3.8能量的转化与守恒 同步练习（含解析）

能量的转化与守恒
一、单选题
1.在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，从能量转换的角度分析，以下说法正确的是（ ）
A. 甲、丁都是将机械能转化为内能 B. 甲、丙都是将机械能转化为内能
C. 乙、丙都是将内能转化为机械能 D. 乙将内能转化为机械能，丁将机械能转化为内能
2.太阳能公路由三层组成：最上层为半透明的保护层，保护内部元件的同时也可以让太阳光透过；中间层为太阳能电池，用来产生电力；最底下的一层则用来隔绝土壤的湿气， 避免其影响到内部的线路。该设计可以将电力储存起来供给照明，同时也可以起加热的作用，避免冬天路面结冰。据上所述，下列说法错误的是（ ）
A. 中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为化学能
B. 最底层主要是为防止电路短路
C. 该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应
D. 冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小
3.立定跳远是我是体育中考项目之一，其动作分解如图所示。下列对运动员在立定跳远过程中的相关分析正确的是（ ）
A. 起跳时，没有受到地面对它的作用 B. 起跳后，能继续往前是，由于他具有惯性
C. 腾空到达最高点时，速度大小刚好减为零 D. 落地后站稳，机械能全部转化为化学能
4.疫情期间，人们利用5G无人配送车实现了非接触安心送，如图为一辆在水平路面上匀速行驶的无人配送车，速度为10千米/时，空载时质量为360千克，轮胎与路面的总接触面积为240厘米2 ， 下列说法正确的是( )
A. 该车所受的牵引力和阻力是对相互作用力
B. 该车行驶过程中机械能守恒
C. 该车行驶2千米需要12分钟
D. 空载时，轮胎与地面的压强为15帕
5.如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至 P 点，使细线处于拉直状态，然后由静止开始释放，小球经 M、N 至右侧最高点 Q。下列分析正确的是（ ）
A. 小球从P点到M点的过程中运动状态不变
B. 小球从M点到N点的过程中机械能保持不变
C. 小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球有惯性
D. 若小球到达Q点时细线断开，小球将竖直下落
6.1月19日，“德清一号”卫星成功发射升空并顺利进入预定轨道。它是全国首颗以县域冠名的卫星，主要围绕测绘、交通、水利、环保、农业、统计等多个行业提供遥感应用服务。下列说法正确的是（ ）
A. “德清一号”环绕着地球运动是受平衡力的作用
B. “德清一号”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能
C. “德清一号”离地球越远时机械能越大
D. “德清一号”从近地点飞向远地点是因为受到惯性的作用
7.如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，小球放在粗糙的水平木板上。a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在a点和c点处弹簧的弹性势能相等 B. 小球从b点到c点的过程，小球的动能越来越小
C. 整个过程机械能守恒 D. 以上说法都不对
8.“电压力锅”是常用小家电。下列有关“电压力锅”煮饭的观察和思考，正确的是( )
A. 电压力锅的热效率是60%焦左右 B. 加热过程中,是做功改变了电压力锅的内能
C. 电压力锅的额定功率为100瓦左右 D. 水沸腾时,继续吸热且水温保持100℃不变
9.为解决日益加剧的温室效应等问题，科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环体系：
上述关系图能反映的观点或思想有（ ）
① 化学变化中元素种类是守恒的 ②燃烧时化学能可以转化为热能和光能
③ 二氧化碳也是一种重要的资源 ④无机物和有机物可以相互转化

A. ①②④ B. ①②③ C. ②③④ D. ①②③④
10.如图所示的常见红酒开瓶器，可以将塞得很紧的软木塞拔出，极大地方便了我们的生活。在开瓶过程中，下列说法不正确的是（ ）
A. 开瓶器两侧的扳手，属于省力杠杆
B. 旋转扳手，下端金属螺旋钉扎入软木塞时，利用了斜面的原理
C. 下端金属螺旋做成很尖，是为了扎入软木塞时增大压强
D. 软木塞缓缓拔出的过程中，内能转化为机械能
11.如图所示，一个由绳子系住的小摆球，绳子的另一段固定在天花板上的D点。拉直绳后摆球从A点静止释放，以下有关摆球的说法中正确的是（ ）
A. 摆球会到达另一端与A等高的C点 B. 若摆球在B点突然绳子断裂，则将立即竖直下落
