22-23高三上·北京顺义·期末
1 . 类比是科学思维中的重要方法。
(1)某同学做“探究弹力与弹簧形变量的关系”的实验,如图甲所示,实验操作规范,正确画出了弹簧弹力F和形变量x的图像,如图乙所示。他根据图像斜率求出弹簧的劲度系数为k。之后他思考该实验过程克服弹力做功等于弹性势能增量,并求出弹性势随x变化的表达式,因为这一过程弹力是变力做功,所以他类比了匀变速直线运动v-t图像求位移的微元求和法。请你利用这一方法写出弹性势能随x变化的表达式,取原长为弹性势能零势能点。
(2)当平行板电容器的两极板间是真空时,电容C与极板的正对面积S、极板间距离d的关系为,k为静电力常量。对给定的平行板电容器充电,当该电容器极板所带电荷量Q变化时,两极板间的电势差U也随之变化。
①在如图丙所示的坐标系中画出电容器极板间电势差U与带电量Q的关系图像。电容器储存的电能等于电源搬运电荷从一个极板到另一个极板过程中,克服电场力所做的功。这一过程与克服弹力做功等于弹性势能增量类似,与之类比,推导电容器储存的电能表达式。
②若保持平行板电容器带电量Q、极板正对面积S不变,两极板间为真空,将板间距离由增大到,需要克服电场力做多少功?
③如果我们把单位体积内的电场能定义为电场能量密度,用表示。试证明真空中平行板电容器的电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。(忽略两板外的电场)
(1)某同学做“探究弹力与弹簧形变量的关系”的实验,如图甲所示,实验操作规范,正确画出了弹簧弹力F和形变量x的图像,如图乙所示。他根据图像斜率求出弹簧的劲度系数为k。之后他思考该实验过程克服弹力做功等于弹性势能增量,并求出弹性势随x变化的表达式,因为这一过程弹力是变力做功,所以他类比了匀变速直线运动v-t图像求位移的微元求和法。请你利用这一方法写出弹性势能随x变化的表达式,取原长为弹性势能零势能点。
(2)当平行板电容器的两极板间是真空时,电容C与极板的正对面积S、极板间距离d的关系为,k为静电力常量。对给定的平行板电容器充电,当该电容器极板所带电荷量Q变化时,两极板间的电势差U也随之变化。
①在如图丙所示的坐标系中画出电容器极板间电势差U与带电量Q的关系图像。电容器储存的电能等于电源搬运电荷从一个极板到另一个极板过程中,克服电场力所做的功。这一过程与克服弹力做功等于弹性势能增量类似,与之类比,推导电容器储存的电能表达式。
②若保持平行板电容器带电量Q、极板正对面积S不变,两极板间为真空,将板间距离由增大到,需要克服电场力做多少功?
③如果我们把单位体积内的电场能定义为电场能量密度,用表示。试证明真空中平行板电容器的电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。(忽略两板外的电场)
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2 . 某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”,可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度,其构造如图(a)所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上,下端悬吊0.9N重物时弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置,把悬吊1.0N重物时指针位置的刻度标记为0,以后该重物就固定在弹簧上,和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。
(1)请在图中除0以外的6根长刻度线旁,标注加速度的大小,示数的单位用m/s2表示,加速度的方向向上为正、向下为负。说明标注的原理。
(2)如图(b)所示,若以小球的平衡位置0为坐标原点,竖直向下建立x轴。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧始终处于弹性限度内。如果把弹性势能与重力势能的和称为系统的势能,并规定小球处在平衡位置时系统的势能为零,请根据“功是能量转化的量度”,证明:小球运动到0点下方x处时系统的势能。
(3)势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关。物体的重力势能总是相对于某一个水平面来说的,选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,在参考平面上方的物体重力势能是正值,在参考平面下方的物体重力势能是负值:请问弹簧的弹性势能可以是负值吗?请用学过的理论分析论证你的观点。
(1)请在图中除0以外的6根长刻度线旁,标注加速度的大小,示数的单位用m/s2表示,加速度的方向向上为正、向下为负。说明标注的原理。
(2)如图(b)所示,若以小球的平衡位置0为坐标原点,竖直向下建立x轴。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧始终处于弹性限度内。如果把弹性势能与重力势能的和称为系统的势能,并规定小球处在平衡位置时系统的势能为零,请根据“功是能量转化的量度”,证明:小球运动到0点下方x处时系统的势能。
(3)势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关。物体的重力势能总是相对于某一个水平面来说的,选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,在参考平面上方的物体重力势能是正值,在参考平面下方的物体重力势能是负值:请问弹簧的弹性势能可以是负值吗?请用学过的理论分析论证你的观点。
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2021-10-22更新
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357次组卷
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2卷引用:2022届北京市顺义区牛栏山一中实验学校高三上学期第二次月考物理试题
名校
3 . 如图甲所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点。将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图乙所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气阻力,重力加速度为g。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为k。以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O-x,如图乙所示。
a.请在图丙中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能 E弹;(设弹簧在原长时弹性势能为0)
