第三章熱力學(xué)定律3能量守恒定律【基礎(chǔ)鞏固】1.第一類永動機是不行能制成的,這是因為 ()A.不符合機械能守恒定律B.違反了能量守恒定律C.違反了熱力學(xué)第肯定律D.短暫找不到合理的設(shè)計方案和志向材料解析:第一類永動機不能制成的緣由是違反了能量守恒定律.答案:B2.(2024·廣東江門)肯定量的氣體在某一過程中,外界對氣體做了8×104J的功,氣體的內(nèi)能削減了1.2×105J,則下列各式中正確的是()A.W=8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=4×104JB.W=8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=2×105JD.W=-8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-4×104J解析:外界對氣體做了8×104J的功,則W=8×104J,氣體內(nèi)能削減了1.2×105J,則ΔU=-1.2×105J。由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q,可得Q=-2×105J。故選項B正確,選項A、C、D錯誤。答案:B3.汽車關(guān)閉發(fā)動機后,在沿斜面勻速下滑的過程中 ()A.汽車的機械能守恒B.汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C.汽車的機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,汽車的總能量削減D.汽車的機械能漸漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽車的總能量守恒解析:汽車勻速下滑,肯定受阻力作用,汽車克服阻力做功,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能散發(fā)出去,汽車的總能量削減.答案:C4.自由搖擺的秋千搖擺幅度越來越小,下列說法正確的是 ()A.秋千的機械能守恒B.秋千的能量正在消逝C.只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D.削減的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒解析:整個過程中只有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,依據(jù)能量守恒定律知選項D正確.答案:D5.在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將 ()A.降低B.上升C.不變 D.無法確定解析:取房間內(nèi)氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng),外界消耗電能,對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)總能量增加.答案:B6.柴油在柴油機的汽缸中燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的氣體,燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能,高溫高壓的氣體推動活塞做功,氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能,燃燒質(zhì)量相等的柴油,輸出的機械能越多,柴油機越節(jié)能.有閱歷的柴油機修理師傅,不用任何儀器,只要將手伸到柴油機排氣管旁邊,去感知一下尾氣的溫度,就能夠推斷出這臺柴油機是否節(jié)能.關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關(guān)系,下列說法正確的是 ()A.尾氣的溫度越低,柴油機越節(jié)能B.尾氣的溫度越高,柴油機越節(jié)能C.尾氣的溫度凹凸與柴油機是否節(jié)能無關(guān)D.以上說法均不正確解析:高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動,對活塞做功,燃?xì)獾膬?nèi)能大部分轉(zhuǎn)化為活塞的機械能,在做功的過程中,轉(zhuǎn)化為活塞的機械能的內(nèi)能越多,尾氣的溫度越低,柴油機越節(jié)能,故選項A正確.答案:A7.下列說法正確的是 ()A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的B.太陽照耀到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C.“既要馬兒跑,又要馬兒不吃草”違反了能量守恒定律,因而是不行能實現(xiàn)的D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能始終走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生解析:永動機違反了能量守恒定律,是恒久不行能制成的,選項A錯誤.太陽輻射大量的能量,地球只汲取了微小的一部分,就形成了風(fēng)、云、雨、雪,使萬物生長,但輻射到宇宙空間的能量也沒有消逝,而是轉(zhuǎn)化成了其他的能量,選項B錯誤.馬要運動,必需消耗能量,否則違反能量守恒定律,選項C正確.依據(jù)能量守恒定律,選項D錯誤.答案:C8.