- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
以下哪种能源是由消耗其他能源产生的二次能源（ ）
正确答案
解析
解：由于二次能源是由其他能源产生的，而电能是消耗其他能而产生的，故A正确，BCD错误．
故选：A．
（1）木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度；
（2）从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间，木板运动的路程s；
（3）从断开轻绳到木板和物块都静止，摩擦力对木板及物块做的总功W．
正确答案
解析
解：
（1）、木板第一次上升过程中，对物块受力分析，受到竖直向下的重力、垂直于斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力作用，设物块的加速度为a物块，
则物块受合力 F物块=kmgsinθ-mgsinθ…①
由牛顿第二定律 F物块=ma物块…②．
联立①②得：a物块=（k-1）gsinθ，方向沿斜面向上．
（2）设以地面为零势能面，木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1，由机械能守恒有：
解得：
设木板弹起后的加速度a板，由牛顿第二定律有：
a板=-（k+1）gsinθ
S板第一次弹起的最大路程：
解得：
木板运动的路程S=
（3）设物块相对木板滑动距离为L
根据能量守恒有：
mgH+mg（H+Lsinθ）=kmgsinθL
摩擦力对木板及物块做的总功为：
W=-kmgsinθL
联立以上两式解得：
答：（1）木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度为（k-1）gsinθ；
（2）从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间，木板运动的路程为
（3）从断开轻绳到木板和物块都静止，摩擦力对木板及物块做的总功为
（Ⅰ）此过程克服大气压力所做的功；
（Ⅱ）活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？
正确答案
解析
解：Ⅰ．设大气作用在活塞上的压力为F，则：F=P0S
根据功的算式W=FL
得：W=
Ⅱ．设活塞离开气缸时动能为Ek，则：
根据能量守恒定律得：
△E=
答：此过程克服大气压力所做的功为
活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了
地球绕太阳的运动可看作是轨道半径为R的匀速圆周运动，太阳源源不断地向四周辐射能量，太阳光的总辐射功率为PS，太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的过程中，大约有30%的能量损耗．到达地面的太阳光由各种频率的光子组成，每个光子不仅具有能量，还具有动量，其能量与动量的比值为c，c为真空中的光速．（在计算时可认为每个光子的频率均相同）
（1）求射到地面的太阳光在垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射功率Pe；
（2）辐射到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，光子对被照射物体单位面积上所施加的压力叫做光压，假设辐射到地面的太阳光被地面全部吸收，求太阳光对地面的光压I；
（3）试证明：地球表面受到的太阳光辐射压力，和地球绕太阳做圆周运动的轨道半径R的平方成反比（PS可认为不变）．
正确答案
解析
解：（1）太阳向各个方向均匀辐射，则有：Pe=
（2）在地面上取一个很小的截面积S，设在很短的时间间隔t内，有N个光子垂直射入此面积，产生的光压力为F，根据动量定理有：
-Ft=0-NP…②
根据光压的定有：I=
根据光子能量E和动量p的大小关系为：P=
在地球轨道处、垂直于太阳光方向的单位面积上的太阳辐射功率为：Pe=
联立解得：I=
（3）设地球半径为r，则地球受到的光辐射压力为：Fe=I•πr2…⑦
联立⑥⑦解得：Fe=
式中Ps、r、c均为常量，可见地球所受的光辐射压力和地球到太阳的距离R的平方成反比
答：（1）射到地面的太阳光在垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射功率则有
（2）太阳光对地面的光压为
（3）
已知铝的密度约为水的密度的3倍，设实验时的环境温度及湖面冰的温度均为 0℃．已知此情况下，冰的熔解热λ=3.34×105J/kg．
（1）试采用以上某些数据估算铝的比热c．
（2）对未被你采用的实验数据，试说明不采用的原因，并作出解释．
正确答案
解析
设铝的密度为ρAl，比热为c，冰的密度为ρ，熔解热为λ，则铝球的温度从t℃降到0℃的过程中，放出的热量
熔化的冰吸收的热量
假设不计铝球使冰熔化过程中向外界散失的热量，则有Q1=Q2…③
解得
即h与t成线形关系．此式只对t＞t0时成立．将表中数据画在h～t图中，得第1，2，…，8次实验对应的点A、B、…、H．数据点B、C、D、E、F五点可拟合成一直线，如图预解18-6-2所示．此直线应与④式一致．这样，在此直线上任取两点的数据，代人④式，再解联立方程，即可求出比热c的值．例如，在直线上取相距较远的横坐标为8和100的两点X1和X2，它们的坐标由图2可读得为X1（8.0，5.0）X2（100，16.7）
将此数据及λ的值代入④式，消去R，得
c=8.6×102J/kg•°C…⑤
2．在本题作的图2中，第1，7，8次实验的数据对应的点偏离直线较远，未被采用．这三个实验数据在h～t图上的点即A、G、H．A点为什么偏离直线较远？
因为当h≈R时，从④式得对应的温度t0≈65℃，④式在t＞t0的条件才成立．但第一次实验时铝球的温度t1=55℃＜t0，熔解的冰的体积小于半个球的体积，故④式不成立．
G、H为什么偏离直线较远？因为铝球的温度过高（120℃、140℃），使得一部分冰升华成蒸气，且因铝球与环境的温度相差较大而损失的热量较多，②③式不成立，因而④式不成立．
答：（1）铝的比热c为8.6×102J/kg•°C．
（2）见解析
电子电荷量q=1.60×10-19C，质子的静止质量m0=1.673×10-27kg．
正确答案
解析
解：带电粒子在静电场内从S到T的运动过程中，经历了从S到N和从N到T的两次加速，粒子带的电荷量q的大小均为1.60×10-19C，若以U 表示N 与地之间的电压，则粒子从电场获得的能量
△E=2qU （1）
质子到达T处时的质量
式中v为质子到达T时的速度．质子在S处的能量为
mc2=△E+
由（1）、（2）、（3）式得
代入数据解得
v=4.34×107m/s （4）
答：质子到达T时的速度4.34×107m/s．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但仍然遵守能量守恒定律．故A错误；
B、能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故B错误；
