3.3能量守恒定律 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

3.3能量守恒定律 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．饱和汽和液体之间的动态平衡,是指汽化和液化同时进行的过程,且进行的速率相等
B．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
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．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
2．下列说法正确的有（ ）
A．1g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多
B．气体对容器壁的压强,是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的
C．物体内能增加,温度不一定升高
D．物体温度升高,内能不一定增加
E.能量在转化过程中守恒,所以我们可以将失去的能量转化回我们可以利用的能量,以解决能源需求问题
3．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
4．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
5．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是(　　)
A．外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C．外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负
D．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正
6．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（　　）
A．化学能转化为电能
B．内能转化为电能
C．化学能转化为光能
D．机械能转化为电能
7．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
8．在下列家用电器中，把电能主要转化为机械能的是（　　）
A．吸尘器 B．充电器
C．电水壶 D．电烤箱
9．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会（　　）
A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断
10．图为一定质量的某种理想气体的p-V图像，图中ba的延线通过坐标原点O，bc垂直于V轴，ac平行于V轴，下列说法正确的是____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
A．a→b过程中，气体温度不变
B．b→c过程中，气体温度升高
C．c→a过程中，气体放热大于外界对气体功
D．a→b→c→a过程中，气体对外界总功为零
11．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散失的能量重新收集、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不守恒
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方向性
12．某次蹦极时，跳跃者站在悬崖的平台上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去，仿若掉入无底洞，整个心脏仿佛要跳出，约时突然往上反弹，反复持续次，定神一看，自己已安全悬挂于半空中。在人从跳出到静止的过程中（　　）
A．只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变
B．减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量减少了
C．减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量是守恒的
D．其他形式的能转化为机械能，转化过程中能的总量增加
13．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
14．如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（　　）
A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能
B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能
C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能
D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能
15．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是 （ ）
A．W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J
B．W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J
C．W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J
D．W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J
二、解答题
16．如图所示为冲击摆实验装置，一质量为m的子弹以速度射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度h，则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？（不计空气阻力）
