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3.3能量守恒定律 练习
一、单选题
1．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）
A．水力发电不会造成污染
B．该装置将机械能转化为电能
C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法
D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
2．如图所示，是中国古代玩具饮水鸟，它的神奇之处是，在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鸟将绕着O点不停摆动，一会儿它又会俯下身去，再“喝”一口水。A、B是鸟上两点，说法正确的是（　　）
A．A、B两点的向心加速度大小相同
B．A、B两点的线速度大小不同，角速度大小相同
C．此过程虽然不违反能量守恒定律，但不可能发生
D．此过程违反能量守恒定律，但可能发生，说明第一类永动机可以制成
3．著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈带负电的金属小球，如图所示。当线圈接通直流电源后，圆盘会发生转动，线圈中的电流方向如图中箭头所示。下列说法正确的是（　　）
A．电流对静止电荷有作用力
B．磁场对静止电荷有作用力
C．圆盘会发生转动，不符合能量守恒定律
D．变化的磁场可以产生电场
4．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　）
A．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
B．对物体做功，物体的内能可能减小
C．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
D．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
5．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”
6．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（　　）
A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力
B．气体对外做功，平衡后气体内能减小
C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变
D．气体体积变小，平衡后压强增大
7．一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加
B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量
C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功
D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小
二、多选题
8．下列关于第一类永动机的说法正确的是（　　）
A．第一类永动机是不消耗任何能量却源源不断地对外做功的机械
B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律
C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题
D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
9．根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　）
A．电流的电能不可能全部转化为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能
C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能
D．能量不能被创造或被消灭
10．在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（　　）
A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律
B．变频空调运行中做功少，转化能量多
C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电
D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
三、解答题
11．如图所示是18世纪人们发明的不同形式的“永动机”，现在这些“永动机”只能在博物馆中看到了，警示人们不要再做这方面的工作，试分析“永动机”不能成功的原因。

12．如图展示了一个极具想象力的设想，其大意是：上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动；叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动；人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中……只要一开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作。
（1）从上面水池中流下来的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？说明理由。
（2）这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”。请运用你掌握的知识，说明这个装置是否真能“永动”。
13．如图所示，一个小铁块沿半径为的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有被铁块吸收，已知铁的比热容，重力加速度g取。求铁块升高的温度。
14．请说出在下列过程中的能量转化关系：
（1）在水平道路上行驶的汽车，发动机熄火后慢慢停下来；
（2）条形磁铁下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流；
（3）火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板后，速度减小。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B D A C C B AD BCD CD
1．D
【详解】AB．水力发电不会有污染，同时将水的机械能转化为电能，故AB正确；
C．如果仅将水落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确；
D．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。
该题选择错误选项，故选D。
2．B
【详解】B．根据同轴转动角速度相等知，A、B两点的角速度大小相同，根据知A点半径大，线速度较大，故B正确；
A．根据知A点半径大，加速度较大，故A错误；
C．饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球，其间以一个玻璃管连接，内部装有易挥发的液体。其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发会吸收头部空气中的热量，使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复前方的运动，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，此过程不违反能量守恒定律，可能发生，故C错误；
D．此过程不违反能量守恒定律，可能发生，说明第一类永动机不可以制成，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】AB．静止电荷不受电流和磁场的作用，故AB错误；
CD．线圈接通电源瞬间，变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动。因线圈中电流沿顺时针且增大，根据安培定则可知有垂直于线圈向下的磁场，从而产生向上的感应磁场，则有逆时针方向的电场，使带负电小球受到顺时针方向的电场力，即沿顺时针方向转动。圆盘的转动的能量最初能量来源是由于电能的转化而来，所以符合能量守恒定律，故D正确，C错误。
故选D。
4．A
【详解】A．根据能量守恒定律可知，石子从空中落下，最后停止在地面上，石子的能量并没有消失，石子的机械能转化成了内能，故A错误；
B．做功与热传递可以改变物体的内能，对物体做功的同时，如果物体向外释放热，则物体的内能可能减小，故B正确；
C．根据能量守恒定律可知，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，故C正确；
D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
5．C
【详解】A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，故A错误；
B．能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，故B错误；
C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，故C正确；
D．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；
BC．该过程中气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据
ΔU=W＋Q
可知内能不变；理想气体的内能只与温度有关，气体的内能不变，则温度不变，故C正确，B错误；
D．由于气体体积变大，根据
=C
知压强减小，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】AB．从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确；
CD．从B到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，内能不变，故CD错误。
故选B。
8．AD
【详解】第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因。选项A、D正确，选项B、C错误。
故选AD。
9．BCD
【详解】ABC．根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部转化为电能而不引起其他变化；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能而不引起其他变化；A错误，BC正确；
D．根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，D正确。
故选BCD。
10．CD
【详解】A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误；
BD．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错误，D正确；
D．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C正确。
故选CD。
11．永动机违背了能量守恒定律
【详解】在不消耗能量的情况下，机器不会一直转动下去，因为它违背了能量守恒定律，所以永动机不能成功。
12．（1）不能，原因见解析；（2）否，原因见解析
【详解】（1）不能，因为高处水池中水的重力势能，只有部分转化为叶轮的动能；而叶轮的动能部分用来打磨工件及克服摩擦力做功，不会全部供给水泵用来抽水；
（2）否，由于水从上面流到下面水池的过程中，用来打磨工件消耗能量，故流下来的水不能全部被抽送到上面水池中，随着时间的推移，上面的水越来越少，一定时间后便不再有水从上面流下来，所以这个装置不能“永动”。
13．
【详解】根据题意，设小铁块质量为，铁块滑到底部时产生的内能为
则铁块升高的温度为
14．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】（1）在水平道路上行驶的汽车，发动机熄火后慢慢停下来的过程中，汽车受到的阻力做负功，汽车的机械能转化为内能。
（2）条形磁铁下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流，机械能转化为电能。
（3）火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，燃气推力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一块钢板后，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能。

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