第2节 能量的转化与守恒（分层作业）物理鲁科版选择性必修第三册

2．能量的转化与守恒 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、能量守恒定律 1 二、能量守恒与气体定律 5 【拓思维·重难突破】 9 【链高考·精准破局】 11 一、能量守恒定律 1.一种叫作“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10kV～20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。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．光能转化为电能 D．机械能转化为电能 【答案】D 【详解】压电陶瓷片能量转化前要消耗机械能转化后得到了电能，故ABC错误，D正确。 故选D。 2.下列关于能量守恒定律的认识正确的是（　　） A. 某种形式的能减少，一定不存在其他形式的能增加 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永动机不可能制成 D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 【答案】BC 【详解】、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增加；故A错误； 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、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、石子从空中下落时，停止在地面上，机械能减少，但没有消失，而是转化成了其他形式的能；故D错误； 故选。 3.我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。如图甲所示，某海湾水面面积约为，现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝下方通道的闸门，可使水位保持在不变。退潮时，坝外水位降至。假如利用此水坝建水力发电站水流经通道即可带动发电机工作，且重力势能转化为电能的效率是，每天有两次涨潮、两次退潮。如图乙所示，涨潮和退潮时水流都能推动水轮机发电，则该电站一天大约能发电海水的密度约为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【详解】由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，，故发电时水减少的重力势能，一天发电四次，转化成的电能， 故C正确，ABD错误。 4.位于钱塘江南岸的杭州奥体中心主体育场俗称“大莲花”。为这朵“大莲花”调节温度的，不仅有中央空调，还有江水源空调。江水源空调就是用多组江水源热泵抽取钱塘江的水，再利用江水与体育场室内空气的温差，实现制冷和制热，从而让场馆达到冬暖夏凉的效果。已知每组江水源热泵由电动机、水泵、输水钢管组成，钱塘江抽水处水源距离地表6m深，安装抽水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与钱塘江地下水源连通，水泵出水口离地表高度为0.45m，水流由出水口水平喷出时的速度为4m/s，每秒出水量为3kg。水泵由功率为330W的电动机带动，已知电动机额定电压为220V，水泵的抽水效率为75%（抽水效率是指水泵的输出功率与输入功率的比值），水的密度为1.0×103kg/m3，则（　　） A．出水口钢管横截面积为2.5×10﹣3m2 B．水泵的输入功率为217.5W C．每秒内水流机械能增加24J D．电机发热功率为40W 【答案】D 【详解】A.根据Q＝v0S，可得出水口钢管横截面积为Sm3＝7.5×10﹣4m2，故A错误； C.每秒内水流机械能增加ΔE＝Δmghm3×10×（6+0.45）J3×42J＝217.5J，故C错误； B.水泵的输入功率为P入290W，故B错误； D.电机发热功率为P热＝P电﹣P入＝（330﹣290）W＝40W，故D正确。 故选D。 5.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。 6.下列说法正确的是（　　） A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的 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 C. “既要马儿跑，不让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，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，说明能量可以凭空产生 【答案】C 【详解】永动机违反能量守恒定律，即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，选项A错误； 根据能量守恒定律，太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，照射到宇宙空间的能量也不会消失，选项B错误； “既要马儿跑，不让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的，选项C正确； 由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，选项D错误。 故选C。 7.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。 8.宋朝开庆年间，宋军发明的管状火器——突火枪（如图甲），是世界上第一种发射子弹的步枪。突火枪以厚竹筒为枪管，内部装填火药与子弹，点燃引线引爆火药后，瞬间完成燃烧，子弹开始加速运动，至子弹出枪管前可认为枪管中的气体质量不变，该过程中气体压强p与体积V的关系图像如图乙所示，S1、S2为ABC和BCED区域的面积，忽略子弹与枪管之间的摩擦力，则子弹射出枪管时的动能大小可表示为（　　） A．S1 B．S2 C． D． 【答案】C 【详解】由题意，气体的图像中，图线与坐标轴所围成图形的面积表示气体对外做的功，由动能定理，有 则子弹射出枪管时的动能大小可表示为 故选C。 二、能量守恒与气体定律 9.列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热 C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变 【答案】AC 【详解】AB．上下乘客时气缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，气体的内能不变；根据热力学第一定律，气体被压缩，外界对气体做功，气体放出热量， A正确，B错误； CD．剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，根据热力学第一线定律，气体内能增加，温度升高，C正确，D错误。 故选AC。 10.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（　　） A．内能增加，外界对气体做正功 B．内能减小，所有分子热运动速率都减小 C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【答案】C 【详解】初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有 汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压。 AB．汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误； CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。 故选C。 11.如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热 【答案】AD 【详解】A．1→2为绝热过程，根据热力学第一定律可知此时气体体积减小，外界对气体做功，故内能增加，故A正确； B．2→3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功，故气体吸收热量，故B错误； C．3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误； D．4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，故可知气体向外放热，故D正确。 故选AD。 12.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（　　） A. 压强变大 B. 对外界做功 C. 对外界放热 D. 分子平均动能变大。 【答案】B 【详解】A、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据可知体积增加，压强减小，故A错误； B、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，故B正确； C、根据热力学第一定律，气体温度不变，则内能不变，气体对外做功，则吸收热量，故C错误； D、温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，故D错误。 