C. 摆球从A到B过程中动能转化为重力势能 D. 摆球到达A点所有外力全部消失，则摆球保持静止
12.跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50千克，每次跳起高度约为6厘米（人整体上升，如图所示），一分钟跳100次，下列说法正确的是（ ）
A. 向上起跳过程中小金的动能持续增大 B. 在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C. 小金跳一次克服重力做功约3焦 D. 小金跳绳的功率约为50瓦
二、填空题
13.2021年5月15日，我国首个自主的火星任务天问一号携带的着陆巡视组合体(包括着陆平台和火星车祝融号)成功穿越火星大气层，着陆于火星。请回答：
（1）降落时，着陆平台相对于火星车是 ________(填“运动”或“静止”)的；
（2）对使用太阳能板供电的祝融号来说，后续工作主要能量________能转化的电能。
14.如图为体育测试项目——排球垫球中排球离开手后上升的运动轨迹。相邻的点之间的运动时间相等，D点为上升的最高点。不计空气阻力对运动的影响。
（1）从A上升到D的过程中，排球运动的速度越来越小，依据是________。
（2）B点与C点的机械能________（选“相等”或“不相等”）。
三、解答题
15.一容器中装有40kg温度是10℃的冷水，若用某一天然气灶把它加热到温度为60℃时，共用了0.6m3的天然气，已知天然气的热值为2.8×107J/m3 ， 水的比热容4.2×103J/（kg ℃）。
（1）这次加热过程中，水吸收的热量是多少？
（2）0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是多少？
（3）该热水器的实际效率是多少？
四、实验探究题
16.如图所示，甲为一半径为R的光滑的1/4半圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将重为G的物体从斜面顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为S1处停下来。图乙是一个粗糙的半径为R的1/4半圆弧槽与和甲中同样粗糙的水平面相连接，将甲中重为G的物体也从乙斜槽顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为S2后停下来，求：
（1）乙中重力对物体做的功W=________。
（2）乙中物体在水平面上的摩擦力f为________。
（3）乙中物体在粗糙的1/4弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功________
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【分析】根据能量转化和热机的知识分析判断。
【解答】甲：活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能；
乙：瓶塞跳起时，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；
丙：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能；
丁：两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识判断；
（2）常见的水中存在大量的矿物质，为导体；
（3）电流通过导体时都会发热，这就是电流的热效应；
（4）影响摩擦力的因素：①压力；②接触面的粗糙程度。
【解答】A.中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为电能，故A错误符合题意；
B.最底层用来隔绝土壤的湿气，防止水分进入电路发生短路，故B正确不合题意；
C.该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应，故C正确不合题意；
D.冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小，故D正确不合题意。
故选A。
3.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据力与运动的关系判断；
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（3）从竖直和水平两个方向分析速度是否为零；
（4）根据能量转化的过程分析。
【解答】A.起跳时，由静止变为运动，运动员的运动状态发生改变，那么肯定受到地面对它力的作用，故A错误；
B.起跳后，能继续往前是由于他具有惯性，故B正确；
C.腾空到达最高点时，它竖直方向上的速度为零，而水平方向上的速度保持不变，故C错误；
