2019-2020学年鲁科版选修3-3 5.2能量的转化与守恒 达标作业（解析版)

5.2能量的转化与守恒
达标作业（解析版)
1．在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能.“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= .一个人骑电动自行车，消耗1 mJ(106 J)的能量可行驶30 km.一辆载有4人的普通轿车，消耗32 0 mJ的能量可行驶100 km.则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是( )
A．6∶1 B．12∶5 C．24∶1 D．48∶7
2．100 ℃的水蒸气和等质量0 ℃的冰混合后达到热平衡时为(已知水的汽化热L＝2.26×106 J/kg，冰的熔化热λ＝3.34×105 J/kg)(　　)
A．0 ℃的冰水混合物
B．0 ℃的水
C．高于0 ℃的水
D．100 ℃的水、汽混合物
3．上，“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
4．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
5．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
6．崔牛先生向客户推销他设计的“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源．事实上，这是不可能实现的，因为他的设计违反了(　　)
A．能量守恒定律 B．电荷守恒定律
C．机械能守恒定律 D．质量守恒定律
7．下列说法正确的是（ ）.
A．能量转化和守恒定律只适用于物理学领域，其他学科不适用
B．布朗运动也遵循能量转化和守恒定律
C．生命运动不遵循能量转化和守恒定律
D．只要做功，内能就一定改变
8．太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳光以平行光束入射到地面,地球表面2/3的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%能量重新辐射出去,太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示,球面积为4πR )
9．冰球运动员甲的质量为80.0kg。当他以5.0m/s的速度向前运动时，与另一质量为100kg、速度为3.0m/s的迎面而来的运动员乙相撞。碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极短，求：
（1）碰后乙的速度的大小；
（2）碰撞中总动能的损失。
10．如图所示，一太阳能集热箱里面封闭着一定质量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S。在t时间内集热箱里气体膨胀对外做的功数值为W，其内能增加了△U，已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收，求：
①这段时间内集热箱中气体共吸收的热量为________；
②此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率为__________。
参考答案
1．C
【解析】客运效率η=，电动自行车的客运效率： ，轿车的客运效率： ，η1：η2=： =24：1．故选C.
2．D
【解析】设水蒸气和冰的质量均为，混合后若水蒸气完全液化成的水，放出的热量，冰完全熔化成的水需吸收的热量， 的水温度上升至需要吸收的热量，因为，可见水蒸气并未完全液化，所以两者混合后达到热平衡时为的水、汽混合物，故选项D正确。
点睛：此题考查了有关热平衡问题，解决此题的关键是掌握水的汽化热及冰的熔解热，计算出水蒸气液化放出的热与冰熔化所需的热比较，得出结论。
3．A
【解析】
【分析】
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．故选A.
【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．
4．B
【解析】
【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。
5．D
【解析】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.
6．A
【解析】很多科学家致力于研究永动机，希望能造出不消耗能量而源源不断地向外输出能量的机器，但结果都以失败告终．其原因是因为源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源的“永动机”违背了能量守恒定律，故A正确，BCD错误。
7．B
【解析】
【详解】
A．能量守恒定律是自然界中规范应用的规律，不仅仅在物理学领域适用，其他学科都适用。故A错误。
B．布朗运动也遵循能量转化和守恒定律，选项B正确；
C．生命运动也同样遵循能量转化和守恒定律，选项C错误；
D．外界对物体做功，同时物体对外放热，物体的内能不一定变化，故D错误。
故选B.
8．1.0×103mm
【解析】
【分析】
先根据能量守恒定律求解一年中地球表面的水用于蒸发所吸收的总能量，然后根据汽化热定义求解蒸发的水量，最后求解降水高度。
【详解】
设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W.W=1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m, m=W×0.93×0.65/(2.2×106 )=5.14×1017kg
设地球表面覆盖一层水的厚度为 h, =1.01×103mm
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm
【点睛】
本题关键建立物理模型，明确研究对象，然后根据能量守恒定律和汽化热概念列式求解。
9．（1）1.0m/s（2）1400J
【解析】
试题分析：（1）设运动员甲、乙的质量分别为m、M，碰前速度大小分别为v、V，碰后乙的速度大小为V′，规定甲的运动方向为正方向，由动量守恒定律有：mv-MV=MV′…①
代入数据解得：V′=1．0m/s…②
（2）设碰撞过程中总机械能的损失为△E，应有： mv2+MV2＝MV′2+△E…③
联立②③式，代入数据得：△E=1400J
考点：动量守恒定律；能量守恒定律
10． ;
【解析】
【分析】
根据能量守恒定律求解集热箱里气体吸收的热量，再求解太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率．
【详解】
①设这段时间内集热箱里气体共吸收的热量为E，根据热力学第一定律得：，得到；
②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率．