第三章 3 能量守恒定律-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 3.能量守恒定律 基础练)习 知识点I理解能量守恒定律 减小到7ms的过程中，内能增量是某个 1.关于能量转化，以下说法不正确的是 定值，如果物体继续运动，又产生相等内 ( 能增量，这时物体的速度应是（) A.正在运转中的电风扇是机械能变成电能 A.5.66m/s B.4.12m/s B.燃烧煤是化学能转变为内能 C.5 m/s D.3 m/s C.电热器是将电能转变为内能 5.电动车是非常节能、 AE/kJ D.水力发电站是使水流的机械能转变为 环保的交通工具，车 电能 的前轮装有发电机， 6 10x/m 2.永动机是不可制成的，这是因为永动机 发电机与蓄电池连接。 第5题图 当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电 A.不符合机械能守恒定律 动车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其 B.违背了能量转化和守恒定律 他形式的能转化成电能储存起来。现有某人 C.制造永动机的技术不过关 骑车以5kJ的初动能在粗糙的水平路面上 D.无法解决机械摩擦问题 滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由 3.(多选)关于能量守恒定律，以下说法正 滑行，其动能随位移变化关系如图直线α所 确的是() 示；第二次启动自动充电装置，其动能随位 A.某种形式的能量减小，一定有其他形 移变化关系如图曲线b所示，则第二次向蓄 式的能量的增加 电池所充的电能可能接近() B.某个物体的能量减少，一定有其他物 A.5 kJ B.4kJ 体的能量的增加 C.3kJ D.2 kJ C.不需要消耗能量的永动机是不可能制 6.（多选)如图所示，某 成的 段滑雪雪道倾角为 D.摆动的秋千最后停止了，说明能量消 30°，总质量为m(包 30° 失了 括雪具在内)的滑雪 第6题图 运动员从距底端高为h处的雪道上由静止 知识点2能量守恒定律的应用 4.物体在水平面上运动，当它的速度由9ms 开始匀加速下滑，加速度为了8。在他从 40)练 第三章热力学定律 上向下滑到底端的过程中，下列说法正确 C.运动员克服摩擦力做功为}mg动 的是( A.运动员减少的重力势能全部转化为动能 D.下滑过程中系统减少的机械能为号mh B.运动员获得的动能为子mgh 3 提升练匀 7.学习了内能及能量的转化和守恒后，同学 A.t=V5s,Q=1.25J 们在一起梳理知识时交流了以下想法，你 B.i=V5 s,Q=0.5 J 认为其中不正确的是() C.t=3s,Q=0.25J A.做功改变物体的内能是不同形式的能 D.t=2.5s,Q=0.25J 量相互转化 9.某学生在单杆上做引体向上时，完成一次 B.物体放出热量，发生了能量的转移， 引体向上动作，估算他消耗的能量最接 其温度一定降低 近的是( C.燃气推动“嫦娥三号”探测器调姿发 A.50J B.300J 生了能量的转化 C.1000J D.3000J D.能量在转化和转移的过程中总会有损 :10.(多选)如图所示，一木块放在光滑水 耗，但能量的总量保持不变 平面上，一子弹水平射入木块中，射入 8.如图所示，传送带保持1ms的速度顺时 深度为d,平均阻力为f,设木块滑行距 针转动。现将一质量m=0.5kg的物体轻轻 离为s时开始匀速前进，下列判断正确 地放在传送带的α点上，物体与传送带间 的是( 的动摩擦因数u=0.1,a、b间的距离L= 2.5m,g取10m/s2。设物体从a点运动到 b点所经历的时间为t,该过程中物体和传 送带间因摩擦而产生的热量为Q,下列关 第10题图 于t和Q的值说法正确的是() A.子弹损失的动能等于fd B.子弹损失的动能等于f(s+d) C.总机械能的损失等于 第8题图 D.总机械能的损失等于fd 练 41不同的物理量，它们的物理意义不同。 7.C【解析】做功与热传递在改变物体的内能的效 果上是等效的，但从能的转化观点来看它们的区别在 于：做功是其他形式的能转化为内能，能量的形式变化 必须做功：热传递则是内能在物体间发生转移，能量的 形式没有变化。 提升练习 8.BC【解析】物体内能的改变，可以通过做功或 热传递来实现；由能量守恒定律可知，物体内能的增 加，一定伴随其他形式能量的减少；焦耳的这套实验装 置证明了热量和功之间存在确定的数量关系，就是热功 当量；热量与功是两个不同的物理量。 9.C【解析】力F向下压活塞时，外力对气体做 功，因和外界没有热交换，故气体的内能增加；理想气 体不计分子势能，故气体的分子平均动能增加，气体温 度升高；由理想气体的状态方程可知，因温度升高、气 体体积减小，故气体的压强增大。 