人教版九年级全一册14.3能量的转化和守恒（含解析）

人教版九年级全一册 14.3 能量的转化和守恒
一、单选题
1．2021年5月，“天问一号2探测器成功在火星着陆，下列有关“天问一号”的说法错误的是（　　）
A．“天问一号”与地面控制中心联系是通过电磁波传递信息
B．“天问一号”的太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
C．“天问一号”在着陆火星减速下降过程中机械能不变
D．“天问一号”轨道修正需要发动机点火工作，说明力可以改变物体的运动状态
2．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
3．如图所示，对于图片中描述的物理过程，不属于内能转化为机械能的是（　　）
A．图甲，压缩空气点燃硝化棉 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起
C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出 D．图丁，汽油机的做功冲程
4．将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法正确的是（　　）
A．水将温度传给了玻璃杯
B．水含有的热量减少
C．玻璃杯增加的内能大于水减少的内能
D．能的总量保持不变
5．如图所示，运动中物体的弹性势能转化为动能的是（　　）
A．子弹射出枪膛 B．发条带动指针
C．流星从天而降 D．秋千荡向高处
6．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图，足球在运动过程中，下列分析正确的是（　　）
A．在B点时只受重力作用，且动能不为零
B．在A、D两点动能可能相等
C．在A、B、C、D四点，D点重力势能最小，动能最大
D．在运动过程中，既有动能和势能的相互转化，也有机械能和内能的相互转化
7．下列关于能量的说法中正确的是（　　）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电热水壶工作时是将内能转化为电能
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
8．关于如图所示的实验，下列说法中错误的是（　　）
A．酒精在燃烧过程中，将化学能转化为内能
B．塞子被推出的过程说明利用内能可以做功
C．水沸腾过程中，温度保持不变，内能不断增加
D．酒精灯里的酒精用掉一半后，剩下酒精的密度、热值、比热容都减半
9．下列关于能量的转化和守恒的叙述，正确的是（　　）
A．火箭升空时，燃料的化学能转化为内能 B．汽车匀速下坡时，机械能守恒
C．汽油机做功冲程中，机械能转化为内能 D．绿色植物的光合作用将光能转化为化学能
10．小红用电热水壶将质量为1kg，初温为20℃的水加热到70℃，c水＝4.2×103J/(kg ℃)，下列分析中错误的是（　　）
A．水吸收的热量为2.1×105J
B．电热水壶消耗的电能大于2.1×105J
C．水的内能增大了2.1×105J
D．水在70℃时的比热容大于4.2×103J/(kg ℃)
二、填空题
11．如图所示是质量是200g固体的熔化实验装置，根据实验数据绘制出的曲线图，实验中，热只能自发的由酒精灯的火焰传递给水，却不会反过来传递，说明能量的转移具有______性。根据图像和相关知识，该物质从第6分钟至第8分钟共吸收______J热量【该物质液态时的比热容为1.5×103J/(kg·℃)】，该物质固态时的比热容为______J/(kg·℃)。如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为3.0×107J/kg的酒精5g。根据图像信息和相关知识，可估算出，此过程中，热转化效率是______。
12．如图所示，用酒精灯对试管里的水进行加热，水沸腾后，水蒸气推动软木塞使其迅速冲出管口，在软木塞被推出的过程中，能量转化情况与四冲程汽油机的______冲程相同。
13．“收官之作，星耀全球”。2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将化学能转化为______能。能量的转化过程中，能量的总量是______（选填“增大”“减小”或“不变”）的。
14．如图所示为国产油电混合动力汽车。
(1)给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于______（选填“用电器”或“电源”）；从能量转化的角度，此时，将______能转化为______能；
(2)汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率______（选填“升高”、“不变”“降低”）；发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的______大。
15．火药在子弹壳里燃烧生成的高温高压的燃气推出弹头后燃气温度______，这是用______方法使燃气内能______，将燃气的一部分内能转化为弹头的______能。
三、综合题
16．阅读短文，回答文后的问题．
水上漂浮房
