2019年物理粤教选修3-3同步练习（十六）+能量守恒定律+Word版含解析

（十六） 能量守恒定律
1．[多选]下列设想中，符合能的转化和守恒的有(　　)
A．利用永磁铁和软铁的作用，做一架机器永远地运动下去
B．制造一架飞机，不带燃料，利用太阳能就能飞行
C．做成一只船，利用水的流动，逆水行驶，不用其他力
D．利用核动力，驶离太阳系
解析：选BD　由能的转化和守恒定律知第一类永动机不可能制成，由此可得B、D正确。
2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是(　　)
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能之间相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
解析：选D　秋千摆动的幅度越来越小，说明机械能有所减少，机械能减少并不代表能量消失了，而是转化为其他形式的能量，这个能量就是内能，能量仍然是守恒的，故D正确。
3．一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是(　　)
A．物体的机械能和内能都不变
B．物体的机械能减少，内能不变
C．物体的机械能增加，内能增加
D．物体的机械能减少，内能增加
解析：选D　铁块沿斜面匀速下滑时，动能不变、势能减小，所以铁块的机械能一定减少。铁块沿斜面能匀速滑下，这斜面一定是不光滑的，铁块下滑时要克服摩擦力做功，铁块损失的机械能转化为铁块和斜面的内能，因此铁块的温度会略有升高，内能会增加。故D正确。
4．假设在一个完全密封绝热的室内，放一台打开门的电冰箱，然后遥控接通电源，令电冰箱工作一段较长的时间后再遥控断开电源，等室内各处温度达到平衡时，室内气温与接通电源前相比(　　)
A．一定升高
B．一定降低
C．一定不变
D．可能升高，可能降低，也可能不变
解析：选A　冰箱工作时，要给它输送电能，据能量守恒定律，消耗的电能，通过冰箱转化为密封绝热的室内系统的内能，绝热的室内系统的内能比通电前大，温度升高，A正确。
5．[多选]文艺复兴时期意大利的达·芬奇(Leonardo da Vinci，1452－1519)设计如图所示的装置。他设计时认为，在轮子转动过程中，右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，在两边不均衡的力矩作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，而且可以不断地向外输出能量。但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。下列有关的说法中正确的是(　　)
A．如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量的同时不断地对外做功
B．如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中能量的损耗，并给它一个初速度就能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时，并不能对外做功
C．右边所有小球施加于轮子的动力矩并不大于左边所有小球施于轮子的阻力矩，所以不可能在不消耗能量的同时，不断地对外做功
D．在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以实现它永不停息的转动，在不消耗其它能量的基础上，而且还能源源不断地对外做功
解析：选BC　机器对外做功，就必须消耗能量，永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的。A、D错误，B、C正确。
6．[多选]一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出。对于这一过程，下列说法中正确的是(　　)
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹减少的动量等于木块增加的动量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和
解析：选BD　子弹击木块未穿出，它们之间摩擦生热，子弹减少的机械能一部分转化为子弹和木块的内能，A、C错误； 子弹木块系统合外力为零，动量守恒，能量也守恒，B、D正确。
7．如图所示，有两个同样的球，其中a球放在不导热的水平面上，b球用不导热的细线悬挂起来，若使a、b两球吸收相同的热量，则两球升高的温度(　　)
A．Δta>Δtb B．Δta<Δtb
C．Δta＝Δtb D．无法比较
解析：选B　两球受热后，体积都要膨胀，a球因球的重心稍微升高，克服重力做功而耗费一部分热量，用来提高球体温度的热量小于吸收的热量；b球因球的重心稍微降低，一部分重力势能转化为内能，用来提高球体温度的热量大于吸收的热量。故a球升高的温度Δta小于b球升高的温度Δtb，B正确。
8．[多选]行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(　　)
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
解析：选AD　这四个现象中物体运动过程都受到阻力作用，汽车主要受制动阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力。因而物体都克服阻力做功，A项对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D项对。
9.如图所示，直立容器内部被隔板隔开的A，B两部分气体，A的密度小，B的密度大，加热气体，并使两部分气体混合均匀，设此过程中气体吸热为Q，气体内能的增量为ΔU，则(　　)
A
B
A．ΔU＝Q　　　　　　　 B．ΔUC．ΔU>Q D．无法比较
解析：选B　因A部分气体密度小，B部分气体密度大，以整体气体为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中线上，所以有重力做负功，使气体的重力势能增大，由能量守恒定律可知，吸收的热量Q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能。故正确答案为B。
10.一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小(绝对值)为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能(指动能与重力势能之和)改变了多少？
解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功(因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功)，因此ΔEk＝A－B＋C－D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D。
答案：ΔEk＝A－B＋C－D；ΔEp＝－C；ΔE＝A－B－D
11．一辆汽车功率为29.4 kW，以10 m/s的平均速率行驶，已知汽车发动机的效率为60%，汽油的燃烧值为4.7×107 J/kg，那么汽车行驶50 km的路需消耗多少汽油？
解析：汽车行驶50 km所用时间
t＝ s＝5×103 s。
W＝Pt＝29.4×103×5×103 J＝1.47×108 J。
设消耗汽油质量为m，则有W＝ηmq，
m＝＝≈5.2 kg，
解得m≈5.2 kg。
答案：5.2 kg
12.如图所示，一个小铁块沿半径为R＝0.2 m的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/s，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收。已知铁的比热容c＝0.46×103 J/(kg·℃)，重力加速度g取10 m/s2。求铁块滑至半球底部时升高的温度。
解析：铁块滑到底部产生的内能
ΔE＝mgh－mv2＝1.5m J
升高温度Δt＝＝1.3×10－3 ℃。
答案：1.3×10－3 ℃