能量守恒例题
高中物理第十二章电能能量守恒定律经典大题例题(带答案)
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高中物理第十二章电能能量守恒定律经典大题例题单选题1、如图甲所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图乙所示。
在充电开始后的一段时间内,充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A,可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻r=0.5Ω,则()A.充电宝输出的电功率为3.18WB.充电宝产生的热功率为0.18WC.1min内手机电池储存的化学能为169.2JD.1min内手机电池产生的焦耳热为18J答案:CA.充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A,所以充电宝输出的电功率为=UI=5.0×0.6W=3.0WP出故A错误;B.充电宝内的电流也是I,但其内阻未知,所以产生的热功率无法计算,故B错误;C.由题的已知条件可得手机电池储存的化学能为=UIt−I2rtE化学能其中t=1min=60s解得E=169.2J化学能故C正确;D.1min 内手机电池产生的焦耳热为Q=I2rt=0.62×0.5×60J=10.8J故D错误。
故选C。
2、一根横截面积为S的铜导线,通过的电流为I。
已经知道铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为N A,设每个铜原子只提供一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动速率为()A.MIρN A Se B.MN AρSeC.M AMρSeD.M A SeMρ答案:A设自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,对铜导体研究:每个铜原子可提供一个自由电子,则铜原子数目与自由电子的总数相等,为n=ρSvtMN A,t时间内通过导体截面的电荷量为q=ne,则电流强度为I=qt=ρSveN AM解得v=MI ρSN A e故选A。
3、2021年,浙江大学研究团队设计了一款能进行深海勘探的自供能仿生软体智能机器鱼。
在测试中,该机器鱼曾下潜至马里亚纳海沟10900m深处,并在2500mA·h电池驱动下,保持拍打45分钟。
能量守恒经典例题
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mgh E P mgd 解得: h h 2d
解:(1)物块滑到O点速度为v,由机械能守恒定律得
mgh
解得:
1 mv 2 2
v 2gh
⑵ 弹性势能为EP,由能量守恒定律得
在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W
W mgd
以上各式联立求解得
EP mgh mgd
Hale Waihona Puke (3)物块A被弹回的过程中,克服摩擦力所做的功仍为
W mgd
(3)物体离开C点后落回水平面时的
位置与B点的距离.
。解:据题意知半圆半径为R,物块质量为m, 对B的压力为重力的8倍 1. 设:弹性势能为EK则有 EK=1/2mv2 V= VB 8mg-mg=mv2/R VB= 解得: EK=7mgR/2 2. 设:阻力做功为Wf则有 Wf=1/2mvB2-1/2mvc2 mg=mv12/R 解得: Wf=3mgR 3.设:物体落地后距B点距离为L L=VCt 2R=1/2gt2 解得: L=2R
如图所示,光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小 物块A 从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无 机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑 道延长线M处的墙上,另一端恰位于滑道的末端O点。已 知在OM段,物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ,其余 各处的摩擦不计,重力加速度为g,求: (1)物块速度滑到O点时的速度大小; (2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势 能 (设弹簧处于原长时弹性势能为零) (3)若物块A能够被弹回到坡道上,则它能够上 升的最大高度是多少?
如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在 B点相切,半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体 将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获 得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨 的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰 能到达最高点C.(不计空气阻力)试求: (1)物体在A点时弹簧的弹性势能; (2)物体从B点运动至C点的过程中 阻力所做的功;
人教版高中物理电能能量守恒定律经典大题例题
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(每日一练)人教版高中物理电能能量守恒定律经典大题例题单选题1、电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R供电。
关于路端电压,下列说法正确的是()A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变B.因为U=IR,所以当R增大时,路端电压也增大C.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大D.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压减小答案:D解析:A.电源电动势不变,根据I=E r+R随着R增大,则电流I减小,根据U=E−Ir 可知,U变大,同理可得,随着R减小,U变小,故A错误;B.当R增大时,电流I减小,故不能应用U=IR 判断U的变化情况,故B错误;C.当电流I增大时,电阻R减小,故不能应用U=IR判断U的变化情况,故C错误;D.根据闭合回路欧姆定律可知U=E−Ir可知,当I增大时,路端电压U减小,故D正确。
