第三章第三节能量守恒定律，热力学第二定律 同步练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册（含解析）

一．能量守恒定律 1．如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生感应电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为，设定的额定风速为，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为，则风能转化为电能的效率为　　 A． B． C． D． 【解答】解：建立一个“风柱”模型如图所示，风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积 经过风柱长度，所形成的风柱体积 风柱的质量 根据动能定理，风力在这一段位移做的功 风柱的功率 风能转化为电能的效率 故正确，错误。 故选：。 2．崔牛先生向客户推介他设计的“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、致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 【解答】解：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；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。 故选：。 3．下列有关说法正确的是　　 A．能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体 B．既然能量守恒，所以不必担心会发生“能源危机” C．在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能量正在消失 D．做功越多，物体的能量就越大 【解答】解：、根据能量守恒定律可知，能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一物体，故正确。 、能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，能量向品质低的大气内能转化，不能再重复利用，因此要节约能源，故错误。 、在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，能量不会消失，是在转化，故错误。 、功是能量转化的量度，功是过程，能量是状态，做功多，说明能量转化的多，故错误。 故选：。 4．下列关于能量守恒定律的认识正确的是　　 A．某种形式的能减少，一定不存在其他形式的能增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械永动机不可能制成 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 【解答】解：、由能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，必然有其他形式的能增加；故错误； 、由能量守恒定律可知，某个物体能量减少，必然有其他物体能量增加；故正确； 、永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律；故正确； 、石子从空中下落时，停止在地面上，机械能减少，但没有消失；故错误； 故选：。 5．下述设想中，符合能量转化和守恒定律的是　　 A．利用永磁铁和软铁的相互作用，做成一架机器，永远地转动下去 B．制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行 C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力 D．利用核动力使地球离开太阳系 【解答】解：、利用永久磁铁和软铁的相互作用，制成一台机器，不消耗能量而不停地转动，不符合能量守恒定律，故错误； 、制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能飞行，太阳能提供动力，符合能量守恒定律，故正确； 、做成一只船，利用流水的能量行驶，流水能提供船顺水行驶需要的能量，不用其他动力，不符合能量守恒，故错误； 、利用核动力，核能提供能量，驾驶地球离开太阳系，符合能量守恒定律，故正确； 故选：。 6．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。 （1）求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积。 （2）求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能。 （3）求此风力发电机发电的功率。 【解答】解：（1）每秒冲击风车车叶的气体体积为： ； （2）这此气流的质量： ； 气流的动能：； （3）每秒风的动能转化为的电能： ； 则功率； 答：（1）平均每秒钟有体积的气流冲击风车车叶形成圆面； （2）这些气流动能为； （3）这台风车发电功率为。 二．热力学第二定律 7．如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是　　 A．气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B．气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C．气体在向真空膨胀的过程中，系统的熵不可能增加 D．若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空 【解答】解：、气