3.3 能量守恒定律（分层作业）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

3.3能量守恒定律 分层作业 题组一　能量守恒定律 1．能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（　　） A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的 B．能量的耗散反映了能量是不守恒的 C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 2．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　） A．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了 B．对物体做功，物体的内能可能减小 C．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 D．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 3．（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，并可以相互转化，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 4．下列说法中错误的是（　　） A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律 C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量保持不变 5．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　) A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．化学能转化为光能 D．机械能转化为电能 6．在学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是（    ） A．做功可以改变物体的内能 B．热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化 C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化 D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变 7．下列说法正确的是(　　) A．条形磁体下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生了感应电流，说明电能是可以被创造的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可以凭空产生的 8．（多选）根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 题组二　永动机不可制成 9．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是(　　) A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器 B．随着科技的发展，第一类永动机可以制成 C．第一类永动机不可能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律 10．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　） A．克服重力做功，重力势能增加 B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的 C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了。 D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 11．关于能量，下列说法中正确的是（　　） A．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源 B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的 C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了 D．由于能量转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 12．如图所示为冲击摆实验装置，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．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能 13．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积为S＝3.2 dm2的保温圆筒，筒内装有质量为m＝0.4 kg的水，让太阳光垂直照射t＝3 min，水升高的温度Δt＝2.2 ℃，已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg· ℃)，地球半径为R＝6 400 km，试估算出太阳向地球表面辐射能量的功率。(提示：Q＝cmΔt) 14．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676 cm3。在物理学中，单位质量的物质在一定温度下从液态变成气态时，所吸收的热量叫作汽化热。已知水的汽化热为2263.8 J/g。一个标准大气压p＝1.013×105 Pa。求1 g水在沸腾汽化的过程中： (1)体积膨胀时对外界做的功W； (2)吸收的热量Q； (3)增加的内能ΔU。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.3能量守恒定律 分层作业 题组一　能量守恒定律 1．能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（　　） A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的 B．能量的耗散反映了能量是不守恒的 C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 【答案】C 【详解】A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，故A错误； B．能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，故B错误； C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，故C正确； D．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，故D错误。故选C。 2．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　） A．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了 B．对物体做功，物体的内能可能减小 C．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 D．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 【答案】A 【详解】A．根据能量守恒定律可知，石子从空中落下，最后停止在地面上，石子的能量并没有消失，石子的机械能转化成了内能，故A错误； B．做功与热传递可以改变物体的内能，对物体做功的同时，如果物体向外释放热，则物体的内能可能减小，故B正确； C．根据能量守恒定律可知，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，故C正确； D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 3．（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，并可以相互转化，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 【答案】BC 【详解】ABD．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变，AD错误，B正确； 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，C正确。故选BC。 4．下列说法中错误的是（　　） A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律 C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量保持不变 【答案】A 【详解】各种形式的能都可以相互转化，并不是只适用于物体内能的变化，且有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律，A错误，符合题意，BCD正确，不符合题意。 5．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　) A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．化学能转化为光能 D．机械能转化为电能 【答案】D 【详解】根据题意用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，即压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能，故选D。 6．在学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是（    ） A．做功可以改变物体的内能 B．热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化 C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化 D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变 【答案】B 【详解】A．做功和热传递都可以改变物体的内能，故A说法正确，不符合题意； B．热传递是不同物体间的内能相互转移，故B说法错误，符合题意； C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，故C说法正确，不符合题意； D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，例如电动机的工作原理就是电能转化为机械能，但是因为机械之间存在摩擦，摩擦生热，所以有一部分电能转化为内能，而这部分的能量转化是我们不需要的，所以可以称这部分能量损耗了．根据能量守恒定律，自然界中所有能量的总量保持不变，故D说法正确，不符合题意．故选B． 7．下列说法正确的是(　　) A．条形磁体下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生了感应电流，说明电能是可以被创造的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可以凭空产生的 【答案】C 【详解】磁铁穿过线圈过程中是机械能转化成了电能，故A错误；太阳照射到宇宙空间的能量没有消失，故B错误；马儿奔跑时同样需要消耗能量，故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，故C正确；不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动”手表是靠手臂的摆动提供能量的，它不违背能量守恒定律，故D错误。 8．根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 【答案】BCD 【详解】ABC．根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部转化为电能而不引起其他变化；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能而不引起其他变化；A错误，BC正确；D．根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，D正确。故选BCD。 题组二　永动机不可制成 9．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是(　　) A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器 B．随着科技的发展，第一类永动机可以制成 C．第一类永动机不可能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律 【答案】AD 【详解】第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不可能制成的原因，故A、D正确，B、C错误。 10．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　） A．克服重力做功，重力势能增加 B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的 C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了。 D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 【答案】A 【详解】A．克服重力做功，说明重力做负功，重力势能增加，故A正确； B．能量是守恒的，但能量转换过程中有损耗，所以“永动机”是不存在的，故B错误； C．我们要节约能源的根本原因是可利用能源在数量上不断减少，总量不变，故C错误； D．虽然能量守恒，但能量转化具有方向性，可利用能能源逐渐减少，故D错误。故选A。 11．关于能量，下列说法中正确的是（　　） A．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源 B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的 C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了 D．由于能量转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 【答案】A 【详解】A．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，A正确； B．因为能量守恒，所以不消耗能量而对外做功的“永动机”是不存在的，B错误； C．我们要节约能源的根本原因是可利用能源的数量在不断减少，能量的总量是不变的，C错误； D．虽然能量守恒，但是能量转化具有方向性，同时可利用能源在逐渐减少，D错误。故选A。 12．如图所示为冲击摆实验装置，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．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能 【答案】D 【详解】子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，然后共同摆起一定高度的过程中机械能守恒，不再有机械能转化为内能。 故选D。 13．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积为S＝3.2 dm2的保温圆筒，筒内装有质量为m＝0.4 kg的水，让太阳光垂直照射t＝3 min，水升高的温度Δt＝2.2 ℃，已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg· ℃)，地球半径为R＝6 400 km，试估算出太阳向地球表面辐射能量的功率。(提示：Q＝cmΔt) 【答案】8.3×1016 W 【详解】太阳辐射到水中的能量Q＝cmΔt＝4.2×103×0.4×2.2 J≈3.7×103 J，则太阳在3 min内向地球表面辐射的能量Q总＝·πR2＝×3.14×(6 400×103)2 J≈1.49×1019 J，则辐射功率P＝＝ W≈8.3×1016 W。 14．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676 cm3。在物理学中，单位质量的物质在一定温度下从液态变成气态时，所吸收的热量叫作汽化热。已知水的汽化热为2263.8 J/g。一个标准大气压p＝1.013×105 Pa。求1 g水在沸腾汽化的过程中： (1)体积膨胀时对外界做的功W； (2)吸收的热量Q； (3)增加的内能ΔU。 【答案】(1)169.7 J　(2)2263.8 J　(3)2094.1 J 【详解】取1 g水为研究系统，把大气视为外界。 (1)等压(大气压)膨胀时对外界做的功： W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10－6 J≈169.7 J。 (2)吸收的热量：Q＝mL＝1×2263.8 J＝2263.8 J。 (3)根据热力学第一定律，增加的内能： ΔU＝Q＋(－W)＝2263.8 J＋(－169.7 J)＝2094.1 J。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$