1、课时跟踪检测(十三)能量的转化与守恒一、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1A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
2、，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2A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3A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
3、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4AQAQBBQAQBD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5AEp全部转化为气体的内能BEp一部分转化为活塞的重力势能，其余部分仍
4、为弹簧的弹性势能CEp全部转化为活塞的重力势能和气体的内能DEp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1.51011 m，请你
5、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p0SAhAp0SBhB，即大气压力对A做的正功与B克服
6、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U相同，由热力学第一定律UQW知，QAUWA，QBUWB，由于WA0，所以QAQB，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
7、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EpEp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mV6 000103 kg，由能的转化和守恒知mgh50%Pt。式中m取6 000103 kg，t取1 s，h50 m，解得P1.5109 W。 答案：1.5109 W8解析：设0.54 kg水温度升高1 所吸收的热量为Q，则Qcmt4.21030.541 J2.268103 J。设地球表面单位时间、单位面积上获得的热量为Q，则QW/m26.3102 W/m2。太阳向地球表面单位面积上辐射能量的功率为PW/m21.4103 W/m2。以太阳与地球间距离为半径的球体的表面积为S4r243.14(1.51011)2m22.81023 m2。太阳的全部辐射功率为：PPS1.41032.81023 W3.91026 W。答案：3.91026 W
