2017北京一模二模物理试题分类--功和能

中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第1页共6页2017北京一模二模试题分类--能量及综合（2017朝阳二）17．如图所示，带正电的绝缘滑块从固定斜面顶端由静止释放，滑至底端时的速度为v；若在整个空间加一垂直纸面向里的匀强磁场，滑块仍从斜面顶端由静止释放，滑至底端时的速度为v´。下列说法正确的是A．若斜面光滑，则v´=vB．若斜面粗糙，则v´vC．若斜面光滑，则滑块下滑过程中重力所做的功等于滑块机械能的增加量D．若斜面粗糙，则滑块下滑过程中重力所做的功等于滑块动能的增加量（2017东城二）15．将小球竖直向上抛出，一段时间后小球落回抛出点。若小球在运动过程中所受空气阻力的大小保持不变。在小球上升、下降过程中，运动时间分别用1t、2t表示，损失的机械能分别用1E、2E表示。则A．21tt，21EEB．21tt，21EEC．21tt，21EED．21tt，21EE（2017通州一）18．上海浦东机场线的磁悬浮列车，最大速度可达到430km/h，平均速度为380km/h。空气阻力是列车行驶时所遇到最大的也是最重要的阻力（其它阻力可忽略），设该列车受到的空气阻力与速率的平方成正比，其空气阻力系数为k=0.2kg/m，则在列车实际运行时，每秒平均能耗接近下列哪组数值A．2×103JB．2×104JC．2×105JD．3.5×105J(2017平谷一)18．在分析和研究生活中的现象时，我们常常将这些具体现象简化成理想模型，这样可以反映和突出事物的本质．例如人原地起跳时，先身体弯曲，略下蹲，再猛然蹬地，身体打开，同时获得向上的初速度，双脚离开地面．我们可以将这一过程简化成如下模型：如图所示，将一个小球放在竖直放置的弹簧上，用手向下压小球，将小球压至某一位置后由静止释放，小球被弹簧弹起，以某一初速度离开弹簧，不考虑空气阻力．从小球由静止释放到刚好离开弹簧的整个过程中，下列分析正确的是（）A．小球的速度一直增大B．小球始终处于超重状态C．弹簧对小球弹力冲量的大小大于小球重力冲量的大小D．地面支持力对弹簧做的功大于弹簧弹力对小球做的功22．（16分）如图所示，在竖直平面内有一个四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上，圆心为O点，OA在水平方向，其半径R=0.40m，轨道的最低点B距地面的高度h=0.45m。一质量m=0.20kg的小滑块从轨道的最高点A由静止开始滑下，到达轨道底端B点的速度vB=2.0m/s。滑块离开轨道后做平抛运动，落到地上的C点。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求：中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第2页共6页h图1BARv0CO（1）小滑块从B点运动到C点所经历的时间t；（2）小滑块落地点与B点的水平距离x；（3）小滑块从A点运动到B点的过程中，滑块克服摩擦力所做的功W。22．（16分）以小滑块为研究对象（1）（5分）从B到C，根据平抛运动规律竖直方向212hgt代入数据解得t=0.30s（2）（5分）水平方向x=vBt代入数据解得x=0.60m（3）（6分）从A到B，根据动能定理2B1-02mgRWmv代入数据解得W=0.40J（2017西城一）24.（20分）在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。（1）如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上，将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0（gRv20），使小球在碗中一定范围内来回运动。已知重力加速度为g。a.若以AB为零势能参考平面，写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式；b.求小球能到达的最大高度h；说明小球在碗中的运动范围，并在图1中标出。（2）如图2所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图3所示。x图2OabBOxARhC中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第3页共6页a．假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0Ep0）。求a、b分子间的最大势能Epm；并利用图3，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围；b．若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图3所示的Ep-x关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。24.（20分）（1）a.（3分）小球的机械能mgRmvE-2120b.（5分）以水平面为零势能参考平面根据机械能守恒定律mghmv2021解得gvh220小球在碗中的M与N之间来回运动，M与N等高，如图所示。（2）a.