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第2節　能量守恒定律及其應用
(分值：100分)
選擇題1～9題，每小題9分，共81分。
對點題組練
題組一　對能量守恒定律的理解
1.(多選)下列關于能量轉化現象的說法中，正確的是(　　)
用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能
電燈發光是電能轉化為光能
核電站發電是電能轉化為內能
生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能
2.下列說法中正確的是(　　)
自然界中能量的總和是守恒的，所以節約能源是毫無意義的
電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置
電能轉化為其他形式的能，是通過電流做功來實現的
電動機工作時將機械能轉化為電能
3.在一間隔熱非常好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱門打開，室內空氣溫度將(　　)
升高 不變
降低 無法確定
4.(多選)下列說法中正確的是(　　)
能量守恒定律只適用于物體內能的變化
只要有能的轉化和轉移，就一定遵從能量守恒定律
能量守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器
任何一種形式的能在轉化為其他形式的能的過程中，消耗多少某種形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的總量保持不變
題組二　第一類永動機不可能制成
5.(多選)下列說法正確的是(　　)
隨著科技的發展，永動機是可以制成的
某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加
“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的
有種“全自動”手表，不用上發條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產生
6.17世紀70年代，英國賽斯特城的約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。下列關于維爾金斯“永動機”，正確的認識應該是(　　)
滿足能量守恒定律，所以可能實現
如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”一定可以實現
如果忽略斜面的摩擦，鐵球質量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機”可以實現
違背能量守恒定律，不可能實現
7.(多選)下列設想符合能量守恒定律的是 (　　)
利用永久磁鐵間的作用力造一臺永遠轉動的機器
做成一條船，利用河水的能量逆水航行
通過太陽照射飛機使飛機起飛
不用任何燃料使河水升溫
綜合提升練
8.目前，共享單車作為綠色出行的交通工具，已成為時尚。甲、乙兩種共享單車都采用了電子鎖，車鎖內集成了GPS模塊與聯網模塊等，這些模塊工作時需要電能。這兩種共享單車采用了不同的方式獲取電能：甲車靠小型發電機，踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，如圖甲所示；乙車靠車筐底部的太陽能電池板，有光照時，產生電能，如圖乙所示。這兩種共享單車獲取電能時，都是把其他形式的能轉化為電能。關于它們的能量轉化，下列說法中正確的是(　　)
都是把機械能轉化為電能
都是把光能轉化為電能
甲車把機械能轉化為電能，乙車把光能轉化為電能
甲車把光能轉化為電能，乙車把機械能轉化為電能
9.如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是(　　)
轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量
轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身
轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高
葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量
10.(9分)風沿水平方向以速度v垂直吹向一直徑為d的風車葉輪上，設空氣密度為ρ，風的動能有50%轉化為風車的動能，風車帶動水車將水提高到h的高度，效率為80%，重力加速度為g，求單位時間內最多可提升的水的質量m。
培優加強練
11.(10分)在高h＝0.8 m的光滑水平桌面上放著一個質量M＝2 kg的木塊，一顆質量m＝10 g的鉛彈從水平方向射中木塊，把木塊打落在地面上，落地點與桌邊的水平距離s＝0.4 m。鉛彈射中木塊后留在木塊內，鉛的比熱容c＝1.3×102 J/(kg·℃)，重力加速度g＝10 m/s2。設增加的內能有η＝60%使鉛彈溫度升高，鉛彈的溫度升高多少攝氏度(結果保留2位有效數字)？
第2節　能量守恒定律及其應用