如图甲所示为科技人员设计的一种可移动式水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的有点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源、减少了对环境的污染．图中漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接受太阳能的功率为9.0×103W，电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，使漂浮房在平静的水面上能以恒定功率沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．现有一位中学生从岸上进入漂浮房参观体验，发现从某一时刻开始，漂浮房受到水平方向的牵引力F随时间运动t的变化关系如图乙所示，t=20s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动．
（1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的比热容比较_______的特征；
（2）可移动式水上漂浮房的太阳能电池板能将太阳能最后转化为_____能；
（3）中学生从岸上进入漂浮房后，水对漂浮房的浮力增加约为_________；
A．5N B．50N C．500N D．5000N
17．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）
18．国内某电机厂研制的直驱型风力发电机组处于国际领先地位．
(1)直驱型风力发电机是将风的________能转化成电能的装置．它是利用风力带动风车叶片旋转，使发电机的转子(永磁体)在定子(线圈)中运动，从而在定子(线圈)中产生____________．
(2)风能作为一种清洁的__________(选填“可再生”或“不可再生”)能源，其蕴藏量巨大，比地球上可开发利用的水能大10倍．我国仅陆地上一天的风能就有大约1.8×1016 J，这相当于多少吨热值为3×107 J/kg的煤完全燃烧所放出的热量______________-？
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．C
【详解】
A．电磁波可以在真空中传播，所以天问一号与地面控制中心联系是通过电磁波传递的信息，故A正确，A不符合题意；
B．太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，故B正确，B不符合题意；
C．天问一号在着陆火星减速下降过程中质量不变，速度变慢，所以动能减小，高度减小，所以重力势能减小，所以机械能减小，故C错误，C符合题意；
D．“天问一号”轨道修正需要发动机点火工作，此时天问一号的运动方向的改变利用的是力可以改变物体的运动状态，故D正确，D不符合题意。
故选C。
2．A
【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。
3．A
【详解】
A．图中玻璃圆筒内的空气被压缩时，将机械能转化为内能，温度升高，故A符合题意；
B．图中向瓶内打气后，瓶内空气对塞子做功，则瓶内空气的内能减小转化为塞子的机械能，故B不符合题意；
C．图中塞子被试管内的水蒸气推动冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C不符合题意；
D．汽油机的做功冲程中，将内能转化为机械能，故D不符合题意。
故选A。
4．D
【详解】
A．温度是指物体冷热的程度，温度不能传递；将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，是水将热量传给玻璃杯，故A错误；
B．热量是一过程量，只能用“吸收”和“放出”描述，不能用“含有”描述，故B错误；
C．将热水倒进玻璃杯中，温度高的热水放出热量，温度低的玻璃杯吸收热量，水的内能减少，玻璃杯的内能增大；此过程中，热水放出的热量会有一部分被空气吸收，玻璃杯不能完全吸收热水放出的热量，所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．枪膛内燃气膨胀将子弹射出，燃气对子弹做功，是将燃气的内能转化为子弹的机械能，故A不符合题意；
B．钟表里的发条带动指针转动是由弹性势能转化成了动能，故B符合题意；
C．流星从天而降的过程中，重力势能转化为动能，故C不符合题意；
D．秋千荡向高处的过程中，质量不变， 速度变小，动能减小，高度升高，重力势能变大，故为动能转化为重力势能，故D不符合题意。
故选B。
6．B
【详解】
Ａ．根据在B点前后的运动路径，在B点时足球有一定的速度，没有处于静止状态，故足球除受到重力外，足球还受到空气阻力的作用，故A错误；
BC．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能，而机械能等于动能与势能之和，D点比A点高度低，所以D点的重力势能小，则其动能有可能与A点的动能相等，故B正确，C错误；
D．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，机械能转化为内能。在运动过程中，存在动能和势能的相互转化，但不存在内能转化为机械能，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．洗衣机工作时是将电能转化为机械能，故A错误；
B．电热水壶工作时是将电能转化为内能，故B错误；
C．水力发电是将水的机械能转化为电能，故C正确；
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其它物体，而能量的总量保持不变，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．用酒精灯加热的过程中，酒精燃烧，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．对水加热到一定程度时，水蒸气会将塞子推出，即水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，说明利用内能可以做功，故B正确，不符合题意；
