高效作业18 3 能量守恒定律-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业18 [3　能量守恒定律] [A级　新教材落实与巩固] 1．(多选)电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车，其电池包括铅酸蓄电池、镍镉电池、钠硫电池、锂电池、燃料电池等。现有一辆汽车装有镍镉电池，关于其工作原理，下列说法正确的是(　 　) A．工作时化学能转化为电能和内能 B．充电时化学能转化为电能和内能 C．工作时电能转化为化学能和内能 D．充电时电能转化为化学能和内能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 AD 【解析】 电池工作时化学能转化为电能，同时由于用电元件发热，也转化为部分内能，故A正确，C错误；充电时，电能转化为化学能，同时由于用电元件发热，也转化为部分内能，故B错误，D正确。 2．在一个密闭隔热的房间里，一台电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会(　 　) A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断 【解析】 电冰箱工作时，使冰箱内的温度降低，将内部的内能转移到冰箱外部，同时消耗电能，此部分电能最终也转变为内能，则打开电冰箱的门，过一段时间后，房间的温度会升高，C正确，A、B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 3．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为(　 　) A．它不符合机械能守恒定律 B．它违背了能量守恒定律 C．它做功产生的热不符合热功当量 D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料 【解析】 第一类永动机不可能制成的原因是它违背了能量守恒定律，故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 4．在下列家用电器中，把电能主要转化为机械能的是(　 　) A．吸尘器 B．电视机 C．电水壶 D．电烤箱 【解析】 吸尘器装备有电动机，能够把电能转化为机械能；电视机把电能转化为内能和光能；电水壶和电烤箱是把电能转化为内能的电器。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 5．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是(　 　) A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能 B．电灯发光是电能转化为光能 C．核电站发电是电能转化为内能 D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温会升高，是动能转化为内能 【解析】 用太阳灶烧水是光能转化为内能，故A错误；电灯发光是电能转化为光能，故B正确；核电站发电是核能转化为电能，故C错误；生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温会升高，是化学能转化为内能，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 6．以下说法正确的是(　 　) A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大 B．某物体温度升高，则该物体分子热运动的总动能一定增大 C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向同性制成的 D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 【解析】 当r＜r0时，分子间距增大时，分子间作用力减小，分子势能减小；当r＞r0时，分子间距增大时，分子间作用力先增大后减小，分子势能增加，故A错误。某物体温度升高，则分子的平均动能增大，该物体分子热运动的总动能一定增大，故B正确。液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的，故C错误。自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能自然发生，如水能由高处自然地流向低处，但是不能自发地由低处流向高处，故D错误。 7．高空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下说法中不正确的是(　 　) A．只有重力做功，冰雹下落时机械能守恒 B．冰雹的势能一部分转化为冰雹的动能 C．冰雹的内能增大 D．冰雹的机械能不守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 【解析】 除了重力做功外，还有阻力做功，所以冰雹下落时机械能不守恒，则A错误，符合题意，D正确，不符合题意；冰雹的势能转化为冰雹的动能与内能，所以B、C正确，不符合题意。 8．下列说法中错误的是(　 　) A．能量守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能量的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律 C．能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 D．任何一种形式的能量在转化为其他形式的能量的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 【解析】 能量守恒定律适用于自然界中任何形式能量的相互转化，故A错误；只要有能量的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律，故B正确；能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器，我们可以利用它为人类服务，故C正确；任何一种形式的能量在转化为其他形式的能量的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变，故D正确。本题选错误选项，故选A。 9．(多选)下列关于能量的说法中正确的是(　 　) A．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了 B．能量有不同的表现形式，且可以相互转化，但总量不变 C．伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的 D．人类对太阳能的利用说明能量可以凭空产生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BC 【解析】 根据能量守恒定律，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，A、D错误，B正确；伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的，C正确。 10．一种装有太阳能电扇的帽子如图所示。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能使人在炎热的夏季感受到一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　 　) A．太阳能→电能→机械能 B．太阳能→机械能→电能 C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 【解析】 根据题意，小电扇在阳光照射下转动，说明最初的能量来源于阳光，即太阳能。