故选D。
2、某款扫地机器人如图所示,额定功率24W,额定电流3A,正常工作时电机输出的功率为19.5W,锂电池容量9A·h,为延长锂电池寿命,当剩余电量为总容量的20%时就需要充电,则()ΩB.额定电压为6.5VA.电机的电阻为83C.正常工作时,电机产生的热量为19.5WD.充满电的电池可以正常工作时间为2.4h答案:D解析:A.由+I2rP=P出得r=0.5Ω故A错误;B.由P=UI得额定电压U=8V故B错误;C.正常工作时,电机产生的热量Q=I2r=4.5W故C错误;D.由80%×q=It解得t=2.4h故D正确。
3、油烟危害健康,某品牌的抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机),电路连接如图所示,下列说法正确的是()A.抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作B.闭合开关S1和S2,抽气扇处于“弱吸”挡C.抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡,其发热功率不变D.工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时,回路中的电流将变大答案:D解析:A.由电路图可知,照明灯和抽气扇处于并联状态,则抽气扇工作与否与是否点亮照明灯无关,A错误;B.由电路图可知,闭合开关S2电阻R被短路,则流过抽气扇的电流、电压变大,则功率变大,抽气扇处于“强吸”挡,B错误;C.由电路图可知,闭合开关S2电阻R被短路,则流过抽气扇的电流变大,而抽气扇的热功率为P=I2r其中r为电机内阻,不变,则抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡,其发热功率增大,C错误;D.工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时,电动机变成纯电阻电路,回路中的电流将变大,D正确。
高中物理能量守恒定律经典例题
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高中物理能量守恒定律经典例题
能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。
表述为:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。
能量定义:
能量就是物质运动切换的量度,缩写“能够”。
世界万物就是不断运动的,在物质的一切属性中,运动就是最基本的属性,其他属性都就是运动的具体表现。
能量就是表观物理系统作功的本领的量度。
能量(energy)是物质所具有的基本物理属性之一,是物质运动的统一量度。
能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中就是焦耳(j)。
在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中常用电子条叶(ev)做为单位,1电子条叶=1.,18×10-19焦。
物理领域,也用尔格(erg)做为能量单位,1尔格=10-7焦。
能量以多种不同的形式存在;按照物质的不同运动形式分类,能量可分为机械能、化学能、内能(热能)、电能、辐射能、核能。
这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。
能量守恒练习题计算物体在不同位置的机械能
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能量守恒练习题计算物体在不同位置的机械能能量守恒练习题:计算物体在不同位置的机械能能量守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。
根据能量守恒定律,一个系统的机械能在任何时刻都保持不变,只会转化为其他形式的能量或转移至其他物体上。
在本文中,我们将通过一些练习题来计算物体在不同位置的机械能。
一、问题一: 物体从高处自由下落假设有一个物体从高处自由下落,当该物体处于不同位置时,如何计算其机械能?我们假设该物体质量为m,重力加速度为g,其高度和速度分别为h和v。
1. 当物体位于高度为h处时:机械能E = 动能K + 重力势能U动能K = 1/2mv^2重力势能U = mgh所以,物体在高度为h处的机械能为:E = 1/2mv^2 + mgh2. 当物体落到地面时:记地面高度为0,此时物体高度为h = 0,速度为v'。
动能K' = 1/2mv'^2重力势能U' = mgh' = 0(因为地面高度为0)所以,物体在地面的机械能为:E' = 1/2mv'^2 + 0 = 1/2mv'^2根据能量守恒定律:E = E'即,1/2mv^2 + mgh = 1/2mv'^2二、问题二: 物体在斜面上滑动假设有一个斜面,物体在斜面上滑动,斜面角度为θ,物体的质量为m,斜面上的高度为h,物体在不同位置的机械能如何计算?1. 当物体位于斜面顶端时:机械能E = 动能K + 重力势能U动能K = 1/2mv^2重力势能U = mgh所以,物体在斜面顶端的机械能为:E = 1/2mv^2 + mgh2. 当物体滑到斜面底端时:记斜面底端高度为0,此时物体高度为h',速度为v'。
动能K' = 1/2mv'^2重力势能U' = mgh' = 0(因为底端高度为0)所以,物体在斜面底端的机械能为:E' = 1/2mv'^2 + 0 = 1/2mv'^2根据能量守恒定律:E = E'即,1/2mv^2 + mgh = 1/2mv'^2三、问题三: 物体在弹簧上振动考虑一个质量为m的物体,以速度v撞击一个具有劲度系数为k的弹簧,物体和弹簧共同振动,当物体处于不同位置时,如何计算其机械能?1. 当物体位于弹簧伸长的最大位置时:机械能E = 动能K + 弹性势能U动能K = 1/2mv^2弹性势能U = 1/2kx^2(x为伸长/压缩的距离)所以,物体在伸长的最大位置的机械能为:E = 1/2mv^2 + 1/2kx^22. 当物体通过平衡位置并开始压缩弹簧时:物体速度逐渐降为0,所以动能K' = 1/2mv'^2 = 0压缩距离为-x',弹性势能U' = 1/2k(-x')^2 = 1/2kx'^2所以,物体在通过平衡位置并开始压缩弹簧时的机械能为:E' = 0 + 1/2kx'^2根据能量守恒定律:E = E'即,1/2mv^2 + 1/2kx^2 = 0 + 1/2kx'^2综上所述,利用能量守恒定律可以计算物体在不同位置的机械能。
