14.3 能量的转化和守恒 练习 2021-2022学年人教版物理九年级（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
14.3 能量的转化和守恒
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．下列关于能量的说法中（　　）
①燃料燃烧时，化学能转化为内能；
②加热电器工作时，内能转化为电能；
③烤火取暖，说明内能可以转移；
④能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
A．只有①③正确 B．只有①②正确 C．只有③④正确 D．只有②④正确
2．关于能量的转化与转移，下列说法中不正确的是（　　）
A．内能可以从温度高的物体向温度低的物体转移，也可以从温度低的物体向温度高的物体转移
B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能
C．内能在转化或转移过程中一定有能量损失
D．能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
3．能量守恒定律表明的是（ ）
A．动能和势能是守恒的
B．内能和机械能是守恒的
C．能量的变化等于做功的多少
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失
4．如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为（　　）
A．内能——机械能——化学能 B．化学能——内能——机械能
C．机械能——内能——化学能 D．内能——化学能——机械能
5．下面关于能量转化的说法中不正确的是
A．陨石进入大气层成为流星时，机械能转化为内能
B．用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，内能转化为机械能
C．壶中的水沸腾时，壶盖不停地跳动，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D．用打气筒给车胎打气时，筒内空气的内能转移到筒上，使筒壁温度升高
6．关于图所示的四幅图，下列说法中正确的是（　　）
A．甲图，软木塞飞出时，管内气体的内能转化为软木塞的机械能
B．乙图，工人锯木头，是通过热传递使木头的内能改变
C．丙图，迅速下压活塞，是通过热传递改变筒内空气的内能
D．丁图，冬天我们使用暖水袋取暖是通过做功的方式实现的
7．下列过程中，关于能量说法正确的是（　　）
A．皮球落地后又弹起，在此过程中只发生了动能和势能的相互转化
B．汽车高速行驶较长的时间后，轮胎温度会升高，主要是因为机械能转化为内能
C．用手反复弯折铁丝，弯折处的温度明显升高是因为内能从手传递到铁丝上
D．汽油机的压缩冲程，主要是内能转化为机械能
8．下列有关说法正确的是（　　）
A．压缩冲程中柴油机气缸里的气体内能减小
B．物体吸收热量后，内能增大，温度一定升高
C．搓手时感到暖和是因为产生了热量
D．给手机充电时是将电能转化为化学能
9．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点．下列说法正确的是
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
10．一辆大卡车和一辆小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，比较它们的动能大小（　　）
A．大卡车的动能等于小汽车的动能 B．大卡车的动能大于小汽车的动能
C．大卡车的动能小于小汽车的动能 D．无法比较
11．如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口。试管内的水蒸气推动木塞冲出过程中（　　）
A．水蒸气的内能增大
B．与内燃机的压缩冲程相似
C．水蒸气减少的内能等于软木塞增加的机械能
D．水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能
12．如图所示的是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　）
A．小球越跳越低，但每次到达地面时的速度相同
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了
D．小球减小的机械能转化为其它形式的能，但总量保持不变
13．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在A点。用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手，小球在水平光滑地面BC间来回运动。不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）
A．小球在A点时的弹性势能最大
B．在来回运动中，系统的机械能保持不变
C．当小球从B运动至A的过程，弹簧产生的弹力不变
D．当小球从B运动至C的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
14．2021年5月29日20时55分，货运飞船“天舟二号”在海南文昌发射场成功发射，并在8小时后与“天和核心舱”成功实现自主交会对接。则下列说法中错误的是（　　）
A．用氢作燃料，是因为氢的热值大
B．“天舟二号”打开太阳能帆板后可将太阳能转化为电能
C．火箭向下喷燃气才能上升，是因为力的作用是相互的
D．“天舟二号”和“天和核心舱”对接时，两者的动能均为0
二、填空题（本大题共5小题）
15．用酒精灯做实验时酒精燃烧将______能转化为______能。