（7分）当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大根据能量守恒，有Epm=Ek0-Ep0由Ep-x图线可知，当两分子间势能为Epm时，b分子对应x1和x2两个位置坐标，b分子的活动范围△x=x2-x1，如图所示。b.（5分）当物体温度升高时，分子在x=r0处的平均动能增大，分子的活动范围△x将增大。由Ep-x图线可以看出，曲线两边不对称，xr0时曲线较陡，xr0时曲线较缓，导致分子的活动范围△x主要向xr0方向偏移，即分子运动过程中的中间位置向右偏移，从宏观看物体的体积膨胀。（或：当温度升高时，△x增大，xr0方向增大的多；或两分子间的平均距离（x1+x2）/2增大等。只要观点合理均可给分）思考与讨论：（2）a.当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求a、b分子间的最大势能，讨论分子b的运动范围，并在图3所示的Ep-x关系图线中标示出。最大势能EPm=Ek0-EP0当Ek0EP0时，可知EPm0，此时b分子对应x1r0和x2r0两个坐标位置，……当Ek0EP0时，可知EPm0，此时b分子对应x3r0一个位置坐标，……（2017西城期末）21．（12分）某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、AhBv0COMNhEpm△xx1x2-Ep0中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第4页共6页m0gOxF乙所示。E形磁铁的两侧为S极，中心为N极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场。一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为m0，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接（图上未标出）。当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为k，线圈匝数为n，重力加速度为g。（1）当线圈与外电路断开时a.以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为m的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象；b．根据上面得到的F-x图象，求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功W；（2）当线圈与外电路接通时a．通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为I，求该装置能够测量的最大质量M；b．在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2种）21.（12分）解：（1）a.未放重物时，弹簧已经被压缩，弹力大小为m0g。弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象如图所示。（3分）b.未放重物时kx0=m0g当托盘速度达到最大时线圈托盘弹簧骨架磁极图甲：截面L图乙：俯视磁极线圈L图丙OxF中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第5页共6页(m+m0)gmg/km0gOxFk(x0+x)=(m0+m)g解得kmgx图中阴影部分面积即为从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹力所做的功的大小，弹力做负功有2000()(2)--22mmmgmmmgmgWkk（3分）（2）a．给线圈供电后，托盘回到原来的位置，线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态有2nBIL+kx0=(m0+M)g（2分）解得gnBILM2（1分）b．要增大此电子装置的量程，可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。（3分）（2017丰台期末）17.（10分）图18是检验某种防护罩承受冲击能力的装置模型，M为固定于竖直平面内半径为R=0.9m的光滑半圆弧轨道，A、B分别是轨道的最低点和最高点。N为防护罩，它是一个竖直固定的1/4圆弧，圆心位于B点,半径r=510m，在A处水平放置一个弹簧枪，可向M轨道发射速度大小不同的小钢珠，弹簧枪可将弹性势能完全转化为小钢珠的动能。某次实验中，弹簧枪发射一个质量m=0.02kg的小钢珠，沿轨道运动恰好能经过B点，水平飞出后落到N的某一点上（图中未画出），取g=10m/s2。求本次实验：（1）小钢珠在B点的速度vB大小；（2）弹簧的弹性势能EP；（3）落到N上时小钢珠的动能Ek。版权所有：学科网()17.解：（1）在B处：Rvmmg2Bs/m3gRvB……(3分)（2）从释放弹簧到小球上升到B点，小球和弹簧系统机械能守恒2BmvRmgE212pJ45.0pE……(3分)(3)小球从B点飞出做平抛运动：rMNRAB图18·中央民族大学附属中学赵子强微信175485203第6页共6页下落高度：221gth水平位移：vtxB22rhx2解得：t=0.2sgtyv2y2x2vvv合2kmvE合21J13.0kE……(4分)