第3章 热力学定律第3节-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第三册）

人教版新教科书 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 第3节 能量守恒定律 练习与应用（解析版） 1. 下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。 （1）利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。 （2）造一条没有动力系统的船在水面上行驶。 （3）通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。 【答案】(1)不符合能量守恒定律。永久磁铁间的作用力可以使机械转动起来，但不能使这台机械永远转动下去。这是因为，永久磁铁间的作用力可以使磁场能转化为动能，但要获得持续的动能，仍然需要从外界补充能量。因此，利用永久磁铁间的作用力，造一台永动机是不可能的。 (2)不符合能量守恒定律。如果船没有外界或自身提供的动力系统，例如利用风力或人力， 那么它无法获得动能，将不能在水面上行驶。 (3)符合能量守恒定律。可以在飞机上安装光能发电机，先将光能转化为电能，再利用电能 使飞机飞起来，目前这个方案已经成为现实了。 2. 有一瓶盛500 mL的饮料罐，其标签上注有“180 kJ/100 mL”的能量参考值。请你估算这瓶饮料的能量相当于一个成年人爬多少层楼所做的功。 【答案】500层 【解析】这瓶500 mL的饮料能提供的总能量E=180103500J=9107 J。 一个成年人的体重约60 kg，每层楼高约3 m，若这瓶饮料的能量相当于该成年人爬n层楼所做的功，则应有E=mgnh，代入数据解得n=500，即相当于成年人爬500层楼所做的功。 3. 为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300 cm2的 矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6 kg。让阳光垂直圆筒口照射2 min后， 水的温度升高了1℃。请由此估算在阳光直射时地面上每平方米每分钟接收的太阳能量。水 的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。 【答案】 4.2104 J 【解析】圆筒内的水经过t=2 min增加的内能为U=Q=cmt=4.21030.61 J=2.52 103 J。圆筒的面积为S=300 cm2=310-2 m2，则地面上每平方米每分钟接收到的太阳能量 E=,导入数据解得E= 4.2104 J $$人教版新教科书 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 第3节 能量守恒定律 练习与应用（原卷版） 1. 下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。 （1）利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。 （2）造一条没有动力系统的船在水面上行驶。 （3）通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。 2. 有一瓶盛500 mL的饮料罐，其标签上注有“180 kJ/100 mL”的能量参考值。请你估算这瓶饮料的能量相当于一个成年人爬多少层楼所做的功。 3. 为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300 cm2的 矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6 kg。让阳光垂直圆筒口照射2 min后， 水的温度升高了1℃。请由此估算在阳光直射时地面上每平方米每分钟接收的太阳能量。水 的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。 $$