能量守恒定律的典型例題

1、v1.0 可編輯可修改能量守恒定律的典型例題 例 1 試分析子彈從槍膛中飛出過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化 分析 發(fā)射子彈的過(guò)程是： 火藥爆炸產(chǎn)生高溫高壓氣體， 氣體推動(dòng)子彈從槍口飛出答 火藥的化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾膬?nèi)能子彈的動(dòng)能例 2 核電站利用原子能發(fā)電， 試說(shuō)明從燃料鈾在核反應(yīng)堆中到 發(fā)電機(jī)發(fā)出電的過(guò)程中的能的轉(zhuǎn)化分析 所謂原子能發(fā)電， 是利用原子反應(yīng)堆產(chǎn)生大量的熱， 通過(guò) 熱交換器加熱水，形成高溫高壓的蒸汽，然后推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā) 電機(jī)發(fā)電 答 能的轉(zhuǎn)化過(guò)程是： 核能水的內(nèi)能汽輪機(jī)的機(jī)械能發(fā)電 機(jī)的電能 說(shuō)明 在能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中， 任何熱機(jī)都不可避免要被廢氣帶走一些熱量，所以結(jié)合量守恒定律可得到結(jié)

2、論：v1.0 可編輯可修改不消耗能量， 對(duì)外做功的機(jī)器 （稱為第一類永動(dòng)機(jī)） 是不可能的；把工作物質(zhì)（蒸汽或燃?xì)猓┑哪芰咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能（稱第二類永動(dòng)機(jī)）也是不可能的【例 3】 將一個(gè)金屬球加熱到某一溫度，問(wèn)在下列兩種情況下， 哪一種需要的熱量多些（ 1）將金屬球用一根金屬絲掛著（ 2）將金屬 球放在水平支承面上（假設(shè)金屬絲和支承物都不吸收熱量）A情況（ 1）中球吸收的熱量多些B情況（ 2）中球吸收的熱量多些 C兩情況中球吸收的熱量一樣多 D無(wú)法確定 誤解 選（C）。 正確解答 選（ B）。錯(cuò)因分析與解題指導(dǎo) 小球由于受熱體積要膨脹。由于小球體積的膨脹，球的重心位置也會(huì)變化。如圖所示，在情況（

3、 1）中，球受熱后重心降低，重力對(duì)球做功，小球重力勢(shì)能減小。而在情況（ 2）中，v1.0 可編輯可修改球受熱后重心升高。 球克服重力做功，重力勢(shì)能增大?？梢?jiàn)，情況（ 1） 中 球所需的熱量較少。造成 誤解的根本原因，是忽略了球的內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)變過(guò)程 這是因?yàn)閮?nèi)能的變化是明確告訴的，而重力勢(shì)能的變化則是隱蔽的。 在解題時(shí)必須注意某些隱蔽條件及其變化。 例 4 用質(zhì)量 M=05kg 的鐵錘，去打擊質(zhì)量 m=2kg的鐵塊。鐵 錘以 v=12m/s 的速度與鐵塊接觸，打擊以后鐵錘的速度立即變?yōu)榱恪?設(shè)每次打擊產(chǎn)生的熱量中有 =50%被鐵塊吸收， 共打擊 n=50次，則鐵 塊溫度升高多少已知鐵的比熱

4、C=460J/kg。 分析 鐵錘打擊過(guò)程中能的轉(zhuǎn)換及分配關(guān)系為據(jù)此，即可列式算出 t 解答 鐵錘打擊 n=50 次共產(chǎn)生熱量：v1.0 可編輯可修改設(shè)鐵塊的溫度升高 t ，由例5 用功率P=600W的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆頭在鐵板上鉆孔， 在t=3min 內(nèi)產(chǎn)生熱量的最大值為多少若其中 =75被鐵塊吸收， 鐵塊的質(zhì)量為 m=07kg，則鐵塊的溫度升高多少已知鐵的比熱為 C=460j/kg ·。 分析 在這個(gè)鉆孔過(guò)程中，能的轉(zhuǎn)換及分配如下：當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)的電能完全轉(zhuǎn)化為鉆頭的機(jī)械能，鉆頭的機(jī)械能完 全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)，就可算出所產(chǎn)生的最大熱量由上述能的分配，根 據(jù)吸熱公式可算出鐵塊所升高的溫度。解 在

5、t=3min 內(nèi)產(chǎn)生的熱量的最大值為：Q=Pt=600×3×60J=108×105J設(shè)鐵塊升高的溫度為 t ，由吸熱公式：v1.0 可編輯可修改Q=cmt例 6 光滑水平桌面上一塊質(zhì)量 M=400g的木塊，被一顆質(zhì)量 m=20g，以水平速度 v=500m s 飛行的子彈擊中， 子彈穿出木塊時(shí)的速 度 v1=300m s 若子彈擊中木塊的過(guò)程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能全部轉(zhuǎn) 變?yōu)閮?nèi)能，其中 =418部分被子彈吸收使其溫度升高已知子彈 的比熱 c=125J kg·，試求子彈穿越木塊過(guò)程中升高的溫度 分析 子彈穿越木塊過(guò)程中， 水平方向不受外力， 由動(dòng)量守恒可 算出木塊獲得的速度 根據(jù)子彈 -木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能可算出產(chǎn)生的 內(nèi)能由此即可算出子彈所升高的溫度 解 子彈穿出木塊后，木塊的速度設(shè)為 V，由mv=m1v+MV，子彈木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能v1.0 可編輯可修改為根據(jù)量守恒，子彈穿越木塊過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能（即增加的內(nèi)能）Q=U=1580J設(shè)子彈升高溫度為 t ，則由Q