高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 能量守恒定律一课一练

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． “第一类永动机”不可能被制造成功是因为违反了以下哪一个规律

A．能量守恒定律 B．机械能守恒定律

C．牛顿第二定律 D．万有引力定律

2．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

3．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)

A．能量耗散说明能量不守恒

B．能量耗散不符合热力学第二定律

C．能量耗散过程中能量不守恒

D．能量耗散是从能量转化的角度,反映出自然界中的宏观过程具有方向性

4．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下列说法正确的是（ ）

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

5．有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是（       ）

A．只适用于机械能与内能的相互转化

B．只适用能量转化过程

C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律

D．根据能量守恒定律，字宇宙中的能量总和不变

6．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功 7.0×104J，气体内能减小1.3×105J，则此过程（　　）

A．气体从外界吸收热量 2.0×105J B．气体向外界释放热量 2.0×105J

C．气体从外界吸收热量 6.0×104J D．气体向外界释放热量 6.0×104J

7．20世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图所示．在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两个小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底部放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功，然后又在磁铁的吸引下回到上端，到P处又漏下……关于这个设计，下列判断中正确的是（       ）

A．满足能量转化和守恒定律，所以可行 B．不满足热力学第二定律，所以不可行

C．不满足机械能守恒定律，所以不可行 D．不满足能量守恒定律，所以不可行

8．如图所示，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定。、的底部由带有阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。起初，中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐流向中，最后达到平衡。在这个过程中，下列说法正确的是（       ）

A．大气压力对水做功，水的内能减小

B．水克服大气压力做功，水的内能减小

C．大气压力对水不做功，水的内能不变

D．大气压力对水不做功，水的内能增加

9．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

10．为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示． 让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然能从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是

A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能

B．从A处滚到B处，主要是弹性势能转化为动能

C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能

D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能

11．如图上所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q，气体内能增量为ΔU，则     (          )

A．ΔU=Q

B．ΔU＜Q

C．ΔU＞Q

D．无法比

12．在一间隔热非常好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将（　　）

A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定

13．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

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．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

二、填空题（共4题）

16．甲、乙两台柴油机，输出功率之比，效率之比，那么，这两台柴油机在工作相同时间内消耗同一标号的燃油质量之比__________。

17．某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度．

18．如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，大气压对水做功为______，水的内能______（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

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．如图所示，一个小铁块沿半径为R＝0.2 m的半球内壁自上缘由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/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＝0.46×103 J/(kg·℃)，重力加速度g取10 m/s2.求铁块升高的温度．

22．如图甲所示，一圆柱形导热气缸水平放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，此时封闭气体的绝对温度为T(活塞与气缸底部相距L)，现将气缸逆时针缓慢转动直至气缸处于竖直位置，如图乙所示，此时活塞与气缸底部相距L；现给气缸外部套上绝热泡沫材料(未画出)且通过电热丝缓慢加热封闭气体，当封闭气体吸收热量Q时，气体的绝对温度上升到T．已知活塞的横截面积为S，外界环境的绝对温度恒为T，大气压强为P0，重力加速度大小为g，不计活塞与气缸的摩擦.求：

（1）活塞的质量m；

（2）加热过程中气体内能的增加量.

23．半径为r的竖直光滑圆轨道固定在光滑木板AB中央，置于光滑水平桌面．圆轨道和木板AB的总质量为m，木板AB两端被限定，无法水平移动，可竖直移动．木板AB的右端放置足够长的木板CD，其表面与木板AB齐平，质量为2m．一个质量为m的滑块（可视为质点）从圆轨道最低点以一定的初速度v0向右运动进入圆轨道，运动一周后回到最低点并向右滑上水平木板AB和CD，最终与木板CD保持相对静止，滑块与木板CD间动摩擦因数为μ，其余摩擦均不计，则：

（1）为保证滑块能通过圆轨道的最高点，求初速度v0的最小值；

（2）为保证滑块通过圆轨道的最高点时，木板AB不离开地面，求初速度v0的最大值；

（3）若滑块恰能通过圆轨道最高点，求滑块在木板CD上滑动产生的热量Q．

参考答案：

1．A

2．B

3．D

4．D

5．D

6．B

7．D

8．D

9．C

10．D

11．B

12．A

13．A

14．B

15．C

16．

17．     低于     大于

18．     0     增加

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。

21．1.3×10－3℃

22．（1）；（2）Q-P0LS

23．（1）（2）（3）