- 能量守恒定律、第一类永动机
- 共848题
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．分子间的距离r增大，分子间的作用力一定做负功，分子势能增大
C．晶体不一定都表现为各向异性
D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
（2）如图所示，将一个汽缸竖直放置在水平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭了一定质量的气体．在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为10kg，活塞的横截面积为：S=100cm2．已知外界的大气压强为P0=1×105Pa，不计活塞和汽缸之间的摩擦力．在汽缸内部有一个电阻丝，接通电源后活塞缓慢升高h=10cm，则
①在这一过程中气体膨胀对外界做功多少焦耳？（g=10m/s2）
②在第①问中，若缸内气体的初始温度为27℃，体积为3×10-3m3，试求接通电源后缸内气体的温度是多少℃？
正确答案
解：（1）A、由于液体表面存在张力，雨水在表面张力作用下没有透过布雨伞，故A正确；
B、如果分子间距离r大于分子间的平衡距离，分子间距离增大时分子做负功，分子势能增加，如果分子间距离r小于分子间的平衡距离，分子间距离变大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；
C、晶体分单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则形状，各向异性，而多晶体没有规则形状，各向同性，故C正确；
D、悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数虽然越多，但是碰撞的不平衡性越不明显，布朗运动越不明显，故D错误；
故选AC．
（2）①气体膨胀过程中对外界做功为：
W=Fh=PSh=（P0+
②气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律，有：
解得：T2=
故：t2=T2-273=127°C
故答案为：（1）A C；（2）①110J；②127℃．
解析
解：（1）A、由于液体表面存在张力，雨水在表面张力作用下没有透过布雨伞，故A正确；
B、如果分子间距离r大于分子间的平衡距离，分子间距离增大时分子做负功，分子势能增加，如果分子间距离r小于分子间的平衡距离，分子间距离变大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；
C、晶体分单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则形状，各向异性，而多晶体没有规则形状，各向同性，故C正确；
D、悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数虽然越多，但是碰撞的不平衡性越不明显，布朗运动越不明显，故D错误；
故选AC．
（2）①气体膨胀过程中对外界做功为：
W=Fh=PSh=（P0+
②气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律，有：
解得：T2=
故：t2=T2-273=127°C
故答案为：（1）A C；（2）①110J；②127℃．
酒都高中由于地势较高，需采用二次供水措施，假如有一台抽水机每秒能把30kg水抽到10m高的水塔上，不计额外功的损失，（g=10m/s2），试求：
（1）这台抽水机输出的功率是多大？
（2）如果保持这一输出功率，一小时内能做多少功？
正确答案
解：（1）抽水机1秒钟内做的功是：W=mgh=30×10×10J=3000J，
所以抽水机的功率为：P=
（2）抽水机1小时做的功是：W′=Pt=3000×60×60J=1.08×107J．
答：（1）这台抽水机输出的功率是3000W；
（2）1小时内能做功为1.08×107J．
解析
解：（1）抽水机1秒钟内做的功是：W=mgh=30×10×10J=3000J，
所以抽水机的功率为：P=
（2）抽水机1小时做的功是：W′=Pt=3000×60×60J=1.08×107J．
答：（1）这台抽水机输出的功率是3000W；
（2）1小时内能做功为1.08×107J．
某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一个半径0.10m的0℃的冰球，在环境温度为0℃时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧秤下放在太阳光中．经过40min后弹簧秤的示数减少了3.5N．已知冰的熔化热λ=3.35×105J/kg，请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在每平方米面积上的辐射功率（冰的熔化热是指一个标准大气压下1kg0℃的冰熔化成0℃的水所吸收的热量．设冰融化成水后，全部滴离黑布包着的冰球．g=10m/s2，结果保留两位有效数字）．
正确答案
解：时间t=2400s
面积S=πr2=3.14×10-2m2
冰减少的质量
冰吸收的热量Q=λm=1.17×105J
由热平衡方程PSt=Q
所以P=1.6×103W/㎡
答：太阳光垂直照射在每平方米面积上的辐射功率为1.6×103W/㎡．
解析
解：时间t=2400s
面积S=πr2=3.14×10-2m2
冰减少的质量
冰吸收的热量Q=λm=1.17×105J
由热平衡方程PSt=Q
所以P=1.6×103W/㎡
答：太阳光垂直照射在每平方米面积上的辐射功率为1.6×103W/㎡．
某瀑布落差为50m，顶部流速为2/s，水流横截面积为6m2，用它发电65%的机械能转化为电能，其功率多大？
正确答案
解：单位时间内流过横截面S的水的总动能为Ek=
故水流功率的计算公式为P水=Ek=
则电功率为P电=μP水=η（
=65%×（
答：机械能转化为电能的功率为3.38×105W．
解析
解：单位时间内流过横截面S的水的总动能为Ek=
故水流功率的计算公式为P水=Ek=
则电功率为P电=μP水=η（
=65%×（
答：机械能转化为电能的功率为3.38×105W．
（1）若每箱装饰材料重为400N，每个滑轮重50N，绳子足够长，不计绳重和摩擦，请你通过计算说明运送每箱材料时，晓彤爸爸的想法是否正确．
（2）求每运送一箱材料两种方案的机械效率之比，并由此说明滑轮组的机械效率与其消耗能量的关系．
（3）根据上述信息，在有数据支持的条件下，对两种方案进行对比评价．
正确答案
解：（1）由甲图可知，n=3，所以F甲=
由乙图可知，n=4，F乙=
由此可知，晓彤爸爸的想法是正确的．
（2）绕绳方法如图所示，由4段绳子承担物重．两种方案的机械效率之比η1：η2=
滑轮组的机械效率越大，消耗的能量越少．
（3）两方案中的有用功是相同的，晓彤的方案中只用一只动滑轮，而爸爸的方案要提升两只动滑轮，因此，晓彤的方案额外功更少，机械效率更高，同时还可以看出，爸爸的方案必须爬到更高的楼层去提绳子，才能使重物上升，使用起来很不方便，因此，实际应用中，晓彤的方案更好．
答：（1）晓彤爸爸的想法是正确的．
（2）求两种方案的机械效率之比是10：9，滑轮组的机械效率越大，消耗的能量越少．
（3）实际应用中，晓彤的方案更好．
解析
解：（1）由甲图可知，n=3，所以F甲=
由乙图可知，n=4，F乙=
由此可知，晓彤爸爸的想法是正确的．
（2）绕绳方法如图所示，由4段绳子承担物重．两种方案的机械效率之比η1：η2=
滑轮组的机械效率越大，消耗的能量越少．
（3）两方案中的有用功是相同的，晓彤的方案中只用一只动滑轮，而爸爸的方案要提升两只动滑轮，因此，晓彤的方案额外功更少，机械效率更高，同时还可以看出，爸爸的方案必须爬到更高的楼层去提绳子，才能使重物上升，使用起来很不方便，因此，实际应用中，晓彤的方案更好．
答：（1）晓彤爸爸的想法是正确的．
（2）求两种方案的机械效率之比是10：9，滑轮组的机械效率越大，消耗的能量越少．
（3）实际应用中，晓彤的方案更好．
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