲上光滑斜面时能转化为能。
（3）.弓箭手拉弓射箭过程能转化为能。
（4）.能，能和能统称为机械能。
主题2：
探究机械能守恒定律
【知识记忆与理解】
1.重力势能表达式：
；重力做功与重力势能变化的关系：
WG=.
2.弹性势能表达式：
；弹力做功与弹性势能变化的关系：
W弹=.
3.动能表达式：
；合外力做功与动能变化的关系：
W合外力=.（动能定理）
【理论探究】：
情景一：
只有重力做功时，系统的机械能是否守恒？
1、小球的机械能由哪几种能量组成？
在A、B两点的机械能分别如何表示（取地面为零势能面）？
2、从A到B,重力做功与重力势能变化的关系：
3、从A到B的过程的动能定理表达式：
4、观察上述两个表达式，你得到什么结论？
情景二：
如图质量为m的滑块在光滑水平面上自由地往复运动；滑块和弹簧系统的机械能守恒
1、系统的机械能由哪几种能量组成？
在A、B两点的机械能分别如何表示？
2、从A到B,弹力做功与弹性势能变化的关系：
3、从A到B的过程的动能定理表达式：
4、观察上述两个表达式，你得到什么结论？
机械能守恒定律：
在只有或做功的物体系统内，能和能发生相互转化，而总的机械能。
（1）机械能守恒定律的表达式：
_____________________或者。
（2）机械能守恒的条件：
.
（1）请你设计一个实验，探究小球自由下落的过程中机械能守恒。
（小球的直径为14mm）
【实验探究】：
【当堂演练】例.把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最低位置时的速度是多大？
请你总结一下用机械能守恒定律解决问题的思路：
思考：
能否用牛顿第二定律求出O点小球的速度？
【随堂小练】：
1．如图所示，桌顶高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为（）
A．mgh；B．mgH；C.mg（H十h）；D．mg（H—h）．
2.如图所示，轻弹簧一端与墙相连处于自然状态，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度运动并开始挤压弹簧，求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到3m/s时弹簧的弹性势能。
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示，宽为L的光滑导轨竖直放置，左边有与导轨平面垂直的区域足够大匀强磁场，磁感应强度为B，右边有两块水平放置的金属板，两板间距为d。
金属板和电阻R都与导轨相连。
要使两板间质量为m、带电量为－q的油滴恰好处于静止状态，阻值也为R的金属棒ab在导轨上的运动情况可能为（金属棒与导轨始终接触良好）
A．向右匀速运动，速度大小为2dmg/BLq
B．向左匀速运动，速度大小为2dmg/BLq
C．向右匀速运动，速度大小为dmg/2BLq
D．向左匀速运动，速度大小为dmg/2BLq
2．探月热方兴未艾，我国研制的月球卫星“嫦娥一号”、“嫦娥二号”“嫦娥三号”均已发射升空，“嫦娥四号”于2018年发射升空。
假设“嫦娥四号”在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2；地球与月球均视为球体，其半径分别为R1、R2；地球表面重力加速度为g。
则（）
A．月球表面的重力加速度为
B．月球与地球的质量之比为
C．月球卫星与地球卫星分别绕月球表面附近与地球表面附近的运行速度之比为
D．“嫦娥四号”环月球表面附近做匀速圆周运动的周期为
3．如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电，另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过，若此过程中A始终保持静止，A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是
A．物体A受到地面的支持力先增大后减小
B．物体A受到地面的支持力保持不变
C．物体A受到地面的摩擦力先增大后减小
D．库仑力对物体B先做正功后做负功
4．在电荷量分别为2q和-q的两个点电荷形成的电场中，电场线分布如图所示，在两点电荷连线上有a、b、c三点，且b、c两点到正点电荷距离相等，则（）
