浙教版科学九年级上册 3.8能量的转化与守恒 同步练习（含答案）

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浙教版科学九上能量的转化与守恒3.8能量的转化与守恒（含答案）
一、选择题
1．下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的是（　　）
A．暖瓶塞被热气弹开，内能转化为机械能 B．给电池充电，化学能转化为电能
C．电饭锅工作，电能转化为内能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移
2．为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作、生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电。这样白天与晚上的能量转化形式是（　　）
A．白天：太阳能→内能→电能 B．白天：太阳能→电能→化学能
C．晚上：化学能→电能→太阳能 D．晚上：化学能→电能→化学能
3．如图所示是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后形状记忆合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是（　　）
A．科技发展制造出了永动机
B．转动会使水温升得更高
C．“永动机”依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
D．水的内能转化为转轮的机械能
4．如图是一种“磁悬浮电灯”，由灯泡和底座两部分组成。灯泡悬浮在空中，内部虽没有电池，也没有导线与其相连，但它却能发光。关于“磁悬浮电灯”的说法中，正确的是（　　）
A．“磁悬浮电灯”发光，不需要消耗能量
B．“磁悬浮电灯”是高科技产品，不必遵守能量守恒定律
C．“磁悬浮电灯”不掉下来，是因为它受到的磁力大于重力
D．“磁悬浮电灯”发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取
5．2019年8月23日，由俄罗斯建造的世界首座浮动核电站——“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站开赴北极圈，这座海上浮动式核电站发电量达70百万瓦，足够3.5万户家庭使用。下列有关浮动核电站的说法不正确的是（　　）
A．能量转化时先将核能转化为化学能
B．获得核能的途径是核裂变
C．发电量达70百万瓦指的是发电功率
D．受到的浮力大小等于它的重力
6．某物体对外做功，消耗了100J的机械能，这些机械能转化为其他形式的能量是（　　）
A．50 J B．100 J C．0 J D．无法确定
7．在密闭的房间里有一个开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（　　）
A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定
8．AB、AC、AD三个光滑斜面，其中AD为曲面，小球从A点分别沿三个面静止滑下，撞击放在B、C、D位置的相同物块，小球和物块移动相同的距离停下，不计碰撞时的能量损耗，下列说法错误的是（　　）
A．小球对三物块做功一样多
B．小球在A点时，具有相同的机械能
C．小球在下滑过程中势能全部转化为动能
D．小球在撞击三个物块前瞬间具有的动能是不同的
9．如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至P点，使细线处于拉直状态，然后由静止开始释放，小球经M、N至右侧最高点Q。下列分析正确的是（　　）
A．小球从P点到M点的过程中运动状态不变
B．小球从M点到N点的过程中机械能保持不变
C．小球到达Q点时，将返回N点，这是因为小球有惯性
D．若小球到达Q点时细线断开，小球将竖直下落
10．如图，木块以一定速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能
C．C点的动能可能等于A点的动能，但一定小于B点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
二、填空题
11．如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是　 　，若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，则小球的运动状态是　 　。
12．俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有 　 　的。核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核 　 　（选填“聚变”/“裂变”）。单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是 　 　冲程。
13． 如图小明到上海“欢乐谷”游玩，乘坐过山车时的情景，当小明乘坐的无动力小车从图中轨道的点自由滑到轨道点的过程中，小车动能______(选填“增加”、“减少”或“不变”)，若该小车从轨道的点由静止开始自由滑行，则小车______(选填“能”或“不能”）到达轨道的点。
14．如图是太阳能燃料电池的组成与功能示意图，请根据图示回答下列问题：
（1）电解槽的作用是电解水，写出该反应的文字表达式：　 　；电解一定量的水，当正极产生5L气体时，负极产生的气体体积约为 　 　L，该气体具有可燃性，点燃该气体前必须 　 　。
（2）夜晚，太阳能燃料电池工作时的能量转化途径为 　 　（填字母序号）。
A.太阳能→电能→热能 B.化学能→电能→热能
C.太阳能→化学能→电能→热能 D.电能→化学能→电能→热能
（3）太阳能燃料电池中可循环使用的原料是 　 　。
（4）与单一的太阳能电池相比，太阳能燃料电池的优点是 　 　。
15．如图所示是太阳能路灯，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将 　 　能转化为 　 　能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。太阳能是在太阳内部氢原子核发生 　 　（选填“裂变”或“聚变”）时释放出的核能。蓄电池充电时将电能转化为 　 　能。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.1×107J，这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作50h，则该太阳能路灯的能量转化效率是 　 　%。
