第三章 3.能量守恒定律-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 3. 能量守恒定律 气体分子单位时间内对器壁单位面积上 的碰撞次数不变 解析： 由于 A 、 B 为等温线上的点， 则气体 在状态 A 、 B 时的分子平均动能相等， 又由 于气体为理想气体， 则气体的分子势能可忽 略不计， 所以气体在状态 A 的内能一定等于 在状态 B 的内能， 故 A 错误； 由玻意耳定 律可得 pV＝C ， 由于 C 是常量， 则 pV 为定 值， 则图中 Rt△OAC 和 Rt△OBD 的面积相 等， 故 B 正确； 从状态 A 变化到状态 B 的 过程中， 气体的体积增大， 气体对外界做 功， 由热力学第一定律得气体从外界吸收热 量， 又由于 ΔU＝Q+W＝0 ， 则气体吸收的热量 等于气体对外界所做的功， 故 C 错误； 从状 态 A 变化到状态 B 的过程中气体的压强减 小， 则气体分子单位时间内对器壁单位面积 上的碰撞次数减少， 故 D 错误。 答案： B 变式训练答案 1. A 2. D 知 识 梳 理 知识点 1 能量守恒定律 能量既不会凭空产生， 也不会凭空消 失， 它只能从一种形式转化为其他形式， 或 者从一个物体转移到别的物体， 在转化或转 移的过程中， 能量的总量保持不变。 知识点 2 永动机不可能制成 1. 第一类永动机： 不需要任何动力或燃料， 却能不断地对外做功， 史称 “第一类永 动机”。 2. 第一类永动机不可能制成的原因： 能量守 恒定律说明第一类永动机不可能制成。 要 点 突 破 要点 1 理解能量守恒定律 1. 能量的存在形式及相互转化 （ 1 ） 各种运动形式都有对应的能量： 机械运 动有机械能， 分子热运动有内能， 还有 电磁能、 化学能、 原子能等。 （ 2 ） 各种形式的能通过某种力做功可以相互 转化， 例如， 汽车刹车时机械能转化 为内能， 燃烧煤时化学能转化为内能， 电动机工作时电能转化为机械能和内 能等。 2. 第一类永动机不可能制成的原因： 以热机 为例， 如果没有外界供给热量而对外做 功， 由热力学第一定律公式 ΔU＝Q+W 可 知， 系统内能将减少， 若想源源不断地做 功， 就必须使系统不断回到初始状态， 在 无外界能量供给的情况下是不可能的。 例 1 下列关于能量转化与守恒定律的说法 错误的是 （ ） A. 能量能从一种形式转化为另一种形式 ， 但不能从一个物体转移到另一物体 B. 能量的形式多种多样， 它们之间可以相 互转化 C. 一个物体能量增加， 必然伴随着别的物 72 学 第三章 热力学定律 体能量减少 D. 能量转化与守恒定律证明了能量既不会 产生也不会消失 解析： 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 A 错误， B 正确； 某一个物体能量增加了， 必 然伴随着别的物体能量减少， 一个物体的总 能量减少， 根据能量守恒定律得知， 必然有 其他物体的能量增加， 故 C 正确， D 正确。 答案： A 变式训练 1 能量守恒定律是自然界最普遍的规律之 一。 以下不能体现能量守恒定律的是 （ ） A． 牛顿第三定律 B． 机械能守恒定律 C． 闭合电路欧姆定律 D． 楞次定律 要点 2 能量守恒定律的应用 1. 能量守恒定律的两种表述 （ 1 ） 某种形式的能量减少， 一定存在其他形 式的能量增加， 且减少量等于增加量。 （ 2 ） 某个物体的能量减少， 一定存在其他物 体的能量增加， 且减少量等于增加量。 2. 能量守恒定律与热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒定律在热学 中的体现， 能量守恒定律是自然界的一条普 遍规律， 一切违背能量守恒定律的过程都是 不可能实现的， 因此， 不消耗能量却可以源 源不断对外做功的永动机不可能制成。 例 2 如图所示， 光滑 水平 地 面 上 停 着一辆平板车， 其质量为 2m ， 长为 L ， 车右端 （ A 点） 有一块静止的质量为 m 的小金属 块。 金属块与车间有摩擦， 以中点 C 为界 ， AC 段与 CB 段动摩擦因数不 同 。 现给车施加一个向右的水平恒 力， 使车向右运动， 同时金属块在车 上开始滑动 ， 当金属块滑到中点 C 时， 即撤去这个力。 已知撤去力的瞬 间， 金属块的速度为 v 0 ， 车的速度为 2v 0 ， 最后金属块恰停在车的左端 （ B 点）。 求： （ 1 ） F 的大小。 （ 2 ） AC 段与 CB 段动摩擦因数 μ 1 与 μ 2 的 比值。 解析： （ 1 ） 设水平拉力为 F ， 力的作用时 间为 t 1 ， 对金属块， 由牛顿第二定律可得 a 1 ＝ μ 1 mg m ＝μ 1 g ， L F A B C 例 2 题图 明确能量守恒定律的基本内容， 知 道能量的转化和守恒