b.已知小球质量为m。求小球运动过程中瞬时速度最大值的大小v。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为k。以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O-x,如图乙所示。
a.请在图丙中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能 E弹;(设弹簧在原长时弹性势能为0)
b.已知小球质量为m。求小球运动过程中瞬时速度最大值的大小v。
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2021-09-07更新
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785次组卷
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4卷引用:北京市一零一中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题(选考)
2020·北京海淀·一模
名校
4 . 我们知道,处于自然状态的水都是向重力势能更低处流动的,当水不再流动时,同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能,即水面是等势面。通常稳定状态下水面为水平面,但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度ω转动,稳定时水面呈凹状,如图所示。这一现象依然可用等势面解释:以桶为参考系,桶中的水还多受到一个“力”,同时水还将具有一个与这个“力”对应的“势能”。为便于研究,在过桶竖直轴线的平面上,以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立xOy直角坐标系,质量为m的小水滴(可视为质点)在这个坐标系下具有的“势能”可表示为。该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能,水会向总势能更低的地方流动,稳定时水表面上的相同质量的水将具有相同的总势能。根据以上信息可知,下列说法中正确的是( )
A.与该“势能”对应的“力”的方向指向O点 |
B.与该“势能”对应的“力”的大小随x的增加而减小 |
C.该“势能”的表达式是选取了y轴处“势能”为零 |
D.稳定时桶中水面的纵截面为圆的一部分 |
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2020-05-07更新
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1522次组卷
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12卷引用:备战2021年高考物理精选考点专项突破题集(北京新高考)-专题07 功、功率和机械能
(已下线)备战2021年高考物理精选考点专项突破题集(北京新高考)-专题07 功、功率和机械能(已下线)北京市2018-2020年高考各地物理模拟试题分类(4)——机械能守恒定律2020届北京市海淀区高三下学期阶段性测试一模物理试题北京市朝阳区2019-2020学年高一下学期期末模拟考试物理试题《十分钟同步课堂专练》课时7.5 探究弹性势能的表达式(重点练)-2020-2021学年高一物理(人教版 必修2)(已下线)《2021年高考物理100考点模拟题千题精练(必修二和动量) 》专题6.29 与科技信息相关的功能问题安徽省淮南市寿县一中2020-2021学年高一下学期6月质量检测物理试题北京市第二中学2021-2022学年高一下学期阶段性落实测试物理试题北京理工大学附属中学2022-2023学年高三上学期10月第一次月考物理试题1.4势能及其改变 随堂检测— 鲁科版(2019)必修第二册2023新高考一轮复习提分宝典 第13课 机械能守恒定律 能量守恒定律 提分练2023新教材高考大二轮刷题首选卷 第一部分 专题二 考点1动能定理 机械能守恒定律 功能关系
19-20高三下·天津南开·阶段练习
名校
5 . 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法错误的是( )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小 |
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加 |
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 |
D.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关 |
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2020-03-20更新
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717次组卷
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11卷引用:北京市西城区第四中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题
(已下线)北京市西城区第四中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题2020届天津市第25中学高三3月网络测试物理试题湖北省武汉市新洲一中阳逻校区2019-2020学年高一下学期3月网上学习检测物理试题山东省聊城市九校2020-2021学年高二上学期第一次开学联考物理试题辽宁省大连市普兰店区第一中学2020-2021学年高二上学期第二阶段考试物理试题湖北省武汉市华中师范大学附属中学朝阳学校 2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题2023新考案一轮复习 第五章第3讲 机械能守恒定律及其应用2023新高考一轮复习提分宝典 第13课 机械能守恒定律 能量守恒定律 普查讲练湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学光谷分校2022-2023学年高二上学期9月物理试题1.5机械能守恒定律(第1课时) 同步练习-鲁科版(2019)必修第二册广西壮族自治区南宁二中、柳铁一中2023-2024学年高二上学期12月联考物理试题
19-20高二上·江苏·阶段练习
6 . 如图所示,小朋友在蹦床上跳跃玩耍.在小朋友接触床面向下运动到最低点的过程中,蹦床弹性势能的变化情况是
A.一直在增大 |
B.一直在减小 |
C.先增大后减小 |
D.先减小后增大 |
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