2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 3.2能量的额转化与守恒 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
3.2能量的额转化与守恒 跟踪训练（解析版）
1．在一间隔热非常好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将（　　）
A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定
2．以下说法正确的是（　　）
A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
B．某物体温度升高，则该物体分子热运动的总动能一定增大
C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向同性制成的
D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
3．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　）
A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题
B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现
C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现
D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现
4．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上
C．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功3.0×105 J，同时空气的内能增加2.2×105 J，则空气从外界吸热5.2×105 J
5．下列说法正确的是（　　）
A．气体吸收了热量，其温度一定升高
B．第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律
C．对于确定的液体和确定材质的毛细管，管的内径越细，毛细现象越不明显
D．晶体均有规则的几何形状
6．以下说法正确的是（　　）
A．温度是分子平均动能的标志，温度高的物体分子平均动能大
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．1g 100℃水的内能小于1g 100℃水蒸气的内能
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
E.第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
7．下列说法正确的是（　　）
A．当一定质量的理想气体分子的平均动能增大时，其压强可能减小
B．非晶体不可能转化为晶体
C．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律
D．当一定量的理想气体体积减小时，外界一定对气体做正功
E.两分子间的引力和斥力不可能同时存在
8．关于热力学及其相关现象，下列说法正确的是（　　）
A．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
B．气体对器壁的压强是由气体分子之间的排斥力产生的
C．一定质量的理想气体发生绝热压缩，气体分子的平均动能增大
D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压
E.其他形式的能量在向内能转化过程中存在“能量耗散”，所以能的总量减少了
9．一定质量的理想气体的图像中的等温变化图线如图所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是（　　）
A．图中△OAC和△OBD的面积一定相等
B．气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
C．气体从状态A到状态B的过程，一定向外界放出热量
D．气体从状态A到状态B的过程，单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
10．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．做功和热传递都能改变系统的内能
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．一定质量的某种理想气体，从外界吸收热量，其温度一定升高
D．一定质量的某种理想气体，在等压膨胀过程中，内能一定增大
E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
11．下列说法正确的是（　　）
A．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
B．水黾能够停在水面上，是由于受到浮力
C．一定质量的100℃水变成100℃的水蒸气，其分子势能一定增加
D．第一类永动机不可能制成，这是因为第一类永动机不符合能量守恒定律
12．如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比（　　）
A．左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
13．如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸内壁光滑。现用水平外力 F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段距离，在此过程中，环境温度保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．水平外力 F 逐渐增大
B．水平外力 F 做的功等于气体内能的增加
C．单位时间碰撞气缸壁单位面积的分子数减少
D．气体是从单一热源吸热，并且全部用来对外做功
E.活塞克服大气压力做功数值上等于气体从外界吸收的热量
14．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．气体体积变大
B．气体温度升高
C．气体从外界吸收热量
D．气体的内能不变
E.气体放出热量
15．关于气体内能，下列说法正确的是（　　）
A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和
B．气体被压缩时，内能可能减小
C．气体吸收热量后，温度一定升高
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E.当理想气体的状态改变时，内能一定发生改变
16．如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知a→d是等温膨胀过程，则对于图中所示的4个过程中，以下说法中错误的是（　　）
A．a→b过程气体对外做功最多，内能增加也最多
B．a→c可能既不吸热也不放热
C．a→e过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
D．b、c、d、e各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
17．关于热力学定律，下列说法中正确的是( )
A．对物体持续降温冷却后也不可以把它的温度降为绝对零度
