高考物理与太阳有关的能量的计算 人教版
人教版高中物理必修二第六章 2、太阳与行星间的引力.doc
高中物理学习材料桑水制作第六章 2、太阳与行星间的引力主备人： 闫保松 班级 姓名【学习目标】1.明确太阳对行星的引力，行星对太阳的引力及太阳与行星间引力的特点。
2.明确2r m F ∝2r M F ∝'与2r Mm F ∝或2r MmG F =的区别及联系。
【知识回顾】开普勒在前人的基础上，经过计算总结出了他的三条定律，请写出三条定律的内容是什么?【学习过程】活动1：阅读教材第一、二段，思考下面的问题：在解释行星绕太阳运动的原因这一问题上，为什么牛顿能够成功，而其他科学家却失败了？你认为牛顿成功的关键是什么？活动2：太阳对行星的引力根据以下提纲阅读教材34页内容，并写出有关推导过程：1、行星绕太阳作匀速圆周运动，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。
2、行星运动的线速度v 与周期T 的关系式如何？为何要消去v ？写出要消去v 后的向心力表达式。
3、如何应用开普勒第三定律消去周期T ？为何要消去周期T ？4、写出引力F 与距离r 的比例式，说明比例式的意义。
活动3：行星对太阳的引力行星对太阳的引力与太阳的质量M 以及行星到太阳的距离r 之间又有何关系？根据什么可以推导出来？活动4：太阳与行星间的引力综合以上推导过程，推导出太阳与行星间的引力与太阳质量M 、行星质量m 、以及两者距离r 的关系式。
看看能够得出什么结论。
【反馈练习】1、下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ ）A 、行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B 、行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C 、太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力D 、行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的距离成反比2、两个行星的质量分别为21,m m ，绕太阳运行的轨道半径分别为21,r r ，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ）A 、1B 、2112r m r mC 、1221r m r mD 、2122r r3、下列说法正确的是 ( )A.行星绕太阳的椭圆轨道可以近似地看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转C.太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力，其方向一定在两者的连线上D.所有行星与太阳间的引力都相等4、下列关于力学问题的研究方法描述正确的是 ( )A.行星与太阳间作用的规律，是根据物体的运动探究它受的力B.平抛运动的研究是根据物体的受力探究它的运动C.圆周运动的研究是根据物体的运动探究它的力D.圆周运动的研究是根据物体的受力探究它的运动5.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是（ ） A. 行星受到太阳的引力，提供行星做圆周运动的向心力 B. 行星受到太阳的引力，但行星运动不需要向心力 C. 行星同时受到太阳的引力和向心力的作用 D. 行星受到太阳的引力与它运行的向心力可能不等6.如果要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星，需要观测卫星的( ) A.质量 B.运动周期 C.轨道半径 D.半径7.把行星运动近似看作匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T 2＝kr 3，则可推得（ ）A.行星受太阳的引力为2rmk F =B.行星受太阳的引力都相同C.行星受太阳的引力224kr mF π=D.质量越大的行星受太阳的引力一定越大8.关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是（ ） A ．太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对平衡力B ．太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力的关系C ．太阳与行星间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比D ．以上说法均不对9.两颗做匀速圆周运动的人造地球卫星，它们的角速度和线速度分别为ω1、ω2和v 1、v 2。
【最新人教版】【人教版】(高考)高中物理(选修3-4)：13.5《光的衍射》精品教案(含答案)
课时13.5光的衍射1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
2.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
3.初步了解衍射光栅。
重点难点:衍射实验现象的观察以及产生明显衍射现象的条件和衍射条纹与干涉条纹的区别。
教学建议:光的衍射进一步证明了光具有波动性。
教学中,要让学生思考一般情况下不容易观察到光的衍射现象的原因,而后再观察衍射实验,来说明衍射现象以及发生衍射现象的条件。
教学过程中,可以通过复习机械波衍射的知识,来加深对光的衍射的理解。
还可以借助多媒体技术把衍射现象展示给学生,引发学生的兴趣和思考。
导入新课:蜡烛照到可调节孔大小的挡板上,当孔较大时光沿直线传播,在光屏上形成类似孔的亮斑;当孔变得较小时,则屏上形成烛焰的像;当孔再变小时,在屏上形成比孔大许多的模糊区域,这是为什么呢?你能解释吗?1.光的衍射(1)衍射现象:用单色平行光照射狭缝,当缝比较宽时,光沿着①直线通过狭缝,在狭缝后光屏上产生一条与缝宽②相当的亮条纹;当将缝调到很窄时,尽管亮条纹的③亮度有所降低,但是④宽度反而增大了,这表明光经过较窄的单缝时,并没有沿⑤直线传播,而是绕过了单缝的边缘传播到了更宽的空间,这就是光的衍射现象。
(2)常见的几种衍射:⑥单缝衍射、⑦圆孔衍射和泊松亮斑(圆屏衍射)。
(3)产生明显衍射的条件:障碍物、孔或狭缝的尺寸与光的波长⑧差不多,或比光的波长⑨小。
2.衍射光栅(1)定义:由许多⑩等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件叫衍射光栅。
(2)原理:增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
(3)分类:衍射光栅通常分为透射光栅和反射光栅两种。
1.光的衍射是不是说明光不能沿直线传播?解答:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
2.光的衍射能证明光的哪种学说是正确的?解答:波动说。
3.衍射现象中,如果增加狭缝的个数有什么现象?解答:衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
2025年高考物理一轮复习(新人教版) 第15章 第6课时 热力学定律与能量守恒定律
热学
第 6
热力学定律与能量守恒定律
课
时
目标 1.理解热力学第一定律，能用热力学第一定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 要求 3.知道热力学第一定律和气体实验定律的结合点，能综合应用解决相关问题。
考点一 热力学第一定律 能量守恒定律
内
容
索
考点二 热力学第二定律
引
B.等压过程中，气体对外做功400 J
C.等压过程中，气体体积增加了原体积的
1 4
√D.两个过程中，气体的内能增加量都为400 J
考点一 热力学第一定律 能量守恒定律
设理想气体初始状态的压强、体积和温度分别为 p1＝p0，V1＝V0，T1 ＝300 K，等容过程为状态二 V2＝V1＝V0，T2＝400 K，等压过程为状 态三 p3＝p0，V3＝？，T3＝400 K，由理想气体状态方程可得，pT1V1 1＝ pT2V2 2＝pT3V3 3，解得 p2＝43p0，V3＝43V0，等压过程中，气体体积增加了原 体积的13，C 错误；
