14.3能量的转化和守恒 课时作业（含解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

14.3能量的转化和守恒
一、单选题：本大题共9小题，共18分。
1.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
2.人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是( )
A. 用天然气灶炒菜，是电能转化为内能
B. 电梯运行过程中，是机械能转化为电能
C. 用太阳能电池板，是太阳能转化为电能
D. 秋千向下摆的过程中，是动能转化为重力势能
3.图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是
A. 光电池板是将电能转化为光能
B. 照明灯是将内能转化为电能
C. 小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D. 蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
4.下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是( )
A. 钻木取火是将机械能转化成内能
B. 酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C. 发电机发电时，将机械能转化为电能
D. 人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
5.有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( )
A. 装置所具有的机械能始终不变
B. 如果没有能量补充，装置最终会停下来
C. 根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D. 装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
6.如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对下图方框中能量形式判断正确的是( )
A. 甲是“内能” B. 乙是“电能” C. 丙是“光能” D. 丁是“机械能”
7.如图所示，在处于自然状态的弹簧上端放置一个铁球，松手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度最大，到达C位置铁球的速度变为零整个过程中不计能量损耗。则下列说法中正确的是( )
A. 到达B位置时，铁球所受的合力不为零
B. 到达C位置时，铁球的动能和重力势能之和最小
C. 从A点到C点的过程中，铁球的动能一直不断减小
D. 从B点到C点的过程中，铁球始终受到平衡力的作用
8.市场上有一种“磁悬浮电灯”，如图所示，该电灯内部没有电池，电灯本身没有导线与家庭电路接通，但能够发光。关于这个“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”不掉下来，是它受到的浮力等于重力
C. “磁悬浮电灯”受到竖直向上的磁场力大于它受到的重力
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
9.2023年10月31日北京航天飞行控制中心向“神舟十六号”飞船发出返回指令，“神舟十六号”穿过大气层时会进入黑障区如图所示。下列说法正确的是( )
A. 返回舱与大气摩擦过程中，是通过热传递的方式增大内能的
B. 返回舱进入黑障区的过程中，主要是将化学能转化为内能
C. 返回舱在返回过程中会发生能量转化和转移，但能量的总量保持不变
D. 返回舱减速下降过程中，返回舱的机械能增加
二、多选题：本大题共1小题，共3分。
10.如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它从斜面上加速滚下，滚到水平面上后减速停止，然后又反向滚回到斜面上( )
A. 罐子在滚动过程中没有力对其做功
B. 罐子滚动过程中第一次速度变为零时，橡皮筋的弹性势能最大
C. 罐子在水平面上最终停止运动说明能量守恒定律不一定成立
D. 罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能不守恒
三、填空题：本大题共8小题，共16分。
11.2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将______转化为_____能。能量转化过程中，能量的总和_______选填“增大”、“减小”或“不变”的。
12.如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程___________选填“符合”或“不符合”能量的转化和守恒定律。
13.中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在_______点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能_______选填“大于”“等于”或“小于”在D点的机械能。整个过程能量的总量_______选填“守恒”或“不守恒”。
14.小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。上述现象中，能量是不是逐渐消失了？__________说说你的理由__________。
15.2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的__________能转化为内能，然后再转化为卫星的___________能。
16.小梦在学习完能量转化知识后，设想了如图所示的方案，先利用水力发电，然后再利用发出的电驱动抽水机把水抽到蓄水池，这样就可以一直循环下去，你认为这个设计方案_____选填“可行“或“不可行“，理由是_____。
