5.2能量的转化与守恒 同步练习（含答案解析） (2)

5.2能量的转化与守恒
同步练习
1.在光滑水平面上停放一木块,一子弹水平射穿木块.对此过程,下述说法中正确的是（
）
A.摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加
B.摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能
C.子弹损失的机械能,等于子弹与木块增加的内能
D.子弹损失的机械能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
答案：AD
2.如图所示,柱形容器内封有一定质量的空气,质量为m的光滑活塞C与容器用良好的隔热材料制成,另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上,并随活塞一起到达最低点B而静止,在这一过程中,空气内能的改变量为ΔU,外界对空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系是（
）
A.Mgh+mgΔh=ΔU+W
B.ΔU=W,W=Mgh+mgΔh
C.ΔU=W,WD.ΔU≠W,W=Mgh+mgΔh
解析：由于活塞及气缸用良好的隔热材料制成,容器内的空气与外界无热交换,即Q=0,所以W=ΔU;但由于物体与活塞发生完全非弹性碰撞时损失了一部分机械能,所以有W3.如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合.设在此过程中气体吸热Q,气体内能增量为ΔU,则（
）
A.ΔU=Q
B.ΔUC.ΔU>Q
D.无法比较
解析：两部分气体混合均匀后,密度相同,则整体重心上移,吸收的热量有一部分转化为重力势能,由能量守恒定律并结合热力学第一定律,可知B正确.
答案：B
4.如图所示为冲击摆实验装置,飞行的子弹射入沙箱后与之合为一体,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.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能
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了沙箱和子弹的内能,另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能
答案：D
5.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,活塞与器壁间的摩擦忽略不计.置于真空中的轻弹簧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,气体达到平衡状态.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
分析：当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F′的共同作用,如图所示,其合力向上,经多次往复运动后活塞静止时,活塞处于三力平衡状态,气体体积必减小,外力对气体做正功,由于绝热,所做的功全部转化为气体的内能,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变.设最终弹簧的弹性势能为Ep′,由能量守恒定律得Ep=Ep′+活塞增加的重力势能+气体增加的内能,所以D选项正确.
6.如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时（
）
A.氢气的温度不变
B.氢气的压强减小
C.氢气的体积增大
D.氧气的温度升高
解析：氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，所以氢气产生的压强大，活塞将向氧气一方移动.当拔掉销子后，由于氢气物质的量多，压强大，会推动活塞向O2一方移动，这时H2对外做功，又无热传递，由ΔU=W
+Q可知，H2内能减少，温度降低，对O2而言，外界对它做功，体积减小，由ΔU=W
+Q，无热传递的情况下，O2内能增加，温度升高.答案：BCD
7.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体.若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（
）
A.将热量传给气体，其温度必升高
B.压缩气体，其温度必升高
C.压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变
D.压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高
解析：做功和热传递是改变物体内能的两种物理方式.据Q+W=ΔU可知，气体既被压缩又吸热，则内能增加，温度必升高.答案：D
8.比热容为4.2×102
J/(kg·℃)的子弹,以v1=500
m/s射入一堵墙内,又以v2=100
m/s射出,若此过程产生热量的50%使子弹升温,则子弹升高的温度为___________℃.
解析：子弹从墙内射出后速度减小,动能减小,转化为内能,这些内能的50%使子弹升温,可求出升高的温度.设子弹的质量为m.
ΔEk=,50%ΔEk=cmΔt即0.5×()=cΔt
代入数据得Δt=143
℃.
答案：143
9.活塞压缩气缸内的气体做功500
J,在此同时,气体向外散失热量50
cal,此过程中气体内能的增量为____________J(1
cal=4.2
J).
答案：290
10.雨滴从100
m高空落到地面,其减小的机械能有50%转化为水滴的内能,则水滴温度升高了_____________℃.
答案：0.12
11.试说明下列现象中能量转化的情况.
（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止；_____________
（2）在阻尼振动中,单摆的振幅越来越小,最后停下来；______________
（3）你用力蹬自行车上一个斜坡；______________
（4）植物的光合作用；______________
（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰；______________
（6）用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处；______________
解析：（1）发动机熄火之后,速度减小,即机械能减小,速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用,此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转化为内能.
（2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，即单摆的机械能减小，单摆的振幅减小的原因是受到空气阻力的作用，此过程中将产生内能，显然，此过程是：机械能转化为内能.
（3）你用力蹬自行车上斜坡时，感觉到疲劳，即消耗体能，你的化学能减小，此过程中你的高度升高，自行车将受到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能.所以，此过程是：化学能转化为机械能和内能.
（4）植物的光合作用是：太阳能转化为化学能.
（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰，此过程是：太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能.
（6）此过程是：化学能转化为电能，然后电能转化为机械能.
答案：（1）机械能转化为内能
（2）机械能转化为内能
（3）化学能转化为机械能和内能
（4）太阳能转化为化学能
（5）太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能
（6）化学能转化为电能，然后电能转化为机械能
12.风沿水平方向以速度变式训练垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高h的高度，效率为80%.则单位时间最多可提升的水的质量m=__________.
解析：设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m1=
风的动能Ek=
根据题意：×50%×80%=mgh
则.
答案：