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14.3《能量的转化和守恒》习题解答  

2016-04-07 11:43:36|  分类: 习题解答 |  标签: |举报 |字号 订阅

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第十四章  内能的应用

第三节《能量的转化和守恒》
1.一支向高空瞄准的步枪,扣动板机后射出一颗子弹,子弹没有击中目标,最 后下落陷在土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。 

2. 请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。 

●某太阳能电池工作的效率是16% 

●某电动机工作的效率是83% 

●某锂电池充电时的效率是99% 

●某柴油机工作的效率是35% 

●某电热水器工作的效率是87% 

3. 小华家使用的是天然气热水器,该热水器的铭牌标明了它的热效率,表示该 热水器工作时,天然气完全燃烧所消耗的化学能,有多大比例转化为水的内能。小华尝试估测该热水器的热效率,以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自 动洗衣机的“水量”设置为40 L,用热水器输出的热水注入洗衣机,当注入水 的体积达到40 L时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15℃, 热水器输出热水的温度为40℃,注水前天然气表的示数是2365.89 m3,注水后变 为2366.05 m3,天然气的热值为3.2×107 J/m3。请你估测该热水器的热效率。 

4. 释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”,营养成 分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。这种过程没有火焰,但 化学能同样可以转化为内能,因此人的体温保持在37℃左右。从能量守恒的角 度说说,食物提供的化学能还转化为哪些能量? 

人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少,都有损于健康。对 于正在长身体的初中学生,每天应该摄入多少能量?应该如何调整饮食?查阅 资料、进行调查,写一篇科学报告,并与同学交流。
第十四章内能的应用

第三节《能量的转化和守恒》答案
1. 子弹射出的过程中,内能转化为机械能;子弹上升的过程中,动能转化为重 力势能;子弹下落的过程中,重力势能转化为动能;子弹陷入土地的过程中, 机械能转化为内能。 

2. 太阳能电池工作时将吸收的太阳能的 16%转化为电能;电动机工作时将所消 耗的电能的 83%转化为机械能;锂电池充电时将所消耗电能的 99%转化为化 学能储存起来;柴油机工作时将柴油完全燃烧所释放的内能的 87%转化为机 械能;电热水器工作时将所消耗的电能的 87%转化为内能。 

3. 水的体积 V=40L=0.04m3, 水吸收的热量 Q 吸=cm(t-t0)=cρv(t-t0)=4.2×103J/(kg﹒℃)×1.0×103kg/ m3 ×0.04 m3×(40℃-15℃)=4.2×106J; 天然气完全燃烧放出的热量 Q 放=qv’=3.2×107J/m3×(2366.05m3-2365.89m3)=5.12×106J; 故该热水器的热效率 η=Q吸 Q放=4.2 ? 106 J =82% 5.12 ? 106 J
4.食物提供的化学能除了转化为内能,主要还转化为机械能(动能和势能), 使人运动、呼吸、心跳等。还转化为少量电能。人体内有微弱的电流,如脑电 波,神经细胞传导的刺激也是电流。(科学报告略)

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