关于热力学的现象和热学规律,下列说法中正确的是:
A.布朗运动就是固体小颗粒的分子的热运动。
B.用活塞压缩气缸里的空气,活塞对空气做功2.0×105J,同时空气的内能增加1.5×105J,则空气从外界吸热0.5×105J。
C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律。
D.一定质量的理想气体,如果保持温度不变,体积越小,压强越大。
(12分)如图(甲)是游乐场中双环过山车的实物图片,图(乙)是过山车的原理图。在原理图中半径分别为R1=2.0m和R2=8.0m的两个光滑圆形轨道被固定在倾角为α=37°斜直轨道面上的Q、Z两点处(Q、Z是圆轨道的接口,也是轨道间的切点), 圆形轨道与斜直轨道之间圆滑连接,且在同一竖直面内。PQ之距L1 =6m, QZ之距L2 =18m,两圆形轨道的最高点A、B均与P点平齐。现使一辆较小的过山车(视作质点)从P点以一定初速度沿斜面向下运动。已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ=1/24 , g=10m/s2,sin370 =0.6 , cos370 =0.8。
(1)若车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点A处,则其在P点的初速度应为多大?
(2)若车在P处的初速度变为10m/s,则小车经过第二个轨道的最低点D处时对轨道的压力是重力的几倍?计算说明车有无可能出现脱轨现象?
(9分)如图(甲)所示的双人花样滑冰的物理学原理,可雷同与图(乙)所示的物理模型。在圆盘的正中心放置一方形底座,底座中央插一直杆,杆上P点系一轻绳,绳的另一端系一小球。小球质量为m,底座和杆的总质量为M,底座和盘的动摩擦因数为µ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P点到盘心的竖直距离为h,重力加速度取g,绳长大于h,转动过程中底座与杆不会翻倒。
(1)待小球随盘稳定转动后,发现小球对盘刚好无挤压,则此时盘匀速转动的周期T0为多大?
(2)将盘转动的周期调到2T0,待小球随盘稳定转动后,发现底座刚好不打滑,则此时小球的旋转半径为多大?
(9分)蹦极是一项既惊险又刺激的运动,深受年轻人的喜爱。如图所示,原长L=16m的橡皮绳一端固定在塔架的P点,另一端系在蹦极者的腰部。蹦极者从P点静止跳下,到达A处时绳刚好伸直,继续下降到最低点B处,BP之距h=20m。又知:蹦极者的质量m=60kg,所受空气阻力f恒为体重的1/5,蹦极者可视为质点,g=10m/s2。求:
(1)蹦极者到达A点时的速度
(2)橡皮绳的弹性势能的最大值
(3)蹦极者从P下降到A、再从A下降到B机械能的变化量分别计为ΔE1、ΔE2,则ΔE1 :ΔE2 =?
(8分)“嫦娥一号”探月卫星的路线简化后的示意图如图所示。卫星由地面发射后经过“发射轨道”进入“停泊轨道”,然后在停泊轨道经过调速后进入“地月转移轨道”,再次调速后进入“工作轨道”,开始对月球进行探测。若地球与月球的质量之比为M1/M2 =a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为r1/r2 =b,卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动。
(1)求卫星在停泊轨道和工作轨道运行时的周期之比T1/T2;
(2)探月卫星在地月转移轨道上运行时,所受两者的万有引力的合力有没有可能等于零?如果你认为没有,请说明理由?如果你认为有,请求出此时探月卫星距地、月中心的距离之比L1/L2。
某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”,如图(甲)所示。打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg。
(1)下面是他实验时的操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放纸带,然后再接通电源;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能;
G.改换纸带,重做几次。
其中没有必要或操作不恰当的步骤是 ;
(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图(乙)所示,那么:
①纸带的_____(左、右)端与重物相连
②从打下计数点A到打下计数点C的过程中重力势能的减少量ΔEp=______ (保留两位有效数字);
③猜测:动能的增加量ΔEk最有可能____ 势能的减少量ΔEp(填“>、=、<)。
(3)重锤在下落的过程中,如果所受阻力均忽略不计,h代表下落的距离, Ek代表动能,
EP代表势能,E代表机械能,以水平桌面为参考面,下列图像不正确的是 。