1.AB　[用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能，A正確；電燈發光是消耗電能，轉化為光能，B正確；核電站發電是核能轉化為電能，C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學能轉化為內能，D錯誤。]
2.C　[自然界中能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節約能源不僅能使我們長久利用，并且可以減小常規能源在使用中帶來的污染，節約能源對人類社會的發展有很大的意義，故A錯誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置，故B錯誤；電能通過電場力做功，把電能轉化為其他形式的能量，故C正確；電動機工作時將電能轉化為機械能，故D錯誤。]
3.A　[根據能量守恒定律可知，把正在工作的電冰箱門打開，電冰箱的壓縮機將一直工作下去，消耗的電能全部轉換成內能散失在房間內，因此室內空氣溫度將升高，A正確，B、C、D錯誤。]
4.BCD　[各種形式的能都可以相互轉化，并不是只適用于物體內能的變化，且有能的轉化和轉移，就一定遵從能量守恒定律，A錯誤，B、C、D正確。]
5.BC　[永動機違反能量守恒定律，即使科技發展，永動機也是不可能制成的，A錯誤；根據能量守恒定律，某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，B正確；“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正確；由能量守恒定律可知，能量是不能憑空產生的，D錯誤。]
6.D　[維爾金斯“永動機”不可能實現，因為它違背了能量守恒定律，鐵球上升過程中，磁場力對鐵球做正功，使鐵球增加了機械能，但鐵球下落時同樣也受到磁場力，且做負功，這個負功與上升過程中的正功相互抵消，故D正確。]
7.BCD　[利用磁場可能使磁鐵所具有的磁場能轉化為機器的動能，但機器不可能永遠轉動，故A錯誤；讓船先靜止在水中，設計一臺水力發電機獲得足夠電能，然后把電能轉化為船的動能使船逆水航行；同理可使太陽能轉化為飛機的動能，實現飛機起飛，故B、C正確；設計水壩利用河水的重力勢能發電，電能可轉化為內能使水升溫，另外，重力勢能還可以通過水輪機葉片轉化為水的內能使水升溫，故D正確。]
8.C　[甲車靠小型發電機，踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，故是將機械能轉化為電能；乙車靠車筐底部的太陽能電池板有光照時，產生電能，故是將光能轉化為電能，故A、B、D錯誤，C正確。]
9.D　[形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，一部分能量在伸展劃水時轉化為水和轉輪的動能，另一部分釋放到空氣中，根據能量守恒定律可知只有D項正確。]
10.
解析　設在t時間內吹在風車上的空氣的質量為m0，則
m0 ＝ πd2vtρ
風的動能Ek ＝ m0v2 ＝ πd2v3tρ
根據題意πd2v3tρ×50%×80%＝mgh
則＝。
11.93 ℃
解析　鉛彈射中木塊后與木塊一起做平拋運動的初速度為
v＝＝1 m/s
根據動量守恒定律可得mv0＝(m＋M)v
可得鉛彈射入木塊時速度為
v0＝v＝2.01×102 m/s
系統損失的機械能為
ΔE＝mv－(m＋M)v2＝2.01×102 J
損失的機械能全部轉化為系統增加的內能
則有ηΔE＝cmΔt，解得Δt＝＝93 ℃。第2節　能量守恒定律及其應用
學習目標　1.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規律。2.知道什么是第一類永動機及其不可能制成的原因。
知識點一　能量守恒定律
觀察下列圖片，思考哪些屬于能量轉化，哪些屬于能量轉移？
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1.能量守恒定律
（1）內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式　　　　為其他形式，或者從一個物體　　　　到別的物體；在轉化和轉移過程中其　　　　。
（2）兩種表述
①某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
②某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
2.熱力學第一定律與能量守恒定律的比較
（1）能量守恒定律是各種形式的能相互轉化或轉移的過程，總能量保持不變，它包括各個領域，范圍廣泛。
（2）熱力學第一定律實際上就是內能與其他形式的能量發生　　　　時的能量守恒定律。
【思考】 判斷下列說法的正誤。
（1）能量既可以轉移又可以轉化，故能的總量是可以變化的。（　　）
（2）違背能量守恒定律的過程是不可能發生的。（　　）
（3）運動的物體在阻力作用下會停下來，說明機械能憑空消失了。（　　）
例1 如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一質量為m的子彈以速度v0射入質量為M的沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度h，則整個過程中子彈和沙箱由于相互作用所產生的內能為多少（不計空氣阻力，重力加速度為g）？
