人教版 (2019)选择性必修 第三册3 能量守恒定律同步测试题

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．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　）

A．克服重力做功，重力势能增加

B．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的

C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了。

D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机

2．下列说法中正确的是（　　）

A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的

B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置

C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的

D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少

3．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

4．在下列家用电器中，把电能主要转化为机械能的是（　　）

A．吸尘器 B．充电器

C．电水壶 D．电烤箱

5．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

6．20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

7．大约在1670年，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”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　）

A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题

B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现

C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现

D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现

8．一种冷暖两用型空调在制热时，每消耗电能，放出约的热量。下列说法正确的是（　　）

A．空调制热过程产生了新能量

B．空调制热时放出的热量全部是由电能转化面来的

C．此过程违反了能量守恒定律

D．空调制热时放出的热量，一部分是由电能转化而来，另一部分则是从外界吸收

9．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

10．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

11．一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

12．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

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．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

15．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是(　　)

A．外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正

B．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负

C．外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负

D．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正

二、填空题（共4题）

16．永动机不可能制成

（1）第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地_______的机器．

（2）第一类永动机由于违背了_______，所以不可能制成．

17．能量既不会_______，也不会_______，它只会从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体_______到另一个物体，而能的总量_______，这就是能的转化和守恒定律，也称能量守恒定律。

18．电动机是将_________能转化为_________能的装置。电动机的_________与_________之比叫做电动机的效率。由于电动机运行中总有_________，所以其效率不可能达到_________%。

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．如图所示，一个小铁块沿半径为R=0.2m的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1m/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=0.64×103J/（kg·℃），重力加速度g取10m/s2。求铁块升高的温度。

21．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。

22．一辆汽车正在平直的公路上以速度v匀速行驶，此时汽车的功率为P，已知汽车的总效率为，所使用的汽油的热值为q（每完全燃烧单位质量的燃料产生的热量叫热值），现油箱中还有质量为m的汽油，则汽车还能行驶多远？（设汽车的质量为M）

23．在焦耳实验中，质量为的钩码下落的距离，重复实验25次，使一轮桨叶旋转起来以搅动的水，若水的初始温度为 ，问实验后水的温度升高到多少？

参考答案：

1．A

2．C

3．B

4．A

5．A

6．D

7．D

8．D

9．D

10．A

11．C

12．B

13．B

14．D

15．D

16．     对外做功     能量守恒定律

17．     凭空产生     凭空消亡     转化     转移     保持不变

18．     电     机械     输出功率     输入功率     损耗     100

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．

21．

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。

22．

23．