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1、第三节能量守恒定律课时训练16能量守恒定律基础夯实1.一木块在一不光滑的V形槽内来回滑动的过程中,下列说法正确的是()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解析木块在滑动过程中要克服摩擦阻力做功,机械能转化为内能,但总能量守恒.2.“第一类永动机”是不可能制成的,这是因为()A.不符合机械能守恒定律B.违背了能量守恒定律C.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答案B解析第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律,任何设计永动机的努力都是徒劳的.3.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱
2、正常工作,过一段时间房间内的温度将()A.降低B.升高C.不变D.无法确定答案B解析取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统,外界消耗电能,对系统做功,系统总内能增加,温度升高.4.(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中,所包含的相同的物理过程是()A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量答案AD解析这四个现象中物体运动过程都受到阻力作用,汽车主要是受制动阻力,流星、降落伞是受空气
3、阻力,条形磁铁下落是受磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,A项正确.四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式的能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之是机械能转化为其他形式的能,D项正确.5.(多选)运动员跳伞后,在某一段时间内以8 m/s2的加速度下降,在该过程中()A.重力势能只转化为动能B.机械能转化为内能C.机械能守恒D.系统的总能量守恒答案BD解析物体加速度为8m/s2,说明物体受重力以外还受阻力作用,克服阻力做功,机械能转化为内能,但总能量守恒.能力提升6.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
4、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解析转轮转动,机械能增加,必须从外界吸收能量,选项A、B错误;转动叶片从水中吸收能量,水温降低,选项C错误;叶片吸收的热量一部分转化为机械能,选项D正确.7.如图所示,直立绝热容器内正中间有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体使两部分气体均匀混合,设在此过程中
5、气体吸热为Q,气体的内能增加为U,则()A.U=QB.UQD.无法比较答案B解析A、B两部分气体开始的合重心在中线以下,混合均匀后,合重心在中线上,所以系统的重力势能增大,根据能量守恒定律可得,吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和,即Q=Ep+U,显然QU.8.如图所示,由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体.将一根细管插入液体,由于虹吸现象,活塞上方液体逐渐流出.在此过程中,大气压强与外界的温度保持不变.关于这一过程,下列说法正确的是()A.气体分子的平均动能逐渐增大B.单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C.气体分
6、子对活塞的平均冲力保持不变D.气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量答案D解析当活塞上方液体逐渐流出时,气体的压强逐渐减小,由于是虹吸现象,水流出过程缓慢,所以气体状态变化为等温变化,因此气体分子的平均动能不变,选项A错误;由于压强减小,所以单位时间内气体分子对活塞撞击的次数减小,气体分子对活塞的平均冲力减小,选项B、C错误.根据玻意耳定律有p1V1=p2V2,由于气体压强减小,所以体积增大,气体对外做功,又因为气体温度不变、内能不变,所以气体从外界吸热且W=-Q,选项D正确.9.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,活塞与器壁间的摩擦忽略不计
7、.置于真空中的轻弹簧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,气体达到平衡状态.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答案D解析当绳子突然断开时,活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F的共同作用,如图所示,其合力向上,经多次往复运动后
8、活塞静止时,活塞处于三力平衡状态,气体体积必减小,外力对气体做正功,由于绝热,所做的功全部转化为气体的内能,气体的内能增加,而活塞最终的静止位置比初始位置高,其重力势能增加,最终弹力与另外两个力的合力平衡,弹簧仍有形变.设最终弹簧的弹性势能为Ep,由能量守恒定律得Ep=Ep+活塞增加的重力势能+气体增加的内能,所以D选项正确.10.雨滴从400 m高处由静止开始下落,设它受到的阻力大小为重力的0.7,雨滴落地前所产生的内能有30%为其吸收,则落地前雨滴温度可升高多少度?g取10 m/s2,水的比热容c=4.2103 J/(kg)答案0.2 解析落地前因克服空气阻力而产生的热量为Q=kmgh.设
9、温度升高了t,由能量守恒定律,得Q=mct.联立,解得t=0.2.11.要把质量为103 kg的卫星发射到地球附近的圆形轨道上,如果燃料完全燃烧产生的热量有1%转化为卫星在轨道上运行时的动能,则燃料质量至少为多少?(地球半径R=6 400 km,燃料的燃烧值q=6.4107 J/kg,g取9.8 m/s2)答案4.9104 kg解析设卫星在地球附近圆形轨道上的运行速度是v由m0g=m0v2R,得v=Rg.由题意,得qm=12m0v2.联立式,得m=m0Rg2q=1036.41069.820.016.4107kg=4.9104kg.12.雾霾天气对国计民生已造成严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重
10、要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点.地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放.若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h,再匀速运动80 s,接着匀减速运动15 s到达乙站停住.设列车在匀加速运动阶段牵引力为1106 N,匀速运动阶段牵引力的功率为 6103 kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功.(1)求甲站到乙站的距离;(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气态污染物的质量.(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物310-6克)答案(1)1 950 m(2
11、)2.04 kg解析(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1,距离为s1;在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为s2,速度为v;在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3,距离为s3;甲站到乙站的距离为s,则s1=12vt1,s2=vt2,s3=12vt3,s=s1+s2+s3.联立式,并代入数据,得s=1950m.(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2.设燃油公交车做与该列车从甲站到乙站相同的功W,将排放气态污染物质量为M,则W1=Fs1,W2=Pt2,W=W1+W2,M=(310-9kgJ-1)W.联立式,并代入数据,得M=2.04kg.资