高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律经典大题例题(带答案)
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高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律经典大题例题单选题1、利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量减小实验误差。
下列说法正确的是()A.应选用较新的干电池作为被测电源,电池的电动势比较大易测量B.应选用内阻比较大旧电池,使得电压表示数变化大C.滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方,这样可以保护电压表D.根据实验记录的数据作U-I图像时,应连上所有的点。
答案:BAB.干电池用久了内阻会变大,为了使电池的路端电压变化明显,实验时应使用内阻较大的旧电池作为被测电源,使得电压表示数变化大,故A错误,B正确;C.滑动变阻器的滑片初始时应放在接入电路电阻最大的地方,这样可以保护电流表,故C错误;D.根据实验记录的数据作U-I图像时,应通过尽可能多的点并画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧,故D错误。
故选B。
2、某喷泉喷出的最高水柱约50m,喷管的直径约为10cm,已知水的密度ρ=1×103kg/m3。
据此估计喷管喷水的电动机的输出功率约为()A.6.5×104WB.1.2×105WC.2.6×105WD.5.2×105W答案:B根据v2=2gℎ可得喷泉喷水的初速度为v0=√2gℎ=10√10m/st时间喷水的质量为m=ρV=ρπd24v0t则喷水消耗的功率大约为P=12mv02t=1.2×105W故选B。
3、一个铁块沿斜面匀速滑下,关于物体的机械能和内能的变化,下列判断中正确的是()A.物体的机械能和内能都不变B.物体的机械能减少,内能不变C.物体的机械能增加,内能增加D.物体的机械能减少,内能增加答案:D铁块沿斜面匀速滑下时,除重力做功外还有摩擦力做负功,则铁块的机械能减小,减小的机械能转化为铁块的内能,使内能增加。
故选D。
4、关于能量和能源,下列说法正确的是()A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源B.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源C.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了答案:DA.化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体,会形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,水能是可再生资源,故A错误;BD.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了;例如,内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能,最终机械能又会转化为内能,而最终的内能人们很难再重新利用,所以我们说能量的品质下降了;所以在能源的利用过程中,有一些能源是不可再生的,所以需要节约能源,故B错误D正确。
第十二章电能能量守恒定律
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第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化【例题】一台电动机,线圈的电阻是0.4 Ω,当它两端所加的电压为220 V 时,通过的电流是5 A。
这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少?分析本题涉及三个不同的功率:电动机消耗的电功率P电、电动机发热的功率P热和对外做功转化为机械能的功率P机。
三者之间遵从能量守恒定律,即P电=P机+P热解由焦耳定律可知,电动机发热的功率为P热=I2R =52×0.4 W =10 W电动机消耗的电功率为P电=UI =220×5 W =1 100 W根据能量守恒定律,电动机对外做功的功率为P机=P电-P热=1 100 W -10 W =1 090 W这台电动机发热的功率为10 W,对外做功的功率为1 090 W。
练习与应用1. 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导:串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系?2. 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内的水烧干以前的加热状态,另一种是水烧干以后的保温状态。
图12.1-4是电饭锅的电路图,R1是电阻,R2 是加热用的电阻丝。
(1)自动开关S接通和断开时,电饭锅分别处于哪种状态?说明理由。
(2)要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半,R1 R2 应该是多少?3. 四个定值电阻连成图12.1-5 所示的电路。
R A、R C的规格为“10 V 4 W”,R B、R D 的规格为“10 V 2 W”。
请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻,并说明理由。
4. 如图12.1-6,输电线路两端的电压U为220 V,每条输电线的电阻R为5 Ω,电热水器A的电阻R A 为30 Ω。
求电热水器A上的电压和它消耗的功率。
如果再并联一个电阻R B 为40 Ω的电热水壶B,则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少?2.闭合电路的欧姆定律练习与应用1. 某个电动势为E的电源工作时,电流为I,乘积EI的单位是什么?从电动势的意义来考虑,EI 表示什么?2. 小张买了一只袖珍手电筒,里面有两节干电池。
牛顿力学中的能量守恒练习题及
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牛顿力学中的能量守恒练习题及解答在牛顿力学中,能量守恒是一个重要的概念。
本文将为您介绍一些与能量守恒相关的练习题,并给出详细的解答过程。
练习题一:一个小车以40 km/h的速度行驶,在行驶过程中突然失去动力。
小车在经过30米之后停了下来,求小车受到的摩擦力大小。
解答:根据能量守恒定律,小车失去动力后,其机械能将保持不变。