17．如图所示是一皮带传输装载机械示意图．井下挖掘工将矿物无初速放置于沿图示方向运行的传送带A端，被传输到末端B处，再沿一段竖直面内的圆形轨道后，从轨道的最高点C处水平抛出到货台（图中未画出）上．已知圆形轨道的半径为R＝0.5m，与传送带在B点相切，O点为圆心，BO、CO分别为圆形轨道的半径，矿物视作质点，传送带与水平面间的夹角θ＝37O，矿物与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8，传送带匀速运行的速度为v0＝8m/s，传送带A、B点间的长度为L＝45m．如果矿物被传送到B点后沿圆形轨道运动，恰好能通过最高点C，矿物质量m＝50kg，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力．求：
（1）矿物被传到B点时的速度大小．
（2）矿物由B点到达C点的过程中，克服摩擦阻力所做的功．
（3）由于运送这块矿物而使电动机多输出的机械能．
参考答案
1．ABD
【详解】
试题分析：当气体汽化和液化同时进行的过程中进行的速率相等时，饱和汽和液体之间的达到动态平衡，故A正确； 晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列；故B正确； 自然界发生的一切过程能量都守恒，但是根据熵增原理，一切与热运动有关的宏观过程都是不可逆的．故有些不违背能量守恒的宏观过程也无法自然发生；故C错误；一定质量理想气体对外做功，但可能吸收热量，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，内能不一定减少；但由于体积变大，故密度变小，故D正确；故选ABD．
考点：饱和气；晶体；熵；热力学第一定律
【名师点睛】本题考涉及热力学第一定律、第二定律以及物体的内能等问题，要注意体会从微观上分析物体内能的决定因素，明确热力学第一定律的应用．
2．BCD
【详解】
水的摩尔质量为18g/mol，故1g水的分子数为：N=×6×1023=3.3×1022个，远大于地球的总人口数，故A错误；气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的，取决于分子数密度和平均动能，故B正确；物体内能与温度和体积有关，故物体内能增加，温度不一定升高，故C正确；物体内能与温度和体积有关，物体温度升高，内能不一定增加，故D正确；能量在转化过程中守恒；总能量守恒，但能源可利用的品质是下降的，故我们不可能将失去的能量转化回我们可以利用的能量，故E错误；故选BCD．
点睛：本题考查了阿伏加德罗常数、气体压强的微观意义、内能、能量守恒定律和热力学第二定律，知识点多，难度小，关键是记住基础知识．
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
在热力学第一定律：△U=W+Q中，外界对物体做功时W为正的，物体对外界做功时W为负；物体吸热时Q为正，放热时Q为负的；内能增加时U为正的，内能减少时U为负的；故选D．
6．D
【详解】
根据题意用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生 10kV~20kV 的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】
吸尘器装备有电动机，能够把电能转化为机械能；充电器是变压器，是升高或者降低电压的装置；电水壶是把电能转化为内能电器；电冰箱是把热量从低温物体转移到高温物体的装置，同时会产生热量。
故选A。
9．C
【详解】
冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了。
故选C。
【点睛】
冰箱、空调等温控设备在调节局部空间温度时，要消耗电能，电能最终转化为内能，使环境温度升高。
10．C
【详解】
A．a→b过程中，p与V成正比，根据可知，p增大，V增大，可知T升高，故A错误；
B．b→c过程中，V不变，则为常量，又因为p下降，故温度也下降，故B错误；
C．c→a过程中，p不变，为常量，V减小，则T减小，可知气体放热大于外界对气体做功，故C正确；
D．体积增大，气体对外做功，体积减小，外界对气体对做功，p-V图象的图线与横轴围成的面积表示气体对外做功，即三角形abc围城的面积表示对外做的总功，所以气体从a→b→c→a的过程中，气体对外界做功，气体做的总功不为零，故D错误；
故选C。
11．D
【详解】
能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来的，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误；D正确．
12．C
【详解】
A.人在蹦极过程中橡皮条的弹力与阻力对人做功，所以机械能不守恒，A错误。
BCD.减少的机械能转化为其他形式的能（内能），转化过程中能的总量是守恒的，B、D错误，C正确。
故选C。
13．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。
14．D
【详解】
子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，然后共同摆起一定高度的过程中机械能守恒，不再有机械能转化为内能。
故选D。
15．B
【详解】
外界对气体做功8.0×104J，则W=8.0×104J；气体内能减少1.2×105J，则△U=-1.2×105J；由△U=W+Q可知传递热量为Q=-2×105J；故选B.
点睛：此题考查了热力学第一定律的应用；关键是掌握公式的物理意义及符号规则即可解答.
16．
【详解】
子弹和沙箱相互作用的过程中，损失动能，产生内能，由能量守恒定律得
由于子弹和沙箱相互作用的时间极短，它们一起从最低点以v做圆周运动，满足机械能守恒，即
联立两式解得
17．（1）6m/s（2）325J（3）38400J
【分析】
先假设矿物在AB段始终加速，根据动能定理求出矿物到达B点时的速度大小，将此速度与送带匀速运行的速度v0=8m/s进行比较，确定假设是否合理；矿物被传送到B点后沿圆形轨道运动恰好能通过最高点C，说明重力提供向心力，根据牛顿第二定律求得在C点的速度；矿物由B到C过程中，重力和阻力做功，由动能定理求解克服阻力所做的功；带动传送带的电机要多输出的机械能等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和；
【详解】
(1)假设矿物在AB段始终处于加速状态，由动能定理可得：
代入数据得
由于，故假设成立，矿物到B处时的速度为6m/s
(2)设矿物通过轨道最高点C处时的速度为vC，由牛顿第二定律有
对矿物由B到C过程，由动能定理有
解联立方程并代入数据可得矿物由B点到达C点的过程中，摩擦阻力所做的功为
所以克服摩擦阻力做功为
(3) 矿物在AB段运动时间为
传送带与物体运动的相对位移
摩擦生热
带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和，则有：