10. 如图 18-3-1 所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机
不能够
(能够/不能够)永远工作下去。答案：不能够
解析：
【分析】
要判断这种永动机能否永远工作，需结合能量守恒定律分析：首先思考装置工作过程中的能量变化，水流冲击叶片时，部分机械能会因摩擦、空气阻力等转化为内能，同时抽水机工作也会消耗能量，导致机械能不断损耗，无法持续维持将水抽到高处的能量需求，因此不符合能量守恒的规律，不能永远工作。
【解析】
根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
该设想中的永动机在工作过程中，水流冲击叶片、抽水机运转时，都会存在摩擦、能量散失等情况，部分机械能会转化为内能，导致机械能总量逐渐减少，无法持续将低处的水抽到初始的高处，因此这种永动机不能够永远工作下去。
【答案】
不能够
【知识点】
能量守恒定律；机械能的损耗
【点评】
本题考查对能量守恒定律的理解，永动机的设想违背了能量守恒定律，在实际中，任何机械工作时都会存在能量损耗，因此永动机不可能制成。
【难度系数】
0.8
要判断这种永动机能否永远工作，需结合能量守恒定律分析：首先思考装置工作过程中的能量变化，水流冲击叶片时，部分机械能会因摩擦、空气阻力等转化为内能，同时抽水机工作也会消耗能量，导致机械能不断损耗，无法持续维持将水抽到高处的能量需求，因此不符合能量守恒的规律，不能永远工作。
【解析】
根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
该设想中的永动机在工作过程中，水流冲击叶片、抽水机运转时，都会存在摩擦、能量散失等情况，部分机械能会转化为内能，导致机械能总量逐渐减少，无法持续将低处的水抽到初始的高处，因此这种永动机不能够永远工作下去。
【答案】
不能够
【知识点】
能量守恒定律；机械能的损耗
【点评】
本题考查对能量守恒定律的理解，永动机的设想违背了能量守恒定律，在实际中，任何机械工作时都会存在能量损耗，因此永动机不可能制成。
【难度系数】
0.8
11. 火电站输进的是煤，输出的是电。在此过程中，能量的转化情况是(
A.机械能→内能→化学能→电能
B.化学能→内能→机械能→电能
C.化学能→重力势能→动能→电能
D.内能→化学能→机械能→电能
B
)。A.机械能→内能→化学能→电能
B.化学能→内能→机械能→电能
C.化学能→重力势能→动能→电能
D.内能→化学能→机械能→电能
答案：B
解析：
【分析】
要解决这道题，需理清火电站的工作流程及每个环节的能量转化：首先回忆火电站的工作过程，煤作为燃料，燃烧时释放能量；接着燃烧产生的能量推动机械运转；最后机械带动发电机发电。逐步拆解每个阶段的能量形式变化：
1. 煤具有化学能，燃烧时化学能转化为内能；
2. 内能通过蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能；
3. 汽轮机带动发电机，机械能最终转化为电能。
将整个过程的能量转化顺序对应选项，即可选出正确答案。
【解析】
火电站的能量转化过程分为三步：
1. 煤燃烧：煤储存的化学能转化为内能；
2. 内能驱动汽轮机：蒸汽的内能推动汽轮机转动，内能转化为机械能；
3. 发电机发电：汽轮机带动发电机运转，机械能转化为电能。
因此整个能量转化顺序为：化学能→内能→机械能→电能，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
能量的相互转化、火电站能量转化
【点评】
本题考查对常见能源转化过程的理解，需熟悉火电站的工作流程，明确各环节的能量形式变化，避免混淆不同能量转化的先后顺序，属于基础概念题。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需理清火电站的工作流程及每个环节的能量转化：首先回忆火电站的工作过程，煤作为燃料，燃烧时释放能量；接着燃烧产生的能量推动机械运转；最后机械带动发电机发电。逐步拆解每个阶段的能量形式变化：
