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20.3 能的转化与能量守恒 同步练习(含解析)

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20.3 能的转化与能量守恒 同步练习(含解析)

20.3 能的转化与能量守恒 一、选择题 1.电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中,它们都是利用电动机来工作的,电动机工作过程中能量转化情况主要是(  ) A.电能转化成内能 B.电能转化成机械能 C.机械能转化成电能 D.太阳能转化成机械能 2.生活中能量转化的实例很多,下列描述中正确的是 (  ) A.摩擦生热是把内能转化为机械能 B.燃料燃烧放热是把内能转化为化学能 C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能 D.摩擦起电是把电能转化为机械能 3.如图20-3-2所示,一根不可伸长的细绳一端固定在O点,另一端系一小球,O点的正下方固定有一根钉子P,位置1在O点的正下方,位置3与A点等高,位置5是A与1之间的某点,位置2是1与3之间的某点,位置4是高于3的某点,不考虑空气阻力和摩擦力,小球由A点静止释放(  ) 图20-3-2 A.第一次过位置1后最高能到达位置2 B.第一次过位置1后最高能到达位置4 C.第二次过位置1后最高能到达位置5 D.第二次过位置1后最高能到达位置A 4. 下列关于能量的说法中,正确的是(  ) A.洗衣机工作时将机械能转化为电能 B.电水壶工作时将内能转化为电能 C.用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移 D.能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少 5.关于能量的转化或转移过程,下列说法错误的是 (  ) A.地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B.自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C.空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D.热水自然变凉,能量自发地从高温物体转移至低温物体 6.下列叙述中,有的是经过科学证明的事实,有的是各抒己见的观点,其中属于错误观点的是(  ) A.在自然界中所有能量都能利用 B.太阳每天向地球辐射大量能量 C.能量的转化和转移有方向性,但总量保持不变 D.“永动机”不可能制成 7.能量是物理学中极其重要的一个概念,下列关于这个概念的说法中正确的是(  ) ①做功可以引起能量改变,根据做功的多少可以衡量能量变化的多少 ②热传递可以引起能量的变化,根据吸收或放出热量的多少可以衡量能量的变化量 ③能量的形式多种多样,不同形式的能量间可以无条件地相互转化 ④不同的物体之间,能量可以无条件地随意转移 ⑤做饭时燃烧天然气,将天然气这种物质转变成能量,即用掉了物质生成了能量 ⑥电路中通过电流时,能量发生了转化,电源消耗的能量等于各部分电路中获得的总能量 A.③④⑤    B.①②⑥ C.②④⑥    D.①③⑤ 二、填空题 8.能量的形式多种多样,下列实例属于机械能的是__________,属于内能的是__________,属于化学能的是__________,属于核能的是__________。(填序号即可) ①流动的水和高处的水具有的能量  ②热水具有的能量  ③高温水蒸气具有的能量  ④原子弹爆炸释放的能量  ⑤空气在流动过程中具有的能量 ⑥煤炭具有的能量 9.如图20-3-3所示,这是一项获大奖的设计——“重力电灯”,其亮度相当于一个12 W的日光灯,使用寿命很长,操作者只需将灯上的重物从底端移到顶部,将其放进顶部的凹槽里,让重物缓缓下降,几秒钟后这种发光二极管灯具即被点亮。灯具上的重物在缓缓落下时带动转子旋转,由转子旋转产生的电使灯具发光。显然在整个过程中是重物的重力势能转化为转子的________能,进而转化为________能,最终转化为二极管的________能。 图20-3-3 10.能量的转化和转移具有__________。内能________自发地从低温物体传给高温物体;汽车制动时,由于摩擦,动能转化为内能,这些内能________自动地再次用来开动汽车。(后两空均选填“能”或“不能”) 11.如图20-3-4所示是人们设想中的永动机,它通过高处水流冲击叶片,使叶片转动来带动抽水机从低处将水抽到高处,从而循环工作,这种永动机不能永远工作下去,因为它违背了________________,抽水机在工作过程中,机械能总量________(选填“增大”“减少”或“不变”)。 图20-3-4 三、计算题 12.某物理兴趣小组的同学,用天然气给10 kg的水加热,同时绘制了如图20-3-5所示的加热过程中水温随时间变化的图线,若在6 min内完全燃烧了0.18 kg的天然气(每分钟放热相同),水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为5×107 J/kg,求: (1)完全燃烧0.18 kg天然气释放的热量。 (2)2~4 min内水吸收的热量。 (3)在烧水过程中,“0~2 min”“2~4 min”“4~6 min”哪段时间内的热效率最高。最高热效率是多少。 图20-3-5 13.排球充气后,让排球从手上自由落下,排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。 (1)解释整个过程中能量是否守恒。 (2)排球从接触地面到形变最大的过程中,速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图20-3-6所示,请说明该过程中,排球的受力情况与机械能变化的关系。 图20-3-6 详解详析 1.B [解析] 电动机工作过程中,将电能转化为机械能。 2.C [解析] 摩擦生热是克服摩擦做功,摩擦过程中,消耗了机械能,内能增加,是把机械能转化为内能,A选项错误;燃料燃烧放热是把化学能转化为内能,B选项错误;电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能,C选项正确;摩擦起电是消耗了机械能,获得了电能,是把机械能转化为电能,D选项错误。 3.D  4.C [解析] 洗衣机工作时,消耗电能,转化为机械能,故主要是将电能转化为机械能,故A错误;电水壶工作时消耗电能,转化为内能,故是将电能转化为内能,故B错误;用热水泡脚,内能从热水传递到脚,身体的内能会增加,会感觉暖和,说明内能可以转移,故C正确;根据能量守恒定律可知,能量在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,故D错误。 5.B [解析] 地球上的化石能源都是太阳能转化来的,能量既不会凭空产生也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式,从一个物体转移到其他物体,故A正确,B错误;空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要压缩机运转,压缩机运转需消耗电能,故C正确;热传递的条件是存在温度差,热水自然变凉,能量自发地从高温物体转移至低温物体,故D正确。 6.A 7.B [解析] ①做功可以引起能量改变,做功越多,消耗的能量越多,所以根据做功的多少可以衡量能量变化的多少,此说法正确;②热传递可以引起能量的变化,物体吸收热量、能量增加,放出热量、能量减少,所以根据吸收或放出的热量的多少可以衡量能量的变化量,此说法正确;③能量的形式多种多样,不同形式的能量间可以相互转化,但转化都是有条件的,此说法错误;④不同的物体之间,能量的转移是有方向的,此说法错误;⑤做饭时燃烧天然气,这是将天然气的化学能转化成内能,此说法错误;⑥电路中通过电流时,能量发生了转化,消耗的电能等于各部分电路中获得的总能量,此说法正确。 8.①⑤ ②③ ⑥ ④ [解析] ①流动的水和高处的水,具有动能和重力势能,即具有机械能;②热水具有的能量是内能;③高温水蒸气具有的能量也是内能;④原子弹爆炸释放的能量是核能;⑤空气在流动过程中具有的能量是动能,也就是机械能;⑥煤炭具有的能量是化学能。 9.动 电 光 10.方向性 不能 不能 11.能量守恒定律 减少 [解析] 人们设想的机械装置不可能实现,因为抽水机在此过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,所以机械能总量不守恒,他设想的机械装置不能实现,因为它违背了能量守恒定律。 12.(1)天然气完全燃烧产生的热量:Q放=m天然气q天然气=0.18 kg×5×107 J/kg=9×106 J。 (2)2~4 min内,水升高的温度:Δt=70 ℃-50 ℃=20 ℃, 则水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×20 ℃=8.4×105 J。 (3)由图可知,随着水温的不断升高,温度变化越来越慢,故0~2 min时间内,在燃烧天然气放出热量相同的情况下,水升高的温度最高,热效率最大; 0~2 min内,水升高的温度:Δt′=50 ℃-20 ℃=30 ℃, 水吸收的热量:Q吸′=c水m水Δt′=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×30 ℃=1.26×106 J, 0~2 min内,燃烧天然气释放的热量:Q放′=Q放=×9×106 J=3×106 J, 烧水时的最高热效率:η=×100%=×100%=42%。 13.(1)整个过程中能量守恒。排球从手上自由落下,排球每次弹回的高度都低于落下时的高度,是由于空气的摩擦,有一部分机械能转化为内能,但能量的总量是守恒的。 (2)排球从接触地面到形变最大的过程中,受到重力和地面的弹力的作用,开始时重力大于弹力,速度逐渐增大;当重力等于弹力时,速度达到最大值;之后重力小于弹力,速度逐渐减小,直至速度为零;同时这一过程中可以认为动能转化为排球的弹性势能。

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