17.用两块铜片、热电偶、电动机带风扇组成一个电路，铜片1插在热水中，铜片2放在空气中，如图所示，半分钟左右风扇发生转动，这就是温差发电现象。温差发电的实质是_____能转化为_____能。利用这套装置，最终热水的内能________选填“能够”或“不能够”全部转化成风扇的机械能。温差发电________选填“遵守”或“不遵守”能量守恒定律。
18.让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示不考虑空气阻力。已知该轻质橡皮筋每受到的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：，，。
小球从a点到c点的过程中，小球动能变化情况是________变大/变小/先变大再变小/不变/先变小再变大；
当橡皮筋弹性势能最大时，小球处于________状态平衡/非平衡；
实验中所用小球的重力为________N。由a点到b点，动能变化量________大于/小于/等于重力势能变化量。
四、简答题：本大题共2小题，共10分。
19.停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。讨论秋千和小球在运动中的能量转化。为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪里去了？
20.为了纪念伟大的物理学家爱因斯坦在100年前完成的三项重大科学发现，联合国把2005年定为“国际物理年”，在纪念活动中，小伟展示给大家一幅“特殊烧水装置”图，表达了他对自然界中能量转化规律的理解。
请结合本图内容，说明能量在自然界中的转化规律。
在生产、生活中有许多涉及多次能量转化的事例，请试举一例至少涉及两次能量转化
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【知识点】能量的转化
【详解】瀑布中的水在高处时具有重力势能，当水从高处倾泻而下时，将水的重力势能转化为动能，冲动发电机的叶轮旋转，从而将动能转化为电能。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2.【答案】C
【解析】【知识点】能量的转化
【详解】用天然气灶炒菜，是化学能转化为内能，故A错误；
B.电梯运行过程中，是电能转化为机械能，故B错误；
C.用太阳能电池板，利用太阳光发电，是太阳能转化为电能，故C正确；
D.秋千向下摆的过程中，是重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
3.【答案】C
【解析】【知识点】能量的转化
【详解】光电池板是将光能转化为电能；照明灯是将电能转化为光能；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能；蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能．所以C项正确．
4.【答案】D
【解析】【知识点】能量的转化、能量守恒定律
【详解】钻木取火是通过做功的方式改变内能的，是将机械能转化成内能，故A正确，不符合题意；
B.酒精燃烧时，消耗化学能，产生内能，把化学能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C.发电机发电时，消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能，故C正确，不符合题意；
D.能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故D错误，符合题意。
故选D。
5.【答案】B
【解析】【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、机械能与其他形式能的转化、能量守恒定律
【详解】由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确；
D.装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。
故选B。
6.【答案】B
【解析】【知识点】能量的转化
【详解】给电池充电时是将电能转化为化学能，故甲是“电能”，电池供电时再将化学能转化为电能，故乙是“电能”，电动机工作时将电能转化为机械能，故丙是“机械能”，照明灯工作时将电能主要转化为光能，故丁是“光能”，故ACD错误，B正确。
故选B。
7.【答案】B
【解析】【知识点】合力及力的合成、平衡状态的判断、比较动能大小、能量守恒定律
【详解】铁球向下运动，当铁球受到的合力向下时，铁球速度越来越快，当铁球受到的合力向上时，铁球速度将越来越小，当铁球速度最大时，合力为零，铁球到达B位置速度最大，所以到达B位置时，铁球所受的合力为零，故A错误；
B.到达C位置时，弹簧的弹性势能最大，由能量守恒定律可知，铁球的动能和重力势能之和最小，故B正确；
C.从A点到C点的过程中，铁球的速度先增加后减小，所以铁球的动能也是先增加后减小，故C错误；
D.从B点到C点的过程中，铁球做减速直线运动，不是平衡状态，所以铁球没有始终受到平衡力的作用，故D错误。
故选B。
8.【答案】D
【解析】【知识点】二力或多力平衡问题、能量守恒定律
【详解】根据能量守恒定律可知，电灯发光，一定消耗电能，电能也一定由其他形式的能量转化而来，所以需要消耗能量，由于没有电池，也没有与家庭电路相连，所以“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A错误，D正确；
“磁悬浮电灯”不掉下来，“磁悬浮电灯”受到竖直向上磁场力和竖直向下的重力，且受到竖直向上的磁场力等于它受到的重力，故B错误，C错误。
故选D。
9.【答案】C
【解析】【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、通过做功改变物体内能时，能量的转化、能量的转化、能量守恒定律