A．在两点电荷之间的连线上存在一处电场强度为零的点
B．将一电子从a点由静止释放，它将在a、b间往复运动
C．c点的电势高于b点的电势
D．负试探电荷在a点具有的电势能大于在b点时的电势能
5．地球同步卫星A和一颗轨道平面为赤道平面的科学实验卫星B的轨道半径之比为4:
1，两卫星的公转方向相同，那么关于A、B两颗卫星的说法正确的是
A．A、B两颗卫星所受地球引力之比为1:
16
B．B卫星的公转角速度小于地面上跟随地球自转物体的角速度
C．同一物体在B卫星中时对支持物的压力更大
D．B卫星中的宇航员一天内可看到8次日出
6．如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。
整个系统置于方向水平的匀强电场中。
已知静电力常量为k。
若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（）
A．
B．
C．
D．
二、多项选择题
7．下列说法正确的是_________。
A．所有晶体都有确定的熔点，但在导电、导热、透光等物理性质上不一定表现出各向异性
B．用活塞压缩打气筒内的气体，受到的阻力主要来源于气体分子间的斥力
C．悬浮在液体中的微粒某一瞬间接触到的液体分子越多，受到撞击的不平衡性就表现地越明显，布朗运动就越剧烈
D．露珠总是出现在夜间和清晨是由于气温降低使空气中的水蒸气达到饱和后液化造成的
E.一切自发的过程，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
8．下列说法正确的是___________。
A．温度相同的物体，内能不一定相等
B．布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动
C．所有晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
D．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力
E.若不考虑分子势能，则质量、温度都相同的氢气和氧气内能相等
9．如图所示，质量为M足够长的斜面体始终静止在水平地面上，有一个质量为m的小物块在受到沿斜面向下的力F的作用下，沿斜面匀加速下滑，此过程中斜面体与地面的摩擦力为零。
已知重力加速度为g，则下列说法正确的是
A．斜面体给小物块的作用力大小等于mg
B．斜面体对地面的压力小于（m+M）g
C．在加速下滑过程中若将力F的方向突然改为竖直向下，小物块仍做加速运动
D．在加速下滑过程中若将力F撤掉，小物块将匀速下滑
10．如图所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一带电小球相连接，小球静止在光滑绝缘的水平面上，施加一个水平方向的匀强电场，使小球从静止开始向右运动，则向右运动的这一过程中（运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度）（）
A．小球动能最大时，小球电势能最小
B．弹簧弹性势能最大时，小球和弹簧组成的系统机械能最大
C．小球电势能最小时，小球动能为零
D．当电场力和弹簧弹力平衡时，小球的动能最大
三、实验题
11．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，利用实验得到了8组数据，在图1所示的
坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线.
（1）根据图线的坐标数值，请在图2中选出该实验正确的实验电路图：
____（选填“甲”或“乙”）.
（2）根据所选电路图，请在图3中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路.
（________）
（3）根据图1，可判断出图4中正确的关系图象是（图中P为小灯泡功率"为通过小灯泡的电流）___.
（5）将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R=10
的定值电阻串联，接在电动势为8V、内阻不计的电源上，如图5所示.闭合开关S后，则电流表的示数为____A，两个小灯泡的总功率为__W（本小题结果均保留两位有效数字）.
