3.3能量守恒定律 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本高中物理讲义聚焦能量守恒定律与永动机不可能制成核心知识点，先系统阐释能量守恒定律的内容、转化方式、无条件性及重要意义，再以此为基础分析永动机的定义、不可能制成的原因及历史意义，构建递进式学习支架。 资料通过典例与变式题（如“全自动”手表、饮水鸟等实例）引导学生运用科学思维分析能量转化，强化科学态度与责任，课中辅助教师深化概念教学，课后通过随堂检测帮助学生查漏补缺，提升知识应用能力。

3.3能量守恒定律（知识解读）（原卷版） •知识点1 能量守恒定律 •知识点2 永动机不可能制成 •作业 随堂检测 知识点1 能量守恒定律 1、内容：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。 2、能量的相互转化：各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能。 3、与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的不同，能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 4、能量守恒定律的重要意义 (1)找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性。 (2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性，能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法，能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见。 (3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。 注意：（1）与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的不同，能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 （2）能量守恒定律是自然界最基础的定律之一，要牢记能量守恒定律的内容。 【典例1】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 【变式1-1】下列关于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．对物体做功，物体的内能可能减小 D．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 【变式1-2】（多选）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．在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”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 【变式1-3】如图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？ 知识点2 永动机不可能制成 1、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、永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。 3、意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。 4、永动机失败的原因分析：如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 【典例2】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 【变式2-1】最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　） A．法拉第电磁感应定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．能量转化和守恒定律 【变式2-2】（多选）下列关于第一类永动机的说法正确的是（　　） A．第一类永动机是不消耗任何能量却源源不断地对外做功的机械 B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律 C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 【变式2-3】如图所示，有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮。他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了。请你分析一下，高处水槽中水的势能转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运转下去。 1．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 2．下列说法正确的是（　　） A．法拉第发现了法拉第电磁感应定律 B．赫兹预言了电磁波的存在 C．泊松亮斑是光的干涉现象 D．第一类永动机违反了能量守恒定律 3．能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（　　） A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的 B．能量的耗散反映了能量是不守恒的 C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 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．如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（　　） A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能 6．如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 7．在一场足球比赛中，足球被从O踢出，由于空气阻力的影响（空气阻力与速度大小成正比），实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示，O为起点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点。、为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，下列说法正确的是（　　） A．足球到达b点时的速度为零 B．足球在Ob段重力的平均功率比段小 C．足球从O点到b空气阻力做功与b点到d点相等 D．足球到达b点时的加速度大于重力加速度g 8．（多选）根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 9．（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 10．（多选）下列说法正确的是有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，其分子势能减少 C．晶体中的原子（或分子、离子）都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期性 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 11．（多选）为了保证乘客的安全，通常情况下在进入火车站前应对旅客携带的物品安检，安检时将物品无初速度地放到沿水平方向向右传送的运输带一端，已知运输带以恒定的速度匀速传动，如图甲所示，整个过程中物品的速度随时间的变化规律如图乙所示。物品可视为质点，且质量为，运输带两端相距，经测量该物品在运输带上留下了一条长为的划痕，重力加速度g取。则下列说法正确的是（　　） A．整个过程中，物品始终受到向右的摩擦力 B．物品与运输带间的动摩擦因数为0.25 C．运输带对物品摩擦力的冲量大小为 D．整个过程因传送该物品多消耗的电能为 12．一定质量的理想气体的p－T图像如图所示，1、2两个点代表该气体的两个不同状态，对应的体积分别是V1、V2，则＝________，从状态1变到状态2的过程中，气体________（选填“吸热”或“放热”）。 13．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦。当温度为T1时，气体压强为p1，体积为V1；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为p2，温度变为T2，则p2______p1，T2______T1（选填“>”、“=”或“<”）。 14．瀑布从20m高处以103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发出的电功率有多大？（瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10m/s2） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3能量守恒定律（知识解读）（解析版） •知识点1 能量守恒定律 •知识点2 永动机不可能制成 •作业 随堂检测 知识点1 能量守恒定律 1、内容：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。 2、能量的相互转化：各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能。 3、与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的不同，能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 4、能量守恒定律的重要意义 (1)找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性。 (2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性，能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法，能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见。 (3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。 注意：（1）与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的不同，能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。 （2）能量守恒定律是自然界最基础的定律之一，要牢记能量守恒定律的内容。 【典例1】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 【答案】A 【详解】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； B．做功与热传递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； C．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； D．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。 【变式1-1】下列关于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．对物体做功，物体的内能可能减小 D．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 【答案】D 【详解】A．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加，故A正确； B．某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其他物体的能量增加，故B正确； C．对物体做功，但若物体同时向外界放热，物体的内能可能减小，故C正确； D．石子在运动和碰撞中机械能转化为物体及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。 故选D。 【变式1-2】（多选）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．在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”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】BC 【详解】A．永动机违反能量守恒定律定理，则即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A错误； B． 牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动，B正确； C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的，C正确； D．由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，D错误。 故选BC。 【变式1-3】如图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？ 【答案】这不是永动机。手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动，若将此手表长时间放置不动，它就会停下来不能继续走动。 知识点2 永动机不可能制成 1、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、永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。 3、意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。 4、永动机失败的原因分析：如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 【典例2】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 【答案】B 【详解】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。 【变式2-1】最近网络上有人做了一个与电磁感应相关的实验，如图所示，他把一个线圈放置在支架上，旁边放置一个磁铁，用手转动线圈后，线圈就会一直运动下去，演示得有板有眼。这是一种假象，我们应该用科学的物理观念认识此实验，显然它违背了（　　） A．法拉第电磁感应定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．能量转化和守恒定律 【答案】D 【详解】永动机不存在，线圈不可能一直转动，违背了能量转化和守恒定律。故ABC错误；D正确。 故选D。 【变式2-2】（多选）下列关于第一类永动机的说法正确的是（　　） A．第一类永动机是不消耗任何能量却源源不断地对外做功的机械 B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律 C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 【答案】AD 【详解】第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因。选项A、D正确，选项B、C错误。 故选AD。 【变式2-3】如图所示，有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮。他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了。请你分析一下，高处水槽中水的势能转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运转下去。 【答案】取顶部水槽中流出的水为研究对象，在其从顶部水槽中流出至底部水槽的过程中，它的重力势能一部分转化为自身的动能，一部分转化为水轮机、抽水机、砂轮的动能，一部分转化为砂轮和工件的内能，还有一部分转化为抽水机抽上去的水的重力势能。由能的转化和守恒定律知，抽水机抽上去的水的重力势能必然小于流下的水的重力势能，如果上抽的水管的横截面积大于或等于下流的水管的横截面积，则根本不可能将底部水槽中的水抽至顶部水槽，即使上抽水管的横截面积小于下流水管的横截面积也不一定能将水抽上去，如果上抽水管比下流水管细很多且能够将底部水槽中的水抽至顶部水槽，则相等时间里抽上去的水也要比流下的水的质量小得多，最后顶部水槽中的水很快就会流光。 1．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 【答案】D 【详解】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。 2．下列说法正确的是（　　） A．法拉第发现了法拉第电磁感应定律 B．赫兹预言了电磁波的存在 C．泊松亮斑是光的干涉现象 D．第一类永动机违反了能量守恒定律 【答案】D 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，但他没有得出法拉第电磁感应定律，韦伯和纽曼得出了法拉第电磁感应定律，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，选项B错误； C．泊松亮斑是光的衍射现象，选项C错误； D．第一类永动机违反了能量守恒定律，选项D正确。 故选D。 3．能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（　　） A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的 B．