3.2能量守恒定律及其应用 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修三 3.2 能量守恒定律及其应用
一、单选题
1．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
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．有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．只适用于机械能与内能的相互转化
B．只适用能量转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．根据能量守恒定律，字宇宙中的能量总和不变
5．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
6．下列说法正确的是（　　）
A．第一种永动机能够被制造出来是它遵循了热力学第一定律
B．两种物质温度相同时，其分子平均动能不一定相同
C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击引起的
7．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
8．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
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．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
11．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
12．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
13．下列说法正确的是（　　）
A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
14．如图所示，两个完全相同的金属球A和B，其中A球放在不导热的水平面上，B球用不导热细线挂起来，现供给两球相同的热量，它们的温度分别升高了（　　）
A．△tA＞△tB B．△tA＜△tB C．△tA=△tB D．△tA、△tB无法比较
15．下列关于能量转化现象的说法，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能
B．电灯发光是电能转化为光能和内能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
二、填空题
16．“第一类永动机”不可能制成的原因在于，其原理违背了_____________
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．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”）。
19．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________（填“能”或“不能”）。
三、解答题
20．在焦耳实验中，质量为的钩码下落的距离，重复实验25次，使一轮桨叶旋转起来以搅动的水，若水的初始温度为 ，问实验后水的温度升高到多少？
21．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？
22．某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一直径0.2 m的0 ℃的冰球，在环境温度为0 ℃时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧测力计下放在太阳光中．经过40 min后弹簧测力计示数减少了3.49 N．请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在某一单位面积上的辐射功率．冰的熔化热为3.35×105 J/kg.
23．质量的铅弹以速度水平射入质量的靶中未穿出。靶原来静止在光滑的水平面上，并可自由滑动。已知铅弹的比热容，若铅弹射入靶的过程中，机械能的损失有50%转化为铅弹的内能，铅弹的温度将升高多少。
24．有一物理研究小组为了估测太阳对地球的辐射功率，做了以下实验：他们取了一个圆筒，其横截面积为3 dm2，在筒内装了0.6 kg水，在太阳光下垂直照射2 min后，筒内水的温度升高了1℃。
（1）计算在阳光直射时，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。
（2）如果已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，能由此估算出太阳辐射的功率吗？如果能，太阳对地球的辐射功率大约是多少？是否还需要其他数据？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
第一类永动机违反能量守恒定律，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．
【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。
【点睛】
本题比较简单，考查了永动机不可能制成的原因，特别注意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．
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．D
【详解】
能量的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的一个规律，适用于一切能量和一切物理过程，故D正确，ABC错误；
故选D。
5．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。
6．D
【详解】
A．第一种永动机不能被制造出来，因为它违背了热力学第一定律，即能量守恒定律，所以A错误；
B．温度是物质的分子平均动能的宏观标志，因此两种物质温度相同时，其分子平均动能一定相同，所以B错误；
C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小的快，所以C错误；
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的，所以布朗运动能够间接地反映液体分子的无规则运动，所以D正确。
故选D。
7．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。
8．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。
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．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。
11．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.
【点睛】做功与热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体内能的效果上是等效的，但本质不同；热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，冰的熔化过程和水的沸腾过程中都需要吸热，能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．
12．B
【详解】
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都貝有方向性，选项B正确；
C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，C错误；
D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。
故选B。
13．D
【详解】
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，故A错误；热力学第二定律表面，能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循它，故D正确．故选D.
14．B
【详解】
两球受热后体积都要增大，A球因为放在不导热的水平面上，受热膨胀后，重心升高，重力做负功，根据能量守恒定律可得，A球吸收的热量一部分转化为自身的内能，使温度升高，另一部分需克服重力做功，使重力势能增加；对B球，同样要受热膨胀，膨胀时重心下降，重力做正功，同样由能量守恒定律可得，B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能，从而使温度升高．由以上分析可知，B球增加的内能比A球增加的多，B球的温度升高得多，所以．故B项正确，ACD三项错误．
15．B
【详解】
A．用太阳灶烧水是光能转化为内能，故A错误；
B．电灯发光是电能转化为光能，故B正确；
C．核电站发电是核能转化为电能，故C错误；
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是化学能转化为内能，故D错误。
故选B。
16．能量守恒定律
【详解】
“第一类永动机”不可能制成的原因在于，其原理违背了能量守恒定律。
17． 对外做功 能量守恒定律
【详解】
略
18． 0 增加
【详解】
[1]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
[2] 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。
19． 内能 不能
【详解】
[1][2]饮水鸟的结构如图所示，其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压，从而使肚子中的部分液体被压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳开始倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟身体再回到开始时的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复刚才的过程。综上所述，饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能，当水杯中的水干了之后，由于不能造成头部和肚子的压强差，小鸟显然不能再上下运动了。
20．
【详解】
钩码下落25次，提供的能量为
由可得，水升高的温度为
故水的温度为
21．
【详解】
煤燃烧与太阳每秒钟释放的能量相等，故这些热量为
22．1.58×103W/m2
【详解】
冰球熔化掉重量为3.49 N的过程中需要吸收的能量：
Q＝λ m＝3.35×105×J＝1.19×105 J.
此热量就是太阳在40 min内照射在直径为0.2 m的冰球上的热量，设太阳垂直照在单位面积上的辐射功率为P，则Q＝PtS，P＝W/m2＝1.58×103W/m2.
23．
【详解】
设铅弹射入靶中后，的共同速度为v，由动量守恒定律可得
机械能的损失为
铅弹的内能为
设铅弹的温度升高，则有
代入数据联立解得
24．（1）；（2），
【详解】
（1）在太阳光垂直照射2min，水吸热
地面每平方厘米每分钟获得的能量
（2）查阅得太阳表面到地球表面的距离为。地面每平方米每秒获得的能量
根据能量关系可得
解得太阳辐射功率
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