能量的转化和守恒 习题(含答案)

能量的转化和守恒习题(含答案)

能量的转化和守恒习题（含答案）一、单选题1.下列关于能量的说法，正确的是（）C.金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的2.下列关于能量的说法正确的是（）B.匀速行驶的洒水车在水平街道作业过程中动能不变3.用煤炉给1kg的水热，同时绘了如图所示加热过程中水温随时变化图线．若在3min内完全燃烧2kg的煤，煤的比热容为4.2×103J/kg℃，煤热值3×107J/kg．根据题意，下判断不正确的是（）C.相同的加热时间里，水升高的温度不同4.下列关于能量的说法正确的是（）D.用电火炉取暖时电能转化为内能二、填空题5.如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为电能，然后再转化为汽车的动能．6.如图是饮水机的工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管．饮水机工作时，将电能转化为热能；当S与2接触时，饮水机处于加热状态．7.电动机是一种常用的动力机械，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉．现有一台电动机，其线圈电阻为2Ω，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为10A，则1分钟内线圈产生的热量是2640J，电动机的效率为90%．8.2007年11月5日，嫦娥一号成功“牵手”月球，成为中国第一颗月球卫星．火箭发射时燃气燃烧产生的内能转化为火箭的动能，卫星在轨道上运行时，工作系统所需的电能是由卫星两翼的电池板吸收太阳能转化来的．9.如图所示，LED灯具有节能、环保等特点．一只“220V9W”的LED灯与一只“220V60W”的白炽灯在正常工作时发光效果相当．（1）该节能灯正常发光10h消耗的电能是0.09kW•h．我们不能看到普通灯光中含有的紫外线和红外线。LED是一种固态的半导体器件，它的核心是一个半导体晶片，其中一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由P型半导体和N型半导体两部分组成，在它们连接起来的时候，形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。LED的波长和颜色是由形成P-N结的材料决定的。LED是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，它可以直接把电转化为光能。如果LED替代一半的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源，相当于五个1.35×106kW核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其他温室气体的产生，改善人们生活居住的环境。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功，这种LED是将芯片和钇铝石榴石封装在一起做成。通过蓝光LED得到白光的方法构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽然价格便宜，但光效低，寿命短，维护工作量大。但如果用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护。LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件。LED主要是一种半导体器件。1.LED（LightEmittingDiode）灯发光时是将电能转化为光能；LED灯相对于普通白炽灯来说，优点是能耗低、寿命长、亮度高、体积小、环保等。2.(1)加热4分钟，水的温度升高了20℃。(2)加热4分钟，水吸收了20000J的热量。(3)电热水器的效率为η=热量转化为机械能的比值。由于电热水器只转化热能，不具备机械能，所以此处应该是η=吸收热量/放出热量=20000J/240000J=0.0833。3.(1)汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的化学能转化为机械能，完全燃烧0.1kg的汽油能够获得4.6×106J的能量。(2)汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的比热较大的特点。