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题型:简答题
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简答题

汽车行驶时,要消耗汽油,尽可能详细地说明汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径转化成了周围环境的内能.

正确答案

化学能转化为内能。

试题分析:化学能变成了气缸内气体的内能,一部分内能转化为汽车的动能,另一部分散失到周围环境中成为环境的内能,汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能.气缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能,使用蓄电池时,这部分化学能转化为电能,又通过车灯转化为光能,光照到地面空气,转化为环境的内能。

思路分析:化学能变成了气缸内气体的内能,一部分内能转化为汽车的动能,另一部分散失到周围环境中成为环境的内能,

点评:燃料完全燃烧放出热量的计算,利用所学知识分析计算实际问题,学以致用,有意义!

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简答题

(1)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34eV,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106m/s,求该紫外线的波长λ(电子质量me=9.11×10-31kg,普朗克常量h=6.63×10-34J•s,1eV=1.60×10-19J)

(2)风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图.设计每台风力发电机的功率为40kW.实验

测得风的动能转化为电能的效率约为20%,空气的密度是1.29kg/m3,当地水平风速约为10m/s,问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?

正确答案

(1)爱因斯坦提出的光子说很好的解释了光电效应现象.

由爱因斯坦光电效应方程:EK=hv-W0   ①

光速、波长、频率之间关系:c=λv   ②

联立①②得紫外线的波长为:

λ===3.23×10-7m.

(2)风力发电过程是利用风的动能转化为电能;设发电机的叶片长度为r,则单位时间内吹过叶片的风的体积为:V=vπr2

则单位时间内风的动能为:EK=mv2=ρv3πr2   ①P=20%EK  ②

联立①②得风力发电机的叶片长度为:r=10m.

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简答题

核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子了.若已知氘原子的质量为2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u=1.66×10-27kg.

(1)写出氘和氚聚合的反应方程.

(2)试计算这个核反应释放出来的能量.

(3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量?

(一年按3.2×107s计算,光速c=3.00×108m/s,结果取二位有效数字)

正确答案

(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得,HH→Hen.

(2)根据爱因斯坦质能方程得,△E=△mc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)×10-27×(3×1082×1.66×10-27×9×1016J=2.8×10-12J.

(3)设每年消耗氘的质量为m,根据能量守恒定律得,Pt=×6.02×1023×△E

代入数据解得m=23kg.

答:(1)核反应方程为HH→Hen.

(2)这个核反应释放出来的能量为2.8×10-12J.

(3)每年要消耗氘的质量为23kg.

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简答题

如图所示粗细均匀的木棒长为L,质量为M,可绕固定转动轴O自由转动,现用水平力F作用于木棒的下端将木棒从竖直位置缓慢拉起,并转过θ角度,则在拉起的过程中,拉力F做的功为多少?

某同学解法为:

木棒与竖直位置成θ时,木棒所受的力矩平衡   Mg Lsinθ/2=F Lcosθ,

得到F=Mgtgθ/2

从竖直位置缓慢拉起的过程中,拉力F从0变化到Mgtgθ/2,

拉力F的平均值=Mgtgθ/4

拉力作用点在力F方向上的位移是    S=L sinθ

根据W=FS     解得:拉力F 做的功:WF=Mg L sinθtgθ/4

所以在拉起的过程中,拉力F做的功为WF=Mg L sinθtgθ/4,

你认为他的解法是否正确?若正确,请说明理由;若错误,也请说明理由,并且解出正确的结果.

正确答案

不正确                                                           

沿水平方向F力不是均匀地增加,所以不能用力的算术平均值来计算此力所做的功.

正确解法:根据动能定理得:

WF+WG=0

WG=-Mg△h=-MgL(1-cosθ)

∴WF=MgL(1-cosθ)

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简答题

【物理—选修3-5】(15分)

(1)  (6分)关于核电站和核辐射,下列说法中正确的是(    )

A.核反应堆发生的是轻核聚变反应     

B.核反应堆发生的是重核裂变反应

C.放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定,与外部条件无关

D.放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关

(2) (9分)如图所示,A、B两木块靠在一起放于光滑的水平面上,A、B的质量分别为="2.0" kg ,="1.5" kg 。一个质量为="0.5" kg的小铁块C以v0="8" m/s的速度滑到木块A上,离开木块A后最终与木块B一起匀速运动.若木块A在铁块C滑离后的速度为vA="0.8" m/s ,铁块C与木块A、B间动摩擦因数均为μ=0.4,取g=l0m/s2

求:①铁块C在滑离A时的速度;②木块B的长度至少为多长。

正确答案

(1)BC(2)vC="2.4" m/s  0.24 m

试题分析:(1). 核电站是利用重核的裂变来发电的,重核的裂变形成的链式反应是可在人工控制下进行的.而轻核的聚变现在是无法人工控制的,核反应堆发生的是重核裂变反应,所以选项B正确、A错误.

放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.所以选项C正确、D错误.

故答案为:BC

(2).解

①铁块C在滑离A的瞬间,由动量守恒得mCv0=(mA+mB)vA+mCvC (2分)

代入数据解得vC="2.4" m/s      (1分)

②铁块C和木块B相互作用最终和B达到相同的速度  

铁块C和B作用过程中

mCvC+mBvA= (mC+mB)vB   (1分)

  (2分)

因铁块C没有从木块B上掉下来,所以木块B的长度L≥S相对    (1分)

联立以上方程代入数据解得L≥0.24 m即木块B的长度至少为0.24 m    (2分)

点评:重核的裂变是由重的原子核变化为轻的原子核,轻核的聚变是由较轻的原子核变化为较重的原子核.要清晰的区分这两种核变化.利用动量守恒定律解决问题时,要注意分析各个状态的物理量.

