3.3 能量守恒定律（专题训练）【三大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册）

3.3 能量守恒定律（专题训练）【三大题型】 【考点1 能量守恒定律的内容】 1 【考点2 第一类永动机对于热力学第一定律的违反】 3 【考点3 能量守恒定律在科技中的应用】 6 【考点1 能量守恒定律的内容】 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．重10N的物体从一个高3m、长5m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，内能的增量是（　　） A．10J B．20J C．30J D．40J 3．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 4．下列说法中正确的是（　　） A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的 B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的 D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少 5．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率，制冷能力，制热能力”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的 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的 D．空调制热时每小时消耗电能 6．（多选）关于能量和能量守恒，下列表述正确的是（　　） A．能量可以从一种形式转化为另一种形式 B．能量可以从一个物体转移到另一个物体 C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭 D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行 E．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律 7．（多选）一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（　　） A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 8．（多选）构建节约型社会体现在生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例：将电动车的前轮装上发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移的变化关系如图线①所示，第二次启动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示，则（　　） A．电动车受到的摩擦阻力为 B．电动车受到的摩擦阻力为 C．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是 D．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是 9．如图所示，一个小铁块沿半径为的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有被铁块吸收，已知铁的比热容，重力加速度g取。求铁块升高的温度。 10．请说出在下列过程中的能量转化关系： （1）在水平道路上行驶的汽车，发动机熄火后慢慢停下来； （2）条形磁铁下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流； （3）火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板后，速度减小。 【考点2 第一类永动机对于热力学第一定律的违反】 11．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，小鸟“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是（　　） A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能 B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水 C．这种玩具饮水鸟是一架永动机 D．此现象违背了热力学第一定律 12．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显 B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子势能变大 C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力 D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律 13．下列说法正确的是（　　） A．法拉第发现了法拉第电磁感应定律 B．赫兹预言了电磁波的存在 C．泊松亮斑是光的干涉现象 D．第一类永动机违反了能量守恒定律 14．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　） A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题 B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现 C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现 D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现 15．最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　） A．法拉第电磁感应定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．能量转化和守恒定律 16．（多选）下列说法正确的有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．温度高的物体比温度低的物体内能大 C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 17．（多选）下列说法正确的是有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，其分子势能减少 C．晶体中的原子（或分子、离子）都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期性 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 18．（多选）下列关于能量守恒定律的认识正确的是（　　） A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械（第一类永动机）不可能制成 D．树叶从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了 19．（多选）下列关于第一类永动机的说法正确的是（　　） A．永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器 B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 C．永动机不能制成的原因是技术问题 D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 20．如图所示是18世纪人们发明的不同形式的“永动机”，现在这些“永动机”只能在博物馆中看到了，警示人们不要再做这方面的工作，试分析“永动机”不能成功的原因。    【考点3 能量守恒定律在科技中的应用】 21．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 22．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 23．