在失去动力前的机械能主要来自其动能,即1/2mv^2,其中m为小车质量,v为速度。
在停下后,小车的机械能主要来自其势能,即mgh,其中h为停下的高度,即0。
因此可以得到以下方程:1/2mv^2 = mgh根据题目给出的数据,速度v为40 km/h,转化为m/s得:v = 40 km/h = 40 * 1000 / 3600 m/s ≈ 11.11 m/s代入方程中,可以解得:1/2 * m * (11.11)^2 = m * g * 30化简后得:g ≈ (11.11)^2 / (2 * 30)计算得:g ≈ 20.79 m/s^2因此,小车受到的摩擦力大小为20.79 N。
练习题二:一个小球从高处自由落体,其下落的高度为20米。
小球在落地之后弹起,最高弹起的高度为原高度的一半。
求小球在弹起过程中失去的机械能。
解答:在自由落体过程中,小球的机械能主要来自其势能,即mgh,其中m为小球质量,g为重力加速度,h为下落的高度。
在弹起过程中,小球的机械能主要来自其动能,即1/2mv^2,其中v为弹起的速度,根据题目给出的信息,最高弹起的高度为原高度的一半,即10米。
因此,可以得到以下方程:mgh = 1/2mv^2根据题目给出的数据,下落高度h为20米,最高弹起高度为10米。
代入方程中,可以解得:m * 9.8 * 20 = 1/2 * m * v^2化简后得:v ≈ √(2 * 9.8 * 20)计算得:v ≈ √(392) ≈ 19.8 m/s因此,在弹起过程中,小球失去的机械能为:1/2 * m * (19.8)^2 - 1/2 * m * (0)^2 = 1/2 * m * (19.8)^2计算得:1/2 * m * (19.8)^2 ≈ 195.02 J因此,小球在弹起过程中失去的机械能约为195.02焦耳。
能量守恒定律_例题解析
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能量守恒定律例题解析例 1 在摩擦生热的现象中________能转化为________能;在气体膨胀做功的现象中________能转化为________能;在热传递的过程中,高温物体的内能________,低温物体的内能________,内能从________转移到________,而能的总量________.策略分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关键的词,当能量发生转化时一定表现为:一种形式的能减少而变化成另一种形式的能,则另一种形式的能增大.而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间,或同一物体的不同部分间发生了数量的变化,即增加与减少,而没有形式的变化.但能的总量却保持不变.所以无论在摩擦生热现象中,气体膨胀做功的过程中及热传递的过程中,都服从“能量守恒”定律.解答机械能;内;内;机械;减少;增加;高温物体;低温物体;保持不变.总结1.易错分析:对能量守恒定律理解不深,不善于考察题中各种情况的能量转化或转移.2.同类变式:利用做功的方法改变物体内能的实质是________和________间的相互________过程.利用热传递改变物体内能的实质是________在物体之间相互________的过程答案:机械能,内能,转化,内能,转移3.思维延伸:下列各种现象中,只有能的转移而不发生能的转化的过程是[ ] A.冬天用手摸户外的东西感到冷B.植物吸收太阳光进行光合作用C.水蒸气顶起壶盖D.电灯发光发热答案:A 例2 下列现象中,能量转化正确的是[ ] A.子弹打入墙壁的过程中,机械能转化为内能B.电流通过电炉时,电能转化为内能C.暖水瓶中的水蒸气把瓶塞冲起,内能转化为机械能D.给蓄电池充电的过程中,化学能转化为电能策略判断这四个现象中的能的转化的关键,是理解好“转化”的含意.即“转移、变化”的意思,这里既有数量的变化.同时还有形式的变化,在给蓄电池充电时消耗的是电能,得到的是化学能,即电能减少,化学能增大,所以应是电能转化成化学能,而不是化学能转成电能.所以D选项错误,其余三项正确.解答A、B、C总结1.易错分析:不能把握实例中物体最初具有什么能.后来又转化成了什么形式的能.漏选A是对转化成的内能这个结果不清楚.漏选B是由于疏忽而认为是内能转化为电能.而选D是误认为充电过程是化学能转化为电能,或正好理解反了.2.同类变式:下面关于能量转化的说法正确的是[ ] A.用砂轮磨刀时,有内能转化为动能B.陨石进入大气层成为流星时,是内能转化为机械能C.壶中的水沸腾时壶盖不停地跳动,是水的势能转化为壶盖的动能D.用打气筒给轮胎打气,打气筒发热是机械能转化为内能答案:D 3.思维延伸:指出下面几个过程中,哪些是能的转移,哪些是能的转化,如果是能的转化,指出是什么能转化为什么能.(1)电炉丝通电发红________(2)流星拖着发光的亮尾巴________(3)烧开水,水先变热后沸腾________(4)太阳能电池________(5)水平面上运动的小球撞动静止的小球________答:(1)电能转化为内能;(2)机械能转化为内能;(3)内能转移;(4)太阳能转化为电能;(5)机械能转移。
高二物理典型例、易错题:能量守恒定律的典型例题
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能量守恒定律的典型例题[例1]试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化.[分析]发射子弹的过程是:火药爆炸产生高温高压气体,气体推动子弹从枪口飞出.[答]火药的化学能→通过燃烧转化为燃气的内能→子弹的动能.[例2]核电站利用原子能发电,试说明从燃料铀在核反应堆中到发电机发出电的过程中的能的转化.[分析]所谓原子能发电,是利用原子反应堆产生大量的热,通过热交换器加热水,形成高温高压的蒸汽,然后推动蒸汽轮机,带动发电机发电.[答]能的转化过程是:核能→水的内能→汽轮机的机械能→发电机的电能.[说明]在能的转化过程中,任何热机都不可避免要被废气带走一些热量,所以结合量守恒定律可得到结论:不消耗能量,对外做功的机器(称为第一类永动机)是不可能的;把工作物质(蒸汽或燃气)的能量全部转化为机械能(称第二类永动机)也是不可能的.【例3】将一个金属球加热到某一温度,问在下列两种情况下,哪一种需要的热量多些?(1)将金属球用一根金属丝挂着(2)将金属球放在水平支承面上(假设金属丝和支承物都不吸收热量)A.情况(1)中球吸收的热量多些B.情况(2)中球吸收的热量多些C.两情况中球吸收的热量一样多D.无法确定[误解]选(C)。
[正确解答]选(B)。
[错因分析与解题指导]小球由于受热体积要膨胀。
由于小球体积的膨胀,球的重心位置也会变化。
