- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
关于能的转化与守恒定律的下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、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．
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．故B正确．
C、能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化的．故C错误．
D、能的转化与守恒定律证明了不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能存在的；故D正确；
本题选择错误的，故选：AC．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、永动机违背了能量守恒定律，或违背热力学第二定律，故永远无法制成；故A错误；
B、太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成了其他形式的能量；故B错误；
C、马儿奔跑时同样需要消耗能量；故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的；故C正确；
D、不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动”手表是不存在的，它违背的热力学第一定律．故D错误
故选：C．
天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107J/m3，完全燃烧0.05m3天然气可以放出______J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使常温下热水器中10kg的水温度上升______℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]．
正确答案
2×106
20
解析
解：（1）完全燃烧0.05m3天然气放出的热量：
Q放=Vq=0.05m3×4×107J/m3=2×106J；
（2）由题知，水吸收的热量：
Q吸=Q放×42%
=2×106J×42%
=8.4×105J；
因为：Q吸=cm△t，
所以：△t=
故答案为：2×106，20
第一类永动机是不可能制成的，这是因为第一类永动机（ ）
正确答案
解析
解：永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，故B正确，ACD错误．
故选B．
求：（1）F的大小为多少？
（2）AC段与CB段动摩擦因数μ1与μ2的比值．
正确答案
解析
解：（1）设水平拉力为F，力的作用时间为t1，
对金属块，由牛顿第二定律可得：a1=
由匀变速直线运动的速度公式可知，v0=a1t1，则t1=
对小车，由牛顿第二定律可得：a2=
由匀变速直线运动的速度公式可知：
2v0=a2t1=
在A→C过程中，由动能定理得：
对金属块：μ1mgs1=
对小车：（F-μ1mg）s2=
由几何关系可知：s2-s1=
由①②③④解得：μ1=
（2）从小金属块滑至车中点C开始到小金属块停在车的左端的过程中，
系统外力为零，动量守恒，设共同速度为v，由2m×2v0+mv0=（2m+m）v，得v=
由能量守恒得：μ2mg
解得：μ2=
答：（1）F的大小为
有条河流，流量Q=2m3/s，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的需要，使用户获得220V电压，则
（1）该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？（g取10m/s2）
（2）能使多少盏“220V 100W”的电灯正常发光？
正确答案
解析
解：设时间t内流过发电机的水的质量为m，水的密度为ρ，则：
发电机输出功率：P输出=
代入数据得：P输出=2×1×103×10×5×0.5 W=5×104 W
输出电压U0=240V；输电电流为I送，输电损失功率为P损，
得：I送=
则送电电压为：U送=
所以升压变压器的匝数比为 n1：n2=U0：U送=240：（5×103）=6：125
输电线电压损失 U损=I送R=10×30 V=300 V
用户端 U1=U送-U损=5×103V-300 V=4700 V
照明电压 U2=220 V
所以降压变压器的匝数比：n1′：n2′=U1：U2=4700：220=235：11
（2）输送到用户的功率为P用=P送-P损；
因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为
n=
答：（1）理想升压变压器的匝数比为6：125，降压变压器的匝数比是235：11；
用户使用的电灯均为“220V、100W”，最多可使用470盏这种规格的电灯．
出行，是人们工作生活必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能量也各不相同．自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量类型分别是（ ）
①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能．
正确答案
解析
解：自行车要人力，需要消耗体内的生物能；
电动车要充电，消耗电能；
汽车要燃烧汽油，消耗化学能；
故选B．
（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一．请由此估算地求的半径R．（答案保留二位有效数字）
（2）太阳与地球的距离为1.5×1011 m，太阳光以平行光束入射到地面．地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量 W约为1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．
A、估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）．
B、太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分．太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由．
正确答案
解析
解：（1）根据题意，地球纬线周长的四分之一等于1米的一千万倍，故：
2πR×
解得：R=6.37×106m ①
（2）A、设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W=1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
