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高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 能量的转化与守恒精品课时作业
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 能量的转化与守恒精品课时作业，共5页。试卷主要包含了下面的设想符合能量守恒定律的是等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 能量的转化
1.(2022江苏淮安涟水一中阶段检测)下列关于能量转化现象的说法中,正确的是( )
A.用太阳灶烧水是太阳能转化为内能
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
题组二 对能量守恒定律的理解和应用
2.如图所示为冲击摆实验装置,一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合为一体,共同摆起一定的高度,则下面有关能量转化的说法中正确的是( )
A.子弹的动能转化成沙箱和子弹的内能
B.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的势能
C.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的动能
D.子弹的动能一部分转化成沙箱和子弹的内能,另一部分转化成沙箱和子弹的机械能
3.(2022云南曲靖罗平五中月考)下面的设想符合能量守恒定律的是( )
A.利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器
B.做一条利用风能逆水航行的船
C.通过太阳照射使飞机起飞
D.不用任何燃料,河水就一定不能升温
4.如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.这个装置可测定热功转换关系
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的,无区别
5.如图所示的容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。开始时A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐流向B中,最后达到平衡,在这个过程中( )
A.大气压力对水做功,水的内能增加
B.水克服大气压力做功,水的内能减少
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
6.如图所示,密闭绝热容器内有一绝热活塞(质量不可忽略),活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧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)。现在绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到稳定状态。关于此过程说法正确的是( )
A.Ep全部转化为气体的内能
B.Ep一部分转化为活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C.Ep全部转化为活塞的重力势能和气体的内能
D.Ep一部分转化为活塞的重力势能,一部分转化为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
7.(2023河北邢台重点高中月考)如图所示,容器内部有被水平隔板隔开的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收的热量为Q,气体内能增量为ΔU,则( )
A.ΔU=Q B.ΔUC.ΔU>Q D.无法比较ΔU与Q
8.风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车,设空气密度为ρ,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高h,效率为80%。则单位时间内最多可提升的水的质量为 。(重力加速度为g)
9.(2022上海交大附中期中)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”)。
10.某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领,做了如下实验,用一面积为0.1 m2的盆盛6 kg的水,经太阳光垂直照射5 min,温度升高5 ℃,已知水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃),若地表植物吸收太阳光的能力与水相等,试计算:
(1)每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能为多少?
(2)若绿色植物在光合作用中吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气,则每公顷绿地每秒可放出多少升的氧气?(1公顷=104 m2)
第2节 能量的转化与守恒
基础过关练
1.AB 核电站发电是核能转化为电能,生石灰放入水中使水温升高,是化学能转化为内能,C、D错误,故选A、B。
2.D 子弹在射入沙箱瞬间,要克服摩擦阻力做功,一部分动能转化成沙箱和子弹的内能,另一部分动能转化成沙箱和子弹的机械能。故选D。
3.BC 利用磁场可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能,但由于存在摩擦,动能最终转化为内能,转动停止,故A错误。让船先静止在水中,设计一台风力发电机使船获得足够的电能,然后把电能转化为船的动能使船逆水航行;同理,可利用太阳能电池板将太阳能转化成电能储存起来,电能转化为飞机的动能,实现飞机起飞,故B、C正确。设计水坝利用河水的重力势能发电,一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能,另外电能也可转化为内能使水升温,故D错误。故选B、C。
4.AC 可通过计算重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功转换关系,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的,故选A、C。
5.D 设A中水面下降的高度为hA,B中水面上升的高度为hB,由于水的体积不变,故SAhA=SBhB,则有p0SAhA=p0SBhB,即大气压力对A做的正功与B克服大气压力做的功相等,故大气压力不做功。但水的重力势能减少了,它转化为水的内能,所以水的内能增加了,故D正确。