考点二 热力学第二定律
(3)说明： ①“自发地”指明了传热等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界 提供能量的帮助。 ②“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完 成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在 产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。
考点二 热力学第二定律
考点一 热力学第一定律 能量守恒定律
(3)表达式中的正、负号法则：
符号 ＋ －
W _外__界__对_物__体__做功 _物__体__对_外__界__做功
Q 物体_吸__收__热量 物体_放__出__热量
ΔU 内能_增__加__ 内能_减__少__
高考物理能量守恒知识点总结
高考物理能量守恒知识点总结在高考物理中，能量守恒定律是一个极其重要的知识点，贯穿了力学、热学、电学等多个领域。
理解并熟练运用能量守恒定律，对于解决物理问题至关重要。
一、能量守恒定律的基本概念能量守恒定律指出：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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
这意味着，在一个封闭的系统中，无论发生何种物理过程，系统内的总能量始终保持恒定。
二、常见的能量形式1、机械能机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
动能：物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度有关，公式为＄E_k ＝＼frac{1}｛2}mv^2$ ，其中＄m$ 是物体的质量，＄v$ 是物体的速度。
重力势能：物体由于被举高而具有的能量，其大小与物体的质量、高度以及重力加速度有关，公式为＄E_p ＝ mgh$ ，其中＄h$ 是物体相对于参考平面的高度。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量，其大小与形变程度有关。
2、内能内能是物体内部分子热运动的动能和分子势能的总和。
改变物体内能的方式有做功和热传递。
3、电能电能是电流通过导体时所具有的能量，与电流、电压和时间有关，公式为＄W ＝ UIt$ ，其中＄U$ 是电压，＄I$ 是电流，＄t$ 是时间。
4、化学能化学能是物质发生化学反应时所释放或吸收的能量，例如燃料的燃烧。
5、光能光能是由光子携带的能量，例如太阳能。
三、能量守恒定律的应用1、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
例如，自由落体运动中，物体的重力势能不断转化为动能，但机械能总量不变。
2、功能关系（1）重力做功等于重力势能的减少量，即＄W_G ＝＼DeltaE_p$ 。
（2）弹力做功等于弹性势能的减少量，即＄W_{弹} ＝＼DeltaE_{弹}＄。
（3）合力做功等于动能的变化量，即＄W_{合} ＝＼Delta E_k$ 。
高考物理动力学知识点
高考物理动力学知识点动力学是物理学中的一个重要分支，研究物体运动的原因及其变化规律。
在高考物理中，动力学是一个关键的知识点。
下面我们将以四个方面来讨论高考物理动力学知识点。
一、牛顿第二定律及其应用牛顿第二定律是动力学的核心概念之一。
它表明物体的加速度与作用力之间成正比，与物体的质量成反比。
数学表达式为F=ma，其中F是物体所受力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
这个公式可以帮助我们计算物体的运动状态。
在考试中，我们常常会遇到应用牛顿第二定律解题的情况。
例如，当我们需要计算物体所受力时，可以利用该定律与已知的加速度和质量进行计算。
此外，还可以利用该定律分析摩擦力、弹性力等不同类型的力与物体运动之间的关系。
二、动量和动量守恒定律动量是一个描述物体运动状态的物理量。
它是物体的质量与速度的乘积。
动量的大小与物体的质量和速度有关。
当一个物体受到力的作用，它的动量会发生变化，这就是动量定理。
考试中，我们经常会遇到涉及动量守恒的问题。
动量守恒定律表明，在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
我们可以利用这个定律来解决碰撞问题，如弹性碰撞和非弹性碰撞。
同时，动量守恒定律也可以解析爆炸和推进器运动等问题。
三、万有引力定律万有引力定律是牛顿在17世纪发现的一条重要定律。
它描述了两个物体之间的吸引力与它们之间的质量和距离的关系。
万有引力定律对于描述天体运动具有重要的意义。
在高考物理中，我们经常会涉及到天体运动的问题。
根据万有引力定律，我们可以计算两个天体之间的引力大小。
例如，我们可以计算地球所受太阳引力的大小，以及地球绕太阳运动的轨迹和周期。
此外，天体运动的问题还可以利用万有引力定律解析人造卫星的轨道和速度等问题。
四、功和能量在力学中，功是描述力的作用效果的物理量。
当力使物体发生位移时，它对物体做功。
功的大小与力的大小、物体的位移以及力和位移之间的夹角有关。
而能量是物体的一种状态，可以在不同形式之间相互转化。
太阳灯热能量计算公式
太阳灯热能量计算公式太阳灯是一种利用太阳能发电的设备，它可以将太阳光转化为电能，为人们提供照明和电力。
在太阳灯的工作过程中，太阳能被转化为热能，然后再转化为电能。
因此，计算太阳灯的热能量是非常重要的，可以帮助我们了解太阳灯的工作效率和性能。
太阳灯的热能量可以通过以下公式来计算：Q = A F I η。
其中，Q代表太阳灯的热能量，单位为焦耳（J）；A代表太阳能电池板的面积，单位为平方米（m²）；F代表太阳能电池板的光伏转换效率；I代表太阳光的强度，单位为瓦特/平方米（W/m²）；η代表系统的效率。
在这个公式中，太阳能电池板的面积和光伏转换效率是决定太阳灯热能量的重要因素。
面积越大，光伏转换效率越高，太阳灯的热能量也就越大。
太阳光的强度和系统的效率也会影响太阳灯的热能量，太阳光的强度越大，系统的效率越高，太阳灯的热能量也会越大。
在实际应用中，我们可以通过测量太阳能电池板的面积和光伏转换效率，以及太阳光的强度和系统的效率，来计算太阳灯的热能量。
这样可以帮助我们评估太阳灯的性能，并且为太阳灯的设计和优化提供参考。
除了计算太阳灯的热能量，我们还可以通过其他方式来提高太阳灯的效率和性能。
例如，优化太阳能电池板的材料和结构，提高光伏转换效率；调整太阳能电池板的角度和方向，以最大程度地吸收太阳光；改进系统的设计和控制，提高系统的效率。
通过这些方法，我们可以不断提高太阳灯的热能量，从而提高太阳灯的工作效率和性能。
总之，太阳灯的热能量计算公式可以帮助我们了解太阳灯的工作原理和性能。
通过计算太阳灯的热能量，我们可以评估太阳灯的工作效率，并为太阳灯的设计和优化提供参考。
除此之外，我们还可以通过其他方式来提高太阳灯的效率和性能，从而更好地利用太阳能资源，为人们提供清洁能源和绿色电力。
希望未来能有更多的科研人员和工程师投入到太阳灯的研发和应用中，为人类社会的可持续发展做出贡献。
人教版高中物理必修二 6.2 太阳与行星间的引力
r3 ＝ T2
k
消去T
的
足F
迹
=
4 2km
r2
讨论
F
m r2
科 一、太阳对行星的引力F
学
m
探 究
F
r2
追
请太用阳中对文行描星述的引力跟行
这关星个系（关式受系中力式m星是！体受）质量成
力正天比体，还与是行施星力、太阳距 天离体的的二质次量方？成反比.
寻
牛
既然太阳对
顿
行星有引力，
的
那么行星对
足 迹
太阳有没有 行
太
引力？它有 星 F F′ 阳
怎么样定量
的关系？
科 二、行星对太阳的引力F′
学m
探F
究
r2
太阳对行星的引力跟 行星的质量成正比， 与行星、太阳距离的
追 寻 牛
类 比 法
牛 三
顿 的
F
'
足
M r2
迹
二次方成反比.
