人教版九年级全一册14.3能量的转化和守恒 练习（有解析）

人教版九年级全一册 14.3 能量的转化和守恒
一、单选题
1．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度相同的物体内能一定相等
B．汽油机的做功冲程中燃气的内能减小
C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
D．摩擦生热过程将机械能转化为内能，这些内能又可以自发的转化为机械能
2．根据能量守恒定律，下列说法中仅发生能量转移的一组是（　　）
A．试管中的冷水放入热水中变热 B．煤气炉将冷水烧热
C．用打气筒打气，筒壁变热 D．小灯泡通电发光
3．下列关于能量转化和转移的实例中，分析正确的是（　　）
A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能
D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体
4．下列说法正确的是（　　）
A．水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），表示水温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J
B．火箭升空时，燃料燃烧的过程是将机械能转化为化学能的过程
C．煤气的热值是3.9×107J/m3，热水器燃烧1m3的煤气，热水吸收的热量小于3.9×107J
D．汽油机的排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量中极少的一部分
5．2021年10月16日，中国在酒泉卫星发射中心升空的神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，发射取得圆满成功，下列说法正确的是（　　）
A．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能
B．燃料的质量越大，热值越大
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大
D．火箭发动机的效率可以达到100%
6．前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是（　　）
A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大
C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高
7．2021年10月16日，航天员翟志刚、王亚平、叶光富搭乘神州十三号载人飞船，开始了为期6个月的“太空出差”，六个月后将顺利返航。下列说法正确的是（　　）
A．火箭加速升空时，动能转化为重力势能
B．火箭选作燃料的物质主要是利用该燃料的比热容大的特点
C．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小
D．返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能
8．下列例子属于内能转化为机械能的是（　　）
A．冬天搓手时两手会变热 B．水沸腾时，会看到锅盖被顶起
C．压缩气体时，气体温度会升高 D．闭合开关，电风扇转动起来
9．2020年11月24日，我国搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空，液氢是长征五号运载火箭的主要燃料之一，其热值q氢=1.4×108J/kg，下列说法正确的是（　　）
A．用液氢作为燃料，是因为其热值大
B．火箭升空过程中，液氢的热值不断减小
C．燃烧5g液氢产生7×108J的热量
D．液氢燃烧过程是内能向机械能转化
10．噪声是当个世界四大污染之一，目前有科学家已研制出利用噪声发电的装置，这种装置一定利用了噪声的（　　）
A．频率 B．能量 C．速度 D．音色
二、填空题
11．在吹气球时，由于没有握住，吹大了的气球“叫嚣”着飞走了，如图甲所示，在此过程中发生了能量转化。如图乙所示的是汽油机的四个冲程，其中与图甲中能量转化相同的冲程是_______（选填“a”“b”“c”或“d”）。
12．如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。
（1）平衡车采用锂电池组提供电能，行驶时电动机把电能转化为平衡车的______能，实现了碳的零排放；
（2）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是为了______（选填“增大”或“减小”）车轮与地面的摩擦力，防止平衡车打滑；
（3）平衡车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中所有的能量总和______（选填“增大”“不变”“减小”）。散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有______性。
13．第七届世界军人运动会开幕式上，主火矩塔的点燃采用“水火交融”的方式点燃，让现场观众无不惊叹！其实火矩燃烧的是天然气，天然气密度小，通过水这一介质把燃气托到水柱的上方进行燃烧，天然气燃烧时将燃料的______能转化为______能和光能。若水池中有质量为1t的20℃水，这个过程中水的温度升高30℃，则水吸收热量为______J。
14．风是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭，非常适合于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带利用风力发电 风力发电的过程是将______能转化成______能
15．萧敏同学用电饭煲做饭，片刻后听到“噗－噗－噗”的响声，走近一看，发现水蒸气冲动了锅盖。他用学过的物理知识解释了这一现象：水蒸气的内能转化为锅盖的__________，这一过程相当于热机工作过程中的_______冲程。
三、综合题
