（浙江專版）新教材高中物理第3章熱力學(xué)定律3能量守恒定律訓(xùn)練提升

3能量守恒定律課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的)1.能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一。以下不能體現(xiàn)能量守恒定律的是()A.牛頓第三定律 B.機械能守恒定律C.閉合電路歐姆定律 D.楞次定律答案:A解析:牛頓第三定律說明力的作用是相互的,不能體現(xiàn)能量守恒定律。機械能守恒定律、閉合電路歐姆定律和楞次定律都能體現(xiàn)能量守恒定律,故選項A正確。2.“第一類永動機”是不可能制成的,這是因為()A.它不符合機械能守恒定律B.它違背了能量守恒定律C.它做功不產(chǎn)生熱D.暫時找不到合理的設(shè)計方案和理想材料答案:B解析:第一類永動機不可能制成的原因是違背了能量守恒定律,故選項B正確,A、C、D錯誤。3.在學(xué)習(xí)了內(nèi)能及能量的轉(zhuǎn)化和守恒后,同學(xué)們在一起梳理知識時交流了以下想法,你認(rèn)為其中不正確的是()A.做功可以改變物體的內(nèi)能B.熱傳遞改變物體內(nèi)能是不同形式的能量的相互轉(zhuǎn)化C.在一定條件下各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化D.能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中總會有損耗,但能量的總量總保持不變答案:B解析:做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,故選項A正確,不符合題意;熱傳遞是不同物體間能量的相互轉(zhuǎn)移,故選項B錯誤,符合題意;在一定條件下各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化,故選項C正確,不符合題意;能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總會有損耗,根據(jù)能量守恒定律知,能量的總量保持不變,故選項D正確,不符合題意。4.如圖所示,兩個完全相同的金屬球A和B,其中A球放在不導(dǎo)熱的水平面上,B球用不導(dǎo)熱細線掛起來,現(xiàn)供給兩球相同的熱量,它們的溫度分別升高了ΔtA、ΔtB,則有()A.ΔtA>ΔtB B.ΔtA<ΔtBC.ΔtA=ΔtB D.ΔtA、ΔtB無法比較答案:B解析:兩球受熱后體積都要增大,A球因為放在不導(dǎo)熱的水平面上,受熱膨脹后重心升高,重力做負功,根據(jù)能量守恒定律可得,A球吸收的熱量一部分轉(zhuǎn)化為自身的內(nèi)能,使溫度升高,另一部分需克服重力做功,使重力勢能增加;對B球,同樣要受熱膨脹,膨脹時重心下降,重力做正功,同樣由能量守恒定律可得,B球吸收的熱量和重力做的功都要轉(zhuǎn)化成自身的內(nèi)能,從而使溫度升高。由以上分析可知,B球增加的內(nèi)能比A球增加的多,B球的溫度升高得多,所以ΔtA<ΔtB。故選項B正確,A、C、D錯誤。5.三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站。三峽水庫蓄水后,平均水位落差約為100m,用于發(fā)電的水流量約為1.0×104m3/s。如果通過水輪機以后水的動能忽略不計,水流減少的機械能有90%轉(zhuǎn)化為電能,按照以上數(shù)據(jù)估算,三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大數(shù)量級最接近()A.1010W B.108WC.107W D.105W答案:A解析:平均水位落差約為100m,單位時間內(nèi)到達水輪機處水流的機械能為E=mgh=1×104m3×1×103kg/m3×10m/s2×100m=1×1010J,機械能有90%轉(zhuǎn)化為電能,所以發(fā)電功率P=0.9E1s=0.9×1010W,所以選項A正確,B、二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的)6.下列說法正確的是()A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的B.在低速運動時,宏觀物體的運動遵循牛頓運動定律C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律,因而是不可能的D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生答案:BC解析:永動機違反能量守恒定律,則即使隨著科技的發(fā)展,永動機也是不可以制成的,選項A錯誤;牛頓運動定律適用于宏觀低速的物體運動,選項B正確;“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律,因而是不可能的,選項C正確;由能量守恒定律可知,能量是不能憑空產(chǎn)生的,選項D錯誤。