【课时培优】浙教版科学九上 3.8能量的转化与守恒

中小学教育资源及组卷应用平台
九年级上册科学第3章 能量的转化与守恒
第8节 能量的转化与守恒
一、基础达标
1．“胜哥”做了一个科学动画，群发在微信公众号“胜哥课程”中，如图所示，AB、AC、AD为三个光滑斜面，其中AD为曲面，小球M从A点分别沿三个面自由滑下，撞击放在B、C、D三点完全相同的物块上，物块在粗糙程度相同的同一水平面上移动相同距离停下，则（　　）
A．物块克服阻力做功一样多 B．小球M对B点的动能最大
C．物块克服阻力做功C点最大 D．小球M对D点的动能最小
2．自然界中能量的形式多种多样，下列物体所具有能量形式表述错误的是（　　）
A．强度很大的爆炸，不仅有耀眼的光芒，并且伴随着巨响，这是因为爆炸声具有声能
B．我们平时吃的米饭中蕴含着化学能
C．汽车行驶时需要消耗燃料（如汽油），燃料中储存的能量属于热能
D．在空中飞行的蒲公英种子具有机械能
3．自然界中能量的形式多种多样。下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　）
A．米饭中储存着化学能
B．被拉弯的弓具有电磁能
C．遥控器发出的电磁辐射具有声能
D．强度很大的爆炸声能将玻璃震碎，因为爆炸声具有光能
4．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大，在这过程中，机械能转化的情况是（　　）
A．重力势能→动能
B．重力势能→动能→弹性势能
C．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
D．小球机械能不断减小
5．近年来，杭州新能源电动车（如图所示）迅猛发展。下列用电器能量转换的形式与新能源电动车相同的是（　　）
A．电风扇 B．电灯 C．收音机 D．电饭锅
6．瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中，能量转化的顺序为（　　）
A． 动能→重力势能→ 电能
B． 重力势能 →动能 → 电能
C．电能 →重力势能 →动能
D．重力势能 → 电能 →动能
7．下列事例中，不是通过化学反应提供能量的是（　　）
A． B． C． D．
8．阳光给我们送来了光和热，阳光是地球上万物生长之源，没有阳光
（1）太阳的热是以 　 　方式来到地球的。（选填“热传导”、“热辐射”或“热对流”）
（2）如图所示为某型号太阳能路灯：其顶层是太阳能电池板，下方是电子节能灯。太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为 　 　能。
9．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了科学课程，明白了各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化或转移。
（1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 　 　的（填“变化”或“不变”）。
（2）能量的转化是有方向的，如图所示的几幅图按能量转化的顺序，正确的排列是 　 　。
①树木 ②太阳 ③火力发电厂 ④空调
10． 2022年，工程师开发出一种“可穿戴微电网”，当人体运动时，穿戴设备通过摩擦发电，这些电可以收集并存储起来为小型电子设备供电。“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是　 　能转化成电能，该过程中能量　 　(填“守恒”或“不守恒”)。
11．如图所示，“胜哥”用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量；
（2）水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
二、巩固提升
12．假日里“胜哥”从浙江前往西藏布达拉宫，他发现到达高山上时包里的薯片呈现如图所示的“高反”——薯片包装袋变得鼓鼓囊囊，下列说法中正确的是（ ）
A．袋里的气体对外做功，内能减少了
B．袋里的气体从外界吸热，内能增加了
C．从浙江到达布达拉宫后，薯片的重力势能变小了
D．高山上温度低一些，所以整个过程中能量不守恒
13．如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，当滑到曲面上的P点时，具有的重力势能为100焦，若不计空气阻力，则小球滑到底端时的机械能（　　）。
A．大于100焦 B．等于100焦 C．小于100焦 D．无法确定
14．“胜哥”以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如下图。当电池工作时，下列说法不正确的是( )
A．铜片为水果电池正极 B．电压表的示数为0.4V
C．该装置能将化学能转化为电能 D．电子从锌片经水果流向铜片
15．如图甲所示的消毒机器人沿水平路线不断喷洒消毒水，以此对商场二楼环境进行消毒，其运动速度和质量随时间变化情况如图乙所示。则在0~t秒时间内，该机器人的（　　）
A．重力势能一定减小 B．动能一定增大
C．重力势能一定不变 D．动能一定不变
16．2022年11月29日23时，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，火箭所用燃料是偏二甲肼与四氧化二氮。随着我国科技的进步，未来我国的运载火箭将可以使用国产液态氢作为燃料。下列说法正确的是（　　）