如图所示,在情况(1)中,球受热后重心降低,重力对球做功,小球重力势能减小。
而在情况(2)中,球受热后重心升高。
球克服重力做功,重力势能增大。
可见,情况( 1)中球所需的热量较少。
造成[误解]的根本原因,是忽略了球的内能与机械能的转变过程。
这是因为内能的变化是明确告诉的,而重力势能的变化则是隐蔽的。
在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化。
[例4]用质量M=0.5kg的铁锤,去打击质量m=2kg的铁块。
铁锤以v=12m/s的速度与铁块接触,打击以后铁锤的速度立即变为零。
设每次打击产生的热量中有η=50%被铁块吸收,共打击n=50次,则铁块温度升高多少?已知铁的比热C=460J/kg℃。
高中物理最新-能量守恒定律的典型例题 精品
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能量守恒定律的典型例题[例1]试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化.[分析]发射子弹的过程是:火药爆炸产生高温高压气体,气体推动子弹从枪口飞出.[答]火药的化学能→通过燃烧转化为燃气的内能→子弹的动能.[例2]核电站利用原子能发电,试说明从燃料铀在核反应堆中到发电机发出电的过程中的能的转化.[分析]所谓原子能发电,是利用原子反应堆产生大量的热,通过热交换器加热水,形成高温高压的蒸汽,然后推动蒸汽轮机,带动发电机发电.[答]能的转化过程是:核能→水的内能→汽轮机的机械能→发电机的电能.[说明]在能的转化过程中,任何热机都不可避免要被废气带走一些热量,所以结合量守恒定律可得到结论:不消耗能量,对外做功的机器(称为第一类永动机)是不可能的;把工作物质(蒸汽或燃气)的能量全部转化为机械能(称第二类永动机)也是不可能的.【例3】将一个金属球加热到某一温度,问在下列两种情况下,哪一种需要的热量多些?(1)将金属球用一根金属丝挂着(2)将金属球放在水平支承面上(假设金属丝和支承物都不吸收热量)A.情况(1)中球吸收的热量多些B.情况(2)中球吸收的热量多些C.两情况中球吸收的热量一样多D.无法确定[误解]选(C)。
[正确解答]选(B)。
[错因分析与解题指导]小球由于受热体积要膨胀。
由于小球体积的膨胀,球的重心位置也会变化。
如图所示,在情况(1)中,球受热后重心降低,重力对球做功,小球重力势能减小。
而在情况(2)中,球受热后重心升高。
球克服重力做功,重力势能增大。
可见,情况( 1)中球所需的热量较少。
造成[误解]的根本原因,是忽略了球的内能与机械能的转变过程。
这是因为内能的变化是明确告诉的,而重力势能的变化则是隐蔽的。
在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化。
[例4]用质量M=0.5kg的铁锤,去打击质量m=2kg的铁块。
铁锤以v=12m/s的速度与铁块接触,打击以后铁锤的速度立即变为零。
设每次打击产生的热量中有η=50%被铁块吸收,共打击n=50次,则铁块温度升高多少?已知铁的比热C=460J/kg℃。
通用版带答案高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律微公式版典型例题
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通用版带答案高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律微公式版典型例题单选题1、如图所示,电源电动势E=6V,内电阻r=1Ω,电阻R=5Ω,当开关S闭合后,电路中的电流为()A.0.5AB.1AC.1.2AD.6A答案:B由闭合电路欧姆定律可得I=ER+r=65+1A=1A故选B。
2、我国新一代高速列车牵引功率达9000kW,持续运行速度为350km/h,则新一代高速列车沿全长约1300km 的京沪线从北京到上海,在动力上耗电约为()A.3.3×104kW·hB.3.1×106kW·hC.1.8×104kW·hD.3.3×105kW·h答案:A由题可知,列车从北京到上海的时间为t =s v =1300350h =267h 在动力上消耗电能为W =Pt =9000kW ×267h ≈3.3×104kW ⋅h 故选A 。
3、用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的U -I 图线,由图可知( )A .电池电动势的测量值是0.40VB .电池内阻的测量值是3.50ΩC .外电路发生短路时的电流为0.40AD .电压表的示数为1.20V 时电流表的示数I′=0.20A答案:DA .由题图乙可知,U -I 图线纵坐标截距为电源的电动势,E =1.40V ,A 错误;B .U -I 图线的斜率绝对值表示电源内阻r =|ΔU ΔI |=1.40-1.000.4Ω=1.00Ω B 错误;C .外电路发生短路时的电流为I=Er=1.40AC错误;D.当电压表示数为U=1.20 V时I′=E-Ur=1.40-1.201.00=0.20AD正确。
故选D。
4、下面各种电器的工作原理中,主要利用电流的热效应的是()A.电风扇B.微波炉C.电热水壶D.电视机答案:CABD.电风扇、微波炉、电视机全是非纯电阻用电器,电能没有全部转化成焦耳热,不是主要利用电流热效应工作的,ABD错误。
高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律知识总结例题(带答案)
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高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律知识总结例题单选题1、已知两电源的电动势分别为E1、E2(E1>E2),内阻分别为r1、r2。
当两电源分别与阻值为R的电阻连接时,外电路消耗的功率正好相等。
若电阻R减小一些,再与E1、E2分别连接时,对应的外电路消耗的功率分别是P1、P2。
则()A.r1<r2,P1<P2B.r1<r2,P1>P2C.r1>r2,P1<P2D.r1>r2,P1>P2答案:C由外电路消耗的功率相等得(E1 R+r1)2R=(E2R+r2)2R又知E1>E2,则(R+r1)2>(R+r2)2故r1>r2;再大致画出UI图像如图所示可知R减小一些(对应图中虚线),在E2中电流增加量大,由P=I2R可得P1<P2故选C。
