3.3能量守恒定律 综合训练 （word版含答案）

3.3能量守恒定律
一、选择题（共14题）
1．第一类永动机违反了什么而不能制成（　　）
A．违反了热力学第一定律 B．违反了机械能守恒定律
C．违反了能量守恒定律 D．以上说法都不对
2． “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
3．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
4．一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
5．20世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图所示．在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两个小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底部放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功，然后又在磁铁的吸引下回到上端，到P处又漏下……关于这个设计，下列判断中正确的是（ ）
A．满足能量转化和守恒定律，所以可行 B．不满足热力学第二定律，所以不可行
C．不满足机械能守恒定律，所以不可行 D．不满足能量守恒定律，所以不可行
6．以下说法正确的是（　　）
A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
B．某物体温度升高，则该物体分子热运动的总动能一定增大
C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向同性制成的
D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
7．在学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是（ ）
A．做功可以改变物体的内能
B．热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化
C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变
8．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动。这说明（　　）
A．动能可以凭空产生
B．可以制造出不消耗能量的永动机
C．太阳能可以转化为其他形式的能
D．太阳可以是供无穷无尽的能量，不需要节约能源
9．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站.三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100m，用于发电的水流量约为.如果通过水轮机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有90%转化为电能，按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大数量级最接近
A．1010W B．108W C．107W D．105W
10．如图所示是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门（如图甲），落潮时，开闸放水发电（如图乙）。设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电机的平均能量转化效率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2）（　　）
A．2.6×104 kW B．5.2×104 kW C．2.6×105 kW D．5.2×105 kW
11．将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃，又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升高6℃，若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高(不计热损失) （ ）
A．4.5℃ B．4℃ C．3.5℃ D．3℃
12．2017年5月，我国首次海域“可燃冰”试采成功. 可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8m3的水，下列关于可燃冰说法正确的是（　 ）
A．“可燃冰”是不可再生能源
B．“可燃冰”属于可再生能源
C．1m3可燃冰比0.8m3的水质量小
D．相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多
13．关于“温室效应”，下列说法正确的是
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化
D．“温室效应”使得土壤酸化
14．如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体始终吸热
B．过程中，气体始终放热
C．过程中，气体对外界做功
D．过程中，气体的温度先降低后升高
E．过程中，气体的温度先升高后降低
二、综合题
15．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦。当温度为T1时，气体压强为p1，体积为V1；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为p2，温度变为T2，则p2______p1，T2______T1（选填“>”、“=”或“<”）。
16．太阳能是个巨大的能源，其总辐射功率为，即每秒钟向周围空间辐射的热量相当于的标准煤完全燃烧时放出的能量，请计算出这些能量为多少？
17．为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水。让阳光垂直圆筒口照射后，水的温度升高了。请由此估算在阳光直射时地面上每平方米每分钟接收的太阳能量。水的比热容为。
18．一辆汽车正在平直的公路上以速度v匀速行驶，此时汽车的功率为P，已知汽车的总效率为，所使用的汽油的热值为q（每完全燃烧单位质量的燃料产生的热量叫热值），现油箱中还有质量为m的汽油，则汽车还能行驶多远？（设汽车的质量为M）
19．1847年，焦耳完成了下降重物带动液体中的叶轮转动而使液体温度上升的实验，如图所示。请说明这个实验的原理及意义。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