A．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值
B．火箭加速升空的过程中，火箭的动能转化为重力势能
C．火箭加速升空的过程中，航天员的机械能守恒
D．火箭飞行过程中，燃料燃烧产生的内能全部转化为火箭的机械能
17．手机具有录音和显示波形的功能。将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．每次发声的时间间隔不相等
B．整个过程中乒乓球的机械能依次变小
C．乒乓球每次与台面碰撞的最大弹性势能都相同
D．整个过程依然遵循能的转化与守恒定律
18．小科利用所学知识自制了一个“纸杯发射器” (如图所示)。在空的易拉罐底部中央开一个小孔，用酒精喷壶向易拉罐上端拉环开口内喷1~2 下酒精，把纸杯紧套在易拉罐上端后，将点燃的火柴靠近易拉罐底部的小孔，纸杯将被快速向上发射。请用能的转化知识解释“纸杯被发射”的过程：　 　。
19．“胜哥”为夜跑者设计制作了一款节能夜跑灯，其结构如图，图中 LED 灯具有单向导电性，即当电流从“+”极流入时LED灯发光，从“一”极流入时不发光。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在管中运动，LED灯就会发光，其原理是　 　；若磁体从图中位置向右运动时灯发光，则当它从右端运动到左端时，灯会发光吗 　 　。节能夜跑灯工作时能量的转化过程为　 　。
20．将制作好的水火箭竖直立于地面如图甲所示。用打气筒向瓶内打气，瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。如图是水火箭发射后的速度随时间变化的图像（不考虑空气阻力；t1时刻水火箭中的水恰好喷完）
（1）图乙中　 　（选填“t1”或“t2”或“t3”）时刻水火箭达到最高点；
（2）t2与t3时刻机械能的大小关系是t2　 　t3（选填“＞”或“＝”或“＜”）
21．干热岩是一种地热能源，是指存在于地壳深处的无水岩体，其温度一般在以上．全球陆区干热岩资源量是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍，我国干热岩资源占世界资源量的1/6左右．如图为利用其发电的原理图，请回答下列问题．
（1）由图可知利用干热岩发电，主要涉及的能量转化有：内能→　 　→电能．
（2）高压蒸气C经过涡轮风扇之后变成温水A，其物态变化过程是：　 　．
（3）干热岩是未来大力发展新能源之一，与火力发电相比，该能源的优点是：　 　．
22．如图甲所示，“胜哥”到滑雪场进行滑雪圈滑雪运动，“胜哥”的质量为M。滑雪圈如图乙所示，其质量为m，滑雪场是一个高H，长L的斜坡。
（1）当“胜哥”从滑道顶端一直滑到水平终点，在斜坡上的时受到的摩擦力为，在水平轨道时受到的摩擦力为，由此可知　 　（填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）“胜哥”坐在滑雪圈里被电动机从斜面底部拉到了顶端，已知电动机的拉力F，上坡过程中的机械效率是　 　。（用题目中的已知量表示）
23．“胜哥”参加蹦极挑战。“胜哥”从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，“胜哥”速度继续增大的原因是自身重力　 　（选填“大于”“小于”或“等于”） “胜哥”的拉力，该“胜哥”的质量为　 　千克；t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是　 。
24．2023年9月6日，全球首创的氢能源“智轨”电车(三编组) 正式亮相。“智轨”电车以胶轮取代钢轮，无需铺设有形轨道，采用激光雷达感知技术获得安全防护信息。“智轨”电车(三编组)创新采用了70MPa储氢系统和大功率燃料电池系统，还配备钛酸锂电池，用于回收制动能量，实现能量的循环利用。
“智轨”电车部分参数如下表： (三编组即三节车厢编组)
项目 参数
车重 满载 51吨
最大载客量 每节车厢100人 共300人
储氢罐 每节车厢1个 共3个
车轮 每节车厢4个 共12个
（1）激光雷达感知是通过信号发射端向环境发射电磁波，然后信号接收系统接收到来自环境　 　(选填“反射”或“折射”)回来的信号而获得车辆周边环境的信息。
（2）“智轨”电车制动时，钛酸锂电池回收制动能量的过程是机械能先转化为电能，并最终转化为　 　能贮存在电池中。
（3）若“智轨”电车(三编组)满载时，每个车轮接触地面面积为0.025m2，则电车对水平地面的压强为　 　帕。
（4）已知某燃油公交车(满载30人)，平均油耗为30L/100km，汽油的二氧化碳排放量为2.5kg/L。若在相距18km的某两地之间启用“智轨”电车(三编组)，替代10辆该款燃油公交车运送300人，可减少二氧化碳排放量　 　千克。(只考虑单程)
25．小明利用下图所示的实验装置对做功改变物体内能进行相关实验。实验过程如下：在喷壶内滴入少量的酒精，随后打开温度计电源开关，装好喷壶盖子并拧紧。按压打气筒，大约半分钟后，停止打气，温度计示数上升为27.6℃；随后，按压喷壶，出气阀打开，看到风轮飞速旋转，LED灯珠发光，温度计示数为26.3℃，与此同时打开激光笔对准壶身照射，看到壶内有清晰的绿色激光束。请用所学的知识对观察到的现象进行解释。
