人教版九年级全一册14.3能量的转化和守恒 同步练习（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．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
2．2021年1月20日，长征三号乙运载火箭成功将天通一号03星发射升空，中国航天发射迎来2021年开门红。该火箭约有19层楼高，是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。下列说法正确的是（　　）
A．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能
B．燃料在燃烧过程中热值不断增大
C．长征三号乙运载火箭的高度约为190m
D．火箭点火向下喷出气体，火箭向上运动，说明物体间力的作用是相互的
3．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
4．东北的瓜子营养丰富美味，用柴火炒熟瓜子的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．用火种弓燃木柴的过程与钻木取火的原理相同
B．灶台下木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能
C．锅能向瓜子传递热量，是由于锅的温度高于瓜子的温度
D．炒制过程中需要不断地搅拌，这是为了通过做功的方式增加瓜子的内能
5．热机工作时能量的转化过程是（　　）
A．热能→化学能→机械能 B．化学能→热能→机械能
C．化学能→机械能→热能 D．热能→机械能→化学能
6．图为注射器，小芳迅速下压活塞，注射器内密封的气体温度升高。此过程密封气体的（　　）
A．内能增加
B．分子动能减小
C．分子热运动速度减小
D．内能转化为活塞动能
7．下列说法正确的是（　　）
A．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
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．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
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
8．2020 年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器点火起飞，携带月壤进入预定环月轨道，实现我国首次地外天体起飞。下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧是将化学能转化为内能
B．燃料燃烧是将机械能能转化为内能
C．起飞过程加速上升时，将动能转化为重力势能
D．起飞过程加速上升时，上升器机械能守恒
9．根据能量守恒定律，下列情形中可能发生的是（　　）
A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C．不考虑空气阻力时，小球从光滑的U形槽斜面由静止滚下后，会永不停息地在两侧来回运动
D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
10．下列有关说法正确的是（ ）
A．做功冲程中柴油机气缸里的气体内能增大
B．手机充电过程中电能转化为化学能
C．搓手时感到暖和是因为产生了热量
D．物体吸收热量后，内能增大，温度一定升高
二、填空题
11．2015年11月底于北京召开的WRC世界机器人大会带来了一场机器人的饕餮盛宴。如图，他们可以演奏、跳舞、踢球，还可以通过电炒锅做出热气腾腾的饭菜．智能机器人可以直接接入家庭电路中，使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等；或锂动力电池供电，连续工作时间3-4小时．最重要的一点，当机器人快没电时，会自动进行室内定位，寻找到充电桩进行充电，用户根本不用为机器人电量不足问题操心．
请结合文字介绍及图片信息指出与它有关的电学或者热学物理现象及对应的物理知识．（不得与示例重复）
示例：
物理现象：智能机器人做出热气腾腾的饭菜；
物理知识：热传递改变了饭菜的内能．
物理现象：______；
物理知识：______.
12．如图所示，某单缸四冲程汽油机工作状态如图所示，此时的能量转化是______；若飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每秒共经历了______个冲程；汽油机散热常用水作为冷却剂，这是利用了水的______较大的性质。汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，这一现象说明______。
13．用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中水蒸气的内能______（选填“增加”或“减少”），这是通过______方式改变内能的；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5kg的水从20℃加热至沸腾，需完全燃烧______m3天然气。（c水＝4.2×103J/(kg ℃)；q天然气＝4×107J/m3）
14．如图1这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”。
（1）请运用你掌握的知识，说明这个装置是否真能“永动”：______（填“能”、“不能”）；
（2）如图2是内燃机的能流图，请你填出图中“？”的内容：______。