故选B。 13.“拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。 圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L。 汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距地面处。 已知环境温度恒为T0，大气压强恒为p0，重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，求： （1）闭合开关后缸内气体的压强； （2）酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T与环境温度T0的比值； （3）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，则 得 （2）重物缓慢升高过程中，气缸内压强不变，根据 得 （3）外界对气体做功为 气体放出的热量为Q，根据 得 14.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。 (1)求此时胎内气体的压强； (2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程 整理代入数据得 （2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为 由热力学第一定律 代入数据可得 15.假设滑冰场地是光滑冰面，质量为的小明手持一个质量为的篮球，以的速度水平滑行。突然小明将篮球水平向前抛出，抛出后小明的速度变为。若抛出过程中消耗的体内化学能中约转化为小明和篮球的机械能增量，则此次抛球过程中小明消耗的化学能约为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【详解】设小明质量为，篮球质量为，小明将篮球水平向前抛出后篮球速度为，由动量守恒定律 ，解得 抛球过程中增加机械能 小明消耗的化学能 解得，约为 ABC错误，D正确。 16.如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积、高度的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放在水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差，该过程传感器显示筒内气体温度始终为。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持值不变，当圆筒提升时，传感器显示筒内气体温度为。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为，其中，大气压强为，水的密度。重力加速度。 (1)在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能 （“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求筒内气体的温度； (3)求圆筒提升过程中筒内气体吸收的热量。 【答案】(1) 不变 增大(2)(3) 【详解】（1）[1]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变； [2]在圆筒缓慢向下吊放过程中，气体温度不变，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。 （2）设圆筒到达某一深度时筒内空气长度，此过程等温变化，由玻意耳定律得 解得 圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律得 解得 （3）在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为，则有 解得 内能变化 解得 由热力学第一定律 解得 17.如图甲所示，横截面积为S、长为的汽缸内壁光滑，用质量为的活塞封闭一定量的气体，放在地面开口水平时，活塞恰好位于汽缸中央位置，一根轻质弹簧两端分别与汽缸底部和活塞相连，此时弹簧处于原长状态。已知大气压强为，当地重力加速度为，忽略活塞厚度和弹簧体积，气体视为理想气体。 (1)若将汽缸开口向下置于水平地面，稳定后活塞到汽缸底部的距离为，如图乙所示。汽缸内气体温度始终不变，求弹簧的劲度系数； (2)若撤去轻质弹簧，通过电阻丝对封闭气体加热，使活塞距汽缸底部的距离从缓慢地移动到，如图丙所示，加热前汽缸内气体温度为。已知汽缸内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，为已知常数，求该过程中汽缸内气体吸收的热量。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）气体发生等温变化，状态1时有， 状态2时有 由玻意耳定律得 以图乙中的活塞为研究对象，则有 联立解得 （2）气体发生等压变化，则由盖—吕萨克定律得 解得 此过程中气体内能增加量 气体对外做功大小为 由热力学第一定律可得此过程中汽缸内气体吸收的热量 18.（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 【答案】A 【详解】气袋被压缩且绝热（无热交换），视为理想气体。 AB．绝热压缩时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，B错误； C．根据理想气体状态方程，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C错误； D．气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做负功，故D错误。故选A。 19.（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 【答案】A 【详解】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，由于气体的内能不变，则吸收的热量与气体对外做的功相等。 故选A。 20.(2024·河北·高考真题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（　　） A．弹簧恢复至自然长度 B．活塞两侧气体质量相等 C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 【答案】ACD 【详解】A．初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态。因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出。左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确； B．由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量，故B错误； C．密闭的汽缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确； D．初始时气体在左侧，最终气体充满整个汽缸，则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍，故D正确。 故选ACD。 21.（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1×103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求气体在状态3的体积V3； (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。 【答案】(1) 不变 减小(2)V3 = 1.0201 × 103 cm3(3)ΔU = 2.53 J 【详解】（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。 （2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律 其中 ，， 解得 此时气体压强为 气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律 其中 代入数据解得，气体在状态3的体积为 （3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为 由热力学第一定律 其中 ， 代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为 22.（2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 【答案】(1)(2)减少(3) 【详解】（1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 （3）罐内外的压强差 状态2皮肤受到的吸力大小 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2．