- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
正确答案
解析
解：伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变．物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，高度越大，初始的势能越大转化后的末动能也就越大，速度越大，故ABD错误，C正确．
故C正确．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、能量守恒定律是无条件成立的，故永动机是不可以制成的，故A错误；
B、宇宙中的总能量是守恒的，故太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，照射到宇宙空间的能量也不会消失，故B错误；
C、“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，说明能量可以凭空产生，但是一定要戴在运动的手上，说明里面有自动上发条的装置，故C错误；
D、没有不吃草的马，说明“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，故D正确；
故选D．
某地强风的风速是20m/s，空气的密度是ρ=1.3kg/m3．一风力发电机的有效受风面积为S=20m2，如果风通过风力发电机后风速减为12m/s，且该风力发电机的效率为η=80%，则该风力发电机的电功率______．
正确答案
53kw
解析
解：t时间内，通过发电机的有效受风面的空气的体积为：V=S•L=S•v1t ①
通过发电机的有效受风面的空气的质量为：m=ρV ②
动能减小量为：△Ek=
根据能量守恒定律，有：Pt=η•△Ek ④
联立以上四式，有：P=
故答案为：53kw．
能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．下列说法正确的是（ ）
正确答案
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解：自然界的总能量是守恒的，能量即不能被消灭，也不能被创生，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，可利用的能源减少了，所以会有能源危机，所以我们要节约能源．所以ABD均错，而C正确．
阅读如下资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为势辐射，势辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位央积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．
有关数据及数学公式：太阳半径Rs=696000千米，太阳表面温度T=5770开，火星半径r=3395千米，球面积，S=4πR2，其中R为球半径．
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-9米～1×10-4米范围内，求相应的频率范围．
（2）每小量从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．
正确答案
解析
解：（1）根据公式f=
f2=3×1013Hz（由电磁波速度公式C=fλ可求此频率范围）
∴辐射的频率范围为3×1013赫～1.5×1013赫
（2）每小量从太阳表面辐射的总能量为
代入数所得W=1.38×1010焦
（3）设火星表面温度为T，太阳到火星距离为d，火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为
d=400Rs
∴
火星单位时间内向外辐射电磁波能量为
火星处在平衡状态Ptσ=Pσπt
即
解得火星平均温度
答：（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7～1×10-5m范围内，则相应的频率范围3×103～1.5×1015Hz．
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为1.38×1030J；
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上．已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，则估算火星的平均温度为204k．
质量为m的0℃的冰雹，自空中自由静止下落，由于空气阻力的作用，其中1%质量的冰在下落过程中完全融化成0℃的水脱离冰雹，若落地时的速度为400m/s，求：
（1）冰雹下落的高度？
（2）若落地时，动能全部转化成热，问能否将冰雹融化？
（设冰的融化热λ=0.34×107J/kg，g为10m/s2）
正确答案
解析
解：（1）设冰雹下落的高度为h，根据题意有
mgh-
所以h=
（2）假设能全部熔化，则需满足
而
（1-1%）mλ≈3.4×106mJ
显然由动能转化成的热不足以满足冰全部熔化的需要，故不能将冰雹熔化
答：（1）冰雹下落的高度为11320m；
（2）不能
既然能量是守恒的，但我们还是要节约能源，你觉得根本原因是______．
正确答案
利用能量的过程中有能量耗散（或者能源的品质不断降低）
解析
解：能量虽然守恒，但在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，符合自然界中一切与热现象有关的宏观过程都有方向性，是不可逆的；
能源利用后能源的品质不断降低．
故答案为：利用能量的过程中有能量耗散（或者能源的品质不断降低）