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简答题

如下一系列核反应是在恒星内部发生的,

P+412C→712N

    712N→612C+e++v

P+612C→714N

P+714N→815O

    815O→715N+e++v

P+715N→612C+α

其中p为质子,α为α粒子,e+为正电子,ν为一种中微子.已知质子的质量为mp=1.672648×10-27kg,α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg,正电子的质量为me=9.11×10-31kg,中微子的质量可忽略不计,真空中的光速c=3.00×108m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量.

正确答案

为求出系列反应后释放的能量,将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加,消去两侧相同的项,系列反应最终等效为:

4p--→α+2e++2ν

设反应后释放的能量为Q,根据质能关系和能量守恒得:4mpc2=mαc2+2mec2+Q,

代入数值可得:Q=3.95×10-12J.

故该系列核反应完成后释放的能量为Q=3.95×10-12J.

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简答题

汽车运动时,驱动轮与地面摩擦产生牵引力.某种型号的小汽车,重1.3吨,前置驱动(前轮为驱动轮),两个前轮和两个后轮都是均匀受力,且前轮所受摩擦力大小是后轮的3倍,车轮不打滑.假设空气阻力恒定且为车重的0.1倍,重力加速度取10m/s2

(1)在某种路面上试车,汽车从静止开始做匀加速直线运动,若能在S=150m的距离内加速到υ=30m/s,每个车轮产生的牵引力多大?

(2)若汽车发动机输出功率保持60kW,要使该车在S=150m的距离内从静止开始加速到υ=30m/s,需要多少时间?

正确答案

(1)设汽车加速度为a,每个前轮所受摩擦力为F,也就是地面对车轮的驱动力.

依题意有:a═==3m/s2 …①;

设汽车前进时受到的阻力为f,有:f=2×F+0.1mg…②;

根据牛顿第二定律有:2F-f=ma…③;

化简得:F=(0.1mg+ma) …④;

代入数据得:F=3.9×103N …⑤;

(2)设汽车发动机输出功率为P,根据能量守恒定律,有:Pt=0.1mgS+2S+mυ02…⑥;

代入数据得:t=19.5s…⑦;

答:(1)每个车轮产生的牵引力是3.9×103N.

(2)要使该车在S=150m的距离内从静止开始加速到30m/s,需要19.5s时间.

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题型:填空题
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填空题

指出下列物理过程中能量转化的情况:

(1)一块泥巴砸在并粘在地上,是______能转化为______能;

(2)燃料在气缸内燃烧,气缸内气体推动活塞做功,是______能转化为______能;

(3)给盛水的容器内的电阻丝通电,水温升高,是______能转化为______能.

正确答案

(1)一块泥巴砸在并粘在地上,是动能转化为内能;

(2)燃料在气缸内燃烧,气缸内气体推动活塞做功,气体的膨胀做功是将内能转化为机械能;

(3)给盛水的容器内的电阻丝通电,水温升高,是电能转化为内能.

故答案为:(1)动;内;(2)内;机械能;(3)电;内

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题型:简答题
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简答题

一定质量的气体,在保持体积不变的情况下,使压强增大到原来的1.5倍,则其温度由原来的27℃变为多少?

正确答案

177 ℃

 K,

所以温度变为177 ℃

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简答题

【物理—选修3-3】(15分)

(1)(6分)在某一密闭容器内装有一定质量的理想气体(设此状态为甲),现设法降低气体的温度同时增大气体的压强,达到状态乙,则下列判断正确的是(   )

(2)(9分)如图所示,在一端封闭的U形管中用水银柱封一段空气柱L,当空气柱的温度为14℃时,左臂水银柱的长度h1=10cm,右臂水银柱长度h2=7cm,气柱长度L=15cm;将U形管放入100℃水中且状态稳定时,h1变为7cm。分别写出空气柱在初末两个状态的气体参量,并求出末状态空气柱的压强和当时的大气压强(单位用cmHg)。

正确答案

(1)BCD (2)75.25 cmHg;72.25 cmHg

试题分析:(1)理想气体的温度降低,则其平均动能变小,B项正确,由状态方程,温度降低,压强增大,则体积一定减小,气体密度变大,A项错;理想气体的内能只与温度有关,温度降低,内能一定减小,C项正确;由热力学第一定律,气体内能减少,则放出的热量一定多于外界对气体做的功,D项正确。

(2)对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)

初态:p1=" p0+" h2- h1 =( p0-3)cmHg

V1=LS=15S(cm3)

T1="287" K (三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)

末态h1ˊ=7cm,h2ˊ=10cm,故压强p2=" p0+" h2′- h1′=(p0+3)cmHg

V2=(L+3)S=18S(cm3)

T2="373" K (三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)

由理想气体状态方程得  (1分)

解得,大气压强为p0=72.25 cmHg

在100℃水中时,空气柱压强为p2=75.25 cmHg   (2分)

点评:用理想气体状态方程解题,关键是正确选取状态,明确状态参量,尤其是正确求解被封闭气体的压强,这是热学中的重点知识,要加强训练,加深理解.

下一知识点 : 热力学第一定律
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