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利用能量守恒定律解題的方法
在應用能量守恒定律處理問題時，首先要弄清系統有多少種能量相互轉化，分析哪種形式的能量增加了，哪種形式的能量減少了；或者弄清哪個物體的能量增加，哪個物體的能量減少，總有增加量等于減少量。　　
訓練1 如圖所示，一個絕熱氣缸豎直放置，絕熱活塞的質量為5 kg，處于靜止狀態時被封閉氣體的高度為50 cm，現在活塞上方加一質量為15 kg的物體，待穩定后，被封閉氣體的高度變為40 cm。求在這一過程中氣體內能的增加量（g取10 m/s2，忽略大氣壓力及摩擦阻力的影響）。
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訓練2 有一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當對它擠壓或拉伸時，它的兩端就會形成一定的電壓，這種現象稱為壓電效應。一種燃氣打火機，就是應用了該元件的壓電效應制成的。只要用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產生10～20 kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。在上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉化是（　　）
A.化學能轉化為電能 B.內能轉化為電能
C.化學能轉化為光能 D.機械能轉化為電能
知識點二　第一類永動機不可能制成
讓“飲水小鳥”“喝”完一口水后，直立起來。直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會直立起來。如此循環往復……這種“飲水小鳥”玩具是一架永動機嗎？
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1.第一類永動機：不需要任何動力或燃料卻能不斷對外　　　　，這種機器被稱為第一類永動機。
2.物體必須從外界吸收熱量（Q>0），才能對外做功。所以，不消耗　　　　，卻可以源源不斷對外做功的第一類永動機是不可能制成的。
3.能量守恒定律有力地揭示了物質運動的　　　　和　　　　。
【思考】 如圖為一種所謂“全自動”的機械手表，既不需要上發條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，維持表針走動的能量是從哪兒來的？
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例2 （多選）下列關于第一類永動機的說法正確的是（　　）
A.第一類永動機是不消耗任何能量卻可源源不斷地對外做功的機器
B.第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學第一定律
C.第一類永動機不能制成的原因是技術問題
D.第一類永動機不能制成的原因是違背了能量守恒定律
聽課筆記____________________________________________________________
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訓練3 網絡上有人做了一個與電磁感應相關的實驗，如圖所示，他把一個線圈放置在支架上，旁邊放置一個磁鐵，用手轉動線圈后，線圈就會一直運動下去，演示得有板有眼。這是一種假象，我們應該用科學的物理觀念認識此實驗，顯然它違背了（　　）
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.法拉第電磁感應定律
B.電阻定律
C.歐姆定律
D.能量守恒定律
隨堂對點自測
1.（對能量守恒定律的理解）有關能量的轉化和守恒定律，下列說法正確的是（　　）
A.只適用于機械能與內能的相互轉化
B.只適用于能量轉化過程
C.“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律
D.根據能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變
2.（對能量守恒定律的理解）（多選）細繩一端固定在天花板上，另一端拴一質量為m的小球，如圖所示。使小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動。下列說法正確的是 （　　）
A.小球機械能不守恒
B.小球能量正在消失
C.小球擺動過程中，只有動能和重力勢能在相互轉化
D.總能量守恒，但小球的機械能減少
3.（對能量守恒定律的理解）（多選）下列對能量守恒定律的認識正確的是（　　）
A.某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加
B.某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加