D.落地后站稳，机械能全部转化为内能，故D错误。
故选B。
4.【答案】 C
【解析】【分析】（1）相互作用力的条件：大小相等、方向相同、作用在同一直线和两个物体上；
（2）注意机械能和内能的转化；
（3）根据公式计算；
（4）根据公式计算即可。
【解答】A.该车受到的牵引力和阻力同时作用在一个物体上，肯定不是相互作用力，故A错误；
B.该车行驶过程中，不断的克服地面阻力，将机械能转化为内能，故B错误；
C.该车行驶2km需要的时间： ， 故C正确；
D.空载时，轮胎与地面的压强： ， 故D错误。
故选C。
5.【答案】 D
【解析】【分析】（1）运动状态的改变包括：①速度大小改变；②运动方向改变；
（2）比较Q点和P点高度的大小，从而判断机械能是否守恒；
（3）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（4）根据力与运动的关系判断。
【解答】A.小球从P点到M点的过程中，速度不断增大，运动方向不断改变，因此运动状态改变，故A错误；
B.小球到达右侧最高点Q时，它的高度低于开始时的高度P，说明小球的重力势能有损失，即机械能不守恒，因此N点的机械能小于M点的机械能，故B错误；
C.小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球受到重力的作用，而不是重力，故C错误；
D.小球到达Q点时，它的速度为零，只受重力作用。此时细线断开，小球将在重力作用下竖直下落，故D正确。
故选D。
6.【答案】 B
【解析】【分析】（1）当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，处于平衡状态，受到平衡力；
（2）根据能量转化的知识判断；
（3）根据机械能守恒的知识判断；
（4）一切物体保持运动状态不变的性质叫惯性，据此分析判断。
【解答】A.德清一号”环绕着地球运动时，运动方向和速度大小不断改变，肯定不处于平衡状态，受到的不是平衡力，故A错误；
B.“德清一号”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能，故B正确；
C.“德清一号”在运行时几乎不受阻力，因此机械能守恒，离开地球距离变大后机械能保持不变，故C错误；
D.“德清一号”从近地点飞向远地点是因为受到万有引力的作用，故D错误。
故选B。
7.【答案】 B
【解析】【分析】（1）（3）根据机械能和内能之间的转化分析；
（2）（4）如果合力的方向与运动方向一致，那么物体做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动，据此分析动能的变化即可。
【解答】小球从a到c的过程中，弹簧的长度先变小后变大，因此重力势能先变小后变大，其实就是弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球的动能再转化为弹性势能。由于摩擦的存在，小球的机械能会不断变成内能，从而使转化成的机械能减小，导致到达c点时转化成的弹性势能减小，故A、C错误；
小球从b点到c点的过程中，小球受到向左的摩擦力和弹簧的拉力，合力的方向与运动方向相反，因此做减速运动，即它的动能越来越小，故B正确，D错误。
故选B。
8.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据热效率分析；
（2）根据内能改变的方式分析；
（3）根据常见家用电器的功率分析；
（4）根据液体沸点随气压变化的规律分析。
【解答】A.根据公式可知，热效率本身没有单位，故A错误；
B.加热的过程中，将电能转化为内能，即用做功的形式改变内能，故B正确；
C.电压力锅的额定功率在1000W左右，故C错误；
D.电压力锅内的气压高于标准气压，因此水的沸点高于100℃，因此水沸腾时，继续吸热，但水温肯定高于100℃，故D错误。
故选B。
9.【答案】 D
【解析】【分析】根据图示中各物质转化结合化学反应遵循质量守恒定律分析。
【解答】① 化学变化中元素种类是守恒的，正确； ②燃烧时化学能可以转化为热能和光能，正确；③ 由转化图可知，二氧化碳也是一种重要的资源，正确； ④由流程图可知，无机物和有机物可以相互转化，正确；
故选D。
10.【答案】 D
【解析】【分析】（1）分析动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）根据W=Fs可知，当功一定时，通过增大距离可以减小力，而螺丝、鞋面都是通过这个原理省力的；
（3）增大压强的方法：①增大压力；②减小受力面积；
（3）根据能量转化的知识判断。
【解答】A.使用开瓶器时，支点为手柄上的转轴，阻力作用在中间的螺旋钉上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A正确不合题意；
