3.2能量守恒定律及其应用 课时练习（Word版含答案）

3.2能量守恒定律及其应用 课时练习
1．日常生产、生活处处离不开电能，下列哪些发电方式会造成较大环境污染（　　）
A．太阳能发电 B．煤炭发电
C．风力发电 D．水力发电
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．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　）
A．克服重力做功，重力势能增加
B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的
C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了。
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
4． “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
5．17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·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，当小球运动到小孔处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔处又掉下。下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　）
A．满足能量守恒定律，所以可能实现
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
6．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
7．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
8．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　）
A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C．对物体做功，物体的内能可能减小
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了
9．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
10．能源是社会发展的基础．下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（ ）
A．能量是守恒的，能源是取之不尽．用之不竭的
B．能量的耗散反映了能量是不守恒的
C．开发新能源,是缓解能源危机的重要途径
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机”
11．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律
B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒
C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用
D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源
12．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
13．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
14．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
15．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]
16．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.
参考答案
1．B
【详解】
A．太阳能光伏电池属于清洁能源，不会带来大气污染，故A错误；
B．煤炭发电要燃烧煤等化石能源，从而带来大量的烟尘造成大气污染，故B正确；
C．风能属于清洁的新能源，无污染，故C错误；
D．水力发电，属于清洁能源，不会带来大汽污染，故D错误。
故选B。
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
【详解】
A．克服重力做功，说明重力做负功，重力势能增加，故A正确；
B．能量是守恒的，但能量转换过程中有损耗，所以“永动机”是不存在的，故B错误；
C．我们要节约能源的根本原因是可利用能源在数量上不断减少，总量不变，故C错误；
D．虽然能量守恒，但能量转化具有方向性，可利用能能源逐渐减少，故D错误。
故选A。
4．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．
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。铁球上升过程中，磁场力对铁球做正功，使铁球增加了机械能；但铁球下落时，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．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。
7．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。
8．D
【详解】
A．根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增加，故A正确；
B．某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其他物体的能量增加，故B正确；
C．对物体做功，但若物体同时向外界放热，物体的内能可能减小，故C正确；
D．石子在运动和碰撞中机械能转化为物体及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。
故选D。
9．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.
10．C
【详解】
A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质并不是取之不尽．用之不竭的，所以A项错误；
B．能量的耗散是一种形式能转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，所以B项错误；
CD．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，自然界的能量不变，所以D项错误，C项正确。
故选C。
11．C
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过月地检验证实了万有引力定律，故A错误；
B．能量耗散是指能量的可利用率越来越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故B错误；
C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C正确；
D．能量守恒，但是随着可利用能源的使用，能量的可利用率越来越少，故要节约能源，故D错误。
故选C。
12．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。
13．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。
14．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。
15．（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
16．1.58×103W/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.