3.8 能量的转化与守恒 同步练习（含解析）

3.8 能量的转化与守恒 同步练习
、选择题
下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．电饭煲 B．电视机
C．洗衣机 D．油烟机
当电路通电时，有一个提供电能的装置和一个消耗电能的装置在工作（　　）
A．提供电能的装置叫用电器
B．消耗电能的装置叫电源
C．在整个电路中能量转化不守恒
D．在整个电路中能量转化有方向性
为解决日益加剧的温室效应等问题，科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环体系：
上述关系图能反映的观点或思想有（　　）
① 化学变化中元素种类是守恒的 ②燃烧时化学能可以转化为热能和光能
③ 二氧化碳也是一种重要的资源 ④无机物和有机物可以相互转化
A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④
如图是某排球比赛中的情景，下面说法正确的是（不计空气阻力）
A．运动员在跳起拦网的过程中，势能转化为动能
B．运动员拦网成功，说明了力能改变物体的运动状态
C．排球在空中飞行的过程中，受到平衡力的作用
D．排球离开手后能继续往前飞行，是因为排球受到惯性作用
如图是杂技演员演出时的过程示意图，男演员从甲处自由下落，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处.由于存在空气阻力，下列说法不正确的是（　　）
A．男演员的质量必须要大于女演员的质量
B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C．男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
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
如图是一个迷你音响实物图片如图甲和铭牌如图乙。对于该音响，下列说法正确的是(　　)
A．锂电池工作时，将电能转化为化学能
B．音响在5V电压下正常工作
C．音响正常工作时每秒消耗电能5J
D．音响正常工作时电流是0.6A
如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的 O 点，自由伸长到 B 点，小科用该装置进行了两次实验：第一次将一小物体 m 靠在弹簧旁，但不固定，并把弹簧压缩到A 点，然后释放，小物体能运动到 C 点静止，测量 AC 长度为 L；第二次将物体 m 系在弹簧上，也在 A 点由静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为 S．若物体与水平地面间的滑动摩擦力大小不变，试判断下列说法中正确的是（　　）
A．第一次，物体从A 到B 动能越来越大，从 B 到C 动能越来越小
B．第二次物体静止后，弹簧可能存在弹性势能
C．第二次物体运动的总距离 S 一定等于 L
D．第二次物体一定停在B 点
下列是关于弹簧门在自动关闭过程中能量转化的说法， 其中正确的是 (　　)
A．弹簧的弹性势能转化为门的动能
B．门的动能转化为弹簧的弹性势能
C．门的势能转化为弹簧的动能
D．弹簧的动能转化为门的势能
1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（　　）
A． 当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启
C．航标灯消耗的电能是空气的机械能转化来的
D．航标灯消耗的电能是海水的机械能转化来的
、填空题
如图是一款锂电池电动自行车，锂离子电池可充电。
（1）Li2MnO4是锂电池的材料之一。Li2MnO4中Li的显+1价，则Mn的化合价为　 　。
（2）使用电池提供动力骑行该车时，电能主要转化为车的　 　能。
（3）用如图所示向上的力将后轮略微提起，其中最省力的是　 　。
用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是　 　；在此过程中弹簧弹性势能的增加量为　 　。（整个过程中不计能量损耗）
如图所示是某公路上的“避险车道"。该车道是由粗糙的碎石铺成的一个陡坡，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。当行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道主要是将高速行驶汽车的　 　能转化为　 　能。
、实验探究题
小明利用如图所示的实验装置，探究动能大小的影响因素。实验时小明让不同质量的铁球从斜面的某一高度静止释放，并测量长图钉被撞击后插入泡沫块的深度。实验数据如表所示。
实验次数 1 2 3 4 5