行星对太阳的引力跟 太阳的质量成正比， 与行星、行太阳距离的 太
二次方星成反F比. F′ 阳
0.012
地球
149.6149.50.源自13火星227.9
226.9
0.0068
木星
778.3
777.4
0.143
土星
1427.0
1424.8
0.12
天王星
2882.3
2879.1
0.0051 0.0049
建 立 太阳 模 型
行星
a
诱思：既然把行星绕 太阳的运动简化为圆 周运动。那么行星绕 太阳运动可看成匀速 圆周运动还是变速圆 周运动？为什么？
最新人教版高中物理必修2第六章《太阳与行星的引力》知识导航
最新人教版高中物理必修2第六章《太阳与行星的引力》知识导航2.太阳与行星间的引力知识梳理1.天体运动问题求解思路：根据行星（或卫星）运动的情况，列出行星（或卫星）向心力运动学公式，而向心力是由万有引力提供的，这样，建立方程可求得中心天体（太阳或行星）的质量.2.太阳质量的测定：已知某个行星质量为m，太阳的质量为m′，r是它们之间的距离，T是42r3行星公转的周期，那么太阳质量可以表示为m′=.2GT3.地球或其他中心天体密度的测定：已知卫星绕地球表面（或地面附近）转动的周期为T，那么地球平均密度ρ=3.2GT4.发现未知天体：亚当斯和勒维列的计算推测出，并由加勒发现的新星叫做海王星.知识导学太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，它的最大范围约可延伸到1光年以外.太阳系的主要成员有：太阳（恒星）、九大行星（包括地球）、无数小行星、众多卫星（包括月亮），还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，其他天体的质量总和不到太阳系的0.2%.太阳是中心天体，它的引力控制着整个太阳系，使其他天体绕太阳公转，太阳系中的九大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、冥王星）都在接近同一平面的近圆轨道上，朝同一方向绕太阳公转.疑难突破1.太阳对行星的引力剖析：根据开普勒行星运动第一、第二定律，行星以太阳为圆心做匀速圆周运动.太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的向心力.设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动mv2的向心力F=.天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，r2r42mr它们之间的关系为v=,把这个结果代入上面向心力的表达式，整理后得到F=.TT2不同行星的公转周期是不同的，F跟r关系的表达式中不应出现周期T，所以要设法消mr3去上式中的T.为此，可以把开普勒第三定律变形为T=，代入上式便得到F=4π2k·2.rk2在这个公式中可以看到，等号右边除了m、r以外，其余都是常量，对任何行星来说都是相同的.因而可以说太阳对行星的引力F与mm成正比，也就是F∝.22rr这表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比.由以上讨论可以看出，若行星的轨道半径一定，行星所受引力随行星质量的增大而增大；另一方面，如果太阳的质量改变，行星所受引力也必将随之改变.也就是说，如果行星与太阳的距离不变，引力既与行星质量成正比，也与太阳质量成正比.M,即太阳与行星间引力的大小与太阳的质r2Mm量、行星的质量的乘积成正比，与两者距离的二次方成反比,写成等式就是F=G2.太阳r把以上讨论的各个结果概括起来，就有F∝与行星间引力的方向沿着二者的连线.2.行星对太阳的引力剖析：就太阳对行星的引力来说，行星是受力星体，因而可以说，上述引力是与受力星体的质量成正比的.根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳.就行星对太阳的引力F′来说，太阳是受力星体.因此，F′的大小应该与太阳质量M成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比，也就是F′∝M.2r。
2024年人教版高考物理试题与参考答案
2024年人教版物理高考仿真试题(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个物体从静止开始做匀加速直线运动，前2秒内通过的位移是4米，那么这个物体的加速度是：A、1 m/s²B、2 m/s²C、4 m/s²D、8 m/s²2、一个质量为(m)的物体在水平面上受到一个恒力(F)的作用，开始做匀加速直线运动。
已知物体在5秒内通过的距离是25米，物体受到的摩擦力是物体重力的0.2倍。
那么物体的质量(m)是：A、5 kgB、10 kgC、20 kgD、50 kg3、关于物体的动量，下列说法正确的是（）A.物体的动量越大，质量一定也越大B.物体的动量越大，速度一定也越大C.物体的动量变化越大，受到的力一定越大D.同一物体的动量变化越大，它的速度变化一定越大4、关于核反应方程 92235U+01n→54139Xe+3895Sr+301n，以下说法正确的是（）A.该反应是α衰变B.方程中 3895Sr的质量数比中子数多57C.反应过程中电荷数守恒、质量数守恒D.通过人工控制链式反应的速度，可将核能转化为电能5、一个质点沿直线运动，其位移随时间变化的关系为(x(t)=4t2−3t+2)，式中(x)的单位为米（m），(t)的单位为秒（s）。
则在(t=2s)时刻，该质点的速度是多少？A. 8 m/sB. 5 m/sC. 13 m/sD. 11 m/s6、两个点电荷分别带有电量(q1=+3μC)和(q2=−3μC)，它们相距 1 米。
若要使第三个点电荷(q3)在这两者之间保持静止不动，则(q3)应带有什么样的电性和大小？（设(k=9×109N⋅m2/C2)）A.(+9μC)B.(−9μC)C.(+3μC)D.(q3)可以是任何值，只要它处于(q1)和(q2)连线上的某一点即可。
7、在下列关于力的说法中，正确的是（）A、物体受到的力越大，物体的加速度一定越大B、物体的加速度越大，物体受到的力一定越大C、物体的速度变化越快，物体受到的力一定越大D、物体的加速度越大，物体的速度变化量一定越大二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、某物体做匀变速直线运动，其位移与时间的关系为x = 2t + t^2（m）（t 以s 为单位），则当物体的速度为8m/s 时，物体发生的位移是( )A. 8mB. 10mC. 16mD. 18m2、某学习小组对一辆在平直公路上做直线运动的小车进行观察研究.他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间，并根据记录的数据绘制出路程与时间的关系图象.根据图象可以判断( )A.0～5s内，小车的平均速度是1m/sB.2s∼5s内，小车做匀速直线运动C.0∼7s内，小车的平均速度是1.5m/sD.5∼7s内，小车做匀速直线运动3、一个物体从静止开始沿斜面下滑，假设没有摩擦力的影响。
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第一章 第3讲 热力学定律与能量守恒 新人教版选修3-3
违背
能量守恒定律 ，因此不可能实现．
(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对 外做功，而不引起其他变化的机器． 违背 热力学第二定律 ，不可能实现．
4. 能源的利用
(1)存在能量耗散和 品质降低 ． (2)重视利用能源时对 环境 的影响． (3)要开发新能源(如 太阳能 、生物质能、风能、水流能 等 )．
(2) 做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功， W
为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0. (4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势 能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，
从宏观上看就是温度发生了变化．
[变式训练] 景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木
2. [气体图象的应用]如图所示是一定质量的理想气体从状 1 态 A 经 B 至 C 的 p－V图线，则在此过程中( A. 气体的内能改变 B. 气体的体积增大 C. 气体向外界放热 D. 气体对外界做功 )
解析： 由图象可知该气体发生的是等温变化，故气体的内
能不变， ΔU ＝ 0 ；但气体的体积在减小，故外界对气体做功， W>0；由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q知，Q<0，气体放热．故C 正确． 答案：C
一定质量的理想气体密封在绝热 ( 即与外界不发生热交换 ) 容器 中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直
向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减
小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( A. 温度升高，压强增大，内能减少 B. 温度降低，压强增大，内能减少 C. 温度升高，压强增大，内能增加 D. 温度降低，压强减小，内能增加 )
人教版物理必修二63万有引力定律
地球表面：
GM
即 g R2
对于月球：ma '
GM
m (60 R)2
即a'
g (60)2
2.7110 3 m / s2
结论： a a'
万有引力定律
<1>内容：自然界中任何两个物体都是互相
吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量成 正比,跟它们的距离的二次方成反比.