m=W×
使地球表面覆盖一层水的厚度为h
h=
解得：h=1.01×103mm ③
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm
B、大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．
答：（1）地求的半径R为6.37×106m．
（2）A、整个地球表面的年平均降雨量为1.0×103mm．
B、太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是由于大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．
图甲是“玉免号”月球车在月球上工作时的情景．由于月球上昼夜温差极大，为保护仪器，月夜时月球车的左右两个面积均为S的太阳能电池板收起后覆盖在车上（这时电池板在下表面），两电池板可绕轴AB和CD以等大的角速度转动，等月昼来临再自动唤醒后打开，如图乙、丙所示．设月球车质量为m，运动时月面对其阻力为车重的K倍，月球表面重力加速度为g，电池板打开后会始终保持与太阳光垂直，且使月球车电动机具有最大输出功率P，求：
（1）假设唤醒时阳光从月球车右上方并与月面成30°角射来，两块太阳能电池板匀速打开与阳光垂直，求左右两电池板打开的时间之比．
（2）若月球车从静止开始以最大功率P在水平月面上做直线运动，通过距离L时达到最大速度，求这个过程经历的时间．
（3）太阳到月球的平均距离为R，太阳光在空间传播过程能量损失不计，太阳光垂直于电池板，太阳能转化成月球车机械能的总效率为η，已知半径为r的球其表面积为4πr2，求太阳发光功率P0．
正确答案
解析
解：（1）由题意知，两太阳能电池板与阳光垂直，被唤醒时左右两块各转动120°和240°．
θ=ωt
（2）以恒定功率行驶达最大速度运动时间最短为t，最在速度为v；
由动能定理可知，Pt-kmgL=
P=kmgv；
联立解得：t=
（3）月球上单位时间单位面积上获得的太阳能E1=
太阳能电池板上单位时间单位面积上获得的太阳能E2=
由E1=E2
得P0=
答：（1）左右两电池板打开的时间之比为1：2；（2）经历的时间为t=
关于能量的说法中，以下说法中错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、电灯，消耗电能，把电能转化光能，故A正确；
B、电饭煲把电能转化为内能，故B正确；
C、风力发电机把风能转化为电能，故C正确
D、燃气热水器把燃气的化学能转化为水的内能，故D错误；
本题选错误的，故选：D
关于能量转化，以下说法中不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：
A、电扇是消耗电能使风扇转动，是将电能转化为机械能，故A错误；
B、燃烧发生化学变化，产生热量，故是化学能转变为内能，故B正确；
C、电热器是通电后发热，消耗电能，产生热能，故C正确；
D、水力发电站利用水流的机械能产生电能，故D正确．
本题选错误的，故选：A．
在密闭的四壁绝热的房间里，使房里长期没工作的电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，经过一段较长时间之后（ ）
正确答案
解析
解：冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了．
故ABD错误，C正确
故选：C
在炎热的夏天，某同学紧闭门窗，开动家用电冰箱并打开冰箱门，这样做的结果（ ）
正确答案
解析
解：冰箱内制冷机工作使热量由内向外传递，由于消耗电能，外部得到的热量大于内部吸收的热量，即放出热量更多，故家中温度升高；
故选B．
“和平号”空间站已于今年3月23日成功地坠落在太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化面销毁，剩下的残片坠入大海．此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）
（1）试导出以下各物理量的符号表示散失能量E′的公式．（2）算出E′的数值．（结果保留两位有效数字）
坠落开始时空间站的质量M=1.17×105Kg；
轨道离地的高度为h=146Km地球半径R=6.4×106m；
坠落窨范围内重力加速度可看作g=10m/s2；
入海残片的质量m=1.2×104Kg；
入海残片的温升高△T=3000K；
入海残片的入海速度为声速v=340m/s；
空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C=1.0×103J；
每销毁1千克材料平均所需能量μ=1.0×107J．
正确答案
解析
解：（1）根据题给条件，从近圆轨道到地面的空间中重力加速度g=10m/s2，．若以地面为重力势能零点，坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为：
EP=Mgh ①
以v表示空间站在近圆轨道上的速度，有牛顿第二定律得：
其中r为轨道半径，若以R地表示地球半径，则：
r=R地+h ③
由②③可得空间站在近圆轨道上的动能为：
由①④可得，在近圆轨道上的机械能为：
在坠落过程中，用于销毁部分所需能量为：
Q汽=（M-m）μ ⑥
用于残片升温所需能量：
Q残=cm△T ⑦
残片的动能：
以E′表示其他方式散失的能量，则有能量守恒得：
故散失能量E′的公式为：
（2）以题给数据代入得：
E′=2.9×1012J
故E′的数值为：E′=2.9×1012J．
（1）求滑块B与小球第一次碰前的速度以及碰后的速度．
（2）求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力．
（3）滑块B与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次数．
正确答案
解析
解：（1）滑块将要与小球发生碰撞时速度为v1，碰撞后速度为v1′，小球速度为v2．
根据能量守恒定律，得
解得
A、B发生弹性碰撞，由动量守恒，得到：
由能量守恒定律，得到：
解得：
即滑块B与小球第一次碰前的速度为
（2）碰后瞬间，有
解得 T=48N
即滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力48N．
（3）小球刚能完成一次完整的圆周运动，它到最高点的速度为v0，则有
小球从最低点到最高点的过程机械能守恒，设小球在最低点速度为v，根据机械能守恒有
解得
滑块和小球最后一次碰撞时速度至少为
解得
s′=19m
小球做完整圆周圆周运动的次数
即小球做完整圆周运动的次数为10次．
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