- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
暖气片里（汽暖），每小时有m=20Kg，t1=100℃的水蒸气液化成水，并且水的温度降低到t2=80℃，求暖气片每小时供给房间的热量？（水的汽化热取L=2.4×106J/Kg）
正确答案
解：水蒸汽液化放出的热量：
水的温度从100℃降低到80℃释放的热量：Q2=cm（t1-t2）=4.2×103×20×（100-80）=1.64×106J
所以，暖气片每小时供给房间的热量为：
答：暖气片每小时供给房间的热量是4.964×107J
解析
解：水蒸汽液化放出的热量：
水的温度从100℃降低到80℃释放的热量：Q2=cm（t1-t2）=4.2×103×20×（100-80）=1.64×106J
所以，暖气片每小时供给房间的热量为：
答：暖气片每小时供给房间的热量是4.964×107J
（1）在同样的风向条件下，风速为
（2）利用风能发电时由于风速、风向不稳定，会造成风力发电输出的电压和功率不稳定．请你提出一条合理性建议，解决这一问题．
正确答案
解：单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv
这些空气所具有的动能为 Ek=
设风力发电机将风能转化为电能的效率为k，则风力发电机输出的电功率为
P=kEk=
当风速为
若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等．
答：（1）在同样的风向条件下，风速为
（2）若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等．
解析
解：单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv
这些空气所具有的动能为 Ek=
设风力发电机将风能转化为电能的效率为k，则风力发电机输出的电功率为
P=kEk=
当风速为
若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等．
答：（1）在同样的风向条件下，风速为
（2）若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等．
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：（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．
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．
“物理1-1”模块
（1）下列说法不正确的是______．
A、
B、
C、
D、
（2）
①写出核反应方程；
②现在要建设发电功率为5×105KW的核电站，用
正确答案
解：（1）A、轻核聚合成大核叫做核聚变，故A正确；
B、重核裂变成轻核叫做核裂变，故B正确；
C、放出α粒子的核反应叫做α衰变，故C正确；
D、放出β粒子的反应叫做β衰变，故D错误；
本题选择错误的，故选D．
（2）①由质量数与核电荷数守恒可知，
核反应方程为：
②电站一天发出的电能E1=Pt=5×108W×24×3600s，①
设每天消耗
E2=
由能量转化得E1=ηE2 ③
由①②③式得m=1.06 kg．
故答案为：（1）D；（2）①
解析
解：（1）A、轻核聚合成大核叫做核聚变，故A正确；
B、重核裂变成轻核叫做核裂变，故B正确；
C、放出α粒子的核反应叫做α衰变，故C正确；
D、放出β粒子的反应叫做β衰变，故D错误；
本题选择错误的，故选D．
（2）①由质量数与核电荷数守恒可知，
核反应方程为：
②电站一天发出的电能E1=Pt=5×108W×24×3600s，①
设每天消耗
E2=
由能量转化得E1=ηE2 ③
由①②③式得m=1.06 kg．
故答案为：（1）D；（2）①
（1）在被第二颗子弹击中前，木块沿斜面向上运动离A点的最大距离？
（2）木块在斜面上最多能被多少颗子弹击中？
（3）在木块从C点开始运动到最终离开斜面的过程中，子弹、木块和斜面一系统所产生的热能是多少？
正确答案
解：（1）木块下滑时加速度为a1，根据牛顿第二定律，有：
木块下滑0.5s时速度为v1，根据速度时间关系公式，有：
v1=a1t1=4×0.5=2.0m/s
木块下滑的距离为：
子弹穿出木块后，木块速度v2，根据动量守恒定律，有：
mv0-Mv1=mu+Mv2
解得：
木块上滑时加速度为a2，根据牛顿第二定律，有：
木块上滑的距离为：
在被第二颗子弹击中前，木块沿斜面向上运动离A点的最大距离
（2）木块上滑的时间
因为子弹射入木块的时间间隔△t=1.0s，所以木块上滑1.0m后再下滑，0.5s后子弹射又入木块，以后的运动重复：每次木块上滑1.0m后再下滑0.5m，第18颗子弹穿射木块后，木块上滑1.0m后再下滑0.5m时离A点的距离17.7m，离B点的距离0.7m，第19颗子弹射穿木块后，木块沿斜面上滑到离开斜面，木块在斜面上最多能被19颗子弹击中．
（3）每次子弹穿射木块，产生的热能相同，根据能量守恒定律，有：
每次木块下滑0.5m产生的热能E2=μMgcosθs1=1J
每次木块上滑1.0m产生的热能E3=μMgcosθs2=2J
第19颗子弹射穿木块后，木块沿斜面上滑到离开斜面产生的热能E4=μMgcosθ×0.7=1.4J
子弹、木块和斜面一系统所产生的总热能是：
E总=19E1+19E2+18E3+E4=19×2094+19×1+18×2+1.4=39842.4J
答：（1）在被第二颗子弹击中前，木块沿斜面向上运动离A点的最大距离为9.7m；
（2）木块在斜面上最多能被19颗子弹击中；
（3）在木块从C点开始运动到最终离开斜面的过程中，子弹、木块和斜面系统所产生的热能是39842.4J．
解析
解：（1）木块下滑时加速度为a1，根据牛顿第二定律，有：
木块下滑0.5s时速度为v1，根据速度时间关系公式，有：
v1=a1t1=4×0.5=2.0m/s
木块下滑的距离为：
子弹穿出木块后，木块速度v2，根据动量守恒定律，有：
mv0-Mv1=mu+Mv2
解得：
木块上滑时加速度为a2，根据牛顿第二定律，有：
木块上滑的距离为：
在被第二颗子弹击中前，木块沿斜面向上运动离A点的最大距离
（2）木块上滑的时间
因为子弹射入木块的时间间隔△t=1.0s，所以木块上滑1.0m后再下滑，0.5s后子弹射又入木块，以后的运动重复：每次木块上滑1.0m后再下滑0.5m，第18颗子弹穿射木块后，木块上滑1.0m后再下滑0.5m时离A点的距离17.7m，离B点的距离0.7m，第19颗子弹射穿木块后，木块沿斜面上滑到离开斜面，木块在斜面上最多能被19颗子弹击中．
（3）每次子弹穿射木块，产生的热能相同，根据能量守恒定律，有：
每次木块下滑0.5m产生的热能E2=μMgcosθs1=1J
每次木块上滑1.0m产生的热能E3=μMgcosθs2=2J
第19颗子弹射穿木块后，木块沿斜面上滑到离开斜面产生的热能E4=μMgcosθ×0.7=1.4J
子弹、木块和斜面一系统所产生的总热能是：
E总=19E1+19E2+18E3+E4=19×2094+19×1+18×2+1.4=39842.4J
答：（1）在被第二颗子弹击中前，木块沿斜面向上运动离A点的最大距离为9.7m；
（2）木块在斜面上最多能被19颗子弹击中；
（3）在木块从C点开始运动到最终离开斜面的过程中，子弹、木块和斜面系统所产生的热能是39842.4J．
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