铁球质量/克 5 10 10 15 20
铁球释放高度/厘米 50 40 60 50 20
图钉插入深度/厘米 2.0 3.2 4.8 6.0 x
（1）实验中采用了转化法，即长图钉插入泡沫块的深度越深，则表明小球的动能越大。请结合功与能关系对其原理进行解释：　 　。
（2）根据实验获得的数据，推测表格中 x 的大小为　 　厘米。
（3）实验过程中，小明发现长图钉插入的深度比较接近，导致无法准确得出实验结论，针对以上问题可采取的改进措施为：　 　。
、解答题
排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。
（1）解释整个过程中能量是否守恒。
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
3.8 能量的转化与守恒 同步练习答案解析
、选择题
A
【解析】电流通过导体时都会发热，据此对各个选项进行判断即可。
A．电饭煲，将电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故A符合题意；
B．电视机，将电能转化为光能和声能，与热效应无关，故B不合题意；
C.洗衣机 ，将电能转化为机械能，与热效应无关，故C不合题意；
D.油烟机，将电能转化为机械能，与热效应无关，故D不合题意。
故选A．
D
【解析】在电路中，电源是提供电能的，用电器消耗电能，将电能转化为其他形式的能，在能的转化过程在能量是守恒的。
在电路中，电源是提供电能的装置，它将其它形式的能转化为电能；用电器是消耗电能的装置，它将电能转化为其它形式的能，电路中的能量转化过程是电源的能量通过用电器转化其他形式的能量，所以整个电路中能量转化有方向性，并且在能的转化过程在能量是守恒的。
故答案为：D
D
【解析】根据图示中各物质转化结合化学反应遵循质量守恒定律分析。
① 化学变化中元素种类是守恒的，正确； ②燃烧时化学能可以转化为热能和光能，正确；③ 由转化图可知，二氧化碳也是一种重要的资源，正确； ④由流程图可知，无机物和有机物可以相互转化，正确；
故选D。
B
【解析】（1）物体由于运动而具有的能量叫做动能，物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
（2）力的作用效果为可以使物体发生形变以及可以改变物体的运动状态。
（3）惯性是物体本身具有的一种保持原来运动状态不变的性质。
A．运动员在起跳拦网的过程中，属于体内的化学能转化为动能。故选项错误。
B.运动员拦网成功，排球的运动方向发生了改变，说明力可以改变物体的运动状态，故选择正确。
C.排球在空中飞行的过程中，由于不计空气阻力，因此排球只受到重力的作用，故选项错误。
D.惯性是物体本身具有的一种保持原来运动状态不变的性质，排球继续飞行是由于排球具有惯性，而不能说是受到惯性作用。故选项错误。
故答案为：B。
D
【解析】首先根据能量守恒分析两个演员能量之间的关系，然后再考虑空气阻力，判断二者的能量的大小关系；运动时间越长，机械能的损失越大。
如果没有空气阻力，那么机械能守恒，即男演员起跳时的重力势能等于女演员最终在乙处时的重力势能。由于空气阻力，机械能在不断减少，所以男演员的重力势能肯定大于女演员的重力势能。男演员的高度小，那么他的质量一定要大于女演员的质量，故A．B、C正确不合题意；
由于女演员在运动过程中克服空气阻力，因此它的机械能是不断减少的，即弹起时的动能肯定大于她在乙处时的机械能，故D错误符合题意。
故选D。
B
【解析】根据能量转化的知识分析判断。
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。
C
【解析】电能，是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。
A．迷你音响是将电能转化为内能和声能；故A错误；
B、由铭牌可知，该音响的额定电压是3V，即3V时音响正常工作；故B错误；
C、音响正常工作1s消耗的电能是W=Pt=5W×1s=5J，故C正确；
D、音响额定功率是5W，额定电压是3V，则正常工作电流是故D错误；
故答案为：C。
B
【解析】（1）当合力与运动方向相同时，物体作加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力方向与运动方向相反时，物体作减速运动；
（2）根据二力平衡的知识分析即可；
（3）根据能量转化的知识和二力平衡的知识判断；
（4）根据（3）中的分析判断。
第一次，物体从A到B弹力越来越小而摩擦力大小不变，肯定有一个时刻弹力和摩擦力相等，即此时合力为零，因此物体从A到B先加速后减速，所以动能先增大后减小。到B点时弹力为0，从B到C点物体只受摩擦力，合力向左，与运动方向相反，因此速度不断减小，所以动能越来越小，故A错误；
