- 能量的守恒与耗散
- 共3716题
（1）利用扫描隧道显微镜（STM）可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律．图的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：
a．______；
b．______．
（2）制冷机是一种利用工作物质（制冷剂）的逆循环，使热从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间中一台正工作的电冰箱的门打开，试分析这是否可以降低室内的平均温度？为什么？
正确答案
解析
解：（1）a．原子在确定方向上有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同；
b．原子排列具有一定对称性．
（2）制冷机正常工作时，室内工作器从室内吸收热量，同时将冷风向室内散发，室外工作器向外散热．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管它可以不断地向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过电流不断有能量输入，室内的温度会不断升高
故答案为：（1）a．原子在确定方向上有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同；b．原子排列具有一定对称性；（2）不会降低室内的平均温度，原因如上．
正确答案
解析
解：A、因为在物体运动的过程中改变斜面的倾角不同物体受到的支持力不同但物体仍能达到相同的高度，故力不是守恒量，故A错误；
B、伽利略理想斜面实验中如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，则在物体运动的过程只有重力做功，则物体的机械能守恒．故这个不变量应该是能量是动能和势能的总和；故B错误，C正确；
D、在物体运动过程中物体的速度随时间发生变化，故速度不守恒，故D错误．
故选：C．
利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜的实验，估测分子直径的大小．实验步骤如下：
（1）将5mL的油酸倒人盛有酒精的玻璃杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为N（mL）
（2）用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴人空量杯中，记下当杯中溶液达到1mL时的总滴数n；
（3）在边长约40cm的浅盘里倒人自来水，深约2cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上；
（4）用滴管往盘中水面上滴1滴油酸酒精溶液．由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜；
（5）将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形状稳定后可认为已形成单分子层油酸膜．用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上．
（6）取下玻璃板放在方格纸上，量出该单分子层油酸膜的面积S（cm2）．
在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形．用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子直径的大小约为d=______cm．
（Ⅱ）取一个横截面积是3×10-2m2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能，某天中午在太阳光照射2min后，水的温度升高了1℃．水的比热容为4.2×103J/kg•℃）．
（1）计算在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量．
（2）已知射到大气顶层的太阳能只有43%到达地球表面，另外57%被大气吸收和反射而未到达地球表面，太阳表面到地球表面的距离为r=1.5X1011m，试估算出太阳辐射的功率．（此问结果保留二位有效数字）
正确答案
解析
解：（Ⅰ）先计算1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=1滴酒精油酸溶液的体积×配制比例=
则油酸分子直径的大小约为d=
（Ⅱ）（1）横截面积是3×10-2m2的圆筒在2min内吸收的热量为 Q=cm△t=4.2×103×0.6×1J=2.52×103J
在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量为 E=
（2）每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量为 E0=
太阳辐射的功率为 P=
代入数据解得，P=4.5×1026W
故答案为：
（Ⅰ）
（Ⅱ）（1）在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量为700J/（m2•s）．
（2）太阳辐射的功率为4.5×1026W．
正确答案
解析
解：A、陨石坠入地球大气层成为流星，是陨石和空气摩擦生热的过程，是机械能转化为内能的过程．故A错误；
B、陨石下落时，重力势能转化为动能和内能．故B错误；
C、陨石坠入地球大气层成为流星，是陨石和空气摩擦生热的过程，是机械能转化为内能的过程．故C正确．
D、陨石落地时，对地面有一个向下的力，地面发生了位移，陨石对地面做了功．故D正确．
故选：CD
下列属于不可再生能源的是（ ）
正确答案
解析
解：太阳能、水能、生物质能是可再生能源，核能是不可再生能源；
故选：A．
以下说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、清洁能源不产生污染，而汽油燃烧会对大气造成污染，故A错误．
B、水是可以循环再生的，故是可再生能源，故B正确．
C、植物的光合作用吸收太阳能，促使植物生长，而经过一系列复杂变化，植物可以形成煤，石油、天然气等燃料，故煤，石油、天然气等燃料的最初来源都是太阳能，故C正确．
D、煤、石油等常规能源其形成都需要几百万年的时间，故是不可再生资源，故D错误．
故选：BC
下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（ ）
正确答案
解析
解：
A、高山上滚下的石块，速度越来越快，说明动能越来越大，是重力势能转化为动能的结果，所以选项A正确．
B、酒精燃烧是酒精的化学能转化为热能（即内能），选项B正确．
C、发电机发电时，是通过发电机外部设备带动发电机的转子转动，所以此过程是把机械能转化为电能的过程．选项C正确．
D、太阳能是太阳内部发生轻核聚变而向外辐射的能量，太阳能并不是凭空产生的，所以选项D错误．
故选D．
正确答案
解析
解：A、流星同空气摩擦而发热，部分机械能转化为内能，故A正确；
B、引力对流星物体做正功，摩擦阻力做负功，故机械能不守恒，故B错误；
C、曲线运动的条件是合力与速度不共线，故当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，故C正确；
D、斜抛运动只受重力，而流星受重力外，还要受到空气阻力，故D错误；
故选AC．
物体以一定的初速度在水平面上滑行一段距离后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；闭合线圈在下落过程中穿过有界磁场，线圈中产生感应电流．上述不同物理现象中所包含的相同的物理过程是（ ）
