第3章 第2节 能量的转化与守恒（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（鲁科版）

第3章　热力学定律 第2节　能量的转化与守恒 基础过关练 题组一　对能量守恒定律的理解 1.(2024天津九十六中开学考试)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 2.(多选题)下列关于能量转化现象的说法中,正确的是 (　　) A.用太阳灶烧水是太阳能转化为内能 B.电灯发光是电能转化为光能 C.核电站发电是电能转化为内能 D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里,水温升高是动能转化为内能 题组二　对能量守恒定律的应用 3.如图所示为冲击摆实验装置,一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合为一体,共同摆起一定的高度,则下面有关能量转化的说法中正确的是　 (　　) A.子弹的动能转化成沙箱和子弹的内能 B.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的势能 C.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的动能 D.子弹的动能一部分转化成沙箱和子弹的内能,另一部分转化成沙箱和子弹的机械能 4.(2023四川南充白塔中学月考)在一个密闭绝热的房间里,有一电冰箱正在工作,如果打开电冰箱的门,过一段时间后房间的温度会 (　　) A.降低　　　　B.不变　　　　C.升高　　　　D.无法判断 5.(多选题)如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是 (　　) A.这个装置可测定热功转换关系 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别 6.如图所示的容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。开始时A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐流向B中,最后达到平衡,在这个过程中 (　　) A.大气压力对水做功,水的内能增加 B.水克服大气压力做功,水的内能减少 C.大气压力对水不做功,水的内能不变 D.大气压力对水不做功,水的内能增加 7.如图所示,密闭绝热容器内有一绝热活塞(质量不可忽略),活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现在绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到稳定状态。关于此过程说法正确的是 (　　) A.Ep全部转化为气体的内能 B.Ep一部分转化为活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 C.Ep全部转化为活塞的重力势能和气体的内能 D.Ep一部分转化为活塞的重力势能,一部分转化为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 8.(2023河北邢台重点高中月考)如图所示,容器内部有被水平隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸收的热量为Q,气体内能增量为ΔU,则 (　　) A.ΔU=Q　　　　　　B.ΔU<Q C.ΔU>Q　　　　　　D.无法比较ΔU与Q 9.风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车,设空气密度为ρ,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高h,效率为80%。则单位时间内最多可提升的水的质量为　　　　。(重力加速度为g)  10.水能不产生污染物,是一种清洁能源。某瀑布的流量可达每秒6 000 m3,而且一年四季流量稳定,瀑布落差为50 m。若利用这一资源发电,设其效率为50%,估算发电机的输出功率。(水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2) 11.某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领,做了如下实验,用一面积为0.1 m2的盆盛6 kg的水,经太阳光垂直照射5 min,温度升高5 ℃,已知水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃),若地表植物吸收太阳光的能力与水相等,试计算: (1)每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能为多少? (2)若绿色植物在光合作用中吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气,则每公顷绿地每秒可放出多少升的氧气?(1公顷=104 m2) 答案与分层梯度式解析 第3章　热力学定律 第2节　能量的转化与守恒 基础过关练 1.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;做功与热传递都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;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;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。 2.AB　核电站发电是核能转化为电能,生石灰放入水中使水温升高,是化学能转化为内能,C、D错误,故选A、B。 3.D　子弹在射入沙箱瞬间,要克服摩擦阻力做功,一部分动能转化成沙箱和子弹的内能,另一部分动能转化成沙箱和子弹的机械能。故选D。 4.C　冰箱只是把冰箱内的热量转移到冰箱外,但在密闭绝热的房间中,冰箱门打开,冰箱不工作时,整个房间内的热量是不变的,而冰箱工作时做功,产生焦耳热,电能转化为内能,根据能量守恒定律可知室内温度会升高。故选C。 5.AC　可通过计算重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功转换关系,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的,故选A、C。 6.D　设A中水面下降的高度为hA,B中水面上升的高度为hB,由于水的体积不变,故SAhA=SBhB,则有p0SAhA=p0SBhB,即大气压力对A做的正功与B克服大气压力做的功相等,故大气压力不做功。但水的重力势能减少了,它转化为水的内能,所以水的内能增加了,故D正确。 7.D　当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F'的共同作用,如图所示,其合力向上,经多次往复运动后活塞静止,此时活塞处于三力平衡状态,气体体积必定减小,外力对气体做正功,由于容器和活塞均绝热,外力所做的功全部转化为气体的内能,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变,设最终弹簧的弹性势能为Ep',由能量守恒定律得Ep=Ep'+ΔEp+ΔU(ΔEp为活塞增加的重力势能,ΔU为气体增加的内能),所以D选项正确。 方法技巧　利用能量守恒定律解题的方法 在应用能量守恒定律处理问题时,首先要弄清系统有多少种能量相互转化,分析哪种形式的能量增加了,哪种形式的能量减少了;或者哪个物体的能量增加,哪个物体的能量减少,增加量等于减少量。 8.B　因为A的密度小,B的密度大,两部分气体均匀混合后整体的重心升高,重力势能增加,吸收的热量一部分用来增加气体内能,一部分用来增加系统的重力势能,根据能量守恒定律可知ΔU<Q,故选项B正确。 9.答案　 解析　在时间t内吹在风车上的空气的质量为 m1=πd2vtρ 风的动能Ek= m1v2=πd2v3tρ 根据题意有,πd2v3tρ×50%×80%=mgh 则=。 10.答案　1.5×109 W 解析　水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能,每秒钟流下的水的质量为m=ρV=1×103×6 000 kg=6×106 kg 每秒钟水减少的机械能为E=mgh=6×106×10×50 J=3×109 J 设发电机的输出功率为P,则由能量守恒定律可得Eη=Pt 解得P=3×109×50% W=1.5×109 W。 11.答案　(1)4.2×103 J　(2)2 100 L 解析　(1)0.1 m2的水5 min吸收的太阳能为E=cmΔt=4.2×103×6×5 J=1.26×105 J,所以每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能E'= J=4.2×103 J。 (2)每公顷绿色植物每秒吸收的太阳能E=4.2×103×104 J=4.2×107 J,放出氧气的体积为V=×0.05 L=2 100 L。 7 学科网（北京）股份有限公司 $