15．2021年10月16日0时23分长征2F火箭托举神舟13号飞船成功发射。火箭中用氢气做燃料主要的优点是它的______高，火箭中的燃料燃烧时，将燃料______能转化为燃气的______能。
三、综合题
16．阅读短文，回答问题：
三峡工程是一项伟大的工程，主要由大坝、电站厂房和通航建筑物三部分组成。三峡大坝上窄下宽。蓄水位高达175m，水从高处落下，冲击涡轮进行发电，年平均发电量880亿千瓦时，三峡大坝正常蓄水后，上下游水位落差达113m，为方便船只在上、下游之间往返，三峡船闸设有5个闸室。三峡大坝蓄水后，水域面积扩大使附近地区昼夜温差缩小，改变了库区的气候环境。
请在上面的材料中找出与物理相关的描述，并说明所涉及的物理知识，填写下表。（不能与示例相同，物理知识不能重复）
相关的描述 物理知识
示例 水从高处落下 重力势能转化为动能
(1) _____ _____
(2) _____ _____
(3) _____ _____
17．请阅读《风能及其利用》回答问题。
风能及其利用
风具有能量吗？“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”很久以前我们的祖先就用诗句描述了风可以推动物体，具有对外做功的本领。风能是空气流动产生的动能。动能是人类很早就认识的一种能量形式。你知道风能在人类的生活和生产中有哪些应用吗？
我国风能资源丰富，立轴大风车及其驱动的龙骨水车（广泛应用不晚于12世纪）是体型巨大，结构复杂的风力提水机械，曾应用于农田灌溉和制盐生产（如图为现代仿制立轴大风车及龙骨水车）。立轴大风车最为特别之处在于风帆的自动调节功能，它巧妙地借助了中国式船帆的结构与操控方式，当风帆转到顺风一边，它自动与风向垂直，受风面积最大；当风帆转到逆风一边时，就自动与风向平行，所受阻力最小。风帆升起后，不论风向如何，风车可以接受360度任何方向的来风，使风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，操控运行便捷，灵活。
风能资源不同于化石燃料，风能是可再生无污染的清洁能源。在当今能源短缺情况下，开发风力发电满足能源需求得到重视（如图为风力发电机）。
风力发电是通过一定的装置，将风能转变成机械能，再将机械能转变为电能。如图所示为某风力发电机结构示意如图，它的原理是利用风力带动风车的旋转器（叶片）旋转，再通过增速机将旋转速度提升到发电机的额定转速，又通过调速机构使其转速保持稳定，然后连接到发电机上发电，发电机利用电磁铁将动能转化为电能。
依据目前的风力发电技术，大约3m/s的微风速度即开始发电。太小的风速不能利用，风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，超风速时，风力机自动闭锁。据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；风速为8m/s时，功率为38kW；风速为6m/s时，功率只有16kW；风速为5m/s时，功率仅为9.5kW。
我国的风力资源极为丰富，许多地区的平均风速都在3m/s以上，特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿，平均风速更大，适宜发展风力发电。风力发电的优点很多：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。但也有一些不可回避的问题，如噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）立轴风车及其驱动的龙骨水车风力提水机械工作过程中，风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，水被提到高处后，实现了风的________（选填“动能”或“势能”）向水的势能的转换。
（2）风力发电机工作时，有多种形式的能量转移或转化，请举出一例________。
（3）一位同学认为：对于同一台风力发电机组而言，任何风速情况下，风速越大，机组输出的功率越大。请写出你是否同意这位同学的说法________，同时简述你的理由________。
18．电动车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱．通常说的电动车是以蓄电池作为能量来源．为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，作了放电余留20%左右即停止电能输出的电路设计．如表是某型号电动自行车的相关数据．
整车 整车质量 30kg
最高车速 9m/s
最大噪声 62dB
效率 75%
蓄电池 容量 0.5kW h
供电电压 48V
电动机 额定电压 48V
（1）关于电动车，下列说法中错误的是_____.
A．手把上刻有花纹是为了增大摩擦，便于调速
B．紧急刹车时人会向前倾，是因为人有惯性要继续向前运动
C．行驶过程中轮胎发热，轮胎内能一定增大
D．坐垫做得宽大柔软，可减小乘坐时的压力
（2）电动车上的蓄电池充电时，将_____能转化成_____能；行驶过程中，轮胎发热，是用_____的方式增加了轮胎的内能．
（3）该电动车最多能输出的机械能为_____J.若一般效率为20%的摩托车要获得同等的机械能,则需要燃烧汽油_____g.（已知汽油的热值为4.5×107J/kg）
（4）小明认为蓄电池一次充满电后最大行驶的路程与车的负重（所载的物体重）有关，负重越大，最大行驶的路程越小．你认为除此因素外，还有哪些因素会影响电动车充满电后的最大行驶路程 _____.
（5）在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积．一个人骑电动自行车,消耗106J的能量可行驶20km,则这辆电动自行车的客运效率是_____.