C、永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故C错误；
D、根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确
故选D
三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程，建成后将是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积1×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q=4.51×1011m3．水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量指26台发电机组同时工作时的总发电功率为P=1.82×107KW．年平均发电约为W=8.40×1010kWh，该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面，阅读上述资料，解答下列问题（水的密度ρ=1.0×103kg/m3，取重力加速度g=10m/s2）：
（1）若三峡电站上、下游水位差按H=100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η 的公式，并计算出效率η的数值．
（2）若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？
（3）将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1=4.5×106kW，采用超高压输电，输电电压为U=500kV，而发电机输出的电压约为U0=18kV，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率5%，求：发电站的升压变压器原副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．
正确答案
解析
解：（1）电站能量转化效率为：
代入数据：
（2）据
（3）升压变压器匝数比为：
据P1=IU得I=9.0×103A…⑤
由
得：R=2.78Ω…⑦
答：（1）效率η 的公式为η=
（2）要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为192.3天．
（3）发电站的升压变压器原副线圈的匝数比是9：250，输电线路的总电阻是2.78Ω．
下列能源中属于常规能源的是（ ）
正确答案
解析
解：常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源，故天然气和核能是常规能源；太阳能和地热能还没有大规模使用，是新能源；
故选BC．
翻开人类的物理学史：你会发现无数的科学家带着“能量守恒定律”的梦想去追寻人类的“永动机”，但残酷的物理规律泯灭了无数的希望．成功源于追求，追求是人类认知的动力，人类便有了“空调、冰箱”等热学定律运用的文明．以下认知正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、如果引起外界变化，则物体从单一热源吸收的热量可全用于做功．故A正确．
B、改变内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律可知，物体吸收了热量，其内能不一定增加，还与做功情况有关，故B错误．
C、若随着分子距离的增大，分子力先表现为斥力，后为引力，则分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小后增大．故C正确．
D、知道某物质的摩尔质量和密度，可求出摩尔体积，并不能求出1摩尔物质所含有的微粒数目，即不能求出阿伏加德罗常数．故D错误．
故选AC
有下列说法：①宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 ②激光有较好的相干性 ③核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒定律 ④氢原子的能量是不连续的，因此辐射光子的能量也是不连续的．你认为正确的是（ ）
正确答案
解析
解：①、宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故①错误；
②激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，故②正确；
③原子核反应过程中的质量亏损现象不违背能量守恒定律，只是换种形式存在，符合质能联系方程，故③错误；
④根据氢原子的能级图可知，氢原子的能量是不连续的，辐射光子的能量也是不连续的，故④正确
故选C
下列过程中，哪个是将机械能转化为电能（ ）
正确答案
解析
解：A、太阳能电池充电是将光能转化为电能．不符合题意．故A错误．
B、电灯照明是电能转化内能．不符合题意．故B错误．
C、电风扇工作是将电能转化为机械能．不符合题意．故C错误．
D、风力发电是将机械能转化为电能．符合题意．故D正确．
故选D
一种冷暖两用空调铭牌标注有如下指标：输入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制热能力1.3×104kJ/h，这样，该空调在制热时，每消耗1J的电能，将放出约3J的热量．下列说法正确的是：（ ）
正确答案
解析
解：A、该空调在向室内放出的热量，一部分通过电流做功，消耗电能转化而来，另一部分通过从外界吸收热量而来，因此并不违反能量守恒定律，故A错误，D正确．
B、C、空调不论是制热还是制冷都是通过电流做功，将热量从低温物体传给高温物体，并不违反热力学第二定律，故B错误，C正确．
故选：CD．
为节能环保，国务院规定机关、商场等单位夏季室内空调温度设置不得低于（ ）
正确答案
解析
解：安装空调在夏季可以获得低温，如果室内外的温差越大，则压缩机工作的时间越长，浪费的能源越多．在夏季26℃时人们会感觉比较舒服，对身体也有益，所以国务院规定机关、商场等单位夏季室内空调温度设置不得低于26℃．
故选：A
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：AC、能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一物体．故A错误，C正确．
B、某一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体能量减少；一个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其它物体的能量增加，总的能量不变．故B错误．
D、能量的转化和守恒定律是指能量在转化和转移中总量保持不变，故D错误；
故选：C．
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