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华师大版九上 7.4能量的转化与守恒 随堂练习
一、选择题
1.如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时,能量转化过程是( )
A.核能→机械能→内能→电能 B.核能→内能→机械能→电能
C.内能→核能→机械能→电能 D.机械能→核能→内能→电能
2.图甲是简易儿童蹦极装置,活动前给小朋友绑上安全带并固定拉长的弹性绳,通过外力使小朋友停留在蹦床上。当撤去外力后,小朋友冲向高空,然后下落至蹦床,蹦床发生形变。图乙中C点为最高点,B点为弹性绳原长,A点为下落最低点。若小朋友始终沿竖直方向运动且忽略绳重及空气阻力等,则下落过程中,下列图像关系最接近事实的是( ) 21*cnjy*com
A. B.
C. D.
3.过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上,推出高台后便不再提供动力,下列过山车模型中,一定无法到达右边平台的是( )
A.
B.
C.
D.
4.能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析正确的是( )
A.电能→化学能 B.重力势能→动能
C.电能→机械能 D.内能→机械能
5.归纳和推理是学习科学常用的思维方法,以下归纳和推理正确的是( )
A.酸溶液pH值小于7,所以pH值小于7的溶液都是酸溶液
B.做功可以改变物体的内能,所以改变物体内能必须做功
C.因为能量不可能凭空创造出来,所以不可能制造出永动机
D.活泼金属能与稀盐酸反应放出气体,则能与稀盐酸反应放出气体的物质一定是活泼金属
6.2022 年世界杯于北京时间11月21日凌晨零点揭幕。观赛时,小金看到运动员将足球贴着地面传给门将,门将开大脚将球踢飞过中场的情景,对此小金做出了以下分析,正确的是( )
A.贴地传球时,足球在平直的地上滚动,重力对足球做了功
B.门将用500 N的力将足球踢出80 m,则门将对足球做功40000 J
C.开大脚后足球由地面飞行到空中最高点的过程中,它的动能全部转化为重力势能
D.飞行的足球从最高点下落至地面,机械能是不守恒的
二、填空题
7.随着电动汽车的进一步发展,越来越多的家庭开始购买电动汽车,并安装汽车充电桩。
(1)电动汽车充电过程中,电能主要转化为 。
(2)如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比,铁电池的优点有 (列举一点)。 www.21-cn-jy.com
(3)铁电池一次充电后能提供 50 千瓦时电能,其电能转化率为 80%,若电动车保持最大牵引力 1800N,理论上充一次电能航行的路程为 米。www-2-1-cnjy-com
8.自然界中与物体冷热程度有关的现象称为热现象。18到19世纪,随着人们对热现象的认识不断深入,最终促进了能量守恒定律的提出。
①1770年,英国科学家普利斯特里提出“热质说”,认为热是一种没有重量、没有体积、存在于一切物体中的特殊物质,热质无法产生或消灭,只会从温度高的物体流向温度低的物体。2·1·c·n·j·y
②1799年,英国科学家戴维进行如下实验:让两块冰在真空中摩擦,保持周围的温度低于实验设备和冰块的温度,结果冰块熔化为水。该实验驳斥了“热质说”。
③1840年,德国医生迈尔从生理学角度对能量进行了研究,萌发了所有形式的能量都可以相互转化并且是守恒的想法。
④1847年,德国科学家亥姆霍兹把能量的概念推广到各个领域,他对能量守恒定律作出了清晰且具有说服力的论述,从而使能量转化和守恒定律被人们广泛接受。
(1)戴维实验中冰块熔化为水是因为 。
(2)亥姆霍兹提出永动机是不可能制成的,你认为他的理由是_________________________________
。
(3)分析上述科学史料,判断下列观点正确的是 。(可多选)
A.实验是人们认识自然现象的唯一方法
B.人们对事物的认识受到具体实践水平的限制
C.能量转化和守恒定律是众多科学家集体智慧的结晶
D.人们对事物的认识总是经历一个先错误后正确的历程
E.客观事物的复杂性决定了其本质的展现需要一个过程
9.能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。能量守恒定律使人们意识到:任何一部机器都不能无中生有的制造能量,因此 (填“能”或“不能”)制造出永动机。21教育网