<2>表达式：F
G
m1m2 r2
思考：我们人与人之间也一样存在万有
引力，可是为什么我们感受不到呢？
例题1、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
6.67×10-7 N
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人 根本无法察觉到。
那么太阳与地球之间的万有引力又是 多大呢？
已知：太阳的质量为M = 2.0×1030 kg， 地球质量为m = 5.98×1024 kg，日、地 之间的距离为R = 1.5×1011 m
地表重力加速度：g = 9.8 m/s2 地球半径：R = 6400×103m 月亮周期：T = 27.3天≈2.36×106 s 月亮轨道半径：r ≈ 60R=3 .84×108m
求月球绕地球的向心加速度 ？
分析：
<1>根据向心加速度公式：
a=4π2r/T2 =2.71×10-3m/s2
<2>根据F引= GMm/r2:
①对现象的一般观察；
②提出假设；
③运用逻辑（包括数学）得出推论；
④通过试验对推论进行检验；
⑤对假说进行修正和推广。
⑶实验意义: ①证实了万有引力定律 ②测定了引力恒量
2、实验结果：G = 6.67×10-11 N m2/kg2 3、G 值的物理含义：两个质量为 1
高中物理人教版2019选修第三册能量守恒定律
a
b
O
d
cc
解析：由于负电荷受到的电场力是变力，加速度 是变化的。所以A错；由等量正电荷的电场分布知 道，在两电荷连线的中垂线O点的电势最高，所 以从b到a，电势是先增大后减小，故B错；由于只 有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转 化，故电势能与机械能的和守恒，C错；由b到O 电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负 功，电势能增加，D对。
3. 如图所示，固定位置在同一水平面内的两根
平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为
R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小
为B的匀强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）
的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好
接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水
平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导
2. 解：草堆的温度升高了。在这个过程中， 植物体发酵使其内部的化学能转化为内能。
3. 解：正确答案是C。根据能量守恒定律， 能量不能消失，所Байду номын сангаасB错。在本题中，秋千通过 克服空气阻力做功，使机械能逐渐减少而转化 为内能。
✓ 理解能量守恒的基本内容。 ✓ 了解第一类永动机不能实现的道理。
2 . 过程与方法
✓ 会用能量守恒的观点解释常见的物理现象。 ✓ 理解能量之间的转换。
3. 情感态度与价值观
✓ 通过能量之间的相互转化来研究 生活中的物体的运动 ✓ 培养热爱生活的情趣
教学重难点
重点
能量守恒定律的基本内容
难点
在能量转换的过程中理解能量守恒
2．把碎冰放入低温端烧 杯中加少许冷水，高温端的杯 中加冷水，即可发现电压表指 针偏转。读出高温端温度和电 压表示数，记入表1中。
高中物理 第六章 第2、3节 太阳与行星间的引力 万有引力定律讲义(含解析)新人教版必修2-新人教版
太阳与行星间的引力 万有引力定律一、太阳与行星间的引力┄┄┄┄┄┄┄┄①1．猜想：行星围绕太阳的运动可能是太阳的引力作用造成的，太阳对行星的引力F 应该与行星到太阳的距离r 有关。
2．模型简化：行星以太阳为圆心做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。
3.太阳对行星的引力：F ＝ma ＝mv 2r ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πr T 2·1r＝4π2mr T 2。
结合开普勒第三定律得F ∝mr 2。
4．行星对太阳的引力：根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F ′的大小也存在与上述关系对称的结果，即F ′∝Mr2。
5．太阳与行星间的引力：由于F ∝m r 2、F ′∝M r 2，且F ＝F ′，则有F ′∝M r2，写成等式F ＝G Mm r2，式中G 为比例系数，与太阳、行星都没有关系。
[说明]行星及太阳的大小与行星和太阳间的距离相比可以忽略，所以在处理相关问题时可以把行星与太阳均看做质点。
如推导太阳与行星间的引力表达式时，不需要考虑太阳与行星的形状和大小。
①[选一选]对于太阳与行星间的引力表达式F ＝G Mm r2，下列说法错误的是( ) A ．公式中的G 为比例系数，与太阳、行星均无关 B ．M 、m 彼此受到的引力总是大小相等C ．M 、m 彼此受到的引力是一对平衡力，合力等于0，M 和m 都处于平衡状态D ．M 、m 彼此受到的引力是一对作用力与反作用力解析：选C 太阳与行星间的引力是两物体因质量而引起的一种力，分别作用在两个物体上，是一对作用力与反作用力，不能进行合成，故B 、D 正确，C 错误；公式中的G 为比例系数，与太阳、行星均没有关系，A 正确。
二、万有引力定律┄┄┄┄┄┄┄┄②1．月—地检验(1)牛顿的思考：太阳对地球的引力、地球对月球的引力以及地球对地面上物体的引力都是同一种性质的力，其大小可由公式F ＝G Mm r2计算。
(2)月—地检验：如果猜想正确，月球在轨道上运动的向心加速度与地面重力加速度的比值，应该等于地球半径平方与月球轨道半径平方之比，即 13 600。
人教版九级物理全册第二十二章第3节太阳能课件新新人教
核
化学
内
电
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智慧在于不为狂热所动，不被常识所驱；当假象惑众时，自己虽然身在其中却不受欺骗。
2021/8/6 星期五
2021/8/6 星期五
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11、以我独沈久，愧君相见频。。12、故人江海别，几度隔山川。。13、乍见翻疑梦，相悲各问年。。14、他乡生白发，旧国见青山。。15、比不了得就不比，得不到的就不要。。。16、行动出成果，工作出财富。。17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。9、没有失败，只有暂时停止成功！。10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。13、不知香积寺，数里入云峰。。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、楚塞三湘接，荆门九派通。。。16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。17、空山新雨后，天气晚来秋。。9、杨柳散和风，青山澹吾虑。。10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。11、越是没有本领的就越加自命不凡。12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。16、业余生活要有意义，不要越轨。17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。
1.知道太阳能的由来及特点。2.了解太阳能的利用方式。
2021/8/6 星期五
动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？
人教版高中物理必修二6.3万有引力定律
道上运行时的加速度应该是重力加速度 1
602
的。
数据验证
已测定的数据有： 月球与地球之间的距离 r 3.8108 m 月球公转周期T=27.3天，重力加速度 g 9.8m / s2
求
a月 g
?