【详解】返回舱与大气摩擦过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故是通过做功的方式增大内能的，故A错误；
B.返回舱进入黑障区的过程中，返回舱与大气摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，故B错误；
C.根据能量守恒定律，返回舱在返回过程中与空气摩擦，将机械能转化为内能，会发生能量转化和转移，但能量的总量保持不变，故C正确；
D.返回舱减速下降过程中，与空气摩擦，将机械能转化为内能，速度减小、高度减小，动能和重力势能都减小，故返回舱的机械能减小，故D错误。
故选C。
10.【答案】BD
【解析】【知识点】力做功的必要因素、物体运动过程中各种机械能的变化情况、常见的机械能守恒及其辨析、能量守恒定律
【详解】罐子在向下滚动的过程中，受到竖直向下的重力，所以重力做了功，同时，罐子在反向滚回前要克服橡皮筋的弹力做功，反向滚回过程，橡皮筋的弹力对罐子做功，故A不符合题意；
B.罐子从斜面滚下时，重力势能转化为动能和弹性势能，在水平面滚动时，动能转化为弹性势能，当动能减小到0，即速度为0时，弹性势能最大。之后，反向滚回斜面，再次速度为零。故B符合题意；
C.罐子在斜面与水平面间运动，最后在水平面停止的过程，机械能转化成内能，而不是机械能消失了，故C不符合题意；
D.罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，除了受到重力，还受到弹力的作用，所以机械能不守恒，故D符合题意。
故选BD。
11.【答案】 化学 内 不变
【解析】【知识点】能量的转化、能量守恒定律
【详解】燃料燃料时放出热量，将自身化学能转化为内能。
火箭升空时，燃料将化学能转化为内能，再通过发动机将内能转化为机械能，根据能量守恒定律可知，在能量转化过程中，能量的总和保持不变。
12.【答案】符合
【解析】【知识点】能量守恒定律
【详解】摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
13.【答案】A 大于 守恒
【解析】【知识点】比较动能大小、辨析物体的机械能是否发生变化、能量守恒定律
【详解】离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，则在A点动能最大。
根据篮球在等高点B和D的能量柱状图可知，篮球在B点和D点重力势能相等，在D点的动能小于在C点的动能，动能和势能统称为机械能，则篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。根据能量守恒定律可知，整个过程能量的总量守恒。
14.【答案】不是 见解析
【解析】【知识点】能量守恒定律
【详解】小球在空气中运动以及和其它小球碰撞过程中，一部分机械能转化成了小球与空气的内能，导致小球的机械能不断变小，因而摆动的幅度会越来越小。
15.【答案】化学 机械
【解析】【知识点】能量的转化
【详解】燃烧时，放出热量，燃料的化学能转化为内能。
高温高压燃气膨胀，将火箭向前推动，燃料的内能转化为火箭和卫星的机械能。
16.【答案】不可行 违背了能量守恒定律
【解析】【知识点】能量守恒定律
【详解】题中设想的能量转化过程是这样的：电能机械能电能机械能，根据能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，所以上述能量转化中均应是守恒的，在转化的过程中，由于有能量的散失，所以水的机械能不可能完全转化为电能，电能也不可能完全转化为水的机械能，所以不能循环下去。
17.【答案】内 机械能 不能够 遵守
【解析】【知识点】能量的转化、能量守恒定律
【详解】任何能量的转化和转移都不能违背能量守恒定律，都要遵循能量守恒定律，铜片1插在热水中，铜片2放在空气中，半分钟左右风扇发生转动，这里热水的内能减小，风扇的动能增大，风扇转动是因为热水的内能转化为风扇机械能导致的；能量转化过程中避免不了能量的损失，故水的内能无法完全转化为风扇的机械能。
18.【答案】 先变大再变小 非平衡 1 小于
【解析】【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、能量守恒定律
【详解】小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋所受弹力由小变大，当重力大于弹力时，小球受到合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；由于小球的质量不变，因此小球动能变化情况是先变大再变小。
当橡皮筋伸长量最大即弹性势能最大时，小球速度减小为0，小球受力不平衡，所以处于非平衡状态。
由图可知，在b点处时小球的速度是最大的，重力等于弹力；此时橡皮筋的伸长量为
橡皮筋每受到的拉力就伸长1cm，则弹力为
因此小球的重力为1N。
根据能量守恒可知，由a点到b点，小球减少的重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，则小球的动能变化量小于重力势能的变化量。
19.【答案】详情见解析
【解析】【知识点】能量的转化、能量守恒定律
【详解】掉在地上的弹性小球会跳起，由于与空气摩擦等，一部分机械能转化为内能，小球机械能逐渐减小，所以小球越跳越低。
由于部分机械能转化为内能，小球机械能逐渐减小。
减小的机械能转化为内能。
20.【答案】见解析
【解析】【知识点】能量的转化、能量守恒定律
【详解】太阳西红柿：太阳能转化为化学能；人车轮：人的能量转化为车轮的机械能；车轮发电机：机械能转化为电能；发电机电炉子：电能转化为内能；气体发声：内能转化为声能。规律：自然界中的能量是守恒的；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；在转化和转移过程中，能量的总量不变。
举例：火电站在工作过程中：燃料燃烧，化学能转化为内能，热机把内能转化为机械能；发电机把机械能转化为电能。
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