如图（a），磁铁A、B的同名磁极相对放置，置于水平气垫导轨上．A固定于导轨左端，B的质量m=0.5kg，可在导轨上无摩擦滑动．将B在A附近某一位置由静止释放，由于能量守恒，可通过测量B在不同位置处的速度，得到B的势能随位置x的变化规律，见图（c）中曲线I．若将导轨右端抬高，使其与水平面成一定角度（如图（b）所示），则B的总势能曲线如图（c）中II所示，将B在x=20.0cm处由静止释放，求：（解答时必须写出必要的推断说明．取g=9.8m/s2）
（1）B在运动过程中动能最大的位置；
（2）运动过程中B的最大速度和最大位移．
（3）图（c）中直线III为曲线II的渐近线，求导轨的倾角．
（4）若A、B异名磁极相对放置，导轨的倾角不变，在图（c）上画出B的总势能随x的变化曲线．
正确答案
解析
解：（1）势能最小处动能最大
由图线II得x=6.1cm（在5.9～6.3cm间均视为正确）
故B在运动过程中动能最大的位置为x=6.1cm．
（2）由图读得释放处（x=20.0cm处）势能Ep=0.90J，此即B的总能量．由于运动中总能量守恒，因此在势能最小处动能最大，由图象得最小势能为0.47J，则最大动能为Ekm=0.9-0.47=0.43J
（Ekm在0.42～0.44J间均视为正确）
最大速度为
x=20.0 cm处的总能量为0.90J，最大位移由E=0.90J的水平直线与曲线II的左侧交点确定，由图中读出（左侧）交点位置为x=2.0cm，因此，最大位移△x=20.0-2.0=18.0cm（△x在17.9～18.1cm间均视为正确）
故运动过程中B的最大速度为1.31m/s，最大位移为18.0cm．
（3）渐近线III表示B的重力势能随位置变化关系，即EPg=mgxsinθ=kx
∴
由图读出直线斜率
故导轨的倾角为59.70．
（4）若异名磁极相对放置，A，B间相互作用势能为负值，总势能如图中红线所示，
用打气筒给自行车打气时会感到越来越费力，气筒壁还会发热，对上述现象的解释正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、气体分子间距较大，表现为引力，之所以打气费劲是因为气体被压缩压强增大，故A错误．
B、气体被压缩，体积减小，密度增大，压强增大，在相同时间内，撞击活塞的气体数目增多，故B正确．
CD、气筒壁发热的原因有两个，一是活塞摩擦做功，二是气体内能增大，温度升高，器壁吸热．后者为主要因素，故C正确，D错误．
故选：BC
正确答案
解析
解：当质点自P点上方高度R处由静止下落运动到Q的过程中，质点滑到Q点时，速度恰好为零，则由能量守恒定律有
质点在半圆轨道运动过程中克服摩擦力做的功W1=mgR
下落到P点的过程，由动能定理有
现将质点自P点上方高度2R处由静止开始下落，下落到P点的过程中，由动能定理有
解得
可知质点在半圆轨道运动的速度将比在R处下落时要更大
质点在半圆轨道做圆周运动，运动速度增大，则轨道对质点的支持力增大
由牛顿第三定律可知，质点对轨道的压力增大，则质点受到的摩擦力增大
因此质点从P点运动到Q点的过程中克服摩擦力所做的功W＞W1=mgR
由能量守恒可知，mg•2R-W=mgh
由于W＞W1=mgR
则h＜R
故C正确，ABD错误；
故选：C．
关于能源和能量，下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、电磁波的传播同时伴随着能量的传递，故A正确．
B、在电磁感应现象中，机械能转化为电能，故B错误，
C、自然界的能量是守恒的，在数量上并未减少，但可利用率越来越小，地球上的能源不会永不枯竭，故C正确．
D、能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故D错误．
故选AC．
（1）斜面与水平地面的夹角θ．
（2）上述条件仍成立，若再在斜面下端与地面交 接处设一个垂直斜面的弹性挡板，塑料块与它相碰后可以立即原速率反弹．现要使弹丸与塑料块相碰后一起沿斜面向下运动，它们与挡板第一次相撞后恰好仍能返回C点，则塑料块与斜面间的动摩擦因数应为多少？
正确答案
解析
解：（1）对弹丸从开始到C点过程，研究竖直方向的分运动，设到C点时竖直方向分速度为vy，根据运动学公式
得 vy=6m/s所以此时弹丸速度方向偏离原方向的夹角θ满足：tanθ=
所以，θ=37°
依题意知，斜面与水平地面夹角也为θ=37°
（2）设弹丸与塑料块碰撞后两者共同速度为v1，依动量守恒有：
m
解得：v1=1m/s
从结合体开始下滑到返回C点的全过程，设通过的总路程为s根据能量守恒：
μ（m+M）gcosθS=
而：S=
解得：μ=0.125
答：（1）倾角为37°（2）动摩擦因数为0.125
很多学者认为世界能源危机的主要原因是石油价格过于便宜，以至于使世界对其产生了过度的依赖性而迅速消耗殆尽，他们主张减少对化石燃料的依赖，增加研究经费用于对能源、燃料替代用品的研究，目前主要的替代能源有：甲醇、生物能、太阳能、潮汐能和风能等多种新能源．但是迄今为止只有水力发电和核能有明显的功效．结合所学知识，可知（ ）
正确答案
解析
解：A、根据能量守恒定律，能量的总量是守恒的，故A错误；
B、能量耗散意味着可利用的能源不断的减少，故B正确；
C、能量耗散是说明能量的可以利用的品质降低了，但并不违反能量守恒定律，故C正确；
D、替代的能源出现，但宇宙总能量是守恒的，故D正确；
故选BC．
石油、天然气、地热能、太阳能中属于常规能源的是______，属于新能源的是______．
正确答案
石油、天然气
地热能、太阳能
解析
解：常规能源是目前大量使用的能源，有石油，天然气；
新能源是新近利用或正在着手开发的能源，如地热能，太阳能；
故答案为：石油、天然气，地热能、太阳能．
做下列几种运动的物体，在运动过程中，遵守机械能守恒定律的是（ ）
正确答案
解析
解：A、自由落体运动只有重力做功，机械能守恒，故A正确；
B、雨点匀速下落，雨点的动能不变而重力势能减少，雨点的机械能减少，机械能不守恒，故B错误；
C、汽车刹车时，重力势能不变而动能减少，机械能不守恒，故C错误；
D、木块沿斜面匀速下滑，动能不变，重力势能减小，总机械能减小，所以机械能不守恒，故D错误；
故选：A．
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