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律 B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒 C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用 D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源 24．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是(    ) A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高 B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高 D．做功和热传递都可以使物体的内能增加 25．（多选）在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 26．（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器 B．做一条利用风能逆水航行的船 C．通过太阳照射使飞机起飞 D．不用任何燃料，河水就一定不能升温 27．（多选）空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 28．某餐馆为招来顾客想制作一块1m2的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而告失败，其实硬的岩石处在太高的山体底部也会瘫软，这是因为山峰高到一定程度后岩石基部压强过大，会发生溶化而开始流动的缘故。 （1）若每摩尔岩石熔化时要吸收热量为λm，岩石的摩尔质量为，山体可看作均匀的圆柱体。当山高达极限高度H时继续增高一点就熔化掉一点，既不能再增高了。试从能量的角度写出山的极限高度表达式。 （2）设岩石的主要成分为SiO2，其，求山的最大高度H值。（SiO2的摩尔质量=0.06kg/mol） 29．质量的铅弹以速度水平射入质量的靶中未穿出。靶原来静止在光滑的水平面上，并可自由滑动。已知铅弹的比热容，若铅弹射入靶的过程中，机械能的损失有50%转化为铅弹的内能，铅弹的温度将升高多少。 30．下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。 (1)利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。 (2)造一条没有动力系统的船在水面上行驶。 (3)通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.3 能量守恒定律（专题训练）【三大题型】 【考点1 能量守恒定律的内容】 1 【考点2 第一类永动机对于热力学第一定律的违反】 5 【考点3 能量守恒定律在科技中的应用】 10 【考点1 能量守恒定律的内容】 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．重10N的物体从一个高3m、长5m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，内能的增量是（　　） A．10J B．20J C．30J D．40J 【答案】A 【详解】根据功能关系，滑动摩擦力在相对位移上的功等于内能的转化，故物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是 ΔU=μmgcosθ·l=0.25×10××5J=10J 故选A。 3．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。 4．下列说法中正确的是（　　） A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的 B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的 D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少 【答案】C 【详解】A．自然界的能量的总和是守恒的，但人类可以利用的能源是有限的，节约能源不仅能使我们长久利用，并且可以减小由于常规能源在使用中带来的污染，节约能源对人类社会的发展有很大的意义，故A错误； B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B错误； C．电能通过电场力做功，把电能转化为其它形式的能量，故C正确； D．能量耗散是针对一个系统（或一个物体）而言，能量在自然界中是守恒的，故D错误。 故选C。 5．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率，制冷能力，制热能力”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的 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的 D．空调制热时每小时消耗电能 【答案】C 【详解】ABC．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，AB错误，C正确； D．空调制热时每小时消耗的电能是 D错误。 故选C。 6．（多选）关于能量和能量守恒，下列表述正确的是（　　） A．能量可以从一种形式转化为另一种形式 B．能量可以从一个物体转移到另一个物体 C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭 D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行 E．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律 【答案】ABE 【详解】AB．根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，AB正确； C．能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，则依然要节约能源，C错误； D．自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，D错误； E．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，E正确。 故选ABE。 7．（多选）一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（　　） A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 【答案】AC 【详解】热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；不和外界交换热量，在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。 故选AC。 8．（多选）构建节约型社会体现在生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例：将电动车的前轮装上发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移的变化关系如图线①所示，第二次启动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示，则（　　） A．电动车受到的摩擦阻力为 B．电动车受到的摩擦阻力为 C．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是 D．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是 【答案】AC 【详解】AB．当关闭充电装置，让车自由滑行时，电动车的动能全部用来克服摩擦力做功，转化为内能，有 解得 B错误A正确； CD．当启动充电装置滑行时，电动车的动能一部分克服摩擦力做功，另一部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒有 故 D错误C正确。 故选AC。 9．如图所示，一个小铁块沿半径为的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有被铁块吸收，已知铁的比热容，重力加速度g取。求铁块升高的温度。 【答案】 【详解】根据题意，设小铁块质量为，铁块滑到底部时产生的内能为 则铁块升高的温度为 10．请说出在下列过程中的能量转化关系： （1）在水平道路上行驶的汽车，发动机熄火后慢慢停下来； （2）条形磁铁下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流； （3）火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板后，速度减小。 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）在水平道路上行驶的汽车，发动机熄火后慢慢停下来的过程中，汽车受到的阻力做负功，汽车的机械能转化为内能。 （2）条形磁铁下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流，机械能转化为电能。 （3）火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，燃气推力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一块钢板后，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能。 【考点2 第一类永动机对于热力学第一定律的违反】 11．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，小鸟“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是（　　） A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能 B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水 C．这种玩具饮水鸟是一架永动机 D．此现象违背了热力学第一定律 【答案】A 【详解】A．玩具饮水鸟的内部结构如图所示，其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发过程中吸热，温度降低，压强减小，使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复前面的运动过程，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，A正确； B．根据上述分析可知，当水杯中的水干了之后，不能蒸发制冷，不能形成头部和肚子内空气的压强差，小鸟不能再上下运动，即小鸟不能点头“喝”水，B错误； CD．这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，此现象没有违背热力学第一定律，不是一架永动机，CD错误。 故选A。 12．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显 B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子势能变大 C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力 D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．甲图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故A错误； B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子力做负功，分子势能变大，故B正确； C．分子间同时存在引力和斥力，液体表面是分子间作用力的合力为引力，故C错误； D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其违背热力学第一定律，故D错误。 故选B。 13．下列说法正确的是（　　） A．法拉第发现了法拉第电磁感应定律 B．赫兹预言了电磁波的存在 C．泊松亮斑是光的干涉现象 D．第一类永动机违反了能量守恒定律 【答案】D 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，但他没有得出法拉第电磁感应定律，韦伯和纽曼得出了法拉第电磁感应定律，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，选项B错误； C．泊松亮斑是光的衍射现象，选项C错误； D．第一类永动机违反了能量守恒定律，选项D正确。 故选D。 14．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　） A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题 B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现 C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现 D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现 【答案】D 【详解】根据上述，维尔金斯“永动机”不消耗能量，又能源源不断对外做功，这是第一类永动机，其违背了能量转化和守恒定律，不可能实现。 故选D。 15．最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　） A．法拉第电磁感应定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．能量转化和守恒定律 【答案】D 【详解】永动机不存在，线圈不可能一直转动，违背了能量转化和守恒定律。故ABC错误；D正确。 故选D。 16．（多选）下列说法正确的有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．温度高的物体比温度低的物体内能大 C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 【答案】CD 【详解】A．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，故知道氧气分子的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误； B．内能的大小与物体的质量、温度有关，故温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故B错误； C．内能不相同的物体温度可能相同，所以它们的分子平均动能可能相同，故C正确； D．“第一类永动机”指机器不消耗任何能量却可以源源不断的对外做功不可能制成，它违反了能量守恒定律，故D正确。 故选CD。 17．（多选）下列说法正确的是有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，其分子势能减少 C．晶体中的原子（或分子、离子）都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期性 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 【答案】CD 【详解】A．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，则知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误； B．冰是晶体，在熔化过程中，温度保持不变，故分子平均动能不变，但熔化过程要吸热，所以内能增大，体积减小，分子势能增大，故B错误； C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规律排列的，具有空间上的周期性，故C正确； D．第一类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律，故D正确。 故选CD。 18．（多选）下列关于能量守恒定律的认识正确的是（　　） A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械（第一类永动机）不可能制成 D．树叶从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了 【答案】ABC 【详解】A．由能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，必然有其他形式的能量增加，故A正确； B．由能量守恒定律可知，某个物体能量减少，必然有其他物体能量增加，故B正确； C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律，故C正确； D．