B.旋转扳手，下端金属螺旋钉扎入软木塞时，利用了斜面的原理，故B正确不合题意；
C.端金属螺旋做成很尖，是通过减小受力面积的方式增大压强，故C正确不合题意；
D.软木塞缓缓拔出的过程中，克服阻力做功，将机械能转化为内能，故D错误符合题意。
故选D。
11.【答案】 D
【解析】【分析】（1）根据能量转化和守恒定律分析；
（2）（4）根据牛顿第一运动定律分析；
（3）分析动能和重力势能的大小变化即可。
【解答】A.小球在运动的过程中，会克服阻力做功，因此机械能会有损耗，那么到达C点时的重力势能肯定小于A点，即C点的高度小于A点，故A错误；
B.当到达B点时，小球在竖直方向上速度为零，此时运动方向水平向右。若摆球在B点突然绳子断裂，那么小球将向右做平抛运动，肯定不是竖直下落，故B错误；
C.摆球从A到B的过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，那么动能增大，即重力势能转化为动能，故C错误；
D.摆球到达A点时速度为零，如果外力全部消失，那么它将保持原来的静止状态，故D正确。
故选D。
12.【答案】 D
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关；
（2）注意克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
（3）根据W=Gh计算；
（4）根据公式计算跳绳的功率。
【解答】A.向上起跳过程中小金的动能转化为重力势能和内能，速度减小，即动能减小，故A错误；
B. 在整个跳绳过程中小金的机械能会部分转化为内能，即机械能减小，故B错误；
C. 小金跳一次克服重力做功约：W=Gh=50kg×10N/kg×0.06m=30J，故C错误；
D.小金跳绳的功率约为： ， 故D正确。
故选D。
二、填空题
13.【答案】 （1）静止
（2）太阳能
【解析】【分析】（1）物体相对参照物的位置发生改变，则物体是运动的；否则，物体是静止的；
（2）根据太阳能电池板的能量转化过程解答。
【解答】（1）降落时，着陆平台相对于火星车的位置保持不变，因此是静止的；
（2）对使用太阳能板供电的祝融号来说，后续工作主要能量太阳能转化的电能。
14.【答案】 （1）相同时间内通过的距离越来越小
（2）相等
【解析】【分析】（1）根据可知，时间相同时，物体通过的距离越小，说明物体运动的速度越小，据此分析解答；
（2）根据机械能守恒定律分析解答。

【解答】（1）从A上升到D的过程中，排球运动的速度越来越小，依据是：相同时间内通过的距离越来越小。
（2）从B到C的过程中，排球不受空气阻力，即没有机械能的损失，那么两点的机械能相等。

三、解答题
15.【答案】 （1）解：水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×40kg×（60℃﹣10℃）＝8.4×106J；
答：这次加热过程中，水吸收的热量是8.4×106J；
（2）解：天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.6m3×2.8×107J/m3＝1.68×107J；
答：0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是1.68×107J；
（3）解：该热水器的实际效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝50%。
【解析】【分析】（1）根据公式 Q吸＝cm（t﹣t0） 计算出水吸收的热量；
（2）根据公式 Q放＝Vq 计算出天然气完全燃烧释放的热量；
（3）根据公式 计算出该热水器的实际效率。


四、实验探究题
16.【答案】 （1）GR
（2）GR/S1
（3）GR-GRS2/S1
【解析】【分析】（1）已知物体重力G和高度R，根据W=GR可求出重力对物体做的功；
（2）甲、乙中水平面的粗糙程度相同，所以同一个物体所受的摩擦力大小相等；甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的1/4半圆弧槽下滑重力做的功，根据W=fS1可求出摩擦力f的大小；
（3）因为乙中物体在粗糙的1/4弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功与物体在水平面上摩擦力对物体做的功之和等于物体沿1/4半圆弧槽下滑重力做的功，据此可求出乙中物体在粗糙的1/4弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功。
【解答】 (1)W=GR；
(2)GR=fS1 ， 所以f=GR/S1
(3)GR=W′+fS2 ， 所以W′=GR fS2=[（S1 S2）/S1]GR
故答案为：(1)GR；(2)GR/S1；(3)[（S1 S2）/S1]GR