1. 煤具有化学能，燃烧时化学能转化为内能；
2. 内能通过蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能；
3. 汽轮机带动发电机，机械能最终转化为电能。
将整个过程的能量转化顺序对应选项，即可选出正确答案。
【解析】
火电站的能量转化过程分为三步：
1. 煤燃烧：煤储存的化学能转化为内能；
2. 内能驱动汽轮机：蒸汽的内能推动汽轮机转动，内能转化为机械能；
3. 发电机发电：汽轮机带动发电机运转，机械能转化为电能。
因此整个能量转化顺序为：化学能→内能→机械能→电能，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
能量的相互转化、火电站能量转化
【点评】
本题考查对常见能源转化过程的理解，需熟悉火电站的工作流程，明确各环节的能量形式变化，避免混淆不同能量转化的先后顺序，属于基础概念题。
【难度系数】
0.8
12. 用打桩机打桩时，打桩锤从 5 m 高处自由落下，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明(
A.机械能守恒
B.动能守恒
C.势能守恒
D.能量守恒
D
)。A.机械能守恒
B.动能守恒
C.势能守恒
D.能量守恒
答案：D
解析：
【分析】
首先明确各守恒定律的适用条件：机械能守恒要求只有重力或弹力做功，动能守恒要求动能总量不变，势能守恒要求势能总量不变，能量守恒是指所有形式的能量总和保持不变。
分析打桩过程的能量变化：打桩锤从高处自由下落时，重力势能转化为动能；锤与桩冲击时，锤的机械能转化为内能，使表面温度升高。
逐一判断选项：A选项中冲击过程有机械能转化为内能，机械能总量减少，不满足机械能守恒条件；B选项下落时动能增加、冲击时动能减少，动能不守恒；C选项下落时重力势能持续减小，势能不守恒；而整个过程中能量形式虽有转化，但总能量保持不变，符合能量守恒定律，因此选D。
【解析】
打桩过程的能量转化：打桩锤从5m高处自由下落，重力势能逐渐转化为动能；锤与桩冲击时，锤的机械能（动能与势能）转化为内能，导致表面温度升高。
对各选项分析：
A. 机械能守恒：机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，本题中冲击过程有机械能转化为内能，机械能总量减少，故机械能不守恒，A错误。
B. 动能守恒：下落过程中动能从0逐渐增大，冲击时动能又迅速减小，动能总量发生变化，故动能不守恒，B错误。
C. 势能守恒：下落时重力势能不断减小，冲击后也无势能守恒的情况，C错误。
D. 能量守恒：整个过程中，机械能转化为内能，能量的形式发生了变化，但所有形式的能量总和保持不变，符合能量守恒定律，D正确。
【答案】
D
【知识点】
能量守恒定律、机械能与内能的转化、守恒定律适用条件
【点评】
本题考查对不同能量守恒定律的理解与区分，解题关键是明确各守恒定律的适用条件，通过分析打桩过程中的能量转化路径，逐一排除错误选项，重点考查学生对能量守恒定律的本质认知，以及与机械能守恒等定律的差异辨别能力。
【难度系数】
0.8
首先明确各守恒定律的适用条件：机械能守恒要求只有重力或弹力做功，动能守恒要求动能总量不变，势能守恒要求势能总量不变，能量守恒是指所有形式的能量总和保持不变。
分析打桩过程的能量变化：打桩锤从高处自由下落时，重力势能转化为动能；锤与桩冲击时，锤的机械能转化为内能，使表面温度升高。
逐一判断选项：A选项中冲击过程有机械能转化为内能，机械能总量减少，不满足机械能守恒条件；B选项下落时动能增加、冲击时动能减少，动能不守恒；C选项下落时重力势能持续减小，势能不守恒；而整个过程中能量形式虽有转化，但总能量保持不变，符合能量守恒定律，因此选D。
【解析】