B．三个系统a、b、c，若a与b内能相等，b与c内能相等，则根据热平衡定律，a与c接触时一定不会发生热传递
C．热量可以从低温物体传递到高温物体
D．自然界的能量是守恒的，所以我们可以不必节约能源
E.一定量的理想气体经过绝热压缩，其内能一定增大
18．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象所包含的相同物理过程是( )
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
19．对于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了能量守恒定律
B．热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度
C．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响
E.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
20．构建节约型社会体现在生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例：将电动车的前轮装上发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移的变化关系如图线①所示，第二次启动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示，则（　　）
A．电动车受到的摩擦阻力为
B．电动车受到的摩擦阻力为
C．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是
D．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是
21．图是历史上曾经出现的几种永动机的设计方案示意图：图（a）是想利用短杆上的重球产生的作用，使轮子不停地转动；图（b）是想利用像灯芯那样的棉线把水吸到高处，再流下冲击轮子的叶片，使轮子不停地转动；图（c）是想利用重物在水中受浮力作用而上升，带动轮子不停地转动。
请仔细分析这些永动机的设想，指出它们不可能实现的原因。
22．质量的铅弹以速度水平射入质量的靶中未穿出。靶原来静止在光滑的水平面上，并可自由滑动。已知铅弹的比热容，若铅弹射入靶的过程中，机械能的损失有50%转化为铅弹的内能，铅弹的温度将升高多少。
23．1847年，焦耳完成了下降重物带动液体中的叶轮转动而使液体温度上升的实验，如图所示。请说明这个实验的原理及意义。
参考答案
1．A
【详解】
根据能量守恒定律，冰箱门打开，电冰箱的压缩机将一直工作下去，消耗的电能全部变成内能散失在室内，因此室内空气温度将升高。
故选A。
2．B
【详解】
A．当r＜r0时，当分子间距增大时，分子力减小，分子势能减小；当r＞r0时，当分子间距增大时，分子力先增加后减小，分子势能增加，故A错误；
B．某物体温度升高，则分子的平均动能增大，该物体分子热运动的总动能一定增大，故B正确；
C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的，故C错误；
D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生，例如水能由高处自然的流向低处，但是不能自发的由低处流向高处，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
如果忽略摩擦，那么铁球返回斜坡底端Q时速度为零，无法对外做功，如果在返回的过程中对外做功了，将无法返回到底端Q。所以该“永动机”不可以实现。
故选D。
4．C
【详解】
A．布朗运动是小颗粒的运动，只是间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；
B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用油酸溶液滴到水面上，便于稀释后紧密排列在水面上，故B错误；
C．第一类永动机违背了能量守恒定律，故C正确；
D．由热力学第一定律△U=W+Q可知，空气向外界散出0.8×105J的热量，故D错误；
故选C。
5．B
【详解】
A．由热力学第一定律，可知气体吸收热量，如果气体对外做功，内能可能减小，则其温度可能降低，故A错误；
B．做功的过程就是能量转化的过程，第一类永动机指的是不消耗能量就能做功的机器，因违反了能量守恒定律不可能造成，故B正确；
C．对于确定的液体和确定材质的毛细管，管的内径越细，毛细现象越明显，故C错误；
D．晶体分为单晶体和多晶体，多晶体没有规则的几何形状，故D错误。
故选B。
6．ACE
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度高的物体分子平均动能大，选项A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项B错误；
C．1g 100℃水的变成1g 100℃水蒸气要吸收热量，则1g 100℃水的内能小于1g 100℃水蒸气的内能，选项C正确；
D．当分子力表现为斥力时，当分子间的距离增大时，分子间作用力一直减小；当分子力表现为引力时，当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增加后减小，选项D错误；
E．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，选项E正确。
故选ACE。
7．ACD
【详解】
A．当一定质量的理想气体分子的平均动能增大时，即温度升高，根据理想气体状态方程可知，当体积增大时，其压强可能减小。A正确；
B．在一定条件下，非晶体与晶体可以相互转化。B错误；
C．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律。C正确；
D．当一定量的理想气体体积减小时，外界一定对气体做正功。D正确；
E．两分子间的引力和斥力总是同时存在的。E错误。
故选ACD。
8．ACD
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体或气体的微粒所做的永不停息的无规则运动，故PM2.5在空气中的运动属于布朗运动，A项正确；
B．气体对器壁的压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，B项错误；
C．一定质量的理想气体发生绝热压缩，体积减小，压强增大，温度升高，气体的分子平均动能增大，C项正确；
D．相对湿度为水蒸气的实际压强与相同温度下水的饱和汽压的比值的百分数，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压，D项正确；
E．能量耗散是指集中度较高的能量转化为分散形式的能量的过程，但不能使能的总量减少，因而不违反能量守恒定律，E项错误。
故选ACD。
9．AD
【详解】
A．三角形面积为
由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程
则
由于C是常数，温度T保持不变，则pV相等，两三角形的面积相等，即
故A正确；
B．从A到B气体做等温变化，温度不变，故气体的内能不变，故B错误；
C．气体从A到B，体积增大，对外做功，由于内能不变，根据热力学第一定律
可得气体吸收热量，且吸收的热量等于气体做的功，故C错误；
D．A到B的过程中，温度不变，分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D正确；
故选AD。