16．2018年10月2日晚，江西省第十五届运动会开幕式在景德镇拉开序幕，其中火炬塔的艺术造型和火炬点燃方式受到在场观众高度关注，一架无人机从“朱雀”嘴中接过火种飞向由五环、窖砖、青花瓷图案组成的主火炬塔并将火炬盆引燃如图所示，火炬塔中燃料燃烧时将_____能转化为_____能．
17．在摩擦生热的现象中机械能能转化为_______能；在气体膨胀做功的现象中内能转化为____能；在热传递的过程中，高温物体的内能_______，低温物体的内能______，内能从高温物体转移到低温物体，而能的总量________．
18．中石油与俄罗斯天然气公司签订合同，俄罗斯将通过东线和西线向中国供气680亿立方米．天然气燃烧时，将_____转化为内能．如果完全燃烧1 m3的天然气所放出的热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将_____kg的水从10℃加热到沸腾[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q天然气＝3.78×107 J/m3]．
19．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）。
三、解答题（本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
20．航空母舰甲板上，需蒸汽弹射器辅助战斗机的起飞，它的过程简化如图所示，高温高压的蒸汽逬入弹射汽缸后通过牵引器在短距离s内对飞机做功，使飞机达到起飞速度，某蒸汽弹射器每弹射一次对飞机做功9×107J，所用时间为4.5s，s=50m；
(1)在弹射飞机时，高温高压气体推动活塞快速向前运动，在此过程中，_____能转化为_____能；飞机起飞后，气缸内气体的温度将_____；
(2)若使飞机更易起飞，应_____（选填“顺风”或“逆风”）弹射；
(3)飞机弹射起飞过程中的平均速度是多少？_____
(4)该蒸汽弹射器对飞机做功的功率是多少？_____
(5)蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力多大？_____
21．运用知识解决问题
(1)小明到海水浴场玩，他光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉，这是因为：水的比热容______，海水和沙子相比，在同样受热时，沙子的温度变化比海水______。
(2)水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤油的比热容为2.1×103J/（kg?℃）。在实验室中用完全相同的两个试管分别装上______相等的煤油和水，用相同热源对试管均匀加热。如图中的图像正确的是_____。
A．B．C．D．
(3)关于温度、内能和热量，下列说法正确的是______。
A．温度相同的两个物体间也能发生热传递
B．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变
C．物体的温度越高，含有的热量越多
D．任何物体都具有内能，通过摩擦可增大冰块的内能
(4)下列现象中，属于机械能转化为内能的是______。
A．航天飞行器穿越大气层时表面发热
B．冬天用热水袋取暖
C．放爆竹时，爆竹腾空而起
D．电灯发出光和热
22．现在许多家庭浴室使用天然气热水器来加热水。某同学家安装了天然气热水器，在一次使用时，进入热水器前水的温度是10℃，流出热水器热水的温度为40℃，所用水的质量为20kg。求：
(1)分析天然气燃烧加热水的过程中，能量的转化和转移情况。
(2)水从热水器中吸收了多少热量？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少体积的天然气？(天然气的热值q＝4×107J/m3)
23．某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.2 kg的燃气．已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），燃气的热值为5×107 J/kg．求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量Q1；
（2）水吸收的热量Q2；
（3）该热水器烧水的效率．
参考答案
1．A
【解析】①燃料燃烧时，消耗化学能，得到内能，化学能转化为内能，故①正确；
②加热电器工作时，消耗电能，得到内能，电能转化为内能，故②错误；
③烤火取暖，是用热传递的方式改变内能，说明内能可以转移，故③正确；
④根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故④错误。
故选A。
2．A
【解析】A．热传递的条件是存在温度差，内能从温度高的物体向温度低的物体转移，不能从温度低的物体向温度高的物体转移，故A错误，A符合题意；
B．内能和机械能之间可以相互转化，内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能，故B正确，B不符合题意；
C．内能在转化或转移过程中不可避免的有能量损失，故C正确，C不符合题意；
D．由能量守恒定律可知，能量可以从一种形式转化成另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，转化前后总能量保持不变，故D正确，D不符合题意。
故选A。
3．D