能量的转化与守恒 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、能量守恒定律 1 二、能量守恒与气体定律 3 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 6 一、能量守恒定律 1.一种叫作“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10kV～20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。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．光能转化为电能 D．机械能转化为电能 2.下列关于能量守恒定律的认识正确的是（　　） A. 某种形式的能减少，一定不存在其他形式的能增加 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永动机不可能制成 D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 3.我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。如图甲所示，某海湾水面面积约为，现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝下方通道的闸门，可使水位保持在不变。退潮时，坝外水位降至。假如利用此水坝建水力发电站水流经通道即可带动发电机工作，且重力势能转化为电能的效率是，每天有两次涨潮、两次退潮。如图乙所示，涨潮和退潮时水流都能推动水轮机发电，则该电站一天大约能发电海水的密度约为（　　） A. B. C. D. 4.位于钱塘江南岸的杭州奥体中心主体育场俗称“大莲花”。为这朵“大莲花”调节温度的，不仅有中央空调，还有江水源空调。江水源空调就是用多组江水源热泵抽取钱塘江的水，再利用江水与体育场室内空气的温差，实现制冷和制热，从而让场馆达到冬暖夏凉的效果。已知每组江水源热泵由电动机、水泵、输水钢管组成，钱塘江抽水处水源距离地表6m深，安装抽水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与钱塘江地下水源连通，水泵出水口离地表高度为0.45m，水流由出水口水平喷出时的速度为4m/s，每秒出水量为3kg。水泵由功率为330W的电动机带动，已知电动机额定电压为220V，水泵的抽水效率为75%（抽水效率是指水泵的输出功率与输入功率的比值），水的密度为1.0×103kg/m3，则（　　） A．出水口钢管横截面积为2.5×10﹣3m2 B．水泵的输入功率为217.5W C．每秒内水流机械能增加24J D．电机发热功率为40W 5.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 6.下列说法正确的是（　　） A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的 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 C. “既要马儿跑，不让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，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，说明能量可以凭空产生 7.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 8.宋朝开庆年间，宋军发明的管状火器——突火枪（如图甲），是世界上第一种发射子弹的步枪。突火枪以厚竹筒为枪管，内部装填火药与子弹，点燃引线引爆火药后，瞬间完成燃烧，子弹开始加速运动，至子弹出枪管前可认为枪管中的气体质量不变，该过程中气体压强p与体积V的关系图像如图乙所示，S1、S2为ABC和BCED区域的面积，忽略子弹与枪管之间的摩擦力，则子弹射出枪管时的动能大小可表示为（　　） A．S1 B．S2 C． D． 二、能量守恒与气体定律 9.列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热 C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变 10.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（　　） A．内能增加，外界对气体做正功 B．内能减小，所有分子热运动速率都减小 C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 11.如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热 12.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（　　） A. 压强变大 B. 对外界做功 C. 对外界放热 D. 分子平均动能变大。 13.“拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。 圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L。 汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距地面处。 已知环境温度恒为T0，大气压强恒为p0，重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，求： （1）闭合开关后缸内气体的压强； （2）酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T与环境温度T0的比值； （3）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。 14.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。 (1)求此时胎内气体的压强； (2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。 15.假设滑冰场地是光滑冰面，质量为的小明手持一个质量为的篮球，以的速度水平滑行。突然小明将篮球水平向前抛出，抛出后小明的速度变为。若抛出过程中消耗的体内化学能中约转化为小明和篮球的机械能增量，则此次抛球过程中小明消耗的化学能约为（　　） A. B. C. D. 16.如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积、高度的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放在水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差，该过程传感器显示筒内气体温度始终为。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持值不变，当圆筒提升时，传感器显示筒内气体温度为。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为，其中，大气压强为，水的密度。重力加速度。 (1)在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能 （“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求筒内气体的温度； (3)求圆筒提升过程中筒内气体吸收的热量。 17.如图甲所示，横截面积为S、长为的汽缸内壁光滑，用质量为的活塞封闭一定量的气体，放在地面开口水平时，活塞恰好位于汽缸中央位置，一根轻质弹簧两端分别与汽缸底部和活塞相连，此时弹簧处于原长状态。已知大气压强为，当地重力加速度为，忽略活塞厚度和弹簧体积，气体视为理想气体。 (1)若将汽缸开口向下置于水平地面，稳定后活塞到汽缸底部的距离为，如图乙所示。汽缸内气体温度始终不变，求弹簧的劲度系数； (2)若撤去轻质弹簧，通过电阻丝对封闭气体加热，使活塞距汽缸底部的距离从缓慢地移动到，如图丙所示，加热前汽缸内气体温度为。已知汽缸内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，为已知常数，求该过程中汽缸内气体吸收的热量。 18.（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 19.（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 20.(2024·河北·高考真题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（　　） A．弹簧恢复至自然长度 B．活塞两侧气体质量相等 C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 21.（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求气体在状态3的体积V3； (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。 22.（2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $