3. 2能量守恒定律及其应用 同步练-2024-2025学年高二下学期物理粤教版(2019)·选择性必修第三册

3.2能量守恒定律及其应用 一、单选题 1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能（　　） A．增加了1100 J B．减少了1100 J C．增加了690 J D．减少了690 J 2．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 3．有关能量的转化和守恒定律，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 4．下列关于热学的知识叙述正确的是（　　） A．分子间的作用力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子力减小，分子势能增大 B．对于一定种类的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的 C．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化 D．气体的状态变化时，若温度升高，则每个气体分子的平均动能增加 5．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 6．关于系统的内能，下述说法中正确的是（    ） A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B．一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 C．外界对系统做功W，系统的内能增加 D．系统从外界吸收了热量Q，系统的内能增加 7．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” 8．第一类永动机失败的原因是（　　） A．人类的技术还不够发达 B．制造永动机的零件做得不够精密 C．它违背了能量守恒定律 D．还没有找到合理的设置结构 9．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 10．下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式 B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性 C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的 D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能 11．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 12．下述各种现象中，不属于做功改变内能的是（    ） A．锯条锯木头，锯条发烫 B．擦划火柴，火柴头着火 C．冬天对着手呵气，手变暖 D．电流通过导体，导体会发热 13．如图所示，是中国古代玩具饮水鸟，它的神奇之处是，在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鸟将绕着O点不停摆动，一会儿它又会俯下身去，再“喝”一口水。A、B是鸟上两点，说法正确的是（　　） A．A、B两点的向心加速度大小相同 B．A、B两点的线速度大小不同，角速度大小相同 C．此过程虽然不违反能量守恒定律，但不可能发生 D．此过程违反能量守恒定律，但可能发生，说明第一类永动机可以制成 14．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动。这说明（　　） A．动能可以凭空产生 B．可以制造出不消耗能量的永动机 C．太阳能可以转化为其他形式的能 D．太阳可以提供无穷无尽的能量，不需要节约能源 15．如图所示为某品牌的气压式电脑椅，其主要构造是由汽缸和活塞及汽缸内的封闭气体组成，汽缸及活塞为导热材料制成。人坐下时，向下压活塞，使气体体积减小；人离开椅子后，汽缸内的气体体积增大将椅子顶起。假设汽缸内的气体可视为理想气体，周围环境温度及大气压强恒定，则下列说法正确的是（　　） A．人迅速坐下时，缸内气体的温度一定不变 B．人坐在椅子上不动，当环境温度降低，气体的压强将减小 C．人离开椅子后，足够长时间内，汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量 D．人离开椅子后，汽缸内气体吸收的热量一定比对外做的功少，否则违背了热力学第一定律 二、多选题 16．下列判断正确的是_______________。 A．“PM2.5”在空气中的运动属于布朗运动 B．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 C．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 D．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能 E．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的 17．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 18．如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比（　　） A．左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加 B．左右两边气体温度都升高 C．左边气体压强增大 D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 三、解答题 19．永动机给我们的启示。 20．太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率是1.4kW，今要用凹面镜制成的太阳灶烧水，并要使初温为20℃、质量为5kg的水在1200s内沸腾，则太阳灶中凹面镜受光照面积的直径至少应该是多少？（设太阳灶的总效率为50%） 21．地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射照度都是不相同的。下表给出了热带、温带和比较寒冷地带的太阳平均辐射照度。若在上海地区安装一台太阳能热水器。已知其采光面积为、热转换效率为40%，水的比热容为J/（kg·℃）。试求： （1）此太阳能热水器每天能吸收多少焦的太阳能？ （2）设热水器中水的温度升高20℃，则该热水器平均每天能提供多少热水？ 地区 太阳平均辐射照度 热带、沙漠 5～6 温带 3～5 阳光较少地区（北欧） 2～3 《3.2能量守恒定律及其应用（粤教版2019）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D B A A C C B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 D C B C C ADE BC ABC 1．C 【详解】由热力学第一定律得 ΔU＝900 J-210 J＝690 J 故选C。 