3.2能量守恒定律及其应用同步训练（word版含答案）

3.2能量守恒定律及其应用
一、选择题（共14题）
1．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
2．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
3．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
4．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
5．结合所给的图示，下列说法正确的是（ ）
A．铝罐温度计的刻度是均匀的，且疏密程度与大气压无关
B．水不浸润与玻璃，水银浸润与玻璃
C．第一类永动机是有可能制成的
D．分子间作用力随分子间距离的变化，与弹簧被拉伸或被压缩时力的变化情况相似
6．重10N的物体从一个高3m、长5m的斜面上滑下，已知物体与斜面之间的动摩擦因数是0.25，在物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是（　　）
A．10J B．20J C．30J D．40J
7．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
8．下列说法不正确的是 （填选项前的字母）
A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显
B．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快
C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的
9．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是( )
A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高
B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高
C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高
D．做功和热传递都可以使物体的内能增加
10．下列说法正确的是( )
A．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．物体的温度为0℃时，分子的平均动能为零
C．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功4.5×105J，同时空气的内能增加了3.5×105J，则空气从外界吸收热量1×105J
D．第一类永动机违反了热传导的方向性
11．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
12．下列关于能的转化和守恒定律的认识正确的是( )
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
13．能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的．然而，无数事实告诉我们，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生．下列说法正确的是__________．
A．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
B．第二类永动机不违反能量守恒定律
C．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
D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
E．气体向真空的自由膨胀是不可逆的
14．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．气体体积变大
B．气体温度升高
C．气体从外界吸收热量
D．气体的内能不变
E．气体放出热量
二、填空题
15．能量守恒定律
能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只能从一种形式_______为其他形式，或者从一个物体_______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_______。
16．用活塞将一定质量的理想气体密闭在气缸内。通过外界因素改变缸内气体的状态，气体从状态A经状态B变化到状态C，再从状态C回到状态A，其体积的倒数与压强的变化关系图像如图所示，图中AB与横轴平行，BC与纵轴平行。AC的连线过坐标原点。从状态A到状态B的过程中，气体____（填“吸热”“放热”或“绝热”）；从状态B到状态C的过程中，单位时间内碰撞器壁单位面积上的气体分子个数____（填“增大”“减小”或“不变”）；从状态C到状态A的过程中，气体的内能____（填“增大”“减小”或“不变”）。
17．火力发电的过程是用燃料燃烧产生的热能来加热水，使水变成高温、高压的水蒸气，再由水蒸气推动发电机旋转发出电能的过程，从能的转换角度来看，实质上是______能转化为______能，再转化成______能，最后转化成电能的过程。
18．容器A、B的底部用一带有阀门的细管相连，阀门关闭时A中水面较高打开阀门使水较慢流动，最终A、B中的水面相平，则在此过程中，大气压力对水所做的功W_______0，水的内能的增加量_______0（选填“>”、“=”、“<”）.
三、综合题
19．文艺复兴时期，达·芬奇制造的永动机装置如图所示。他认为右边的重球比左边的重球离轮心更远些，两边不均衡的作用会使轮子沿箭头方向转动不息。请问该装置属于第几类永动机，并请说明这类永动机为什么不能成功。
20．太阳能的光热转化是目前技术最为成熟、应用最广泛的太阳能利用形式，从有关资料获悉，在晴天时，垂直于阳光的地球表面接收到的光辐射为。如图所示，有一台太阳能热水器，可将接收到的光辐射的50%用来升高水温，如果该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2m2，晴天晒1h，其水箱中50kg水的温度能升高多少摄氏度？[水的比热容]
21．有一种全自动手表，既不需要上发条，也不用任何电池，却能不停地走下去，这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持指针走动的能量是从哪里来的吗？你能设法验证吗？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
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.
