3.3能量守恒定律 同步训练（word版含答案）

3.3能量守恒定律
一、选择题（共15题）
1．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
2．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
3．下列说法中正确的是（　　）
A．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加
B．能量耗散表明，能量的总量并不守恒
C．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的
D．随着科技的发展，永动机是可以制成的
4．如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，则在移动P的过程中（　　）
A．外力对乙做功，甲的内能不变
B．外力对乙做功，乙的内能不变
C．乙传递热量给甲，乙的内能增加
D．乙的内能增加，甲的内能不变
5．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
6．“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．它违背了能量守恒定律
C．没有合理的设计方案 D．找不到合适的材料
7．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
8．下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是( )
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
9．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”
10．如图所示，固定容器及可动活塞 P 都是绝热的，中间有一导热的固定隔板 B,B 的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞 P 缓慢地向 B 移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动 P 的过程中
A．外力对乙做功；甲的内能不变
B．外力对乙做功；乙的内能不变
C．乙传递热量给甲；乙的内能增加
D．乙的内能增加；甲的内能不变
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．水平地面上固定一倾角为的足够长的光滑斜面，如图所示，斜面上放一质量为、长的薄板．质量为的滑块（可视为质点）位于薄板的最下端，与之间的动摩擦因数．开始时用外力使、静止在斜面上，某时刻给滑块一个沿斜面向上的初速度，同时撤去外力，已知重力加速度，，．下列说法正确的是（ ）
A．在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为
B．从、开始运动到、相对静止的过程所经历的时间为
C．从、开始运动到、相对静止的过程中滑块克服摩擦力所做的功为
D．从、开始运动到、相对静止的过程中因摩擦产生的热量为
13．下列过程，可能发生的是（ ）
A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加
B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
14．下面设想符合能量守恒定律的是（　　）
A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器
B．做一条利用风能逆水航行的船
C．通过太阳照射使飞机起飞
D．不用任何燃料，河水就一定不能升温
15．关于液体和固体，下列说法正确的是__________
A．具有各向同性的固体一定是非晶体
B．液体的温度越低，其饱和汽压越小
C．第一类永动机违反了能量守恒定律
D．纳米材料的颗粒半径一定是1nm
E．酒精灯中的酒精能沿灯芯向上升，这与毛细现象有关
二、填空题
16．能量既不会_______，也不会_______，它只会从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体_______到另一个物体，而能的总量_______，这就是能的转化和守恒定律，也称能量守恒定律。
17．永动机不可能制成
（1）第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地_______的机器．
（2）第一类永动机由于违背了_______，所以不可能制成．
18．两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。
19．如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，大气压对水做功为______，水的内能______（选填“增加”、“减小”或“不变”）。
三、综合题
20．奶牛的心脏停止跳动后，大约在内体温由降低到。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。水的比热容为。
21．一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
22．如图所示，一个绝热的气缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和活塞的质量为1kg，横截面积为，与隔板相距1m。现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量120J时，活塞上升了1m，此时气体的温度为已知大气压强为，重力加速度为。
（1）加热过程中，若A气体内能增加了，求B气体内能增加量；
（2）现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为求此时添加砂粒的总质量。
23．地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射照度都是不相同的。下表给出了热带、温带和比较寒冷地带的太阳平均辐射照度。若在上海地区安装一台太阳能热水器。已知其采光面积为、热转换效率为40%，水的比热容为J/（kg·℃）。试求：
（1）此太阳能热水器每天能吸收多少焦的太阳能？
（2）设热水器中水的温度升高20℃，则该热水器平均每天能提供多少热水？
地区 太阳平均辐射照度
热带、沙漠 5～6
温带 3～5
阳光较少地区（北欧） 2～3
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．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．
3．A
【详解】