三、非選擇題7.質(zhì)量為100g的鉛彈,以200m/s的水平速度射入靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為1.9kg的靶子,但未能射穿。(1)求鉛彈損失的動能。(2)若整個系統(tǒng)損失的動能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,且有50%被鉛彈吸收,則鉛彈的溫度可升高多少?[鉛的比熱容為126J/(kg·℃)]答案:(1)1995J(2)75.4℃解析:(1)鉛彈和靶構(gòu)成的系統(tǒng),由動量守恒定律得mv0=(m+m0)v鉛彈損失的動能為ΔEk=12m代入數(shù)據(jù)解得ΔEk=1995J。(2)整個系統(tǒng)損失的能量為ΔEk'=12mv02-12設(shè)溫度升高為Δt,則ΔEk'×50%=cmΔt解得Δt=75.4℃。能力提升一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的)1.在一個密閉隔熱的房間里,有一電冰箱正在工作,如果打開電冰箱的門,過一段時間后房間的溫度會()A.降低 B.不變C.升高 D.無法判斷答案:C解析:冰箱只是把冰箱內(nèi)的熱量移到外面,但在絕熱的密封房間中,冰箱門打開,由于整個過程中只有電在做功,產(chǎn)生焦耳熱,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)能量守恒可知室內(nèi)溫度升高了。2.在交通運輸中,常用“客運效率”來反映交通工具的某項效能。“客運效率”表示每消耗單位能量對應(yīng)的載客數(shù)和運送路程的乘積,即客運效率=人數(shù)×路程消耗能量。一個人騎電動自行車,消耗106J的能量可行駛30km。一輛載有4人的普通轎車,消耗3.2×108J的能量可行駛100km。則電動自行車與這輛轎車的客運效率之比是A.6∶1 B.12∶5C.24∶1 D.48∶7答案:C解析:客運效率=人數(shù)×路程消耗能量,電動自行車的客運效率η1=1×30km106J,轎車的客運效率η2=4×100km3.2×3.如圖所示,一張薄紙板放在光滑水平面上,其右端放有小木塊,小木塊與薄紙板的接觸面粗糙,原來系統(tǒng)靜止?，F(xiàn)用水平恒力F向右拉薄紙板,小木塊在薄紙板上發(fā)生相對滑動,直到從薄紙板上掉下來。上述過程中有關(guān)功和能的說法正確的是()A.拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動能的增加B.摩擦力對小木塊做的功一定等于系統(tǒng)的摩擦生熱C.離開薄紙板前小木塊可能先做加速運動,后做勻速運動D.小木塊動能的增加可能小于系統(tǒng)的摩擦生熱答案:D解析:由功能關(guān)系知拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動能的增加及系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能,選項A錯誤;摩擦力對小木塊做的功等于小木塊動能的增加,選項B錯誤;離開薄紙板前小木塊一定一直在做勻加速運動,選項C錯誤;對于系統(tǒng),系統(tǒng)的摩擦生熱Q=Ffl1,對于小木塊,Ffl2=ΔEk,可能l2<l1,故ΔEk<Q,選項D正確。二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的)4.小朋友坐在滑梯上勻速下滑,在這個過程中()A.小朋友的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,總能量不變B.因為能量是守恒的,小朋友的機械能大小不變C.由于摩擦,小朋友的褲子溫度升高,分子的平均動能增大D.由于摩擦,小朋友滑過的滑梯溫度升高,分子的平均動能增大,但不是其中每一個分子的動能都增大答案:ACD解析:小朋友沿滑梯勻速下滑的過程中,動能不變,重力勢能減小,故機械能減小,減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,總能量不變,選項A正確,B錯誤;溫度是分子平均動能的標(biāo)志,溫度越高,分子的平均動能越大,但不是每一個分子的動能都增大,選項C、D正確。5.