26．人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是一种模拟人类智能的技术和科学。人工智能的目标是让计算机具备类似于人类的智能，能够自主地思考、学习、推理和决策。
人工智能的用电量相当可观，并且随着技术的发展和使用量的增加，这一数字还在不断上升。以下是一些关键的数据点：
1.训练AI模型消耗大量能源：人工智能模型，尤其是大型语言模型如GPT-3，需要大量的电力来训练。例如，训练GPT-3需要消耗接近1，300兆瓦时的电力，这大约相当于130个美国家庭1年的用电量。然而，这只是模型训练的前期电力消耗，实际使用时所消耗的电力可能更高。
2.AI用电量占全球用电量的比例：预计到2027年，整个人工智能行业每年将消耗850亿至1340亿千瓦时的电力，这可能占全球总用电量的0.5%。如果谷歌将生成式人工智能技术整合到每次搜索中，每年可能消耗约290亿千瓦时的电量。
3.ChatGPT的耗电量：ChatGPT，作为OpenAI的热门聊天机器人，每天的耗电量已超过50万千瓦时。相比之下，美国家庭平均每天的用电量约为29千瓦时，ChatGPT的耗电量是美国家庭平均用电量的1.7万多倍。
综上所述，人工智能的用电量是一个不断增长的数字，预计未来几年内将继续增加，对全球电力供应产生重要影响。全球各国都在大力开发清洁能源，以解决能源所需。
清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。请根据以上信息回答下列问题：
（1）清洁能源因其可持续性和环境友好性备受关注。请从下列选项中选择哪些属于清洁能源____。
A．生物能（沼气） B．水力发电 C．核电
D．太阳能发电 E．风力发电 F．火力发电
（2）在环境保护研究中，废旧电池若随意丢弃，其中含有的有害重金属（如镉、汞、铅等）会随雨水冲刷渗入土壤，进而可能通过　 　在生物体内积累，对生物特别是人类健康造成危害。因此，在日常生活中应当重视废旧电池的回收，并通过科学方法对其进行无害化处理。
（3）干电池内部发生化学反应，其中一个物质（如锌）失去电子成为阳离子，电子通过外部电路流向另一个物质（如二氧化锰），在这个过程中，能量如何转化？　 　。
（4）假如ChatGPT每天的耗电量为50万千瓦时，以焦炭为燃料发电，按能量转化效率40%计算，需消耗　 　吨焦炭？（已知焦炭的热值为3.0×107焦/千克）
27．为探究机械功与热之间的关系，焦耳设计了一个实验，在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。小金自制类似装置验证热和功的关系，如图所示（部分固定装置舍去），其中重物的重力为420牛，匀速下降高度为1m，测得水的温度上升了0.2℃，容器中水的质量为0.45kg，（水的比热C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）该实验通过　 　方式增加了水的内能。
（2）容器内水吸收热量为多少焦
（3）机械功转化为水的内能的效率是多少
28．图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，“胜哥”进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）“胜哥”用弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车（图乙），弹簧测力计示数为　 　牛。
（2）小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为　 　焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及“胜哥”将小车从水平地面提升到B 点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重　 　（选填“有关”或“无关”）。
29．随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段。
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为　 　能。
（2）核聚变技术在未来可能成为一种重要的能源来源。下图表示核聚变过程的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（3）下图是工业生产中“碳捕集与封存”的一种方式，其流程如下：（部分反应条件和物质未标出）
① 自然界中往往通过　 　来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳-氧平衡；
② 绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点。请根据流程图分析，在以上过程中能够循环使用的物质有　 　（至少写出两种）；
③ 在日常生活中，你如何践行“低碳生活”理念　 　（写一条即可）；
④ 试分析计算若捕集到110吨二氧化碳，理论上可以合成甲醇（CH3OH）　 　吨。
30．“胜哥”受骑自行车上坡的启发，提出了“物体冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关”的问题，并建立了如下猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离与物体的质量有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离与斜坡的倾角有关；
