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 版权申诉  doc 2019-2020年高中物理课时跟踪检测十三能量的转化与守恒鲁科版 一、选择题 1.俄“联盟”号飞船返回舱着陆时出现严重错误,返回舱进入地球大气层后,朝地面飞行的前端不是隔热罩,而是舱门和天线,导致舱门被烧焦,天线遭焚毁,宇航员的生命受到严重威胁。在这一过程中,返回舱能量转化的方式是(  ) A.重力势能―→动能―→内能 B.动能―→重力势能―→内能 C.内能―→重力势能―→动能 D.内能―→动能―→重力势能 2.有人设计了如图1所示的永动机,靠磁铁的吸引使车辆获得行驶的能量。但是这类永动机没有制成,是因为(  ) 图1 A.不符合机械能守恒定律 B.违背了能量转化和守恒定律 C.做功产生的热不符合热功当量 D.找不到合适的材料和合理的设计方案 3.(多选)图2为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是(  ) 图2 A.这个装置可测定热功转换关系 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别 4.如图3所示的容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下是水,上为空气,大气压恒定,A、B底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。开始A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐流向B中,最后达到平衡,在这个过程中(  ) 图3 A.大气压力对水做功,水的内能增加 B.水克服大气压力做功,水的内能减少 C.大气压力对水不做功,水的内能不变 D.大气压力对水不做功,水的内能增加 5.如图4所示,A、B是两个完全相同的铁球,A放在绝热板上,B用绝热绳悬挂,现只让它们吸收热量,当它们升高相同的温度时,它们所吸收的热量分别为QA、QB,则(  ) 图4 A.QA=QB B.QA<QB C.QA>QB D.无法确定QA、QB的大小 6.如图5所示,密闭绝热容器内有一绝热活塞(质量不可忽略),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。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)。现在绳突然断开,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。经历此过程(  ) 图5 A.Ep全部转化为气体的内能 B.Ep一部分转化为活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 C.Ep全部转化为活塞的重力势能和气体的内能 D.Ep一部分转化为活塞的重力势能,一部分转化为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 二、非选择题 7.水能是一种清洁能源。位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流速达每秒6 000 m3,而且是一年四季流量稳定,瀑布落差50 m。若利用这一资源发电,设其效率为50%,估算发电机的输出功率。 8.某学校兴趣小组为了估算太阳的全部辐射功率,做了如下研究:在横截面积为3 dm2的圆筒内装有0.54 kg的水,太阳光垂直照射它2 min,水温升高了1 ℃,经查阅资料可知,大气顶层的太阳能只有45%到达地面,太阳与地球之间的平均距离为1.5×1011 m,请你帮助他们估算出太阳的全部辐射功率是多少? 答案 1.选A 当返回舱进入地球大气层后,受地球引力的作用,会越落越快,该过程中返回舱的高度降低,速度变大,所以能量转化应是重力势能转化为动能;由于进入大气层,当返回舱快速下落时,与空气发生摩擦,返回舱克服空气摩擦做功,使其内能增加,所以此过程是动能转化为内能。 2.选B 第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律,故B项正确。 3.选AC 可通过计算重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功转换关系,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的。 4.选D 由于水的体积不变,故p0SAhA=p0SBhB,即大气压力对A做的正功与B克服大气压力做的功相等,故大气压力不做功。但水的重力势能减少了,它转化为水的内能,所以水的内能增加了,故D正确。 5.选C 当A、B两球升高相同的温度时,根据热胀冷缩原理可知,A、B球重心发生变化,A球重心升高的高度等于B球重心降低的高度,且在此过程中A球克服重力做功,B球受到重力,重力对其做正功,且由题意分析在吸热过程中,它们升高相同的温度,内能增量ΔU相同,由热力学第一定律ΔU=Q+W知,QA=ΔU-WA,QB=ΔU-WB,由于WA<0,WB>0,所以QA>QB,C正确。 6.选D 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。 7.解析:每秒流下的水量m=Vρ=6 000×103 kg, 由能的转化和守恒知mgh×50%=Pt。 式中m取6 000×103 kg,t取1 s,h=50 m, 解得P=1.5×109 W。 答案:1.5×109 W 8.解析:设0.54 kg水温度升高1 ℃所吸收的热量为Q,则Q=cmΔt=4.2×103×0.54×1 J=2.268×103 J。 设地球表面单位时间、单位面积上获得的热量为Q′,则Q′==W/m2=6.3×102 W/m2。 太阳向地球表面单位面积上辐射能量的功率为 P′==W/m2=1.4×103 W/m2。 以太阳与地球间距离为半径的球体的表面积为 S′=4πr2=4×3.14×(1.5×1011)2m2≈2.8×1023 m2。 太阳的全部辐射功率为: P=P′S′=1.4×103×2.8×1023 W≈3.9×1026 W。 答案:3.9×1026 W








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