正确答案
解析
解：物体以一定的初速度在水平面上滑行一段距离后停下是由于受到摩擦力的缘故，即克服摩擦力做功，该过程中把机械能转化为了内能；
流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，即其与空气摩擦生热，即把机械能转化为了光能和热能，其过程也是克服阻力做功；
降落伞在空中匀速下降，该过程中，其动能不变，重力势能减小，故机械能减小，即减小的机械能转化为内能，也是克服阻力做功；
条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，该过程是电磁感应现象，即将机械能转化为电能，也是克服阻力做功的过程．
故上述不同物理现象中所包含的相同的物理过程是①物体克服阻力做功．②物休的机械能转化为其它形式的能量．故A正确，D正确．第一个情形没有重力做功，也没有重力势能的转化，故B错误，C错误．
故选：AD．
风能是一种可再生的清洁能源．风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置．
（1）利用总电阻R=10Ω的输电线向外输送风力发电机产生的电能，输送电功率P0=300kW，输电电压U0=10kV，则输电导线上损失的电功率PR=______W；
（2）已知风力发电机输出的电功率P与单位时间内垂直流向风轮机的风能的最大功率Pm成正比，某风力发电机在风速v1=9m/s时，能够输出电功率P1=540W；则当v2=6m/s时，能够输出电功率P2=______W．
正确答案
9000
160
解析
解：（1）导线上通过的电流为：
I=
导线上损失的功率为P=I2R=302×10=9000W；
（2）单位时间内流向风轮机的最大风能功率为：
Pm=
再根据题意“风力发电机输出的电功率P与单位时间内垂直流向风轮机的风能的最大功率Pm成正比”得到发电机输出的电功率P∝Pm∝v3；
故
故答案为：（1）9000；（2）160．
某海湾共占面积1.0×107m2，涨潮时水深20m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20m不变，退潮时坝外水位降至18m．假如利用此水坝建水力发电站，且重力势能转变为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，则该电站一天能发出的电能等于______J．（g=10m/s2、ρ=1.0×103kg/m3）
正确答案
解析
解：设△h为退潮时水减少的深度，S为海湾的面．
利用潮汐发电，就是水的重力势能转化为电能，水能转化电能的效率是10%，一次涨潮，退潮后水坝内水的势能增加：
W水=G•
则水的势能可转变为电能：
W电=ηW水
每天2次涨潮，则该电站一天能发电
W=2W电=2ηW水=2×
故答案为：4×1010
一辆总质量为M=6.0×102 kg的太阳能汽车，使用太阳能电池供电，它的集光板能时刻正对着太阳．太阳能电池可以对电动机提供U=120V电压和I=10A的电流，汽车正常工作时，车上电动机将电能转化为机械能的效率η为60%．已知太阳向外辐射能量的总功率为P总=3.9×1026W．太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗．太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率P0=1.0×103W/m2．半径为R的球面积公式为S=4πR2．
（1）若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍，求这辆车行驶的最大速度；
（2）根据题目所给出的数据，估算太阳到地球表面的距离．
正确答案
解析
解：（1）电动机的功率 P=UI=1200W
电动机输出的机械功率 P机=ηP电=720W
当汽车以最大速度行驶时 F牵=Ff=0.05Mg=300N
根据 P机=F牵vm
求出最大速度 vm=2.4m/s
（2）设太阳到地面的距离是R，以太阳为球心，以R为半径的面积为S=4πR2
由题意可知
代入数据求出 R=1.5×1011m
答：（1）若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍，则这辆车行驶的最大速度为2.4m/s；
（2）根据题目所给出的数据，估算太阳到地球表面的距离为1.5×1011m．
（1）如果太阳能电池的硅片面积为4m2，可提供电功率为50kW，巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000km2，其发电功率是多少千瓦？
（2）利用微波传输电能，输电效率可达80%，试计算到达地面接收站时的功率实际是多少千瓦．
（3）一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J，若其效率为15%，那么表面积为2m2的太阳灶的功率为多少？
正确答案
解析
解：（1）由题可知：
则：P2=
（2）由η=
P实=ηP2=6.25×1010kW×80%=5×1010kW；
（3）P3=
答：（1）如果太阳能电池的硅片面积为4m2，可提供电功率为50kW，巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000km2，其发电功率是6.25×1010kW；
（2）利用微波传输电能，输电效率可达80%，试计算到达地面接收站时的功率实际是5×1010kW．
（3）一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J，若其效率为15%，那么表面积为2m2的太阳灶的功率为420W．
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？
（2）热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是：4.2×103J/（kg•℃）]．
正确答案
解析
解：（1）由ρ=
m=ρv水=1×103kg/m3×0.12m3=120kg；
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×120kg×（70℃-20℃）=2.52×107J；
（2）这台太阳能热水器获得的辐射功率：
P太=s×1.4kW/m2；
由P=
W总=P太t=s×1.4kW/m2×5h；
由η=
Q吸′=W有=s×1.4kW/m2×5h×40%=s×1400W/m2×5×3600s×40%；
热水器集热器面积：
s=
答：（1）一箱水需要吸收的热量是2.52×107J；
（2）热水器上集热器的面积至少为2.5m2．
下列论述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A：第一类“永动机”是指不需要消耗能量却能不断地获得机械能的机器，显然违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，所以“永动机”不可能制成，所以A错误；
B：在没有外界影响的情况下，水会自发的从高处流到低处，若有外界影响（例如抽水机）水也可以从低处流向高处，所以“水往低处流”的观点不够科学，B正确；
C：根据能量守恒定律可知，能量是守恒的，但耗散的能量不能再被集中应用，我们需要节能环保的原因不是能量越来越少，所以C错误；
D：自然界中的能量是守恒的，但由于高品质的能源耗散后不能再被集中利用，所以我们仍需要节能环保，所以D错误；
故选：B
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