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

第2节 能量的转化与守恒 同步练习 一、选择题: 1．下列对能量守恒定律的认识不正确的是(　　) 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——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 2.如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中(　　) A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变 B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大 C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大 D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变 3．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为(　　) A．它不符合机械能守恒定律 B．它违背了能量守恒定律 C．没有合理的设计方案 D．找不到合适的材料 4.气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置．如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换．下列说法正确的是(　　) A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力 B．气体对外做功，平衡后气体内能减小 C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变 D．气体体积变小，平衡后压强增大 5.(多选)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图3所示．使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动．下列说法正确的是(　　) A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 6．(多选)下列关于能量转化现象的说法中，正确的是(　　) A．用太阳灶烧水是光能转化为内能 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 2． 计算题： 7．如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在在活塞上方加质量为15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加多少。(g取10 m/s2，忽略大气压力及摩擦阻力的影响) 8.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．(g取10 m/s2) 9.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．(g取10 m/s2) 10.如图所示为冲击摆实验装置，一质量为m的子弹以v0射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度h，则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？(不计空气阻力) 参考答案： 1.答案　D解析　选项A是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；选项B是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移；选项C中任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律；选项D中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，只是转化成了其他形式的能量，D符合题意。] 2.答案　B解析　由于两管粗细相同，作用在液体上的大气压力的合力为零，故大气压力不做功；水流动过程中重心下降，重力做正功，水的重力势能减少，减少的重力势能最终转化为内能，故水的内能增大，选项B对，A、C、D错． 3.答案　B解析　第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律，故B正确． 4.答案　C解析　气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；该过程中气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据ΔU＝W＋Q，可知内能不变；理想气体的内能只与温度有关，气体的内能不变，则温度不变，故C正确，B错误；由于气体体积变大，根据＝C知压强减小，故D错误． 5.答案　AD解析　小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B错误；小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C错误，D正确． 6.答案　AB解析　A选项中是光能转化为内能，B选项中是电能转化为光能，C选项中是核能转化为电能，D选项中是化学能转化为内能，选项A、B正确。 7.[解析]　由能量守恒定律可知，内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少，ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2 J＝20 J。 [答案]　20 J 8.[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． [答案]　1.5×109 W 9.[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． [答案]　1.5×109 W 10.[解析]　子弹和沙箱相互作用的过程中，损失动能，转化为系统内能， 由能量守恒定律得ΔU＝mv－(M＋m)v2 ① 由于子弹和沙箱相互作用的时间极短，它们一起从最低点以v做圆周运动，满足机械能守恒，即 (M＋m)v2＝(M＋m)gh ② 由①②解得ΔU＝mv－(M＋m)gh。 [答案]　mv－(M＋m)gh 学科网（北京）股份有限公司 $