人教版高中物理选择性必修第三册课后习题 第三章 热力学定律 3.能量守恒定律.docVIP

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3.能量守恒定律

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.秋千摆动幅度越来越小,关于该过程,下列说法中正确的是()

A.机械能守恒

B.能量正在消失

C.只有动能和重力势能的相互转化

D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒

答案D

解析秋千摆动幅度越来越小,说明机械能在减少,故A、C项错误;而减少的机械能通过摩擦转化成了内能,故B项错误,D项正确。

2.(多选)一物体获得一定初速度后,沿着一粗糙斜面上滑,在上滑过程中,物体和斜面组成的系统()

A.机械能守恒B.总能量守恒

C.机械能和内能增加 D.机械能减少,内能增加

答案BD

解析物体沿斜面上滑的过程中,有摩擦力对物体做负功,所以物体的机械能减少,由能量守恒定律知,内能增加,能量的总量不变。故B、D正确。

3.一木箱静止于水平面上,现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m,木箱受到的摩擦力为60N,则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是()

A.U=200J,Ek=600J

B.U=600J,Ek=200J

C.U=600J,Ek=800J

D.U=800J,Ek=200J

答案B

解析由于木箱在推动中受到滑动摩擦力,其与相对位移的乘积是转化为木箱与地面系统的内能,即:U=60×10J=600J。由能量守恒定律可得Ek=W总-U=80×10J-600J=200J,故B正确。

4.(江苏海门中学高三月考)如图所示,绝缘支座上,C球带正电,枕形导体A、B靠在一起,现将A、B分开,分别接触一个小电机的两个接线柱,如果小电动机非常灵敏,它便会开始转动。当电动机还没有停止时,又立刻把A、B在C附近碰一下再分开,再和电动机两接线柱接触,如此下去,小电动机便能不停地转动。则下列说法正确的是()

A.A、B分开后A左端带正电,B右端带负电

B.A、B分开前,AB是一个等势体

C.上述过程违背了能量守恒定律

D.上述过程说明永动机可以制成

答案B

解析由静电感应可知,A、B分开前,由于C球带正电,所以枕形导体A带负电,枕形导体B带正电,由于C球存在,所以A、B分开后,A左端带负电,B右端带正电,分开前A、B处于静电平衡状态,所以A、B是一个等势体,故A错误,B正确;上述过程在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的静电力做功,把机械能转化为电能,再把电能转化为机械能,此过程是能量不断转化的过程,不违背能量守恒定律,但需要消耗机械能,永动机不可能制成,故C、D错误。

关键能力提升练

5.如图所示,A、B是两个完全相同的热胀冷缩明显的金属球,初温相同。A放在绝热板上,B用绝热绳悬挂。现只让它们吸热,当它们升高相同的温度时,吸热分别为QA、QB,则()

A.QA=QB

B.QAQB

C.QAQB

D.无法确定

答案C

解析A、B升高相同的温度,根据Q=cmΔt可知,升温需要的能量是相同的。由于受热膨胀,A的重心升高,重力势能增加,QA一部分用于升温,一部分用于增加重力势能ΔEp,即QA=Q+ΔEp;B的重心降低,重力势能减小,QB和减少的重力势能ΔEp共同用于升温,即Q=QB+ΔEp;显然QAQB。故选项C正确。

6.(江苏盐城模拟)如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是 ()

A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量

B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身

C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高

D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量

答案D

7.重1000kg的气锤从2.5m高处自由落下,打在质量为20kg的铁块上,要使铁块的温度升高40℃以上,气锤至少应落下多少次?[设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升高铁块的温度且铁块热量不散失,g取10m/s2,不计空气阻力,铁的比热容c=4.62×102J/(kg·℃)]

答案25次

解析由机械能守恒定律得气锤下落到刚撞击铁块时的动能:Ek=mgh=103×10×2.5J=2.5×104J

由动能定理得:W=Ek-0=2.5×104J

其中用来使铁块温度升高的功

Wη=0.6W=1.5×104J

使铁块升高40℃所需的热量

Q=cmΔt=462×20×40J=3.696×105J

设气锤下落n次,才能使铁块温度升高40℃,则由能量守恒定律得nWη=Q

n=QW

故气锤应至少落下25次。