猜想三：物体冲上斜坡的最大距离与冲上斜坡前的速度有关。
（1）为验证猜想一，“胜哥”将长木板的一端与水平面接触，另一端垫起一定高度，使长木板与水平面成一定的倾角θ，如图所示；实验时让不同质量的木块从弧形滑道同一位置静止释放，木块从弧形滑道滑下后再冲上长木板。实验结果证实了猜想一是错误的，则 “胜哥”在该实验中获得的证据（或事实）是　 　。
（2）为了验证猜想二，“胜哥”多次改变长木板与水平面的倾角θ，让同一木块从弧形滑道同一位置静止释放，测出木块冲上长木板后滑行的最大距离，相关实验数据如表所示：
次数 1 2 3 4 5
长木板与水平面的倾角θ 10° 30° 53° 75° 85°
木块冲上长木板后滑行的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43
据表中数据，可得出的结论是　 。
（3）若使用如图所示装置验证猜想三，“胜哥”应如何选择和操控木块？　 　、（写出2点）。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据W=fs判断；
（2）（3）（4）根据W=Gh比较小球的重力做的功，即确定重力势能的大小，再根据动能和重力势能的转化比较动能的大小。
【解答】物块完全相同，则它在水平面上受到的摩擦力f相等，且三个物块移动的距离s相等，根据W=fs可知，物块客服阻力做功一样多，故A正确；
小球M的重力相同，下落的高度相同，根据W=Gh可知，重力做功相同，则小球到达三个位置时的动能相等，故B、C、D错误。
故选A。
2．【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移；化学反应中能量的变化
【解析】【分析】1.动能：是伴随著物质运动的能量；2.势能：物质静止时所具有的能量；它与物质所处的位置和状态有关；3.辐射能：各种电磁辐射，包括光和热的辐射能。能量的每种形式都可以转换为其它形式，但能量不能消灭或无中产生。能量的损失，常为转换成其它类型的能量。电能是一种动能；它可转换成热能或光能。4、分子势能（内能）分子势能是分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的能。分子势能是内能的重要组成部分。5、光能是由太阳、蜡烛等发光物体所释放出的一种能量形式，光能是一种可再生性能源。6、磁能泛指与磁相联系的能量，严格地说应指磁场能。7、电能，是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。8、化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可以释放出来，变成热能或者其他形式的能量。9、核能是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc2 ，其中E=能量，m=质量，c=光速；
【解答】A. 强度很大的爆炸，不仅有耀眼的光芒，并且伴随着巨响，这是因为爆炸声具有声能，A正确；
B. 我们平时吃的米饭中蕴含着化学能 ，B正确；
C.汽车行驶时需要消耗燃料（如汽油），燃料中储存的能量属于化学能，C错误；
D. 在空中飞行的蒲公英种子具有机械能，D正确；
故答案为：C
3．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量定义和存在形式分析判断。
【解答】A.米饭中储存着化学能，故A正确；
B.被拉弯的弓具有弹性势能，故B错误；
C.遥控器发出的电磁辐射具有电磁能，故C错误；
D.强度很大的爆炸声能将玻璃震碎，因为爆炸声具有声能，故D错误。
故选A。
4．【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】此题考查学生对于一个运动过程中的能量的转化过程。势能分为重力势能、弹性势能、分子势能、引力势能等多种。
【解答】小球在A点时，它具有重力势能。落下时，具有动能。在撞击弹簧后，弹簧压缩最大时，小球静止。弹簧具有弹性势能。
故机械能转化为重力势能→动能→弹性势能，此题答案为B选项。
5．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】分析各个选项中包含的能量转化过程即可。
【解答】电动机行驶时，将电能转化为机械能。
A.电风扇，将电能转化为机械能，故A符合题意；
B.电灯，将电能转化为内能，故B不合题意；
C.收音机，将电能转化为声能，故C不合题意；
D.电饭锅，将电能转化为内能，故D不合题意。
故选A。
6．【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识分析判断。
【解答】瀑布从高峰倾泻而下时，将水的重力势能转化为动能；驱动发动机转动发电，则将动能转化为电能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
7．【答案】B
【知识点】化学变化与物理变化的判别；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】判断过程中是否发生化学变化。化学变化的特征是有新物质生产。
【解答】A.蓄电池放电是蓄电池内部的物质发生化学反应，化学能转化成电能，A不符合题意；
