- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜的实验,估测分子直径的大小.实验步骤如下:
(1)将5mL的油酸倒人盛有酒精的玻璃杯中,盖上盖并摇动,使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液,读出该溶液的体积为N(mL)
(2)用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴人空量杯中,记下当杯中溶液达到1mL时的总滴数n;
(3)在边长约40cm的浅盘里倒人自来水,深约2cm,将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上;
(4)用滴管往盘中水面上滴1滴油酸酒精溶液.由于酒精溶于水而油酸不溶于水,于是该滴中的油酸就在水面上散开,形成油酸薄膜;
(5)将平板玻璃放在浅方盘上,待油酸薄膜形状稳定后可认为已形成单分子层油酸膜.用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上.
(6)取下玻璃板放在方格纸上,量出该单分子层油酸膜的面积S(cm2).
在估算油酸分子大小时,可将分子看成球形.用以上实验步骤中的数据和符号表示,油酸分子直径的大小约为d=______cm.
(Ⅱ)取一个横截面积是3×10-2m2的不高的圆筒,筒内装水0.6kg,用来测量射到地面的太阳能,某天中午在太阳光照射2min后,水的温度升高了1℃.水的比热容为4.2×103J/kg•℃).
(1)计算在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量.
(2)已知射到大气顶层的太阳能只有43%到达地球表面,另外57%被大气吸收和反射而未到达地球表面,太阳表面到地球表面的距离为r=1.5X1011m,试估算出太阳辐射的功率.(此问结果保留二位有效数字)
正确答案
解:(Ⅰ)先计算1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=1滴酒精油酸溶液的体积×配制比例=×
mL=
则油酸分子直径的大小约为d==
cm
(Ⅱ)(1)横截面积是3×10-2m2的圆筒在2min内吸收的热量为 Q=cm△t=4.2×103×0.6×1J=2.52×103J
在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量为 E==
=700J/(m2•s)
(2)每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量为 E0=
太阳辐射的功率为 P=
代入数据解得,P=4.5×1026W
故答案为:
(Ⅰ);
(Ⅱ)(1)在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量为700J/(m2•s).
(2)太阳辐射的功率为4.5×1026W.
解析
解:(Ⅰ)先计算1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=1滴酒精油酸溶液的体积×配制比例=×
mL=
则油酸分子直径的大小约为d==
cm
(Ⅱ)(1)横截面积是3×10-2m2的圆筒在2min内吸收的热量为 Q=cm△t=4.2×103×0.6×1J=2.52×103J
在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量为 E==
=700J/(m2•s)
(2)每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量为 E0=
太阳辐射的功率为 P=
代入数据解得,P=4.5×1026W
故答案为:
(Ⅰ);
(Ⅱ)(1)在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量为700J/(m2•s).
(2)太阳辐射的功率为4.5×1026W.
一辆总质量为M=6.0×102 kg的太阳能汽车,使用太阳能电池供电,它的集光板能时刻正对着太阳.太阳能电池可以对电动机提供U=120V电压和I=10A的电流,汽车正常工作时,车上电动机将电能转化为机械能的效率η为60%.已知太阳向外辐射能量的总功率为P总=3.9×1026W.太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗.太阳光垂直照射到地面上时,单位面积的辐射功率P0=1.0×103W/m2.半径为R的球面积公式为S=4πR2.
(1)若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍,求这辆车行驶的最大速度;
(2)根据题目所给出的数据,估算太阳到地球表面的距离.
正确答案
解:(1)电动机的功率 P=UI=1200W
电动机输出的机械功率 P机=ηP电=720W
当汽车以最大速度行驶时 F牵=Ff=0.05Mg=300N
根据 P机=F牵vm
求出最大速度 vm=2.4m/s
(2)设太阳到地面的距离是R,以太阳为球心,以R为半径的面积为S=4πR2
由题意可知=P0 得:R=
代入数据求出 R=1.5×1011m
答:(1)若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍,则这辆车行驶的最大速度为2.4m/s;
(2)根据题目所给出的数据,估算太阳到地球表面的距离为1.5×1011m.
解析
解:(1)电动机的功率 P=UI=1200W
电动机输出的机械功率 P机=ηP电=720W
当汽车以最大速度行驶时 F牵=Ff=0.05Mg=300N
根据 P机=F牵vm
求出最大速度 vm=2.4m/s
(2)设太阳到地面的距离是R,以太阳为球心,以R为半径的面积为S=4πR2
由题意可知=P0 得:R=
代入数据求出 R=1.5×1011m
答:(1)若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍,则这辆车行驶的最大速度为2.4m/s;
(2)根据题目所给出的数据,估算太阳到地球表面的距离为1.5×1011m.
