专题11 细胞的能量的

专题十一电磁感应中的动力学、能量和动量问题考点一电磁感应中的动力学问题师生共研例1 如图所示，两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝30°，两导轨之间的距离为L＝1 m，两导轨M、P之间接入电阻R＝0.2 Ω，导轨电阻不计，在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ，磁感应强度B0＝1 T，磁场的宽度x1＝1 m；在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ，磁感应强度B1＝0.5 T．一个质量为m＝1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝0.2 Ω，若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动．金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef时又达到稳定状态，cd与ef之间的距离x2＝8 m．求(g取10 m/s2)：(1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小；(2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小；(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小．【考法拓展1】在【例1】中，求金属棒从开始到刚离开磁场Ⅰ所经历的时间．【考法拓展2】在【例1】中，求金属棒由释放到ab连线滑过的距离x0.【考法拓展3】在【例1】中，求金属棒从开始到在磁场Ⅱ中达到稳定状态这段时间中电阻R产生的热量．练1 [2021·黑龙江大庆模拟](多选)在倾角θ＝30°的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF，间距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为L的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好，光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的重物P连接，如图所示．初始时作用在ab棒上一个外力(题中未画出)使ab棒、重物P保持静止，cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑．已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现撤去外力，ab棒和重物P从静止开始运动，到cd棒刚好要向上滑动的过程中，则( )A．重物P向下做加速度不断减小的加速运动B．cd棒刚好要向上滑动时，ab棒中的电流大小I＝C．cd棒刚好要向上滑动时，重物P的速度大小为v＝D．重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能与ab、cd棒产生的焦耳热之和练2 [2020·全国卷Ⅰ](多选)如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直．ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略．一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行．经过一段时间后( )A．金属框的速度大小趋于恒定值B．金属框的加速度大小趋于恒定值C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值练3 如图所示，间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形，竖直导轨面与水平导轨面均足够长，整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中．质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置，两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ，当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时，释放导体棒ab，它在竖直导轨上匀加速下滑．某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去，经过一段时间，导体棒cd静止，此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计，已知重力加速度为g)，则下列判断错误的是( )A．导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I＝B．导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a＝g－C．导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s＝D．导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q＝m－题后反思1．电磁感应中动力学问题的解题思路2．电磁感应中的动态分析导体受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力―→合力变化加速度变化―→速度变化―→临界状态．考点二电磁感应中的能量问题多维探究1．能量转化2．求解焦耳热Q的三种方法3．解题的一般步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路)；(2)弄清电磁感应过程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相互转化；(3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解．