B.水力发电是水的动能转化成电能，没有发生化学反应，B符合题意；
C.汽车燃油做功需要燃油燃烧放出热量，是通过化学反应提供能量，C不符合题意；
D.火箭点火升空需要燃料燃烧放出热量，是通过化学反应提供能量，D不符合题意；
故答案为：B
8．【答案】（1）热辐射
（2）电
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据热的传导方式的知识解答；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）太阳的热是以热辐射方式来到地球的。
（2）太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为电能。
9．【答案】（1）不变
（2）②①③④
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 能量既不会消灭，也不会创生，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。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量的转化和转移有一定的方向性。
【解答】（1）在能量守恒定律中，能的总量是保持不变的。
（2）能量的转化和转移有一定的方向性，地球上能量的来源最终是来自于太阳，所以能量转化的顺序为太阳→树木→火力发电厂→空调。
故答案为：（1）不变 （2） ②①③④ 。
10．【答案】机械；守恒
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）根据能量转化和守恒定律分析解答。
【解答】“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是机械能转化成电能，该过程中能量守恒。
11．【答案】（1）由Q=Vq可得，Q放=Vq=0.02m3×8.4×107J/m3=1.68×106J
（2）水吸收的热量为：Q吸=ηQ放=40%×1.68×106J=6.72×105J
（3）由Q吸=cm△t得，
水的质量为
【知识点】能量利用效率；比热容；燃料的热值
【解析】【分析】（1）根据热值公式的推导式Q放=qV计算天然气完全燃烧放出的热量；
（2）根据公式 Q吸=ηQ放 计算水吸收的热量；
（3）根据公式 计算水壶中水的质量。
12．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化；物体内能的改变方法
【解析】【分析】AB.物体对外界做功，内能减小；外界对物体做功，内能增大；
C.重力势能大小与质量和高度有关；
D.根据能量转化和守恒定律判断。
【解答】AB.根据题意可知，薯片包装袋膨胀的过程，其实是里面的气体对袋子做功的过程，将内能转化为机械能，则内能减小，故A正确，B错误；
C.从浙江到达布达拉宫后，薯片的质量不变，高度增大，则重力势能增大，故C错误；
D.整个过程遵守能量守恒定律，故D错误。
故选A。
13．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】动能和势能统称为机械能。小球在曲面顶端静止，动能为0，只具有重力势能，在下滑过程中，由于曲面光滑，若不计空气阻力，机械能守恒，到曲面底端，只具有动能，据此计算。
【解答】当滑到P点时具有的重力势能是100J，由于此时小球运动，所以在P点也具有动能，故此时小球的机械能大于100J；在下滑过程中，曲面是光滑的，若不计空气阻力，没有机械能损失，故机械能守恒，所以原来小球在曲面顶端静止，只具有重力势能，且重力势能大于100J；当小球在曲面底端时，只具有动能；所以滑到底端时，所有的重力势能都转化成了动能，故此时动能大于100J。
故答案为：A。
14．【答案】D
【知识点】实物的电路连接；电压的测量及电压表的使用；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】A.根据电压表连接情况判断正负极；
B.根据电压表的量程和分度值读数；
C.电源是提供电源的装置；
D.正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，电源外部电流总是从电源的正极出发，经过用电器，回到电源的负极的，电源内部电流是由负极到正极。
【解答】A.根据指针正常偏转，电压表正负接线柱连接正确，铜片连接电压表的“+”接线柱，是正极，故A正确，但不符合题意；
B.由图可知，电压表选择0～3V量程，分度值为0.1V，示数为0.4V，故B正确，但不符合题意；
C.电源是提供电源的装置，水果电池是通过化学反应将化学能转化为电能，故C正确，但不符合题意；
D.电子带负电，在电源内部，电流的方向是由锌片经水果流向铜片，电子定向移动的方向是从铜片经水果流向锌片，故D错误，但符合题意。
故答案为：D。
15．【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】影响重力势能的因素是物体的质量和高度；影响动能的因素是质量和速度。
【解答】由于机械人没水平路线喷洒消毒水，在移动的过程中总质量在减小，而高度不变，所以重力势能一定减小，而速度在增大，动能的大小无法确定如何变化，故A正确，BCD错误。
故答案为：A。
16．【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律；燃料的热值
