人教版九年级全一册14.3能量的转化和守恒 同步练习（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．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
2．在下列现象中，能说明“做功的过程就是能量转化过程”的是（　　）
A．蒸发降温 B．冰放入温水中融化
C．冬天河水结冰 D．热机的做功冲程
3．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
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．利用焚烧垃圾来发电，此过程中的能量如何转化（　　）
A．化学能→内能→机械能→电能
B．太阳能→内能→机械能→电能
C．核能→内能→机械能→电能
D．电能→太阳能→内能→机械能
6．有人设想的“永动机”如图所示，下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　）
A．该装置转动时能量不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
7．周末，小明同学在家与父母一起做清洁卫生，美化家居环境。小明用扫帚扫动地面上一小块果皮的过程中
A．扫帚对果皮做功改变了果皮的内能
B．扫帚对果皮做功消耗了扫帚的内能
C．小明对扫帚做功改变了扫帚的内能
D．小明对扫帚做功消耗了体内的化学能
8．有关能量守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．根据能量守恒定律，自然界中的能量总和不变
9．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律．下述现象中在能量转化方面的共同点是（　　）
①跳伞员在空中匀速下降；②风力发电；③制动后的火车速度越来越慢，最后停在站台；④水力发电．
A．物体的机械能转化为其他形式的能量
B．物体的动能全部转化为重力势能
C．其他形式的能量转化为物体的机械能
D．物体的重力势能转化为其他形式的能量
10．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
二、填空题
11．2021年10月16日，搭载神舟十三号的火箭发射成功，三名字航员将在我国空间站“天和核心舱”开启为期6个月的太空“出差”之旅。火箭使用的液氢燃料，主要是利用液氢______大，燃料燃烧将______转化为______，火箭喷气发动机______（选填“属于”或“不属于”）热机。
12．在第三届宜昌马拉松比赛中，一名选手跑完全程消耗的能量为1.05×107J，这些能量来自于食物的______能。这些能量可以使______kg的水温度升高50℃。[]
13．2021年10月16日，搭载着翟志刚、王亚平，叶光福三名航天员的神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，3名航天员将展开六个月的太空生活。发射前，搭载着飞船的火箭矗立在发射平台上，给火箭加注低温燃料过程中，火箭周围冒出缕缕“白气”；点火后，火箭尾部喷出熊熊火焰（如图），搭载着飞船腾空而起；飞船和火箭脱离后，火箭上的摄像头监控到飞船缓缓离去，飞船上的太阳能电池帆板缓缓打开，能给飞船提供工作需要的电能。
请找出一个与上述情景相关的物理信息，并指出对应的物理知识，不得与示例重复。
示例：物理信息：火箭搭载着卫星腾空而起；
物理知识：以地面为参照物，火箭和卫星是运动的。
作答：物理信息：________；
物理知识：________。
14．2020年1月18日，第十届江苏。“台湾灯会”在常州恐龙城开幕。如图所示为展会中的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为______，这与四冲程汽油机的______冲程相同。
15．如图是小球在地面弹跳的频闪照片。
（1）小球在弹跳过程中，每次跳起能达到的最大高度不断降低，是因为机械能转化为了_________。
（2）小球在图中弹跳的过程中机械能________，小球、地面以及附近空气的总能量________。（选填“守恒”或“不守恒”）
三、综合题
16．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。
17．电动自行车给人们出行带来了很大的方便，同时又具有对环境污染小，节约能源等优点，是人们短途出行比较喜爱的交通工具之一。如图是某品牌电动车的一部分技术参数：
整车质量 50kg
轮胎与地面接触的总面积 100cm2
蓄电池工作电压 48V
一次充电储存电能 1kW h
电动机 额定电压 48V
额定功率 200W
电动机效率 80%
（1）电动自行车在行驶过程中主要是将电能转化为_____能：
（2）一个质量为60kg的中学生，骑在这个电动自行车上在水平路面上行驶，电动自行车对地面的压强是多大 _____（g=10N/kg）
（3）若该电动车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为50N，则蓄电池充满一次电最多能够连续行驶多少km _____