题型1|由焦耳定律求解焦耳热例 2 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53 °，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N 拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：(1)CD棒进入磁场时速度v的大小．(2)CD棒进入磁场时所受的安培力F A的大小．(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.题型2|由安培力做功求解焦耳热例3 如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成θ＝37°角放置，在斜面上虚线cc′和bb′与斜面底边平行，且两线间距为d＝0.1 m，在cc′、bb′围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝1 T；现有一质量为m＝10 g，总电阻为R＝1 Ω，边长也为d＝0.1 m的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置PQ边与cc′重合，现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当金属线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动．已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，取g＝10 m/s2，不计其他阻力，求：(取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度大小；(2)线圈向上离开磁场区域时的动能；(3)线圈向下通过磁场区域过程中，线圈中产生的焦耳热．题型3|由能量守恒或功能关系求解焦耳热例4 [2021·广州市模拟]如图甲所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg 的导体棒．从零时刻开始，对ab施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，图乙是棒的v ­ t图象，其中AO是图象在O 点的切线，AB是图象的渐近线．除R以外，其余部分的电阻均不计．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．已知当棒的位移为100 m时，其速度达到了最大速度10 m/s.求：(1)R的阻值；(2)在棒运动100 m过程中电阻R上产生的焦耳热．练4 [2020·济南模拟]如图所示，水平传送带上放置n个相同的正方形闭合导线圈，每个线圈的质量均为m，电阻均为R，边长均为L，线圈与传送带间的动摩擦因数均为μ，线圈与传送带共同以速度v0匀速向右运动．MN与PQ为匀强磁场的边界，平行间距为d(L<d)，速度v0方向与MN垂直．磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下．当线圈右侧边进入磁场时与传送带发生相对运动，线圈的右侧边到达边界PQ 时又恰好与传送带的速度相同．设传送带足够长，且线圈在传送带上始终保持右侧边平行于磁场边界．已知重力加速度为g，线圈间不会相碰．求：(1)线圈的右侧边刚进入磁场时，线圈的加速度大小；(2)线圈右侧边从MN运动到PQ经过的时间t；(3)n个线圈均通过磁场区域到恢复和传送带共速，线圈释放的焦耳热．练5 [2021·石嘴山模拟]如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L＝1 m，导轨间连接的定值电阻R＝3 Ω，导轨上放一质量为m＝0.1 kg的金属杆ab，金属杆始终与导轨接触良好，杆的电阻r＝1 Ω，其余电阻不计，AB位置下方存在磁感应强度为B＝1 T 的匀强磁场，磁场的方向垂直导轨平面向里．重力加速度g取10 m/s2.现让金属杆从AB水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：(1)金属杆的最大速度．(2)若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q＝0.6 J，此时金属杆下落的高度为多少？(3)达到最大速度后，为使ab杆中不产生感应电流，从该时刻开始，磁感应强度B′应怎样随时间t 变化？推导这种情况下B′与t的关系式．考点三电磁感应与动量的综合问题多维探究题型1|动量定理在电磁感应中的应用在电磁感应中，动量定理应用于单杆切割磁感线运动，可求解变力的时间、速度、位移和电荷量．(1)求电荷量或速度：B lΔt＝mv2－mv1，q＝t.(2)求时间：Ft＝I冲＝mv2－mv1，I冲＝BIlΔt＝Bl(3)求位移：－BIlΔt＝－＝0－mv0，即－x＝m(0－v0)．例5 [2020·山东潍坊期末] (多选)如图所示，水平金属导轨P、Q间距为L，M、N间距为2L，P与M相连，Q与N相连，金属棒a垂直于P、Q放置，金属棒b垂直于M、N放置，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．现给棒a一大小为v0、水平向右的初速度，假设导轨都足够长，两棒质量均为m，在棒a的速度由v0减小到0.8v0的过程中，两棒始终与导轨接触良好．以下说法正确的是( )A．俯视时感应电流方向为顺时针B．棒b的最大速度为0.4v0C．回路中产生的焦耳热为0.1mD．通过回路中某一截面的电荷量为题型2|动量守恒定律在电磁感应中的应用例6 [2019·全国卷Ⅲ，19](多选)如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．下列图象中可能正确的是( )练6 [2020·山东阳谷二中期末](多选)如图所示，在高为h的桌面上固定着两根平行光滑金属导轨，导轨左段弯曲，右段水平，两部分平滑连接，导轨间距为L，电阻不计，在导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，ab、cd为两根相同的金属棒，质量均为m，长度均为L，电阻均为r.开始时cd静置于水平导轨上某位置，将ab从弯曲导轨上距离桌面高为h处由静止释放，cd离开导轨水平抛出，落地点ef距轨道末端的水平距离也为h，金属棒在运动过程中没有发生碰撞且与导轨接触良好，重力加速度为g.以下说法正确的是( )A．cd在导轨上的最大加速度为B．cd在导轨上的最大加速度为C．ab的落地点在ef的右侧D．