16．在光滑水平面上，有一重为G的小球与弹簧接触，现用恒力F将球向左推动，将弹簧压缩，依次经过A、B、C位置，AB、BC距离都为s，如图所示（图中水平面未画出）。
（1）从A位置到B位置，推力F做功为 　 　；
（2）使球分别停留在B、C两个位置，撤去力F后，小球水平向右能达到的最大速度记为vB、vC。则vB　 　vC（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
三、解答题
17．能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。
材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。
材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。
（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是 　 　。
（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中　 　（填能的一种形式）转化为水的内能。
（3）结合材料分析，以下观点正确的是 　 　。（可多选）
A.伟大科学家的观点都是正确的
B.测量工具的发展有助于科学理论的研究
C.对科学的认识是一个不断修正完善的过程
18．如图是一艘完全依靠太阳能驱动的船。该船长30米，宽15米，满载时排水量60吨，船底浸入水中最大深度为2.8m，船的表面安装们太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示，g取10N/kg，水的密度ρ＝103kg/m3，求：
（1）满载时太阳能船受到的浮力和船底2.8m处受到水的压强。
（2）第50s到第100s内牵引力做的功及该过程中太阳能船的效率。
答案
1．解：A、暖瓶塞被热气弹开，热气的内能转化为瓶塞的机械能，正确；
B、给电池充电，消耗电能，得到化学能，是电能转化为化学能，错误；
C、电饭锅工作，消耗电能，得到内能，是电能转化为内能，正确；
D、用热水袋取暖，热水袋的内能传递给人，是内能的转移，正确。
故选：B。
2．解：南沙某岛礁上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能利用，也可以将多余的太阳能给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，以便在晚上使用；所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能→电能→化学能；
在晚上，蓄电池给探照灯供电，只是将化学能转化成电能使用。
故选：B。
3．解：A、从能量守恒定律可知，科技再发展也不可能制造出永动机，故A错误；
B、永动机转动时，不断从热水中吸收热量，热水的温度会降低，故B错误；
C、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；
D、轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，其具有热涨冷缩的性质，当其进入热水后受热膨胀而伸展，在水的反作用力作用下而转动，水的内能转化为机械能，故D正确。
故选：D。
4．解：AB、根据能量守恒定律知“磁悬浮电灯”发光，得到了光能，肯定是通过某种方式获取了其他形式的能量，故AB错误；
C、灯泡在竖直方向受到两个力的作用：重力和磁力，并且保持静止状态，说明这两个力是一对平衡力，大小相等，故C错误；
D、由能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，因此，“磁悬浮电灯”发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取，故D正确。
故选：D。
5．解：A、核电站发电过程：核能先转化为内能；水受热以后温度上升、沸腾会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能；蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故A错误；
B、目前核电站获得核能的途径是核裂变，故B正确；
C、这座海上浮动式核电站发电量达70百万瓦指的是发电功率，故C正确；
D、“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站漂浮在海上，所以受到的浮力大小等于它的重力，故D正确。
故选：A。
6．解：力学中，物体对外做功的过程中，就是机械能转化成其他形式能的过程，消耗的100J的机械能，就说明有100J的机械能转化成了其他形式的能量。
故选：B。
7．解：冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，密闭的房间里，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了。故BCD错误，A正确。
故选：A。
8．解：小球在A点时处于静止状态，动能为零，所处高度相同，重力势能相等，机械能为动能和重力势能之和，所以，小球在A点时具有相同的机械能，AB、AC、AD是三个光滑斜面，小球在下滑过程中不受摩擦力的作用，所以，势能全部转化为动能，不计碰撞时的能量损耗，小球在撞击三个物块前瞬间具有的动能相等，又因为在B、C、D三点上的物体相同，对水平面的压力相等，接触面的粗糙程度相同，所以三个物块所受摩擦力的大小相等，故物块移动了相同的距离，根据W＝Fs可知，小球对三物块做功一样多。
故ABC正确，D错误。
故选：D。
9．解：根据题意，小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，机械能守恒，a的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故a错误；