10.B【解析】玉米爆开前通过从锅吸热增加内能， 不是做功改变内能，A错误，B正确；玉米膨胀对外做 功，玉米粒内能会减少，C、D错误。 >m2.热力学第一定律 基础练习 1.D【解析】在打气过程中，压缩气体做功，使气 体内能增大，温度升高，所以气筒壁的温度明显高于打 气前的温度。在这个过程中机械能转化为内能。 2.A【解析】当向下压气筒的时候，外界对气筒内 气体做功，内能增大，气体温度大于气筒壁温度，气体 就会向气筒壁传热；利用太阳能加热水，属于热传递改 变物体的内能；爆竹爆炸时内能转化为机械能；水蒸气 将壶盖顶起属于内能转化为机械能。 3.B【解析】绝热过程说明功等于内能的变化，系 统对外做功，内能减少。 4.D【解析】气体膨胀，活塞把重物逐渐举高说明 气体对外做功，绝热汽缸说明功等于内能的变化，内能 减少，理想气体不计分子势能，所以温度降低。 5.A【解析】自行车内胎充气过足，又放在阳光下 暴晒，气体吸热温度升高，压强增大，车胎突然爆裂的 瞬间，气体内能减少。 6.A【解析】向上拉活塞，气体体积变大，压强变 小，气体温度降低，分子平均动能减小；拉力F对活塞 做功大于气体对活塞做功，根据热力学第一定律判断气 体内能的变化。 7.B【解析】外界对气体做了9×10J的功，则W= 9x10J,气体的内能减少了1.2×10J,则△U=-1.2×105J; 由热力学第一定律可得Q=△U-W=-2.1×10J,气体向外 放出的热量为2.1×105J。 参考答案与解析。 提升练习 8.BD【解析】内能与物体的状态有关，比如同质 量、同温度的水和冰的内能就不同，A错误；热量是热 传递过程中物体内能变化的量度，B正确；物体温度升 高，分子平均运动加剧，不是每个分子的动能都增加， C错误：物体的内能增大不一定是温度升高，也许是对 物体做功，D正确。 9.C【解析】右侧为真空，气体自由膨胀做功“没 有对象”，当然不做功。根据热力学第一定律△U=W+Q 判断气体内能的变化。理想气体，内能由温度决定，内 能不变，温度也就不变。 10.B【解析】理想气体，内能只与温度有关，而外 界温度不变，气体温度不变，所以内能不变，气体体积 减小，外界对气体做功，W为正，U恒定，所以Q为 负，即气体向外界放热。 11.BD【解析】由图可知，a与b在同一条过原点 的直线上，则a与b的体积是相等的，同理，c与d在 同一条过原点的直线上，则c与d的体积是相等的，b 与c的压强相等，C的温度高，由理想气体状态方程可 知，c的体积大。所以可得V=V<V=Va,故A错误。c 的体积大，则由b到c的过程中气体对外做功；c的温 度高，则c的内能大。b到c的过程中气体对外做功而 内能增大，由热力学第一定律可知气体吸收热量，故B 正确。由图可知，c状态的温度大于d状态的温度，所 以气体c到d过程中，气体内能减小，故C错误。理想 气体从a状态到c状态的过程中，a状态：V=2.0x103m3, p.=1.0x105Pa,T=200K。c状态：p=2.0x105Pa,T= 800K,由理想气体的状态方程得V=4.0x103m,可知 d状态的体积也是4.0x103m。理想气体从d状态到a 状态的过程中，外界对气体做功为W=p(V。-V),解得 W=200J,故D正确。 >"3.能量守恒定律 基础练习 1.A【解析】电扇是将电能转化为机械能：燃烧发 生化学变化，产生热量；电热器是通电后发热，消耗电 能，产生热能；水力发电站利用水流的机械能产生电能。 2.B【解析】永动机是不可能制成的，因为它违背 了能量守恒定律。 3.ABC【解析】根据能量守恒定律的内容进行分 析，不同形式的能量之间可以相互转化，总量不变；能 量不能被创生，也不能被消灭。 4.B【解析】设物体质量为m,v1=9m/s,v2=7ms, 最终速度减为，由能量守恒定律有2mi一分mi 子m-m,代人数值得sV7ms≈4.12ms。 5.D【解析】第一次关闭自充电装置，由图线a知 道在10m处时停止运动，动能变为0，则只有滑动摩擦 55 高中物理选择性必修第三册（人教版） 力做负功，根据功能关系(f×10)J=5000J,解得f= 500N:第二次启动自充电装置，由图线b知道6m处 停止运动，动能变为0，则滑动摩擦力做负功，根据功 能关系，所做功大小等于初动能减去向蓄电池所充的电 能E,即(fx6)J=5000J-E,解得E=5000J-500×6J= 2000J=2kJ。所以第二次向蓄电池所充的电能是2kJ, D正确。 6.BC【解析】运动员的加速度小于sin30°，所以 必受摩擦力，由牛顿第二定律可知摩擦力大小为f仁石mg, 克服摩擦力做功为W= h 1 6 m&sin30°=3mgh:摩擦力做 功，机械能不守恒，减少的势能没有全部转化为动能， 而是有}mgh转化为内能，也是下滑过程中系统减少的 机械能：运动员获得的动能为子mg。 