10.众所周知,爱因斯坦是一位伟大的理论科学家,他曾发明过“环保”不耗电的电冰箱.这种电冰箱内部有一种小型的浸入式致冷器,它能浸在需要冷却的液体中。这种电冰箱根本不需要常规电源,它的运行仅靠水龙头的压力,带动一台射水泵,从而在一个气室内产生真空,水和少量甲醇则在此处化为蒸气.管中甲醇会慢慢用完,但是这种液体不仅价格便宜,而且很容易弄到。这种冰箱在工作时,被冷却的液体内能 ____________(选填“增大”、“减小”),你认为这种不用电的冰箱 (选填“遵守”或“不遵守”)能量守恒定律。
三、解答题
11.“自热火锅”给我们的生活带来一定的便利。小龙同学就某种自热火锅的“自热”原理产生了兴趣,查阅到的相关资料如下。
①自热火锅食用方法:下层底盒中倒入适量冷水,打开加热包塑料膜,将加热包放入凉水中,放上上层食材盒,倒入一定食用冷水,盖上盖子,15分钟后,即可开盖食用。(图乙为自热火锅结构示意图)
②加热包内含有铁粉、铝粉、焦炭粉、生石灰等物质,其中的金属粉末与炭粉在热水中发生化学反应,可短时间放出大量的热,后续缓慢放热。21·世纪*教育网
③自热火锅工作时,下层加热盒中空气温度随时间变化的图像如下图丙所示。
(1)自热火锅在加热食物过程中的能量转化: 。
(2)为解释自热火锅的工作原理,请结合上述材料,对oa、ab、bc各段的温度变化做出解释。
12.汽车在给人们的出行带来便利的同时,也带来了能源消耗、尾气污染等问题,
材料一;如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量,大约只有13%用于驱动汽车前进,而其余87%的能量则被损耗掉了2-1-c-n-j-y
材料二:排出的尾气除了CO2、H2O外,还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
结合材料:
(1)对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
(2)请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。
答案解析部分
1.B
核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能,被高温高压水把热能带出,在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下:核能→热能(将冷却剂水加热,但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动,切割磁感线产生电能)。
核裂变产生的核能转化为内能,使电机转动转化为机械能,轮机带动发电机转动,切割磁感线产生电能。
故答案为:B21世纪教育网版权所有
2.D
根据图片可知,从 C到B时,弹性绳没有形变,即人不受弹力,此时只受向下的重力作用,合力向下,因此做加速运动。从B到A的过程中,弹性绳逐渐伸长,人受到的弹力逐渐增大。在弹力等于重力之前,合力仍然向下,人依然做加速运动,因此速度最大的点肯定在B点下面,故A错误;
在下降过程中,人的机械能会逐渐转化为弹性绳和蹦床的弹性势能,即人的机械能不断减小,故B错误;
从C到B,绳子没有形变,因此绳子的弹性势能为零。从B到A,绳子的形变逐渐增大,则绳子的弹性势能逐渐增大,故C错误;
在人接触蹦床之前,蹦床没有形变,则它的弹性势能为零。当人接触蹦床后,随着蹦床的形变增大,则它的弹性势能增大,故D正确。
故选D。
(1)根据力与运动的关系分析人的速度变化;
(2)根据人的机械能和绳子的弹性势能的转化判断;
(3)根据绳子的形变程度判断势能的变化;
(4)根据蹦床的形变规律判断它的弹性势能变化。
3.D
首先在不考虑摩擦和空气阻力时,根据各选项过山车在出发点速度是否为零,分别对过山车运行过程中能够达到的最高点与实际最高点相比较,即可分析出过山车能否通过最高点,如果过山车能够通过最高点,再比较右边平台高度与出发点高度的关系,确定能否到达右边平台;最后再结合实际运行过程中存在摩擦和空气阻力导致机械能减少进行判断哪个选项符合要求。在过山车运动过程中,发生动能和势能的相互转化,下降时重力势能转化为动能,上升时动能转化为重力势能。在实际运行中由于摩擦和空气阻力的存在,克服摩擦做功,部分机械能会转化为内能,导致过山车的机械能逐渐减少;设左侧平台的高度为h0;