【解析】【分析】（1）液态氢具有较大的热值，和其他燃料相比，完全燃烧相同质量的液态氢可以释放出更多的热量；
（2）动能的影响因素：物体的质量和运动速度；重力势能的影响因素：物体的质量和物体所处的高度；
（3）燃料燃烧释放的内能部分转化成火箭的机械能，一部分散失了。
【解答】A.火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢可以释放出更多的热量，故A正确；
B.火箭加速升空过程中，速度和高度都增加，动能增加，重力势能增加，机械能增加，不是动能转化为重力势能，故B错误；
C.火箭加速升空的过程中，航天员质量不变，速度和高度都增加，机械能增加，故C错误；
D.燃料燃烧产生的内能只有一部分转化成火箭的机械能，还有一部分被损失了，故D错误。
故答案为：A。
17．【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能的大小与质量、速度有关、重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；机械能为动能和势能的和；自然界的一切现象都符合能量转化和守恒定律。
【解答】A、根据图像可知，乒乓球每次发声的时间间隔变短，故A正确；
BCD、根据波形图可知，乒乓球每次发声时的振幅变小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度变小，这说明弹性势能是减小的；此过程中乒乓球的动能和重力势能转化为弹性势能，弹性势能减小，说明机械能逐渐变小，但整个过程依然遵循能的转化与守恒定律，能的总量保持不变，故BD正确，C 错误；
故选：C。
18．【答案】将点燃的火柴靠近易拉罐底部的小孔， 则里面的酒精被点燃，从而生成高温高压的气体。气体推动上面的纸杯向上运动，此时将燃气的内能转化为纸杯的机械能。
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转换的知识分析解答。
【解答】 将点燃的火柴靠近易拉罐底部的小孔， 则里面的酒精被点燃，从而生成高温高压的气体。气体推动上面的纸杯向上运动，此时将燃气的内能转化为纸杯的机械能。
19．【答案】电磁感应；不会；机械能转化电能，电能转化光能
【知识点】电磁感应；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象。
【解答】设计制作节能夜跑灯，晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在管中运动，线圈切割磁感线，产生感应电流使LED灯发光，是利用电磁感应原理；
若磁体从图中位置向右运动时灯发光，则当它从右端运动到左端时，磁场方向没有变化，线圈切割磁感线的方向与原来相反，产生的感应电流方向与原来相反，由于LED灯具有单向导电性，所以不会发光；
节能夜跑灯工作时能量的转化过程为机械能转化为电能，电能再转化为光能。
故答案为：电磁感应；不会；机械能转化为电能，电能转化为光能。
20．【答案】（1）t2
（2）=
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）根据火箭上升到最高点时速度为0进行解答；
（2）在不计空气阻力的情况下，火箭的机械能守恒进行解答。
【解答】（1）从乙图可知，在t2时刻，火箭的速度为0，则说明它到达最高点；
（2）火箭在整个过程中，不考虑空气的阻力，则火箭的机械能守恒，因此t2与t3时刻机械能相等。
故答案为：（1）t2；（2）=。
21．【答案】（1）机械能
（2）液化
（3）能源无污染、可以循环利用（合理即可）
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】（1）根据能量转化的过程进行分析。
（2）物质从气态变成液态的过程叫液化。
（3）干岩石发电对环境的污染小，可以循环利用。
【解答】（1）由图可知利用干热岩发电，主要涉及的能量转化有：内能→机械能→电能。
（2）高压蒸汽C经过涡轮风扇之后变成温水A，其物态变化过程是液化。
（3）与火力发电相比，该能源的优点是：能源无污染、可以循环利用。
故答案为：（1）机械能；（2）液化；（3）能源无污染、可以循环利用。
22．【答案】（1）小于
（2）
【知识点】影响摩擦力大小的因素；能量利用效率
【解析】【分析】（1）影响滑动摩擦力大小的因素：压力大小和接触面的粗糙程度；
（2）克服重力做有用功，电动机的拉力做总功，根据计算上坡过程中的机械效率。
【解答】（1）当小金在斜坡上时，他对斜面的压力小于重力。在水平轨道上时，他对水平面的压力等于重力，即在斜坡上受到的压力小于在水平轨道上的压力。接触面的粗糙程度相同，则摩擦力f1（2）根据题意可知，克服总重力做的有用功：W有=G总h=（m+M）gH；
电动机的拉力做的总功：W总=FL；
那么上坡过程中的机械效率为：。
23．【答案】大于；50；“胜哥”的重力势能和动能转化成蹦极绳的弹性势能
【知识点】力与运动的关系；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】1）当合力的方向与运动方向相同时，物体做加速运动；
（2）当速度最大时合力为零，即此时弹力等于重力，根据G=mg计算质量；
（3）根据人的动能与势能变化分析。
