高中物理必修2能量守恒定律與能源 例題解析

能量守恒定律與能源 例題解析 (1) 【例1】一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出.對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能 B.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 C.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和 D.子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和 解析：子彈射穿木塊的過(guò)程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減少，木塊獲得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失.A選項(xiàng)漏考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項(xiàng)應(yīng)考慮的是系統(tǒng)（子彈、木塊）內(nèi)能的增加.C錯(cuò). 答案：BD 【例2】太陽(yáng)與地球的距離為1.5×1011 m，地球半徑為6.37×106 m，太陽(yáng)光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面積被水面所覆蓋，太陽(yáng)在一年中輻射到地球表面水面部分的總能量W約為1.87×1024 J.設(shè)水面對(duì)太陽(yáng)輻射的平均反射率為7%，而且將吸收到的35%的能量重新輻射出去，太陽(yáng)輻射可將水面的水蒸發(fā)(設(shè)在常溫、常壓下蒸發(fā)1 kg水需要2.2×106 J的能量)，而后凝結(jié)成雨滴降落到地面. （1）估算整個(gè)地球表面的年平均降雨量（以mm表示，地球表面積為4πR2）； 解析：據(jù)能量守恒定律，總吸收的能量為 W′=W（1－7%）×（1－35%）=1.87×1024×0.93×0.65 J=1.13×1024 J 因蒸發(fā)1 kg水需2.2×106 J的能量，所以蒸發(fā)的水的質(zhì)量 m=kg=5.14×1017 kg m即為年降雨的總質(zhì)量，其總體積為V=，年降雨量使地球表面覆蓋的一層水的厚度h為: h====m=1.01×103 mm 整個(gè)地球表面年平均降雨量約為1.0×103 mm. 答案：約為1.0×103 mm （2）太陽(yáng)輻射到地球的能量中只有約50%到達(dá)地面，W只是其中的一部分，太陽(yáng)輻射到地球的能量沒(méi)能全部到達(dá)地面，這是為什么？請(qǐng)說(shuō)明三個(gè)理由. 解析：太陽(yáng)輻射到地球的能量要經(jīng)過(guò)大氣層才能到達(dá)地面，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)有大氣層的吸收，大氣層的散射或反射、云層遮擋等，所以太陽(yáng)輻射到地球的能量沒(méi)能全部到達(dá)地面. 答案：參考上面的解析. (2) 【例2】 液體能夠沿著很細(xì)的毛細(xì)管上升一段距離而高出原來(lái)的液面，這種現(xiàn)象叫做毛細(xì)現(xiàn)象.棉線浸在煤油中，煤油會(huì)沿著棉線上升一段較大的高度，有人根據(jù)這一現(xiàn)象制造了一臺(tái)可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器，如圖5-10-1所示. 圖5-10-1 試根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，分析說(shuō)明這臺(tái)裝置能夠正常工作嗎？若不能正常工作，原因可能出現(xiàn)在哪里： 解析：這臺(tái)裝置不能正常工作.假設(shè)它能正常工作，便意味著這臺(tái)裝置不需要外界的能量而源源不斷地對(duì)外工作，對(duì)外界輸出能量，這違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，此裝置成為一臺(tái)永動(dòng)機(jī).煤油能沿棉線上升一個(gè)較大的高度，這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，如果B槽中有煤油便會(huì)向下流動(dòng)沖擊葉輪對(duì)外做功也是無(wú)可置疑的，此裝置不能工作的原因就只能是煤油雖上升到B槽高處，但不能滴落到B槽中. 點(diǎn)評(píng)：這是一道考查學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的觀察能力和應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律分析解決實(shí)際問(wèn)題能力的題目.例如，我們?nèi)菀鬃⒁獾矫?xì)現(xiàn)象，但往往不注意觀察上升的液體是否能從毛細(xì)管中流出. 答案：不能工作.違背能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.原因是煤油不能從棉線上滴落. 【例3】 有關(guān)功和能，下列說(shuō)法正確的是 A.力對(duì)物體做了多少功，物體就具有多少能 B.物體具有多少能，就一定能做多少功 C.物體做了多少功，就有多少能量消失 D.能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時(shí)，可以用功來(lái)量度能量轉(zhuǎn)化的多少 解析：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即物體做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化；并非力對(duì)物體做了多少功，物體就具有多少能；也非物體具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B錯(cuò)誤.做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量守恒并不消失，所以C錯(cuò)誤.正確答案是D. 點(diǎn)評(píng)：正確理解功能關(guān)系：能是做功的前提，功是能量轉(zhuǎn)化的量度. 答案：D