山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：5.2能量的转化和守恒 跟踪训练（含解析）

5.2能量的转化和守恒
课时作业（含解析)
1．下列说法中正确的是（
）
A．一次能源是可再生能源
B．煤炭、石油、天然气属于常规能源
C．凡是能量守恒的过程就一定会发生能量的转化
D．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
2．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
3．100
℃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
4．
“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
5．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
6．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会（　　）
A．降低
B．不变
C．升高
D．无法判断
7．下列说法中正确的是（
）
A．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
B．碎玻璃不能拼在一起，并不是由于分子间存在着斥力
C．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
D．液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性
E.
在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降
8．下列说法中正确的是________
A．古往今来许多人想制造第一类永动机都不可避免地失败了，因为第一类永动机违背了能量转化与守恒定律
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．热天自行车轮胎容易爆胎，是因为胎内气体的压强随温度升高而增大的缘故
D．气体从外界吸收热量，其内能一定会增加
E.
温度相同，氢气和氧气分子的平均动能相同，但氢气分子的平均速率更大
9．下列做法，可节约用电的有（　　）
A．将白炽灯更换为LED灯
B．电器长时间不用时，关闭其电源
C．频繁开关冰箱门
D．炎热夏天在办公室使用空调时，温度设置为18℃
10．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．机械能在减少
C．总能量守恒
D．只有动能和重力势能的相互转化
E.
减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
11．根据热力学定律，下列说法中正确的是(　　)
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
E.虽然能源不断消耗，但总能量保持不变，只不过能用的能量不断减少
12．大约在1670年，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”．如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下．在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权．关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是(　　)
A．不符合理论规律，一定不可能实现
B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现
C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现
D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现
E.
“既要马儿不吃草，又要马儿跑”，是根本不可能存在的
13．下列说法正确的是_______
A．液体的温度越低.其饱和汽压越小
B．酒精灯中的酒精能沿灯芯向上升，这与毛细现象有关
C．纳米材料的颗粒半径一定是
D．具有各向同性的固体一定是非晶体
E.第一类永动机违反了能量守恒定律
14．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．B
【解析】
一次能源用完了就没有了，是不可再生能源，A错误；常规能源是目前大量使用的能源，有煤炭、石油、天然气，B正确；凡是能量守恒的过程可能发生能量的转化，也可能发生能量的转移，C错误；热传递是有方向性的，热量一定自发地从温度高的物体传向温度低的物体，或在外界做功的情况下从温度高的部分传向温度低的部分，D错误．
2．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.
3．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。
4．A
【解析】
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A正确，BCD错误。
【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．
5．B
【解析】
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．
6．C
【解析】
冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了。
故选C。
【点睛】
冰箱、空调等温控设备在调节局部空间温度时，要消耗电能，电能最终转化为内能，使环境温度升高。
7．BDE
【解析】A、设分子平衡距离为，分子距离为r，当，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，故选项A错误；
B、碎玻璃不能拼在一起，是由于分子间距离无法达到分子间相互作用的距离，故选项B正确；C、根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故选项C错误；D、D、液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性，故选项D正确；
E、在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，对外做功，内能减小，温度下降，故选项E正确。
8．ACE
【解析】
根据能量转化与守恒定律可知第一类永动机是不可能成功的，A正确。布朗运动是悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，不是液体分子本身的运动，B错。热天自行车轮胎内气体的温度会随环境温度升高而升高，而车胎的体积几乎不变，根据气态方程可知，气体压强必增大，容易导致轮胎爆胎，C正确。根据热力学第一定律，气体吸收热量为Q，若此过程还对外做功，则内能可能减小，也可能增加，D错误。温度是气体分子平均动能的标志，温度相同，平均动能则相同，而氢气分子的质量较小，故其平均速率较大，E正确.
9．AB
【解析】
A．照明灯采用LED灯，比普通白炽灯效率高，环保节能，故A正确；
B．电器长时间不用时，关闭其电源，避免能量损耗，故B正确；
C．频繁开关冰箱门，导致冰箱压缩机频繁启动工作，浪费电能，故C错误；
D．炎热夏天在办公室使用空调时，温度设置为26℃左右更节能，故D错误．
10．BCE
【解析】
自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能在减少，减少的机械能通过克服阻力做功转化为内能，但总能量不变，故BCE选项正确、AD错误。
故选：BCE。
11．ABE
【解析】
热力学第二定律有两种表述：第一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发热传递具有方向性，选项A中热量从低温物体传到高温物体是电冰箱工作的结果，选项A正确；第二是不可能从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他影响，即第二类永动机不存在，选项B正确，选项C错误；由能量守恒定律知，能量总是守恒的，只是存在的形式不同，选项D错误，E正确．
故选ABE．
12．ADE
【解析】
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ADE.
【点睛】能量守恒定律是宇宙自然界普遍适用的一条重要定律，适用与任何情况的自然现象中．
13．ABE
【解析】
A．同一种液体的饱和蒸汽压仅仅与温度有关，液体的温度越低，其饱和汽压越小．故A正确．
B．酒精沿灯芯向上升的现象与毛细现象有关，故B正确．
C．纳米材料的颗粒半径的数量级是nm，不一定就是1nm，故C错误．
D．物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，也有可能是多晶体．故D错误．
E．第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故E正确．
故选ABE．
14．
;
【解析】
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．