【解答】（1）t1至t2过程中，弹性绳不断增大，即弹力不断增大，但是“胜哥”自身重力大于蹦极绳对“胜哥”的拉力，即合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动。
（2）在t2时刻速度最大，此时合力为零，即弹力等于重力。根据乙图知，G=500N，则“胜哥”的质量为；
（3）t2至t3过程中，“胜哥”的速度和高度减小，动能和重力势能减小，机械能减小，绳子伸长，弹性势能增大，则“胜哥”和蹦极绳之间的能量转化情况是“胜哥”的机械能转化为弹性绳子的弹性势能。
24．【答案】（1）反射
（2）化学
（3）1.7×106 Pa
（4）135
【知识点】光的反射；光的折射规律；压强的大小及其计算；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，经过计算机处理后，就可获得目标的有关信息；
（2）一般新能源汽车能量回收中制动能量回收是最常见的，它主要是回收车辆在制动或惯性减速时释放出的多余能量，并通过发电机将其转化为电能，最终转化为化学能；
（3）根据p=F/S可求出电车对水平地面的压强；
（4）先求出每辆公交车行驶18km排放二氧化碳的质量，再求出启用“智轨”电车（三编组）替代5辆公交车运送300人时可减少二氧化碳排放量；
【解答】：（1）激光雷达感知与毫米波感知都是通过信号发射端向环境发射电磁波，电磁波遇到障碍物被反射回来，被信号接收系统接收，从而获得车辆周边环境的信息；
（2）“智轨”电车制动是通过电机反向工作实现的，当电车需要减速或停车时，电机将机械能转化为电能，通过电池回收能量，并将电能转化为化学能存储起来；
（3）电车对水平地面的压力为：F=G=mg=51×103kg×10N/kg=5.1×105N，
受力面积为：S=3×4×250cm2=3000cm2=0.3m2，
则电车对水平地面的压强为：p=F/S=5.1×105N/0.3m2=1.7×106Pa；
（4）每辆公交车行驶18km排放二氧化碳的质量为：18km×30L/100km×2.5kg/L=13.5kg，所以启用“智轨”电车（三编组）替代10辆公交车运送300人时可减少二氧化碳排放量为13.5kg×10=130kg；
25．【答案】按压打气筒，气筒对内部气体做功，机械能转化为内能，所以温度上升；按压喷壶气阀后，气体对外做功，内能转化为机械能，风轮由于受到力的作用而飞速旋转；同时，飞轮旋转带动发电机工作，由于电磁感应原理，机械能转化为电能，所以LED灯珠发光；而瓶内气体由于内能减小，所以温度降低；同时，酒精气体分子由于温度降低而发生液化，在酒精小液滴的作用下，激光光路得以显现。
【知识点】力的作用效果；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】做功可以改变物体的内能：当对物体做功时，物体的内能增大、温度升高；当物体对外做功时，物体的内能减小、温度降低；当温度降低时，水蒸气遇冷会液化成小液滴，据此分析回答。
【解答】按压打气筒，气筒对内部气体做功，机械能转化为内能，所以温度上升；按压喷壶气阀后，气体对外做功，内能转化为机械能，风轮由于受到力的作用而飞速旋转；同时，飞轮旋转带动发电机工作，由于电磁感应原理，机械能转化为电能，所以LED灯珠发光；而瓶内气体由于内能减小，所以温度降低；同时，酒精气体分子由于温度降低而发生液化，在酒精小液滴的作用下，激光光路得以显现。
26．【答案】（1）A；B；C；D；E
（2）食物链或食物网
（3）化学能转化为电能
（4）150
【知识点】能量利用效率；动能和势能的转化与守恒；热量的计算
【解析】【分析】（1）清洁能源是不排放污染物的能源，包括核能和可再生能源，可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能等。
（2）有害重金属会随雨水冲刷渗入土壤，进而可能通过食物链在生物体内积累，对生物特别是人类健康造成危害。
（3）电池对外供电时，化学能转化为电能。
（4）能量转化效率、耗电量、焦炭的热值已知，由可得到需要的焦炭质量。
【解答】（1）清洁能源是不排放污染物的能源，包括核能和可再生能源，太阳能是可再生能源，所以核电、水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气都是清洁能源，火力发电在消耗煤的同时会产生大量污染物，火力发电不属于清洁能源，故ABCDE正确。
（2）有害重金属会随雨水冲刷渗入土壤，进而可能通过食物链在生物体内积累，对生物特别是人类健康造成危害。
（3）电池对外供电时，内部发生化学反应，消耗化学能，同时对外提供电能，在这个过程中化学能转化为电能。
（4）由可知需要的焦炭。
故答案为：（1）ABCDE；（2）食物链或食物网 ；（3）化学能转化为电能；（4）150。
27．【答案】（1）做功
（2）水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），水的质量m=0.45kg，水升高温度Δt=0.2℃，
水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器内水吸收热量为378J。
（3）重物下降时减小的机械能W总=Gh=420N×1m=420J，
机械能转化为水的内能的效率
答：机械功转化为水的内能的效率是90%。
【知识点】能量利用效率；热量的计算
【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，做功发生能量的转化，热传递发生能量的转移；