电路中产生的热量为mgh练7 如图甲所示，两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道，如图所示放置，间距为d＝1 m，在左端弧形轨道部分高h＝1.25 m处放置一金属杆a，弧形轨道与平面轨道以光滑圆弧连接，在平直轨道右端放置另一金属杆b.杆a、b电阻分别为R a＝2 Ω，R b＝5 Ω，在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝2 T．现杆b以大小5 m/s的初速度(设为v0)开始向左滑动，同时由静止释放杆a.杆a由静止滑到水平轨道的过程中，通过杆b的平均电流为0.3 A．从杆a下滑到水平轨道时开始计时，a、b杆运动图象如图乙所示(以杆a运动方向为正)，其中m a＝2 kg，m b＝1 kg，g＝10 m/s2，求：(1)杆a在弧形轨道上运动的时间；(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；(3)在整个运动过程中杆b上产生的焦耳热．专题十一 电磁感应中的动力学、能量和动量问题考点突破例1 解析：(1)金属棒进入磁场Ⅰ做匀速运动，设速度为v 0，由平衡条件得mgsin θ＝F 安① 而F 安＝B 0I 0L ，② I 0＝B 0Lv 0R ＋r③代入数据解得v 0＝2 m/s.④(2)金属棒滑过cd 位置时，其受力如图所示．由牛顿第二定律得 mgsin θ－F ′安＝ma ，⑤ 而F ′安＝B 1I 1L ，⑥ I 1＝B 1Lv 0R ＋r，⑦代入数据可解得a ＝3.75 m/s 2.⑧(3)金属棒在进入磁场Ⅱ区域达到稳定状态时，设速度为v 1，则mgsin θ＝F ″安，⑨ 而F ″安＝B 1I 2L ○10 I 2＝B 1Lv 1R ＋r，⑪代入数据解得v 1＝8 m/s.⑫答案：(1)2 m/s (2)3.75 m/s 2 (3)8 m/s考法拓展1 解析：金属棒从静止开始到刚进入磁场Ⅰ的时间t 1＝v 0gsin θ＝0.4 s ，在磁场Ⅰ运动时间t 2＝x 1v 0＝0.5 s ，所以金属棒从开始到刚离开磁场Ⅰ所经历的时间为t ＝t 1＋t 2＝0.9 s.答案：0.9 s考法拓展2 解析：金属棒在未进入磁场前做初速度为0的匀加速直线运动a ＝gsin θ，由运动学公式得v 20＝2ax 0，代入数据解得x 0＝0.4 m. 答案：0.4 m考法拓展3 解析：金属棒从开始运动到在磁场Ⅱ中达到稳定状态过程中，根据能量守恒得 mg(x 0＋x 1＋x 2)sin θ＝Q ＋12mv 21，Q R ＝R R ＋r Q ＝7.5 J.答案：7.5 J练1 解析：本题考查电磁感应中的楞次定律，通过分析安培力判断物体的运动状态，回路中的电流以及焦耳热．重物P 和ab 棒是一个系统，重物P 的重力不变，ab 棒的重力沿斜面向下的分力不变，而ab 棒切割磁感线的速度在增大，则沿斜面向下的安培力随之增大，则ab 与P 的加速度变小，所以重物P 向下做加速度不断减小的加速运动，A 正确；cd 棒刚开始恰好不下滑，则有mgsin θ＝μmgcos θ，cd 棒刚好要向上滑动时，则有BIL ＝mgsin θ＋μmgcos θ，联立解得I ＝mgBL ，B 正确；cd 棒刚好要向上滑动时，ab 棒切割磁感线产生的感应电动势E ＝BLv ，感应电流I ＝BLv 2R ，可得v ＝2mgRB 2L 2，C 正确；由能量守恒定律可知，重物P 减少的重力势能等于ab 棒、重物P 增加的动能、ab 棒增加的重力势能与ab 、cd 棒产生的焦耳热之和，D 错误．答案：ABC练2 解析：用水平恒力F 向右拉动金属框，bc 边切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流i ，bc 边受到水平向左的安培力作用，设金属框的质量为M ，加速度为a 1，由牛顿第二定律有F －BiL ＝Ma 1；导体棒MN 受到向右的安培力，向右做加速运动，设导体棒的质量为m ，加速度为a 2，由牛顿第二定律有BiL ＝ma 2.设金属框bc 边的速度为v 时，导体棒的速度为v ′，则回路中产生的感应电动势为E ＝BL(v －v ′)，由闭合电路欧姆定律i ＝E R ＝BL (v －v ′)R，F 安＝BiL ，可得金属框bc 边所受安培力和导体棒MN 所受的安培力均为F 安＝B 2L 2(v －v ′)R ，二者加速度之差Δa ＝a 1－a 2＝F －F 安M －F 安m ＝F M －F 安⎝ ⎛⎭⎪⎫1M ＋1m ，随着所受安培力的增大，二者加速度之差Δa 减小，当Δa 减小到零时，F M ＝B 2L 2(v －v ′)R ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1M ＋1m ，之后金属框和导体棒的速度之差Δv ＝v －v ′＝FRmB 2L 2(m ＋M )，保持不变．由此可知，金属框的速度逐渐增大，金属框所受安培力趋于恒定值，金属框的加速度大小趋于恒定值，导体棒所受的安培力F 安＝B 2L 2(v －v ′)R 趋于恒定值，选项A 错误，BC 正确；导体棒到金属框bc 边的距离x ＝⎠⎛0t (v －v ′)dt ，随时间的增大而增大，选项D 错误．答案：BC练3 解析：cd 切割磁感线产生感应电动势为E ＝BLv 0，根据闭合电路欧姆定律得I ＝E 2R ＝BLv 02R ，故A 项错误．对于ab 棒：根据牛顿第二定律得mg －F f ＝ma ，又F f ＝μF N ，F N ＝BIL ，联立解得，加速度大小为a ＝g －μB 2L 2v 02mR ，故B 项正确．对于cd 棒，由公式q ＝ΔΦR 总得q ＝BLs 2R ，则得，s ＝2Rq BL，故C 项正确．设导体棒cd 在水平恒力撤去后产生的焦耳热为Q ，由于ab 的电阻与cd 相同，两者串联，则ab 产生的焦耳热也为Q.根据能量守恒得2Q ＋μmgs ＝12mv 20，又s ＝2Rq BL ，解得Q ＝14mv 20－μmgRqBL ，故D 项正确．综上所述，应选择A.答案：A例2 解析：(1)由牛顿第二定律a ＝F －mgsin θm ＝12 m/s 2进入磁场时的速度v ＝2as ＝2.4 m/s. (2)感应电动势E ＝Blv 感应电流I ＝BlvR安培力F A ＝IBl代入得F A ＝(Bl )2vR ＝48 N.(3)健身者做功W ＝F(s ＋d)＝64 J 由牛顿第二定律F －mgsin θ－F A ＝0 CD 棒在磁场区域做匀速运动 在磁场中运动的时间t ＝dv焦耳热Q ＝I 2Rt ＝26.88 J.