2．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。 3．D 【详解】能量的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的一个规律，适用于一切能量和一切物理过程，故D正确，ABC错误； 故选D。 4．B 【详解】A．当r>r0时，分子间的作用力表现为引力，随着分子间的距离增大，分子力先增大后减小，A错误； B．根据热力学的统计规律，对于一定种类的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的。故B正确； C．根据热力学第二定律，不可能将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化。故C错误； D．温度升高，并不是每个气体分子的平均动能均增加，D错误。 故选B。 5．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。 6．A 【详解】A．根据内能的定义可知，物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能，故A正确； B．物体宏观的机械能与内能无关，故B错误； CD．根据热力学第一定律 可知外界对系统做了多少功W，系统的内能不一定增加多少，同理，系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能也不一定增加多少，故CD错误； 故选A。 7．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。 8．C 【详解】第一类永动机当时设计的思路是机器不需要外界的动力或燃料却能源源不断地对外做功。显然这种设计思维违背了能量守恒定律，这也是第一类永动机失败的原因，所以C正确，ABD错误。 故选C。 9．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． 10．B 【详解】A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误； B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，选项B正确； C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，C错误； D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。 故选B。 11．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。 12．C 【详解】A．锯条锯木头，克服摩擦力做功，使锯条的内能增加、温度升高而发烫，是利用做功的方式改变内能，A不符合题意； B．擦划火柴，克服摩擦力做功，使火柴头的内能增加、温度升高达到燃点而燃烧，是利用做功的方式改变内能，B不符合题意； C．而冬天对着手呵气，是手从热气吸收热量，使手的内能增加、温度升高而变暖，是利用热传递的方式改变内能，C符合题意； D．电流通过导体，电流做功，消耗的电能转化为内能，使导体发热，是利用做功的方式改变内能，故D不符合题意。 故选C。 13．B 【详解】B．根据同轴转动角速度相等知，A、B两点的角速度大小相同，根据知A点半径大，线速度较大，故B正确； A．根据知A点半径大，加速度较大，故A错误； C．饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球，其间以一个玻璃管连接，内部装有易挥发的液体。其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发会吸收头部空气中的热量，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，重复前方的运动，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，此过程不违反能量守恒定律，可能发生，故C错误； D．此过程不违反能量守恒定律，可能发生，说明第一类永动机不可以制成，故D错误。 故选B。 14．C 【详解】AC．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动，是太阳能转化成机械能，故A错误，C正确； B．不消耗能量的永动机违背能量守恒定律，不能制造，故B错误； D．能量不是取之不尽的，并且有些能量目前我们还无法利用，从而需要节约能源，故D错误。 故选C。 15．C 【详解】A．人迅速坐下时，外界对气体做功，气体还没来得及与外界充分发生热量交换，所以缸内气体的温度可能升高，故A错误； B．人坐在椅子上不动，由人处于平衡状态，可知气体的压强不发生变化，故B错误； CD．人离开椅子后，经过足够长时间，气体的温度和外界温度相等，可知气体的内能不变，气体体积增大，则气体对外界做功，由热力学第一定律 可得 可知汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量，故C正确，D错误。 故选C。 16．ADE 【详解】A．“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，是分子团的运动，属于布朗运动，A正确； B．潮湿时，空气的相对湿度较大，干燥时，空气的相对湿度较小，但绝对湿度大小不能确定，B错误； C．用手捏面包，面包体积会缩小，只能说明面包内有气孔，C错误； D．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．所以可利用的能源会逐渐减小，D正确； E．一定质量的单晶体在熔化过程中温度不变，分子的平均动能不变，所吸收的热量全部用来增大分子势能，E正确。 故本题选ADE。 17．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。 18．ABC 【详解】ABC.当电热丝通电后，右侧的气体吸收电热丝放出的热量，温度升高，同时绝热膨胀，向左推动活塞，从而对左边气体做功，由题意并根据热力学第一定律可知，左边气体内能增加，温度升高；根据理想气体状态方程可知左边气体压强增大，所以左边气体分子单位时间内撞击活塞的次数增加，故ABC正确； D．根据能量守恒定律可知，两边气体内能的总增加量等于电热丝放出的热量，故D错误。 故选ABC。 19．见解析 【详解】人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律，永动机失败为能量守恒定律的建立从反面提供了证据。 20．1.6m 【详解】设凹面镜的直径为d，在t＝1200s内太阳辐射到凹面镜的能量 E＝Pt·S＝×3.14d2×1400×1200＝1.3188×106d2 根据能量守恒可知 50%E＝c水mΔt 即 1.3188×106d2×50%＝4.2×103×5×（100－20） 解得 d≈1.6m 21．（1）；（2） 【详解】（1）上海地区属于温带地区，故根据表中的数据，太阳平均辐射照度值取 此太阳能热水器每天能吸收的太阳能为 （2）根据能的转化和能量守恒定律可列出 学科网（北京）股份有限公司 $$