（浙江专版）新教材高中物理第3章热力学定律3能量守恒定律训练提升

3能量守恒定律课后·训练提升基础巩固一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是()A.牛顿第三定律 B.机械能守恒定律C.闭合电路欧姆定律 D.楞次定律答案:A解析:牛顿第三定律说明力的作用是相互的,不能体现能量守恒定律。机械能守恒定律、闭合电路欧姆定律和楞次定律都能体现能量守恒定律,故选项A正确。2.“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.它做功不产生热D.暂时找不到合理的设计方案和理想材料答案: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,故选项B正确,A、C、D错误。3.在学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为其中不正确的是()A.做功可以改变物体的内能B.热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化C.在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化D.能量在转移和转化的过程中总会有损耗,但能量的总量总保持不变答案:B解析:做功和热传递都可以改变物体的内能,故选项A正确,不符合题意;热传递是不同物体间能量的相互转移,故选项B错误,符合题意;在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化,故选项C正确,不符合题意;能量在转化和转移的过程中总会有损耗,根据能量守恒定律知,能量的总量保持不变,故选项D正确,不符合题意。4.如图所示,两个完全相同的金属球A和B,其中A球放在不导热的水平面上,B球用不导热细线挂起来,现供给两球相同的热量,它们的温度分别升高了ΔtA、ΔtB,则有()A.ΔtA>ΔtB B.ΔtA<ΔtBC.ΔtA=ΔtB D.ΔtA、ΔtB无法比较答案:B解析:两球受热后体积都要增大,A球因为放在不导热的水平面上,受热膨胀后重心升高,重力做负功,根据能量守恒定律可得,A球吸收的热量一部分转化为自身的内能,使温度升高,另一部分需克服重力做功,使重力势能增加;对B球,同样要受热膨胀,膨胀时重心下降,重力做正功,同样由能量守恒定律可得,B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能,从而使温度升高。由以上分析可知,B球增加的内能比A球增加的多,B球的温度升高得多,所以ΔtA<ΔtB。故选项B正确,A、C、D错误。5.三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后,平均水位落差约为100m,用于发电的水流量约为1.0×104m3/s。如果通过水轮机以后水的动能忽略不计,水流减少的机械能有90%转化为电能,按照以上数据估算,三峡发电站的发电功率最大数量级最接近()A.1010W B.108WC.107W D.105W答案:A解析:平均水位落差约为100m,单位时间内到达水轮机处水流的机械能为E=mgh=1×104m3×1×103kg/m3×10m/s2×100m=1×1010J,机械能有90%转化为电能,所以发电功率P=0.9E1s=0.9×1010W,所以选项A正确,B、二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)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.在低速运动时,宏观物体的运动遵循牛顿运动定律C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”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答案:BC解析:永动机违反能量守恒定律,则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;牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动,选项B正确;“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律,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。三、非选择题7.质量为100g的铅弹,以200m/s的水平速度射入静止在光滑水平面上、质量为1.9kg的靶子,但未能射穿。(1)求铅弹损失的动能。(2)若整个系统损失的动能全部转化成内能,且有50%被铅弹吸收,则铅弹的温度可升高多少?[铅的比热容为126J/(kg·℃)]答案:(1)1995J(2)75.4℃解析:(1)铅弹和靶构成的系统,由动量守恒定律得mv0=(m+m0)v铅弹损失的动能为ΔEk=12m代入数据解得ΔEk=1995J。(2)整个系统损失的能量为ΔEk'=12mv02-12设温度升高为Δt,则ΔEk'×50%=cmΔt解得Δt=75.4℃。能力提升一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.在一个密闭隔热的房间里,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.无法判断答案:C解析:冰箱只是把冰箱内的热量移到外面,但在绝热的密封房间中,冰箱门打开,由于整个过程中只有电在做功,产生焦耳热,电能转化为内能,根据能量守恒可知室内温度升高了。2.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能。“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=人数×路程消耗能量。一个人骑电动自行车,消耗106J的能量可行驶30km。一辆载有4人的普通轿车,消耗3.2×108J的能量可行驶100km。