2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第三册
3.2能量守恒定律及其应用 达标练习(解析版)
1.“第一类永动机”是不可能制成的,这是因为( )
A.它不符合机械能守恒定律
B.它违背了能的转化和守恒定律
C.它做功产生的热不符合热功当量
D.暂时找不到合理的设计方案和理想材料
2.下列说法中错误的是( )
A.能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B.只要有能的转化和转移,就一定遵从能量守恒定律
C.能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D.任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中,消耗多少某种形式的能量,就能得到多少其他形式的能量,而能的总量保持不变
3.下列关于热学的知识叙述正确的是( )
A.分子间的作用力表现为引力时,若分子间的距离增大,则分子力减小,分子势能增大
B.对于一定种类的大量气体分子,在一定温度时,处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的
C.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
D.气体的状态变化时,若温度升高,则每个气体分子的平均动能增加
4.关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.第二类永动机不违背能量守恒定律,但违背了热力学第一定律
B.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”
C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
D.不可能使热量由低温物体传向高温物体
5.下列说法正确的是( ).
A.能量转化和守恒定律只适用于物理学领域,其他学科不适用
B.布朗运动也遵循能量转化和守恒定律
C.生命运动不遵循能量转化和守恒定律
D.只要做功,内能就一定改变
6.关于系统的内能,下述说法中正确的是( )
A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B.一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化
C.外界对系统做功W,系统的内能增加
D.系统从外界吸收了热量Q,系统的内能增加
7.如图所示为课本中的几幅热现象示意图,则下列关于这几幅图的有关说法正确的有( )
A.图一表达的意思是分子不一定是球形的,但可以把它们当做球形处理,这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法
B.图四中的永动机的设计违背了热力学第二定律
C.图二中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力
D.图三中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的大
8.以下有关能量的说法正确的是( )
A.做功和热传递都可以改变物体的内能
B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
C.冰的熔化过程中不需要吸热,水的沸腾过程中需要吸热
D.能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少
9.下列说法正确的是( )
A.能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B.能量守恒表明,节约能源是无意义的
C.随着科技的发展,永动机是可以制成的
D.能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
10.以下关于能量和能源的认识,正确的是( )
A.“永动机”违反了能量的转化和守恒定律
B.因为能量不会消失,所以我们没必要节约能源
C.石油、天燃气都是自然界自主生成的可再生能源
D.我国煤炭和石油的资源丰富,不需要大力开发新能源
11.某地强风的风速约为,空气的密度为,如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能,则用上述已知量计算电功率的公式为( )
A. B. C. D.
12.下列判断正确的是( )
A.“PM2.5”在空气中的运动属于布朗运动
B.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大
C.用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙
D.人类利用能源时,是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
E.一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的
13.下列说法正确的是
A.两个物体只要温度相等,那么它们分子热运动的平均动能就相等
B.在自然界能的总量是守恒的,所以不存在能源危机
C.热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
E.1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水内能小些
14.关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
B.物体对外做功,其内能一定减少
C.气体向真空膨胀时虽然不对外做功,但系统的熵是增加的
D.制冷设备实现从低温热源处吸热,并在高温热源处放热,没有违反热力学第二定律
E.第一类永动机不可能制成,是因为它违背了能量守恒定律
15.撑竿跳高运动的不同阶段,有不同形式的能量发生转化。撑竿跳高过程涉及哪几种能量转化?这些能量转化是如何帮助运动员提高跳高成绩的?
16.质量为的铅弹,以的水平速度射入静止在光滑水平面上,质量为的靶子,但未能射穿.
(1)求铅弹损失的动能
(2)若整个系统损失的动能全部转化成内能,且有50%被铅弹吸收,则铅弹的温度可升高多少?[铅的比热容为]
参考答案
1.B
【详解】
第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.A
【详解】
各种形式的能都可以相互转化,并不是只适用于物体内能的变化,且有能的转化和转移,就一定遵从能量守恒定律,A错误,符合题意,BCD正确,不符合题意。
3.B
【详解】
A.当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,随着分子间的距离增大,分子力先增大后减小,A错误;
B.根据热力学的统计规律,对于一定种类的大量气体分子,在一定温度时,处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的。故B正确;
C.根据热力学第二定律,不可能将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化。故C错误;
D.温度升高,并不是每个气体分子的平均动能均增加,D错误。
故选B。
4.C
【解析】
【详解】
A.第二类永动机不违背能量守恒定律,但违背了热力学第二定律,A错误;
B.自然界的能量不会减少,形成“能源危机”的原因是能源的品质下降,可利用的能源不断减少,B错误;
C.根据热力学第二定律,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但必定会引起其它的一些变化,C正确;
D.根据热力学第二定律,可以使热量由低温物体传向高温物体,但必须引起其它的一些变化,D错误.
5.B
【详解】
A.能量守恒定律是自然界中规范应用的规律,不仅仅在物理学领域适用,其他学科都适用。故A错误。
B.布朗运动也遵循能量转化和守恒定律,选项B正确;
C.生命运动也同样遵循能量转化和守恒定律,选项C错误;
D.外界对物体做功,同时物体对外放热,物体的内能不一定变化,故D错误。
故选B.
