2025人教版物理重難點(diǎn)-選擇性必修三專題3.3 能量守恒定律（含答案）

2025人教版物理重難點(diǎn)-選擇性必修三專題3.3能量守恒定律（含答案）專題3.3能量守恒定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1聯(lián)系實(shí)際】 【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】 【題型3第一類永動(dòng)機(jī)】 【題型4綜合問題】 【題型1聯(lián)系實(shí)際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5~7倍。空調(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過程，運(yùn)行過程是自動(dòng)變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個(gè)發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個(gè)透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個(gè)熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由移動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N的水平推力推動(dòng)木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動(dòng)能Ek分別是(空氣阻力不計(jì))()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J【變式2-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)，觸地時(shí)間極短，無動(dòng)能損失。棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運(yùn)動(dòng)C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運(yùn)動(dòng)D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但總位移向下【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí)，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【題型3第一類永動(dòng)機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動(dòng)能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．【變式3-2】“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)?)A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時(shí)找不到合理的設(shè)計(jì)方案和理想材料【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B．用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”?？ㄖZ循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時(shí)間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%【變式4-1】如圖所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動(dòng)能D．子彈動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能【變式4-2】如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計(jì)且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加【變式4-3】有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大

參考答案【題型1聯(lián)系實(shí)際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5~7倍?？照{(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過程，運(yùn)行過程是自動(dòng)變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能【解析】自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A錯(cuò)；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣的功，消耗同樣電能，B錯(cuò)D正確；對由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原因是效率高，C正確。故選CD?！敬鸢浮緾D【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個(gè)發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個(gè)透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高解析:飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但是不是盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了，故A錯(cuò)誤；飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，所以氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致飯盒爆炸，故B正確；在飯盒爆炸的瞬間，氣體體積增大，氣體對外界做正功，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，爆炸前氣體溫度升高，內(nèi)能增大，在飯盒爆炸的瞬間，氣體對外界做功，其內(nèi)能應(yīng)減小，盒內(nèi)氣體溫度急劇下降，故D錯(cuò)誤。答案：B【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【解析】該空調(diào)向室內(nèi)放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是通過從外界吸收，因此并不違反能量守恒定律，故選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。【答案】D【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【解析】用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；A正確；電燈發(fā)光是消耗電能，轉(zhuǎn)化為光能；B正確；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；C錯(cuò)誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。D錯(cuò)誤。故選AB?！敬鸢浮緼B【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個(gè)熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由移動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【解析】在細(xì)沙緩慢漏出的過程中，沙桶對活塞向下的拉力減小，活塞在大氣壓的作用下向上運(yùn)動(dòng)，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，歐姆表示數(shù)減小，指針右偏，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N的水平推力推動(dòng)木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動(dòng)能Ek分別是(空氣阻力不計(jì))()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J答案B解析U＝Ffx＝60×10J＝600JEk＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)，觸地時(shí)間極短，無動(dòng)能損失。棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運(yùn)動(dòng)C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運(yùn)動(dòng)D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但總位移向下【解析】設(shè)環(huán)相對棒滑動(dòng)距離為l，根據(jù)能量守恒，解得，摩擦力對棒及環(huán)做的總功為，聯(lián)立解得，故A正確；棒第一次與地面碰撞后，一開始棒的速度方向變?yōu)橄蛏?，環(huán)的速度方向繼續(xù)向下，二者存在相對運(yùn)動(dòng)，相互間存在滑動(dòng)摩擦力，棒所受合力方向向下，加速度大小為，環(huán)受重力、向上的滑動(dòng)摩擦力，合力方向向上，加速度大小為，此時(shí)環(huán)的加速度大于棒的加速度，而環(huán)的速度與棒的速度相同，所以環(huán)的減速時(shí)間小于棒的減速時(shí)間，最終環(huán)會(huì)向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為3g，直至環(huán)與棒速度大小相同，此時(shí)兩者無相對運(yùn)動(dòng)，不受摩擦影響，均做加速度大小為g的向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，直至速度為0，故B錯(cuò)誤C正確；當(dāng)棒再次下落時(shí)，由于此時(shí)棒的速度等于環(huán)的速度，此時(shí)棒與環(huán)之間無摩擦，所以環(huán)的下落為自由落體運(yùn)動(dòng)，無相對于棒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且位移總向下。故D正確；故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí)，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【解析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)Q=cmΔt可知，升溫需要的能量是相同的。由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，QA一部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能ΔEp，即QA=Q+ΔEp;B的重心降低，重力勢能減小，QB和減少的重力勢能ΔEp共同用于升溫，即Q=QB+ΔEp;顯然QA>QB。故選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緾【題型3第一類永動(dòng)機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【解析】由熱力學(xué)第一定律，可知?dú)怏w吸收熱量，如果氣體對外做功，內(nèi)能可能減小，則其溫度可能降低，故A錯(cuò)誤；做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，第一類永動(dòng)機(jī)指的是不消耗能量就能做功的機(jī)器，因違反了能量守恒定律不可能造成，故B正確；對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯(cuò)誤；晶體分為單晶體和多晶體，多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，故D錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動(dòng)能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．答案(1)A(2)增大Q－p0(V2－V1)解析(2)根據(jù)熱力學(xué)定律，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量等于氣體吸收的熱量減去氣體對外做的功．【變式3-2】“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)?)A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時(shí)找不到合理的設(shè)計(jì)方案和理想材料【解析】第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B．用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是小顆粒的運(yùn)動(dòng)，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，故C正確；由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知，空氣向外界散出0.8×105J的熱量，故D錯(cuò)誤；故選C。