- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
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，称为热辐射．热辐射具有如下特点：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面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
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m范围内，求相应的频率范围（光速C=3×108m/s）？
（2）每秒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）太阳热辐射能量以光子射出∴C=λf即
得
∴f在（3.0×1013Hz～1.5×1015Hz）
（2）由黑体辐射能量的公式可得
（3）设火星表面温度为T，而太阳到达火星表面单位时间辐射到火星的能量为：
其中d=400Rs
得
∴
解得
答：（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m范围内，相应的频率范围为3.0×1013Hz～1.5×1015Hz；
（2）每秒从太阳表面辐射的总能量为4.8×1030J；
（3）火星的平均温度210K．
At=
Bt=
Ct=3 s，Q=0.25 J
Dt=2.5 s，Q=0.25 J
正确答案
解析
解：先求解运动的总时间，皮带加速过程，受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有
μmg=ma
解得
a=μg=1m/s2
加速时间为：t1=
加速位移为：x1=
故匀速位移为：x2=L-x1=2.5m-0.5m=2.0m
匀速运动的时间为：t2=
故运动的总时间为：t=t1+t2=3s
再求解热量Q，相对路程为△S=vt1-x1=0.5m
故热量为：Q=μmg•△S=0.1×0.5×10×0.5=0.25J
故选C．
正确答案
解析
解：第一次关闭自充电装置，由图线①知道10m停止运动，动能变为0，则只有滑动摩擦力做负功f乘10m，根据功能关系，大小等于原来的初动能600J；即：
f×10=600…①；
解得：f=60N，
第二次启动自充电装置，由图线②知道6m停止运动，动能变为0，则滑动摩擦力做负功f乘6m，根据功能关系，大小等于初动能减去向蓄电池所充的电能E，即：f×6=600-E…②；
解得：E=600-60×6=240（J）；所以第二次向蓄电池所充的电能是240J；故D正确
故选D
三峡水电站大坝坝高185米，正常蓄水位175米，总装机容量2250万千瓦，最后一台水电机组，已于2012年7月4日投产，这意味着三峡水电站成为世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地．若某一时期，三峡用于发电的水流量，Q=1.4×104m3/s水位落差为h=100m，水流冲击水轮机发电，机械能转化为电能，整体发电效率为η=80%，g=10m/s2，求：
（1）这一时期三峡电站的发电功率为多少千瓦；
（2）保定市市区人口105万，平均家庭人口为3人，平均家庭生活用电功率为50W，若这一时期三峡发电全部用于生活用电，它可以满足多少个保定市区的生活用电．
正确答案
解析
解：（1）用于发电的水流量
发电功率是为：P=
水的质量为：m=ρV
t时间内流水的体积为：V=Qt
p=0.8ρQgh
ρ=1.0×103kg/m3，Q=1.4×104m3/s，g=10 m/s2，h=100 m，
解得：P=1.12×1010W．
（2）可供给用户数为
n=
人口数为
N=3n=6.72×108
则可满足类似保定市城市的个数为：
m=
可满足640个保定市的生活用电．
答：（1）按照以上数据估算三峡发电站的发电功率为2×109W．
（2）可以满足640个保定市的生活用电．
下列关于热现象的叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，故A错误；
B、气体压强与分子的平均动能和分子数密度有关；气体压强减小，若分子数密度减小，则其分子平均动能可能增大，故B正确；
C、物体从外界吸收热量，可能同时放出热量，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，其内能可能减小，故C正确；
D、不违背能量守恒定律的实验构想，可能违背热力学第二定律，不一定能够实现，故D错误；
故选BC．
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