解：a月
(
2
T
)2
r
4 3.14 2 (27.3 24 3600
)2
3.8 10 8
m
/
s2
3. （一种方法）当研究物体不能看作质点时， 可以把物体假想分割成无数个质点，求出每 个质点受到的引力，然后求协力。
重力就是万有引力吗ຫໍສະໝຸດ 物体在赤道 上随地球做圆周 运动，合外力提 供向心力。
F引 F支 mw2r
F支 F引 mw 2r
我们知道静止在地面上的物体
mg F支
mg F引 mw2r
2. 把太阳系各行星的运动近似看作 匀速圆周运动，则离太阳越远的行星为
（BCD）
A. 周期越小
B.线速度越小
C.角速度越小
D.加速度越小
分析:
本题考察太阳对行星的引力决定了行星的运
动，行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力由
太阳对行星的万有引力提供。
G
Mm r2
m
v2 r
,v
G
Mm r2
m 2r,
对万有引力定律的理解
1. 万有引力的普遍性：万有引力不仅存在于星 球间，任何客观存在的有质量的物体之间都 存在这种相互吸引的力。
2. 万有引力的相互性：两个物体相互作用的引 力是一对作用力和反作用力，它们大小相等， 方向相反，分别作用于两个物体上。
对万有引力定律的理解
3. 万有引力的宏观性：在通常情况下，万有引 力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体 与天体附近的物体间，它的存在才有实际的 物理意义，故在分析地球表面物体受力时， 不考虑地面物体对地球的万有引力，只考虑 地球对地面物体的引力。
2025版新教材高中物理核心素养提升12电能能量守恒定律新人教版必修第三册
核心素养提升情境1 太阳能节能灯——科学看法与责任1.如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V 9 W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳辐射能为4×105J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时．问：(结果保留整数)(1)太阳能节能灯的能量转化状况；(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少？(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？情境2 风力发电——科学看法与责任2.风力是清洁能源，我国的风力发电技术已经走在世界的前列．如图所示为某公司独立研发并制造的SL5000风力发电机，单机设计功率为5 000 kW，叶片长度为64 m，已知空气的密度为1.29 kg/m3，假如该风力发电机利用风的动能转化为电能的效率约为20%，则该风力发电机正常工作时，风速值应接近( )A．8 m/s B．10 m/sC．15 m/s D．20 m/s情境3 试验器材的选取及电路设计——科学探究3.测定一节干电池的电动势和内阻，除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：A．电流表(量程0～0.6 A，内阻约1 Ω)；B．电压表(量程0～2 V，内阻约10 kΩ)；C．电压表(量程0～15 V，内阻约60 kΩ)；D．滑动变阻器R1(0～10 Ω，2 A)；E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A).(1)为了使测量结果尽量精确，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均填仪器的字母代号)(2)请在线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图．Ｋ(3)闭合开关S，调整滑动变阻器的滑片，测出多组U、I值，记入表格中．U/V 1.41 1.35 1.30 1.25 1.21I/A0.090.200.300.400.49依据表中的试验数据在图中作出I U图像，由图像可得出该干电池的电动势为________ V，内阻为________ Ω.(4)某同学对某次试验进行了误差分析，发觉在给出的直角坐标系中描点连线的过程中，方格纸的利用率较低，这可能会带来________(填“偶然”或“系统”)误差；本试验所采纳的试验电路中，由于电压表分流，试验测出的电动势________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值．情境4 测量质量的仪器——科学探究4.[2024·福建龙岩联考]爱好学习小组将电压表改装成测量物体质量的仪器，如图甲所示．所用试验器材有：直流电源：电动势为E，内阻为r；志向电压表V：量程0～3 V；滑动变阻器R：规格0～5 Ω；竖直固定的粗细匀称的直电阻丝R0：总长为1 cm，总阻值为9 Ω；竖直绝缘弹簧：下端固定于水平地面，上端固定秤盘，弹簧上固定一水平导体杆，导体杆右端点P与直电阻丝R0接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干．试验步骤如下：(1)秤盘中未放被测物前，将导体杆右端点P 置于直电阻丝R 0上端a 处，秤盘处于静止状态．(2)直流电源的U I 图像如图乙所示，则电源电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.(3)在弹簧的弹性限度内，在秤盘中轻轻放入被测物，待秤盘静止平衡后，导体杆右端点P 正好处于直电阻丝R 0下端b 处，要使此时电压表达到满偏，则滑动变阻器R 接入电路的阻值为________ Ω.已知弹簧的劲度系数k ＝9.8×103 N/m ，当地重力加速度g ＝9.8 m/s 2，则被测物的质量m ＝________ kg.由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即将该电压表改装成了测量物体质量的仪器，则质量刻度是________(填“匀称”或“非匀称”)的.(4)直流电源运用较长时间后，电动势E 减小，内阻r 增大．在此状况下，被测物体质量的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相同”).核心素养提升1．答案：(1)见解析 (2)370 W (3)10%解析：(1)能量转化：太阳能→电能→光能(热能).(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率：P ＝4×1050.3×1×3 600 W≈370 W．(3)节能灯利用太阳能的效率：η＝9×10×3 6004×105×8×100%＝10%.2．答案：C解析：以叶片长l ＝64 m 为半径的圆面积S ＝πl 2，在时间t 内通过叶片所在圆区域的空气柱长度x ＝vt ，该柱形体积内风的动能为E k ＝12ρSxv 2＝12p πl 2v 3t ，功率公式P ＝ηE k t ，则该风力发电机发出的电功率P 的数学表达式为P ＝12ηρπl 2v 3，代入数据得v ≈14.4 m/s，故C 正确．3．答案：(1)B D (2)如图所示 (3)如图所示 1.45(1.43～1.47) 0.50(0.48～0.52) (4)偶然 小于解析：(1) 一节干电池电动势约为1.5 V ，所以量程为0～2 V 的电压表适合，为便利操作，在平安的状况下滑动变阻器选最大阻值较小的，故选D.(2)电路原理图如图所示．(3)作出图像如图所示．E 为图线与U 轴交点的横坐标，大小为1.45 V ，r 为斜率倒数的肯定值，则r ＝|ΔU ΔI|＝1.45－1.150.60 Ω＝0.50 Ω.(4)坐标纸利用率低会引起偶然误差；本试验测量的电动势E 测＝R VR V ＋rE 真，测量值比真实值偏小． 4．答案：(2)4.0 1.0 (3)2 10 匀称 (4)偏小 解析：(2)由于U I 图线与纵轴交点表示电源电动势，图线斜率表示内阻，可得E ＝4 V ，r ＝1 Ω.(3)电压表达到满偏U g 时，设滑动变阻器R 接入电路的阻值为R x 可得U g R 0＝E R 0＋r ＋R x，解得R x ＝2 Ω.由平衡条件可得kl ＝mg ，解得m ＝10 kg.因为电压表示数与弹簧形变量成正比，被测物的质量也与弹簧形变量成正比，所以将该电压表改装成测量物体质量的仪器，则质量刻度是匀称的．(4)直流电源运用较长时间后，电动势E 减小，内阻r 增大，电路中电流偏小，右端点P 处于相同位置时，电压表示数较小，改装成的测量物体质量的仪器的示数与被测物的质量的真实值相比偏小．。
(新人教版)物理第22章第3节太阳能