12．
（1）某研究小组的同学为了测量某一电阻RX的阻值，甲同学先用多用电表进行粗测。
使用多用电表欧姆挡时，将选择开关置于合适的挡位后，必须先将两表笔短接，再进行___，使指针指在欧姆刻度的“0”处。
若该同学将选择旋钮在“×1”位置，指针在刻度盘上停留的位置如图所示，则所测量的值为____Ω。
（2）为进一步精确测量该电阻，实验台上摆放有以下器材：
A．电流表（量程15mA，内阻未知）
B．电流表（量程0．6A，内阻未知）
C．电阻箱（最大电阻99．99Ω）
D．电阻箱（最大电阻999．9Ω）
E．电源（电动势3V，内阻1Ω）
F．单刀单掷开关2只
G．导线若干
乙同学设计的电路图如图所示，现按照如下实验步骤完成实验：
①调节电阻箱，使电阻箱有合适的阻值R1，仅闭合S1，使电流表有较大的偏转且读数为I；
②调节电阻箱，保持开关S1闭合，开关S2闭合，再次调节电阻箱的阻值为R2，使电流表读数仍为I。
a．根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择_____，电阻箱应选择______。
（填器材前字母）
b．根据实验步骤可知，待测电阻Rx=__________（用题目所给测量数据表示）。
（3）利用以上实验电路，闭合S2调节电阻箱R，可测量出电流表的内阻RA，丙同学通过调节电阻箱R，读出多组R和I值，作出了
图像如图所示。
若图像中纵轴截距为1A-1，则电流表内阻RA=_________Ω。
四、解答题
13．电荷的定向移动形成电流，电流是物理量中的基本量之一。
电流载体称为载流子，大自然有很多种承载电荷的载流子，例如，金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子，半导体中的空穴，这些载流子的定向移动，都可形成电流。
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，已知静电力常量为k，电子的电荷量为e，质量为m，电子在半径为r的轨道上做圆周运动。
试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小；
（2）如图，AD表示一段粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为e．试证明导体中电流强度I=nesv；
（3）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5cm2，通有电流2mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5m/s。
已知硅的密度2.4×103kg/m3，摩尔质量是28。
电子的电荷量e=－1.6×10-19C，空穴和电子总是成对出现，它们所带电荷量相等，但电性相反，阿伏伽德罗常数为N0=6.02×1023mol-1。
若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子？
14．如图所示，木块A固定在水平地面上，细线的一端系住光滑滑块B，另一端绕过固定在木块A上的轻质光滑滑轮后固定在墙上，B与A的竖直边刚好接触，滑轮左侧的细线竖直，右侧的细线水平．已知滑块B的质量为m，木块A的质量为3m，重力加速度为g，当撤去固定A的力后，A不会翻倒．求：
（1）A固定不动时，细线对滑轮的压力大小F；
（2）撤去固定A的力后，A与地面间的动摩擦因数μ满足什么条件时，A不会向右运动；
（3）撤去固定A的力后，若地面光滑，则B落地前，A向右滑动位移为x时的速度大小vA.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
A
C
D
B
二、多项选择题
7．ADE
8．ACD
9．AD
10．BCD
三、实验题
11．甲
D0.601.2
12．
（1）欧姆调零18．0
（2）ADR2-R1（3）2
四、解答题
13．
（1）
（2）见解析（3）1×105
14．
（1）F＝
mg.
（2）μ≥
.（3）vA＝
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示，直线a与四分之一圆弧b分别表示两质点A、B从同一地点同时出发，沿同一方向做直线运动的v-t图像，当B的速度变为0时，A恰好追上B，则当A、B速度相同时，B的加速度大小为
A．
m/s2B．
m/s2C．2m/s2D．πm/s2
2．如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电，另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过，若此过程中A始终保持静止，A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是
A．物体A受到地面的支持力先增大后减小
B．物体A受到地面的支持力保持不变
C．物体A受到地面的摩擦力先增大后减小
D．库仑力对物体B先做正功后做负功
3．如图为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮（不计滑轮的质量与摩擦），下悬重力为G的物体。
设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率为v逆时针转动，则（）
A．人对重物做功功率为Gv
B．人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向右
C．人对传送带的摩擦力对传送带不做功
D．人对传送带做功的功率大小为Gv
4．如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场区域的上方有一水平放置的感光板MN。
从磁场区域最左端Q垂直磁场射入大量的电荷量为q、质量为m、速率为v的粒子，且速率满足
，最后都打在了感光板上。
不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力，关于这些粒子，下列说法中错误的是
A．这些粒子都带正电
B．对着圆心入射的粒子，其射出方向的反向延长线一定过圆心
C．只有对着圆心入射的粒子，射出后才垂直打在感光板MN上
D．沿不同方向入射的粒子射出后均可垂直打在感光板MN上
5．“纵跳摸高”是一种很好的有助于青少年长高的运动．其动作要领是原地屈膝两脚快速用力蹬地，跳起腾空后充分伸展上肢摸到最高点．则人在进行纵跳摸高时，从他开始屈膝到摸到最高点的过程中（）
