时间:2017-03-02 10:23:14
1、计算题 某学校一个兴趣小组，为了估算太阳的全部辐射功率，做了如下研究：取横截面积为S的圆筒内装有质量为m的水，太阳垂直照射了时间t，水温升高了△T。已知大气顶层的太阳能只有η的能量到达地面，太阳与地球之间的平均距离为r，请你帮助他们估算出太阳的全部辐射功率是多少？
参考答案：解：设质量为m的水在时间t内吸收热量为Q1，则有Q1=cm△T
地球表面上单位面积单位时间内获得的太阳能为E1，有：
排除大气层的影响，地球表面上单位面积单位时间内应该获得的太阳能为E2，有：
而太阳辐射的物理模型应该是以太阳为球心，以太阳到地球间的平均距离r为半径作一个球体，而在该球体的表面上太阳能是均匀辐射的，设太阳总辐射功率为P。则有：
由上述公式可得
本题解析：
本题难度：一般
2、实验题 试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量.
（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止____________；
（2）在阻尼振动中,单摆的振幅越来越小,最后停下来___________________；
（3）你用力蹬自行车上一个斜坡___________________；
（4）植物的光合作用___________________；
（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰___________________；
（6）用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处________________；
参考答案：（1）机械能转化为内能
（2）机械能转化为内能
（3）化学能转化为机械能和内能
（4）太阳能转化为化学能
（5）太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能
（6）化学能转化为电能，然后电能转化为机械能
本题解析：（1）发动机熄火之后,速度减小,即机械能减小,速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用,此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转化为内能.
（2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，即单摆的机械能减小，单摆的振幅减小的原因是受到空气阻力的作用，此过程中将产生内能，显然，此过程是：机械能转化为内能.
（3）你用力蹬自行车上斜坡时，感觉到疲劳，即消耗体能，你的化学能减小，此过程中你的高度升高，自行车将受到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能.所以，此过程是：化学能转化为机械能和内能.
（4）植物的光合作用是：太阳能转化为化学能.
（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰，此过程是：太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能.
（6）此过程是：化学能转化为电能，然后电能转化为机械能.
本题难度：简单
3、简答题 如图11-5-3所示，在质量为M的细玻璃管中盛有少量乙醚液体，用质量为m的软木塞将管口封闭，加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸气的压力下水平飞出.玻璃管悬于长为l的轻杆上，细杆可绕上端O轴无摩擦转动.欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最少要消耗多少内能？
图11-5-3
参考答案：设软木塞水平飞出时M和m的速率分别为v1和v2，由动量守恒定律有：
mv2+Mv1="0?" ①
细玻璃管恰能越过最高点的条件是速度为零，由机械能守恒定律有：
Mv12=Mg·2l?②
由能量守恒定律知，管塞分离时二者动能之和等于乙醚消耗的内能E内，即
E内=Mv12+mv22?③
联立①②③式可得E内=2Mgl(
).
本题解析：加热玻璃管的过程中乙醚内能增加，由液态变成气态，管内压强增大将软木塞顶开，乙醚内能减少，玻璃管和软木塞机械能增加，根据动量守恒定律和能量守恒定律即可求出乙醚内能的改变量.
本题难度：简单
4、计算题 一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)，从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，则：
(1)气体的内能是增加还是减少？其变化量的大小为多少焦耳？
(2)气体的分子势能是增加还是减少？
(3)分子平均动能如何变化？
参考答案：（1）内能减少了1.8×105 J（2）增加（3）减少
本题解析：(1)因气体从外界吸收热量，所以Q＝4.2×105 J，? 1分
气体对外做功6×105 J，则外界对气体做功W＝－6×105 J，? 1分
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得? 1分
ΔU＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J? 1分
所以物体内能减少了1.8×105 J.? 1分
(2)气体对外做功体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加了? 2分
(3)因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量．? 3分
点评：热力学第一定律实质上是能量守恒定律的特例，应用时关键要掌握符号法则：凡使内能能增加的量，均为正值；相反，为负值．
本题难度：一般
5、选择题 关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B．一定质量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C．一定质量气体吸收热量而体积保持不变，内能可能减小
D．一定质量的气体膨胀，它的内能一定减少
参考答案：B
本题解析：
本题难度：简单