6.D 当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F'的共同作用,如图所示,其合力向上,经多次往复运动后活塞静止,此时活塞处于三力平衡状态,气体体积必定减小,外力对气体做正功,由于容器和活塞均绝热,外力所做的功全部转化为气体的内能,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变,设最终弹簧的弹性势能为Ep',由能量守恒定律得Ep=Ep'+ΔEp+ΔU(ΔEp为活塞增加的重力势能,ΔU为气体增加的内能),所以D选项正确。
方法技巧 利用能量守恒定律解题的方法
在应用能量守恒定律处理问题时,首先要弄清系统有多少种能量相互转化,分析哪种形式的能量增加了,哪种形式的能量减少了;或者哪个物体的能量增加,哪个物体的能量减少,增加量等于减少量。
7.B 因为A的密度小,B的密度大,两部分气体均匀混合后整体的重心升高,重力势能增加,吸收的热量一部分用来增加气体内能,一部分用来增加系统的重力势能,根据能量守恒定律可知ΔU8.答案 πd2ρv320gℎ
解析 在时间t内吹在风车上的空气的质量为
m1=14πd2vtρ
风的动能Ek=12 m1v2=18πd2v3tρ
根据题意有,18πd2v3tρ×50%×80%=mgh
则mt=πd2ρv320gℎ
9.答案 周围空气的内能 不能
解析 饮水鸟的内部结构如图所示,其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水,水蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压,从而使肚子中的部分液体被压入头部,使重心上移,鸟的身体变得不稳开始倾斜,倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面,从而使头部的液体又回流到肚子中,使鸟身体回到开始时的竖直站立状态,而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水,鸟回到竖直站立状态后,鸟嘴的水分蒸发,重复刚才的过程。综上所述,饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能,当水杯中的水干了之后,由于不能形成头部和肚子的压强差,小鸟显然不能再上下运动了。
10.答案 (1)4.2×103 J (2)2 100 L
解析 (1)0.1 m2的水5 min吸收的太阳能为E=cmΔt=4.2×103×6×5 J=1.26×105 J,所以每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能E'=1.26×105×105×60J=4.2×103 J。
(2)每公顷绿色植物每秒吸收的太阳能E=4.2×103×104 J=4.2×107 J,放出氧气的体积为V=4.2×1071×103×0.05 L=2 100 L。1.AB
2.D
3.BC
4.AC
5.D
6.D
7.B
基础过关练
题组一 能量的转化
1.(2022江苏淮安涟水一中阶段检测)下列关于能量转化现象的说法中,正确的是( )
A.用太阳灶烧水是太阳能转化为内能
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
题组二 对能量守恒定律的理解和应用
2.如图所示为冲击摆实验装置,一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合为一体,共同摆起一定的高度,则下面有关能量转化的说法中正确的是( )
A.子弹的动能转化成沙箱和子弹的内能
B.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的势能
C.子弹的动能转化成了沙箱和子弹的动能
D.子弹的动能一部分转化成沙箱和子弹的内能,另一部分转化成沙箱和子弹的机械能
3.(2022云南曲靖罗平五中月考)下面的设想符合能量守恒定律的是( )
A.利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器
B.做一条利用风能逆水航行的船
C.通过太阳照射使飞机起飞
D.不用任何燃料,河水就一定不能升温
4.如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.这个装置可测定热功转换关系
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的,无区别
5.如图所示的容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。开始时A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐流向B中,最后达到平衡,在这个过程中( )
A.大气压力对水做功,水的内能增加
B.水克服大气压力做功,水的内能减少
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
6.如图所示,密闭绝热容器内有一绝热活塞(质量不可忽略),活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧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)。现在绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到稳定状态。关于此过程说法正确的是( )
A.Ep全部转化为气体的内能
B.Ep一部分转化为活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C.Ep全部转化为活塞的重力势能和气体的内能
D.Ep一部分转化为活塞的重力势能,一部分转化为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
7.(2023河北邢台重点高中月考)如图所示,容器内部有被水平隔板隔开的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收的热量为Q,气体内能增量为ΔU,则( )
A.ΔU=Q B.ΔU
8.风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车,设空气密度为ρ,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高h,效率为80%。则单位时间内最多可提升的水的质量为 。(重力加速度为g)
9.(2022上海交大附中期中)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”)。
10.某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领,做了如下实验,用一面积为0.1 m2的盆盛6 kg的水,经太阳光垂直照射5 min,温度升高5 ℃,已知水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃),若地表植物吸收太阳光的能力与水相等,试计算:
(1)每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能为多少?
