3.2 能量守恒定律及其应用基础巩固 2021—2022 学年高中物理粤教版 （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 2．17 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 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。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 3．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 4．以下有关能量的说法正确的是（　　） A．做功和热传递都可以改变物体的内能 B．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 C．冰的熔化过程中不需要吸热，水的沸腾过程中需要吸热 D．能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少 5．如图所示，两个完全相同的金属球 A 和 B，其中 A 球放在不导热的水平面上，B 球用不导热细线挂起 来，现供给两球相同的热量，它们的温度分别升高了（　　） A．△tA＞△tB B．△tA＜△tB C．△tA=△tB D．△tA、△tB 无法比较 6．“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 7．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 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．下列说法中正确的是（ ） A．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 B．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 C．第一类永动机违背热力学第一定律 D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性 10．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 乙 拉力与玻璃板受到 的示意图 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 11．能源是社会发展的基础．下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（ ） A．能量是守恒的，能源是取之不尽．用之不竭的 B．能量的耗散反映了能量是不守恒的 C．开发新能源,是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 12．下列说法正确的是（　　） A．气体吸收了热量，其温度一定升高 B．第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律 C．对于确定的液体和确定材质的毛细管，管的内径越细，毛细现象越不明显 D．晶体均有规则的几何形状 13．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 3 的有效总库容量为 786 m ，发电过程中上下水库平均水位差为 64 m 。则下列说法正确的是（　　） A．若每天发电 40 kW・h ，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 36 m s 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139 kW・h 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1.4 kW ）约 10 h 14．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上 C．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功 3.0×105 J，同时空气的内能增加 2.2×105 J，则空气从外界吸热 5.2×105 J 15．下列说法正确的是（　　） A．第一种永动机能够被制造出来是它遵循了热力学第一定律 B．两种物质温度相同时，其分子平均动能不一定相同 C．当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大 D．液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击引起的 二、填空题（共 4 题） 16．请在箭头上填上发生能量转化的装置或器具。 （1） （2） （3） （ ） 机械能电能 ���� （ ） 化学能热能 ��� � （ ） 内能机械能 ��� � ( ) ( ) ( ) （4） （ ） 光能电能 ��� � ( ) 17．不同形式的能量可以通过______过程而发生转化，能量转化的多少是由______来量度的。 18．如图所示，容器 A、B 各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。 A、B 的底部由带有阀门 K 的管道相连，整个装置与外界绝热。原先，A 中水面比 B 中的高，打开阀门， 使 A 中的水逐渐向 B 中流，最后达到平衡。在这个过程中，大气压对水做功为______，水的内能______ （选填“增加”、“减小”或“不变”）。 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 Q  cmΔt ，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、 Δt 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．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？ 21．试说明下列现象中能量是怎样转化的。 （1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，汽车速度越来越慢，最后停下来。 （2）火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一钢板后速度迅速减慢。 （3）用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。 （4）一个球掉到地上后又弹起来，球弹起来的高度一次比一次低，最后静止在地面上。 22．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。 23．有一物理研究小组为了估测太阳对地球的辐射功率，做了以下实验：他们取了一个圆筒，其横截面积 为 3 dm2，在筒内装了 0.6 kg 水，在太阳光下垂直照射 2 min 后，筒内水的温度升高了 1℃。 （1）计算在阳光直射时，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。 （2）如果已知射到大气顶层的太阳能只有 45%到达地面，另外 55%被大气吸收和反射而未到达地面，能 由此估算出太阳辐射的功率吗？如果能，太阳对地球的辐射功率大约是多少？是否还需要其他数据？参考 答案： 1．A 2．D 3．B 4．A 5．B 6．B 7．A 8．A 9．D 10．A 11．C 12．B 13．C 14．C 15．D 16． 水力发电机 17． 做功 18． 0 煤炉燃烧 蒸汽机 太阳能电池 做功的多少 增加 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．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。 21．（1）机械能转化为内能；（2）机械能转化为内能；（3）见解析；（4）机械能转化为内能 22． 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。 2 26 11 23．（1） 4.2J/(cm gmin) ；（2） 4.3 �10 W ， r  1.5 �10 m