同步课时精练（十二）3.3能量守恒定律（含解析）

二十一世纪教育 《名师求索》工作室出品
同步课时精练（十二）3.3 能量守恒定律（后附解析）
一、多选题
1．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
2．下面设想符合能量守恒定律的是（　　）
A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器
B．做一条利用风能逆水航行的船
C．通过太阳照射使飞机起飞
D．不用任何燃料，河水就一定不能升温
3．如图所示，绝热容器被绝热隔板K1和卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄气体，且压强pbA．只打开隔板K1，b中气体对外做功，内能减少
B．只打开隔板K1，b中气体不做功，内能不变
C．只打开隔板K1，b中气体压强减小，温度不变
D．只打开卡销K2，b中气体对外做功，内能减少
E．只打开卡销K2，外界对b中气体做功，b中气体内能增加
二、单选题
4．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
5．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
6．如图是一定质量的理想气体状态变化的一系列过程，以下四种说法正确的是（　　）
A．的过程气体体积增大 B．的过程气体体积减小
C．的过程气体体积增大 D．的过程气体体积增大
7．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
8．图为一定质量的某种理想气体的p-V图像，图中ba的延线通过坐标原点O，bc垂直于V轴，ac平行于V轴，下列说法正确的是____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
A．a→b过程中，气体温度不变
B．b→c过程中，气体温度升高
C．c→a过程中，气体放热大于外界对气体功
D．a→b→c→a过程中，气体对外界总功为零
9．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞（质量为）与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为，大气压为，另有质量为的物体从活塞上方的点自由下落到活塞上，并随活塞一 起到达最低点而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量，外界对容器内空气所做的功与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（ ）
A．
B．，
C．，
D．，
10．关于下列几幅图的说法正确的是（　　）
A．图1为悬浮在液体中的花粉颗粒每隔一段时间位置间的连线，反映了花粉颗粒内部分子的无规则运动
B．图2为水黾静止在水面上，说明液体表面层分子间表现为斥力
C．图3中“永动机”不可能制作出来的原因是违背了热力学第三定律
D．图4封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，主要是因为气体压强增大
11．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
12．如图所示为某理想气体的图像，下列说法正确的是（　　）
A．由A到B的过程，气体对外做功，内能增加
B．由A到B是等容过程，B到C是等压过程，气体在C状态时的体积比在B状态时的体积大
C．由B到C的过程，外界对气体做功，放出热量
D．由B到C的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大
三、解答题
13．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。
14．汽缸内封闭了一定质量、压强为p=1.0×105 Pa、体积为V=2.0 m3的理想气体，现使气体保持压强不变，体积缓慢压缩至V′=1.0 m3，此过程气体向外界释放了Q=1.2×105 J的热量，则：
(1)压缩过程外界对气体做了多少功？
(2)气体内能变化了多少？
15．如图所示，竖直放置、上端开口的绝热汽缸底部固定一电热丝(图中未画出)，面积为S的绝热活塞位于汽缸内(质量不计)，下端封闭一定质量的某种理想气体，绝热活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡，此时汽缸内理想气体的温度为T0，活塞距汽缸底部的高度为h，现用电热丝缓慢给汽缸内的理想气体加热，活塞上升了，封闭理想气体吸收的热量为Q。已知大气压强为p0，重力加速度为g。求：
(1)活塞上升了时，理想气体的温度是多少
(2)理想气体内能的变化量
二十一世纪教育 《名师求索》工作室出品
试卷第1页，共3页
@21世纪教育
参考答案：
1．ABD
解析：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。
2．BC
解析：A．利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力不可避免，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错误；
BC．让船先静止在水中，设计一台风力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；另外帆船就是利用风能转化成船的动能使船逆水航行；同理可利用太阳能电池板将光能转化成电能，电能可储存，电能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确；
