高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律3 能量守恒定律综合训练题

3.3能量守恒定律同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（　　）

A．降低 B．升高 C．不变 D．无法确定

2．下列说法中正确的是（　　）

A．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加

B．能量耗散表明，能量的总量并不守恒

C．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的

D．随着科技的发展，永动机是可以制成的

3．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（　　）

A．化学能转化为电能

B．内能转化为电能

C．化学能转化为光能

D．机械能转化为电能

4．下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是(          )

A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的增加

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

5．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（　　）

A．60J B．-60J

C．-140J D．140J

6．如图所示，固定容器及可动活塞 P 都是绝热的，中间有一导热的固定隔板 B,B 的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞 P 缓慢地向 B 移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动 P 的过程中

A．外力对乙做功；甲的内能不变

B．外力对乙做功；乙的内能不变

C．乙传递热量给甲；乙的内能增加

D．乙的内能增加；甲的内能不变

7．如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在自然长度时的弹性势能为零）．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（     ）

A．Ep全部转换为气体的内能

B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能

C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能

D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能

8．重10N的物体从一个高3m、长5m的斜面上滑下，已知物体与斜面之间的动摩擦因数是0.25，在物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是（　　）

A．10J B．20J C．30J D．40J

9．下列说法不正确的是         （填选项前的字母）

A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显

B．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快

C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性

D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的

10．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动。这说明（　　）

A．动能可以凭空产生

B．可以制造出不消耗能量的永动机

C．太阳能可以转化为其他形式的能

D．太阳可以是供无穷无尽的能量，不需要节约能源

11．如图所示是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门（如图甲），落潮时，开闸放水发电（如图乙）。设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电机的平均能量转化效率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2）（　　）

A．2.6×104 kW B．5.2×104 kW C．2.6×105 kW D．5.2×105 kW

12．水平地面上固定一倾角为的足够长的光滑斜面，如图所示，斜面上放一质量为、长的薄板．质量为的滑块（可视为质点）位于薄板的最下端，与之间的动摩擦因数．开始时用外力使、静止在斜面上，某时刻给滑块一个沿斜面向上的初速度，同时撤去外力，已知重力加速度，，．下列说法正确的是（       ）

A．在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为

B．从、开始运动到、相对静止的过程所经历的时间为

C．从、开始运动到、相对静止的过程中滑块克服摩擦力所做的功为

D．从、开始运动到、相对静止的过程中因摩擦产生的热量为

13．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　）

A．布朗运动就是液体分子的热运动

B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上

C．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律

D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功3.0×105 J，同时空气的内能增加2.2×105 J，则空气从外界吸热5.2×105 J

14．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（　　）

A．W8×104J，J，

B．W＝8×104J，J，

C．W－8×104J，J，

D．W－8×104J，，

15．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（　　）

A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能

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

二、填空题（共4题）

16．在煤炭、天然气、核能、风能、地热能、潮汐能、太阳能、植物燃料这些能源中，属于清洁能源的是：______。

17．不同形式的能量可以通过______过程而发生转化，能量转化的多少是由______来量度的。

18．容器A、B的底部用一带有阀门的细管相连，阀门关闭时A中水面较高打开阀门使水较慢流动，最终A、B中的水面相平，则在此过程中，大气压力对水所做的功W_______0，水的内能的增加量_______0（选填“>”、“=”、“<”）.

19．“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验，某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方米），如图所示：

假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在图中______；

如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△间的关系是，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、外，还应测量的物理量是_____，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：______________。

三、综合题（共4题）

20．文艺复兴时期，达·芬奇制造的永动机装置如图所示。他认为右边的重球比左边的重球离轮心更远些，两边不均衡的作用会使轮子沿箭头方向转动不息。请问该装置属于第几类永动机，并请说明这类永动机为什么不能成功。

21．奶牛的心脏停止跳动后，大约在内体温由降低到。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。水的比热容为。

22．下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。

(1)利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。

(2)造一条没有动力系统的船在水面上行驶。

(3)通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。

23．图是历史上曾经出现的几种永动机的设计方案示意图：图（a）是想利用短杆上的重球产生的作用，使轮子不停地转动；图（b）是想利用像灯芯那样的棉线把水吸到高处，再流下冲击轮子的叶片，使轮子不停地转动；图（c）是想利用重物在水中受浮力作用而上升，带动轮子不停地转动。

请仔细分析这些永动机的设想，指出它们不可能实现的原因。

参考答案：

1．B

2．A

3．D

4．D

5．C

6．C

7．D

8．A

9．A

10．C

11．B

12．D

13．C

14．B

15．B

16．风能、地热能、潮汐能、太阳能

17．     做功     做功的多少

18．     =     >

19．          时间T     太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有一部分损失等）

20．第一类永动机，

该装置属于第一类永动机，这一设计不可能成功，因为它设想的是不消耗任何能量却能永远转动的机械，这一设想违反了能量守恒定律，是第一类永动机。

21．1.4×108J

22．

(1)不符合。磁铁可以让机械转动起来，这是将磁场能转化为动能，但是如果没有外界能量的输入，机械不能永远转动起来。

(2)不符合。如果船没有外界提供动力，将无法在水面上行驶。

(3)符合。可以利用光电发电机将太阳能转化为电能，再利用电能让飞机飞行。

23．

不消耗能量而能永远对外做功的机器违反了能量守恒定律

永动机在一定时间内能保持转动，但是由于摩擦力的存在，将有一部分能量以热量的形式散失掉，即能量是不可能无中生有的，所以自然界中不可能存在永动机，这三种永动机都违背了能量守恒定律。