A．根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，故A正确；
B．能量耗散表明，能量的总量虽然守恒，但其转化和转移具有方向性，故B错误；
C．根据能量守恒定律，能量是不能创生的，故C错误；
D．永动机违背了热力学第一和第二定律，故是不可能制造成功的，故D错误；
故选A。
4．C
【详解】
将活塞P缓慢地向B移动一段距离，乙气体体积减小，外界对乙做功，其内能增加，温度升高，然后通过导热隔板将一部分热量传递给甲气体，最终二者内能都增加。
故选C。
5．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。
6．B
【详解】
第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律。
故选B。
7．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。
8．D
【详解】
A、根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其它形式的能一定增大；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，必然有其它物体的能量增加；故B正确；
C、不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器--永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成的；故C正确；
D、石子在运动和碰撞中机械能转化为了物体及周围物体的内能，能量并没有消失；故D错误．
本题选不正确的，故选D
9．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。
10．C
【详解】
活塞P压缩气体乙，则外力对气体乙做功，因P与外界隔热，可知乙的内能增加，因B是导热的隔板，可知乙的热量将传给甲，最终甲、乙的内能都增加，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．D
【详解】
A.由题中条件可知，当滑块向上运动时，薄板将沿斜面向下运动，由受力分析和牛顿第二定律可知，对薄板，则有，薄板的加速度，方向沿斜面向下；对滑块，则有，则滑块的加速度，方向沿斜面向下，故在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为，故选项A错误；
B.开始运动时，滑块向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间，此时薄板的速度大小为，然后二者均向下运动，且二者的加速度不变，最后速度相同，则有，代入数据可解得，共同速度为，、从开始运动到速度相同所用时间为，故选项B错误；
C.沿斜面向上运动的位移，此过程中向下运动的位移，球沿斜面向下运动到两者速度相同时，下滑的位移，此过程中，向下运动的位移，故整个过程中摩擦力对滑块所做的功，即滑块克服摩擦力所做的功为，故选项C正确；
D.整个过程中因摩擦产生的热量为，故选项D正确．
13．ABD
【详解】
根据热力学第一定律
ΔU = W + Q
做功和传热都可以改变物体的内能。
故选ABD。
14．BC
【详解】
A．利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力不可避免，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错误；
BC．让船先静止在水中，设计一台风力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；另外帆船就是利用风能转化成船的动能使船逆水航行；同理可利用太阳能电池板将光能转化成电能，电能可储存，电能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确；
D．设计水坝利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能、另外电能也可转化为内能使水升温，故D错误。
故选BC。
15．BCE
【详解】
多晶体与非晶体都有各向同性．故A错误．同种液体的饱和气压仅仅与温度有关，液体的温度越低，其饱和气压越小．故B正确；第一类永动机违反了能量守恒定律．故C正确；纳米材料的颗粒半径是在纳米的数量级上，并不是颗粒的大小都是1nm．故D错误；毛细作用，是液体表面对固体表面的吸引力，酒精灯中的酒精能沿灯芯上升，这与毛细现象有关．故E正确；故选BCE．
16． 凭空产生 凭空消亡 转化 转移 保持不变
【详解】
能量既不会凭空产生，也不会凭空消亡，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，而能的总量保持不变，这就是能的转化和守恒定律，也称能量守恒定律。
17． 对外做功 能量守恒定律
18． 大于 ①
【详解】
对活塞分析有
因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，故稳定后有；所以在达到平衡过程中外界对气体做功有
则根据
因为气缸和活塞都是绝热的，故有
即重新平衡后A气缸内的气体内能大于B气缸内的气体内能；
由图中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，所以由前面分析可知B气缸温度较低，故曲线①表示气缸B中气体分子的速率分布。
19． 0 增加
【详解】
打开阀门K后，据连通器原理，最后A、B两管中的水面将相平，如下图所示
即A中水面下降，B中水面上升；设A管截面积为S1，水面下降距离为h1，B管截面积为S2，水面上升距离为h2，由于水的总体积保持不变，则有
A管中大气压力对水做的功
B管中大气压力对水做的功
大气压力对水做的总功
由于水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加。
20．1.4×108J
【详解】
在1h内需对奶牛提供的热量为
则要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要为它提供的热量为
21．
【详解】
根据图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为
状态B到状态C为等容变化，气体不做功；故A经B到C过程中气体吸收的热量为
22．（1）；（2）
【详解】
（1）气体对外做功，B气体对外做功
由热力学第一定律得
解得
（2）B气体的初状态
B气体末状态
由理想气体状态方程得
解得
23．（1）；（2）
【详解】
（1）上海地区属于温带地区，故根据表中的数据，太阳平均辐射照度值取
此太阳能热水器每天能吸收的太阳能为
（2）根据能的转化和能量守恒定律可列出
答案第1页，共2页