（新人教版）物理第二十二章第3节：太阳能一、选择题1．（2011•福州）福州江滨大道缤纷园入口处，安装了两盏“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板．关于节能灯的设计解释合理的是（）3．（2013•陕西）图示为我省某高校学生设计的一款小夜灯，它的一侧是太阳能电池板，白天接受阳光照射，晚上给另一侧高效节能的LED灯板提供电能．关于小夜灯中所应用的物理知识，下列说法不正确的是（）．炒菜时如果油锅起火应立即向锅内倒入冷水来灭火．5．（2013•鄂尔多斯）如图中所示是鄂尔多斯市的“风光互补”照明灯，它头“顶”小风扇，肩“扛”光电池板，腰“挎”照明灯，脚“踩”蓄电池，下列解释合理的是（）7．（2013•菏泽）太阳能路灯设计优美，为城市增添了亮丽的风景．如图是一款路灯的图片，下列说法错误的是（）．原子核是由带正电的质子和带负电的中子组成，而质子和中子还由更小的微粒组成用中子轰击铀核使其发生裂变…，链式反应会释放出巨大的核能核电站的核心设备是核反应堆，其中发生的链式反应是可控制的．居民家庭楼顶上安装的太阳能集热器，其主要是把太阳能转化成内能11．（2010•南宁）如图所示，是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板．这种设计最合理的应用是（）．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类特别重视太阳能的利用．超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线卫星导航在传递信息过程中主要依靠电磁波13．（2011•杭州）科学家设想利用道路来收集太阳能进行发电，供电动汽车和路灯使用．方法是在路基上先铺设覆盖有太阳能电池的水泥板，再在太阳能电池上覆盖透明的玻璃作为路面，这个设想要能实际使用，对玻璃的选择，14．（2012•聊城）市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（）18．（2013•滨州）我国光伏产品近期遭遇欧盟“双反”调查，这是迄今为止对我国最大规模的贸易诉讼．光伏产业利用太阳能的最佳方式是光伏转换，利用光伏效应使太阳光照射到硅材料上产生电流直接发电．下列说法中正确的是19．（2013•随州）以下说法正确的是（）22．（2012•黄冈）我国南海海底蕴藏着大量的“可燃冰”，它是天然气和水在低温高压下形成的固态物质，因外形晶25．（2012•邵阳）为解决人类能源危机，我们要大力开发和利用新能源．如图所示是一种新能源路灯，它利用的是（）26．（2010•常德）举世瞩目的上海世博会突出体现了“绿色世博”的理念，环保、节能始终贯穿于世博园区规划、建27．（2010•广西）2009年底在丹麦哥本哈根气候变化大会上，各国就削减全球温室气体排放达成了共识，新能源开发和利用已成为今后的发展趋势．太阳能汽车作为以新能源为动力交通运输工具的代表迅速崛起，如图是一种新型的太阳能汽车，太阳光照射到该车顶部的电池集热板上，电池储存电能，使电动机能够对汽车提供动力，则下列有关说法中正确的是（）28．（2010•芜湖）物理课上，同学们正以“科技创新让上海世博更精彩”为主题开展活动．以下是几位同学介绍世博会中的物理知识，其中不正确的是（）二、填空题31．（2012•乌鲁木齐）小明学习了物理知识后，用旧铁桶制做了一个简易的太阳能热水器．（1）太阳能属于一次（填“一次”或“二次”）能源，它是太阳内部的氢原子核发生聚变（填“裂变”或“聚变”）产生的．（2）为了吸收更多的太阳能，铁桶应刷成黑颜色．使用过程中，小明发现铁桶升温比水快，这是因为铁的比热容比水的比热容小．若铁桶中水的质量是100kg，经过一段时间水温升高了40℃，水吸收的热量是 1.68×107332．（2010•楚雄州）如图所示是一顶太阳能扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽沿装有一个电风扇．电池板在太阳光的照射下，将太阳能转化为电能，驱动电风扇工作．请你根据生活中看到或学到的知识再列举一个利用太阳能的例子：太阳能热水器．33．（2013•漳州）据报道，青岛一个小伙子在自家居民楼顶上，自己设计、组装了一套微型太阳能发电站，被媒体称为“中国家庭光伏电站第一人”．（1）该太阳能发电站发电时，将光能转化为电能，太阳能发电具有清洁无污染（或环保；节能；取之不尽，用之不竭）的优点；（2）该太阳能发电站工作8h可发电10kW•h，则其功率是 1.25kW；（3）10kW•h的电能，如果由热电转化效率为30%的热电厂来供电，需要完全燃烧煤4kg．（煤的热值q煤=3×107J/kg，1kW•h=3.6×106J）得到发电功率；得到需要完全燃P==Q==34．（2013•庆阳）能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一．能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能等，属于不可再生的是①②③④；不是直接或间接来自于太阳的是②⑦．（填序号）35．（2012•盘锦）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变（填“裂变”或“聚变”）反应，释放出巨大的核能．太阳能是一（填“一”或“二”）次能源．36．（2013•泰州）能源危机日益加剧，开发和利用新能源成为当务之急．光伏发电是将太阳能转化为电能；目前的核能发电，是通过核裂变释放的核能来发电的（选填“核裂变”或“核聚变”）．37．（2011•徐州）如图是我国在宁夏建造的一座试验性发电站的示意图．阳光穿过透明的集热棚顶使棚内空气变热，热空气从烟囱中上冲，带动发电机发电．这种发电站利用的能源是太阳（光）能．这种发电站不能（填“能”或“不能”）将获得的能量完全转化为电能．这种发电方式与火力发电相比优点是清洁（经济等）（写出一条即可）．38．（2011•漳州）太阳能电动车是利用太阳能电池板将接收到的太阳能转化为电能后，再转化为机械能来驱动的一种新型机动车．39．（2012•梧州）航天工业使用的太阳电池可以将太阳能转化成电能．40．（2013•朝阳）太阳源源不断地将光和热馈赠给地球，因为在太阳内部每时每刻都在发生着氢核的聚变（填“化学反应”或“重核的裂变”或“氢核的聚变”）．科学家研究表明，被称为“核能火炉”的太阳，还能为人类无偿照明50亿年．在地球上，人们可以用风力发电，这是利用流动空气的动能转化为电能，用太阳能则是利用太热能转化为电能．41．（2010•淮安）如图所示，神舟号太空飞船飞行期间，利用电磁波获取控制中心的指令，其板状的两翼是太阳能电池板，将太阳能转化为电能．42．（2013•广东）在水银、硅、铁、玻璃中，属于半导体材料的是硅．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能．43．（2011•昆明）目前，我们使用的主要能源有：石油、天然气、煤、水能、太阳能等，它们中属于新能源的是太阳能．核能也是一种新能源，核聚变是产生核能的一种方式，另一种方式是核裂变．44．（2011•乐山）如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为电能，然后再转化为汽车的动能．45．（2011•普洱）如图所示为我国正在研制的月球探测机器人，俗称“月球车”．观察照片可知：①车上仪器使用的电能是由太阳能转化过来的；②“月球车”利用电磁波将收集的信息传回地球；③宽大的车轮可以减小压强，使车轮不易陷入沙土中．46．（2011•本溪）2010年上海世博会使用太阳能电池板等技术达到碳的“零排放”，太阳能属于可再生（填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳内部发生的是核聚变（填“核聚变”或“核裂变”），太阳能电池把太阳能转化为电能．47．（2013•徐州）科学家设想把一种多酚乙烯聚合物涂料刷到屋顶上，在阳光照射下涂料正面温度高背面温度低，利用温度差就可以发电．这种发电方式是将太阳能转化为内能，再转化为电能．48．（2013•大连）神州十号飞船进人运行轨道时，打开了太阳能帆板．太阳能帆板能将太阳能转化为电能；宇航员王亚平在进行空中授课时，通过电磁波实现天地对话的．49．（2013•莆田）“阳春布德泽，万物生光辉”，太阳是人类所用大部分能量的源泉．在太阳内部，氢原子核在超高温下不断发生聚（填“裂”或“聚”）变，从而释放出巨大的核能为人类造福！50．（2010•朝阳）大力开发新能源和节能减排已成为各国关注的战略问题，2010年5月至l0月世博会在上海举行，世博会主题馆屋面铺设了国内最大面积的太阳能板，面积达3万平方米，能将太阳能转化为电能．51．（2010•株洲）如图是2010年上海世博会中国馆的外景图．中国馆采用了太阳能光伏技术．从能量转化的角度看，这种技术的原理是将太阳能转化为电能．52．（2012•佛山）2011年11月3日，“天宫一号”和“神州八号”在太空实现对接，如图，飞行器两翼的电池板，把太阳能转化成电能．在实施交会对接过程中，地面飞控中心发射电磁波到天宫一号目标飞行器，指挥调整它们的姿态，经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤，实现刚性连接．53．（2013•连云港）连云港市第一座光伏电站采用晶体硅光伏发电系统，利用太阳能发电，功率为3.2×106W．太阳能是清洁可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源．假设一年平均有效发电时间为1200h，则年发电量可达3.84×106kW•h．P=，功率54．（2010•宿迁）上海世博会的主题馆和中国馆利用了太阳能光伏发电系统，年均发电近300万度，这意味着每年可节约标准煤约360t（设标准煤完全燃烧，q煤=3.0×107J/kg）．太阳能光伏发电的优点是节约能源（写出一条即可）55．（2013•岳阳）世界能源的主要来源如图所示，其中属于新能源的是水力、核能、其他．太阳能是一种正在开发的新能源，请你举出一个使用太阳的优点：清洁无污染，太阳能取之不尽，用之不竭．56．太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境，围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳能电池板，能把太阳能转化成电能，供通信卫星使用．太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉0.16m3的煤气．（已知煤气的热值为3.9×107J/m3）57．（2011•太原）五一节，小豪一家去公园游玩，看到如图所示的新型太阳能电动观光车，该车的整车质量为400kg．（g 取10N/kg）（1）若车上人的总质量是200kg，车轮与地面的接触总面积为0.05m2，则观光车静止时对水平地面的压强是多大？（2）观光车以5m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，受到的平均阻力是200N，则5min内观光车克服阻力做的功是多少？（3）从环保角度分析，太阳能电动观光车与普通汽车相比，具有哪些优点？（写出一条即可）=58．（2011•宁德）我国即将发射“天宫一号”小型空间实验站，在这之后我国将相继发射“神舟八、九、十号”飞船，分别与“天宫一号”实验站空间对接．（1）“天宫一号”以28000Km/h的速度沿绕地轨道运行一周用时1.5h，则轨道长度约为 4.2×104 Km．