3.2 能量的转化与守恒 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

3.2 能量的转化与守恒 1．如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞上部封闭着理想气体，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的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（弹簧处于自然长度时的弹性势能为零），现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程( ) A.全部转换为气体的内能 B.一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 C.全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D.一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 2．如图所示，A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除B玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热传递，则下列说法正确的是( ) A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C.A和B中水银体积相同，故内能增量相同 D.A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 3．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( ) A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少 B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加 4．如图所示，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( ) 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 5．如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，根据焦耳的这两个实验，可得出的结论是( ) A.系统状态的改变只能通过传热来实现 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 6．钨锅常用于炼铁。若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是( ) A.达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低 B.热传递的过程中，铁从钨锅吸收热量 C.达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量 D.达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量 7．能源利用的过程实质上是( ) A.能量的消失过程 B.能量的创造过程 C.能量的转化和转移过程 D.能量的转化、传递并且逐渐消失的过程 8．两个物体之间发生了热传递，则( ) A.内能大的物体向内能小的物体传递热量 B.比热容大的物体向比热容小的物体传递热量 C.含热量多的物体向含热量少的物体传递热量 D.热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，当温度相等时传热停止 9．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 10．下列对能量转化和守恒定律的认识错误的是( ) A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B.某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 11．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是( ) A.用太阳灶烧水是太阳能转化为电能 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 12．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其他能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C.“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律，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 13．下列关于能量的说法正确的是( ) A.能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能全部收集起来重新利用 B.在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是可能制成的 D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 14．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( ) A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定 15．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 16．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 17．关于能量和能源，下列说法中正确的是( ) A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 18．如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体( ) A.内能减少 B.对外界做正功 C.增加的内能大于吸收的热量 D.增加的内能等于吸收的热量 19．如图所示，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。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隔板的次数增加 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 20．下列说法正确的是( ) 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器——永动机是可能制成的 D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了 21．行驶中的汽车刹车后会滑行一段距离，最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象所包含的相同物理过程是( ) A.物体克服阻力做功 B.物体的动能转化为其他形式的能量 C.物体的势能转化为其他形式的能量 D.物体的机械能转化为其他形式的能量 22．能量守恒定律 （1）探索能量守恒的足迹 （2）能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量___________。 （3）永动机不可能制成 ①第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。 ②第一类永动机由于违背了___________，所以不可能制成。 23．小明两手各持一条橡皮筋的一端，迅速拉了几下，然后将拉长的橡皮筋紧贴到额头，感到橡皮筋有点发热。请你利用所学的物理知识来解释这一现象。 参考答案 1．答案：D 解析：由题可知，绳子断开，活塞最终静止后的位置高于初始位置，的部分能量转化为活塞的重力势能、气体的内能，剩余能量仍为弹簧的弹性势能，故选项D正确，ABC错误。 2．答案：B 解析：在水银进入管状容器的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、B中的水银柱在稳定后高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同。但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由题图可知B装置中水银的重力势能较小，所以B装置中水银的内能增量较大，故选项B正确。 3．答案：C 解析：打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小，故C正确。 4．答案：A 解析：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；根据上述分析可知，当水杯中的水干了之后，由于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；这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，不是一架永动机，此现象没有违背热力学第一定律，C、D错误. 5．答案：C 解析：焦耳通过多次实验，最后得到的结论是：在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，C正确. 6．答案：B 解析：达到热平衡时，钨锅的温度和铁的温度相同，故A错误；热传递的过程中，铁从钨锅吸收热量，故B正确；达到热平衡时，根据能量守恒可知，钨锅内能的减少量等于铁内能的增加量，故CD错误。 7．答案：C 解析：能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移，故选项C正确，其余选项错误。 8．答案：D 解析：两个物体之间发生热传递的条件是存在温度差与内能、比热容、热量等无关，故A、B、C错误.热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，故D正确. 9．答案：B 解析：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。 10．答案：D 解析：AB.根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，AB正确,不符题意； C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确，不符题意； D.石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，D错误，符合题意。 故选D。 11．答案：B 解析：A.用太阳灶烧水是光能转化为内能，故A错误； B.电灯发光是电能转化为光能，故B正确； C.核电站发电是核能转化为电能，故C错误； D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是化学能转化为内能，故D错误； 故选B。 12．答案：C 解析：由能量守恒定律和能量的转移和转化具有方向性，可知永动机不可能制成，A错误；能量不可能凭空消失，B错误；能量也不可能凭空产生，C正确，D错误。 13．答案：B 解析：能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能的一部分收集起来重新利用，不能全部收集起来重新利用，A错误；在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的，B正确；第一类永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的，C错误；各种能量在不转化时是守恒的，在转化时也是守恒的，D错误。 14．答案：B 解析：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热量交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看做一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，不引起总能量的变化，但系统消耗电能增加了系统的总能量，根据能量的转化与守恒定律知，冰箱正常工作时，增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高。故选项B正确，ACD错误。 15．答案：A 解析：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。 16．答案：A 解析：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。 17．答案：D 解析：能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，故选项A、B错误；虽然能量在转化和转移过程中总量保持不变，但品质会下降，能源会逐步减少，故必须节约能源。 18．答案：B 解析：A.由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误；B.在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；CD.由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。故选B。 19．答案：ABC 解析：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，向左推动隔板，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，左边气体体积减小，数密度增大，所以左边气体分子单位时间内撞击隔板的次数增加，故ABC正确；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。 20．答案：AB 解析：根据能量守恒定律可知，能量不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故某种形式的能量减少，必然有其他形式的能量增加，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；第一类永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的，C错误；石子从空中落下，最后静止在地面上，石子的机械能转化为其他形式的能，能量并没有消失，D错误. 21．答案：AD 22．答案：（2）保持不变（3）②能量守恒定律 解析：（2）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 （3）②第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成。 23．答案：见解析 解析：小明在拉橡皮筋时，对橡皮筋做的功，克服了橡皮筋内部的摩擦，摩擦生热使得温度升高。 学科网（北京）股份有限公司 $