人教版（2019）选择性必修三 3.3 能量守恒定律 同步 练习 一、单选题 1．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 2．“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．它做功产生的热不符合热功当量 D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料 3．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 4．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进 了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律 B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒 C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用 D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源 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．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 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 8．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了 8×104J 的功，气体的内能减少了 1.2×105J，则下列各式中正确的是（　　） Q  4 �104 J U  1.2 �105  A．W 8×104J， J， B．W＝8×104J， U  1.2 �105 J， Q  2 �105 J Q  2 �105 J U  1.2 �105  C．W －8×104J， J， 4 U  1.2 �105 Q  4 �10 J  D．W －8×104J， ， 9．美丽的氢气球是很多小孩喜欢的玩具，将一个氢气球释放，它就会在空中持续上升， 环境温度会降低，气球体积变大，若氢气球不漏气，下列说法正确的是（　　） A．气体分子平均间距减小 B．气体的压强不会发生变化 C．外界将对氢气球内气体做正功 D．气体放出的热量小于内能的减少量 10．如图所示，固定容器及可动活塞 P 都是绝热的，中间有一导热的固定隔板 B,B 的 两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞 P 缓慢地向 B 移动一段距离，已知气体的温度随 其内能的增加而升高，则在移动 P 的过程中 A．外力对乙做功；甲的内能不变 B．外力对乙做功；乙的内能不变 C．乙传递热量给甲；乙的内能增加 D．乙的内能增加；甲的内能不变 二、填空题 11．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_______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_______。 12．甲、乙两台柴油机，输出功率之比 P甲乙: P  2 :1 ，效率之比 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 甲乙:   5 : 4 m甲乙: m  ，那么， __________。 13．永动机不可能制成 （1）第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地_______的机器． （2）第一类永动机由于违背了_______，所以不可能制成． 14．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩 擦。当温度为 T1 时，气体压强为 p1，体积为 V1；若在活塞上放置一定质量的重物，稳 定后气体的压强变为 p2，温度变为 T2，则 p2______p1，T2______T1（选填“>”、“=”或 “<”）。 三、解答题 15．某地强风的风速约为 S  20m 2 v  20m/s ，设空气密度为   1.3kg/m 3 ，现有一横截面积 S 的风车（风车车叶转动形成的圆面面积为 ），能利用该强风进行发电，并 将其动能的 20% 转化为电能。 （1）利用上述已知量计算发电功率的表达式； （2）发电功率大小约为多少？（保留一位有效数字） 16．一定质量的理想气体从状态 A 经状态 B 变化到状态 C，其 p  1 图象如图所示，求 V 该过程中气体吸收的热量 Q。 17．如图所示，de 和 fg 是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨，导轨间距 离为 L，电阻忽略不计．在导轨的上端接电动势为 E，内阻为 r 的电源．一质量为 m、 电阻为 R 的导体棒 ab 水平放置于导轨下端 e、g 处，并与导轨始终接触良好．导体棒 与金属导轨、电源、开关构成闭合回路，整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直，磁 场的磁感应强度为 B，方向垂直于纸面向外．已知接通开关 S 后，导体棒 ab 由静止开 始向上加速运动，求： （1）导体棒 ab 刚开始向上运动时的加速度以及导体棒 ab 所能达到的最大速度； （2）导体棒 ab 达到最大速度后电源的输出功率； （3）分析导体棒 ab 达到最大速度后的一段时间△t 内，整个回路中能量是怎样转化的？ 并证明能量守恒。 18．如图甲所示，一圆柱形导热气缸水平放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想 气体，此时封闭气体的绝对温度为 T(活塞与气缸底部相距 L)，现将气缸逆时针缓慢转 3 动直至气缸处于竖直位置，如图乙所示，此时活塞与气缸底部相距 4 L；现给气缸外部 套上绝热泡沫材料(未画出)且通过电热丝缓慢加热封闭气体，当封闭气体吸收热量 Q 时，气体的绝对温度上升到 16 T．已知活塞的横截面积为 S，外界环境的绝对温度恒 15 为 T，大气压强为 P0，重力加速度大小为 g，不计活塞与气缸的摩擦.求： （1）活塞的质量 m； （2）加热过程中气体内能的增加量.参考答案： 1．A 【解析】 【分析】 【详解】 根据能量守恒定律，冰箱门打开，电冰箱的压缩机将一直工作下去，消耗的电能全部变成 内能散失在室内，因此室内空气温度将升高。 故选 A。 2．B 【解析】 【详解】 第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 3．B 【解析】 【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。 4．C 【解析】 【详解】 A．牛顿发现了万有引力定律，并通过月地检验证实了万有引力定律，故 A 错误； B．能量耗散是指能量的可利用率越来越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故 B 错误； C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故 C 正 确； D．能量守恒，但是随着可利用能源的使用，能量的可利用率越来越少，故要节约能源， 故 D 错误。 故选 C。 5．D 【解析】 【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．D 【解析】 【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． 7．D 【解析】 【分析】 【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．B 【解析】 【分析】 【详解】 外界对气体做了 8×104J 的功，则 W  8 �104 J 气体内能减少了 1.2×105J，则 U  1.2 �105 J 由热力学第一定律 U  W  Q 可得 Q  2 �105 J 故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 9．D 【解析】 【分析】 【详解】 A．气球体积变大，气体的分子数不变，气体分子平均间距增大，故 A 错误； B．气球在上升的过程中，环境温度会降低，气球体积变大，由理想气体方程 PV C T 气体压强减小，故 B 错误； C．气球体积变大，外界对气体做负功，W<0，故 C 错误； D．根据 U  W  Q 因温度降低则 ΔU<0，外界对气体做负功，W<0，故气体同时放出热量 Q<0，且放出的热量 小于内能的减少量，故 D 正确。 故选 D。 10．C 【解析】 【详解】 活塞 P 压缩气体乙，则外力对气体乙做功，因 P 与外界隔热，可知乙的内能增加，因 B 是 导热的隔板，可知乙的热量将传给甲，最终甲、乙的内能都增加，故选 C. 11． 产