(2)若绿色植物在光合作用中吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气,则每公顷绿地每秒可放出多少升的氧气?(1公顷=104 m2)
第2节 能量的转化与守恒
基础过关练
1.AB 核电站发电是核能转化为电能,生石灰放入水中使水温升高,是化学能转化为内能,C、D错误,故选A、B。
2.D 子弹在射入沙箱瞬间,要克服摩擦阻力做功,一部分动能转化成沙箱和子弹的内能,另一部分动能转化成沙箱和子弹的机械能。故选D。
3.BC 利用磁场可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能,但由于存在摩擦,动能最终转化为内能,转动停止,故A错误。让船先静止在水中,设计一台风力发电机使船获得足够的电能,然后把电能转化为船的动能使船逆水航行;同理,可利用太阳能电池板将太阳能转化成电能储存起来,电能转化为飞机的动能,实现飞机起飞,故B、C正确。设计水坝利用河水的重力势能发电,一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能,另外电能也可转化为内能使水升温,故D错误。故选B、C。
4.AC 可通过计算重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功转换关系,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的,故选A、C。
5.D 设A中水面下降的高度为hA,B中水面上升的高度为hB,由于水的体积不变,故SAhA=SBhB,则有p0SAhA=p0SBhB,即大气压力对A做的正功与B克服大气压力做的功相等,故大气压力不做功。但水的重力势能减少了,它转化为水的内能,所以水的内能增加了,故D正确。
6.D 当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F'的共同作用,如图所示,其合力向上,经多次往复运动后活塞静止,此时活塞处于三力平衡状态,气体体积必定减小,外力对气体做正功,由于容器和活塞均绝热,外力所做的功全部转化为气体的内能,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变,设最终弹簧的弹性势能为Ep',由能量守恒定律得Ep=Ep'+ΔEp+ΔU(ΔEp为活塞增加的重力势能,ΔU为气体增加的内能),所以D选项正确。
方法技巧 利用能量守恒定律解题的方法
在应用能量守恒定律处理问题时,首先要弄清系统有多少种能量相互转化,分析哪种形式的能量增加了,哪种形式的能量减少了;或者哪个物体的能量增加,哪个物体的能量减少,增加量等于减少量。
7.B 因为A的密度小,B的密度大,两部分气体均匀混合后整体的重心升高,重力势能增加,吸收的热量一部分用来增加气体内能,一部分用来增加系统的重力势能,根据能量守恒定律可知ΔU
解析 在时间t内吹在风车上的空气的质量为
m1=14πd2vtρ
风的动能Ek=12 m1v2=18πd2v3tρ
根据题意有,18πd2v3tρ×50%×80%=mgh
则mt=πd2ρv320gℎ
9.答案 周围空气的内能 不能
解析 饮水鸟的内部结构如图所示,其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水,水蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压,从而使肚子中的部分液体被压入头部,使重心上移,鸟的身体变得不稳开始倾斜,倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面,从而使头部的液体又回流到肚子中,使鸟身体回到开始时的竖直站立状态,而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水,鸟回到竖直站立状态后,鸟嘴的水分蒸发,重复刚才的过程。综上所述,饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能,当水杯中的水干了之后,由于不能形成头部和肚子的压强差,小鸟显然不能再上下运动了。
10.答案 (1)4.2×103 J (2)2 100 L
解析 (1)0.1 m2的水5 min吸收的太阳能为E=cmΔt=4.2×103×6×5 J=1.26×105 J,所以每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能E'=1.26×105×105×60J=4.2×103 J。
(2)每公顷绿色植物每秒吸收的太阳能E=4.2×103×104 J=4.2×107 J,放出氧气的体积为V=4.2×1071×103×0.05 L=2 100 L。1.AB
2.D
3.BC
4.AC
5.D
6.D
7.B
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