（2）地成的工作人员是通过电磁波高“天宫一号”发出指令进行地面控制．“天宫一号”进入太空后，首先必须打开太阳能帆板，这样做的目的是将太阳能转化为电能．（3）飞船与“天宫一号”进行对接，它们必须保持相对静止（填“静止”或“运动”）．59．（2010•广元）太阳能热水器具有安全、节能、环保、经济等优点，它是太阳能转化为内能的设备，某太阳能热水器内装有100kg的水，经过一天太阳照射，水箱内水的温度从20℃升高到70℃，则水箱内水吸收的热量至少是 2.1×107J[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]．60．（2010•莆田）为了响应国家节能减排的号召，我市大力加快能源产业建设，并划分出四大基地：（1）福建液化天然气（LNG）及冷能利用生产基地．①纯净天然气是无色无味的气体，使用前通常在天然气中加入有特殊气味的气体，以便泄漏时能及时察觉到．人能闻到这种气味，说明分子在永不停息地运动．②液化天然气使用前要变成气体，这个过程叫汽化（填物态变化名称），在这个过程中，液化天然气要吸热．③天然气的热值约为8×107J/m3．完全燃烧3m3的天然气能放出约 2.4×108J的热量．（2）兴化湾风力发电生产基地．风力发电机是根据电磁感应的原理工作的．（3）仙游水力发电生产基地．利用水力发电时，是将水的机械（或重力势）能转化为电能．（4）莆田高新技术园区太阳能光伏产业生产基地．利用太阳能的优点之一是环保、无污染、取之不尽、节约资源等（其他合理答案亦可）．三、解答题61.太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置．某品牌太阳能热水器，在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度（用R表示）为R=300J/（m2•s），它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J．该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积是2m2，贮水箱中盛有0.1m3的水．求：（1）贮水箱中水的质量．（2）若在阳光下照射70min，所接收到的太阳能全部用来加热水，贮水箱中的水温可升高多少度．[ρ水=1.0×103kg/m3，C水=4.2×103J/（kg•℃）]．t==62．（2011•莆田）灼热的太阳内部原子原子之间的剧烈碰撞使核聚变（填“裂变”或“聚变”）不停地进行，从而不断辐射出巨大的光和热，给太阳系带来光明．地球上的植物接受阳光的照射，通过光合作用，把光能转化为自身的化学能．63．（2010•苏州）上海世博会的主题是“城市，让生活更美好”．为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活．请根据上表信息，通过计算回答问题．（1）热水器中水的质量为100kg；（2）热水器中的水需吸收的热量为 2.52×107J；（3）热水器平均1h所接收的太阳能约为 5.04×106J．=×64．（2010•锦州）如图所示为上海世博园区的一种太阳能照明灯，铭牌上标有“220V 40W LED”字样．若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.5m2，该电池板每天平均能接收的太阳能为2.88×107 J/m2．若太阳照射一天，恰好可供该照明灯正常工作10h．求：（1）该照明灯正常工作时的电流（保留小数点后两位）；（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率；（3）若照明灯消耗的这些能量是由火力发电站提供的，火力发电站的效率为30%，则一天可消耗多少千克煤？（煤的热值为3.0×107 J/kg）====65．（2011•武汉）表一是某同学家的太阳能热水器铭牌上的部分数据，表二是装满水时太阳能热水器的水温变化情况．）目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用集热器把水等物质加热，另一种是把太阳能转化为电能．（2）太阳能热水器的支架与楼顶接触处均垫有一块面积较大的相同的砖块，这样做的好处是减小支架与楼顶接触处的压强．表二中数据显示在不同时段水的温度升高不同，原因可能是不同时段太阳光的强弱不同．（3）在11：00﹣14：30这段时间内，楼顶每平方米的面积上太阳辐射的功率约为多少瓦？[C水=4.2×103J/（kg•℃）]．进行求解．P==66．（2013•潍坊）在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器，该热水器利用太阳辐射的能量加热时，能把太阳辐射能的70%转化为水的内能；用电热丝加热时，能把电能的90%转化为水的内能，该热水器也可利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热．它的铭牌如表格所示．小明家热水器的支架与楼顶水平台面总接触面积为0.1m2．他家所在的地区（晴天）每天接受太阳辐射的时间为8h，太阳光照射地面时的辐射功率为900J/（s．m2），即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐射能平均为900J．已知g=10N/kg，C水=4.2×103J、（kg．℃）．ρ33（2）热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度；（3）热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间．=t==67．（2010•菏泽）“低碳﹣﹣﹣环保”是上海世博的主题理念，日本馆非常巧妙的体现了这个理念．如图所示，这个名为“紫蚕岛”的别致建筑，它透光性高的双层外膜里面却藏有玄机，不需要消耗任何燃料就可以自主发电，供给展馆内使用．同时，在它的屋顶还有几个凹槽和突起的触角，它们会收集阳光和雨水，在炎炎夏日的时候它们会喷出薄雾，以此来降低气温，效果如同使用空调一样．（1）从能的角度说明它是怎么实现自主发电的．（2）简述它喷雾降温的原理．68．（2010•北海）太阳能是21世纪重点开发的新能源之一，北海市平均日照时间长，是应用太阳能的理想城市之一．某型号太阳能汽车，车上太阳能电池板的有效面积S=6m2，太阳光照射到电池板每平方米上辐射功率P0=0.9kw，设太阳能汽车电池板电压为U=100V，对车上电动机提供的电流I=8A，若太阳能汽车正对太阳匀速行驶5分钟，求：（1）这段时间内辐射到车上太阳能电池板的太阳能为多少J？（2）如果在行驶过程中这辆车受到的阻力为80N，速度为8m/s，求这辆车的电动机将电能转化为机械能的效率．（3）太阳能有什么优点？（说出两点即可）．××100%=69．（2013•苏州）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接受4.2×106J 的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到40℃．求：（1）热水器中的水吸收的热量Q：【水的比热容C=4.2×103J/（kg•℃）】（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；（3）热水器的效率η；（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）求出热水器的效率；×100%==70．（2010•黔东南州）下表是某品牌电辅助加热式太阳能热水器的部分参数，假设热水器接收到的太阳能有80%被阳能？[C水=4.2×103J/（kg•℃）]（2）冬天晚间无阳光时用电热管加热，保温箱充满水使水温由10℃升高到50℃，在电热管不计热量损失的情况下需加热多长时间？（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点．；71．（2010•义乌市）当今世界各国都在“低碳”领域投人大量的人力和财力，来推广和发展这一21世纪的朝阳产业．2010年2月26日，全省首个单体大容量太阳能光伏发电系统在义乌市国际商贸城四区并网发电（如图甲）．该项目的启动，显示了义乌“敢为人先”的眼光和勇气．如图乙是太阳能光伏发电系统工作示意图：（l ）太阳能收集板的能量转化情况是太阳能转化为电能；（2 ）为最大限度让太阳能电池板接受阳光，根据义乌的地理位置，应将它的正面朝南（选填“东”、“南”、“西”、“北”）；（3 ）商贸城部分区块的商位和通道亮起了利用太阳能光伏发电系统供电的“低碳灯”，根据跟踪记录，2月28日晴天，国际商贸城太阳能光伏发电系统共发电5100千瓦时，则可供多少盏额定功率为100瓦的“低碳灯”正常工作1小时？变形可得：n==5.1（2）该电热水器正常工作时通过的电流是多少？（结果保留一位小数）==6.8A73．（2013•广安）太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库．目前利用太阳能的方式主要有三种：光热转换，如太阳能热水器；光电转换，如太阳能电池；光化转换，如植物的光合作用．问：（1）太阳能是一次能源（选填“一次”或“两次”）；（2）某太阳能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光照射下，水吸收9.45×106J热量，温度升高到70℃，水的初温是多少℃？[C水=4.2×103J/（kg•℃）]．=70℃﹣74．（2010•玉溪）如图是太阳能热水器的装置图．它主要由太阳能吸热板和补水箱等组成，它利用水的对流与循环把水加热．补水箱内装40kg水，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4×104J，其中60%被水吸收．求：（1）请说出太阳能热水器的工作原理．（2）将补水箱里20℃的水经吸热板加热1小时水温为多少度？〔C水=4.2×103J/（kg．℃）〕（3）若改用电热器加热，需耗电多少度？（不计热量损失）75．