高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 能量的转化与守恒课时作业

3.2能量的转化与守恒同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．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

2．第一类永动机违反了什么而不能制成（　　）

A．违反了热力学第一定律 B．违反了机械能守恒定律

C．违反了能量守恒定律 D．以上说法都不对

3．关于第二类永动机，下列说法中正确的是(　　)

A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律

B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律

C．它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律

D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律

4．图为一定质量的某种理想气体的p-V图像，图中ba的延线通过坐标原点O，bc垂直于V轴，ac平行于V轴，下列说法正确的是____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

A．a→b过程中，气体温度不变

B．b→c过程中，气体温度升高

C．c→a过程中，气体放热大于外界对气体功

D．a→b→c→a过程中，气体对外界总功为零

5．关于系统的内能，下述说法中正确的是（       ）

A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能

B．一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化

C．外界对系统做功W，系统的内能增加

D．系统从外界吸收了热量Q，系统的内能增加

6．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率，制冷能力，制热能力”的字样，从设计指标看，空调在制热时，下列判断中正确的是（　　）

A．此过程是违反能量守恒定律的，所以铭牌上标注的指标一定是错误的

B．空调制热时产生的热量全部由电能转化而来的

C．空调制热时放出的热量一部分是由电能转化而来，另一部分是从外界吸收而来的

D．空调制热时每小时消耗电能

7．以下有关能量的说法正确的是（　　）

A．做功和热传递都可以改变物体的内能

B．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递

C．冰的熔化过程中不需要吸热，水的沸腾过程中需要吸热

D．能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少

8．“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．它做功产生的热不符合热功当量

D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料

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．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

11．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　）

A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加

B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加

C．对物体做功，物体的内能可能减小

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了

12．高空形成的冰雹加速下落，并有部分熔化，以下说法中不正确的是（　　）

A．只有重力做功，冰雹下落时机械能守恒

B．冰雹的势能转化为冰雹的动能

C．冰雹的内能增大

D．冰雹的机械能不守恒

13．将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃，又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升高6℃，若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高(不计热损失) （       ）

A．4.5℃ B．4℃ C．3.5℃ D．3℃

14．以下关于能量和能源的认识，正确的是（  ）

A．“永动机”违反了能量的转化和守恒定律

B．因为能量不会消失，所以我们没必要节约能源

C．石油、天燃气都是自然界自主生成的可再生能源

D．我国煤炭和石油的资源丰富，不需要大力开发新能源

15．下列关于热学的知识叙述正确的是（　　）

A．分子间的作用力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子力减小，分子势能增大

B．对于一定种类的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的

C．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

D．气体的状态变化时，若温度升高，则每个气体分子的平均动能增加

二、填空题（共3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．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”）。

18．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________（填“能”或“不能”）。

三、综合题（共4题）

19．某地强风的风速约为，设空气密度为，现有一横截面积的风车（风车车叶转动形成的圆面面积为），能利用该强风进行发电，并将其动能的转化为电能。

（1）利用上述已知量计算发电功率的表达式；

（2）发电功率大小约为多少？（保留一位有效数字）

20．经验表明，自制家用太阳能热水器——晒水箱的效率可达到50%。已知在地球表面晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射R为，如果晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积，始终是，请计算要使水温上升30℃，需要多长时间？

21．科学精神的核心是对未知的好奇与探究。小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据。她以氦气为研究对象进行了一番探究。经查阅资料得知：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。

她猜想氦气分子的平均动能可能跟其压强有关。她尝试从理论上推导氦气的压强，于是建立如下模型：如图所示，正方体容器静止在水平面上，其内密封着理想气体—氦气，假设每个氦气分子的质量为m，氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。请根据上述信息帮助小君完成下列问题：

(1)设单位体积内氦气的分子数为n，且其热运动的平均速率为v。

①求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I；

②求该正方体容器内氦气的压强p；

③请以本题中的氦气为例推导说明：温度是分子平均动能（即）的标志。

(2)小君还想继续探究机械能的变化对氦气温度的影响，于是进行了大胆设想：如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，若氦气与外界不发生热传递，请你推断该容器中氦气的温度将怎样变化？并求出其温度变化量。

22．某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一直径0.2 m的0 ℃的冰球，在环境温度为0 ℃时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧测力计下放在太阳光中．经过40 min后弹簧测力计示数减少了3.49 N．请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在某一单位面积上的辐射功率．冰的熔化热为3.35×105 J/kg.

参考答案：

1．A

2．C

3．C

4．C

5．A

6．C

7．A

8．B

9．A

10．A

11．D

12．A

13．B

14．A

15．B

16．

17．     0     增加

18．     内能     不能

19．（1）；（2）

20．

21．(1) ①；②；

③由于

p=nkT②

将①②联立可得

由于分子的平均动能与热力学温度T成正比，与其它因素无关，故温度是分子平均动能的标志。

(2)设立方体内有N个氦气分子，当氦气随容器匀速运动时，整个气体机械运动的动能为

设此时的温度为T1，气体分子的总内能为

突然停止后，设此时的温度为T2，则总内能为

根据能量守恒，这此分子机械运动的动能全部转化为内能

则升高的温度

代入数据，整理得

22．1.58×103W/m2