19．阅读短文，回答问题。
涡轮喷气发动机，如图1所示为某轴流式涡喷发动机，其结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可看作气流以飞行速度流向发动机。由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机的气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道。空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，这部分气体在燃烧室中与燃料燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出，推动飞机飞行。一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如下表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。
热效率η1 40% 推进效率η2 60% 航空燃油热值q 5.0×107J/kg
（1）燃气在燃烧室燃烧时，将化学能转化为_____能；
（2）关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是________
A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体 B．燃烧室中，内能转化为机械能
C．燃料耗尽后还可利用压气机压缩气体推动涡轮转动 D．尾喷管中喷出的气流对飞机做功
（3）设进气道入风口面积为S1，可调管道的通风口面积为S2，当飞机加速飞行时，应使S2______（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（4）已知上述飞机所受空气阻力与运行速度的关系如图2所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，飞机克服阻力做的功为____J，此时需要______kg的航空燃油。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【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。
2．D
【详解】
A．火箭发射升空过程中，燃料燃烧放出的热量并不会全部转化为火箭的机械能，这是由于火箭高速飞行中，受到大气的阻力，所以会有一部分能量转化为火箭表面的内能，同时废气也会带走部分热量，故A错误；
B．因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以长征五号火箭的发射过程中，燃料燃烧过程中热值不变，故B错误；
C．火箭约有19层楼高，一层楼约3m，火箭高约57m，故C错误；
D．火箭点火向下喷出气体，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，火箭受到一个向上的力，所以火箭向上运动，故D正确。
故选D。
3．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。
4．C
【详解】
A．用火种弓燃木柴的过程是通过热传递改变火柴的内能；钻木取火是通过做功改变木头的内能，故A错误；
B．灶台下木柴燃烧的过程，通过化学反应释放内能，将化学能转化成了内能，故B错误；
C．热量总是从温度高的物体传给温度低的物体，锅能向瓜子传递热量，是由于锅的温度高于瓜子的温度，故C正确；
D．炒制过程中需要不断地搅拌，是为了受热均匀，锅将热量传递给瓜子，使瓜子内能增大，是热传递的过程，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。
故选B。
6．A
【详解】
A．注射器内密封的气体温度升高，所以内能增加，故A符合题意；
BC．注射器内密封的气体温度升高，分子的热运动越剧烈，分子热运动速度增加，分子动能增加，故B不符合题意，C不符合题意；
D．该过程是活塞的机械能转化为气体内能，故D不符合题意。
故选A。
7．A
【详解】
A．热水器燃烧的煤气放出的热量
由于有热量的散失，热水吸收的热量小于，故A正确；
B．燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能，故B错误；
C．水的比热容为，表示质量为的水温度升高（降低），吸收（放出）的热量是，故C错误；
D．在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。
故选A。
8．A
【详解】
AB．燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，故A正确，B错误；
CD．嫦娥五号上升器加速上升时，其质量不变，速度和高度都变大，则动能和重力势能都增大，所以机械能也增大（即机械能不守恒），此过程中没有将动能转化为重力势能，故CD错误。
故选A。
9．C
【详解】
A、出膛的子弹射穿木板，由于摩擦生热会使子弹的动能减小，它的速度减慢，故A不符合题意；
B、电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故B不符合题意；
C、不考虑空气阻力时，小球从光滑的U形槽斜面由静止滚下后，由于整个过程中没有机械能的损耗，即机械能守恒，所以小球会永不停息地在两侧来回运动，故C符合题意；
D、机械表工作靠表内发条的弹性势能转化为机械能，几天就会消耗完毕，不会走了几十年，故D不符合题意。
故选C。
10．B
【详解】
A．物体对外做功，内能会减小。做功冲程中，柴油机气缸里的气体对活塞做功，气体的内能减小，故A错误；
B．手机充电的过程相当于用电器工作，因此手机充电过程中电能转化为化学能，故B正确；
C．搓手时感到暖和是因为两手互相摩擦做功，机械能转化为内能，使手感到暖和，故C错误。