16．LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件．LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来．半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子．但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P﹣N结．当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理．而光的波长也就是光的颜色，是由形成P﹣N结的材料决定的．
LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能．如果LED 替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60 亿升原油的能源，相当于五个1.35×106kW 核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境．对于一般照明而言，人们更需要白色的光源．1998年发白光的LED开发成功．这种LED是将芯片和钇铝石榴石封装在一起做成．芯片发蓝光，高温烧结制成的含荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光线．蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以树脂薄层，约200﹣500nm． LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到白光．对于白色LED，通过改变荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500﹣10000K的各色白光．这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多．
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护．LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件．
①LED（Light Emitting Diode）主要是一种________器件；
②LED（Light Emitting Diode）灯发光时是将________能转化为________能；
③LED（Light Emitting Diode）灯相对于普通白炽灯来说，优点是________．（写出一点即可）
17．汽车为人类文明作出了巨大贡献，但同时也对自然生态环境造成了污染。为了减少汽车尾气对居民的危害，岳阳市政府购进了一些以天然气为燃料的汽车作为公交车，也改造了大部分出租车以天然气为燃料。请回答以下问题：
(1)这种汽车的发动机在做功冲程中将内能转化为 _____能
(2)汽车使用天然气作燃料的优点是 _________（写一条就行）。
18．家用燃气热水器（如图1所示）是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备．下表为某品牌家用燃气热水器的主要技术数据．已知天然气的热值为8×107J/m3．
（1）为了安全使用此热水器，机体上印有一些警告，其中一条是这样说的：“气温低于0℃时，用后请打开放水塞，放尽机内存水，再拧紧…”．请解释为什么要这样做______？
（2）试求该型号家用燃气热水器正常工作时的烧水效率______．（相关参数见铭牌）
生产许可证 XK00﹣1020044
执行标准 GB6932﹣2001
型号 JSD15﹣D8JA
燃气种类 天然气
额定燃气压强 2000pa
额定热负荷 16KW
适用水压 0.025Mpa0.75Mp
额定产热水能 8L/min（△t=25℃）
额定电压 3V（DC）
（3）若在额定产热水能力下进行淋浴，一次淋浴总计加热时间为20min，则此次淋浴至少需消耗多少m3天然气______？
（4）为防止燃气热水器在无水或水压过低时“干烧”，技术人员设计了很多种“水气联动”装置，实现通常所说的“水到气到”．图2就是其中一种“水气联动”装置的原理图，你能看出它的工作原理吗？请简述它是如何利用“水到”来控制“气到”的：当进水口处有水压时，膜片的_____（左/右）面就会受到水的压力，克服弹簧的弹力推动阀杆，打开进气阀门使燃气接入主火管道；反之，如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的水的压力就会减小甚至消失，燃气阀门就会在弹簧的作用下向_____（左/右）移动而关闭，停止进气．
（5）为了防止热水器工作过程中加热火焰意外熄灭导致燃气泄漏，技术人员设计了“火灭断气”的装置．如图3所示为一种“火灭断气”装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是怎样实现“火灭断气”功能的______？
19．宁夏是我国石油天然气管道线路较长，较密集的省份之一，“西气东输”在宁夏境内共有1395.5km天然气管道。“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。已知天然气，煤的热值分别是，。
（1）天然气与煤相比较，从热学角度分析它突出的优点是_____；从环境保护的角度分析它突出的优点是_____。
（2）在天然气燃烧的过程中，_____能转化为_____能。
（3）10kg水温度从40升高到50吸收的热量，由燃烧煤提供，需要完全燃烧多少kg煤？_____[完全燃烧煤放出的热量全部被水吸收；水的比热容是4.2。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．晶体熔化和水沸腾的过程中，吸收热量，内能增大，但温度却保持不变，所以温度相同的物体内能不一定相等，故A错误；
B．做功冲程将燃气的内能转化为活塞的机械能，内能减小，故B正确；
C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤的温度较高，热量是过程量，不能说含有热量，故C错误；
D．能量的转移和转化都具有方向性，摩擦生热过程将机械能转化为内能，这些内能不能自发的转化为机械能，故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