（2010•岳阳）小明家新安装了一台太阳能热水器，晴天用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，其铭牌相关数1h内接收的太阳能为2.1×106 J．则晴天时，每天日照时间按8h计算，热水器一天中接收的太阳能是多少？若这些太阳能全部被水吸收，可使满箱水的温度升高多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]（2）阴天时，为使满箱水升高的温度与晴天相同，水吸收的热量50%由电辅助提供，则需电辅助正常加热多长时间？（不计热量损失）（3）请说出利用太阳能的一个优点．t=得到正常加热时间；，t=t==76．（2010•南宁）2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题．如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W．如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，那么：（1）一箱水需要吸收的热量是多少？（2）热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是：4.2×103J/（kg•℃）]．计算出得：可得太阳照射=s=77．（2011•凉山州）太阳能是21世纪重点发展的能源之一．太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m2，太阳光照射到电池板每1m2面积上辐射功率为P0=1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？=×100%==78．（2010•南通）科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源、减少了对环境的污染．某可移动式太阳能水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为9.0×103W，能为该房供应热水和在水上移动等提供能量．（1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的比热容比较大的特性．（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能．若只用来给水加热时，电池板两极的电压为200V，加热电阻丝的电阻为15Ω，设电阻丝产生的电热全部转化为水的内能，则加热5min，水的内能增加了8.0×105J．（3）有5位中学生从岸上进入漂浮房参观，则水对漂浮房的浮力约增加2500N．（4）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面上以恒定功率沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮房受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动．则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为800 N，太阳能转化为机械能的效率为22.2%．79．（2011•广东）阅读下面的短文，回答问题太阳能热水器太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活需要，它具有安全、节能、环保等优点．如图1所示，太阳能热水器主要由两部分组成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．玻璃吸热管的工作原理如图2所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．请回答以下问题：。
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高考物理与太阳有关的能量的计算 人教版
湖北省襄樊第四中学 任建新 441021
【例1】科学家发现太空中的γ射线都是从很远的星球发射出的，当γ射线爆发时，在数秒内所产生的能量相当于太阳在过去一百亿年内所发出能量总和的一千倍左右，大致相当于现在太阳质量全部亏损所得到的能量，科学家利用超级计算机对γ射线的爆发状态进行了模拟，发现γ射线爆发起源于一个垂死的星球的“坍塌”过程，只有星球“坍塌”时，才能释放如此大的能量.已知太阳光照到地球所需时间为t ，真空中光速为c ，地球绕太阳的运转周期为T ，万有引力恒量为G ，试推算一次γ射线爆发所产生的能量．
【解析】设太阳质量M ，地球到太阳距离ct ，地球质量m ，由万有引力充当向心力：
G 2
)(ct Mm =m (T π2)2·ct ① 解得M =232)(4GT ct π ② 设γ射线爆发释放能量E ，则E =Mc 2=23
524GT t
c π．
【例2】太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的11H 、4
2He 等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e ＋411H →42He ＋释放的核能，这些核
能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H 核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H 核组成．
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M ，已知地球半径R =6.4×106
m ，
地球质量m =6.0×1024 kg ，月地中心的距离r =1.5×1011
m ，地球表面处的重力加速度g =10m/s 2，1年约为3.2×107 s ，试估算目前太阳的质量M ．
（2）已知质量m p =1.6726×10-27
kg ，4
2He 质量αm =6.6458×10-27
kg ，电子质量m e =0.9
×10-30 kg ，光速c =3×108
m/s ．求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．
（1）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W =1.35×103J/m 2
．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．(估算结果只要求一位有效数字)
【解析】（1）设T 为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 G r
T
m r Mm 22)2(π
= 地球表面处的重力加速度g =G
2
R m
由①、②式联立解得M =m （
g
R r T 23
2)2π
代入题给数值，得M =2×1030
kg ④
（2
ΔE =（4m
p +2m e －m α）c 2
代入数值，解得ΔE =4.2×10－12
J
（3）根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为N =
p
4m M
×10％
因此，太阳总共辐射出的能量为E =N ·ΔE
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为ε=4πr 2
W
所以太阳继续保持在主序星的时间为t =
ε
E
由以上各式，得t =
W
r m c m m m M p e p 22
44)2(1.0πα⨯-+ ⑩
代入题给数据，并以年为单位，可得t =1×1010
年=1百亿年．
【例3】阅读如下资料并回答问题： 自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：① 辐射的能量中包含各种波长的电磁波；② 物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③ 在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正
比，即40σT P =，其中常量61067.5-⨯=σW/（m 2·K 4
）．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．
有关数据及数学公式：太阳半径696000=s R km ，太阳表面温度5770=T K ，火星半径
3395=r km ，球面积24R S π=，其中R 为球半径．
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7
米~1×10
－5
米范围内，求相应
的频率范围．
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为2
r π（r 为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．
【解析】（1）λυ/c = ①
15781105.1102/1000.3⨯=⨯⨯=-υ（赫） ② 135********/1000.3⨯=⨯⨯=-υ（赫） ③
∴ 辐射的频率范围为3×1013赫～1.5×1015
赫．
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为：t T R W 42
s 4πσ= ④
代入数所得W =1.38×1030
焦 ⑤
（3）设火星表面温度为T ，太阳到火星距离为d ，火星单位时间内吸收来自太阳的辐
射能量为：2
24
244d
r T R P s ππσπ⋅=入 ⑥ s R d 400=． ∴ 2
2
4)
400(r T P πσ=入 ⑦
火星单位时间内向外辐射电磁波能量为：42'4T r P πσ=出 ⑧ 火星处在平衡状态出入P P = ⑨ 即422
2
4'4)
400(T r r T πσπσ= ⑩
由⑩式解得火星平均温度：K)(204800
==
'T T ⑾。