A.图中过山车在出发点速度v0=v,不考虑摩擦和空气阻力时,过山车在运行过程中能够达到的最大高度必超过h0,在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0,所以物体在整个运行过程中,动能不为零,速度均不为零,物体能够顺利到达右边平台。在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力,会有部分机械能转化为内能,导致运行过程中机械能持续减少,如果损失的机械能不多,则依然有可能过山车顺利到达右边平台,故A不合题意;
B.图中过山车在出发点速度为零,不考虑摩擦和空气阻力时,过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0,在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0,所以物体在整个运行过程中,动能不为零,速度均不为零,物体能够顺利到达右边平台。在实际运行过程中,肯定会有机械能的损失。如果机械能损失的不多,那么过山车可能到达右边平台,故B不合题意;
C.图中过山车在出发点速度v0=v,不考虑摩擦和空气阻力时,过山车在运行过程中能够达到的最大高度大于h0,图中过山车运行过程中的最高点超过h0,但只要过山车速度足够大,过山车依然能够通过最高点,到达右边平台;在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力,会有部分机械能转化为内能,导致运行过程中机械能持续减少,如果损失的机械能不多,则依然有可能过山车顺利到达右边平台,故C不合题意;
D.图中过山车在出发点速度为零,不考虑摩擦和空气阻力时,过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0,在图中过山车运行过程中的最高点为h0,过山车到达最高点时的速度为零,由于惯性,过山车仍然能够经过最高点;在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力,会有部分机械能转化为内能,导致运行过程中机械能持续减少,则过山车在到达最高点之前速度已经为零,过山车将不能通过最高点,一定无法到达右边平台,故D符合题意。
故选D。
4.B
根据能量转化的知识判断。
A.水果电池将化学能转化为电能,故A错误;
B.瀑布倾泻时,将水的重力势能转化为水的动能,故B正确;
C.在电磁感应现象中,将机械能转化为电能,故C错误;
D.钻木取火时,将机械能转化为内能,故D错误。
故选B。
5.C
(1)氯化铵的水溶液呈酸性;
(2)根据改变物体内能的方法判断;
(3)根据能量转化和守恒定律判断;
(4)碳酸盐和酸反应生成二氧化碳气体。
A.有些盐的水溶液也呈酸性,例如氯化铵溶液,故A错误;
B.做功和热传递都能改变物体内能,故B错误;
C.根据能量转化和守恒定律可知,能量不能凭空创造出来,因此不能造出永动机,故C正确;
D.碳酸钙与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体,故D错误。
故选C。21教育名师原创作品
6.D
(1)(2)做功的要素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离;
(3)注意分析最高点时足球的动能是否为零;
(3)根据机械能和内能的转化判断。
【来源:21·世纪·教育·网】
A.重力的方向竖直向下,而足球在竖直方向上没有通过距离,因此重力对足球不做功,故A错误;
B.足球在飞行过程中,不再受到门将的力,因此门将对足球做的功肯定小于40000J,故B错误;
C.足球运动到最高点时,它在水平方向上速度不为零,因此动能不为零,那么它的动能没有全部转化为重力势能,故C错误;
D.飞行的足球从最高点下落至地面,由于空气摩擦,因此足球的机械能会转化为内能,即机械能是不守恒的,故D正确。
故选D。
7.(1)化学能(内能)
(2)放电时间长或电压更稳定
(3)80000
(1)根据能量转化的知识解答;
(2)从放电时间长短和电压的稳定性等角度分析;
(3)根据W有=Wη计算转化成的机械能,最后根据计算航行的路程。
(1)电动汽车充电过程中,电能主要转化为化学能(内能)。
(2)如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比,铁电池的优点有:放电时间长或电压更稳定。