答案：(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J例3 解析：(1)金属线圈向下匀速进入磁场时，有mgsin θ＝μmgcos θ＋F 安 其中F 安＝BId ，I ＝ER，E ＝Bdv解得v ＝(mgsin θ－μmgcos θ)RB 2d2＝2 m/s. (2)设最高点离bb ′的距离为x ，线圈从最高点到开始进入磁场过程做匀加速直线运动，有v 2＝2ax ，mgsin θ－μmgcos θ＝ma 线圈从向上离开磁场到向下进入磁场的过程，根据动能定理有E k1－E k ＝μmgcos θ·2x ，其中E k ＝12mv 2得E k1＝12mv 2＋v 2μmgcos θgsin θ－μgcos θ＝0.1 J.(3)线圈向下匀速通过磁场区域过程中， 有mgsin θ·2d －μmgcos θ·2d ＋W 安＝0 Q ＝－W 安解得Q ＝2mgd(sin θ－μcos θ)＝0.004 J. 答案：(1)2 m/s (2)0.1 J (3)0.004 J例4 解析：(1)由图乙得ab 棒刚开始运动瞬间a ＝2.5 m/s 2， 则F －F f ＝ma ， 解得F f ＝0.2 N.ab 棒最终以速度v ＝10 m/s 匀速运动，则所受到拉力、摩擦力和安培力的合力为零，F －F f －F 安＝0.F 安＝BIL ＝BL Blv R ＝B 2L 2vR .联立可得R ＝B 2L 2vF －F f＝0.4 Ω.(2)由功能关系可得(F －F f )x ＝12mv 2＋Q ，解得Q ＝20 J.答案：(1)0.4 Ω (2)20 J练4 解析：(1)线圈刚进入磁场时有：E ＝BLv 0 根据闭合电路欧姆定律：I ＝ER所以安培力F ＝B 2L 2v 0R根据牛顿第二定律：F －μmg ＝ma. a ＝B 2L 2v 0mR －μg ，方向向左(2)根据动量定理，对线圈： μmgt －I 安＝0. 其中安培力的冲量：I 安＝F 安t ′＝B I －L ·t ′＝BLq q ＝ΔΦR ＝BL 2R .综上解得t ＝B 2L 3μmgR.(3)自线圈进入磁场到线圈右侧边到达PQ 过程中，对于单个线圈，根据动能定理得 μmgd －W 安＝0，所以克服安培力做功W 安＝μmgd单个线圈离开磁场的运动情况和进入磁场相同，W ′安＝W 安＝μmgd ， 所以对于n 个线圈有Q ＝2n μmgd答案：(1)B 2L 2v 0mR －μg (2)B 2L3μmgR(3)2n μmgd练5 解析：(1)设金属杆的最大速度为v m ，安培力与重力平衡，则有：F 安＝mg 又F 安＝BIL ，I ＝ER ＋r，E ＝BLv m 联立得：F 安＝B 2L 2v mR ＋r解得：v m ＝4 m/s(2)电路中产生的总焦耳热： Q 总＝R ＋r R Q ＝3＋13×0.6 J ＝0.8 J由能量守恒定律得：mgh ＝12mv 2m ＋Q 总解得：h ＝1.6 m(3)为使ab 杆中不产生感应电流，应使穿过回路平面的磁通量不发生变化， 在该时刻穿过回路平面的磁通量为： Φ1＝BLht 时刻的磁通量为： Φ2＝B ′L ⎝ ⎛⎭⎪⎫h ＋v m t ＋12gt 2 由Φ1＝Φ2得：B ′＝Bhh ＋v m t ＋12gt2代入数据解得：B ′＝ 1.65t 2＋4t ＋1.6T答案：(1)4 m/s (2)1.6 m (3)B ′＝ 1.65t 2＋4t ＋1.6T例5 解析：本题考查电磁感应中的电荷量、能量等物理量的计算．棒a 向右运动，回路面积减小，根据楞次定律可知，俯视时感应电流方向为逆时针，A 错误；在棒a 的速度由v 0减小到0.8v 0的过程中，棒a 减速，棒b 加速，对棒a ，由动量定理可得B I －·Lt ＝BqL ＝mv 0－0.8mv 0，对棒b ，由动量定理可得B I －·2Lt ＝mv ，联立可得v ＝0.4v 0，q ＝mv 05BL ，B 正确，D 错误；根据能量守恒定律可得Q ＝12mv 20－12m(0.8v 0)2＋12m(0.4v 0)2＝0.1mv 20，C 正确．答案：BC例6 解析：由楞次定律可知ab 棒做减速运动，cd 棒做加速运动，即v 1减小，v 2增加．回路中的感应电动势E ＝BL(v 1－v 2)，回路中的电流I ＝E R ＝BL (v 1－v 2)R ，回路中的导体棒ab 、cd 的加速度大小均为a ＝F m ＝BIL m ＝B 2L 2(v 1－v 2)mR ，由于v 1－v 2减小，可知a 减小，所以ab 与cd 的v ­ t 图线斜率减小，I 也非线性减小，所以A 、C 正确，B 、D 错误．答案：AC练6 解析：本题从动量和能量两个角度考查双棒问题．当cd 受到的安培力最大时，cd 在导轨上的加速度最大，即ab 刚进入磁场时，cd 在导轨上的加速度最大，设此时ab 的速度为v ，根据机械能守恒定律可得12mv 2＝mgh ，解得v ＝2gh ，此时回路中的感应电流I ＝BLv 2r ，cd 在导轨上的最大加速度a ＝BIL m ＝B 2L 22gh2mr，故A 正确，B 错误； 设cd 离开导轨时的速度为v 1，根据平抛运动规律可知，下落时间t ＝2h g ，则v 1＝h t＝gh2，设cd 离开导轨时ab 的速度为v ′，根据动量守恒定律可得mv ＝mv ′＋mv 1，解得v ′＝v 1＝gh2，所以ab 的落地点也在ef 处，故C 错误；电路中产生的热量Q ＝mgh －12mv ′2－12mv 21＝12mgh ，故D 正确．答案：AD练7 解析：(1)设杆a 刚滑到水平轨道时，杆b 的速度为v b ，杆a 在弧形轨道上运动的时间与杆b 从开始滑动到杆a 刚滑到水平轨道时所用时间相等，对杆b 应用动量定理有Bd I －t 1＝m b v b －m b v 0其中v 0＝－5 m/s ，v b ＝－2 m/s 解得t 1＝5 s.(2)设杆a 下滑到水平轨道时的速度为v a ，由杆a 下滑的过程中机械能守恒有 m a gh ＝12m a v 2a解得v a ＝5 m/s设两杆最后共同的速度为v ，两杆在水平轨道上运动过程中动量守恒，有 m a v a ＋m b v b ＝(m a ＋m b )v 解得v ＝83m/s对杆a 在水平轨道上运动过程应用动量定理有 －Bd I －t 2＝m a v －m a v a 又q ＝I －t 2解得q ＝73C.(3)由能量守恒定律得，两杆产生的总焦耳热Q 总＝m a gh ＋12m b v 20－12(m a ＋m b )v 2＝1616 J杆a 、b 串联，电流相等，则相同时间内产生的焦耳热与电阻成正比 故杆b 上产生的焦耳热Q ＝R b R a ＋R b Q 总＝1156J. 答案：(1)5 s (2)73 C (3)1156 J。

