高中物理能量守恒定律课时训练

这是一份高中物理能量守恒定律课时训练，文件包含人教版选择性必修第三册高二物理同步讲义33能量守恒定律原卷版docx、人教版选择性必修第三册高二物理同步讲义33能量守恒定律解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共24页， 欢迎下载使用。
【核心素养目标】
知识点一 能量守恒定律
【情境导入】
如图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？
【知识梳理】
1．探索能量守恒的足迹
2．能量守恒定律
能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只能从一种形式 为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量 ．
【重难诠释】
1．能量的存在形式及相互转化
(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等．
(2)各种形式的能，通过某种方式可以相互转化．例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．
2．能量守恒的两种表达
(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
【典例精析】
例1． (多选)下列对能量守恒定律的认识正确的是( )
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．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
知识点二 第一类永动机不可能制成
【情境导入】
如图为历史上有名的一种永动机设计，试回答问题。
能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体。能量在转化或转移的过程中遵循什么规律？
【重难诠释】
第一类永动机不可能制成的原因分析
如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．
【典例精析】
例2．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
知识点三 气体实验定律和热力学第一定律的综合应用
【情境导入】
如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题：
(1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？
(2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能如何变化？
【重难诠释】
热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：
(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．
(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减少．
(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程．
【典例精析】
例3．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA＝300 K，试求：
(1)气体在状态C时的温度TC；
(2)若气体在A→B过程中吸热1 000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？
知识点四 气体做功的计算
【重难诠释】
(1)等压变化中气体做功的计算：
由F＝pS及W＝FL可得W＝pSL＝pΔV。
(2)应用p-V图像求气体做功
如图所示的图像中，图线与横坐标轴围成的面积在数值上等于系统在这一过程中做功的大小。如果由1变化到2，气体对外界做功；如果由2变化到1，外界对气体做功。
【典例精析】
例4．如图所示，一定质量的理想气体从A状态经过一系列的变化，最终回到A状态，已知A状态的温度为27 ℃(0 ℃时热力学温度T＝273 K)，求C状态的温度以及全过程中气体吸收(放出)的热量。
针对训练
一、单选题
1．某偏远山区为了实现供电，自己修建了小型水利发电站。如图所示，若该发电站蓄水池平均每天蓄水的有效总库容量为，发电过程中上下水库平均水位差为。则下列说法正确的是（ ）
A．若每天发电，则能源利用效率约为35%
B．发电时下水库出水口的水流速度可达到
C．蓄水池中水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约
D．平均每天所发电能可供10户居民同时用电（每户电功率为）约
2．下列说法中错误的是（ ）
A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量保持不变
3．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
4．一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
5．一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 2.0×105JB．气体向外界释放热量 2.0×105J
C．气体从外界吸收热量 6.0×104JD．气体向外界释放热量 6.0×104J
6．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞（质量为）与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为，大气压为，另有质量为的物体从活塞上方的点自由下落到活塞上，并随活塞一 起到达最低点而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量，外界对容器内空气所做的功与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（ ）
A．
B．，
C．，
D．，
二、多选题
7．下列关于第一类永动机的说法正确的是（ ）
A．永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器
B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律
C．永动机不能制成的原因是技术问题
D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
8．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（ ）
A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化
B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化
D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能
9．关于能源的开发和利用，下列观点正确的是（ ）
A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径
10．空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是（ ）
A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律
B．变频空调运行中做功少，转化能量多
C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电
D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
三、解答题
11．在高的光滑水平桌面上放着一个质量的木块，一颗质量的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离。铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热容J/（kg·℃），。设增加的内能有使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？
12．用质量为0.5kg的铁锤，去打击质量为2kg的铁块。铁锤以12m/s的速度与铁块接触，打击以后铁锤的速度立即变为零。设每次打击产生的热量中有50%被铁块吸收，共打击50次，则铁块温度升高多少？［已知铁的比热容460J/（kg·℃）］
13．地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射照度都是不相同的。下表给出了热带、温带和比较寒冷地带的太阳平均辐射照度。若在上海地区安装一台太阳能热水器。已知其采光面积为、热转换效率为40%，水的比热容为J/（kg·℃）。试求：
（1）此太阳能热水器每天能吸收多少焦的太阳能？
（2）设热水器中水的温度升高20℃，则该热水器平均每天能提供多少热水？
14．试计算太阳每小时辐射到地球上的总能量是多少？这些能量相当于多少无烟煤完全燃烧所放出的能量？（设太阳能辐射到地球表面的平均功率为，无烟煤的燃烧值为）
15．水是可再生能源，能持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源。若某水力发电站水库的平均流量为，落差为，下落时的水流速度为，发电的效率为，求该电站的全年发电量。
16．2003年上海国际车展上首次展出了利用太阳能做能源的概念汽车。汽车上表面的光电池板装置能把40%的太阳能转化为电能，车内电动机又能把90%的电能转化为机械能作为汽车行驶的动力，若汽车在行驶时阻力恒为，光电池板位置能自动调节，与太阳光照射方向始终保持垂直，已知每平方米垂直照射到电池板上太阳光的功率为，电池板的总面积为，试求：
（1）内照射到电池板上的太阳能；
（2）汽车获得的机械功率及汽车运动的最大速度。
17．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1=27℃，大气压为p0。已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0。
(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
物理观念
理解并会运用能量守恒定律.
科学思维
知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．
科学探究
探索能量守恒的足迹，能量转化过程和做功的关系
科学态度与责任
通过能量守恒定律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
地区
太阳平均辐射照度
热带、沙漠
5～6
温带
3～5
阳光较少地区（北欧）
2～3