高二物理 能量守恒定律的典型例题

能量守恒定律的典型例题能量守恒定律的典型例题 例例 1 1 试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化 分析分析 发射子弹的过程是 火药爆炸产生高温高压气体 气体 推动子弹从枪口飞出 答答 火药的化学能 通过燃烧转化为燃气的内能 子弹的动能 例例 2 2 核电站利用原子能发电 试说明从燃料铀在核反应堆中 到发电机发出电的过程中的能的转化 分析分析 所谓原子能发电 是利用原子反应堆产生大量的热 通 过热交换器加热水 形成高温高压的蒸汽 然后推动蒸汽轮机 带动 发电机发电 答答 能的转化过程是 核能 水的内能 汽轮机的机械能 发 电机的电能 说明说明 在能的转化过程中 任何热机都不可避免要被废气带走一些热量 所以结合量守恒定律可得到结论 不消耗能量 对外做功的机器 称为第一类永动机 是不可能的 把工作物质 蒸汽或燃气 的能量全部转化为机械能 称第二类 永动机 也是不可能的 例例 3 3 将一个金属球加热到某一温度 问在下列两种情况下 哪一种需要的热量多些 1 将金属球用一根金属丝挂着 2 将金 属球放在水平支承面上 假设金属丝和支承物都不吸收热量 A 情况 1 中球吸收的热量多些 B 情况 2 中球吸收的热量多些 C 两情况中球吸收的热量一样多 D 无法确定 误解误解 选 C 正确解答正确解答 选 B 错因分析与解题指导错因分析与解题指导 小球由于受热体积要膨胀 由于小球体积 的膨胀 球的重心位置也会变化 如图所示 在情况 1 中 球受 热后重心降低 重力对球做功 小球重力势能减小 而在情况 2 中 球受热后重心升高 球克服重力做功 重力势能增大 可见 情 况 1 中 球所需的热量较少 造成 误解误解 的根本原因 是忽略了球的内能与机械能的转变过程 这是因为内能的变化是明确告诉的 而重力势能的变化则是隐蔽的 在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化 例例 4 4 用质量 M 0 5kg 的铁锤 去打击质量 m 2kg 的铁块 铁 锤以 v 12m s 的速度与铁块接触 打击以后铁锤的速度立即变为零 设每次打击产生的热量中有 50 被铁块吸收 共打击 n 50 次 则 铁块温度升高多少 已知铁的比热 C 460J kg 分析分析 铁锤打击过程中能的转换及分配关系为 据此 即可列式算出 t 解答解答 铁锤打击 n 50 次共产生热量 设铁块的温度升高 t 由 例例 5 5 用功率 P 600W 的电动机带动钻头在铁板上钻孔 在 t 3min 内产生热量的最大值为多少 若其中 75 被铁块吸收 铁 块的质量为 m 0 7kg 则铁块的温度升高多少 已知铁的比热为 C 460j kg 分析分析 在这个钻孔过程中 能的转换及分配如下 当供给电动机的电能完全转化为钻头的机械能 钻头的机械能完 全转化为内能时 就可算出所产生的最大热量 由上述能的分配 根 据吸热公式可算出铁块所升高的温度 解解 在 t 3min 内产生的热量的最大值为 Q Pt 600 3 60J 1 08 105J 设铁块升高的温度为 t 由吸热公式 Q cm t 251 6 例例 6 6 光滑水平桌面上一块质量 M 400g 的木块 被一颗质量 m 20g 以水平速度 v 500m s 飞行的子弹击中 子弹穿出木块时的 速度 v1 300m s 若子弹击中木块的过程中 系统损失的机械能全部 转变为内能 其中 41 8 部分被子弹吸收使其温度升高 已知 子弹的比热 c 125J kg 试求子弹穿越木块过程中升高的温 度 分析分析 子弹穿越木块过程中 水平方向不受外力 由动量守恒 可算出木块获得的速度 根据子弹 木块系统损失的机械能可算出产 生的内能 由此即可算出子弹所升高的温度 解解 子弹穿出木块后 木块的速度设为 V 由 mv mv1 MV 得 子弹木块系统损失的机械能 根据量守恒 子弹穿越木块过程中产生的内能 即增加的内能 为 Q U 1580J 设子弹升高温度为 t 则由 Q