A．人始终处于超重状态
B．人始终处于失重状态
C．地面支持力对人的冲量与重力冲量的大小相等
D．地面支持力对人做的功等于重力势能的增量
6．如图所示，半径为R的水平转盘上放有叠放的两个小物块P和Q，P的上表面水平，P到转轴的距离为r。
转盘的角速度从0开始缓缓增大，到P恰好能与转盘一起转动，此时Q受到P的摩擦力设为f，在此过程中P和Q相对静止，转盘对P做功为W。
已知P和Q的质量均为m，P与转盘间的动摩擦因数为μ1，P和Q间的动摩擦因数为μ2，已知最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，下列判断正确的是
A．f=μ2mgB．W=0C．W=μ1mgrD．条件不足，W无法求出
二、多项选择题
7．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，已知波速v=40m/s，在t1=0和t2=0.85s时刻，其波形图分别如图中的实线和虚线所示，P是此波的传播方向上的一点，则质点P的振动周期T=_____s；在t1~t2时刻质点P运动的路程是________m；在t1=0时刻质点动P的振动方向是_________。
8．当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星位于航天飞机正上方，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星。
现有一颗绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行，能够使缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势的是
A．在赤道上空，自西向东运行
B．在赤道上空，自南向北运行
C．在北半球上空，自北向南运行
D．在南半球上空，自西南向东北运行
9．如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（）
A．三条绳中的张力都相等
B．杆对地面的压力大于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
10．如图所示,一异形轨道由粗糙的水平部分和光滑的四分之一圆弧部分组成,置于光滑的水平面上,如果轨道固定,将可视为质点和物块从圆弧轨道的最高点由静止释放,物块恰好停在水平轨道的最左端。
如果轨道不固定,仍将物块从圆弧轨道的最高点由静止释放,下列说法正确的是
A．物块与轨道组成的系统机械能不守恒,动量守恒
B．物块与轨道组成的系统机械能不守恒,动量不守恒
C．物块仍能停在水平轨道的最左端
D．物块将从轨道左端冲出水平轨道
三、实验题
11．一质量为m=100g的小球从h=0.80m高处自由下落到一厚软垫上．若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t=0.20s，则这段时间内软垫对小球的平均冲力为多少？
（取g=10m/s2，不计空气阻力）
12．某同学设计了如图所示的装置来验证“加速度与力的关系”.把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器连在小车的左端.将数字测力计固定在小车上，小车放在长木板上.在数字测力计的右侧拴有一细线，细线跨过固定在木板边缘的定滑轮与一重物相连，在重物的牵引下，小车在木板上加速运动，数字测力计可以直接显示细线拉力的大小.
（1）采用数显测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比________（填选项前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接测量小车（包括测力计）所受的拉力，可以减少误差
C．利用此实验装置不用测量重物的质量
D．重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量
（2）下图是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出.已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度a=_______m/s2.
①保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据做出a-F图象______________.
②试分析上图中图象不过坐标原点的原因：
________________________________.
四、解答题
13．甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿
轴正向和负向传播，波速度均为
.两列波在
时的波形曲线如图所示，求:
（1）
时，介质中偏离平衡位置位移为
的所有质点的
坐标;
（2）从
开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为
的质点的时间.
14．如图所示，在第三、第四象限存在电场强度为E，方向与x轴成=60°的匀强电场，在第一象限某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的有界匀强磁场，x轴上的P点处在磁场的边界上，现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v（0≤v≤
）垂直于x轴从P点射入磁场．所有粒子均与x轴负方向成=30°角进入匀强电场中，其中速度最大的粒子刚好从坐标原点O射入电场，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，第二象限为无场区，求：
（1）P点的坐标；
（2）速度最大的粒子自P点开始射入磁场到离开电场所用的时间；
（3）磁场区域的最小面积。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
A
D
C
C
C
二、多项选择题
7．20.34向下
8．AD
9．BC
10．BC
三、实验题
11．3N
12．BC0.39m/s2
没有平衡好摩擦力或木板倾角偏小
四、解答题
13．
（1）
（2）t=0.1s
14．
（1）
（2）
（3）
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