D．物体吸收热量后内能一定增大，但温度不一定升高，比如晶体熔化时，吸收热量，温度不变，故D错误。
故选B。
11． 利用充电器给机器人充电 将电能转化为化学能储存在电池内
【详解】
[1][2]机器人充电；将电能转化为化学能储存在电池内，电池的充电和放电过程是电能和化学能转化的过程，给电池充电是将电能转化为化学能储存在电池内，放电过程就是将化学能转化为电能。
12． 机械能转化为内能 60 比热容 能量的转移具有方向性
【详解】
[1]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断这是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。
[2]飞轮转速是1800r/min=30r/s，即飞轮1s转30r，因一个工作循环飞轮转2r，经历4个冲程，所以汽油机1s转30r，经历60个冲程。
[3]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车散热器常用水作为冷却剂。
[4]汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，而不是自发地从低温的水转移到高温发动机，这一现象说明能量的转移具有方向性。
13． 减少 做功 0.084
【详解】
[1][2]水沸腾时，水蒸气膨胀对壶盖做功，将壶盖顶起，这时水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，因此水蒸气的内能会减少，这是通过做功的方式改变了水蒸气的内能。
[3]在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，水吸收的热量为
由得天然气完全燃烧放出的热量
由得天然气的体积
14． 不能 散热损失
【详解】
（1）[1]不能。由于从上面流到下面水池过程中，用来打磨物体消耗能量，还有一部分重力势能转化为掉入水池中的水的动能，故流下来的水不能全部被抽送到上面的水池中。即流下来的水要比抽上去的水多，随着时间的推移，上面水池中的水越来越少，一段时间后便不再有水从上面流下来，所以这个装置不能够“永动”。
（2）[2]因为热机的大量能量会通过散热的方式损耗，因此图中“？”的内容表示散热损失。
15． 热值 化学 内
【详解】
[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，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]燃料燃烧是一种化学变化，将化学能转化为燃气的内能。
16．见解析
【详解】
(1)三峡船闸设有5个闸室，船闸属于连通器。
(2)水从高处落下，冲击涡轮进行发电，水的机械能转化为电能。
(3)船只在上、下游之间往返，漂浮的物体受到浮力的作用。
17． 动能 风能转变成机械能 不同意 见解析
【详解】
（1）[1]风吹动风帆转动起来，风具有动能，驱动龙骨水车向上提水，水被提到高处，将风的动能转化为水的势能。
（2）[2]由材料可知，风力发电是通过一定的装置，将风能转变成机械能，再将机械能转变为电能。
（3）[3][4]不同意这位同学的说法，不是风速越大，机组输出的功率越大，风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，超风速时，风力机自动闭锁。
18． D 电 化学 做功 路面的粗糙程度
【详解】
(1)[1]A．手把上刻有花纹可以增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力，便于调速，A正确，不合题意；
B．紧急刹车时人会向前倾，是因为车停了，但人由于自身惯性，会继续向前倾，B正确，不合题意；
C．行驶过程中轮胎发热，轮胎温度会升高，轮胎内能一定增大，C正确，不合题意；
D．压力一定时，坐垫做得宽大柔软，那么受力面积会变大，压强会变小，可减小乘坐时的压强，D错误，符合题意．
(2)[2][3]电动车上的蓄电池充电时，将电能转化成化学能；
[4]行驶过程中，轮胎发热，这是克服摩擦阻力做功，这是用做功的方式增加了轮胎的内能；
(3)[5]由题意可知，该蓄电池的容量为
该电动车最多能输出的机械能为
[6]由题意可知，燃烧汽油放出的热量为，摩托车的效率为20%，那么转化的机械能为，由此可知
需要燃烧汽油质量为
(4)[7]平滑的道路，电动车受到的阻力小，行驶的路程大，而表面粗糙程度大的道路，电动车受到的阻力大，行驶的路程小，所以路面的粗糙程度会影响电动车充满电后的最大行驶路程；
(5)[8]由题意可知，设人数为n，运送的路程为s，消耗的能量为Q，则这辆电动自行车的客运效率是
19． 内 D 变大 1.296×1010J 1080kg
【详解】
（1）[1]燃气燃烧产生大量的热量，燃气本身的化学能转化为了内能。
（2）[2]A．进气道中吸入的是空气，故A错误；
B．燃气燃烧产生大量的热量，燃气本身的化学能转化为了内能，故B错误；
C．压缩气体时，机械能转化为内能，不能推动涡轮转动，故C错误；
D．由于力的作用是相互的，喷出的气流作用于外界大气，大气反向给飞机一个作用力，对飞机做功，故D正确。
故选D。
（3）[3]当飞机加速飞行时，空气进入压气机气流的速度也会增加，只能增加可调管风道通风口面积来减小气流流速，故通风口面积为S2变大。
（4）[4]当飞机以v=200m/s的速度匀速直线飞行时，则
v2=4×104m2/s2
此时的空气阻力为f=3.6×104N，飞机的动力也为F=3.6×104N。飞行的距离为
s=vt=0.5×3600s×200m/s=3.6×105m
故克服阻力做功为
W=Fs=3.6×104N×3.6×105m=1.296×1010J
[5]根据热效率η1和推进效率η2可得，需要的燃油为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页