空间电站的设想是将太空站建在与地球同步轨道的一个固定位置上,向地球上的固定区域供电.其发电原理如图所示.在太阳能收集板上铺设太阳能电站,通过光电转换把太阳能转变成电能,再经微波转换器将电流转换为微波,并通过天线将电能以微波形式向地面发送,地面接收站通过天线把微波能还原成电能.
(1)如果太阳能电池的硅片面积为4m2,可提供电功率为50kW,巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000km2,其发电功率是多少千瓦?
(2)利用微波传输电能,输电效率可达80%,试计算到达地面接收站时的功率实际是多少千瓦.
(3)一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J,若其效率为15%,那么表面积为2m2的太阳灶的功率为多少?
正确答案
解:(1)由题可知:=
,
则:P2==
=6.25×1010kW;
(2)由η=×100%可知,
P实=ηP2=6.25×1010kW×80%=5×1010kW;
(3)P3==
=420W;
答:(1)如果太阳能电池的硅片面积为4m2,可提供电功率为50kW,巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000km2,其发电功率是6.25×1010kW;
(2)利用微波传输电能,输电效率可达80%,试计算到达地面接收站时的功率实际是5×1010kW.
(3)一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J,若其效率为15%,那么表面积为2m2的太阳灶的功率为420W.
解析
解:(1)由题可知:=
,
则:P2==
=6.25×1010kW;
(2)由η=×100%可知,
P实=ηP2=6.25×1010kW×80%=5×1010kW;
(3)P3==
=420W;
答:(1)如果太阳能电池的硅片面积为4m2,可提供电功率为50kW,巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000km2,其发电功率是6.25×1010kW;
(2)利用微波传输电能,输电效率可达80%,试计算到达地面接收站时的功率实际是5×1010kW.
(3)一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J,若其效率为15%,那么表面积为2m2的太阳灶的功率为420W.
太阳光垂直照射地面时,每平方厘米的面积上每年共获得1.02×102千卡的热量,(1千卡:1千克水温度升高1℃所需的热量)则:
(1)用这些热量给水加热,可使多少千克的20℃水温度升高到35℃?
(2)若这些热量全部用来做功,能做多少焦耳的功?
(3)这些热量与完全燃烧多少汽油所产生的热量相等?(汽油燃烧值为11000千卡/千克)
正确答案
解:(1)因1千克水温度升高1℃所需的热量为1千卡;
设使m千克水从20℃升高到35℃.
则m==6.8kg;
(2)因1千卡=4.18×103J;
故全部的热量为:Q=1.02×102×4.18×103=4.2×106J这些热量全部用来做功,
可做的功W=Q=4.2×106J;
(3)设这些热量与m千克汽油完全燃烧所释放的热量相等,则Q=mq;
解得:m==
=0.092kg.
答:(1)用这些热量给水加热,可以使6.8kg的水从温度20℃升高到35℃;
(2)这些热量全部用来做功的话,能做4.2×106焦的功;
(3)这些热量与完全燃烧0.092kg汽油放出的热量相等.
解析
解:(1)因1千克水温度升高1℃所需的热量为1千卡;
设使m千克水从20℃升高到35℃.
则m==6.8kg;
(2)因1千卡=4.18×103J;
故全部的热量为:Q=1.02×102×4.18×103=4.2×106J这些热量全部用来做功,
可做的功W=Q=4.2×106J;
(3)设这些热量与m千克汽油完全燃烧所释放的热量相等,则Q=mq;
解得:m==
=0.092kg.
答:(1)用这些热量给水加热,可以使6.8kg的水从温度20℃升高到35℃;
(2)这些热量全部用来做功的话,能做4.2×106焦的功;
(3)这些热量与完全燃烧0.092kg汽油放出的热量相等.
瀑布从10m高处落下,如果下落过程中减少的机械能的50%被水吸收,水的温度将升高多少?(g取10m/s2,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
正确答案
解:设瀑布中水的质量为m,根据能量守恒定律得
50%mgh=Cm△t
得△t=
代入解得△t≈0.012℃
答:水的温度将升高0.012℃.
解析
解:设瀑布中水的质量为m,根据能量守恒定律得
50%mgh=Cm△t
得△t=
代入解得△t≈0.012℃
答:水的温度将升高0.012℃.
扫码查看完整答案与解析