高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册第4章 热力学定律4.2 能量守恒定律习题

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4.2能量守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册一、选择题（共15题）1．17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·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，当小球运动到小孔处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔处又掉下。下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　）A．满足能量守恒定律，所以可能实现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2．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3．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4．下列说法正确的是（　　）A．气体吸收热量时温度一定升高B．外界对气体做功时气体的内能一定增加C．因为能量是守恒的，所以能源是无限的资源D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成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．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7．如图所示的几幅热现象示意图，下列有关说法正确的有（　　）
 
 
 
 甲 水面上单分子油膜的示意图乙 拉力与玻璃板受到的重力相等吗？丙 液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大丁 历史上一种永动机的设计A．图甲表达的意思是分子不一定是球形的，但可以把它们当作球形处理，这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法B．图丁中的永动机的设计违背了热力学第二定律C．图乙中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力D．图丙中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的大8．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9．20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10．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动。这说明（　　）A．动能可以凭空产生B．可以制造出不消耗能量的永动机C．太阳能可以转化为其他形式的能D．太阳可以是供无穷无尽的能量，不需要节约能源11．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12．在一间隔热非常好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将（　　）A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定13．以下说法正确的是（　　）A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大B．某物体温度升高，则该物体分子热运动的总动能一定增大C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向同性制成的D．自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生14．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15．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）约二、填空题（共4题）16．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。17．请在箭头上填上发生能量转化的装置或器具。（1）（______）（2）（______）（3）（______）（4）（______）18．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__________。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．文艺复兴时期，达·芬奇制造的永动机装置如图所示。他认为右边的重球比左边的重球离轮心更远些，两边不均衡的作用会使轮子沿箭头方向转动不息。请问该装置属于第几类永动机，并请说明这类永动机为什么不能成功。21．撑竿跳高运动的不同阶段，有不同形式的能量发生转化。撑竿跳高过程涉及哪几种能量转化？这些能量转化是如何帮助运动员提高跳高成绩的？22．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作。过一段时间，房间内的温度将如何变化？为什么？23．如图，质量均为 m=1.0 kg 的物块 A、 B 通过轻质弹簧相连，竖放在水平地面上，弹簧的劲度系数 k= 100 N/m． A、B 的右侧竖立一固定光滑杆 MN，物块 C 穿在竖直杆上．一条不可伸长的轻绳绕过位于 A 正上方的轻质定滑轮 P， --端连接 A，另一端连接 C．开始时物块 C 与轻滑轮 P 等高且 PC 间距 L= 0.3m，绳处于伸直状态但无张力．现将 C 由静止释放，已知它恰好能使 B 离开地面但不继续上升． (取 g=l0m/s2) (1)求 C 的质量 mc．(2)若将 C 换成质量为 1.0 kg 的 D，仍从上述初始位置由静止释放，则 B 离开地面时 D 的速度是多大？
参考答案1．D2．B3．D4．D5．B6．D7．A8．A9．D10．C11．C12．A13．B14．A15．C16．凭空产生    凭空消亡    转化    转移    保持不变    17．水力发电机    煤炉燃烧    蒸汽机    太阳能电池    18．19．    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．第一类永动机，该装置属于第一类永动机，这一设计不可能成功，因为它设想的是不消耗任何能量却能永远转动的机械，这一设想违反了能量守恒定律，是第一类永动机。21．撑竿跳高运动的不同阶段可分为助跑、撑竿起跳、越横杆，助跑阶段是为了获取动能，由运动员体内的化学能转化为动能，撑杆起跳阶段先由动能转化为杆的弹性势能，再由杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，越过横杆后，重力势能转化为动能。在这些能量转化中，当运动员在助跑阶段获得的动能越大，杆的弹性势能就越大，即运动员重力势能越大，跳高成绩越好。22．温度升高，因为与外界没有热交换，看似总热量守恒，但是冰箱在工作，就要耗电，相应的电路原件要发热，所以电能转化为热能，因此最后房间内的温度要升高。23．（1）0.5kg（2）