提升练习 7.B【解析】改变物体内能的方式有两种：做功和 热传递，热传递改变物体内能是内能的转移，做功是其 他形式的能量转化为内能：如果外界对物体做功比物体 放出的热量多，物体的温度可能升高：燃气推动“嫦娥 三号”探测器是内能转化为机械能。在一定条件下各种 形式的能量可以相互转化，能量在转移和转化的过程中 总会有损耗，遵守能量转化和守恒定律。 8.C【解析】根据牛顿第二定律，有umg=ma,解得 g1m心，加速时间为。0=十1s,加速位移为 2广号×1x1m-0.5m,枚匀速位移为325m 0.5m=2.0m,匀速运动的时间为t2=2=2.0s,故运动的 总时间为t=t1+t2=3s,再求解热量Q,相对路程为△s= vt1-x=0.5m,故热量为Q=mgAs=0.1×0.5×10×0.5J=0.25 J。故C正确。 9.B【解析】根据能量的转化与守恒，消耗的能量 等于完成一次引体向上动作所做的功。一般的人的质量 约为60kg,胳膊长约50cm,完成一次引体向上动作所 做的功W=Fx=mg·=60x10x0.5J=300J。在四个选项中， B最为接近，其他的三个与该数据相差太大，B正确， A、C、D错误。故选B。 10.BD【解析】根据动能定理，子弹损失的动能等 于克服阻力做的功，为fs+d),故A错误，B正确；根 据能量守恒定律，木块动能的增加量等于摩擦力对其做 的功为，故木块动能增加，木块和子弹系统动能减 小fd,机械能减小fa,故C错误，D正确。 >"4.热力学第二定律 基础练习 1.D【解析】根据热力学第二定律，热量不能由低 56 温物体传递到高温物体而不引起其余变化：外界对物体 做功，物体可能同时放热，故其内能不一定增加；第二 类永动机不可能制成，是因为违反了热力学第二定律： 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并把 它全部用来做功，而不引起其他变化。 2.C【解析】冰箱能使热量从低温物体传递到高温 物体，要消耗电能，因此遵循热力学第二定律；空调工 作时消耗的电能大于室内温度降低所放出的热量；一切 与热现象有关的宏观过程都是不可逆的：不可能通过给 物体加热而使它运动起来，因为其违背了热力学第二 定律。 3.C【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象 有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为 内能，而内能转化成机械能是有条件的。 4.C【解析】第一类永动机是不可能制成的，因为 它违背了能量守恒定律；第二类永动机不违反能量守恒 定律，但违反了热力学第二定律；热量可以自发地从高 温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传 递到高温物体，若能从低温物体传递到高温物体，必须 依靠外界的帮助，则说明能量转移具有方向性；热力学 第二定律表明，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程 都具有方向性，而不一定是所有物理过程都有方向性。 5.B【解析】根据热力学第二定律可知，机械能可 能全部转化为内能：在没有外界影响时，内能不能全部 用来做功以转化成机械能。凡与热现象有关的宏观过程 都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传 递给低温物体，不能自发从低温物体传递给高温物体。 -273.15℃是一切低温的极限，故制冷机不可能使温度 降到-293℃。第一类永动机违背了能量守恒定律，第二 类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定 律，第二类永动机不可能制造出来。 6.AD【解析】对于某个系统而言，各种微观态出 现的概率是一样的，但是有些宏观态对应的微观态比较 多，有些宏观态对应的微观态较少，所以有些宏观态出 现的概率大，有些宏观态出现的概率小，A正确，B错 误；根据热力学第二定律的表述，在任何自然过程中， 一个孤立系统的总熵不会减小，但不一定增大，也可能 保持不变，C错误；熵是分子运动无序性的量度，熵越 大，分子运动的无序性越大，故D正确。 7.C【解析】嫡是系统内分子运动无序性的量度， 在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大；根据 热力学第二定律，在自然过程中熵是不会减小的；热力 学第二定律也叫熵增加原理；在一个孤立的系统中，嫡 越大，系统的无序度越大，故C正确。 8.BD【解析】改善空气质量最根本的是减少污染 气体排放，例如减少废气、废水、废渣，减少CO2的排 放等，多使用清洁能源，少使用化石能源。 9.BD【解析】节能减排，应做到节约能源，避免