高考物理能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(已修改)
2024-11-25 01:14 本頁面
【正文】 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 呂叔湘中學(xué) 龐留根 能量既不會憑空產(chǎn)生 ,也不會憑空消失 ,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 ,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 ,在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中 ,能量的總量保持不變 . ——能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 表現(xiàn)形式 一 . 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 ——功能關(guān)系 例 例 2 二 . 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的應(yīng)用 1. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題 例 3 例 4 例 5 例 6 例 7 例 8 —— 例 9 例 10 例 11 3. 其它應(yīng)用 例 12 例 13 例 14 摩擦力的功 例 15 例 16 數(shù)學(xué)表達式 動能定理 W合 =W1+W2+… = ΔE K 功能原理 WF = ΔEK +ΔEP = ΔE 機械能守恒定律 ΔE = 0 ΔEK +ΔEP = 0 熱力學(xué)第一定律 ΔE = Q+W 電功 W = qU = UIt 焦耳定律 Q = I2Rt 閉合電路歐姆定律 Iεt =I2（ R+r） t=qU+ I2 rt 法拉第電磁感應(yīng)定律 E電 =W克安 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 EKm = hν W 玻爾假設(shè) hν= E2 E1 質(zhì)能方程 E = m c2 ΔE = Δm c2 變壓器 P 出 = P入 表現(xiàn)形式 返回 ⑴ 重力所做的功等于重力勢能的減少 ⑵ 電場力所做的功等于電勢能的減少 ⑶ 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少 ⑷ 合外力所做的功等于動能的增加 ⑸ 只有重力和彈簧的彈力做功 ， 機械能守恒 （ 6） 重力和彈簧的彈力以外的力所做的功等于 機械能的增加 （ 7） 克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械 能的減少 （ 8） 克服安培力所做的功等于感應(yīng)電能的增加 ——功是能量轉(zhuǎn)化的量度 功能關(guān)系 返回 如圖 1所示 ,兩根光滑的金屬導(dǎo)軌 ,平行放置在傾角為 θ斜角上 ,導(dǎo)軌的左端接有電阻 R,導(dǎo)軌自身的電阻可忽路不計。斜面處在一勻強磁場中 ,磁場方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為 m,電阻可不計的金屬棒 ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力 F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑 ,并上升 h高度 ,如圖所示。在這過程中 ( ) （ A）作用于金屬捧上的各個力的合力所作的功等于零 （ B）作用于金屬捧上的各個力的合力所作的功等于 mgh 與電阻 R上發(fā)出的焦耳熱之和 （ C）恒力 F與安培力的合力 所作的功等于零 （ D）恒力 F與重力的合力所作的功 等于電阻 R上發(fā)出的焦耳熱 θ B R b a F θ B 解析 ：在金屬棒勻速上滑的過程中 ,棒的受力情況如圖 , mg F安 F N 彈力 N對棒不做功，拉力 F對棒做正功 , 重力 mg與安培力 F安 對棒做負功。 棒的動能不變 ,重力勢能增加 ,電阻 R發(fā)熱 ,其內(nèi)能增加。 由動能定理 ,對金屬棒有 WF+WG+W安 =△ Ek=0 即作用在捧上各個力作功的代數(shù)和為零。故 選項 A正確 以上結(jié)論從另一個角度來分析 , 因棒做勻速運動 ,故所受合力為零 ,合力的功當(dāng)然也為零。故 選項 A正確 ,選項 B,C錯誤 因彈力不做功 ,故恒力 F與重力的合力所做的功等于克服安培力所做的功。 而克服安培力做多少功 ,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 ,電能最終轉(zhuǎn)化為 R上發(fā)出的焦耳熱 ,故 選項 D正確 。 返回 題目 例 在方向水平的勻強電場中 ， 一不可伸長的 、長為 L的不導(dǎo)電細線的一端連著一個質(zhì)量為 m的帶正電小球 、 另一端固定于 O點 ， 把小球拉起直至細線與場強平行 ， 然后無初速度釋放 ， 已知小球擺到最低點的另一側(cè) ， 線與豎直方向的最大夾角為 θ=30176。 ， 如圖所示 ， 求小球運動過程中最大動能是多少 ？ θ C O A B m 解： 可以看出 ， 電場方向水平向右 mg qE D AC 由動能定理 mgl cosθqEl (1+ sinθ） =0 qE/mg= cosθ/ (1+sinθ） = tg 30176。 小球向左運動的過程 ,先加速后減速， 當(dāng)切向加速度為 0到達 D點時，速度最大 OD跟豎直方向夾角也為 30176。 AD 由動能定理 1/2 mv2= mgl c
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