【答案】C【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”?？ㄖZ循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時(shí)間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%【解析】a→b過程為等溫過程，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，氣體體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸收熱量，故A正確；b→c過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知b→c過程氣體對外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量，故B錯(cuò)誤；c→d為等溫過程，壓強(qiáng)變大，體積減小，因?yàn)闇囟炔蛔儯蕷怏w分子的平均動(dòng)能不變，壓強(qiáng)變大說明單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯(cuò)誤；熱機(jī)在工作時(shí)不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，并且還存在熱量損失，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，故D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼【變式4-1】如圖所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動(dòng)能D．子彈動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能【解析】子彈在射入沙箱瞬間，要克服摩擦阻力做功，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能．【答案】D【變式4-2】如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計(jì)且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加解析:在A狀態(tài)，根據(jù)題意解得故A錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知所以氣體做等壓變化解得故B錯(cuò)誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律故D正確。答案：D【變式4-3】有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大解析：吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，?U=0，由熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知Q=?U?W>0吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯(cuò)誤；吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯(cuò)誤；吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯(cuò)誤。答案：A專題3.3能量守恒定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1聯(lián)系實(shí)際】 【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】 【題型3第一類永動(dòng)機(jī)】 【題型4綜合問題】 【題型1聯(lián)系實(shí)際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5~7倍?？照{(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過程，運(yùn)行過程是自動(dòng)變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能【解析】自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A錯(cuò)；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣的功，消耗同樣電能，B錯(cuò)D正確；對由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原因是效率高，C正確。故選CD?！敬鸢浮緾D【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個(gè)發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個(gè)透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高解析:飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但是不是盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了，故A錯(cuò)誤；飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，所以氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致飯盒爆炸，故B正確；在飯盒爆炸的瞬間，氣體體積增大，氣體對外界做正功，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，爆炸前氣體溫度升高，內(nèi)能增大，在飯盒爆炸的瞬間，氣體對外界做功，其內(nèi)能應(yīng)減小，盒內(nèi)氣體溫度急劇下降，故D錯(cuò)誤。答案：B【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【解析】該空調(diào)向室內(nèi)放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是通過從外界吸收，因此并不違反能量守恒定律，故選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D?！敬鸢浮緿【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【解析】用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；A正確；電燈發(fā)光是消耗電能，轉(zhuǎn)化為光能；B正確；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；C錯(cuò)誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。D錯(cuò)誤。故選AB?！敬鸢浮緼B【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個(gè)熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由移動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【解析】在細(xì)沙緩慢漏出的過程中，沙桶對活塞向下的拉力減小，活塞在大氣壓的作用下向上運(yùn)動(dòng)，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，歐姆表示數(shù)減小，指針右偏，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N的水平推力推動(dòng)木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動(dòng)能Ek分別是(空氣阻力不計(jì))()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J答案B解析U＝Ffx＝60×10J＝600JEk＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)，觸地時(shí)間極短，無動(dòng)能損失。棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運(yùn)動(dòng)C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運(yùn)動(dòng)D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但總位移向下【解析】設(shè)環(huán)相對棒滑動(dòng)距離為l，根據(jù)能量守恒，解得，摩擦力對棒及環(huán)做的總功為，聯(lián)立解得，故A正確；棒第一次與地面碰撞后，一開始棒的速度方向變?yōu)橄蛏?，環(huán)的速度方向繼續(xù)向下，二者存在相對運(yùn)動(dòng)，相互間存在滑動(dòng)摩擦力，棒所受合力方向向下，加速度大小為，環(huán)受重力、向上的滑動(dòng)摩擦力，合力方向向上，加速度大小為，此時(shí)環(huán)的加速度大于棒的加速度，而環(huán)的速度與棒的速度相同，所以環(huán)的減速時(shí)間小于棒的減速時(shí)間，最終環(huán)會(huì)向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為3g，直至環(huán)與棒速度大小相同，此時(shí)兩者無相對運(yùn)動(dòng)，不受摩擦影響，均做加速度大小為g的向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，直至速度為0，故B錯(cuò)誤C正確；當(dāng)棒再次下落時(shí)，由于此時(shí)棒的速度等于環(huán)的速度，此時(shí)棒與環(huán)之間無摩擦，所以環(huán)的下落為自由落體運(yùn)動(dòng)，無相對于棒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且位移總向下。故D正確；故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí)，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【解析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)Q=cmΔt可知，升溫需要的能量是相同的。由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，QA一部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能ΔEp，即QA=Q+ΔEp;B的重心降低，重力勢能減小，QB和減少的重力勢能ΔEp共同用于升溫，即Q=QB+ΔEp;顯然QA>QB。故選項(xiàng)C正確。【答案】C【題型3第一類永動(dòng)機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【解析】由熱力學(xué)第一定律，可知?dú)怏w吸收熱量，如果氣體對外做功，內(nèi)能可能減小，則其溫度可能降低，故A錯(cuò)誤；做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，第一類永動(dòng)機(jī)指的是不消耗能量就能做功的機(jī)器，因違反了能量守恒定律不可能造成，故B正確；對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯(cuò)誤；晶體分為單晶體和多晶體，多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，故D錯(cuò)誤。故選B。【答案】B【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動(dòng)能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．答案(1)A(2)增大Q－p0(V2－V1)解析(2)根據(jù)熱力學(xué)定律，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量等于氣體吸收的熱量減去氣體對外做的功．【變式3-2】“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)?)A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時(shí)找不到合理的設(shè)計(jì)方案和理想材料【解析】第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B．用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是小顆粒的運(yùn)動(dòng)，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，故C正確；由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知，空氣向外界散出0.8×105J的熱量，故D錯(cuò)誤；故選C?！敬鸢浮緾【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)