18．如图所示，这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置！装置中的两个配重的重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，从而实现能量转化．实验中科学家某次测得了的数据如下：
小配重重力，大配重重力，每升降一次配重各自移动的距离，热量计中水的质量，升降次数与水温变化的关系：
请计算配重升降一次对动叶轮做功是多少 ___________________？
通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的!请你帮他补出计算和判断过程______ （分析第一次实验数据即可）：
本实验中的误差主要来源于是什么？知道吗：那个著名物理学家叫焦耳！那个伟大的定律叫能量守恒定律！刚才你所经历的正是这个伟大工作的一个缩影．对此用一句话谈谈你的感受 __________________ ．
19．混合动力汽车的动力系统由汽油机、蓄电池组和电动机组成．混合动力汽车启动时，汽油机并不工作，蓄电池组向电动机供电以驱动汽车;当汽车高速行驶或蓄电池组储存电量过低时，汽油机启动，驱动汽车并通过发电机给蓄电池组充电，当汽车动力需求较大时，汽油机和蓄电池组共同为动力系统提供能量，当汽车动力系统需求较小时，汽油机在驱动汽车的同时还能给蓄电池组充电，蓄电池组的参数见下表，当蓄电池组的电容量低于满容量40%时，不再向外供电，动力系统自动切换到汽油机工作状态，汽油油箱可以加注40kg汽油，汽油热值为4.6×107J/kg，汽油机效率为40%，经过测试当汽车在水平路面以72km/h的速度匀速行驶时，汽车所受阻力为1000N，
蓄电池组
电池容量 5.4107J
电能转化为机械能的效率 80%
（1）发电机为蓄电池充电把_____能转化为_____能.如果汽油机工作时的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功_____次
（2）当汽车在水平路面以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力大小为_____N，牵引力的功率为_____W.
（3）如果汽车只由蓄电池组提供动力，则充满电的蓄电池组能使汽车在水平路面上以72km/h的速度匀速行驶_____km
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
A．蒸发降温是因为蒸发会吸收热量，是能量发生了转移，故A不符合题意；
B．冰放入温水中熔化是冰吸收了热量，是能量发生了转移，故B不符合题意；
C．冬天河水结冰，是水放出热量形成的，是能量发生了转移，故C不符合题意；
D．热机的做功冲程是内能转化为机械能，是能量的转化过程，故D符合题意。
故选D。
3．B
【详解】
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。
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．A
【详解】
垃圾具有化学能，燃烧时化学能转化为内能，通过热机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。
故选A。
6．B
【详解】
A．该装置转动时由于存在摩擦因素，机械能不守恒，但总的能量是守恒的，故A错误；
B．如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确；
C．根据能量守恒定律，会有一部分能量转化为内能，因此，装置不能一直转动下去，故C错误；
D．装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
小明用扫帚扫动地面上一小块果皮的过程中，小明对扫帚做功消耗了体内的化学能并将其转化为扫帚的机械能；扫帚运动时对果皮做功，果皮运动，在此过程中改变了扫帚与果皮的机械能；故D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】
能量守恒定律：能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的.
A．由能量守恒定律知道，只适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；
B．能量守恒定律即适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误；
C．“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；
D．由能量守恒定律知道，宇宙中的能量总和不变，故D正确．
9．A
【详解】
①跳伞员在空中匀速下降，需要克服摩擦做功，机械能转化成内能．②风力发电，机械能转化成电能．③制动后的火车最后停止，机械能转化成内能．④水力发电，机械能转化成电能．故A. 物体的机械能转化为其他形式的能量．由分析可知，正确．B. 物体的动能全部转化为重力势能，①②③④都不符合．C. 其他形式的能量转化为物体的机械能，①②③④都不符合．D. 物体的重力势能转化为其他形式的能量，①④符合，②③不符合．故选A.