则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是A.6∶1 B.12∶5C.24∶1 D.48∶7答案:C解析:客运效率=人数×路程消耗能量,电动自行车的客运效率η1=1×30km106J,轿车的客运效率η2=4×100km3.2×3.如图所示,一张薄纸板放在光滑水平面上,其右端放有小木块,小木块与薄纸板的接触面粗糙,原来系统静止。现用水平恒力F向右拉薄纸板,小木块在薄纸板上发生相对滑动,直到从薄纸板上掉下来。上述过程中有关功和能的说法正确的是()A.拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加B.摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热C.离开薄纸板前小木块可能先做加速运动,后做匀速运动D.小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热答案:D解析:由功能关系知拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加及系统产生的内能,选项A错误;摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加,选项B错误;离开薄纸板前小木块一定一直在做匀加速运动,选项C错误;对于系统,系统的摩擦生热Q=Ffl1,对于小木块,Ffl2=ΔEk,可能l2<l1,故ΔEk<Q,选项D正确。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)4.小朋友坐在滑梯上匀速下滑,在这个过程中()A.小朋友的机械能逐渐转化为系统的内能,总能量不变B.因为能量是守恒的,小朋友的机械能大小不变C.由于摩擦,小朋友的裤子温度升高,分子的平均动能增大D.由于摩擦,小朋友滑过的滑梯温度升高,分子的平均动能增大,但不是其中每一个分子的动能都增大答案:ACD解析:小朋友沿滑梯匀速下滑的过程中,动能不变,重力势能减小,故机械能减小,减小的重力势能转化为系统的内能,总能量不变,选项A正确,B错误;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,但不是每一个分子的动能都增大,选项C、D正确。5.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:ABC解析:根据能量守恒定律得知,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上转移到另一个物体上,故某种形式的能减少,其他形式的能一定增加,某个物体的能量减少,根据能量守恒定律得知,必然有其他物体的能量增加,选项A、B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机,违反了能量守恒定律,不可能制成,选项C正确;石子从空中落下,最后静止在地面上,石子的机械能转化为了内能,能量并没有消失,选项D错误。6.将电动车的前轮装上发电机,发电机与蓄电池连接,当电动车滑行时,就可以向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭充电装置,让车自由滑行,其动能随位移的变化关系如图线①所示,第二次启动充电装置,其动能随位移的变化关系如图线②所示,则()A.电动车受到的摩擦阻力为50NB.电动车受到的摩擦阻力为83NC.第二次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是200JD.第二次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是300J答案:AC解析:当关闭充电装置,让电动车自由滑行时,电动车的动能全部用来克服摩擦力做功,转化为内能,有Ek=Ffx1,解得Ff=50N,选项A正确,B错误;当启动充电装置滑行时,电动车的动能一部分克服摩擦力做功,另一部分转化为蓄电池的电能,根据能量守恒有Ek=Ffx2+E电,故E电=Ek-Ffx2=200J,选项C正确,D错误。7.英国约翰·维尔金斯曾设计了一种磁力“永动机”。如示意图所示,在斜坡顶上放一块强有力的磁铁,斜坡上端有一个小孔,斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道。维尔金斯认为如果在斜坡底端放一个小铁球,那么由于磁铁的吸引,小铁球就会向上运动,当小球运动到小孔P处时,它就要掉下,再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q,由于有速度而可以对外做功,然后又被磁铁吸引回到上端,到小孔P处又掉下。关于维尔金斯“永动机”,正确的认识应该是()A.不符合理论规律,一定不可能实现B.如果忽略斜面的摩擦,维尔金斯“永动机”一定可以实现C.如果忽略斜面的摩擦,铁球质量较小,磁铁磁性又较强,则维尔金斯“永动机”可以实现D.违背能量守恒定律,不可能实现答案:AD解析:维尔金斯“永动机”不可能实现,因为它违背了能量守恒定律。小球上升过程中,磁场力对小球做正功,使小球增加了机械能,但小球下落时,同样也受到磁场力,而且磁场力做负功,这个负功与上升过程的正功相互抵消。可见,维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量,所以,维尔金斯“永动机”不可能实现。故选项A、D正确,B、C错误。三、非选择题8.如图所示,一个小铁块沿半径为R=0.2m的半球内壁自上缘由静止下滑,当滑至半球底部时,速度为1m/s,设此过程中损失的机械能全部变为内能,并有40%被铁块吸收。已知铁的比热容c=0.46×103J/(kg·℃),重力加速度g取10m/s2。求铁块升高的温度。答案:1.3×10-3℃解析:铁块滑到半球底部时产生的内能为ΔE,则有ΔE=mgh-12mv升高的温度为Δt=ΔE×40%mc=1.3×9.横截面积为3dm2的圆筒内有0.6kg