3.3 能量守恒定律 自主提升过关练（解析版） 一、选择题 1．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定 的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制 成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV ~ 20kV 的高 压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化 是（　　） A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．化学能转化为光能 D．机械能转化为电能 2．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内 的温度将如何变化（　　） A．降低 B．升高 C．不变 D．无法确定 3．第一类永动机失败的原因是（　　） A．人类的技术还不够发达 B．制造永动机的零件做得不够精密 C．它违背了能量守恒定律 D．还没有找到合理的设置结构 4．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 5．有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是（ ） A．只适用于机械能与内能的相互转化 B．只适用能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．根据能量守恒定律，字宇宙中的能量总和不变 6．风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图．假设当地水平风 速约为 10m/s，该风力发电站利用风的动能转化为电能的效率约为 20％，风力发电机 的叶片长度为 10m，空气的密度是 1.29kg/m³，某一工厂用电的功率为 320kW，则大约 需要多少台这样风力发电机同时为该工厂供电（ ） A．6 B．8 C．10 D．12 7．如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一 定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（　　） A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能 D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械 能 8．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过 程中无法把散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　 ) A．能量耗散说明能量不守恒 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度,反映出自然界中的宏观过程具有方向性 9．如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气 体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容 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，气体达到平衡态，经过此过程（ ） A．Ep 全部转换为气体的内能 B．Ep 一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 C．Ep 全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．Ep 一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧 的弹性势能 10．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 11．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 12．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 13．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度 T1 比铁块的温度 T2 高，当它们接触在一 起时，如果不和外界交换能量，则（　　） A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加 量 B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增 加量 C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增 加量 D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 14．下列有关说法中正确的是（　　） A．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就可以求出该种气体的分子质量 B．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 C．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征 D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越 快 15．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——永动机是可能制成的 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了 二、解答题 16．斜面的高度为 3m，其倾角为 37°，质量为 4kg 的物体由斜面的顶端滑到底端的过 程中，求系统内能的改变量。已知物体与斜面间的动摩擦因数为 0.25，g＝ 10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。 17．如图所示为冲击摆实验装置，一质量为 m 的子弹以速度 v0 射入质量为 M 的沙箱后 与沙箱合为一体，共同摆起一定高度 h，则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产 生的内能为多少？（不计空气阻力） 参考答案 1．D 【详解】 根据题意用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生 10kV~20kV 的高压，形成 火花放电，从而点燃可燃气体。转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能 转化为电能。 故选 D。 2．B 【详解】 冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看成一个系统，打开 冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部无法使系统总能量发生变化。 但系统消耗电能增加了系统的总能量，根据能量守恒定律，系统增加的能量转化为内能使 房间的温度升高。 故选 B。 3．C 【详解】 第一类永动机当时设计的思路是机器不需要外界的动力或燃料却能源源不断地对外做功。 显然这种设计思维违背了能量守恒定律，这也是第一类永动机失败的原因，所以 C 正确， ABD 错误。 故选 C。 4．C 【详解】 AC．在阳光的照射下、太阳能小风扇快速转动，是太阳能转化成机械能，故 A 错误，C 正 确； B．不消耗能量的永动机违背能量守恒定律，不能制造，故 B 错误； D．能量不是取之不尽的，并且有些能量目前我们还无法利用，从而需要节约能源，故 D 错误。 故选 C。 5．D 【详解】 能量的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的一个规律，适用于一切能量和一切物理过程， 故 D 正确，ABC 错误； 故选 D。 6．B 【详解】 叶片旋转所形成的圆面积为 S   L2 t 秒内流过该圆面积的风柱体积为 V  Svt   L2 vt 风柱体的质量为 m  V   L2vt 风柱体的动能为 Ek  1 2 1 mv   L2 v3t 2 2 转化成的电能为 1 E   Ek   L2v3t 2 发出的电功率为 P E 1 1   L2v 3  �0.2 �1.29 �3.14 �102 �103  40kW t 2 2 故需要 n 320kW 8 40kW 故选 B。 7．D 【详解】 子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，然 后共同摆起一定高度的过程中机械能守恒，不再有机械能转化为内能。 故选 D。 8．D 【详解】 能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来的，其满足能 量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低 了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以 A、B、C 错误；D 正确． 9．D 【详解】 以活塞为研究对象，设气体压强为 p1，活塞质量为 m，横截面积为 S，末态时压强为 p2， 初态 F 弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由 ΔU＝W(绝 热)．W 为正，ΔU 必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平 衡条件知 F 弹′＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，故 D 正确 ABC 错误． 10．A 【详解】 各种形式的能都可以相互转化，并不是只适用于物体内能的变化，且有能的转化和转移， 就一定遵从能量守恒定律，A 错误，符合题意，BCD 正确，不符合题意。 11．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. 12．A 【详解】 A．克服重力做功，说明重力做负功，重力势能增加，故 A 正确； B．能量是守恒的，但能量转换过程中有损耗，所以“永动机”是不存在的，故 B 错误； C．我们要节约能源的根本原因是可利用能源在数量上不断减少，总量不变，故 C 错误； D．虽然能量守恒，但能量转化具有方向性，可利用能能源逐渐减少，故 D 错误。 故选 A。 13．AC 【详解】 热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；不和外界交 换热量，在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故 A、C 正确， B、D 错误。 故选 AC。 14．BC 【详解】 A．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，加气体的摩尔质量，才能求出该种气体的分子 质量，故 A 错误； B．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律，故 B 正确； C．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故 C 正确； D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢， 故 D 错误。 故选 BC。 15．AB 【详解】 AB．