3.3-3.4 能量守恒定律 热力学第二定律 拓展+高考-2021-2022学年高二物理课后四维同步练（2019人教版选择性必修第三册）

第三章 第三节 能量守恒定律 拓展+高考 第三章 第四节 热力学第二定律 拓展+高考 一、拓展题 1．（2021·辽宁·模拟预测）春节期间，小明去泡温泉，经细心观察，他发现水泡在上升过程中变得越来越大。若将水泡内的气体视为理想气体，且水泡内气体的温度不变，则在水泡上升的过程中（　　） A．水泡内气体的压强减小，吸收热量 B．水泡内气体的压强减小，放出热量 C．水泡内气体的压强增大，吸收热量 D．水泡内气体的压强增大，放出热量 【答案】A 【详解】 在水泡上升的过程中，距离水面的距离减小，则压强逐渐减小，温度不变，则体积变大，气体对外做功，内能不变，则气体吸收热量。 故选A。 2．（2020·北京朝阳·三模）下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是(          ) A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的增加 B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——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 【答案】D 【详解】 A、根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其它形式的能一定增大；故A正确； B、某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其它物体的能量增加；故B正确； C、不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器--永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成的；故C正确； D、石子在运动和碰撞中机械能转化为了物体及周围物体的内能，能量并没有消失；故D错误． 本题选不正确的，故选D 3．（2022·辽宁·模拟预测）文艺复兴时期，意大利的达·芬奇曾设计过一种转轮，利用隔板的特殊形状，使一边重球滚到另一边距离轮心远些的地方，并认为这样可以使轮子不停地转动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该设计可以使转轮在无外力作用下顺时针转动变快 B．该设计可以使转轮在无外力作用下逆时针转动变快 C．该设计可以在不消耗能源的情况下不断地对外做功 D．该设计中使转轮成为永动机的设想是不可能实现的 【答案】D 【详解】 AB．由杠杆平衡原理可知，重球滚到另一边距离轮心远些的地方，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用(力矩) 恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。不管转轮是顺时针转动还是逆时针转动，在无外力作用下，只能是转动变慢，最终停下来。AB错误； CD．由AB中分析结合能量守恒定律可知，该设计在不消耗能源的情况下不断地对外做功是不可能的，这种设想不可能实现，C错误，D正确。 故选D。 4．（2017·浙江·一模）某偏远山区为了实现供电，自己修建了小型水利发电站。如图所示，若该发电站蓄水池平均每天蓄水的有效总库容量为，发电过程中上下水库平均水位差为。则下列说法正确的是（　　） A．若每天发电，则能源利用效率约为35% B．发电时下水库出水口的水流速度可达到 C．蓄水池中水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约 D．平均每天所发电能可供10户居民同时用电（每户电功率为）约 【答案】C 【详解】 A．蓄水池中能用于发电的水的重力势能为 则能源利用效率A错误； B．若没有任何阻力，由机械能守恒得得 由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于，故B错误； C．蓄水池中能用于发电的水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约故C正确； D．若重力势能全部转化为电能，平均每天所发电能可供10户居民同时用电时间 由于效率不可能达到100%，可供给10户居民用电时间小于，D错误； 故选C。 5．（2022·山东·模拟预测）如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞（质量为）与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为，大气压为，另有质量为的物体从活塞上方的点自由下落到活塞上，并随活塞一 起到达最低点而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量，外界对容器内空气所做的功与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（       ） A． B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】 由于系统隔热，所以气体与外界没有热交换，活塞对气体做正功，所以由热力学第一定律知气体的内能增加，且△E=W而从能量守恒的角度考虑，m和M减少的机械能即重力势能和大气压做功共Mgh+mg△h+poS△h这部分损失的能量一部分使气体的内能增加，另一部分损失到碰撞过程中m和M的内能上，所以W＜Mgh+mg△h+poS△h 故选C。 6．（2018·浙江·二模）风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图．假设当地水平风速约为10m/s，该风力发电站利用风的动能转化为电能的效率约为20％，风力发电机的叶片长度为10m，空气的密度是1