C.不需要任何外界的動力而持續對外做功的機器——第一類永動機是不可能制成的
D.石子從空中落下，最后停止在地面上，說明能量消失了
4.（第一類永動機不可能制成）“第一類永動機”是不可能制成的，這是因為（　　）
A.它不符合機械能守恒定律
B.它違背了能量守恒定律
C.它做功產生的熱不符合熱功當量
D.暫時找不到合理的設計方案和理想材料
第2節　能量守恒定律及其應用
知識點一
導學　提示　圖1屬于內能的轉移，圖2屬于機械能的轉移，圖3中風能轉化為電能。
知識梳理
1.(1)轉化　轉移　總量不變　2.(2)轉化
[思考] (1)×　(2)√　(3)×
例1 mv－(M＋m)gh
解析　子彈和沙箱相互作用的過程中，損失動能，產生內能，由能量守恒定律得
ΔU＝mv－(M＋m)v2①
由于子彈和沙箱相互作用的時間極短，作用后它們一起從最低點以v 做圓周運動，由機械能守恒定律得
(M＋m)v2＝(M＋m)gh②
由①②解得ΔU＝mv－(M＋m)gh
訓練1 20 J
解析　由能量守恒定律可知，氣體內能的增加量等于活塞和物體重力勢能的減少量，則ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2 J＝20 J。
訓練2 D　[根據題意知用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產生10～20 kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。轉化前要消耗機械能，轉化后得到了電能，即壓電陶瓷片完成的能量轉化是機械能轉化為電能，故D正確。]
知識點二
導學　提示　不是。
知識梳理
1.做功　2.任何能量　3.不滅性　統一性
[思考] 提示　這不是永動機。手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動。若將此手表長時間放置不動，它就會停下來。
例2 AD　[第一類永動機是不消耗任何能量卻源源不斷地對外做功的機器，這是人們的美好愿望，但它違背了能量守恒定律，這也是它不能制成的原因。故A、D正確，B、C錯誤。]
訓練3 D　[永動機不存在，線圈不可能一直轉動，違背了能量守恒定律。故D正確。]
隨堂對點自測
1.D　[能量的轉化和守恒定律是自然界普遍遵循的一個規律，適用于一切能量和一切物理過程，故D正確，A、B、C錯誤。]
2.AD　[小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動，說明機械能通過克服空氣阻力做功不斷地轉化為內能，即機械能不守恒，故A正確；小球的機械能轉化為內能，能量的種類變了，但能量不會消失，故B錯誤；小球長時間擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化的同時，機械能不斷地轉化為內能，故擺動的幅度越來越小，但總能量守恒，故C錯誤，D正確。]
3.ABC　[不同形式能量間存在相互轉化，轉化過程中能量是守恒的，故A正確；能量在不同的物體間發生轉化或轉移，轉化或轉移過程中能量是守恒的，故B正確；第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，故C正確；從高空中落下的石子的機械能在變化，比如受空氣阻力作用，機械能減少，但能量并沒有消失，而是轉化成其他形式的能，能量守恒定律表明能量既不能創生，也不能消失，故D錯誤。]
4.B　[第一類永動機不可能制成的原因是違背了能量守恒定律，故B正確，A、C、D錯誤。](共40張PPT)
第2節　能量守恒定律及其應用
第三章 熱力學定律
1.理解勻變速直線運動的基本公式，并能熟練靈活應用。
2.掌握勻變速直線運動的推論，并能應用解題。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　第一類永動機不可能制成
知識點一　能量守恒定律
知識點一　能量守恒定律
　　　觀察下列圖片，思考哪些屬于能量轉化，哪些屬于能量轉移？
提示　圖1屬于內能的轉移，圖2屬于機械能的轉移，圖3中風能轉化為電能。
1.能量守恒定律
(1)內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式______為其他形式，或者從一個物體______到別的物體；在轉化和轉移過程中其__________。
(2)兩種表述
①某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
②某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
轉化
轉移
總量不變
2.熱力學第一定律與能量守恒定律的比較
(1)能量守恒定律是各種形式的能相互轉化或轉移的過程，總能量保持不變，它包括各個領域，范圍廣泛。
(2)熱力學第一定律實際上就是內能與其他形式的能量發生______時的能量守恒定律。
轉化
【思考】 判斷下列說法的正誤。
(1)能量既可以轉移又可以轉化，故能的總量是可以變化的。( )
(2)違背能量守恒定律的過程是不可能發生的。( )
(3)運動的物體在阻力作用下會停下來，說明機械能憑空消失了。( )
×
√
×
