3.2能量守恒定律及其应用 课时作业（word 解析版）

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 课时作业（解析版）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的
B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置
C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的
D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少
2．“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
3． “第一类永动机”不可能被制造成功是因为违反了以下哪一个规律
A．能量守恒定律 B．机械能守恒定律
C．牛顿第二定律 D．万有引力定律
4．下列说法中正确的是（ ）
A．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
B．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度
C．第一类永动机违背热力学第一定律
D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
5．20世纪70年代，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”，其结构如图所示．在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两个小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底部放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功，然后又在磁铁的吸引下回到上端，到P处又漏下……关于这个设计，下列判断中正确的是（ ）
A．满足能量转化和守恒定律，所以可行 B．不满足热力学第二定律，所以不可行
C．不满足机械能守恒定律，所以不可行 D．不满足能量守恒定律，所以不可行
6．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
7．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
8．第一类永动机失败的原因是（　　）
A．人类的技术还不够发达 B．制造永动机的零件做得不够精密
C．它违背了能量守恒定律 D．还没有找到合理的设置结构
9．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．
10．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
11．高空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下说法中不正确的是（　　）
A．只有重力做功，冰雹下落时机械能守恒
B．冰雹的势能转化为冰雹的动能
C．冰雹的内能增大
D．冰雹的机械能不守恒
12．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．在孤立系统中，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进行
C．热量只能从高温物体传到低温物体，而不能从低温物体传到高温物体
D．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
13．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散说明能量不守恒
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．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的方向性
14．下列说法中正确的是（ ）
A．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
B．碎玻璃不能拼在一起，并不是由于分子间存在着斥力
C．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
D．液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性
E.在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降
15．某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一直径0.2 m的0 ℃的冰球，在环境温度为0 ℃时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧测力计下放在太阳光中．经过40 min后弹簧测力计示数减少了3.49 N．请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在某一单位面积上的辐射功率．冰的熔化热为3.35×105 J/kg.
16．如图所示，一导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，已知汽缸的总高度为，用厚度不计、截面面积大小为的密封性良好的轻质活塞于开口处封闭缸中的气体，现在活塞上轻放一质量为重物，当系统平衡时活塞距离底端的间距为，若外界大气压恒为，环境温度恒为，忽略一切摩擦，重力加速度取。求：（计算结果均保留两位有效数字）
①上述过程中封闭气体吸热还是放热，热量改变了多少；
②如果将环境的温度从缓慢升高到，则活塞重新平衡时升高的距离为多少。
参考答案
1．C
【详解】
A．自然界的能量的总和是守恒的，但人类可以利用的能源是有限的，节约能源不仅能使我们长久利用，并且可以减小由于常规能源在使用中带来的污染，节约能源对人类社会的发展有很大的意义，故A错误；
B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B错误；
C．电能通过电场力做功，把电能转化为其它形式的能量，故C正确；
D．能量耗散是针对一个系统（或一个物体）而言，能量在自然界中是守恒的，故D错误。
故选C。
2．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。
3．A
【分析】
第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．
【详解】
第一类永动机制不成，是因为它违反能量守恒定律；与其他的三个定律无关．故A正确，BCD错误。
【点睛】
本题比较简单，考查了永动机不可能制成的原因，特别注意第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．
4．D
【分析】
由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机；绝对零度只能无限接近，不能达到；第一类永动机违背能的转化和守恒定律；自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【详解】
A．由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机，故A错误；
B．绝对零度只能无限接近，不能达到，故B错误；
C．第一类永动机违背能的转化和守恒定律，不能制造出来，不是违背了热力学第一定律，故C错误；
D．根据热力学第二定律，自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确。
故选D。
【点评】
本题考查对热力学基本规律的理解，熟记知识即可。
5．D
【详解】
维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律；小球上升过程中，磁场力对小球做正功，使小球增加了机械能；但小球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量，所以维尔金斯“永动机”不可能实现。
故选D。
6．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．
7．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.
8．C
【详解】
第一类永动机当时设计的思路是机器不需要外界的动力或燃料却能源源不断地对外做功。显然这种设计思维违背了能量守恒定律，这也是第一类永动机失败的原因，所以C正确，ABD错误。
故选C。
9．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。
10．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。
11．A
【详解】
AD．除了重力做功，还有阻力做功，所以冰雹下落时机械能不守恒，则A错误，符合题意；D正确，不符合题意；
BC．冰雹的势能转化为冰雹的动能与内能，所以BC正确，不符合题意；
故选A。
12．AD
【详解】
A．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A正确；
B．根据熵原理，在孤立系统中，一个自发的过程中熵总是向增加的方向进行，选项B错误；
C．热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，选项C错误；
D．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，选项D正确。
故选AD。
13．CD
【详解】
AC．能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变过程，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，故A错误，C正确；
B．能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，故B错误；
D．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的方向性，故D正确。
故选CD。
14．BDE
【详解】
A.设分子平衡距离为，分子距离为r，当，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，故选项A错误；
B.碎玻璃不能拼在一起，是由于分子间距离无法达到分子间相互作用的距离，故选项B正确；
C.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故选项C错误；
D.液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性，故选项D正确；
E.在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，对外做功，内能减小，温度下降，故选项E正确．
故选BDE。
15．1.58×103W/m2
【解析】
【详解】
冰球熔化掉重量为3.49 N的过程中需要吸收的能量：
Q＝λ m＝3.35×105×J＝1.19×105 J.
此热量就是太阳在40 min内照射在直径为0.2 m的冰球上的热量，设太阳垂直照在单位面积上的辐射功率为P，则Q＝PtS，P＝W/m2＝1.58×103W/m2.
16．①放热，6.0J；②0.048m
【详解】
①封闭气体初始状态的压强为
末态压强为
由于封闭的理想气体发生了等温变化，由玻意耳定律得
解得
则外界对气体做功为
根据热力学第一定律得
解得
即放出6.0J的热量；
②由题意可知，气体发生了等压变化，则由盖-吕萨克定律得
代入数据解得
则活塞升高的距离为