打桩过程的能量转化：打桩锤从5m高处自由下落，重力势能逐渐转化为动能；锤与桩冲击时，锤的机械能（动能与势能）转化为内能，导致表面温度升高。
对各选项分析：
A. 机械能守恒：机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，本题中冲击过程有机械能转化为内能，机械能总量减少，故机械能不守恒，A错误。
B. 动能守恒：下落过程中动能从0逐渐增大，冲击时动能又迅速减小，动能总量发生变化，故动能不守恒，B错误。
C. 势能守恒：下落时重力势能不断减小，冲击后也无势能守恒的情况，C错误。
D. 能量守恒：整个过程中，机械能转化为内能，能量的形式发生了变化，但所有形式的能量总和保持不变，符合能量守恒定律，D正确。
【答案】
D
【知识点】
能量守恒定律、机械能与内能的转化、守恒定律适用条件
【点评】
本题考查对不同能量守恒定律的理解与区分，解题关键是明确各守恒定律的适用条件，通过分析打桩过程中的能量转化路径，逐一排除错误选项，重点考查学生对能量守恒定律的本质认知，以及与机械能守恒等定律的差异辨别能力。
【难度系数】
0.8
13. 如图 18-3-2 所示，用球形的珠子连成均匀的珠链，把珠链挂在一个水平横杆上，横杆表面光滑，横截面为直角三角形，开始时珠链静止，下列对珠链运动状态的判断中正确的是(
A.斜面 AB 倾斜程度更大，AB 面上的珠子将沿斜面下滑，拉动整个珠链绕横杆顺时针转动
B.斜面 AC 上的珠子更多，AC 面上的珠子将沿斜面下滑，拉动整个珠链绕横杆逆时针转动
C.珠链将保持静止
D.以上三种情况都有可能
C
)。A.斜面 AB 倾斜程度更大，AB 面上的珠子将沿斜面下滑，拉动整个珠链绕横杆顺时针转动
B.斜面 AC 上的珠子更多，AC 面上的珠子将沿斜面下滑，拉动整个珠链绕横杆逆时针转动
C.珠链将保持静止
D.以上三种情况都有可能
答案：C
解析：
【分析】
判断珠链运动状态需从受力平衡角度分析：
1. 横杆光滑，珠链不受摩擦力，只需分析重力分力与内部拉力的平衡关系。
2. 将整个珠链视为研究对象，利用珠链均匀的特点，结合直角三角形的几何关系，计算AB、AC面上珠链重力沿斜面向下的分力。
3. 通过计算可知，两个斜面上的珠链重力分力大小相等，转动效果相互抵消，且BC段珠链的拉力可平衡两侧分力，因此珠链受力平衡，保持静止。
【解析】
设每个珠子质量为$m$，单位长度珠链的珠子数为$k$，$AB$长度为$L_1$，$AC$长度为$L_2$，$BC$长度为$L_3$。
因为$△ ABC$为直角三角形，由勾股定理得$L_1^2+L_2^2=L_3^2$。
对于AB面上的珠链：总质量$m_{AB}=kL_1 m$，AB面与竖直方向的夹角满足$\sinθ_1=\frac{L_2}{L_3}$，则其重力沿斜面向下的分力：
$F_{AB}=m_{AB}g\sinθ_1=kL_1 mg·\frac{L_2}{L_3}=\frac{kmgL_1L_2}{L_3}$
对于AC面上的珠链：总质量$m_{AC}=kL_2 m$，AC面与竖直方向的夹角满足$\sinθ_2=\frac{L_1}{L_3}$，则其重力沿斜面向下的分力：
$F_{AC}=m_{AC}g\sinθ_2=kL_2 mg·\frac{L_1}{L_3}=\frac{kmgL_1L_2}{L_3}$
由此可知$F_{AB}=F_{AC}$，两个分力对珠链的转动效果相互抵消，且横杆光滑无摩擦力，BC段珠链的拉力与两侧分力平衡，因此珠链受力平衡，保持静止。
【答案】
C
【知识点】
受力平衡分析，等效法，勾股定理
【点评】
本题易被斜面的珠子数量、倾角等表面现象干扰，需通过等效思维将珠链受力转化为分力平衡问题，结合几何关系分析，核心是抓住均匀珠链的受力特点与直角三角形的几何性质。
【难度系数】
0.6
判断珠链运动状态需从受力平衡角度分析：
1. 横杆光滑，珠链不受摩擦力，只需分析重力分力与内部拉力的平衡关系。
