高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 能量的转化与守恒一课一练

3.2能量的转化与守恒 课时检测（解析版）

一、选择题

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．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

3．能源是社会发展的基础．下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（    ）

A．能量是守恒的，能源是取之不尽．用之不竭的

B．能量的耗散反映了能量是不守恒的

C．开发新能源,是缓解能源危机的重要途径

D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机”

4．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

5．“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．没有合理的设计方案 D．找不到合适的材料

6．如图所示，两个完全相同的金属球A和B，其中A球放在不导热的水平面上，B球用不导热细线挂起来，现供给两球相同的热量，它们的温度分别升高了（　　）

A．△tA＞△tB B．△tA＜△tB C．△tA=△tB D．△tA、△tB无法比较

7．根据热力学第二定律，下列说法正确的是（    ）

A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递而不造成任何影响

B．机械能可以全部转化为内能，内能也可以自发地全部转化为机械能

C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功

D．冰可以融化为水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律

8．下列说法正确的是（    ）.

A．能量转化和守恒定律只适用于物理学领域，其他学科不适用

B．布朗运动也遵循能量转化和守恒定律

C．生命运动不遵循能量转化和守恒定律

D．只要做功，内能就一定改变

9．下列说法正确的是（　　）

A．第一种永动机能够被制造出来是它遵循了热力学第一定律

B．两种物质温度相同时，其分子平均动能不一定相同

C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大

D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击引起的

10．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

11．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

12．如图所示，小朋友坐在滑梯上匀速下滑，在这个过程中（   ）

A．小朋友的机械能逐渐转化为系统的内能，总能量不变

B．因为能量是守恒的，小朋友的机械能大小不变

C．该过程中产生的内能可以让小朋友再运动到滑梯顶端，而不产生其他影响

D．由于摩擦，小朋友滑过的滑梯温度升高，分子的平均动能增大，但不是其中每一个分子的动能都增大

E.由于摩擦，小朋友的裤子温度升高，分子的平均动能增大

13．关于焦耳和焦耳热功当量实验说法正确的是（　　）

A．该实验是在绝热系统中完成的

B．该实验的研究对象是容器中的水

C．焦耳是英国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律和测定热功当量

D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不同，但重力做功必须相同

14．下列叙述不正确的是（  ）

A．布朗运动是液体分子的运动，说明分子在永不停息地做无规则运动

B．分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增大

C．自然界中与热现象有关的自发的能量转换过程具有方向性，虽然能量守恒，但能量品质在下降

D．相同质量的两种气体，温度相同时内能相同

E.物体温度越高，分子平均动能越大

二、解答题

15．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。

16．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．A

【分析】

第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．

【详解】

第一类永动机制不成，是因为它违反能量守恒定律；与其他的三个定律无关．故A正确，BCD错误。

【点睛】

本题比较简单，考查了永动机不可能制成的原因，特别注意第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律．

2．C

【详解】

第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，即能量转化的方向性．故ABD错误，C正确．

故选C

3．C

【详解】

A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质并不是取之不尽．用之不竭的，所以A项错误；

B．能量的耗散是一种形式能转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，所以B项错误；

CD．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，自然界的能量不变，所以D项错误，C项正确。

故选C。

4．A

【详解】

A．根据内能的定义可知，物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能，故A正确；

B．物体宏观的机械能与内能无关，故B错误；

CD．根据热力学第一定律

可知外界对系统做了多少功W，系统的内能不一定增加多少，同理，系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能也不一定增加多少，故CD错误；

故选A。

5．B

【详解】

第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律。

故选B。

6．B

【详解】

两球受热后体积都要增大，A球因为放在不导热的水平面上，受热膨胀后，重心升高，重力做负功，根据能量守恒定律可得，A球吸收的热量一部分转化为自身的内能，使温度升高，另一部分需克服重力做功，使重力势能增加；对B球，同样要受热膨胀，膨胀时重心下降，重力做正功，同样由能量守恒定律可得，B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能，从而使温度升高．由以上分析可知，B球增加的内能比A球增加的多，B球的温度升高得多，所以．故B项正确，ACD三项错误．