A．试管中的冷水放入热水中吸收热量，内能增大，温度升高，仅发生了能量的转移，故A符合题意；
B．煤气炉将冷水烧热，煤气燃烧将化学能转化为内能，是能量的转化；冷水吸热，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故B不符合题意；
C．用打气筒打气，活塞压缩空气做功，空气内能增大，是能量的转化；筒壁吸收热量，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故C不符合题意；
D．小灯泡通电发光，将电能转化为光能和内能，是能量的转化，故D不符合题意。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
A．燃料燃烧时发生化学变化，即燃料燃烧时将化学能转化为内能，故A正确；
B．水轮机带动发电机发电，水轮转动的机械能转化为了电能，故B错误；
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光合作用时发生化学变化，故是光能转化为化学能，故C错误；
D．在热传递中，热量总是从温度高的物体传到温度低的物体，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
A．水的比热容是4.2×103J/（kg·），含义是1kg的水温度升高或降低1，水吸收的热量是4.2J的热量；故A错误；
B．火箭升空时，燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能；故B错误；
C．煤气热水器完全燃烧放出的热量
Q放=qV=3.9×107J/m31m3=3.9J
煤气完全燃烧放出的热量没有被水完全吸收，有一部分热量散失，所以热水吸收的热量小于3.9J；故C正确；
D．热机工作时，废气带走大部分热量，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．火箭点火加速升空时，火箭的质量不变，速度变大，高度升高，火箭的动能和重力势能变大，火箭的机械能变大，火箭燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A错误；
B．热值是燃料的一种性质，燃料的质量越大，热值不变，故B错误；
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，同等质量的氢气完全燃烧放出的热量比其他燃料放出的热量多，故C正确；
D．由于发动机工作时总是存在热量损失，火箭发动机的效率小于100%，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．氢气燃烧生成水，其燃烧无污染是最大的优点，因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一，A项正确，故A项不符合题意；
B．因为氢气的热值高、密度小，所以氢气是发动机的一种理想燃料，B项正确，故B项不符合题意；
C．“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功，从而推动机器运转，C项正确，故C项不符合题意；
D．利用水制取氢气耗能高，即消耗其他形式的能量多于氢气燃烧释放的内能，且内能不可能全部转化为机械能，所以“水氢发动机”的效率较低，这也是它没有真正投入使用的重要原因，D项错误，故D项符合题意。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．火箭加速升空时，燃料燃烧的化学能转化为动能和重力势能，故A错误；
B．火箭选作燃料的物质主要是利用该燃料的热值大的特点，故B错误；
C．热值是物质的一种物理属性，与燃料是否充分燃烧无关。燃烧是否充分影响的是燃料燃烧时放出热量的多少，故C错误；
D．返回舱进入大气层后与大气摩擦生热，此时机械能转化为内能，故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．两手互相摩擦属于摩擦生热，是将机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．水烧开以后，水蒸气对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故B符合题意；
C．压缩气体时，对气体做功，机械能转化为内能，气体的内能增大、温度升高，故C不符合题意；
D．电风扇转起来是电能转化为机械能，故D不符合题意。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
A．用液氢作为燃料，是因为液氢的热值较大，与其它燃料相比，燃烧相同质量的液氢放出的热量更多，故A正确；
B．燃料的热值是燃料本身的一种属性，与燃料的质量无关，故可知火箭升空过程中，液氢的热值不变，故B错误；
C．由题意可知，燃烧5g液氢产生的热量为
Q=mq=0.005kg×1.4×108J/kg=7×105J
故C错误；
D．液氢燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，故D错误。
故选A。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
声波具有能量，可以通过发电装置将其转化为电能，所以，噪声发电装置一定利用了噪声的能量。
故选B。
11．c
【解析】
【详解】
气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低；由图可知，a是压缩冲程，b是排气冲程，c是做功冲程，d是吸气冲程；压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化为机械能，故与图甲中能量转化相同的冲程是c。
12． 机械 增大 不变 方向
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]平衡车行驶时电动机把电能转化为平衡车的机械能，实现了碳的零排放。
（2）[2]平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大车轮与地面粗糙程度来增大了摩擦力，防止平衡车打滑。