2、某无人值守彩色电视中转站采用太阳能电源工作,转换设备电压为24 V,每天发射时间为15 h,功耗20 W,其余9小时为接收等候时间,功耗为5 W,则()A.转换设备电流恒为56AB.转换设备负载每天耗电量约为14.375 A·hC.转换设备每天消耗电能为345度D.转换设备在等待过程中,工作电压小于24 V答案:BA.发射时间转换设备电流为I1=P1U=2024A=56A而在接收等候时间内,其电流为I2=P2U=524A=524A故A错误;B.转换设备负载每天耗电量约为q=I1t1+I2t2=56×15Ah+524×9Ah=34524Ah≈14.375Ah故B正确;C.转换设备每天消耗电能为W=P1t1+P2t2=20×15Wh+5×9Wh=345Wh=0.345kWh故C错误;D.转换设备在等待过程中,工作电压等于24V,他是恒定不变的,故D错误;故选B。
3、如图所示是根据某次实验记录数据画出的U-I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是()A.纵轴截距表示待测电源的电动势B.横轴截距表示短路电流C.根据r=EI短,计算出待测电源内电阻为12ΩD.电流为0.3A时的外电阻是1.8Ω答案:AA.根据闭合电路欧姆定律U=-Ir+E可知,纵轴截距表示待测电源的电动势。
第十一章:分子热运动 能量守恒典型例题
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第一节 物体是由大量分子组成的例题1:已知铜的密度为8.9×103kg/m 3,原子量为64,通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为:A 、7×10-6m 3B 、1×10-29m 3C 、1×10-26m 3D 、8×10-24m 3答案: B评析:本题为95年高考题,是一个典型的微观量计算题.由原子量知每摩尔铜的质量,再除以密度,得摩尔体积,最后用摩尔体积除以阿弗加德罗常数即可估算出每个铜原子所占的体积.本题还可以根据分子直径的数量级10-10m ,猜出答案.例题2:已知碳的摩尔质量为12g ,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol -1,求每个碳原子的质量.解:每个碳原子的质量为kg kg N m A 2623310995.11002.61012--⨯=⨯⨯==μ例题3:某教室长m 10,宽m 7,高m 3,试在标准状态下估算空气分子间的平均距离,并比较这个距离和分子直径的数量级.选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:教室内空气的体积332103710m m V =⨯⨯=空气的物质的量mol mol n 33104.9104.22210⨯=⨯=- 空气的分子数为 27233106.5106104.9⨯=⨯⨯⨯==A nN N 个每个空气分子平均占有空间为326327108.3106.5210m m N V v -⨯=⨯==把每个分子占有的空间看成立方体,每个分子中心间的距离等于立方体的边长,用d 表示 m m v d 93263104.3108.3--⨯=⨯==分子直径的数量级为m 1010-,由上面计算可知,气体分子间距离的数量级为m 910-,约为分子直径的10倍.例题4:一滴水的体积为35102.1cm -⨯,如果放在开口容器中,由于蒸发每分钟能跑出的水分子数为8100.6⨯个,需要多长时间跑完?选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:水的摩尔体积为mol m V /108.135-⨯=这一滴水含水分子数为 1723565100.41002.6108.110102.1⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---A N V v N 个 水分子跑完的时间为min 107.6100.6100.48817⨯=⨯⨯==n N t 我们知道,在开口容器中蒸发掉一滴水,根本不需要min 107.68⨯的时间,原因在于实际当中每分钟跑出的水分子数比8107.6⨯个还要多得多.例题5:从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( )A .氧气的摩尔质量和氧分子的体积B .氧分子的质量和氧分子的体积C .氧分子的质量和氧气的摩尔质量D .氧气的密度和氧气的摩尔质量选题目的:理解推导阿伏加德罗常数所需的物理量.解析: 要算出阿伏伽德罗常数,首先要知道1 mol 物质的质量M 或体积V ,设分子质量为m ,分子体积v ,则阿伏伽德常数. m M N A =,对固体和液体还有:vV N A = 在(A )、(D )选项中不知氧分子质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(A )、(D )项;在(B )项中不知氧气摩尔质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(B )项.值得注意的是在(A )、(B )选项中如果知道氧气的摩尔体积也不能算出阿伏伽德罗常数,因为气体分子间距离很大,不能忽略.正确选项(C )例题6:已知金的密度为33/103.19m kg ⨯,体积为31cm 的金中含有多少个金原子?(取2位有效数字)选题目的:练习阿伏加德罗常数的应用.解析:设金的密度为ρ,体积为V ,质量为m ,则:金的质量为kg kg V m 2631093.1101103.19--⨯=⨯⨯⨯==ρ金的摩尔质量为kg M 197.0=金原子个数为:22232109.51002.6197.01093.1⨯=⨯⨯⨯==-A N M m N 个 第二节 分子的热运动例题1:在观察布朗运动的实验过程中,每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,如图所示,则下列说法错误的是A 、由图可以看出布朗运动是无规则的B 、图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹C 、若对比不同温度下的轨迹,可以看出温度高时布朗运动显著D 、若对比不同颗粒大小时的轨迹,可以看出颗粒小时布朗运动显著答案:B评析:由于是每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,但并不知道这5秒时间内颗粒的运动轨迹(其实这5秒内的轨迹也是无规则的),所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹.典型例题2:课本中画出了三个颗粒运动位置的连线图,这些连线是颗粒的运动轨迹吗?出题目的:理解分子运动的无规则性.解析:三颗粒运动位置的连线图,是显微镜下追踪三个悬浮颗粒的运动,每隔30S 把观察到的颗粒位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接起来所得到的连线图,从图中可以看出颗粒的运动是无规则的.在30S之间颗粒的运动也是很不规则的,不是沿直线运动,颗粒的实际运动情况比图中记录的还要复杂,因此,图中的连线不是颗粒运动的轨迹.例题3:在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是()A.布朗运动B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定选题目的:理解微粒做布朗运动的条件.解析:能用肉眼直接看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒作布朗运动,(A)错;微粒的运动是由于空气对流和在重力作用下的结果,微粒作曲线运动,(C)、(D)错。
