高二物理粤教版（2019）选择必修三 3.2 能量守恒定律及其应用 课时作业（含答案）

3.2能量守恒定律及其应用
一、单选题
1．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
2．最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　）
A．法拉第电磁感应定律
B．电阻定律
C．欧姆定律
D．能量转化和守恒定律
3．20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
4．如图所示的几幅热现象示意图，下列有关说法正确的有（　　）
甲 水面上单分子油膜的示意图 乙 拉力与玻璃板受到的重力相等吗？ 丙 液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大 丁 历史上一种永动机的设计
A．图甲表达的意思是分子不一定是球形的，但可以把它们当作球形处理，这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法
B．图丁中的永动机的设计违背了热力学第二定律
C．图乙中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力
D．图丙中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的大
5．如图所示为课本中的几幅热现象示意图，则下列关于这几幅图的有关说法正确的有（　　）
A．图一表达的意思是分子不一定是球形的，但可以把它们当作球形处理，这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法
B．图四中的永动机的设计违背了热力学第二定律
C．图二中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力
D．图三中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的大
6．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
7．关于热机，下列说法是正确的（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
8．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
二、多选题
9．下列说法正确的是___________．
A．一定质量的理想气体分别发生等压膨胀和等容升温两个过程，初末温度相同，则两过程中等压膨胀过程吸热更多
B．热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体而不产生其它影响，这是热力学第二定律开尔文的表述
C．第一类永动机不能制成是违背了能量守恒定律
D．不可能通过技术革新使温度达到绝对零度
E．一定质量的物质，温度升高，内能一定增大
10．下列说法正确的是（ ）
A．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度可以估算出气体分子的直径
B．气体放出热量，其分子的平均动能不一定减小
C．即使没有漏气，也没有摩擦，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能
D．食盐沿各个方向的物理性质都是相同的
E．分子间引力总是随着分子间距离减小而增大
11．关于以下四幅图有关说法中不正确的是（　　）
A．图一为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度小于T
B．图二中绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力
C．图三中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的大
D．图四中的永动机的设计违背了热力学第二定律
12．下列说法正确的有（　　）
A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律
三、解答题
13．查阅资料，了解在发电过程中能量是怎么转化的。哪种形式的能量损失得最多？这些损失的能量最终去了哪里？请写出你的结论。
14．质量为的铅弹，以的水平速度射入静止在光滑水平面上，质量为的靶子，但未能射穿.
（1）求铅弹损失的动能
（2）若整个系统损失的动能全部转化成内能，且有50%被铅弹吸收，则铅弹的温度可升高多少？[铅的比热容为]
15．2003年上海国际车展上首次展出了利用太阳能做能源的概念汽车。汽车上表面的光电池板装置能把40%的太阳能转化为电能，车内电动机又能把90%的电能转化为机械能作为汽车行驶的动力，若汽车在行驶时阻力恒为，光电池板位置能自动调节，与太阳光照射方向始终保持垂直，已知每平方米垂直照射到电池板上太阳光的功率为，电池板的总面积为，试求：
（1）内照射到电池板上的太阳能；
（2）汽车获得的机械功率及汽车运动的最大速度。
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】永动机不存在，线圈不可能一直转动，违背了能量转化和守恒定律。故ABC错误；D正确。
故选D。
3．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。
4．A
【详解】A．在油膜法估测分子的大小的实验中，把分子设想成球形是处理分子问题建立的一种基本模型，是为了估算的需要，故A正确；
B．图丁中的永动机的设计违背了能量守恒定律，故B错误；
C．图中由于玻璃板与液体间存在表面张力，故玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，故C错误；
D．图丙中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的小，故D错误。
故选A。
5．A
【详解】A．图一表达的意思是分子不一定是球形的，但可以把它们当作球形处理，这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法，A正确；
B．图四中的永动机的设计违背了能量守恒定律，B错误；
C．图二中由于液体表面张力的作用，绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，C错误；
D．图三中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的小，D错误。
故选A。
6．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．
7．D
【详解】汽油机与柴油机的区别是汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，A说法错误；柴油机压缩冲程活塞压缩程度较大，缸内气体温度超过柴油的着火点，采取的是压燃式，所以吸气冲程中只将空气吸入气缸；B说法错误；汽油机在做功冲程中，高温高压燃气对活塞做功，此时进气门和排气门都关闭，C说法错误；汽油机在做功冲程中，高温高压燃气对活塞做功，把内能转化为机械能，D说法正确；答案选D．
8．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.