高中生物细胞的能量知识点
以下是高中生物中关于细胞的能量的基础知识点：
1. 能量转化：生物体内的所有化学反应都需要能量来推动，细胞是生物体的基本单位，其中发生了许多化学反应。

细胞通过不同的代谢途径将光能、化学能等转化为生物体
所需的能量。

2. ATP（adenosine triphosphate）：ATP是一种高能分子，是细胞内大部分能量转化
和储存的分子，包括细胞的生长、运动和分裂等过程都需要ATP提供能量。

3. 细胞呼吸：细胞呼吸是细胞内发生的一系列化学反应，将有机物分解为二氧化碳、
水和能量(ATP)。

它包括糖的降解过程：糖的有氧呼吸和糖的无氧呼吸。

4. 光合作用：在光合作用中，细胞利用太阳能将水和二氧化碳转化成氧气和糖类物质。

光合作用发生在植物叶绿体中的叶绿体色素分子（叶绿素）中。

5. 化学能：细胞能量的储存形式是化学能，化学能以化学键的形式储存在有机物分子中，例如葡萄糖分子中的化学键是储存的化学能。

6. 发酵：当氧气不足时，细胞可以通过发酵过程产生ATP。

发酵是一种无氧呼吸过程，产生少量ATP，例如乳酸发酵和酒精发酵。

7. 胞质器官：细胞有多个胞质器官参与到能量转化的过程中，其中包括线粒体（细胞
呼吸发生的地方）和叶绿体（光合作用发生的地方）等。

这些是高中生物细胞的能量方面的基础知识点，对于进一步理解生物细胞的能量需要
更深入的学习和研究。

专题11 细菌、真菌、病毒1．（2022·北京平谷·二模）研究人员为探究细菌对落叶的分解作用，展开了以下实验步骤，不正确．．．的是（）A．选择两种不同树种的树叶，一组为实验组，一组为对照组B．实验前对两组树叶都进行灭菌处理C．实验时，一组放在无菌条件下，另一组接种细菌后放在无菌条件下D．实验过程中始终保持落叶潮湿【答案】A【分析】对照实验指在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。