如圖所示,一個質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置在水平面上,絕熱活塞的質(zhì)量為5kg,處于靜止?fàn)顟B(tài)時被封閉氣體的高度為50cm,現(xiàn)在在活塞上方加一質(zhì)量為15kg的物體,待穩(wěn)定后,被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm.g取10m/s2,不考慮大氣壓力及摩擦阻力.求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加多少.解析:由能量守恒定律可知,氣體內(nèi)能的增加量等于活塞和物體重力勢能的削減量,即ΔU=ΔE=(m0+m)gΔh=20J.答案:20J9.一水滴自100m高處勻速下落,假設(shè)水滴與空氣摩擦產(chǎn)生的熱量全部被水滴汲取而使水滴溫度上升,已知水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃),g取10m/s2.求水滴落地時上升的溫度.解析:設(shè)水滴的質(zhì)量為m,水滴勻速下落,空氣對水滴的摩擦力Ff與水滴的重力mg是一對平衡力,它們的大小相等,即Ff=mg,水滴克服摩擦力所做的功Wf=Ff·h=mgh,水滴克服摩擦力做的功全部轉(zhuǎn)化為水滴的內(nèi)能,則有mgh=cmΔt,水滴落地時上升的溫度Δt=mghcm=ghc=10答案:0.24℃【拓展提高】10.(多選)行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最終停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出光明的光;著陸傘在空中勻速下降;條形磁體在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產(chǎn)生電流.上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是 ()A.物體克服阻力做功B.物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C.物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D.物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量解析:這四個現(xiàn)象中物體在運動過程中都受到阻力作用,汽車主要受到制動阻力,流星、著陸傘受到空氣阻力,條形磁體下落過程中受到磁場阻力,因而物體都克服阻力做功,選項A正確.四個運動過程中,汽車的動能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能,流星、著陸傘、條形磁體的重力勢能轉(zhuǎn)化成其他形式的能,總之是機械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能,選項D正確,選項B、C錯誤.答案:AD11.如圖所示,直立絕熱長方體容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分志向氣體,它們的體積相同,A的密度大,B的密度較小,抽去隔板,加熱氣體,使兩部分氣體勻稱混合,設(shè)在此過程中氣體吸熱Q,氣體內(nèi)能增加量為ΔE,則 ()A.ΔE=Q B.ΔE<QC.ΔE>Q D.無法比較解析:抽去隔板前,A、B氣體的整體重心在中線以上,抽去隔板待氣體混合勻稱后,重心恰好在中線上,系統(tǒng)的重力勢能削減,由能量守恒定律知,削減的重力勢能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,氣體的內(nèi)能增加,汲取熱量也使氣體的內(nèi)能增加,則氣體內(nèi)能的增加量大于氣體所汲取的熱量.答案:C12.風(fēng)沿水平方向以速度v垂直吹向始終徑為d的風(fēng)車葉輪,設(shè)空氣密度為ρ,風(fēng)的動能的50%轉(zhuǎn)化為風(fēng)車的動能,風(fēng)車帶動水車將水提高h(yuǎn)的高度,效率為80%.求時間t內(nèi)最多可提升的水的質(zhì)量.解析:在時間t內(nèi)吹在風(fēng)車上的空氣的質(zhì)量為m1=14πd2vtρ風(fēng)的動能Ek=12m1v2=18πd2v3依據(jù)題意18πd2v3tρ×50%×80%=mgh則m=πd答案:π13.一質(zhì)量為m的鐵球從高h(yuǎn)處由靜止落到地面上,回彈速率是落地速率的一半,假設(shè)撞擊所轉(zhuǎn)化的內(nèi)能全部使鐵球溫度上升,鐵球下落過程無空氣阻力,則鐵球的溫度上升多少?設(shè)鐵的比熱容為c,自由落體加速度為g.解析:設(shè)鐵球落到地面時的速率為v,由v2=2gh得鐵球落地時的速率v=2g鐵球在撞擊地面時損失的動能ΔE=12mv2-12mv22損失的動能全部轉(zhuǎn)化為鐵球的內(nèi)能,則ΔU=ΔE=34mgh由Q=cmΔt=ΔU得Δt=Qcm=34mg答案:3【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.如圖所示,一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成,輕桿的末端裝有形態(tài)記憶合金制成的葉片,輕推轉(zhuǎn)輪后,進入熱水的葉片因伸展而“劃水”,推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動.離開熱水后,葉片形態(tài)快速復(fù)原原狀,轉(zhuǎn)輪因此能轉(zhuǎn)動較長時間.下列說法正確的