3.3 能量守恒定律 同步练习（Word版含答案）

3.3、能量守恒定律
一、选择题（共16题）
1．“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
2．给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体
A．从外界吸热 B．对外界做负功
C．分子平均动能减少 D．内能增加
3．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（　　）
A．降低 B．升高 C．不变 D．无法确定
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．如图所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放有小木块，小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止．现用水平恒力F向右拉薄纸板，小木块在薄纸板上发生相对滑动，直到从薄纸板上掉下来．上述过程中有关功和能的下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加
B．摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热
C．离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动
D．小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热
6．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
7．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
8．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（　　）
A．60J B．-60J
C．-140J D．140J
9．如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在自然长度时的弹性势能为零）．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（ ）
A．Ep全部转换为气体的内能
B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
10．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
11．一种冷暖两用型空调在制热时，每消耗电能，放出约的热量。下列说法正确的是（　　）
A．空调制热过程产生了新能量
B．空调制热时放出的热量全部是由电能转化面来的
C．此过程违反了能量守恒定律
D．空调制热时放出的热量，一部分是由电能转化而来，另一部分则是从外界吸收
12．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
13．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
14．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（　　）
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量
C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
15．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
16．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
二、填空题
17．在墙壁与外界无热传递的封闭房间内，同时开动电冰箱和电风扇，工作一段时间后，房间内的温度_______（选填“升高”、“降低”或“不变”），这是因为___________。
18．某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度．
19．不同形式的能量可以通过______过程而发生转化，能量转化的多少是由______来量度的。
三、综合题
20．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作。过一段时间，房间内的温度将如何变化？为什么？
21．在高的光滑水平桌面上放着一个质量的木块，一颗质量的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离。铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热容J/（kg·℃），。设增加的内能有使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？
22．半径为r的竖直光滑圆轨道固定在光滑木板AB中央，置于光滑水平桌面．圆轨道和木板AB的总质量为m，木板AB两端被限定，无法水平移动，可竖直移动．木板AB的右端放置足够长的木板CD，其表面与木板AB齐平，质量为2m．一个质量为m的滑块（可视为质点）从圆轨道最低点以一定的初速度v0向右运动进入圆轨道，运动一周后回到最低点并向右滑上水平木板AB和CD，最终与木板CD保持相对静止，滑块与木板CD间动摩擦因数为μ，其余摩擦均不计，则：
（1）为保证滑块能通过圆轨道的最高点，求初速度v0的最小值；
（2）为保证滑块通过圆轨道的最高点时，木板AB不离开地面，求初速度v0的最大值；
（3）若滑块恰能通过圆轨道最高点，求滑块在木板CD上滑动产生的热量Q．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
不计分子间势能，气体的内能只有动能，只由温度决定，所以气体内能不变，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，气体膨胀对外做功，所以气体要从外界吸热，A对；
3．B
【详解】
冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看成一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部无法使系统总能量发生变化。但系统消耗电能增加了系统的总能量，根据能量守恒定律，系统增加的能量转化为内能使房间的温度升高。
故选B。
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】
试题分析：由功能关系知拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加及系统产生的内能，选项A错误；摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加，选项B错误；离开薄纸板前小木块一定一直在做匀加速运动，选项C错误；对于系统，系统的摩擦生热Q=fL1，对于小木块，fL2=ΔEk，可能L2＜L1，故ΔEk＜Q，选项D正确．
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
由热力学第一定律得
故选C。
9．D
【详解】
以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，横截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，故D正确ABC错误．
10．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。
11．D
【详解】
该空调向室内放出的热量，一部分是通过电流做功，消耗电能转化而来，另一部分则是通过从外界吸收，因此并不违反能量守恒定律，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
12．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；
13．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．
14．AC
【详解】
热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；不和外界交换热量，在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。
故选AC。
15．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。
16．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。
17． 升高 消耗的电能最终转化为内能
【详解】
在墙壁与外界无热传递的封闭房间内，同时开动电冰箱和电风扇，工作一段时间后，房间内的温度会升高，这是因为消耗的电能最终转化为内能，由能量守恒定律可得。
18． 低于 大于
【详解】
由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即，根据热力学第一定律可知：，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：
又，m为容器内气体质量
联立得：
取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界．
故本题答案为：低于；大于．
19． 做功 做功的多少
【详解】
不同形式的能量可以通过做功过程而发生转化，能量转化的多少是由做功的多少来量度的。
20．温度升高，见解析
【详解】
因为与外界没有热交换，看似总热量守恒，但是冰箱在工作，就要耗电，相应的电路原件要发热，所以电能转化为热能，因此最后房间内的温度要升高。
21．92℃
【详解】
铅弹射中木块后与木块一起做平抛运动的初速度为
根据动量守恒可得
可得铅弹射入木块时速度为
系统损失的机械能为
损失的机械能转化为系统增加的内能，则
℃
22．（1）（2）（3）
【详解】
（1）滑块在最高点，速度最小时有：
从最低点到最高点的过程中，滑块机械能守恒，设滑块最低点的初速度为v01，根据机械能守恒定律：
解得
（2）要使木板AB不离地，滑块在最高点时对轨道的压力最大为FN＝mg，滑块在最高点，速度最大时有：
设滑块最低点的初速度为v02时，在最高点有最大速度，根据机械能守恒定律：
解得
（3）由（1）可知，滑块恰能通过最高点，并由机械能守恒可得，滑块滑到木板CD时的初速度为；
由受力分析可知，滑块在木板CD上做匀减速直线运动，木板CD做匀加速直线运动，加速度大小分别为
设经过时间t，两者速度相等均为v，则有v＝v0－a1t＝a2t
解得
这段时间内，滑块位移
木板CD的位移
滑块相对木板CD的位移为
故这一过程中产生的热量
（另解：可相应得分）
答案第1页，共2页