新教材2024高中物理第三章热力学定律3.3能量守恒定律同步测试新人教版选择性必修第三册

第三章热力学定律3能量守恒定律【基础巩固】1.第一类永动机是不行能制成的,这是因为 ()A.不符合机械能守恒定律B.违反了能量守恒定律C.违反了热力学第肯定律D.短暂找不到合理的设计方案和志向材料解析:第一类永动机不能制成的缘由是违反了能量守恒定律.答案:B2.(2024·广东江门)肯定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104J的功,气体的内能削减了1.2×105J,则下列各式中正确的是()A.W=8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=4×104JB.W=8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=2×105JD.W=-8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-4×104J解析:外界对气体做了8×104J的功,则W=8×104J,气体内能削减了1.2×105J,则ΔU=-1.2×105J。由热力学第肯定律ΔU=W+Q,可得Q=-2×105J。故选项B正确,选项A、C、D错误。答案:B3.汽车关闭发动机后,在沿斜面匀速下滑的过程中 ()A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.汽车的机械能转化成内能,汽车的总能量削减D.汽车的机械能渐渐转化为内能,汽车的总能量守恒解析:汽车匀速下滑,肯定受阻力作用,汽车克服阻力做功,机械能转化为内能,一部分内能散发出去,汽车的总能量削减.答案:C4.自由摇摆的秋千摇摆幅度越来越小,下列说法正确的是 ()A.秋千的机械能守恒B.秋千的能量正在消逝C.只有动能和重力势能的相互转化D.削减的机械能转化为内能,但总能量守恒解析:整个过程中只有机械能转化为内能,依据能量守恒定律知选项D正确.答案:D5.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱工作,过一段时间房间内的温度将 ()A.降低B.上升C.不变 D.无法确定解析:取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统,外界消耗电能,对系统做功,系统总能量增加.答案:B6.柴油在柴油机的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,燃料的化学能转化为气体的内能,高温高压的气体推动活塞做功,气体的内能又转化为柴油机的机械能,燃烧质量相等的柴油,输出的机械能越多,柴油机越节能.有阅历的柴油机修理师傅,不用任何仪器,只要将手伸到柴油机排气管旁边,去感知一下尾气的温度,就能够推断出这台柴油机是否节能.关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系,下列说法正确的是 ()A.尾气的温度越低,柴油机越节能B.尾气的温度越高,柴油机越节能C.尾气的温度凹凸与柴油机是否节能无关D.以上说法均不正确解析:高温高压的燃气推动活塞向下运动,对活塞做功,燃气的内能大部分转化为活塞的机械能,在做功的过程中,转化为活塞的机械能的内能越多,尾气的温度越低,柴油机越节能,故选项A正确.答案:A7.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.太阳照耀到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空间的能量都消逝了C.“既要马儿跑,又要马儿不吃草”违反了能量守恒定律,因而是不行能实现的D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能始终走动,说明能量可以凭空产生解析:永动机违反了能量守恒定律,是恒久不行能制成的,选项A错误.太阳辐射大量的能量,地球只汲取了微小的一部分,就形成了风、云、雨、雪,使万物生长,但辐射到宇宙空间的能量也没有消逝,而是转化成了其他的能量,选项B错误.马要运动,必需消耗能量,否则违反能量守恒定律,选项C正确.依据能量守恒定律,选项D错误.答案:C8.如图所示,一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置在水平面上,绝热活塞的质量为5kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm,现在在活塞上方加一质量为15kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40cm.g取10m/s2,不考虑大气压力及摩擦阻力.求在这一过程中气体的内能增加多少.解析:由能量守恒定律可知,气体内能的增加量等于活塞和物体重力势能的削减量,即ΔU=ΔE=(m0+m)gΔh=20J.答案:20J9.一水滴自100m高处匀速下落,假设水滴与空气摩擦产生的热量全部被水滴汲取而使水滴温度上升,已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃),g取10m/s2.求水滴落地时上升的温度.解析:设水滴的质量为m,水滴匀速下落,空气对水滴的摩擦力Ff与水滴的重力mg是一对平衡力,它们的大小相等,即Ff=mg,水滴克服摩擦力所做的功Wf=Ff·h=mgh,水滴克服摩擦力做的功全部转化为水滴的内能,则有mgh=cmΔt,水滴落地时上升的温度Δt=mghcm=ghc=10答案:0.24℃【拓展提高】10.(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最终停下;流星在夜空中坠落并发出光明的光;着陆伞在空中匀速下降;条形磁体在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 ()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解析:这四个现象中物体在运动过程中都受到阻力作用,汽车主要受到制动阻力,流星、着陆伞受到空气阻力,条形磁体下落过程中受到磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,选项A正确.四个运动过程中,汽车的动能转化成了其他形式的能,流星、着陆伞、条形磁体的重力势能转化成其他形式的能,总之是机械能转化成了其他形式的能,选项D正确,选项B、C错误.答案:AD11.如图所示,直立绝热长方体容器内部有被隔板隔开的A、B两部分志向气体,它们的体积相同,A的密度大,B的密度较小,抽去隔板,加热气体,使两部分气体匀称混合,设在此过程中气体吸热Q,气体内能增加量为ΔE,则 ()A.ΔE=Q B.ΔE<QC.ΔE>Q D.无法比较解析:抽去隔板前,A、B气体的整体重心在中线以上,抽去隔板待气体混合匀称后,重心恰好在中线上,系统的重力势能削减,由能量守恒定律知,削减的重力势能转化成内能,气体的内能增加,汲取热量也使气体的内能增加,则气体内能的增加量大于气体所汲取的热量.答案:C12.风沿水平方向以速度v垂直吹向始终径为d的风车叶轮,设空气密度为ρ,风的动能的50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高h的高度,效率为80%.求时间t内最多可提升的水的质量.解析:在时间t内吹在风车上的空气的质量为m1=14πd2vtρ风的动能Ek=12m1v2=18πd2v3依据题意18πd2v3tρ×50%×80%=mgh则m=πd答案:π13.一质量为m的铁球从高h处由静止落到地面上,回弹速率是落地速率的一半,假设撞击所转化的内能全部使铁球温度上升,铁球下落过程无空气阻力,则铁球的温度上升多少?设铁的比热容为c,自由落体加速度为g.解析:设铁球落到地面时的速率为v,由v2=2gh得铁球落地时的速率v=2g铁球在撞击地面时损失的动能ΔE=12mv2-12mv22损失的动能全部转化为铁球的内能,则ΔU=ΔE=34mgh由Q=cmΔt=ΔU得Δt=Qcm=34mg答案:3【挑战创新】14.如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有形态记忆合金制成的叶片,轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动.离开热水后,叶片形态快速复原原状,转轮因此能转动较长时间.下列说法正确的