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1、能量 能量轉化與守恒定律 同步練習
1.試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉化的.
A.在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄火之后速度越來越小最后停止.
B.火藥爆炸產生燃氣,子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去,射穿一塊鋼塊,速度減小.
C.用柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電,供給電動水泵抽水,把水從低處抽到高處.
答案:A.機械能轉化為內能.
B.化學能轉化為內能(火藥爆炸),內能轉化為機械能(子彈被發(fā)射),機械能又轉化為內能(子彈穿過鋼板).
C.化學能轉化為內能,內能轉化為機械能(柴油機),再轉化為電能(發(fā)電機),電能又轉化為機械能(水泵).
2.汽車行駛時,要消耗汽油,盡可能詳細地說明汽油燃燒時
2、釋放的化學能通過哪些途徑轉化成了周圍環(huán)境的內能.
答案:化學能變成了氣缸內氣體的內能,一部分內能轉化為汽車的動能,另一部分散失到周圍環(huán)境中成為環(huán)境的內能,汽車的動能通過摩擦轉化為環(huán)境的內能.氣缸內氣體的內能還有一部分通過汽車發(fā)電機轉化為蓄電池內的化學能,使用蓄電池時,這部分化學能轉化為電能,又通過車燈轉化為光能,光照到地面空氣,轉化為環(huán)境的內能.
3.自由擺動的秋千擺動幅度越來越小,下列說法正確的是( )
A.機械能守恒
B.能量正在消失
C.只有動能和重力勢能的相互轉化
D.減少的機械能轉化為內能,但總能量守恒
答案:D
4.一物體獲得一定初速度后,沿著一粗糙斜面上滑.在上
3、滑過程中,物體和斜面組成的系統(tǒng)( ?。?
A.機械能守恒
B.總能量守恒
C.機械能和內能增加
D.機械能減少,內能增加
答案:BD 物體沿斜面上滑過程中,有摩擦力對物體做負功,所以物體的機械能減少.由能的轉化和守恒定律知,內能應增加,能的總量不變.
5.下列物理過程,物質運動形式沒有發(fā)生變化的有( ?。?
A.哈雷彗星繞太陽做變速橢圓運動
B.冰塊沿光滑斜面下滑
C.氫氣球勻速上升
D.熱水瓶瓶塞向上跳起
答案:AB 因為A、B機械運動,在運動過程中只有動能和勢能的相互轉化,始終在機械能的范疇內.C和D都有內能和機械能之間的相互轉化.
6.下列各物體在所經歷的過程中,內能
4、增加的有( ?。?
A.在光滑斜面上靜止釋放而滑下的物體
B.水平飛行并射穿木塊的子彈
C.在絕熱的條件下被壓縮的氣體
D.在光滑水平面上運動的兩個小球,碰撞后以共同的速度運動
答案:BCD
7.子彈以200 m/s的速度射入固定的木板,穿出時速度為100 m/s.若子彈減少的機械能完全轉化為內能,并有50%被子彈吸收,求子彈溫度可升高多少攝氏度?已知子彈的比熱容為130 J/(kg·℃)
答案:57.5℃ 子彈機械能的減少ΔE=mv20-mv2,子彈吸收的內能
ΔU=0.5ΔE,又Q吸=cmΔt,且有Q吸=ΔU,所以
Δt==℃=57℃.
8.“和平號”空間站已于2001年
5、3月23日成功地墜落在南太平洋海域,墜落過程可簡化為從一個近圓軌道(可近似看作圓軌道)開始,經過與大氣摩擦,空間站的絕大部分經過升溫、熔化,最后汽化而銷毀,剩下的殘片墜入大海.此過程中,空間站原來的機械能中,除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外,還有一部分能量E′通過其他方式散失(不考慮墜落過程中化學反應的能量).
(1)試導出以下列各物理量的符號表示散失能量E′的公式;
(2)算出E′的值(結果保留兩位有效數(shù)字).
墜落開始時空間站的質量
M=1.17×105 kg;
軌道離地面的高度為h=146 km;
地球半徑R=6.4×106 m;
墜落空間范圍內重力加速度可看作g=10
6、 m/s2;
入海殘片的質量
m=1.2×104 kg;
入海殘片的溫度升高
ΔT=3000 K;
入海殘片的入海速度為聲速
v=340 m/s
空間站材料每1 kg升溫1 K平均所需能量
c=1.0×103 J;
每銷毀1 kg材料平均所需能量
μ=1.0×107 J.
答案:根據(jù)題給條件,從近圓軌道到地面的空間中重力加速度g=10 m/s2,若以地面為重力勢能零點,墜落過程開始時空間站在近圓軌道的勢能為:
Ep=Mgh ①
以v1表示空間站在近圓軌道上的速
7、度,由牛頓定律可得
Mg=M ②
其中r為軌道半徑.若以R表示地球半徑,則r=R+h③
由②③式可得空間站在近圓軌道上的動能為
Ek=Mg(R+h) ④
由①④得在近圓軌道上空間站的機械能
E=Mg(R+h) ⑤
在墜落過程中,用于銷毀部分所需的能量為
Q汽=(M-m)μ
8、 ⑥
用于殘片升溫所需的能量Q殘=cmΔT⑦
殘片的動能為E殘=mv2 ⑧
以E′表示其他方式散失的能量,由能量守恒定律得
E=Q汽+E殘+Q殘+E
由此得E′=Mg(+h)-(M-m)M-mv2-cmΔT
(2)以題給數(shù)據(jù)代入得E′=2.9×1012 J.
思路導引
←各種形式的能量可以相互轉化.
←振幅是表示振動能量的多少,振幅越來越小說明機械能減少.
←有摩擦力做功,機械能減少.
←機械運動中只有動能和勢能的相互轉化.
←有阻力做功就有內能產生.
←減少的機械能ΔE=mv02-mv2,與吸收內能ΔU=0.5ΔE且ΔU=Q吸=cmΔt
←用能的轉化與守恒定律解答.