根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。

一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。

没有处理是的就是对照组。

【详解】A．甲、乙两组以细菌为变量形成了一组对照实验，目的是探究细菌对植物落叶的分解作用。

为保证变量唯一，应选择同种树叶，A错误。

B．两组树叶都进行灭菌，防止杂菌的干扰，B正确。

C．一组放在无菌条件下，一组接种细菌后放在无菌条件下，形成以细菌为变量的对照实验，C正确。

D．实验过程中始终保持落叶潮湿，因为细菌的繁殖需要水分，D正确。

故选A。

2．（2022·北京房山·二模）每年的3月24日和12月1日分别是世界防治结核病日和艾滋病日。

统计数据显示，结核病超艾滋病成为最致命传染病。

结核病是由结核杆菌引起的一种呼吸道传染病，下列叙述中正确的是（）A．肺结核可通过空气、飞沫等途径传播B．结核杆菌的细胞核内含有遗传物质C．握手可以传播艾滋病D．艾滋病的病原体属于原生生物【答案】A【分析】传染病是指由病原体引起的，能够在人与人之间、人与动物之间传播的疾病。

引起传染病的细菌、病毒和寄生虫等生物，称为病原体。

【详解】A．肺结核属于呼吸道传染病，主要通过飞沫和尘埃传播，A符合题意。

B．结核杆菌属于细菌，没有成形的细胞核，B不符合题意。

C．HIV主要存在于感染者和病人的血液、精液、阴道分泌物、乳汁中，交谈、握手拥抱、礼节性亲吻、同吃同饮、共用厕所和浴室、共用办公室、公共交通工具、娱乐设施等日常生活接触不会传播HIV，C不符合题意。

2020衡水名师原创生物专题卷专题十一人体的内环境与稳态考点37 内环境的组成与稳态 4颗星（1-33题）考试时间：90分钟满分：90分说明：请将选择题正确答案填写在答题卡上，主观题写在答题纸上第I卷（选择题）一、选择题（本题共30小题，每小题2分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。

）1、考点37 易下列属于人体内环境的组成成分的是( )①血浆、组织液和淋巴O和葡萄糖②血红蛋白、2CO和胰岛素③葡萄糖、2④激素、唾液淀粉酶和氨基酸A.①③B.③④C.①②D.②④2、考点37 易关于在正常情况下组织液生成与回流的叙述,错误的是( )A.生成与回流的组织液中氧气的含量相等B.组织液不断生成与回流,并保持动态平衡C.血浆中的有些物质经毛细血管动脉端进入组织液D.组织液中的有些物质经毛细血管静脉端进入血液3、考点37 易4、下列有关稳态的叙述,正确的是( )A.血浆蛋白、血红蛋白、抗体、受体都属于内环境的组成成分B.内环境中葡萄糖氧化分解给生物体提供能量,有利于生命活动的进行C.组织液中部分物质会通过淋巴循环回到血浆D.缓冲物质对的存在使得机体在任何情况下都能维持恒定的pH值4、考点37 易如图是人体局部内环境示意图。

以下叙述正确的是( )A.①结构和②结构的细胞所处的具体内环境相同B.长期营养不良会使C液减小C.正常情况下C液中CO2浓度高于A液D.丙酮酸氧化分解产生二氧化碳和水的过程发生在C液中5、考点37 中在高等动物体内,细胞与内环境之间的物质交换的正确关系是( )A.B.C.D.6、考点37 中如图表示人体中部分体液的关系图。

下列叙述中不正确的是( )A.过程2、6受阻时,会引起组织水肿B.乙液中可以存在乙酰胆碱,甲液渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质的含量有关C.T细胞、B细胞可以存在于甲液和丙液中D.丁中O2浓度不可能比甲中的高7、考点37 中如图中a 、b 、c 为相应部位的细胞外液。