阳光照在太阳能电池板上，太阳能电池板将太阳能转化成电能。电能使小电动机转动，实现了小电扇的旋转，是电能向机械能的转化。总的转化过程为太阳能→电能→机械能。故A正确，B、C、D错误。 [B级　素养养成与评价] 11．如图所示，柱形容器内封闭有一定质量的空气，光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止。在这一过程中，容器内空气内能的改变量ΔE、外界对容器内空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是(　 　) A．Mgh＋mgΔh＝ΔE＋W B．ΔE＝W，W＝Mgh＋mgΔh＋p0SΔh C．ΔE＝W，W<Mgh＋mgΔh＋p0SΔh D．ΔE≠W，W＝Mgh＋mgΔh＋p0SΔh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 【解析】 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ΔE＝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力做的功为Mgh＋mgΔh＋p0SΔh，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＋mgΔh＋p0SΔh。 12．关于能量守恒定律，下列说法正确的是(　 　) A．只适用于机械能与内能的相互转化 B．只适用能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 【解析】 能量守恒定律适用于自然界中任何形式能量的相互转化，故A错误；能量守恒定律既适用于能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误；“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故D正确。 13．如图所示，A、B各有一个可以自由移动的轻质活塞，活塞下面是水，上面是空气，大气压恒定。A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原来A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中(　 　) A． 大气压力对水做功，水的内能增加 B．水克服大气压力做功，水的内能减少 C．大气压力对水不做功，水的内能不变 D．大气压力对水不做功，水的内能增加 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 【解析】 打开阀门K后，根据连通器原理，最后A、B两管中的水面相平，如图所示，即A中水面下降，B中水面上升；设A管横截面积为S1，水面下降距离为h1，B管横截面积为S2，水面上升距离为h2，由于水的总体积保持不变，则有S1h1＝S2h2，A管中大气压力对水做的功W1＝p0S1h1，B管中大气压力对水做的功W2＝－p0S2h2，大气压力对水做的总功W＝W1＋W2＝p0S1h1－p0S2h2，因为S1h1＝S2h2，则W＝0，即大气压力对水不做功；由于水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加。故D正确，A、B、C错误。 14．冲击摆实验装置如图所示，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是(　 　) A．子弹的动能转化为沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转化为沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转化为沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转化为沙箱和子弹的内能，另一部分转化为沙箱和子弹的机械能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D 【解析】 在子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统水平方向的动量守恒，但系统克服摩擦力做功，系统的机械能减少，转化为内能；子弹射入沙箱后二者合为一体，其后摆起一定高度的过程中二者组成的系统的机械能守恒，动能转化为二者的重力势能。所以整个过程中子弹的动能一部分转化成了沙箱和子弹的内能，另一部分转化成了沙箱和子弹的机械能，故A、B、C错误，D正确。 15．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.44×104 kJ/h”的字样，从设计指标看，空调在制热时，下列判断中正确的是(　 　) A．此过程是违反能量守恒定律的，所以铭牌上标注的指标一定是错误的 B．空调制热时产生的热量全部由电能转化而来 C．空调制热时放出的热量一部分是由电能转化而来，另一部分是从外界吸收而来 D．空调制热时每小时消耗电能1.44×104 kJ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 C 【解析】 空调制热时获得的热量，一部分是通过电流做功消耗电能获得的，另一部分是从外界吸收的热量，并不违反能量守恒定律，A、B错误，C正确；空调制热时每小时消耗的电能W＝Pt＝1×3.6×103 kJ＝3.6×103 kJ，D错误。 16．重10 N的物体从一个高3 m、长5 m的斜面上滑下，已知物体与斜面之间的动摩擦因数是0.25，在物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增加量是(　 　) A．10 J B．20 J C．30 J D．40 J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A 17．如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和气体乙。已知气体的温度随其内能的增加而升高。则： (1)若将活塞P缓慢地向外拉动，则甲、乙的内能如何 改变？ (2)若隔板B绝热但可以自由移动，当活塞P缓慢地向B移动时，甲、乙的内能如何变化？ 【答案】 (1)均减小　(2)均增加 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 【解析】 (1)若将活塞P缓慢向外拉动，则气体乙对外做功，乙的内能减小，温度降低。这时甲要将热量传递给乙，故甲、乙的内能均减小。 (2)若隔板B绝热但可以自由移动，则当活塞P缓慢向B移动时，乙气体压强增大，隔板B向里移动，甲气体也被压缩，外界对气体做功，容器和活塞均绝热，气体不与外界发生热交换，故甲、乙气体的内能均增加。 18．从h＝20 m高处由静止开始下落的水滴到达地面时的速度为v＝6 m/s，若在下落过程中，损失的机械能80%转化为水的内能使水温升高，求在此过程中水温的升高值ΔT。[已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2，水吸收的热量用Q＝cmΔT表示] 【答案】 0.035 ℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 感谢聆听，再见！ 【解析】 根据功能关系，滑动摩擦力在相对位移上做的功等于内能的变化，故物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增加量是ΔU＝μG cos θ·l＝0.25×10××5 J＝10 J(θ为斜面倾角)。 【解析】 水滴下落的过程中，重力势能减少ΔEp＝mgh， 动能增加ΔEk＝mv2－mv＝mv2(初速度为0)， 水滴的内能增加了ΔE＝cmΔT， 因为减少的机械能为减少的重力势能与增加的动能之差，由题意减少的机械能有80%转化为水的内能。所以有 ×80%＝cmΔT，可得ΔT≈0.035 ℃。 $$