能量守恒定律的发现历程

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思考讨论特别提醒特别提醒课堂小测1.下列对能量的转化和守恒定律的认识不正确的是（）A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了【解析】选D。A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的。B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的。这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移。任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒守律。所以A、B、C正确。D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不会创生，也不会消失。故D是错的。2.“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（）A.它不符合机械能守恒定律B.它违背了能的转化和守恒定律C.它做功产生的热不符合热功当量D.暂时找不到合理的设计方案和理想材料【解析】选B。第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律，故B项正确。3．运动员跳伞后，在某一段时间内以8m/s2的加速度下降，在该过程中（）A.重力势能只转化为动能B.机械能转化为内能C.机械能守恒D.系统的总能量守恒【解析】选B、D。物体加速度为8m/s2,说明物体除受重力以外还受阻力作用,克服阻力做功，机械能转化成内能，但总能量守恒。4.如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂，现只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为QA、QB，则（）A.QA=QBB.QA<QBC.QA>QBD.无法确定QA、QB的大小【解析】选C。当A、B两球升高相同的温度时，根据热胀冷缩原理可知，A、B球重心发生变化，A球重心升高的高度等于B球重心降低的高度，且在此过程中A球克服重力做功，B球受到重力,重力对其做正功，且由题意分析在吸热过程中，它们升高相同的温度，内能增量ΔU相同，由热力学第一定律ΔU=Q+W知，QA=ΔU-WA，QB=ΔU-WB，由于WA<0，WB>0，所以QA>QB。5.如图为焦耳实验装置简图，用绝热性能良好的材料将容器包好。重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高，关于实验，下列说法正确的是（）A.这个装置可测定热功当量B.做功增加了水的热量C.做功增加了水的内能D.功和热量是完全等价的，无区别【解析】选A、C。做功和热传递都可以使物体的内能发生变化，焦耳实验中是通过做功来增加水的内能，所以C选项正确；就物体的内能发生变化来说，做功和热传递是等效的，这是研究热功当量的前提，通过焦耳实验可测定热功当量，所以A选项正确；热量通常是指热传递(如吸热、放热)过程中内能的改变量，是用来量度热传递过程中物体内能增减的多少。一个物体的内能是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物理量，所以选项B和D是错误的。6.如图所示，一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm,现在在活塞上方加一15kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40cm。求在这一过程中气体的内能增加多少？（g取10m/s2，不考虑活塞受到的大气压力及摩擦阻力）【解析】由能的转化与守恒定律可知，内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少，ΔU=ΔE=(M+m)gh=（15+5）×10×(50-40)×10-2J=20J。答案：20J7.水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达到每秒6000m3，而且一年四季流量稳定，瀑布落差50m。若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率。（g取10m/s2）【解析】水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能。（1）每秒钟流下的水的质量为：m=ρV=1×103×6000kg=6×106kg。（2）每秒钟水减少的机械能为：E=mgh=6×106×10×50J=3×109J。（3）设发电机的输出功率为P，t=1s则Eη=Pt解得：P=3×109×50%W=1.5×109W。答案：1.5×109W8.（2010·菏泽高二检测）如图所示，一个半径R=0.3m的半球状容器，一小铁块由边缘的A点从静止开始沿内壁下滑，当滑到容器底部的B点时，容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍，在它下滑的过程中内能增量的80%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少摄氏度？［铁的比热容是462J/(kg·℃)，g取10m/s2］【解析】小铁块滑到B点时满足（v为小铁块在B点的速度）①F=1.25mg②