（3）[3][4]根据能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，所有的能量总和是不变的；散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
13． 化学 内 1.26×108
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]燃料燃烧时将化学能转化为内能和光能。
[3]水吸收热量为
14． 机械##风 电
【解析】
【详解】
[1][2]风力推动发电机运转，通过电磁感应现象产生电能，将空气流动时的机械能转化成电能。
15． 机械能 做功
【解析】
【分析】
【详解】
[1] [2]水蒸气冲动了锅盖，水蒸气内能减小，锅盖机械能增大，在此过程中水蒸气对锅盖做功，把内能转化为机械能，所以相当于热机的做功冲程。
16． 半导体 电 光 节能、环保、寿命长等
【解析】
【详解】
①由题意可知，“LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件”，所以LED发光二极管，主要是一种固态的半导体器件；
②由题意可知，“LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能．”，所以LED灯发光时是将电能转化为光能；
③由题意可知，LED灯相对于普通白炽灯来说，具有较多的优点，包括耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、寿命长、对环境无污染、多色发光等．
17． 机械能 环保
【解析】
【分析】
(1)热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。
(2)汽车使用天然气有很多优点：节能，环保，方便等等。
【详解】
(1)[1]燃机的做功程是高温高压的燃气推动活塞运动，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
(2)[2]天然气具有方便、清洁、便于储存等，热效率高，节省能源，燃烧后的产物只有二氧化碳和水，对环境污染小。
18． 气温低于0℃时，使用后的热水器中残存的水会结冰．水结冰后，密度变小，体积膨胀，很容易把热水器胀破．所以，气温低于0℃时，用后需要打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧． 该型号家用燃气热水器正常工作时的烧水效率为87.5%． 此次淋浴至少需消耗0.24m3天然气． 右 右 火焰燃烧时，双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门打开；如果因为意外的原因使火焰熄灭，双金属片的温度降低，外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄．
【解析】
【分析】
（1）水的凝固点是0℃，水在结冰过程中体积会膨胀；（2）已知热水器的额定热负荷和1min，可以得到在此时间产生的热量Q；已知1min加热水的体积，可以得到1min加热水的质量；已知水的质量、比热和升高的温度，可以得到吸收的热量；已知水吸收的热量和热水器产生的热量，两者之比就是热水器的烧水效率；
（3）已知热水器的额定热负荷和淋浴时间，可以得到在此时间产生的热量；已知需要的热量和天然气的热值，利用V=得到燃烧的天然气；
（4）水箱中进水时，对膜片有向左的压力，压力足够大时，弹簧被压缩，燃气阀门打开，热水器供热；反之燃气阀门关闭；
（5）物体具有热胀冷缩的性质，但不同物体的热膨胀程度不同，双金属片就是两片热膨胀程度相差很大的金属片铆合而成．
【详解】
(1)气温低于0℃时，使用后的热水器中残存的水会结冰．水结冰后，密度变小，体积膨胀，很容易把热水器胀破．所以，气温低于0℃时，用后需要打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧；
(2)由表格可知，额定热负荷16kW，热水器正常工作1min，产生的热量为：Q=Pt=16×W×60s=9.6×J由表格可知额定产热水能，1min内加热水的质量为：m=ρV=1.0×kg/×8×=8kg这些水吸收的热量为=cm△t=4.2×J/(kg ℃)×8kg×25℃=8.4×J，热水器的烧水效率为η=×100%=×100%=87.5%
(3)一次淋浴需要的热量为：Q淋=Pt淋=16×103W×1200s=1.92×107J
需要完全燃烧的天然气的体积为V气===0.24m3
(4)当进水口处有水压时，膜片的右面就会受到向左的压力，克服弹簧的弹力向左推动阀杆，打开进气阀门使燃气接入主火管道；反之，如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减小甚至消失，燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关闭，停止进气；
(5)火焰燃烧时，双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门打开；如果因为意外的原因使火焰熄灭，双金属片的温度降低，外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄．
19． 热值大 污染小 化学 内 需要燃烧煤0.014kg
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意可知，从热学角度分析，天然气的热值大，相等质量的物质，热值大的完全燃烧时放热就多。
[2]从环保角度分析，天然气燃烧污染小，而煤燃烧不仅放出二氧化碳，还要放出别的废气。
(2)[3][4]天然气燃烧时发生化学变化，放出热量，即将化学能转化为内能。
(3)[5]水吸收的热量：
Q吸=cmt=4.2×103J/(kg)×10kg×(50 40)=4.2×105J
煤完全燃烧放出的热量
Q放=Q吸=4.2×105J
根据Q=mq可得，燃烧煤的质量
m′===0.014kg
所以10kg水温度从40升高到50吸收的热量，由燃烧煤提供，需要完全燃烧0.014kg煤。
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