- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
（1）木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度；
（2）从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间，木板运动的路程s；
（3）从断开轻绳到木板和物块都静止，摩擦力对木板及物块做的总功W．
正确答案
解析
解：
（1）、木板第一次上升过程中，对物块受力分析，受到竖直向下的重力、垂直于斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力作用，设物块的加速度为a物块，
则物块受合力 F物块=kmgsinθ-mgsinθ…①
由牛顿第二定律 F物块=ma物块…②．
联立①②得：a物块=（k-1）gsinθ，方向沿斜面向上．
（2）设以地面为零势能面，木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1，由机械能守恒有：
解得：
设木板弹起后的加速度a板，由牛顿第二定律有：
a板=-（k+1）gsinθ
S板第一次弹起的最大路程：
解得：
木板运动的路程S=
（3）设物块相对木板滑动距离为L
根据能量守恒有：
mgH+mg（H+Lsinθ）=kmgsinθL
摩擦力对木板及物块做的总功为：
W=-kmgsinθL
联立以上两式解得：
答：（1）木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中，物块的加速度为（k-1）gsinθ；
（2）从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间，木板运动的路程为
（3）从断开轻绳到木板和物块都静止，摩擦力对木板及物块做的总功为
（Ⅰ）此过程克服大气压力所做的功；
（Ⅱ）活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？
正确答案
解析
解：Ⅰ．设大气作用在活塞上的压力为F，则：F=P0S
根据功的算式W=FL
得：W=
Ⅱ．设活塞离开气缸时动能为Ek，则：
根据能量守恒定律得：
△E=
答：此过程克服大气压力所做的功为
活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了
地球绕太阳的运动可看作是轨道半径为R的匀速圆周运动，太阳源源不断地向四周辐射能量，太阳光的总辐射功率为PS，太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的过程中，大约有30%的能量损耗．到达地面的太阳光由各种频率的光子组成，每个光子不仅具有能量，还具有动量，其能量与动量的比值为c，c为真空中的光速．（在计算时可认为每个光子的频率均相同）
（1）求射到地面的太阳光在垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射功率Pe；
（2）辐射到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，光子对被照射物体单位面积上所施加的压力叫做光压，假设辐射到地面的太阳光被地面全部吸收，求太阳光对地面的光压I；
（3）试证明：地球表面受到的太阳光辐射压力，和地球绕太阳做圆周运动的轨道半径R的平方成反比（PS可认为不变）．
正确答案
解析
解：（1）太阳向各个方向均匀辐射，则有：Pe=
（2）在地面上取一个很小的截面积S，设在很短的时间间隔t内，有N个光子垂直射入此面积，产生的光压力为F，根据动量定理有：
-Ft=0-NP…②
根据光压的定有：I=
根据光子能量E和动量p的大小关系为：P=
在地球轨道处、垂直于太阳光方向的单位面积上的太阳辐射功率为：Pe=
联立解得：I=
（3）设地球半径为r，则地球受到的光辐射压力为：Fe=I•πr2…⑦
联立⑥⑦解得：Fe=
式中Ps、r、c均为常量，可见地球所受的光辐射压力和地球到太阳的距离R的平方成反比
答：（1）射到地面的太阳光在垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射功率则有
（2）太阳光对地面的光压为
（3）
下列能源中属于常规能源的是（ ）
正确答案
解析
解：常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源，故天然气和核能是常规能源；太阳能和地热能还没有大规模使用，是新能源；
故选BC．
翻开人类的物理学史：你会发现无数的科学家带着“能量守恒定律”的梦想去追寻人类的“永动机”，但残酷的物理规律泯灭了无数的希望．成功源于追求，追求是人类认知的动力，人类便有了“空调、冰箱”等热学定律运用的文明．以下认知正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、如果引起外界变化，则物体从单一热源吸收的热量可全用于做功．故A正确．
B、改变内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律可知，物体吸收了热量，其内能不一定增加，还与做功情况有关，故B错误．
C、若随着分子距离的增大，分子力先表现为斥力，后为引力，则分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小后增大．故C正确．
D、知道某物质的摩尔质量和密度，可求出摩尔体积，并不能求出1摩尔物质所含有的微粒数目，即不能求出阿伏加德罗常数．故D错误．
故选AC
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