7．C

【详解】

A、电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，在该过程中压缩机做功，产生其他的变化，故A错误；

B、机械能可以全部转化为内能，内能不可以自发地全部转化为机械能，故B错误；

C、可以制成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功，如各种内燃机，但注意不是全部用来对外做功，故C正确；

D、冰可以熔化成水，水也可以结成冰，伴随能量的转移，不是自发进行的，故这个现象没有违背热力学第二定律，故D错误；

故选C．

【点睛】所有与热现象有关的过程都有一定的方向性，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；功和能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的；只要不要求吸收的热量全部用来做功而产生其他影响，可以做成一种热机，由热源吸取一定热量而对外做功；热力学第二定律说明：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体．

8．B

【详解】

A．能量守恒定律是自然界中规范应用的规律，不仅仅在物理学领域适用，其他学科都适用。故A错误。

B．布朗运动也遵循能量转化和守恒定律，选项B正确；

C．生命运动也同样遵循能量转化和守恒定律，选项C错误；

D．外界对物体做功，同时物体对外放热，物体的内能不一定变化，故D错误。

故选B.

9．D

【详解】

A．第一种永动机不能被制造出来，因为它违背了热力学第一定律，即能量守恒定律，所以A错误；

B．温度是物质的分子平均动能的宏观标志，因此两种物质温度相同时，其分子平均动能一定相同，所以B错误；

C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小的快，所以C错误；

D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的，所以布朗运动能够间接地反映液体分子的无规则运动，所以D正确。

故选D。

10．A

【详解】

AD．除了重力做功，还有阻力做功，所以冰雹下落时机械能不守恒，则A错误，符合题意；D正确，不符合题意；

BC．冰雹的势能转化为冰雹的动能与内能，所以BC正确，不符合题意；

故选A。

11．A

【详解】

A、永动机的不可实现，证明了能的转化和守恒定律；故A正确．B、能量是守恒的，但是我们能直接利用的能源却是有限的；故节约能源是必需的；故B错误．C、石油、天燃气都是不可再生能源；故C错误．D、我国煤炭和石油资源虽然很丰富，但我国能源消耗量也是很大的，所以大力开发新能源迫在眉睫；故D错误．故选A．

【点睛】

本题考查对各种能源特点的了解；此题考查的知识点较多，所以要一一仔细的分析；同时要掌握节约能源意义．

12．ADE

【详解】

AB．小朋友沿滑梯匀速下滑的过程中，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，减小的重力势能逐渐转化为系统的内能，总能量不变，选项A正确，B错误；

C．根据热力学第二定律，该过程中产生的内能不可以让小朋友再运动到滑梯顶端，而不产生其他影响，选项C错误；

DE．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每一个分子的动能都增大，选项DE正确．

故选ADE。

13．ACD

【详解】

焦耳是英国物理学家，主要贡献为焦耳定律和测定热功当量，热功当量实验是在绝热系统中进行的，与外界不能有热交换，研究对象是容器及容器中的水组成的系统，实验中要使容器和容器中的水组成的系统升高相同的温度，必须要使重物的重力做功相同

故选ACD。

14．ABD

【解析】

【详解】

A．布朗运动是悬浮小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故A错误，符合题意；

B．分子间距离增大时，分子间的作用力先减小后增大再减小，故先做正功后做负功，故B错误，符合题意；

C．自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化，故C正确，不符合题意；

D．内能是分子的动能和势能之和，当温度相同时，分子的平均动能相同，但分子个数不同，所以相同质量的两种气体，温度相同时，内能不同，故D错误，符合题意；

E．温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，则分子的平均动能越大，故E正确，不符合题意。

故选ABD。

15．(1)不符合。理由见解析；(2)不符合。理由见解析；(3)符合。理由见解析

【详解】

(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。

16．见解析

【详解】

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。