9．ACD
【详解】因为气体的初末温度相同，所以气体的内能不变，发生等压膨胀时，气体对外做功，发生等容升温时，不对外做功，所以等压膨胀过程吸热更多，故A正确；热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体而不产生其它影响，这是热力学第二定律克劳修斯表述，故B错误；第一类永动机不能制成是违背了能量守恒定律，故C正确；温度与分子热运动平均动能成正比，分子热运动的平均动能不可能为零，故绝对零度不可能达到，故D正确；一定质量的物质，温度升高，内能不一定增大，故E错误．所以ACD正确，BE错误．
10．BC
【详解】试题分析：根据已知条件可以求单个分子质量，知道密度即可求分子体积，若分子间是斥力时，在两分子间距离减小的过程中，分子的动能一定减小，改变内能的方式有做功和热传递，热量能自发从高温物体传到低温物体。
A．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度可以估算出气体分子所占空间体积的大小，但不是气体分子的大小，故A错误；
B．做功和热传递都可以改变物体的内能，气体放出热量，其温度不一定降低，所以分子的平均动能不一定减小，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知即使没有漏气，也没有摩擦，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能，故C正确；
D．食盐是多晶体，沿各个方向的物理性质不一定都是相同的，故D错误；
E．分子间的作用力表现为引力时，随着分子间距离减小可能先增大后减小．故E错误。
故选BC。
【点评】本题考查了阿伏伽德罗常数、热力学第二定律等分子动理论的内容知识，难度不大，解答的关键是对热力学第二定律的几种不同的说法一定要理解透彻。
11．ACD
【详解】A．绝热容器没有热传递，抽掉隔板后气体对真空膨胀没有阻力，没有做功，据热力学第一定律可知，气体内能没变，温度没变仍为T，A错误，符合题意；
B．由于表面张力的作用，绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，B正确，不符合题意；
C．液体表面层的分子间距离较大，分子间的引力和斥力都比液体内部的小，但引力大于斥力，分子力表现为引力，C错误，符合题意；
D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成，D错误，符合题意。
故选ACD。
12．CD
【详解】A．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，故知道氧气分子的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；
B．内能的大小与物体的质量、温度有关，故温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故B错误；
C．内能不相同的物体温度可能相同，所以它们的分子平均动能可能相同，故C正确；
D．“第一类永动机”指机器不消耗任何能量却可以源源不断的对外做功不可能制成，它违反了能量守恒定律，故D正确。
故选CD。
13．火力发电是化学能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能，在能量的转化过程中伴随着能量的损耗，在火力发电过程中，在内能转化为机械能的过程中能量损失的最多，损失的能量主要是通过热传递的方式转化为设备的内能；
水力发电过程中水的机械能转化为水轮机的机械能，水轮机的机械能转化为电能，在能量转化的过程中，水轮机的机械能转化为电能的过程中损失的能量最多，损失的能量通过摩擦生热的方式转化为各部零件的内能。
【详解】火力发电是化学能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能，在能量的转化过程中伴随着能量的损耗，在火力发电过程中，在内能转化为机械能的过程中能量损失的最多，损失的能量主要是通过热传递的方式转化为设备的内能；水力发电过程中水的机械能转化为水轮机的机械能，水轮机的机械能转化为电能，在能量转化的过程中，水轮机的机械能转化为电能的过程中损失的能量最多，损失的能量通过摩擦生热的方式转化为各部零件的内能。
14．（1） （2）
【详解】（1）铅弹和耙构成的系统，由动量守恒
损失的能量为
带入数据解得
（2）设温度升高为，则
解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）内照射到电池板上的太阳能
（2）汽车获得的机械功率
汽车运动的最大速度