备考2023年中考生物一轮专题复习用卷11人体的营养第Ⅰ 卷客观题第Ⅰ 卷的注释1．下列物质哪种不属于有机物的是()A．二氧化碳B．糖类C．蛋白质D．核酸2．下列营养物质中，能在纸上留下“油斑”的是（）A．蛋白质B．淀粉C．纤维素D．脂肪3．“便秘”体现了消化道哪一功能（）A．小肠内有多种消化液B．大肠有吸收水分的功能C．口腔能分泌唾液淀粉酶D．胃具有吸收水分、无机盐和酒精的功能4．长期以精米为主食的人可能会患脚气病的原因是身体缺乏（）A．维生素A B．维生素B1C．维生素C D．维生素D5．“食饮有节，起居有常”是古代医学巨著《黄帝内经》提出的养生方法，也是青少年保持身体健康的良好生活习惯。

下列所列生活习惯，不科学的是（）A．一日三餐定时适量、膳食均衡、比例适中B．适当多吃富含蛋白质的食物，有利于身体生长发育C．饮料的主要成分是水，可以大量放心饮用D．日常作息应有规律，早睡早起，适当运动6．俗话说：“人是铁，饭是钢”。

人体的生长发育需要各种营养物质，与人体吸收营养物质有关的系统是（）A．呼吸系统B．消化系统C．循环系统D．泌尿系统7．馒头中的淀粉在消化道内分解为葡萄糖的过程中，无直接作用的是（）A．唾液B．牙齿C．大肠D．胰液8．“荤素搭配有营养，饥饱有度利健康”。

以下食物搭配中蛋白质丰富的是（）A．大米粥和土豆泥B．小米粥和炸酱面C．煮鸡蛋和鲜牛奶D．炸薯条和炸油条9．下列几种营养物质中，既是建造和修复细胞的重要原料，也可以为人体提供能量是：（）A．水B．无机盐C．蛋白质D．维生素10．如图所示，三条曲线A、B、C分别表示蛋白质、脂肪、淀粉三种物质的含量在人体消化道中各部位的变化情况，下列关于A、B、C三条曲线判断正确的是（）A．A是蛋白质，B是脂肪，C是淀粉B．A是淀粉，B是蛋白质，C是脂肪C．A是脂肪，B是蛋白质，C是淀粉D．A是淀粉，B是脂肪，C是蛋白质11．下列关于选购蔬菜等非包装食品时应注意的问题中，不正确的是A．购买蔬菜时看颜色，摸摸是否硬挺，以判断是否新鲜B．购买蔬菜时看菜叶上是否有虫眼，以判断是否有农药残留C．购买鱼时看是否有光泽，闻闻气味是否新鲜D．购买猪、牛等肉类时，看看是否有检疫部门的印章12．不参与淀粉的消化，但参与蛋白质消化的消化液（）A．唾液B．胃液C．肠液D．胰液13．小明没吃早餐就去打球，不久感到头昏脚软，同学买了下列食物，请问他要吃哪种才能在短时间内恢复？（）A．香肠B．花生C．鸡蛋D．馒头14．膳食纤维是人体需要的营养物质之一，对于维持身体健康非常重要。

专题11功和功率及动能定理的理解与应用目录题型一恒力做功的分析和计算..................................................................................................................................1题型二变力做功的分析和计算. (4)类型1微元法计算变力做功...............................................................................................................................5类型2图像法计算变力做功...............................................................................................................................5类型3等效转换法求变力做功...........................................................................................................................7类型4平均力法求变力做功...............................................................................................................................7类型5应用动能定理求变力做功.......................................................................................................................8题型三功率的分析和计算 (9)类型1功率的分析和计算...................................................................................................................................9类型2功率和功综合问题的分析和计算.........................................................................................................11题型四机车启动问题 (13)类型1恒定功率启动.......................................................................................................................................14类型2恒加速度启动问题...............................................................................................................................15题型五动能定理的理解............................................................................................................................................17题型六动能定理的基本应用....................................................................................................................................19题型七动能定理与图像的“数形结合”. (21)类型1E k －x (W －x )图像问题.............................................................................................................................22类型2F －x 图像与动能定理的结合.................................................................................................................23类型3其他图像与动能定理的结合.................................................................................................................25题型八动能定理在多过程、往复运动问题中的应用.. (27)类型1运用动能定理解决多过程问题...........................................................................................................27类型2动能定理在往复运动问题中的应用.. (30)题型一恒力做功的分析和计算【解题指导】1．判断力是否做功及做正、负功的方法(1)恒力做的功直接用W ＝Fl cos α计算或用动能定理计算。

专题11 细胞的增殖1、最新考纲1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)2.细胞的有丝分裂(Ⅱ)3.细胞的无丝分裂(Ⅰ)4.实验：(1)观察细胞的有丝分裂。