D．设计水坝利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能、另外电能也可转化为内能使水升温，故D错误。
故选BC。
3．BCE
解析：AB．只打开隔板K1时，b中气体向a中真空扩散，气体不做功
W＝0
绝热容器导致
Q＝0
由热力学第一定律知
ΔU＝W＋Q＝0
内能不变，A错误，B正确；
C．只打开隔板K1时，b中气体内能不变，温度不变，由玻意耳定律
pV＝C
知b中气体体积增大，压强减小，C正确；
D．只打开卡销K2时，由于pbW′>0
但
Q′＝0
则
ΔU′＝W′＋Q′>0
内能增加，E正确，D错误。
故选BCE。
4．D
解析：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。
5．C
解析：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。
6．C
解析：根据可知，，则某点与绝对零度连线的斜率的倒数表示体积的大小，则
A．因b点与绝对零度连线的斜率比a点大，可知b状态的体积较小，的过程气体体积减小，选项A错误；
B．因b点与绝对零度连线的斜率比c点大，可知b状态的体积较小，的过程气体体积变大，选项B错误；
C．因c点与绝对零度连线的斜率比d点大，可知c状态的体积较小，的过程气体体积变大，选项C正确；
D．因a点与绝对零度连线的斜率比b点大，可知a状态的体积较小，的过程气体体积减小，选项D错误。
故选C。
7．B
解析：A．气体吸收了热量，可能同时对外做功，气体的温度不一定升高，故A错误；
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，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．单晶体有规则的几何形状，多晶体没有规则的几何形状，故D错误。
故选B。
8．C
解析：A．a→b过程中，p与V成正比，根据可知，p增大，V增大，可知T升高，故A错误；
B．b→c过程中，V不变，则为常量，又因为p下降，故温度也下降，故B错误；
C．c→a过程中，p不变，为常量，V减小，则T减小，可知气体放热大于外界对气体做功，故C正确；
D．体积增大，气体对外做功，体积减小，外界对气体对做功，p-V图象的图线与横轴围成的面积表示气体对外做功，即三角形abc围城的面积表示对外做的总功，所以气体从a→b→c→a的过程中，气体对外界做功，气体做的总功不为零，故D错误；
故选C。
9．C
解析：由于系统隔热，所以气体与外界没有热交换，活塞对气体做正功，所以由热力学第一定律知气体的内能增加，且
△E=W
而从能量守恒的角度考虑，m和M减少的机械能即重力势能和大气压做功共
Mgh+mg△h+poS△h
这部分损失的能量一部分使气体的内能增加，另一部分损失到碰撞过程中m和M的内能上，所以
W＜Mgh+mg△h+poS△h
故选C。
10．D
解析：A．图1，悬浮在液体中花粉颗粒无规则的运动，说明液体分子无规则撞击花粉颗粒，反映了液体分子运动的无规则性，故A错误；
B．图2说明液体表面层分子稀疏，分子间距大于平衡位置距离，分子间作用力表现为引力，使液面绷紧形成表面张力，故B错误；
C．图3中永动机的设计违背了能量守恒定律，故C错误；
D．图4中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，这主要是气体压强增大的缘故，故D正确。
故选D。
11．D
解析：A．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，A错误；
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，B错误；
C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，C错误；
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的，要产生其它影响，D正确．
12．B
解析：A．根据可知，一定质量的理想气体，其图像的斜率为，则从A到B的过程为等容升温的过程，因体积不变，则，而温度升高了，则内能增大，故A错误；
B．B到C是等压升温的过程，比较B点和C点与坐标原点连线构成的斜率可知，C点的斜率小，则气体体积大，故B正确；
C．B到C的过程，体积变大，则气体对外做功（），而温度升高说明内能增大（），由热力学第一定律可推出，即气体要吸热，故C错误；
D．由B到C的过程气体温度升高，反映平均动能增大，而气体分子的热运动是统计规律，不能体现所有分子的动能都增大，故D错误；
故选B。
13．第一类永动机，见解析
解析：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。
14．(1)1.0×105 J；(2)减少了2×104 J
解析：(1)外界对气体做功
W=p·ΔV=p（V-V′）
解得
W=1.0×105 J
(2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量
ΔU=Q＋W=-1.2×105 J＋1.0×105 J=-2×104 J
即气体内能减少了2×104 J
15．(1)；(2)
解析：(1)封闭理想气体初始状态
，
封闭理想气体末状态
用电热丝缓慢给汽缸内的理想气体加热，理想气体做等压变化，设末状态的温度为，由盖吕萨克定律得
解得
(2) 理想气体做等压变化，根据受力平衡可得
理想气体对外做功为
由热力学第一定律可知
联立解得
答案第1页，共2页
@21世纪教育