C．水沸腾过程中，吸收热量，内能增加，温度保持不变，故C正确，不符合题意；
D．密度、热值、比热容是物质的某种特性，与物质的种类和状态有关，酒精灯里的酒精用掉一半后，剩下酒精的密度、热值、比热容都不变，故D错误，符合题意。
故选D。
9．D
【详解】
A．火箭升空时，燃料的化学能转化为机械能，故A错误；
B．汽车匀速下坡时，重力势能减小，速度不变，故机械能减小，故B错误；
C．汽油机做功冲程中，是将内能转化为机械能，故C错误；
D．绿色植物的光合作用制造有机物，将光能转化为化学能，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．水吸收的热量
故A正确，不符合题意；
B．电热水壶消耗的电能转化为内能，其中有水的内能、水壶的内能，部分热量散失到空气中，所以电热水壶消耗的电能大于2.1×105J，故B正确，不符合题意；
C．水的内能增大值等于水吸收的热量，大小为2.1×105J，故C正确，不符合题意；
D．比热容是物质的一种特性，水的温度升高，它的比热容不变，故D错误，符合题意。
故选D。
11． 方向 1.2×104 3×103 32%
【详解】
[1]热量总是从温度较高的火焰传递给水，说明热传递具有方向性。
[2]由图像可知，该物质在第6min温度为50℃，在第8min温度为90℃，所以吸收的热量
Q吸=cm t=1.5×103J/(kg ℃)×200×10-3kg×(90℃-50℃)=1.2×104J
[3]由于用一个酒精灯加热，在相同时间内吸收的热量是相同的，即此物质固态加热2min吸收的热量也是1.2×104J，由比热容的计算公式可知
[4]已知物质在两分钟内吸收热量为1.2×104J；则开始记录到刚沸腾时，吸收的热量为
酒精放出的热量
Q放=m酒精q酒精=5×10-3kg×3.0×107J/kg=1.5×105J
则热转化效率是
12．做功
【详解】
当瓶内水蒸气把瓶塞冲出时，瓶内水蒸气对瓶塞做功，使得其内能减小，温度降低，即该过程是将内能转化为机械能的过程，此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
13． 内 不变
【详解】
[1]燃料燃烧时，燃料具有化学能，燃烧时将燃料的化学能转化为燃气的内能，燃气推动火箭和卫星上升。
[2]根据能量转化和守恒定律可知，火箭上升过程中，能的总量是不变的。
14． 用电器 电 化学 降低 比热容
【详解】
(1)[1]给汽车蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，相当于用电器。
[2][3]从能量转化的角度，给汽车蓄电池充电时，将电能能转化为化学能。
(2)[4]汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，燃料燃烧不充分，这时发动机的效率降低。
[5]发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的比热容大，升高相同的温度时，水会吸收更多热量。
15． 降低 做功 减小 机械能
【详解】
[1]火药在子弹壳里燃烧生成的高温、高压的燃气，燃气对弹头做功，推出弹头后燃气温度降低。
[2][3][4]在这一过程中高温、高压的燃气对弹头做功，推出弹头后燃气内能减小，这是用做功方法使燃气内能减小，将燃气的一部分内能转化为弹头的机械能。
16． 大 机械 C
【详解】
(1)在相同情况下(质量或温度变化量)比热容大的物质吸收或放出的热量多，温度变化小，即达到冬暖夏凉，所以利用的是水的比热容大的特性．(2) 太阳能电池板能将太阳能最后转化为机械能；(3)估计一个中学生质量为50kg，则增加重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，∵漂浮,∴F浮＝G，∴浮力也增加500N，即C正确．
点睛：（1）因水的比热容最大，所以在质量或温度变化量相同情况下吸收或放出的热量多，温度变化小，即达到冬暖夏凉．（2）太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，（3）估计一个中学生质量为50kg，利用G＝mg，计算即可．
17． 半导体 电 光 节能、环保、寿命长等
【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．
18． 机械(或动)　 感应电流 可再生 6×105 t
【详解】
(1)直驱型风力发电机工作时，主要是利用风带动发电机的转子(永磁体)转动，使转子在定子线圈中运动，这样使定子线圈中的导线相当于在做切割磁感线运动时，于是在定子线圈中产生电流，这个过程中是把风的机械能转化为电能．(2)风能是可以源源不断地从自然界得到补充的，是可再生能源；若一天的风能大约有1.8×J，则完全燃烧煤需要的量为：m＝＝6×kg＝6×t，
【点睛】
发电机是利用电磁感应现象工作的，在工作过程中把机械能转化为电能．能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源．根据热值公式Q＝mq计算．
19． 热值大 污染小 化学 内 需要燃烧煤0.014kg
【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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