4.2 能量守恒定律同步练习 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 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 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 3．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率 1kW ，制冷能力 1.2 �104 kJ / h 样，从设计指标看，空调在制热时，下列判断中正确的是（　　） ，制热能力 1.44 �104 kJ / h ”的字 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 1.44 �104 kJ 4．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 5．图为一定质量的某种理想气体的 p-V 图像，图中 ba 的延线通过坐标原点 O，bc 垂直于 V 轴，ac 平行于 V 轴，下列说法正确的是____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） A．a→b 过程中，气体温度不变 B．b→c 过程中，气体温度升高 C．c→a 过程中，气体放热大于外界对气体功 D．a→b→c→a 过程中，气体对外界总功为零 6．20 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 7．结合所给的图示，下列说法正确的是（ ） A．铝罐温度计的刻度是均匀的，且疏密程度与大气压无关 B．水不浸润与玻璃，水银浸润与玻璃 C．第一类永动机是有可能制成的 D．分子间作用力随分子间距离的变化，与弹簧被拉伸或被压缩时力的变化情况相似 8．重 10N 的物体从一个高 3m、长 5m 的斜面上滑下，已知物体与斜面之间的动摩擦因数是 0.25，在物体 从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是（　　） A．10J B．20J C．30J D．40J 9．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 10．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 11．关于系统的内能，下述说法中正确的是（ ） A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B．一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 C．外界对系统做功 W，系统的内能增加 U  W D．系统从外界吸收了热量 Q，系统的内能增加 U  Q 12．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 13．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 14．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 15．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 二、填空题（共 4 题） 16．用活塞将一定质量的理想气体密闭在气缸内。通过外界因素改变缸内气体的状态，气体从状态 A 经状 态 B 变化到状态 C，再从状态 C 回到状态 A，其体积的倒数与压强的变化关系 1  p 图像如图所示，图中 V AB 与横轴平行，BC 与纵轴平行。AC 的连线过坐标原点。从状态 A 到状态 B 的过程中，气体____（填“吸 热”“放热”或“绝热”）；从状态 B 到状态 C 的过程中，单位时间内碰撞器壁单位面积上的气体分子个数____ （填“增大”“减小”或“不变”）；从状态 C 到状态 A 的过程中，气体的内能____（填“增大”“减小”或“不变”）。 17．甲、乙两台柴油机，输出功率之比 P甲乙: P  2 :1 相同时间内消耗同一标号的燃油质量之比 m甲乙: m  ，效率之比 甲乙:  5 : 4 ，那么，这两台柴油机在工作 __________。 18．火力发电的过程是用燃料燃烧产生的热能来加热水，使水变成高温、高压的水蒸气，再由水蒸气推动 发电机旋转发出电能的过程，从能的转换角度来看，实质上是______能转化为______能，再转化成______ 能，最后转化成电能的过程。 19．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。 三、综合题（共 4 题） 20．太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率是 1.4kW，今要用凹面镜制成的太阳灶烧水，并要使初温为 20℃、质量为 5kg 的水在 1200s 内沸腾，则太阳灶中凹面镜受光照面积的直径至少应该是多少？（设太阳 灶的总效率为 50%） 21．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？ 22．下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。 (1)利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。 (2)造一条没有动力系统的船在水面上行驶。 (3)通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。 23．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？参考答案： 1．D 2．A 3．C 4．A 5．C 6．D 7．D 8．A 9．B 10．D 11．A 12．C 13．C 14．C 15．B 16． 放热； 减小； 不变； 17． 8 : 5 18． 化学 内 19． 凭空产生 机械 凭空消亡 转化 转移 保持不变 20．1.6m 21．（1）0.5kg（2） 100 m/s 41 22． (1)不符合。磁铁可以让机械转动起来，这是将磁场能转化为动能，但是如果没有外界能量的输入，机械不 能永远转动起来。 (2)不符合。如果船没有外界提供动力，将无法在水面上行驶。 (3)符合。可以利用光电发电机将太阳能转化为电能，再利用电能让飞机飞行。 23．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。