下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識正確的是()A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能減少,必然有其他物體的能增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機不可能制成D.石子從空中落下,最后停止在地面上,說明機械能消失了答案:ABC解析:根據(jù)能量守恒定律得知,能量不會憑空消失,只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個物體上轉(zhuǎn)移到另一個物體上,故某種形式的能減少,其他形式的能一定增加,某個物體的能量減少,根據(jù)能量守恒定律得知,必然有其他物體的能量增加,選項A、B正確;不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機,違反了能量守恒定律,不可能制成,選項C正確;石子從空中落下,最后靜止在地面上,石子的機械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,能量并沒有消失,選項D錯誤。6.將電動車的前輪裝上發(fā)電機,發(fā)電機與蓄電池連接,當(dāng)電動車滑行時,就可以向蓄電池充電,將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來?，F(xiàn)有某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑行,第一次關(guān)閉充電裝置,讓車自由滑行,其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線①所示,第二次啟動充電裝置,其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線②所示,則()A.電動車受到的摩擦阻力為50NB.電動車受到的摩擦阻力為83NC.第二次啟動充電裝置,向蓄電池所充的電能是200JD.第二次啟動充電裝置,向蓄電池所充的電能是300J答案:AC解析:當(dāng)關(guān)閉充電裝置,讓電動車自由滑行時,電動車的動能全部用來克服摩擦力做功,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,有Ek=Ffx1,解得Ff=50N,選項A正確,B錯誤;當(dāng)啟動充電裝置滑行時,電動車的動能一部分克服摩擦力做功,另一部分轉(zhuǎn)化為蓄電池的電能,根據(jù)能量守恒有Ek=Ffx2+E電,故E電=Ek-Ffx2=200J,選項C正確,D錯誤。7.英國約翰·維爾金斯曾設(shè)計了一種磁力“永動機”。如示意圖所示,在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵,斜坡上端有一個小孔,斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道。維爾金斯認(rèn)為如果在斜坡底端放一個小鐵球,那么由于磁鐵的吸引,小鐵球就會向上運動,當(dāng)小球運動到小孔P處時,它就要掉下,再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q,由于有速度而可以對外做功,然后又被磁鐵吸引回到上端,到小孔P處又掉下。關(guān)于維爾金斯“永動機”,正確的認(rèn)識應(yīng)該是()A.不符合理論規(guī)律,一定不可能實現(xiàn)B.如果忽略斜面的摩擦,維爾金斯“永動機”一定可以實現(xiàn)C.如果忽略斜面的摩擦,鐵球質(zhì)量較小,磁鐵磁性又較強,則維爾金斯“永動機”可以實現(xiàn)D.違背能量守恒定律,不可能實現(xiàn)答案:AD解析:維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn),因為它違背了能量守恒定律。小球上升過程中,磁場力對小球做正功,使小球增加了機械能,但小球下落時,同樣也受到磁場力,而且磁場力做負功,這個負功與上升過程的正功相互抵消。可見,維爾金斯“永動機”不可能源源不斷向外提供能量,所以,維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)。故選項A、D正確,B、C錯誤。三、非選擇題8.如圖所示,一個小鐵塊沿半徑為R=0.2m的半球內(nèi)壁自上緣由靜止下滑,當(dāng)滑至半球底部時,速度為1m/s,設(shè)此過程中損失的機械能全部變?yōu)閮?nèi)能,并有40%被鐵塊吸收。已知鐵的比熱容c=0.46×103J/(kg·℃),重力加速度g取10m/s2。求鐵塊升高的溫度。答案:1.3×10-3℃解析:鐵塊滑到半球底部時產(chǎn)生的內(nèi)能為ΔE,則有ΔE=mgh-12mv升高的溫度為Δt=ΔE×40%mc=1.3×9.橫截面積為3dm2的圓筒內(nèi)有0.6kg