- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
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
解析
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
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．
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