(2)模拟探究细胞表面积与体积的关系2、最近考情2018·全国卷Ⅰ(4)、2018·全国卷Ⅲ(4)、2017·全国卷Ⅲ(29)生命观念理解细胞周期概念和有丝分裂过程，形成结构与功能相适应的观念科学思维比较有丝分裂过程中物质或结构的变化规律，培养逻辑思维能力科学探究观察根尖细胞的有丝分裂，模拟探究细胞表面积与体积的关系讲考纲考情讲核心素养构思维导图核心突破例题精讲考点一细胞的生长和细胞周期【科学思维】【基础知识梳理】1．细胞不能无限长大的原因(1)受相对表面积的制约：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。

(2)受核质比的制约：细胞核中的DNA是有限的，其能够控制的细胞质的范围有限。

2．细胞增殖(1)概念：细胞以分裂的方式进行增殖，包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。

(2)方式：真核细胞：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂；原核细胞：二分裂。

(3)意义：是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。

3．细胞周期(1)范围：连续进行有丝分裂的细胞才有细胞周期。

(2)概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。

一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期进行活跃的物质准备，同时细胞有适度的生长。

(3)细胞周期的表示方法方法名称表示方法用字母表示扇形图A→B→C→A为一个细胞周期直线图a＋b或c＋d为一个细胞周期坐标图a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期柱形图B组细胞处于分裂间期，C组细胞多数处于分裂期，A 组细胞为细胞分裂结束形成的子细胞和未进行DNA复制的细胞(4)细胞周期的特点：不同种类细胞的细胞周期不一定相同，分裂间期与分裂期所占比例也不一定相同。

专题11 生物的生殖、发育、遗传和变异第一章生物的生殖和发育第一节植物的生殖根据是否经两性生殖细胞的结合，生物的生殖方式可分为有性生殖和无性生殖●扦插材料怎样处理才能更容易成活呢？（1）扦插材料上方切口水平，（为了减少水分蒸发）（2）下方切口斜向，（为了容易生根、吸水面积大）（3）茎段带个节，下面节的叶去掉，上面节的叶片剪去一部分（为了减少水分蒸发），有利于新个体成活。

●嫁接后植株枝条上所接的果实表现为接穗的形状，比如，将红富士苹果的接穗嫁接到国光苹果的砧木上，结出的是红富士苹果，而砧木只为它提供水分、无机盐等营养物质●要让一棵树上结不同的果实，只有嫁接可以，其他生殖方式无法做到第二节昆虫的生殖和发育1、生殖发育特点生殖方式：有性生殖。

（卵生、体内受精）发育方式：变态发育2、变态发育概念：在由受精卵发育成新个体的过程中，幼体与成体的形态结构和生活习性差异性很大的发育过程。

期的发育过程。

时期的发育过程具有蛹期，幼虫和成虫有明显差异，有羽化现象没有蛹期，若虫和成虫相似，无羽化现象●完全变态、不完全变态是针对昆虫的发育，不同于两栖动物的变态发育●蛹是判断完全变态和不完全变态的关键，有蛹期的是完全变态，没有蛹期的是不完全变态。

●昆虫在发育过程中，由于体外的外骨胳限制着身体的长大，所以，在发育过程中具有蜕皮现象。

（如：蝗虫等的发育过程）●完全变态发育的农业害虫，主要在幼虫时期对农作物造成伤害（比如棉铃虫、菜粉蝶等），不完全变态发育的农业害虫，幼虫和成虫都会对农作物造成危害，但多数为成虫期对农作物的危害大（比如蝗虫）家蚕在幼虫期产丝，要想提高产丝量，应该延长家蚕的幼虫期。

●昆虫在发育过程中存在蜕皮现象，原因是外骨骼不随身体生长而生长，蜕下去的结构是外骨骼，用以保护身体内部柔软的器官，防止体内水分的蒸发。

第三节两栖动物的生殖和发育受精卵蝌蚪幼蛙成蛙受精卵经过孵化形成蝌蚪，蝌蚪生活在水中，用鳃呼吸，用尾游泳，这个时期的蝌蚪从外部形态到内部结构都很像鱼。

专题11 细胞的分化、衰老与死亡考点1 细胞的分化1．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。

2．高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。

原因是细胞中有全套的遗传物质。

3．动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。

4．细胞分化的原因是基因的选择性表达。

5．同一个体的两个细胞不同的直接原因是蛋白质不同，根本原因是mRNA不同；两个个体不同的直接原因是蛋白质不同，根本原因是DNA不同。

考点2 细胞的衰老和死亡1．衰老的细胞主要具有以下特征：①细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；②细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；③细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递；④细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。

2．对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事；总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

3．由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。

由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。

4．在成熟的生物体中，细胞的自然更新、某些被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。

细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。

1．（2023·海南·高考真题）根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。

用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。

将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。

下列有关叙述错误的是（）A．根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质B．物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多C．根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量D．物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果【答案】D【解析】根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多，B 正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D 错误。