6.A
【详解】
A.根据内能的定义可知,物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能,故A正确;
B.物体宏观的机械能与内能无关,故B错误;
CD.根据热力学第一定律
可知外界对系统做了多少功W,系统的内能不一定增加多少,同理,系统从外界吸收了多少热量Q,系统的内能也不一定增加多少,故CD错误;
故选A。
7.A
【详解】
A.图一表达的意思是分子不一定是球形的,但可以把它们当做球形处理,这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法,A正确;
B.图四中的永动机的设计违背了能量守恒定律,B错误;
C.图二中由于液体表面张力的作用,绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力,C错误;
D.图三中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的小,D错误。
故选A。
8.A
【解析】
做功和热传递是改变物体内能的两种方式,它们的本质不同:做功是其他形式的能和内能之间的转化;热传递则是物体内能的转移,故A正确;热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,而不是由内能大的物体向内能小的物体传递,故B错误;冰在熔化的过程中,吸收热量,温度保持不变,水的沸腾过程中继续吸热但温度不变,故C错误;能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少,只是能量存在的形式不同,故D错误.故选A.
【点睛】做功与热传递是改变物体内能的两种方式,它们在改变物体内能的效果上是等效的,但本质不同;热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,冰的熔化过程和水的沸腾过程中都需要吸热,能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,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.
9.D
【解析】
能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,故A错误;热力学第二定律表面,能量虽然守恒,但可利用的品质降低了,故B错误;永动机违背了热力学定律,故是无法制造成功的,故C错误;能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一,也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一,小到原子世界,大到宇宙天体,只要有能的变化,无论是什么变化,都遵循它,故D正确.故选D.
10.A
【详解】
A、永动机的不可实现,证明了能的转化和守恒定律;故A正确.B、能量是守恒的,但是我们能直接利用的能源却是有限的;故节约能源是必需的;故B错误.C、石油、天燃气都是不可再生能源;故C错误.D、我国煤炭和石油资源虽然很丰富,但我国能源消耗量也是很大的,所以大力开发新能源迫在眉睫;故D错误.故选A.
【点睛】
本题考查对各种能源特点的了解;此题考查的知识点较多,所以要一一仔细的分析;同时要掌握节约能源意义.
11.C
【详解】
ABCD.风能转变为电能,由能量守恒定律得
其中
联立解得
ABD错误C正确。
故选C。
12.ADE
【解析】
【详解】
A.“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物,是分子团的运动,属于布朗运动,A正确;
B.潮湿时,空气的相对湿度较大,干燥时,空气的相对湿度较小,但绝对湿度大小不能确定,B错误;
C.用手捏面包,面包体积会缩小,只能说明面包内有气孔,C错误;
D.人类利用能源时,是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能.所以可利用的能源会逐渐减小,D正确;
E.一定质量的单晶体在熔化过程中温度不变,分子的平均动能不变,所吸收的热量全部用来增大分子势能,E正确。
故本题选ADE。
13.ACE
【详解】
A.温度是平均动能的标志,所以两个物体只要温度相等,那么他们分子热运动的平均动能相等,故A正确;
B.在自然界能的总量是守恒的,由于存在方向性,所以需要我们节约能源,故B错误;
C.根据:
△U=Q+W
热力学第一定律,也可表述为第一类永动机不可能制成,故C正确;
D.热力学第二定律可描述为“在外界做功下,能使热量由低温物体传递到高温物体”,故D错误;
E.由于冰化成水需要吸热,所以1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些,故E正确。
故选ACE.
【点睛】
考查热力学基本知识,掌握热力学第一、二定律,知识温度是平均动能的标志,理解能量转化需要方向性,强调要节约能源.
14.CDE
【详解】
A.根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化,故A错误;
B.根据热力学第一定律,物体对外做功,同时物体吸热,则其内能不一定改变,故B错误;
C.熵是物体内分子运动无序程度的量度,气体向真空膨胀时虽然不对外做功,但系统的熵是增加的,故C正确;
D.制冷设备可实现从低温热源处吸热,并在高温热源处放热,故D正确;
E.第一类永动机不可能制成,是因为它违背了能量守恒定律,故E正确。
故选CDE。
15.撑竿跳高运动的不同阶段可分为助跑、撑竿起跳、越横杆,助跑阶段是为了获取动能,由运动员体内的化学能转化为动能,撑杆起跳阶段先由动能转化为杆的弹性势能,再由杆的弹性势能转化为运动员的重力势能,越过横杆后,重力势能转化为动能。在这些能量转化中,当运动员在助跑阶段获得的动能越大,杆的弹性势能就越大,即运动员重力势能越大,跳高成绩越好。
【详解】
略
16.(1) (2)
【详解】
(1)铅弹和耙构成的系统,由动量守恒
损失的能量为
带入数据解得
(2)设温度升高为,则
解得