上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-3：4.2能量守恒定律的发现历程 同步练习（含解析）

能量守恒定律的发现历程
1．下列说法正确的是（　　）
A．第一种永动机能够被制造出来是它遵循了热力学第一定律
B．两种物质温度相同时，其分子平均动能不一定相同
C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击引起的
2．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律
B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒
C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用
D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源
3．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是
A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高
B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高
C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高
D．做功和热传递都可以使物体的内能增加
4．第一类永动机失败的原因是（　　）
A．人类的技术还不够发达 B．制造永动机的零件做得不够精密
C．它违背了能量守恒定律 D．还没有找到合理的设置结构
5．下列说法中正确的是________。
A．内能不同的物体，它们的分子平均动能可能相同
B．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能一定改变
C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
D．能源危机指能量的过度消耗导致自然界的能量不断减少
E.已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数
6．关于气体、液体和固体的性质，下列描述正确的是__________
A．水黾可以在水面上浮起来由于液体表面张力的作用
B．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
C．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，是非晶体
D．气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关
E.悬浮在液体中的微粒越小，在液体分子的撞击下越容易保持平衡
7．构建节约型社会体现在生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例：将电动车的前轮装上发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移的变化关系如图线①所示，第二次启动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示，则（　　）
A．电动车受到的摩擦阻力为
B．电动车受到的摩擦阻力为
C．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是
D．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是
8．空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是（　　）
A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律
B．变频空调运行中做功少，转化能量多
C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电
D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
9．如图所示，小朋友坐在滑梯上匀速下滑，在这个过程中________。
A．小朋友的机械能逐渐转化为系统的内能，总能量不变
B．因为能量是守恒的，小朋友的机械能大小不变
C．该过程中产生的内能可以让小朋友再运动到滑梯顶端，而不产生其他影响
D．由于摩擦，小朋友滑过的滑梯温度升高，分子的平均动能增大，但不是其中每一个分子的动能都增大
E.由于摩擦，小朋友的裤子温度升高，分子的平均动能增大
10．下列说法正确的是
A．物体的内能是所有分子的动能与势能的总和
B．系统内能增加时，一定有外界向系统传递热量
C．电能转化为内能是通过电流做功实现的
D．第-类永动机违背能量守恒定律，不可能制成
11．在焦耳实验中，质量为的钩码下落的距离，重复实验25次，使一轮浆叶旋转起来以搅动的水，若水的初始温度为，问实验后水的温度升高到多少？
12．质量为的铅弹，以的水平速度射入静止在光滑水平面上，质量为的靶子，但未能射穿.
（1）求铅弹损失的动能
（2）若整个系统损失的动能全部转化成内能，且有50%被铅弹吸收，则铅弹的温度可升高多少？[铅的比热容为]
13．太阳能是个巨大的能源，其总辐射功率为，即每秒钟向周围空间辐射的热量相当于的标准煤完全燃烧时放出的能量，请计算出这些能量为多少？
14．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 )
参考答案
1．D
【解析】
A．第一种永动机不能被制造出来，因为它违背了热力学第一定律，即能量守恒定律，所以A错误；
B．温度是物质的分子平均动能的宏观标志，因此两种物质温度相同时，其分子平均动能一定相同，所以B错误；
C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小的快，所以C错误；
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的，所以布朗运动能够间接地反映液体分子的无规则运动，所以D正确。
故选D。
2．C
【解析】
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过月地检验证实了万有引力定律，故A错误；
B．能量耗散是指能量的可利用率越来越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故B错误；
C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C正确；
D．能量守恒，但是随着可利用能源的使用，能量的可利用率越来越少，故要节约能源，故D错误。
故选C。
3．D
【解析】
图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变物体的内能，使物体的温度升高，选项A错误；图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片对水做功而使水的温度升高，选项B错误；图3中降落的重物使发电机发电，电流产生热量，向水传递热量使水的温度升高，选项C错误；做功和热传递都可以使物体的内能增加，选项D正确；故选D.
4．C
【解析】
第一类永动机当时设计的思路是机器不需要外界的动力或燃料却能源源不断地对外做功。显然这种设计思维违背了能量守恒定律，这也是第一类永动机失败的原因，所以C正确，ABD错误。
故选C。
5．ACE
【解析】
A．物体的内能是分子动能和分子势能的总和，因此内能不同的物体分子平均动能可能相同，故A正确；
B．由热力学第一定律可知，外界对物体做功则为正，物体放热则为负，因此无法判定物体的内能变化情况，故B错误；
C．液晶是介于液体和晶体之间的物质，其具有液体的流动性和单晶体的各向异性，故C正确；
D．由能量守恒定律可知，自然界的总能量不会减少，但是已被利用的能量无法再不消耗已有能量的情况下重复利用，因此要节约能源，故D错误；
E．已知某物质的摩尔质量M和分子质量m，则阿伏伽德罗常数为
故E正确；
故选ACE。
6．ABD
【解析】
A.水黾可以在水面上浮起来由于液体表面张力的作用，故A正确；
B. 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B正确；
C.道糖受潮后粘在一起形成的糖块是多品体看起来没有确定的几何形状，也是多晶体的特点,故C错误；
D.气体压强的大小与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关，故D正确；
E.做布朗运动的微拉越小在液体分子的握击下越不容易保持平衡，故E错误；
7．AC
【解析】
AB．当关闭充电装置，让车自由滑行时，电动车的动能全部用来克服摩擦力做功，转化为内能，有
解得
B错误A正确；
CD．当启动充电装置滑行时，电动车的动能一部分克服摩擦力做功，另一部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒有
故
D错误C正确。
故选AC。
8．CD
【解析】
A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错；
BD．功是能量转化的量度，做同样的功，消耗同样电能，B错D正确；，
C．对由变频空调的工作特点可知省电的原因是效率高，C正确。
故选CD。
9．ADE
【解析】
AB．小朋友沿滑梯匀速下滑的过程中，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，减小的重力势能逐渐转化为系统的内能，总能量不变，选项A正确，B错误；
C．根据热力学第二定律，该过程中产生的内能不可以让小朋友再运动到滑梯顶端，而不产生其他影响，选项C错误；
DE．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每一个分子的动能都增大，选项DE正确．
故选ADE。
10．ACD
【解析】
A．物体内所有分子的动能与势能的总和叫物体的内能，故A正确；
B．系统内能增加时，可能是外界对系统做功，也可能是系统吸热，故B错误；
C．电流做功，电能可以转化为内能，即焦耳定律，故C正确；
D．第一类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故D正确。
故选ACD。
11．
【解析】
钩码下落25次，提供的能量为
由可得，水升高的温度为
故水的温度为
12．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）铅弹和耙构成的系统，由动量守恒
损失的能量为
带入数据解得
（2）设温度升高为，则
解得
13．
【解析】
【详解】
煤燃烧与太阳每秒钟释放的能量相等，故这些热量为
14．1.0×103mm
【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。