能量的耗散反映了能量是不守恒的 C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 【答案】C 【详解】A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，故A错误； B．能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，故B错误； C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，故C正确； D．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，故D错误。 故选C。 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 【答案】C 【详解】A．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； BC．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； D．由于气体体积变大，根据 =C 知压强减小，故D错误。 故选C。 5．如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（　　） A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能 【答案】D 【详解】子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，然后共同摆起一定高度的过程中机械能守恒，不再有机械能转化为内能。 故选D。 6．如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 7．在一场足球比赛中，足球被从O踢出，由于空气阻力的影响（空气阻力与速度大小成正比），实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示，O为起点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点。、为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，下列说法正确的是（　　） A．足球到达b点时的速度为零 B．足球在Ob段重力的平均功率比段小 C．足球从O点到b空气阻力做功与b点到d点相等 D．足球到达b点时的加速度大于重力加速度g 【答案】D 【详解】A．到达b点时，足球的竖直分速度为零，但具有水平分速度（不为零），故A错误； B．从O到b的过程中，在竖直方向上，受到重力和阻力在竖直向下的分力，由牛顿第二定律可得 解得 在从b到d的过程中，在竖直方向上，受到向下的重力和阻力在竖直向上的分力，由牛顿第二定律可得解得 对比可得 即上升阶段的加速度总体比下降阶段的加速度大，由 可定性确定，竖直位移相同，加速度越大，时间就越短，所以足球由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间，但两个过程重力做功的值相同，根据 可知足球在Ob段重力的平均功率大于bd段重力的平均功率，故B错误； C．由于空气阻力与速度大小成正比，故段平均空气阻力大于段平均空气阻力，段水平位移大于段水平位移，则水平方向段平均空气阻力做功大于段平均空气阻力做功，段竖直位移等于段竖直位移，则竖直方向段平均空气阻力做功大于段平均空气阻力做功，故段空气阻力做功大于段空气阻力做功，故C错误； D．足球到达点时，除受到竖直向下的重力外，还受到与运动方向相反的空气阻力作用，所以到达点时，足球的加速度大于重力加速度，故D正确。 故选D。 8．（多选）根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 【答案】BCD 【详解】ABC．根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部转化为电能而不引起其他变化；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能而不引起其他变化；A错误，BC正确； D．根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，D正确。 故选BCD。 9．（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 【答案】AD 【详解】A．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； B．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； CD．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。 故选AD。 10．（多选）下列说法正确的是有（　　） A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，其分子势能减少 C．晶体中的原子（或分子、离子）都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期性 D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 【答案】CD 【详解】A．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，则知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误； B．冰是晶体，在熔化过程中，温度保持不变，故分子平均动能不变，但熔化过程要吸热，所以内能增大，体积减小，分子势能增大，故B错误； C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规律排列的，具有空间上的周期性，故C正确； D．第一类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律，故D正确。 故选CD。 11．（多选）为了保证乘客的安全，通常情况下在进入火车站前应对旅客携带的物品安检，安检时将物品无初速度地放到沿水平方向向右传送的运输带一端，已知运输带以恒定的速度匀速传动，如图甲所示，整个过程中物品的速度随时间的变化规律如图乙所示。物品可视为质点，且质量为，运输带两端相距，经测量该物品在运输带上留下了一条长为的划痕，重力加速度g取。则下列说法正确的是（　　） A．整个过程中，物品始终受到向右的摩擦力 B．物品与运输带间的动摩擦因数为0.25 C．运输带对物品摩擦力的冲量大小为 D．整个过程因传送该物品多消耗的电能为 【答案】BC 【详解】A．由图乙可知，物品在内做匀加速直线运动，则运输带对物品的摩擦力为滑动摩擦力，方向沿运输带水平向右；末物品与运输带具有相同的速度，则的时间内物品所受的摩擦力为零，故A错误； B．在内物品加速的位移为 物品匀速的位移为 在内运输带的位移为 又 由以上可解得 则物品加速时的加速度大小为 由牛顿第二定律得 代入数据解得 故B正确； C．物体在运输带上加速时受摩擦力的作用，匀速时不受摩擦力，则运输带对物品摩擦力的冲量为 故C正确； D．由能量守恒定律得因传送物品多消耗的电能为 故D错误。 故选BC。 12．一定质量的理想气体的p－T图像如图所示，1、2两个点代表该气体的两个不同状态，对应的体积分别是V1、V2，则＝________，从状态1变到状态2的过程中，气体________（选填“吸热”或“放热”）。 【答案】 吸热 【详解】[1]由理想气体状态方程可知 解得 [2]由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，气体体积增大，气体对外做功，W小于零，气体温度升高，内能增加，ΔU大于零，可知Q大于零，所以气体从外界吸收热量。 13．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦。当温度为T1时，气体压强为p1，体积为V1；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为p2，温度变为T2，则p2______p1，T2______T1（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 > > 【详解】[1]在活塞上放置一定质量的重物，汽缸内气体受到的压力变大，气体压强变大，即 气体体积变小，外界对气体做功； [2]根据热力学第一定律知道外界对气体做功，内能增大，气体温度升高，则 14．瀑布从20m高处以103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发出的电功率有多大？（瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10m/s2） 【详解】设t时间内流下的水的质量为m，以m为研究对象，竖直下落后减少的机械能为 转化为电能的功率为 代入数据可得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $