3.1 3.2 能量守恒定律及其应用（课时作业）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案（粤教版）

基础达标练 1．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子势能的变化，则(　　) A．气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热 B．气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热 C．气泡内空气内能减少，同时放热 D．气泡内空气内能不变，不吸热也不放热 解析：气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的，因不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功，故B正确，A、C、D错误。 答案：B 2．下列有关能量的描述正确的是(　　) A．“既要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 B．工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒 C．滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒 D．同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快 解析：马儿跑的时候需要消耗能量，而草能够为马儿提供能量，因此“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，故A正确；工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，损失的电能转化为内能，该过程能量仍守恒，故B错误；滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能转化为内能，能量守恒，故C错误；同时做自由落体运动的物体，运动的快慢与质量无关，势能减少转化为动能，机械能不变，故D错误。 答案：A 3．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后(　　) A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少 B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加 解析：胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功。由于没来得及发生热交换，由W＝ΔU可知内能减小。内能等于物体内所有分子动能和势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，即温度计示数变小。 答案：C 4.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸收的热量为Q、气体内能增量为ΔU，则(　　) A．ΔU＝Q　　　　　　 B．ΔU<Q C．ΔU>Q D．无法比较 解析：两部分气体混合后，因B的密度大，整体重心升高，整体重力做负功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU<Q，故选B。 答案：B 5．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它(　　) A．不符合能量守恒定律 B．做功产生的热量太少 C．由于有摩擦、热损失等因素的存在 D．找不到合适的材料和合理的设计方案 解析：第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，故A正确，B、C、D错误。 答案：A 6．在气缸内活塞左边封闭着一定量的气体(不计分子势能)，压强、温度均与外界大气相同，如图所示。把气缸和活塞固定，让气缸内的气体升高一定的温度，气体吸收的热量为Q1，内能变化ΔU1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与气缸间无摩擦、不漏气)，也使气缸内的气体升高相同的温度，其吸收的热量为Q2，内能变化ΔU2，则(　　) A．Q1＜Q2，ΔU1＝ΔU2　　 B．Q1＜Q2，ΔU1＜ΔU2 C．Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2 D．Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2 解析：一定量的气体，内能由温度决定，两种情况下气体温度变化情况相同，气体内能变化量相等，即ΔU1＝ΔU2＝ΔU。第一种情况，气缸与活塞都固定不动，气体体积不变，气体不做功，W1＝0；第二种情况，活塞自由移动，气体体积增大，气体对外做功，W2＜0。由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU，Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2＞ΔU，则Q2＞Q1。 答案：A 7．当两分子间距离为r0时，它们之间的引力和斥力相等。关于分子之间的相互作用，下列说法错误的是(　　) A．当两个分子间的距离等于r0时，分子势能最小 B．在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子间作用力的合力一直在增大 C．在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子间的斥力一直在增大 D．在两个分子间的距离由r＝r0逐渐减小的过程中，分子间作用力的合力一直在增大 解析：两分子之间的距离小于r0时，它们之间既有引力又有斥力的作用，而且斥力大于引力，作用力表现为斥力；当两个分子间的距离大于r0时，分子间存在相互作用的引力和斥力，而且斥力小于引力，作用力表现为引力；两个分子间的距