b点的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b图线的机械能大于A点的机械能，故b错误；
c图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故c正确；
小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故d错误。
若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，由于惯性，仍具有沿轨道方向向上运动的速度，则小球的运动状态是水平向右做匀速直线运动；
故答案为：c；水平向右做匀速直线运动。
10．解：
A、小球从P点到M点的过程中，运动的方向、运动的速度都发生了变化，所以运动状态改变，故A错误；
B、由图可知，P点的高度大于Q点的高度，这说明小球在运动的过程中，机械能逐渐变小，所以机械能是不守恒的，故B错误；
C、小球到达Q点时，小球受到竖直向下的重力、沿绳子方向向上的拉力，这两个力不是平衡力，小球在这两个力的合力的作用下返回N点，与小球的惯性无关，故C错误；
D、若小球到达Q点时的速度为0，细线断开，小球在竖直向下的重力的作用下竖直下落，故D正确。
故选：D。
11．解：
A、D点与A点相比，高度减小，则重力势能减少，由于接触面可能存在摩擦，则部分机械能可能会转化为内能，机械能可能减小，故A错误；
B、A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B正确；
C、木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，若BC之间是光滑的，则木块的速度不变，所以B点、C点的动能可能等于A点的动能，故C错误；
D、木块从B到C，木块与地面有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，但与A点的动能不确定，故D错误。
故选：B。
12．解：生活中的很多事例表明，能量的转化和转移都是有方向性的；
核电站是利用核反应堆中可控的核裂变来进行发电的；
单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是做功冲程，这一过程中高温高压的燃气对活塞做功。
故答案为：方向性；裂变；做功。
13．小车从点到点，小车的质量不变，速度不断增大，动能不断增大。
由于小车在点和点只具有重力势能，小车的质量不变，点高度小于点高度，小车在点的重力势能小于点的重力势能，小车从轨道的点由静止开始自由滑行，即使没有摩擦力的情况下，小车也是无法到达点的，何况此时还有摩擦力，故所以小车更不会到达点。
故答案为：增加；不能；
14．解：（1）电解水生成氢气和氧气，该反应的文字表达为：水氢气+氧气；在电解水时“正氧负氢、氢二氧一”电解一定量的水，当其中一个电极产生5mL气体时，负极产生的气体体积是10ml，氢气具有可燃性，点燃氢气前必须验纯；
（2）夜晚，太阳能燃料电池工作的原理是利用白天电解槽产生的氢气和氧气反应，把产生的能量转化为电能，然后利用电能给热水器加热，故能量转化途径为：化学能→电能→热能；
（3）水电解生成氢气和氧气，氢气和氧气反应又生成水，故太阳能燃料电池中可循环使用的原料是水；
（4）太阳能电池只有在有阳光的时候才能产生电能，与单一的太阳能电池相比，太阳能燃料电池在晚上也可以使用，延长了电池的使用时间。
故答案为：（1）水氢气+氧气；10；验纯；
（2）B；
（3）水；
（4）晚上也可以使用。
15．解：（1）太阳能电池板接收太阳能，并将太阳能转化为电能；
（2）太阳能是在太阳内部氢原子核发生核聚变时释放出的核能；
（3）蓄电池充电时，消耗电能，产生化学能，所以是将电能转化为化学能的过程；
（4）由P＝可得获得的电能：
W＝Pt＝35W×50×3600s＝6.3×106J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量E＝2.1×107J，
该太阳能路灯的能量转化效率：
η＝＝×100%＝30%。
故答案为：太阳；电；聚变；化学；30。
16．解：（1）从A位置到B位置，推力F做功：W＝Fs；
（2）由图示可知，弹簧被压缩到C位置的弹性势能大于被压缩B位置，
撤去力F后，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，由于水平面是光滑的，弹性势能越大，转化为小球的动能就越大，小球能达到的最大速度就越大，
所以，vB＜vC。
故答案为：（1）Fs；（2）小于。
17．解：（1）笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”，所以“能量”的单位是kg m/s；
（2）是焦耳实验的装置中，重物的上下运动，重物具有机械能，带动叶片转动，这个过程中机械能转化为水的内能；
（3）A、伟大科学家的观点不一定都是正确的，故A错误；
B、测量工具的发展有利于实验数据的精确获得，有助于科学理论的研究，故B正确；
C、对科学的认识是一个不断修正完善的过程，故C正确。
故选BC。
故答案为：（1）kg m/s；（2）机械能；（3）BC。
18．解：（1）满载时太阳能船受到的浮力F浮＝G排＝m排g＝60×103kg×10N/kg＝6×105 N，
船底2.8m处受到水的压强p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×2.8m＝2.8×104Pa；
（2）第50s到第100s内，由图甲可知牵引力F＝10×104N，由图乙可知船匀速行驶的速度v＝1m/s，船行驶的距离s＝vt＝1m/s×50s＝50m，
第50s到第100s内牵引力做的功W＝Fs＝10×104N×50m＝5×106J，
由题可知，太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6×105W，则第50s到第100s的运动过程中，太阳能电池板接收到的太阳能E＝Pt＝1.6×105W×50s＝8×106J，
则太阳能船的效率η＝＝62.5%
答：（1）满载时太阳能船受到的浮力是6×105 N，船底2.8m处受到水的压强是2.8×104Pa；
（2）第50s到第100s内牵引力做的功是5×106J，该过程中太阳能船的效率是62.5%。
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