【解析】能量既不会消失，也不会凭空产生，它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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能；当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界大气压，就会将塞子冲出，此过程中试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能，所以，这个过程中能量转化的顺序是：化学能→内能→机械能，故B正确。
故选B。
5．B
【解析】A、陨石克服大气的摩擦阻力做功，机械能转化为内能，说法正确，不符合题意；B、用砂轮磨刀时，刀克服摩擦力做功，机械能转化为内能，刀的内能增加，温度升高，B说法错误，符合题意； C、壶中的水沸腾时，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，C说法正确，不符合题意；D、用打气筒打气时，压缩气体做功，使气体内能增加，温度升高，筒内空气和筒壁发生热传递，使筒壁温度升高，D说法正确，不符合题意．故选B．
6．A
【解析】A．甲图中软木塞飞出时，水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能，管内水蒸气的内能减少，故A正确；
B．乙图，工人锯木头，是通过做功使木头的内能改变，故B错误；
C．丙图中迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，通过做功改变筒内空气的内能，故C错误；
D．冬天我们使用暖水袋取暖是通过热传递的方式实现的，故D错误。
故选A。
7．B
【解析】A．由图可知，皮球在弹起的过程中，高度越来越小，机械能越来越小，这说明皮球在运动的过程中，皮球克服摩擦做功，机械能转化为内能，皮球落地后又弹起，在此过程中只发生动能和势能、内能的相互转化，故A错误；
B．汽车高速行驶较长的时间后，车轮与地面之间摩擦做功，将机械能转化为内能，轮胎的温度会升高，故B正确；
C．用手反复弯折铁丝，弯折处的温度明显升高，通过做功将机械能转化为内能，使弯折处铁丝的温度升高，故C错误；
D．汽油机的压缩冲程，主要是机械能转化为内能，故D错误。
故选B。
8．D
【解析】A．内燃机的压缩冲程，机械能转为为气缸内气体的内能，气体内能增大，故A错误；
B．物体吸收热量后，内能增大，温度不一定升高，比热水沸腾过程和晶体熔化过程，物体吸收热量，但温度保持不变，故B错误；
C．搓手时感到暖和是因为做功使物体的内能增大，温度升高了，故C错误；
D．给手机充电，将电能转化为手机电池的化学能，故D正确。
故选D。
9．B
【解析】A．弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；
B．小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；
C．小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；
D．小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误．
10．B
【解析】动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，动能越大。大卡车和小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，速度相同，大卡车的质量比小汽车的质量大，故大卡车的动能大。故选B。
11．D
【解析】A．试管内的水蒸气推动木塞冲出过程中，水蒸气对木塞做功，内能减小，转化为木塞的机械能，故A不符合题意；
B．试管内的水蒸气推动木塞冲出过程中，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，与内燃机的做功冲程相似，故B不符合题意；
CD．试管内的水蒸气推动木塞冲出过程中，水蒸气对木塞做功，水蒸气的一部分内能转化为木塞的机械能；由于环境温度低于水蒸气的温度，水蒸气要向空气放热，有一部分内能转移到空气中，所以，水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
12．D
【解析】A．由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，则到达地面时转化为的动能越来越小，速度越来越小，故A错误；
BD．小球运动过程中弹起的高度越来越小，所以小球的机械能减少，原因是克服与空气摩擦做功，将部分机械能转化成了内能，但能量的总量保持不变，故B错误，D正确；
C．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故C错误。
故选D。
13．B
【解析】A．小球在A点时，弹簧回复原长，弹簧的弹性势能最小，小球的机械能最大，故A错误；
B．在来回运动中，不计摩擦和阻力，小球和弹簧组成的系统机械能保持不变，小球运动过程中，弹力做功不为零小球机械能改变，故B正确；
C．当小球从B运动至A的过程，弹簧形变量减小，弹簧产生的弹力变小，故C错误；
D．小球从B到A时弹簧的弹性势能转化为小球的动能，A到C时小球的动能转化为弹簧的弹性势能，故D错误。
故选B。
14．D
【解析】A．氢相比其它常规燃料，热值更大，较适合做飞船的燃料，故A正确，A不符合题意；
B．太阳能板是一种将太阳能转化为电能的装置，故B正确，B不符合题意；
C．火箭向下喷气，根据力的作用是相互的可知，气会对火箭一个向上的力，故C正确，C不符合题意；
D．“天舟二号”和“天和核心舱”对接时，它们都一直在运动，所以两者都存在动能，故D错误，D符合题意。
故选D。
15．化学 内
【解析】[1][2]酒精具有化学能，酒精燃烧时将化学能转化为内能。
16．化学 内
【解析】火炬塔中燃料燃烧时，是将燃料的化学能转化为内能．
