重1 000kg的气锤从2.5m高处落下，打在质量为200kg的铁块上，要使铁块的温度升高40℃以上，气锤至少应落下多少次？设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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重1 000kg的气锤从2.5m高处落下，打在质量为200kg的铁块上，要使铁块的温度升高40℃以上，气锤至少应落下多少次？设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升高铁块的温度。[取g=10m/s²，铁的比热容c=0.11cal/(g·℃)]

答案

解：由机械能守恒得气锤下落到刚撞击铁块时刻的动能E_k=mgh=10³×10×2.5J=2.5×10⁴J
由动能定理得气锤撞击铁块所做的功W=E_k-0=2.5×10⁴J
则气锤撞击铁块用来升高铁块温度的功为W_η=W×60%=1.5×10⁴J
使铁块温度升高40℃所需的热量Q=cm△t=0.11×200×10³×40=8.8×10⁵ cal=8.8×10⁵×4.2J=3.696×10⁶J
设气锤应下落n次，才能使铁块温度升高40℃，则由能的转化和守恒定律得n·W_η=Q
所以

次

核心考点

试题【重1 000kg的气锤从2.5m高处落下，打在质量为200kg的铁块上，要使铁块的温度升高40℃以上，气锤至少应落下多少次？设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升】；主要考察你对分子动能、分子势能、内能等知识点的理解。[详细]

举一反三

子弹以200 m/s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100 m/s。若子弹损失的机械能完全转化为内能，并有50%被子弹吸收，子弹温度可升高多少？[子弹比热容为130 J/(kg·℃)]

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已知无烟煤的热值约为3.2×10⁷ J/kg，一块蜂窝煤约含煤250g，水的比热容是4.2×10³J/( kg·℃)。若煤完全燃烧释放出的热有60%被水吸收，求一块蜂窝煤完全燃烧后可将多少水从10℃加热到100℃？（保留三位有效数字）

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（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一。请由此估算地球的半径R。（答案保留二位有效数字）
（2）太阳与地球的距离为1.5×10¹¹m，太阳光以平行光束入射到地面.地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×10²⁴J。设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去。太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×10⁶J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面。
（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR²）。
（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由。

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“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看做圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E"通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。
(1)试导出用下列各物理量的符号表示散失能量E"的公式；
(2)算出E"的数值（结果保留两位有效数字）。
坠落开始时空间站的质量为M=1.17×10⁵ kg；
轨道离地面的高度为h=146km；
地球半径为R=6.4×10⁶m；
坠落空间范围内重力加速度可看做g=10m/s²；
入海残片的质量m=1.2×10⁴kg；
入海残片的温度升高了△T=3 000K；
入海残片的入海速度为声速v=340m/s；
空间站材料每1kg升温1K平均所需能量c=1.0×10³J；
每销毁1kg材料平均所需能量μ=1.0×10⁷J。

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物体在水平面上运动，速度由9m/s减小到7m/s的过程中，减少的动能全部转化为物体的内能，如果物体继续运动，又有一些动能全部转化为与上述等量的内能，这时物体的速度是____m/s。

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