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
试题分析：铝罐温度计不是根据液体的热胀冷缩原理制成的，它是靠气体作为膨胀物质，液体的受热膨胀忽略不计，故它的刻度是均匀的，但疏密程度与大气压有关，故A错误．水浸润于玻璃，水银不浸润于玻璃，故B错误．根据热力学定律可知任何永动机都不可能制成，故C错误．分子之间作用力总体表现，与弹簧被拉伸或压缩时力的变化情形相似，故D正确．故选D．
6．A
【详解】
根据功能关系，滑动摩擦力在相对位移上的功等于内能的转化，故物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是
ΔU=μmgcosθ·l=0.25×10××5J=10J
故选A。
7．C
【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．
8．A
【详解】
试题分析：布朗运动是液体分子的无规则运动撞击微粒的结果，温度越高，液体分子的无规则运动越剧烈，悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动越明显，所以A错；
9．D
【详解】
图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变物体的内能，使物体的温度升高，选项A错误；图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片对水做功而使水的温度升高，选项B错误；图3中降落的重物使发电机发电，电流产生热量，向水传递热量使水的温度升高，选项C错误；做功和热传递都可以使物体的内能增加，选项D正确；故选D.
10．A
【详解】
A、根据热力学第二定律知：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物，即涉及热现象的宏观过程都具有方向性，A正确．B、分子处于永不停息的无规则运动之中，物体的温度为0℃时，其分子平均动能不为零；B错误．C、根据热力学第一定律公式△U=W+Q知，W=+4.5×105J，△U=+3.5×105J，解得Q=-1.0×105J，即空气向外界放出热量1.0×105J，C错误．D、第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，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， D错误．故选A．
11．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．
12．ABC
【详解】
根据能量守恒定律得知，能量不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体上转移到另一个物体上，故某种形式的能减少，其它形式的能一定增加，某个物体的能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其它物体的能量增加，AB正确；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，C错误；石子从空中落下，最后静止在地面上，石子的机械能转化为了内能，能量并没有消失，故D错误．
13．BDE
【详解】
A.根据热力学第二定律，即使科技再进步也不可以使内燃机成为单一热源的热机，选项A错误；
B.第二类永动机不违反能量守恒定律，只是违反热力学第二定律，选项B正确；
C.自然界的总能量是守恒，能源危机不是因为能量消耗，而是可用能源在减小；故C错误；
D.电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，选项D正确；
E.气体膨胀后，我们必须对气体做功，使之恢复原来的状态，所做的功转化为气体向外界传出的热量，根据热力学第二定律，我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功，所以这个过程是不可逆的．故E正确。
故选BDE．
14．ABC
【详解】
由题图可知，气体发生等压变化，根据
可知从a→b过程中，气体V增大，T升高，内能增加，根据
ΔU＝W＋Q
ΔU＞0
W＜0
故
Q＞0
气体吸热；
故选ABC。
15． 产生 消失 转化 转移 保持不变
16． 放热； 减小； 不变；
【详解】
由可得
斜率的倒数和温度成正比，根据图像可知，从状态A到状态B的过程中，气体的体积不变，不对外做功，气体温度减小，内能减小，由热力学第一定律知气体向外界放热；
从状态B到状态C的过程中，气体体积增大，单位体积内分子数减小，单位时间内碰撞器壁单位面积上的气体分子个数减小；
状态C到状态A的过程中斜率不变，气体温度不变，内能不变。
17． 化学 内 机械
【详解】
火力发电一般是指利用石油、煤和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压的水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电。在火力发电的过程中实质上是由化学能转化为内能在转化成机械能，最后转化成电能的过程。
在火力发电的过程中实质上是由化学能转化为内能在转化成机械能，最后转化成电能的过程。
在火力发电的过程中实质上是由化学能转化为内能在转化成机械能，最后转化成电能的过程。
18． = >
【详解】
打开阀门后，据连通器原理，最后A、B两管中的水面将相平，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：
因为
所以
即大气压力对水不做功；
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，即
19．第一类永动机，见解析
【详解】
该装置属于第一类永动机，这一设计不可能成功，因为它设想的是不消耗任何能量却能永远转动的机械，这一设想违反了能量守恒定律，是第一类永动机。
20．20.6
【详解】
依题意，可求得1h太阳能热水器可以接受的太阳能为
水吸收的热量为
则水箱中50kg水升高的温度为
21．不是，见解析，见解析
【详解】
所谓“全自动”手表内部还是有能量转换装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停地摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动。
答案第1页，共2页