能量守恒定律的典型例题
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能量守恒定律的典型例题[例1]试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化.[分析]发射子弹的过程是:火药爆炸产生高温高压气体,气体推动子弹从枪口飞出.[答]火药的化学能→通过燃烧转化为燃气的内能→子弹的动能.[例2]核电站利用原子能发电,试说明从燃料铀在核反应堆中到发电机发出电的过程中的能的转化.[分析]所谓原子能发电,是利用原子反应堆产生大量的热,通过热交换器加热水,形成高温高压的蒸汽,然后推动蒸汽轮机,带动发电机发电.[答]能的转化过程是:核能→水的内能→汽轮机的机械能→发电机的电能.[说明]在能的转化过程中,任何热机都不可避免要被废气带走一些热量,所以结合量守恒定律可得到结论:不消耗能量,对外做功的机器(称为第一类永动机)是不可能的;把工作物质(蒸汽或燃气)的能量全部转化为机械能(称第二类永动机)也是不可能的.【例3】将一个金属球加热到某一温度,问在下列两种情况下,哪一种需要的热量多些(1)将金属球用一根金属丝挂着(2)将金属球放在水平支承面上(假设金属丝和支承物都不吸收热量)A.情况(1)中球吸收的热量多些B.情况(2)中球吸收的热量多些C.两情况中球吸收的热量一样多D.无法确定[误解]选(C)。
[正确解答]选(B)。
[错因分析与解题指导]小球由于受热体积要膨胀。
由于小球体积的膨胀,球的重心位置也会变化。
如图所示,在情况(1)中,球受热后重心降低,重力对球做功,小球重力势能减小。
而在情况(2)中,球受热后重心升高。
球克服重力做功,重力势能增大。
可见,情况( 1)中球所需的热量较少。
造成[误解]的根本原因,是忽略了球的内能与机械能的转变过程。
这是因为内能的变化是明确告诉的,而重力势能的变化则是隐蔽的。
在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化。
[例4]用质量M=0.5kg的铁锤,去打击质量m=2kg的铁块。
铁锤以v=12m/s的速度与铁块接触,打击以后铁锤的速度立即变为零。
设每次打击产生的热量中有η=50%被铁块吸收,共打击n=50次,则铁块温度升高多少已知铁的比热C=460J/kg℃。
能量的转化和守恒练习题
![能量的转化和守恒练习题](https://img.taocdn.com/s3/m/0f800c0fce84b9d528ea81c758f5f61fb736288c.png)
能量的转化和守恒练习题1. 汽车的运动能量转化和守恒问题一辆汽车以60 km/h的速度行驶,质量为1000 kg,求其动能是多少?解析:汽车的动能等于其运动能量,运动能量的大小可以通过公式E = 1/2 mv^2计算,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
根据题目中的数据,将质量和速度代入计算公式可得:E = 1/2 × 1000 kg × (60 km/h)^22. 吊车的重力势能转化和守恒问题一座吊车高高吊起了一块质量为2000 kg的货物,吊车的起吊高度为50 m,求货物达到最高点时的重力势能。
解析:重力势能的大小可以通过公式E = mgh计算,其中m是物体的质量,g是重力加速度,h是物体的高度。
根据题目中的数据,将质量、重力加速度和高度代入计算公式可得:E = 2000 kg × 9.8 m/s^2 × 50 m3. 弹簧的弹性势能转化和守恒问题一个弹簧的弹性势能为20 J,求弹簧的伸长量。
解析:弹簧的弹性势能大小可以通过公式E = 1/2 kx^2计算,其中k是弹簧的弹性系数,x是弹簧的伸长量。
根据题目中的数据,将弹性势能代入计算公式,得到:20 J = 1/2 k x^24. 能量转化问题一个物体从10 m的高度自由落下,摩擦力不计,求在14 m的高度时,物体的动能和重力势能之和。
解析:根据能量守恒定律,物体的动能和重力势能之和保持不变。
物体在10 m高度时的能量转化为动能:E = mgh = m × 9.8 m/s^2 ×10 m物体在14 m高度时的能量转化为重力势能:E' = mgh' = m × 9.8m/s^2 × 14 m根据能量守恒定律,E + 0 = 0 + E',即:m × 9.8 m/s^2 × 10 m + 0 = 0 + m × 9.8 m/s^2 × 14 m通过计算可得:10 m × 9.8 m/s^2 = 14 m × 9.8 m/s^25. 能量转化问题一个物体从5 m/s的速度自由上抛,忽略空气阻力,求物体上升到最高点时的动能和重力势能之和。
第二节能量守恒定律
![第二节能量守恒定律](https://img.taocdn.com/s3/m/1aceba7bf011f18583d049649b6648d7c1c70892.png)
压缩机是电冰箱的“心脏”,它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功, 将气态制冷剂压缩。根据热力学第一定律,忽略热传递,由于压缩机对制冷 剂做功,所以使制冷剂的热力学能增加,变成高温高压的蒸汽(如p ≈ 9.2× 105 Pa,t ≈ 46 ℃)。
物理 (通用类)
这种高温高压的制冷剂蒸汽来到冷凝器,由于制冷剂的温度比外界空气 高,因此向空气放热,热力学能减少,被冷却而凝结成常温高压的液体(如p ≈ 9.0×105 Pa ,t ≈ 37 ℃)。
不论空调器如何运转,它从低温热源吸收的热力学能加上压缩机所消耗 的电能总等于向高温热源放出的热力学能,即在整个能量转化过程中,能的 总量是守恒的。
物理 (通用类)
练习3-2
1.空气压缩机的活塞对空气做了2×105 J的功,同时空气的热力学能增 加了1.5×105 J,这时空气与外界传递的热量是多少?是吸热还是放热?