10．ABD
【详解】
A．做功和热传递都能改变系统的内能，A正确；
B．空调机在制冷过程中，由于消耗一定的电能，故从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，B正确；
C．一定质量的某种理想气体，从外界吸收热量，若同时对外做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，C错误；
D．一定质量的某种理想气体，在等压膨胀过程中，由
可知，温度一定升高，故内能一定增大，D正确；
E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，使分子势能增大，故内能增大，E错误。
故选ABD。
11．CD
【详解】
A．分子的热运动永远不会停止，则当水凝结成冰后，水分子的热运动不会停止，选项A错误；
B．水黾能够停在水面上，是由于受到表面张力作用，选项B错误；
C．一定质量的100℃水变成100℃的水蒸气，要吸收热量，但是分子的平均动能不变，则其分子势能一定增加，选项C正确；
D．第一类永动机不可能制成，这是因为第一类永动机不符合能量守恒定律，选项D正确。
故选CD。
12．ABC
【详解】
ABC.当电热丝通电后，右侧的气体吸收电热丝放出的热量，温度升高，同时绝热膨胀，向左推动活塞，从而对左边气体做功，由题意并根据热力学第一定律可知，左边气体内能增加，温度升高；根据理想气体状态方程可知左边气体压强增大，所以左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加，故ABC正确；
D．根据能量守恒定律可知，两边气体内能的总增加量等于电热丝放出的热量，故D错误。
故选ABC。
13．ACD
【详解】
A．气体等温膨胀，根据玻意耳定律
其中C为定值，可知气压不断减小，故内外气体的压力向左变大，故F逐渐变大，故A正确；
B．因为在此过程中，环境温度保持不变，且气缸导热，故内能不变，B错误；
C．气体等温膨胀，气压不断减小，温度不变，气体分子热运动的平均动能不变，根据气体压强的微观意义可知，单位时间碰撞气缸壁单位面积的分子数减少，故C正确；
D．气体是从单一热源吸热，内能不变，由热力学第一定律可得
可得吸收的热量等于气体对外做得功，但是引起了其它变化（外力F做功），所以此过程是可以的，不违反热力学第二定律，故D正确；
E．根据能量守恒定律，可知活塞克服大气压力做功数值上等于水平外力F做功与气体从外界吸收的热量之和，故E错误；
故选ACD。
14．ABC
【详解】
由题图可知，气体发生等压变化，根据
可知从a→b过程中，气体V增大，T升高，内能增加，根据
ΔU＝W＋Q
ΔU＞0
W＜0
故
Q＞0
气体吸热；
故选ABC。
15．ABD
【详解】
A．物体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和，故A正确；
B．气体被压缩时，外界对气体做功W＞0，如果向外界放热Q＜0，根据热力学第一定律
△U=W+Q
可能△U＜0内能减小，所以B正确；
C．根据热力学第一定律
△U =W+Q
气体吸收热量，若同时对外做功，气体的内能不一定增大，温度不一定升高。故C错误；
D．理想气体分子间无分子势能，理想气体的内能只与温度有关，故D正确；
E．理想气体的状态改变时，若温度不变，则其内能不变，故E错误；
故选ABD。
16．BC
【详解】
A．由图示图象可知，b、c、d、e点的体积V相等，，由查理定律
可知
a→d是等温膨胀过程，则
从a到b、c、d、e过程体积变化量相同，气态对外做功
a→b过程气体压强不变，a→c、a→d、a→e过程压强减小，则a→b过程气体对外做功最多，a→b过程气体温度升高最大，气体内能增加最多，故A正确；
B．a→c过程气体体积增大，气体对外做功，a→c过程气体温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B错误；
C．a→e过程气体温度降低，内能减少，气体体积增大，气体对外做功，气体内能的减少量可能等于气体对外做的功，故C错误；
D．b、c、d、e各状态下气体体积相等，分子数密度相等，即单位体积内的气体分子个数相等，故D正确；
故选BC。
17．ACE
【详解】
A．绝对零度是不可能达到的，故A正确；
B．热平衡状态即为两物体的温度相同，但两物体内能相同时，温度不一定相同，故B错误；
C．热量可以从低温物体传递到高温物体，例如电冰箱，但需要消耗电能，故C正确；
D．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用，因此要节约能源，故D错误；
E．一定质量的理想气体经过绝热压缩，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体的内能一定增大，故E正确。
故选ACE。
18．AD
【分析】
【详解】
行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来是由于受到摩擦力的缘故，即克服摩擦力做功，该过程中把机械能转化为了内能；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，即其与空气摩擦生热，即把机械能转化为了光能和热能，其过程也是克服阻力做功；降落伞在空中匀速下降，该过程中，其动能不变，重力势能减小，故机械能减小，即减小的机械能转化为内能，也是克服阻力做功；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，该过程是电磁感应现象，即将机械能转化为电能，也是克服阻力做功的过程．据上面的分析不难看出，上述四个过程中均是克服阻力做功，均是消耗了机械能，即将机械能或转化为内能，或转化为光能，或转化为电能，即是把机械能转化为其他形式能的过程．
故选AD．
19．ACD
【详解】
A．第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故A正确；
B．由热力学第三定律知，绝对零度无法到达，故B错误；
C．据热力学第一定律△U=Q+W可知，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，故C正确；
D．热力学第二定律指出不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响，故D正确；
E．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，同时要消耗一定的电能，所以不违背了热力学第二定律，故E错误。
故选ACD。
20．AC
【详解】
AB．当关闭充电装置，让车自由滑行时，电动车的动能全部用来克服摩擦力做功，转化为内能，有
解得
B错误A正确；
CD．当启动充电装置滑行时，电动车的动能一部分克服摩擦力做功，另一部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒有
故
D错误C正确。
故选AC。
21．见解析
【详解】
不消耗能量而能永远对外做功的机器违反了能量守恒定律
永动机在一定时间内能保持转动，但是由于摩擦力的存在，将有一部分能量以热量的形式散失掉，即能量是不可能无中生有的，所以自然界中不可能存在永动机，这三种永动机都违背了能量守恒定律。
22．
【详解】
设铅弹射入靶中后，的共同速度为v，由动量守恒定律可得
机械能的损失为
铅弹的内能为
设铅弹的温度升高，则有
代入数据联立解得
23．见解析
【详解】
两重物下落，带动叶轮转动，焦耳通过测量所持重物的重力和重物下落的距离，计算出重物做的功，即叶轮克服水的摩擦所做的功，测量保温性能良好的绝热器里的水升高的温度，从而计算出水吸收的热量，即可验证机械功与热量的转换关系。