树叶从空中落下，停止在地面上，能量减少，但没有消失，故D错误。 故选ABC。 19．（多选）下列关于第一类永动机的说法正确的是（　　） A．永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器 B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 C．永动机不能制成的原因是技术问题 D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 【答案】AD 【详解】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，这也是它不能制成的原因，而不是因为技术问题。 故选AD。 20．如图所示是18世纪人们发明的不同形式的“永动机”，现在这些“永动机”只能在博物馆中看到了，警示人们不要再做这方面的工作，试分析“永动机”不能成功的原因。    【答案】永动机违背了能量守恒定律 【详解】在不消耗能量的情况下，机器不会一直转动下去，因为它违背了能量守恒定律，所以永动机不能成功。 【考点3 能量守恒定律在科技中的应用】 21．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。 22．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 【答案】A 【详解】AD．除了重力做功，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； BC．冰雹的势能转化为冰雹的动能与内能，所以BC正确，不符合题意； 故选A。 23．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律 B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒 C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用 D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源 【答案】C 【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，并通过月地检验证实了万有引力定律，故A错误； B．能量耗散是指能量的可利用率越来越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故B错误； C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C正确； D．能量守恒，但是随着可利用能源的使用，能量的可利用率越来越少，故要节约能源，故D错误。 故选C。 24．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是(    ) A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高 B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高 D．做功和热传递都可以使物体的内能增加 【答案】D 【详解】图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变物体的内能，使物体的温度升高，选项A错误；图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片对水做功而使水的温度升高，选项B错误；图3中降落的重物使发电机发电，电流产生热量，向水传递热量使水的温度升高，选项C错误；做功和热传递都可以使物体的内能增加，选项D正确；故选D. 25．（多选）在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 【答案】CD 【详解】A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误； BD．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错误，D正确； D．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C正确。 故选CD。 26．（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器 B．做一条利用风能逆水航行的船 C．通过太阳照射使飞机起飞 D．不用任何燃料，河水就一定不能升温 【答案】BC 【详解】A．利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力不可避免，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错误； BC．让船先静止在水中，设计一台风力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；另外帆船就是利用风能转化成船的动能使船逆水航行；同理可利用太阳能电池板将光能转化成电能，电能可储存，电能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确； D．设计水坝利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能、另外电能也可转化为内能使水升温，故D错误。 故选BC。 27．（多选）空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 【答案】CD 【详解】A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错； BD．功是能量转化的量度，做同样的功，消耗同样电能，B错D正确；， C．对由变频空调的工作特点可知省电的原因是效率高，C正确。 故选CD。 28．某餐馆为招来顾客想制作一块1m2的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而告失败，其实硬的岩石处在太高的山体底部也会瘫软，这是因为山峰高到一定程度后岩石基部压强过大，会发生溶化而开始流动的缘故。 （1）若每摩尔岩石熔化时要吸收热量为λm，岩石的摩尔质量为，山体可看作均匀的圆柱体。当山高达极限高度H时继续增高一点就熔化掉一点，既不能再增高了。试从能量的角度写出山的极限高度表达式。 （2）设岩石的主要成分为SiO2，其，求山的最大高度H值。（SiO2的摩尔质量=0.06kg/mol） 【答案】（1）；（2）14233m 【详解】（1）如图所示 设山体为一个横截面积为S，高为H的圆柱体，若山增加Δh高度后，增加的质量为m,底部就熔化掉Δh的高度，这表明H这个数值已经是山高的极限了，这时m的势能减小量转化为熔化岩石的内能。 山体的总质量为M，由密度公式可得 M=ρV=ρSH 被熔化岩石的质量为m m=ρVm=ρSΔh 由题知，质量为μ的岩石熔化时要吸收热量为λ，所以熔化的岩石需要吸热： 岩石熔化山体的势能减小量等于熔化岩石吸收的热量，即 MgΔh=Q 联立有 解得 （2）将， =0.06kg/mol带入可得 29．质量的铅弹以速度水平射入质量的靶中未穿出。靶原来静止在光滑的水平面上，并可自由滑动。已知铅弹的比热容，若铅弹射入靶的过程中，机械能的损失有50%转化为铅弹的内能，铅弹的温度将升高多少。 【答案】 【详解】设铅弹射入靶中后，的共同速度为v，由动量守恒定律可得 机械能的损失为 铅弹的内能为 设铅弹的温度升高，则有 代入数据联立解得 30．下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。 (1)利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。 (2)造一条没有动力系统的船在水面上行驶。 (3)通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。 【答案】(1)不符合。理由见解析；(2)不符合。理由见解析；(3)符合。理由见解析 【详解】(1)不符合。磁铁可以让机械转动起来，这是将磁场能转化为动能，但是如果没有外界能量的输入，机械不能永远转动起来。 (2)不符合。如果船没有外界提供动力，将无法在水面上行驶。 (3)符合。可以利用光电发电机将太阳能转化为电能，再利用电能让飞机飞行。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$