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的 形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移的过程中其总量保持 不变。这就是能量守恒定律。这是自然界中具有普遍意义的定律之一,也是 各种自然现象都遵循的普遍规律。任何违背能量守恒定律的说法,都被证明 是错误的。
通用版带答案高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律微公式版经典大题例题
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通用版带答案高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律微公式版经典大题例题单选题1、在如图所示的电路中R1=4Ω,R2=6Ω,电源电动势E=3V。
当S闭合时,理想电压表的示数为U=1V。
则流过电源的电流为和电源的内阻分别为()A.0.25A,2ΩB.0.5A,2ΩC.0.25A,4ΩD.0.5A,4Ω答案:A流过电源的电流与流过R1的电流相同,根据欧姆定律I=UR1=14A=0.25A根据闭合电路欧姆定律I=ER1+R2+r代入数据可得电源内电阻r=2Ω故选A。
2、在如图所示的电路中,R1、R2为定住电阻,电压表和电流表均为理想电表,当滑动变阻器的触片向b端移动时,则下列说法正确的是()A.电流表A的读数减小B.R1、R2两端的电压变化量相比,R1电压变化大C.连接电容器两极板的导线上有电流D.电源的输出功率减小答案:CA.当滑动变阻器的触片向b端移动时,R3阻值减小,根据串反并同可知,与R3串联的电流表示数增大,故A 错误;B.根据E=U r+U1+U2可知0=ΔU r+ΔU1+ΔU2根据串反并同可知,与R3并联的R2电压减小,与R3串联的R1和r电压增大,故ΔU r>0,ΔU1>0,ΔU2<0故ΔU r+ΔU1=|ΔU2|故ΔU1<|ΔU2|故B错误;C.与R3并联的电容器两端电压减小,根据C=Q U可知极板电荷量减小,故有电流,故C正确;D.当内外电阻相同时,电源输出功率最大,不知道内外电阻关系,无法判断输出功率变化,故D错误。
故选C。
3、在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,某同学根据实验测得数据,画出如图的U-I图像,根据图线可得出该电源电动势和电源内阻分别为()A.1.5V,2.5ΩB.1.5V,0.6ΩC.0.6V,2.5ΩD.0.6V,0.4Ω答案:A由闭合回路欧姆定律可知U=E-Ir故图像与纵坐标的交点为电源电动势,即E=1.5V图像的斜率表示电源内阻,即r=1.5-00.6=2.5Ω故选A。
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华北电力大学
梁 秀 俊
传热学 Heat Transfer
壳管式换热器。它是间壁式换热器的主要形式。 壳管式换热器。它是间壁式换热器的主要形式。 电厂中的冷油器和给水加热器等。 电厂中的冷油器和给水加热器等。 壳管式换热器的传热面由管束构成。 壳管式换热器的传热面由管束构成。一种流体 在管子内部流动,称为管程 管程, 在管子内部流动,称为管程,另一种流体在管子与 换热器的壳体之间流动,称为壳程 壳程。 换热器的壳体之间流动,称为壳程。
传热学 Heat Transfer
• 1-5 传热现象分析和能量守恒的应用 烟气 空气
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传热学 Heat Transfer
• 暖气片的热量传递过程
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传热学 Heat Transfer
热 流 体 冷 流 体
冷 流 体 热 流 体
逆流式套管换热器 顺流式套管换热器
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梁 秀 俊
传热学 Heat Transfer
• 例4:太阳能集热器为表面涂黑铬层铝板, 涂层的αs = 0.87,ε = 0.09。太阳辐射热流密 度600 W/m2,空气温度25° C,与集热管表 面的对流传热系数为10 W/m2 ⋅K,天空的有 效辐射温度为15°C,如果集热管表面70°C, 试确定集热器的净吸热速率。
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传热学 Heat Transfer
• 例3:在一对流换热的实验中,10℃的水以 : 1.6m/s的速度流入内径为28mm、外径为 31mm、长为1.5m的管子。管子外表面均匀 地绕着电阻带作为加热器,其外还包有保 温层。加热器的总功率为42.05KW,通过保 温层的散热损失为2%,试确定管子出口处 的水温。
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传热学 Heat Transfer
• 例5 在考虑一建筑物冬天的采暖设计中,需要 确定墙壁的散热情况,已知墙壁的厚度为40cm, 墙壁材料的导热系数为0.25 W/(m·K),要求室 内的空气温度在18℃,墙壁外侧和内侧的表面 传热系数分别为34 W/(m2·K)和8 W/(m2·K),在 白天,室外空气的平均温度为-5℃,该墙壁外 侧实际吸收环境的总辐射能为80 W/m2 ,计算 该情况下通过墙壁的热流密度为多少?
华俊
传热学 Heat Transfer
• 例2:在对一个球形金属件进行淬火处理过 程中,已知金属件的直径D为50mm,初始 球内温度均匀为530℃,瞬间将其放入温度 为30℃的淬火油中进行冷却,若假设冷却 过程中表面传热系数为120 W/(m2•K),计算 将金属件平均温度冷却到130℃所需的时间。 近似取金属件材料的物性参数在冷却过程 中为常数,且密度为7800 kg/m3,比热容为 450 J/(kg•K),导热系数为40 W/(m•K)。
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传热学 Heat Transfer 冷流体 进 热流体出
冷流体出
热流体进
典型1-2型两流程固定管板式管壳式换热器 典型1
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传热学 Heat Transfer
通过中空双层玻璃的散热过程
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梁 秀 俊
传热学 Heat Transfer
• 例1:一根金属导电长棒,其直径为D,单 位长度上的电阻为Re,初始时他与外界空 气及周环境保持热平衡状态,当电流I通过 棒时平衡被破坏了,试推导能用于计算在 电流通过期间棒的温度随时间变化的方程。