(3)铁电池一次充电后转化而成的机械能:W有=Wη=50×3.6×106J×80%=1.44×108J;
理论上充一次电航行的路程为:。
8.(1)冰块摩擦产热,冰温度达到熔点后继续吸热
(2)永动机违反了能量转化和守恒定律
(3)B;C;E
(1)首先根据做功改变物体内能分析冰块内能的变化,然后根据熔化的条件解释冰块熔化的原因。
(2)永动机的前提是不需要消耗能量而永远运动,从能量转化和守恒的角度分析即可;
(3)根据人类认识世界的进程的知识分析即可。
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(1)戴维实验中冰块熔化为水是因为:冰块摩擦产热,冰温度达到熔点后继续吸热。
(2)亥姆霍兹提出永动机是不可能制成的,我认为他的理由是:永动机违反了能量转化和守恒定律。
(3)A.实验和推理是人们认识自然现象的方法,故A错误;
B.人们对事物的认识受到具体实践水平的限制,故B正确;
C.能量转化和守恒定律是众多科学家集体智慧的结晶,故C正确;
D.人们对事物的认识不一定要经历一个先错误后正确的历程,故D错误;
E.客观事物的复杂性决定了其本质的展现需要一个过程,故E正确。
故选BCE。【版权所有:21教育】
9.转化;转移;不能
能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,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另一个物体上,在转移和转化过程中,能的总量保持不变。能量守恒定律使人们意识到:任何一部机器都需要消耗能量,不能无中生有的制造能量,因此不能制造出永动机。
故答案为:转化;转移;不能
根据能量守恒定律的内容填空,逐一完善题干中的空白即可。
10.减小;遵守
冰箱在工作时,被冷却的液体的温度降低,故其内能减小;对于能量的转化和守恒定律是自然界普遍的规律,任何一种能量转化都遵守能量守恒定律,故这种不用电的冰箱也是遵守能量的守恒定律的。【出处:21教育名师】
故答案为:减小;遵守
内能是物体内部所有分子热运动的分子动能和分子势能的总和,衡量内能大小的变化主要看其温度是否发生了变化;能量在转化和转移的过程中,始终是守恒的,这是自然界中普遍存在的规律。
11.(1)化学能转化成内能
(2)对0a段,冷水进入热包,与氧化钙反应放热;在20s内使下层底盒中的水温升高到60℃;ab段,水温升高后,加热包内的铁粉、铝粉与炭粉发生化学反应,放出大量的热,短时间内使水沸腾,蒸气温度高达200℃,高温蒸气对上层食盒持续加热,使上层食盒中的水沸腾,15分钟后即可煮熟食物;bc段,食物煮熟后,化学反应持续放热,蒸汽从食盒小孔出去,散热大于产热, 盒内温度逐渐下降。
本题考查的是金属的化学性质;能量的相互转化和转移。
根据氧化钙与水反应,铁生锈等放热使水沸腾,煮熟食物及热传递结合题中图像温度的变化进行分析。
(1)氧化钙与水反应放出热量,自热火锅在加热食物过程中的能量转化为:化学能转化成内能;
(2)对oa段,冷水进入热包,与氧化钙反应放热;在20s内使下层底盒中的水温升高到60℃;ab段,水温升高后,加热包内的铁粉、铝粉与炭粉发生化学反应,放出大量的热,短时间内使水沸腾,蒸气温度高达200℃,高温蒸气对上层食盒持续加热,是上层食盒中的水沸腾,15分钟后即可煮熟 食物;bc段,食物煮熟后,化学反应持续放热,蒸汽从食盒小孔出去 ,散热大于产热,盒内温度逐渐下降。
12.(1)能量转化分析:汽油的化学能→气体的内能→活塞的动能一汽车的机械能。
损耗途径分析:绝大部分是以热能形式损失;部分未完全燃烧的碳氢化合物损失;少量汽油蒸发损失。
(2)技术改进建议:减少散热器、排气管和发动机的热损失;减少汽油的蒸发;使汽油能充分燃烧;研制和使用混合动力或纯电动的新能源汽车。21·cn·jy·com
(1)①能量转化分析:燃烧前汽油具有化学能,通过燃烧的形式生成高温高压的气体,即转化为内能。燃气推动活塞运动,将内能转化为活塞的动能。活塞带动飞轮,飞轮带动汽车运动,从而转化为汽车的机械能。
②损耗途径分析:在能耗分配图中,除了输出的功率外,其它的都是能量的损耗。
(2)根据(1)分析得出的能量转化、能量损耗的方面,分析技术改进建议。【来源:21cnj*y.co*m】
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