例1 如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一質量為m的子彈以速度v0射入質量為M的沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度h，則整個過程中子彈和沙箱由于相互作用所產生的內能為多少(不計空氣阻力，重力加速度為g)
解析　子彈和沙箱相互作用的過程中，損失動能，產生內能，由能量守恒定律得
由于子彈和沙箱相互作用的時間極短，作用后它們一起從最低點以v 做圓周運動，由機械能守恒定律得
利用能量守恒定律解題的方法
在應用能量守恒定律處理問題時，首先要弄清系統有多少種能量相互轉化，分析哪種形式的能量增加了，哪種形式的能量減少了；或者弄清哪個物體的能量增加，哪個物體的能量減少，總有增加量等于減少量。　　
訓練1 如圖所示，一個絕熱氣缸豎直放置，絕熱活塞的質量
為5 kg，處于靜止狀態時被封閉氣體的高度為50 cm，現在
活塞上方加一質量為15 kg的物體，待穩定后，被封閉氣體
的高度變為40 cm。求在這一過程中氣體內能的增加量(g取
10 m/s2，忽略大氣壓力及摩擦阻力的影響)。
答案　20 J
解析　由能量守恒定律可知，氣體內能的增加量等于活塞和物體重力勢能的減少量，則ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2 J＝20 J。
D
訓練2 有一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當對它擠壓或拉伸時，它的兩端就會形成一定的電壓，這種現象稱為壓電效應。一種燃氣打火機，就是應用了該元件的壓電效應制成的。只要用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產生10～20 kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。在上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉化是(　　)
A.化學能轉化為電能 B.內能轉化為電能
C.化學能轉化為光能 D.機械能轉化為電能
解析　根據題意知用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產生10～20 kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。轉化前要消耗機械能，轉化后得到了電能，即壓電陶瓷片完成的能量轉化是機械能轉化為電能，故D正確。
知識點二　第一類永動機不可能制成
　　　讓“飲水小鳥”“喝”完一口水后，直立起來。直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會直立起來。如此循環往復……這種“飲水小鳥”玩具是一架永動機嗎？
提示　不是。
1.第一類永動機：不需要任何動力或燃料卻能不斷對外______，這種機器被稱為第一類永動機。
2.物體必須從外界吸收熱量(Q>0)，才能對外做功。所以，不消耗__________，卻可以源源不斷對外做功的第一類永動機是不可能制成的。
3.能量守恒定律有力地揭示了物質運動的________和________。
做功
任何能量
不滅性
統一性
【思考】 如圖為一種所謂“全自動”的機械手表，既不需要上發條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，維持表針走動的能量是從哪兒來的？
提示　這不是永動機。手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動。若將此手表長時間放置不動，它就會停下來。
例2 (多選)下列關于第一類永動機的說法正確的是(　　)
A.第一類永動機是不消耗任何能量卻可源源不斷地對外做功的機器
B.第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學第一定律
C.第一類永動機不能制成的原因是技術問題
D.第一類永動機不能制成的原因是違背了能量守恒定律
解析　第一類永動機是不消耗任何能量卻源源不斷地對外做功的機器，這是人們的美好愿望，但它違背了能量守恒定律，這也是它不能制成的原因。故A、D正確，B、C錯誤。
AD
D
訓練3 網絡上有人做了一個與電磁感應相關的實驗，如圖所示，他把一個線圈放置在支架上，旁邊放置一個磁鐵，用手轉動線圈后，線圈就會一直運動下去，演示得有板有眼。這是一種假象，我們應該用科學的物理觀念認識此實驗，顯然它違背了(　　)
A.法拉第電磁感應定律 B.電阻定律
C.歐姆定律 D.能量守恒定律
解析　永動機不存在，線圈不可能一直轉動，違背了能量守恒定律。故D正確。
隨堂對點自測
2
D
1.(對能量守恒定律的理解)有關能量的轉化和守恒定律，下列說法正確的是(　　)
A.只適用于機械能與內能的相互轉化
B.只適用于能量轉化過程
C.“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律
D.根據能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變
