- 能量守恒定律、第一类永动机
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关于能源,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、煤炭、石油短期内不能再生,是非可再生能源,故A错误.
B、自然界中的总能量守恒,但是有些能源消耗就不会再生了,故过度利用会造成能源危机,故B错误.
C、热量的传递分自发和非自发,自发的具有方向性,非自发的没有,故热量可以从低温物体传到高温物体,但是会产生其他影响,故C正确.
D、有热力学第二定律可知,不可能从单一热源吸热使之全部转化成有用功,故热机效率永远不可能达到100%,故D错误.
故选:C.
以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、第一类永动机违背了能量守恒定律,因而不可能制成.故A正确.
B、气体分子间隙比较大,气体体积大于各个气体分子的体积之和.故B错误.
C、热力学温标是-273℃为零度的温标,热力学温标又称为绝对温标,-273℃又称为绝对零度.故C正确.
D、液体能否浸润某种固体,不仅与液体的性质有关,还与固体的性质有关.故D正确.
故选ACD
潮汐能是一种有待开发新能源,利用涨、落潮位差,可以把潮汐势能转化为动能再通过水轮机发电.如图所示为双向型潮汐电站示意图,在海湾建一拦水坝,使海湾与大海隔开构成水库,在坝上安装水轮发电机组,利用潮汐造成的坝内、外水位差,引导高水位的海水通过水轮发电机,将机械能转变成电能.海水密度ρ=1.0×103kg/m2,g=10m/s2.
(1)试用图中规定的符号,画出涨潮和落潮时,海水双向流动的路径.
(2)已知某潮汐电站海湾水库面积约2.5×106m2,假设电站的总能量转换效率为10%,该电站的年发电总量1.0×107kW•h,电站发电功率为3.2×103kW.试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间.
正确答案
解析
解:(1)涨潮、落潮时海水双向流动的路径应从两方面考虑:
一是涨潮时海水从外海流向水库(虚线所示),落潮时海水从水库流向外海(实线所示);
二是应使水流从同一方向流过水轮机.海水双向流动的路径如图.
(2)设大坝两侧涨、落潮的平均潮差为h;
每天海水涨、落两次,双向潮汐电站做功4次,由题意列式 ①
其中W=1.0×107×103×3600=3.6×1013J,m=ρSh=1.0×103×25×106=25 109 (kg),
将数据代入①式,求得 =4.4m.
设每日满负荷工作的时间为 小时,由题意列式 W=P×365t ②
其中=1.0×107 kW•h,=3.2×103 kW,
将数据代入②式,求得 =8.6h
答:(1)如图所示;
(2)大坝两侧涨、落潮的平均潮差为4.4m,日满负荷工作的时间为8.6h.
如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线).两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面.运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界.设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:
由于从同一高度下落,到达磁场边界时具有相同的速度v,切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力为:,
由电阻定律有:
(ρ为材料的电阻率,l为线圈的边长,S为单匝导线横截面积)
所以下边刚进入磁场时所受的安培力为:
此时加速度为:
将线圈的质量m=ρ0S•4l(ρ0为材料的密度)代入上式,所以得加速度为:
经分析上式为定值,线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动,落地速度相等v1=v2
由能量守恒可得:
(H是磁场区域的高度)
Ⅰ为细导线m小,产生的热量小,所以Q1<Q2.正确选项D,选项ABC错误.
故选:D.
如图(a)所示,小球甲固定于足够长光滑水平面的左端,质量m=0.4kg的小球乙可在光滑水平面的滑动,甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能,相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化.现已测出势能随位置x的变化规律如图(b)所示中的实线所示.已知曲线最低点的横坐标x0=20cm,虚线①为势能变化曲线的渐近线,虚线②为经过曲线上x=11cm点的切线,斜率绝对值k=0.03J/cm.试求:
(1)将小球乙从x1=8cm处由静止释放,小球乙所能达到的最大速度为多大?
(2)小球乙在光滑水平面上何处由静止释放,小球乙不可能第二次经过x0=20cm的位置?并写出必要的推断说明;
(3)小球乙经过x=11cm时加速度大小和方向.
正确答案
解析
解:(1)球乙运动到x0=20cm位置时势能最小,速度最大,由能量守恒可得:
解出:
(2)在0<x<6cm区间内将小球乙由静止释放,不可能第二次经过x0.
原因:在0<x<6cm区间内两球之间的作用力为排斥力,在20cm<x<∞区间内两球之间作用力为吸引力,无穷远处和6cm处的势能为0.28J.若小球乙的静止释放点在6cm<x<∞区间,小球乙做往复运动,多次经过x0=20cm的位置.而静止释放点在0<x<6cm区间内时,初态势能大于0.28J,小球乙将会到无穷远处而无法返回,只能经过x0位置一次.
(3)x3=11cm处的切线斜率绝对值k=0.03J/cm=3J/m 表明此处乙球受到甲球F=3N的排斥力,所以,乙球在x3=11cm处时,加速度大小为:
a==
=7.5m/s2 方向沿x轴正方向
答:(1)最大速度为1m/s
(2)在0<x<6cm区间内将小球乙由静止释放,不可能第二次经过x0.
(3)乙球在x3=11cm处时,加速度大小a7.5m/s2,方向沿x轴正方向
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