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，任何热机都不可避开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℃。 [分析] 铁锤打击过程中能的转换及分配关系为 据此，即可列式算出△t． [解答] 铁锤打击 n=50 次共产生热量： 设铁块的温度升高△t，由 [例 5] 用功率 P=600W 的电动机带动钻头在铁板上钻孔，在t=3min 内产生热量的最大值为多少若其中 η=75％被铁块吸收，铁块的质量为 m=0．7kg，则铁...