解析　能量的轉化和守恒定律是自然界普遍遵循的一個規律，適用于一切能量和一切物理過程，故D正確，A、B、C錯誤。
AD
2.(對能量守恒定律的理解)(多選)細繩一端固定在天花板上，另一端拴一質量為m的小球，如圖所示。使小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動。下列說法正確的是 (　　)
A.小球機械能不守恒
B.小球能量正在消失
C.小球擺動過程中，只有動能和重力勢能在相互轉化
D.總能量守恒，但小球的機械能減少
解析　小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動，說明機械能通過克服空氣阻力做功不斷地轉化為內能，即機械能不守恒，故A正確；小球的機械能轉化為內能，能量的種類變了，但能量不會消失，故B錯誤；小球長時間擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化的同時，機械能不斷地轉化為內能，故擺動的幅度越來越小，但總能量守恒，故C錯誤，D正確。
ABC
3.(對能量守恒定律的理解)(多選)下列對能量守恒定律的認識正確的是(　 　)
A.某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加
B.某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加
C.不需要任何外界的動力而持續對外做功的機器——第一類永動機是不可能制成的
D.石子從空中落下，最后停止在地面上，說明能量消失了
解析　不同形式能量間存在相互轉化，轉化過程中能量是守恒的，故A正確；能量在不同的物體間發生轉化或轉移，轉化或轉移過程中能量是守恒的，故B正確；第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，故C正確；從高空中落下的石子的機械能在變化，比如受空氣阻力作用，機械能減少，但能量并沒有消失，而是轉化成其他形式的能，能量守恒定律表明能量既不能創生，也不能消失，故D錯誤。
B
4.(第一類永動機不可能制成)“第一類永動機”是不可能制成的，這是因為(　　)
A.它不符合機械能守恒定律
B.它違背了能量守恒定律
C.它做功產生的熱不符合熱功當量
D.暫時找不到合理的設計方案和理想材料
解析　第一類永動機不可能制成的原因是違背了能量守恒定律，故B正確，A、C、D錯誤。
課后鞏固訓練
3
AB
題組一　對能量守恒定律的理解
1.(多選)下列關于能量轉化現象的說法中，正確的是(　　)
A.用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能
B.電燈發光是電能轉化為光能
C.核電站發電是電能轉化為內能
D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能
解析　用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能，A正確；電燈發光是消耗電能，轉化為光能，B正確；核電站發電是核能轉化為電能，C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學能轉化為內能，D錯誤。
對點題組練
C
2.下列說法中正確的是(　　)
A.自然界中能量的總和是守恒的，所以節約能源是毫無意義的
B.電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置
C.電能轉化為其他形式的能，是通過電流做功來實現的
D.電動機工作時將機械能轉化為電能
解析　自然界中能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節約能源不僅能使我們長久利用，并且可以減小常規能源在使用中帶來的污染，節約能源對人類社會的發展有很大的意義，故A錯誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置，故B錯誤；電能通過電場力做功，把電能轉化為其他形式的能量，故C正確；電動機工作時將電能轉化為機械能，故D錯誤。
A
3.在一間隔熱非常好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱門打開，室內空氣溫度將(　　)
A.升高 B.不變
C.降低 D.無法確定
解析　根據能量守恒定律可知，把正在工作的電冰箱門打開，電冰箱的壓縮機將一直工作下去，消耗的電能全部轉換成內能散失在房間內，因此室內空氣溫度將升高，A正確，B、C、D錯誤。
BCD
4.(多選)下列說法中正確的是(　 　)
A.能量守恒定律只適用于物體內能的變化
B.只要有能的轉化和轉移，就一定遵從能量守恒定律
C.能量守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器
D.任何一種形式的能在轉化為其他形式的能的過程中，消耗多少某種形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的總量保持不變
解析　各種形式的能都可以相互轉化，并不是只適用于物體內能的變化，且有能的轉化和轉移，就一定遵從能量守恒定律，A錯誤，B、C、D正確。