10．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。
11． 热值 化学能 内能 属于
【详解】
[1]火箭使用的液氢燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
[2][3][4]燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，火箭喷气发动机工作过程将内能转化为机械能，属于热机。
12． 化学 50
【详解】
[1]选手跑步是所消耗的能量最终是由食物的化学能转化来的。
[2]由可知，水的质量为
即这些能量可以使50kg的水温度升高50℃。
13． 火箭周围冒出缕缕“白气” 液化现象
【详解】
[1]由短文可知，物理信息火箭周围冒出缕缕“白气”。
[2]白气是空气中的水蒸汽遇冷液化形成的小水滴。
14． 内能转化为机械能 做功
(1)根据能量的转化的特点；气体温度升高，气体的密度变小，热空气向上运动。
(2)内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的。
【详解】
[1][2]点燃蜡烛时，气体温度升高，气体的密度变小，热空气就会向上运动，运动的热空气推动扇叶转动，运动的热空气对外做功，将内能转化为机械能，该冲程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
【点睛】
本题考查了能量的转化以及气体受热膨胀的特点，是一道基础题。
15． 内能 不守恒 守恒
【详解】
（1）[1]小球弹起的高度越来越低，说明小球的机械能减少，因为在小球运动的过程中，需要克服阻力做功，有一部分机械能转化成了内能。
（2）[2][3]小球运动的过程中，需要克服阻力做功，有一部分机械能转化成了内能，机械能不守恒，但小球、地面以及附近空气的总能量保持不变，是守恒的。
16． 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。
17． 机械能 1.1×105Pa 57.6km
【详解】
(1)[1]电动自行车在行驶过程中，消耗电能，主要获得机械能，利用电能转化为机械能工作的；
(2)[2]自行车对地面的压力：
F=G=mg=（60kg+50kg）×10N/kg=1100N，
地面受到的压强：
p==1.1×105Pa；
(3)[3]该电动车在平直公路上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡的条件可知牵引力
F=f=50N，
一次充电储存电能
W=1kW h=3.6×106J，
做的有用功
W有=Wη=3.6×106J×80%=2.88×106J，
蓄电池充满一次电最多能够连续行驶的路程
s==5,76×104m=57.6km。
18． 见解析所示 本实验中的误差主要来源于克服摩擦做功消耗一部分能量；实验结论是建立在大量的实验的基础上
【详解】
(1)小配重重力G小＝100N,大配重重量G大＝520N，合力为420N，每升降一次配重各自移动的距离h＝1m，即绳子一端移动的距离是1m.∴对叶对水做的功为：W＝G h＝420N×1m＝420J；(2)由表格知，升降一次水温升高0.2℃，∴水吸收的热量是：Q＝cm△t＝4.2×103J/(kg ℃)×0.5kg×0.2℃＝420J，∵Q＝W，∴能量是守恒的．(3)机械能转化为的内能，包括水的内能和摩擦生热产生的内能．克服摩擦做功消耗一部分能量；实验结论是建立在大量的实验的基础上．感受合理即可，例如：真理往往是不断探索，反复试验得出的；对待科学要做到一丝不苟的精神等．
【点睛】
（1）已知大配重下降，小配重上升，合力为420N，根据W＝Gh求得配重升降一次对动叶轮做功；（2）利用W＝Gh计算消耗的机械能，Q＝cm△t来计算转化为的内能．（3）机械能转化为的内能，包括水的内能和摩擦生热产生的内能．
19． 电 化学 25 1000 20000 25.92
【详解】
(1)[1][2]发动机为汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，蓄电池在充电过程中把电能转化为化学能；
[3]汽油机的转速：
n=3000r/min =50r/s，
因为飞轮转两转完成一个工作循环，所以1s完成25个工作循环，一个工作循环只做一次功，1s对外做功25次；
(2)[4]因为汽车做匀速直线运动，所受牵引力和阻力是平衡力，所以汽车受到的牵引力：
F=f=1000N；
[5]汽车的速度：
v=72km/h=20m/s，
牵引力的功率：
P===Fv=1000N20m/s=20000W；
(3)[6]蓄电池的电能转化为机械能：
W机=W电=805.4107J60=2.592107J，
电池能使汽车在水平路面上行驶的距离：
s===2.592104m=25.92km．
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