(3)内燃机的能量流向如图所示，内燃机的效率为η=输出功率/输入热量。由图表可知，输出功率为3000W，输入热量为9000W，所以η=3000W/9000W=0.3333。汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m、热值为q的汽油，能使汽车前进的距离s=Fq/m。4.(1)烧开这壶水，水需要吸收的热量为Q=mcΔT=2000g×4.2×103J/(kg·℃)×80℃=672000J。(2)天然气的热值为Q=ηQ'V，其中η为效率，Q'为天然气的热值，V为消耗的天然气体积。由题可知η=40%，V=0.021m3，代入可求得Q'=672000J/(0.4×0.021m3)=4.00×107J/m3。5.(1)在推土过程中，小铲车对废料所做的功为W=Fs=4000N×5m=20000J。(2)小铲车将废料举高2m，所做的功为W=mgh=4000N×2m=8000J。(3)以上两个过程中，小铲车共做了28000J的有用功。(4)若消耗柴油0.01kg，则小铲车消耗的能量为Q=qm=4.6×107J/kg×0.01kg=4.6×105J。由此可知小铲车的效率为η=W/Q=28000J/4.6×105J=0.0609。油发动机的效率可以通过以下公式计算：效率=有用输出能量/输入能量。输入能量可以通过燃烧柴油产生的能量计算得出，即柴油的热值乘以燃烧的质量。有用输出能量可以是机械能或电能，具体取决于柴油发动机的应用场景。因此，需要进一步明确问题，才能计算油发动机在整个过程中的效率。有人认为利用水库的水发电，再利用这些电又把水抽回水库，就可以实现发电机和抽水机永不停止运转。但事实上，这是不可能的，因为在这个过程中会有能量转化的损耗，例如水泵和发电机的摩擦损耗、水流的阻力损耗等。这些损耗会导致能量的逐渐减少，最终导致系统停止运转。在闽南人喝茶的过程中，物理知识得到了广泛应用。例如，茶具的结构设计考虑了保温效果，避免茶水过快地散热。此外，吹一吹热茶水可以加速茶水的蒸发，从而使茶水更快地冷却。因此，我们可以提出以下两个问题：茶具的保温效果如何实现？为什么吹一吹热茶水可以加速茶水的冷却？根据题目所给信息，5×10^10kg煤完全燃烧将放出的热量为Q=5×10^10kg×2.9×10^7J/kg=1.45×10^18J。水力发电站的优点包括：无污染、可再生、建设成本低、运行成本低、寿命长等。火力发电站的效率可以通过输出电能与输入燃料所产生的热量之比计算得出，通常为30%~40%左右。因此，三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×10^10吨煤的火力发电站的年发电量，说明水力发电站具有更高的能源转换效率。(2)水力发电是一种绿色环保的能源，具有节约一次能源的优点。它不像化石燃料那样会产生大量的二氧化碳等有害气体，对环境没有污染。同时，水力发电是一种可再生能源，水的循环可以不断进行，不会像石油、煤炭等化石燃料一样会被耗尽。因此，水力发电是一种非常可靠的能源选择。(3)通常情况下，火力发电站的效率只有21%左右，即只有21%的能源被转化为电能，而其余的能量则被浪费掉了。这是因为在火力发电站中，燃烧煤炭等化石燃料产生的热能只能转化为蒸汽能，再通过涡轮发电机转化为电能，这个过程中会产生很多的热量和损耗。因此，火力发电并不是一种高效的能源选择。的电功率大小关系，从而使饮水机处于保温状态．本题主要考查对能量转化和电路原理的理解和应用能力，需要注意语句表述的清晰和准确．饮水机工作时，电能转化为内能，使水的温度升高，而保温状态则是通过电路原理实现的．3.根据能流图，可以算出有用功的能量占总能量的比例为30%，因此内燃机的效率为30%。题目要求求出内燃机行驶的距离，可以利用公式W=Fs=Q×η，其中Q为燃料放出的热量，η为内燃机的效率。将已知的数据代入公式中，可以求得内燃机行驶的距离为4.6×10米。因此本题需要灵活运用所学知识和公式，属于较难的综合题。16.对于已知水的体积、密度、初温和末温的情况，可以利用公式计算出水的质量和吸收的热量。而对于天然气炉具的效率为40%的情况，可以利用公式计算出天然气的热值。本题需要熟练掌握热量的计算和能量的利用效率，并能够灵活运用公式。17.对于铲车对废料做的功和铲车做的功的计算，可以分别利用公式W1=Pt和W2=Gh求解。而对于燃料放出的热量和柴油发动机的效率的计算，则需要利用公式Q放=qm和η=。本题需要掌握重力、功、速度、功率计算公式的理解和运用。18.在水发电和抽水机抽水的过程中，机械能和电能之间的转化并不是100%的转化，总会有一部