BC
題組二　第一類永動機不可能制成
5.(多選)下列說法正確的是(　　)
A.隨著科技的發展，永動機是可以制成的
B.某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加
C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的
D.有種“全自動”手表，不用上發條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產生
解析　永動機違反能量守恒定律，即使科技發展，永動機也是不可能制成的，A錯誤；根據能量守恒定律，某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，B正確；“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正確；由能量守恒定律可知，能量是不能憑空產生的，D錯誤。
D
6.17世紀70年代，英國賽斯特城的約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。下列關于維爾金斯“永動機”，正確的認識應該是(　　)
A.滿足能量守恒定律，所以可能實現
B.如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”一定可以實現
C.如果忽略斜面的摩擦，鐵球質量較小，磁鐵磁性又較強，
則維爾金斯“永動機”可以實現
D.違背能量守恒定律，不可能實現
解析　維爾金斯“永動機”不可能實現，因為它違背了能量守恒定律，鐵球上升過程中，磁場力對鐵球做正功，使鐵球增加了機械能，但鐵球下落時同樣也受到磁場力，且做負功，這個負功與上升過程中的正功相互抵消，故D正確。
BCD
7.(多選)下列設想符合能量守恒定律的是 (　　 )
A.利用永久磁鐵間的作用力造一臺永遠轉動的機器
B.做成一條船，利用河水的能量逆水航行
C.通過太陽照射飛機使飛機起飛
D.不用任何燃料使河水升溫
解析　利用磁場可能使磁鐵所具有的磁場能轉化為機器的動能，但機器不可能永遠轉動，故A錯誤；讓船先靜止在水中，設計一臺水力發電機獲得足夠電能，然后把電能轉化為船的動能使船逆水航行；同理可使太陽能轉化為飛機的動能，實現飛機起飛，故B、C正確；設計水壩利用河水的重力勢能發電，電能可轉化為內能使水升溫，另外，重力勢能還可以通過水輪機葉片轉化為水的內能使水升溫，故D正確。
C
8.目前，共享單車作為綠色出行的交通工具，已成為時尚。甲、乙兩種共享單車都采用了電子鎖，車鎖內集成了GPS模塊與聯網模塊等，這些模塊工作時需要電能。這兩種共享單車采用了不同的方式獲取電能：甲車靠小型發電機，踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，如圖甲所示；乙車靠車筐底部的太陽能電池板，有光照時，產生電能，如圖乙所示。這兩種共享單車獲取電能時，都是把其他形式的能轉化為電能。關于它們的能量轉化，下列說法中正確的是(　　)
A.都是把機械能轉化為電能
B.都是把光能轉化為電能
C.甲車把機械能轉化為電能，
乙車把光能轉化為電能
D.甲車把光能轉化為電能，
乙車把機械能轉化為電能
綜合提升練
解析　甲車靠小型發電機，踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，故是將機械能轉化為電能；乙車靠車筐底部的太陽能電池板有光照時，產生電能，故是將光能轉化為電能，故A、B、D錯誤，C正確。
D
9.如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是(　　)
A.轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量
B.轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身
C.轉動的葉片不斷攪動熱水，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
解析　形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，一部分能量在伸展劃水時轉化為水和轉輪的動能，另一部分釋放到空氣中，根據能量守恒定律可知只有D項正確。
10.風沿水平方向以速度v垂直吹向一直徑為d的風車葉輪上，設空氣密度為ρ，風的動能有50%轉化為風車的動能，風車帶動水車將水提高到h的高度，效率為80%，重力加速度為g，求單位時間內最多可提升的水的質量m。
11.在高h＝0.8 m的光滑水平桌面上放著一個質量M＝2 kg的木塊，一顆質量m＝10 g的鉛彈從水平方向射中木塊，把木塊打落在地面上，落地點與桌邊的水平距離s＝0.4 m。鉛彈射中木塊后留在木塊內，鉛的比熱容c＝1.3×102 J/(kg·℃)，重力加速度g＝10 m/s2。設增加的內能有η＝60%使鉛彈溫度升高，鉛彈的溫度升高多少攝氏度(結果保留2位有效數字)
答案　93 ℃
培優加強練
可得鉛彈射入木塊時速度為
損失的機械能全部轉化為系統增加的內能

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