17．内 机械 减少 增加 保持不变
【解析】[1]摩擦生热时，是克服摩擦做功，使物体的温度升高，这是机械能转化为内能。
[2]气体膨胀时，一方面自身温度降低，内能减小；另一方面对阻碍气体膨胀的物体施加力的作用，使其移动。因此气体膨胀做功的过程是内能转化为机械能的过程。
[3][4][5]在热传递时，高温物体温度降低，内能减小；低温物体温度升高，内能增加。内能从高温物体向低温物体转移。高温物体放出了多少热量，低温物体就吸收了多少热量，能量的总量是不变的。
18．化学能 100
【解析】[1]天然气燃烧时，消耗化学能，释放出内能，将化学能转化为内能；
[2]已知完全燃烧1m3天然气所放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q吸，
水吸收的热量：
Q吸=Q放=q天然气V=3.78×107J/m3×1m3=3.78×107J，
由Q吸=cm△t可得，水的质量：
m=false =false=100kg，
19．热值 内 不守恒
【解析】[1]利用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的热值大，相同质量的液态氢完全燃烧产生的热量多。
[2]燃料燃烧时将化学能转化为内能。
[3]火箭发射升空时，高度和速度都增大，所以重力势能和动能增大，机械能增大，机械能不守恒。
20．内 机械 降低 逆风 11.1m/s 2×107W 1.8×106N
【解析】(1)[1][2]弹射器是利用蒸汽的内能对外做功，因此在此过程中，弹射器将蒸汽的内能转化为飞机的机械能。
[3]飞机起飞后，由于汽缸内气体的对外做功，所用气体的内能减小，温度将降低。
(2)[4]逆风弹射使飞机更易起飞，因为飞机逆风起飞时，飞机相对于空气有一个较大的相对速度，从而获得足够的升力。
(3)[5]s=50m，所用时间为4.5s，根据公式
false
平均速度是11.1m/s。
(4)[6]蒸汽弹射器的对飞机做功的功率
false
则蒸汽弹射器的对飞机做功的功率是2×107W。
(5)[7]由false可得
false
蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力是1.8×106N。
答：(1)在弹射飞机时，高温高压气体推动活塞快速向前运动，在此过程中，内能转化为机械能；飞机起飞后，气缸内气体的温度将降低。
(2)若使飞机更易起飞，应逆风弹射。
(3)飞机弹射起飞过程中的平均速度是11.1m/s。
(4)该蒸汽弹射器对飞机做功的功率是2×107W。
(5)蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力是1.8×106N。
21．大 大 质量 C D A
【解析】(1)[1][2]质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度改变较小；水的比热容较大，同样受热的情况下，吸收相同热量，沙子的温度变化比海水大，因此，小明光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉。
(2)[3][4因为题目中分析的是煤油和水的温度变化，物质种类不同，质量、初温和吸收的热量必须相同，故完全相同的两个试管分别装上质量相等的煤油和水；质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油的比热容为水的比热容的一半，所以煤油升高的温度为水升高温度的2倍，故ABD初温，C正确。
故选C。
(3)[5]A．热传递发生的条件是要有温度差，如果温度一样，则就不会发生热传递，故A错误；
B．0℃的冰变成0℃的水的过程中，吸收热量，内能增大，温度不变，故B错误；
C．不能说物体含有热量，因为热量是一个过程量，故C错误；
D．摩擦生热，是用克服摩擦做功的方法改变物体内能的，故D正确。
故选D。
(4)[6]A．航天飞行器穿越大气层时，与大气层发生摩擦，表面发热内能增加，属于通过做功的方式使内能增加，机械能转化为内能，故A符合题意；
B．冬天用热水袋取暖，是通过热传递的方式增加物体的内能，故B不符合题意；
C．爆竹点燃后腾空升起，是爆炸产生的气体的内能转化为爆竹的机械能，故C不符合题意；
D．电灯消耗电能发出光和热，是电能转化为内能，故D不符合题意。
故选A。
22．(1)天然气燃烧时，化学能转化为内能；给水加热时，属于内能的转移，即热传递。(2)2.52×106J。(3)0.09m3。
【解析】
【解析】解答：(1)天然气燃烧时，化学能转化为内能；给水加热时，属于内能的转移，即热传递；(2)水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/(kg?℃)×20kg×(40℃?10℃)＝2.52×106J；(3)由题知,Q放×70%＝Q吸，Q放＝Q吸70%＝2.52×106J70%＝3.6×106J， Q放＝vq，需要天然气的体积：v＝Q放q＝3.6×106J4×107J/m3＝0.09m3
答：(1)天然气燃烧时，化学能转化为内能；给水加热时，属于内能的转移，即热传递；(2)水从热水器中吸收了2.52×106J的热量；(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收,需要消耗0.09m3的天然气。
23．1×107J 4.2×106J 42%
【解析】(1)燃气完全燃烧放出的热量：Q1＝qm＝5×107J/kg×0.2kg＝1×107J；
(2)水吸收的热量：Q2＝cm(t?t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×20kg×(70℃?20℃)＝4.2×106J，
(3)该热水器烧水的效率：η＝false×100%＝42%．