第二次物体静止后，可能弹力和摩擦力相互平衡，即弹簧可能发生形变，所以弹簧可能存在弹性势能，故B正确；
第二次，如果弹性势能全部转化为内能（即克服摩擦力做功），且摩擦力恒定，那么物体可以停在B点，那么S=L；如果弹性势能没有全部转化成内能（即还有一点弹性势能），那么物体可以停在B点左侧或者右侧，靠摩擦力和弹力平衡就可以静止，摩擦力恒定，所以S＜L，故C、D错误。
故选B。
A
【解析】根据能量转化的知识判断。
弹簧门被打开时，它里面的弹簧受到外力而发生形变，从而产生弹性势能。当它自动关闭时，弹簧恢复原来形状，即弹性势能减小，而门由静止状态变成运动状态而关闭，从而产生动能，因此为弹簧的弹性势能转化为门的动能。
故选A．
D
【解析】通过所给的示意图分析海浪发电的过程和能量转化过程即可。
AB.根据图片可知，海水下降时，气室内体积增大压强减小，则阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室； 海水上升时，气室内体积减小压强增大，则阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室，故A．B错误；
CD.整个过程是海水推动活塞做功，将海水的机械能转化成了电能，故C错误，D正确。
故选D。
、填空题
（1）+6
（2）机械
（3）FA
【解析】（1）在化学式中，正负化合价的代数和为零；
（2）根据能量转化的知识分析；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力臂越长，则动力越小。
（1）在化学式 Li2MnO4 中，Li的显+1价，O的化合价为-2，根据正负化合价代数和为零得到：（+1）×2+x+（-2）×4=0，解得：x=+6价，
（2）使用电池提供动力骑行该车时，电能主要转化为车的机械能。
（3）根据图片可知，当提起后轮时，前轮相当于支点，车的重力为阻力，此时FA到支点的距离最大，则它的动力臂最长，因此最省力。
mgh；mgh
【解析】（1）当物体下落时，根据W=Gh计算物体重力所做的功；而重力所做的功就是物体重力势能的减小量。
（2）铁球下落到C点时，它的重力势能减小，而弹簧的弹性势能增加，因此铁球重力势能转化为弹簧的弹性势能，即弹簧弹性势能的增加量等于重力势能的减小量。
从A位置到C位置铁球的重力做功是 ：W=Gh=mgh；在此过程中弹簧弹性势能的增加量为mgh。
动；重力势
【解析】动能与速度和质量有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析能量转化的过程。
当汽车冲向避险车道时，车的质量不变但高度增大，那么车的重力势能增大；车的速度减小，则车的动能减小，则这个过程将行驶汽车的动能转化为重力势能。
、实验探究题
（1）小球动能越大，传递给长图钉的能量也越大，克服长图钉的摩擦力做功，根据W=fs，摩擦力相同，W越大，s越大。
（2）3.2
（3）增大两球质量差、或增加小球的下落高度差、 增加撞击次数；选用质量更大的小球
【解析】（1）根据能量转化和功的计算式W=Fs分析解答；
（2）根据表格数据，确定图钉插入深度与铁球质量和高度的关系，然后推算X的数值。
（3）球的质量越大，高度越大，撞击的次数越多，图钉受到的撞击能量越大，则图钉插入越深，据此分析解答。
（1）实验中采用了转化法，即长图钉插入泡沫块的深度越深，则表明小球的动能越大。原理为：小球动能越大，传递给长图钉的能量也越大，克服长图钉的摩擦力做功，根据W=fs，摩擦力相同，W越大，s越大。
（2）根据实验1和4可知，当高度相同时，铁球质量增大到原来的3倍时，深度也增大到原来的3倍，即深度与铁球质量成正比；
根据实验2和3可知，当铁球质量相同时，高度增大到原来的1.5倍，深度也增大到原来的1.5倍，即深度与高度成正比。
那么图钉插入深度与质量和高度关系可以表示为：h=amh高；
根据实验1得到：2cm=a×5g×50cm；
根据实验5得到：x=a×20g×20cm；
两式作比得到：；
解得：x=3.2cm。
（3）实验过程中，小明发现长图钉插入的深度比较接近，导致无法准确得出实验结论，针对以上问题可采取的改进措施为：增大两球质量差、或增加小球的下落高度差、 增加撞击次数；选用质量更大的小球。
、解答题
（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
【解析】（1）根据能量转化和守恒定律分析；
（2）物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动。据此分析动能和势能的改变即可。
（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
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