（2）知道水的质量、水的比热容、水上升的温度，利用吸热公式Q吸=cmΔt求水吸收的热量；
（3）根据求得效率。
【解答】（1）在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。所以是通过做功的方式增大了水的内能；
（2）根据Q吸=cmΔt即可计算出容器内水吸收的热量；
（3）先计算出重物下降时做的总功，再根据计算出机械功转化为水的内能的效率。
28．【答案】（1）0.3
（2）0.3
（3）无关
【知识点】力的测量；力是否做功的判断；功的计算公式的应用；能量利用效率
【解析】【分析】居民楼的无障碍通道，属于典型的斜面，可以通过斜面实验研究其省力与效率问题。
【解答】（1）弹簧测力计的读数，根据图中显示每一大格为0.2N，一大格内又分十小格，每小格为0.02牛，图示为0.2牛以上五格，故为0.2N+0.02N×5=0.3N，故答：0.3
（2）根据题意，斜面A到B像距1米，所以根据W=FS=0.3N×1m=0.3J，故答：0.3
（3）根据图丙可知，W1和W2与小车总重G的关系为正比例关系，设关系式分别为：
W1=k1G；
W2=k2G；
由图丙数据可知，当G=5N时，W1=0.75J，W2=0.45J；分别代入关系式中得：
0.75J=k1×5N；
0.45J=k2×5N；
解得：
k1=0.15；
k2=0.09；
由题意可知，拉小车从A点到B点所做的功W1为总功，竖直向上将小车（包含重物）从水平地面提升到B点所做的功W2为有用功，因此机械效率为：
η'=W2/W1=k2G/k1G=0.09G/0.15G =60%；
由此可见，无论物体有多重，机械效率都是一个定值，即用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关；故答：无关
29．【答案】（1）化学
（2）乙
（3）①光合作用；② 氢氧化钠、氧化钙（碳酸钙）；③ 参加植树造林、公共交通出行等；④80
【知识点】能量的相互转化和转移；核裂变与核聚变；根据化学反应方程式的计算
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）轻核结合生成重核，为聚变；重核分裂为轻核，为裂变；
（3）①根据光合作用的产物分析解答；
②在反应过程中，既是反应物又是生成物的物质为可循环利用的物质；
③根据对“低碳生活”的认识解答；
④写出反应的化学方程式，利用二氧化碳的质量计算合成甲醇的质量。
【解答】（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为化学能；
（2）核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式，特点为“二合一”，故选乙；
（3）①二氧化碳是光合作用的主要原料，因此自然界中往往通过光合作用来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳—氧平衡；
②绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点，根据流程图可知，在以上过程中能够循环使用的物质有氢氧化钠、氧化钙等；
③在日常生活中，我们可以采用骑自行车出行、节约用纸等措施践行“低碳生活”理念；
④设合成甲醇的质量为x，
CO2+3H2CH3OH+H2O
44 32
110t x
；
解得：x=80t。
30．【答案】（1）质量不同的木块冲上长木板上后滑行的最大距离均相同。
（2）木块质量和冲上长木板前的速度相同时，随倾角θ的增大，木块冲上长木板后滑行的最大距离s先减小后增大。
（3）选用同一木块、让同一木块在弧形滑道不同高度静止释放（合理即可）。
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。一般表述为：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。也可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、内能（热能）及除机械能和内能以外的任何形式能量的总和。如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。对于此情形，能量守恒定律表述为：“孤立系统的总能量保持不变。”
【解答】（1） 实验时让不同质量的木块从弧形滑道同一位置静止释放，木块从弧形滑道滑下后再冲上长木板。 “胜哥”在该实验中获得的证据（或事实）是 质量不同的木块冲上长木板上后滑行的最大距离均相同。 所以证明猜想一错误；
（2） 据表中数据，可得出的结论是木块质量和冲上长木板前的速度相同时，随倾角θ的增大，木块冲上长木板后滑行的最大距离s先减小后增大。
（3）同一高度释放使得其到达水平面的初始速度相同，所以探究猜想三：物体冲上斜坡的最大距离与冲上斜坡前的速度有关。 应该选用同一木块、让同一木块在弧形滑道不同高度静止释放
故答案为：（1） 质量不同的木块冲上长木板上后滑行的最大距离均相同。 （2） 木块质量和冲上长木板前的速度相同时，随倾角θ的增大，木块冲上长木板后滑行的最大距离s先减小后增大。 （3） 选用同一木块、让同一木块在弧形滑道不同高度静止释放
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)