2. 将整个珠链视为研究对象，利用珠链均匀的特点，结合直角三角形的几何关系，计算AB、AC面上珠链重力沿斜面向下的分力。
3. 通过计算可知，两个斜面上的珠链重力分力大小相等，转动效果相互抵消，且BC段珠链的拉力可平衡两侧分力，因此珠链受力平衡，保持静止。
【解析】
设每个珠子质量为$m$，单位长度珠链的珠子数为$k$，$AB$长度为$L_1$，$AC$长度为$L_2$，$BC$长度为$L_3$。
因为$△ ABC$为直角三角形，由勾股定理得$L_1^2+L_2^2=L_3^2$。
对于AB面上的珠链：总质量$m_{AB}=kL_1 m$，AB面与竖直方向的夹角满足$\sinθ_1=\frac{L_2}{L_3}$，则其重力沿斜面向下的分力：
$F_{AB}=m_{AB}g\sinθ_1=kL_1 mg·\frac{L_2}{L_3}=\frac{kmgL_1L_2}{L_3}$
对于AC面上的珠链：总质量$m_{AC}=kL_2 m$，AC面与竖直方向的夹角满足$\sinθ_2=\frac{L_1}{L_3}$，则其重力沿斜面向下的分力：
$F_{AC}=m_{AC}g\sinθ_2=kL_2 mg·\frac{L_1}{L_3}=\frac{kmgL_1L_2}{L_3}$
由此可知$F_{AB}=F_{AC}$，两个分力对珠链的转动效果相互抵消，且横杆光滑无摩擦力，BC段珠链的拉力与两侧分力平衡，因此珠链受力平衡，保持静止。
【答案】
C
【知识点】
受力平衡分析，等效法，勾股定理
【点评】
本题易被斜面的珠子数量、倾角等表面现象干扰，需通过等效思维将珠链受力转化为分力平衡问题，结合几何关系分析，核心是抓住均匀珠链的受力特点与直角三角形的几何性质。
【难度系数】
0.6
14. 有人设想，如果在相距很远的两个城市之间挖一条弧形隧道，那么从一个城市出发的车辆可以不需要动力就能穿过隧道到达另一个城市，如图 18-3-3 所示。这个设想是否具有科学性？
答案：解：这个设想不具有科学性。
因为有摩擦等因素的存在，机械能会逐渐减小，所以车辆到达不了另一个城市。
因为有摩擦等因素的存在，机械能会逐渐减小，所以车辆到达不了另一个城市。
解析：
【分析】
首先先考虑理想状态：若没有摩擦等阻力，机械能守恒，车辆的动能与重力势能相互转化，理论上能抵达另一端城市。但实际中，车辆在隧道运动时会受到摩擦力、空气阻力等作用，这些阻力会消耗机械能，使机械能不断减少，车辆的机械能不足以支撑它到达另一端城市，因此该设想不具有科学性。
【解析】
这个设想不具有科学性。
因为车辆在隧道中运动时，会受到摩擦、空气阻力等因素的影响，机械能会逐渐转化为内能等其他形式的能，导致机械能不断减小，所以车辆无法到达另一个城市。
【答案】
这个设想不具有科学性，因为有摩擦等因素的存在，机械能会逐渐减小，车辆到达不了另一个城市。
【知识点】
机械能守恒条件、机械能损耗因素
【点评】
本题考查对机械能转化与损耗的实际分析，提醒我们分析物理问题时，不能仅局限于理想状态，还要结合实际中的阻力等影响因素，理解机械能在非理想状态下的变化规律。
【难度系数】
0.6
首先先考虑理想状态：若没有摩擦等阻力，机械能守恒，车辆的动能与重力势能相互转化，理论上能抵达另一端城市。但实际中，车辆在隧道运动时会受到摩擦力、空气阻力等作用，这些阻力会消耗机械能，使机械能不断减少，车辆的机械能不足以支撑它到达另一端城市，因此该设想不具有科学性。
【解析】
这个设想不具有科学性。
因为车辆在隧道中运动时，会受到摩擦、空气阻力等因素的影响，机械能会逐渐转化为内能等其他形式的能，导致机械能不断减小，所以车辆无法到达另一个城市。
【答案】
这个设想不具有科学性，因为有摩擦等因素的存在，机械能会逐渐减小，车辆到达不了另一个城市。
【知识点】
机械能守恒条件、机械能损耗因素
【点评】
本题考查对机械能转化与损耗的实际分析，提醒我们分析物理问题时，不能仅局限于理想状态，还要结合实际中的阻力等影响因素，理解机械能在非理想状态下的变化规律。
【难度系数】
0.6