第一类永动机指不消耗任何能量但可以不断输出动力的发动机，例如通过燃烧氢气发电，再用部分电产生氢气，剩余部分输出。它违反了能量守恒定律。故ABD错误，C正确，
故选C。
2．A
【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。
3．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。
4．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。
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；小球上升过程中，磁场力对小球做正功，使小球增加了机械能；但小球下落时，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．B
【详解】
A．当r＜r0时，当分子间距增大时，分子力减小，分子势能减小；当r＞r0时，当分子间距增大时，分子力先增加后减小，分子势能增加，故A错误；
B．某物体温度升高，则分子的平均动能增大，该物体分子热运动的总动能一定增大，故B正确；
C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的，故C错误；
D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生，例如水能由高处自然的流向低处，但是不能自发的由低处流向高处，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．做功和热传递都可以改变物体的内能，故A说法正确，不符合题意；
B．热传递是不同物体间的内能相互转移，故B说法错误，符合题意；
C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，故C说法正确，不符合题意；
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，例如电动机的工作原理就是电能转化为机械能，但是因为机械之间存在摩擦，摩擦生热，所以有一部分电能转化为内能，而这部分的能量转化是我们不需要的，所以可以称这部分能量损耗了．根据能量守恒定律，自然界中所有能量的总量保持不变，故D说法正确，不符合题意．
故选B．
8．C
【详解】
AC．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动，是太阳能转化成机械能，故A错误，C正确；
B．不消耗能量的永动机违背能量守恒定律，不能制造，故B错误；
D．能量不是取之不尽的，并且有些能量目前我们还无法利用，从而需要节约能源，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】
平均水位落差约为100m，单位时间内到达水轮机处水流的机械能为
机械能有90%转化为电能，所以发电功率
所以A正确，BCD错误；
故选A。
10．B
【详解】
利用潮汐发电，就是水的重力势能转化为电能，水能转化电能的效率是10%，一次涨潮，退潮后水坝内水的势能增加
W水=G△h=mg△h=ρ水Vg△h=ρ水Shg△h=ρ水Sgh△h
△h为水的重心下降的高度，即△h=1.5m
则水的势能可转变为电能
W电=W水×10%=ρ水Sgh△h×10%
=1.0×103kg/m3×5.0×108m2×10N/kg×3m×（1.5m）×0.1J
=2.25×1012J
每天2次涨潮，则该电站一天能发电4.5×1012J，所以每天的平均功率为
P==5.2×104kW
故ACD错误，B正确。
故选B。
11．B
【详解】
设热水和冷水的温度差为t，质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了10℃，
Q吸=Q放，
从而可知，cm0（t-10℃）=cm×10℃，-------①
又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水，水温又上升了6℃，△Q吸=△Q放，
从而可知，cm0（t-10℃-6℃）=c（m+m0）×6℃，-------②
则①-②得：6℃×cm0=10℃×cm-6℃×cm-6℃×cm0，
整理得：12℃×cm0=4℃×cm，解得：m=3m0；
代入①式可得，t=40℃；
假设我们将全部热水一次性注入，则由热平衡方程可知：3m0c（40℃-△t）=mc△t，m=3m0；
联立两式解得：△t=20℃；
则注入后3杯水后，水温还会上升：20℃-10℃-6℃=4℃．
故选B．
12．AD
【详解】
可燃冰一次能源，属于不可再生能源，故A正确，B错误；1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8m3的水；故C错误D正确．故选AD．
13．BC
【详解】
“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升，淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故BC选项正确．
14．ABE
【详解】
A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则，而压强增大，由可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由可知，气体一直吸热，故A正确；
BC．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，由知温度降低，即内能减少，由可知，，即气体放热，故B正确，C错误；
DE．由可知，图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故D错误，E正确；
故选ABE。
15． > >
【详解】
在活塞上放置一定质量的重物，气缸内气体受到的压力变大，气体压强变大，即
气体体积变小，外界对气体做功；
根据热力学第一定律知道外界对气体做功，内能增大，气体温度升高，则
16．
【详解】
煤燃烧与太阳每秒钟释放的能量相等，故这些热量为
17．
【详解】
圆筒内的水经过2 min增加的内能为
圆筒的面积为
则地面上每平方米每分钟接收到的太阳能量
18．
【详解】
汽油完全燃烧放出的能量
设汽车匀速行驶的距离为，则需要的能量
而
设汽油用完后汽车做匀减速运动的距离为，则由动能定理知
又
汽车行驶的距离
以上各式联立解得
19．两重物下落，带动叶轮转动，焦耳通过测量所持重物的重力和重物下落的距离，计算出重物做的功，即叶轮克服水的摩擦所做的功，测量保温性能良好的绝热器里的水升高的温度，从而计算出水吸收的热量，即可验证机械功与热量的转换关系。
答案第1页，共2页