第十四章 14.3 能量的转化和守恒 巩固练 2024-2025学年上学期初中物理人教版九年级

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14.3 能量的转化和守恒 巩固练
2024-2025学年上学期初中物理人教版九年级
一、单选题
1．自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。下列关于能量转化的说法错误的是（　　）
A．内燃机利用燃料的内能做功，将其转化为机械能
B．太阳能电池将光能转化为电能
C．给蓄电池充电将电能转化为化学能进行存储
D．人体生命活动时将化学能转化为内能和机械能等
2．下列几种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化过程的是（　　）
A．冬天晒太阳暖和 B．锯木材锯条发热
C．钻木取火 D．双手因摩擦而发热
3．能源、材料和信息是人类社会发展的三大支柱，下面有关内容错误的是（　　）
A．半导体制作的LED（发光二极管）具有单向导电性
B．不同广播电台发射电磁波的频率不相同
C．因为核聚变比核裂变释放的能量更大，所以被广泛利用于核电站
D．能量的转化和转移具有方向性
4．下列事例中，能表示能量转化或转移具有方向性的事例是
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分转化为电能
5．有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（　　）
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律只适用于能量转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．按照能量守恒定律，永动机是不存在的
6．如图所示是一款遥感无人机。它在匀速下降的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．重力势能减小 B．动能增加 C．机械能守恒 D．能量不守恒
7．6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，如图所示，这是返回舱与大气层摩擦引起的。下列关于返回舱穿越大气层下降过程中的能量说法正确的是（　　）
A．能量不守恒 B．内能总量保持不变
C．机械能守恒 D．机械能转化为内能
8．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
9．太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能的说法错误的是（　　）
A．太阳能是氢聚变释放的核能
B．我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能
C．目前太阳能电池转化太阳能的效率非常高
D．太阳能电池是将太阳能转化为电能
10．如图为冬季家庭取暖常用的电热油汀，接通电源后，腔体内的电热管将周围的导热油加热后温度快速上升，高温导热油沿散热管或散热片对流循环，并通过腔体壁表面将热量散发出去，从而加热空间环境。关于电热油汀，下列分析正确的是（　　）
A．电热油汀内部充入的是比热容小的导热油
B．导热油温度越高，含有的热量越多
C．电热油汀是通过做功增加空间环境的内能
D．工作时，电热油汀放出的热量可能大于消耗的电能
二、填空题
11．中国古代玩具“饮水鸟”曾经让大科学家爱因斯坦也惊叹不已。饮水鸟内装有乙醚液体，鸟头四周包有棉花，平时如甲图，鸟身略向前倾，上球和下球空间中充满乙醚的饱和蒸汽，当给鸟的嘴滴上水后，水分蒸发吸热，使上球乙醚蒸汽温度下降，气压减小，小于下球乙醚饱和蒸汽的气压，使下球的乙醚被压到上球，于是整个鸟的重心上移，形成如图乙的状态，鸟嘴“喝水”，同时上、下球中的乙醚蒸汽联通混合，气压趋于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，饮水鸟的姿态又回到图甲的状态，如此循环往复。根据以上分析，“饮水鸟”可以看成 （填写一种机械装置的名称），“饮水鸟”获得的机械能是由空气的 能转化而来的。“饮水鸟”被称为第二类永动机，所以在能量转化过程中 能量转化与守恒定律（填“符合”或“不符合”）。
12．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”）。
13．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 。
14．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90℃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。
15．如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机 （选填“能够”或“不能”）永远工作下去，因为在这一过程中会有一部分 能转化为 能，而能量的总量保持不变。
16．随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
三、计算题
17．小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能。小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度为40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3，天然气的热值为3.2×107J/m3，；水的比热容为。
（1）天然气热水器工作时将 能转化为 能；
（2）水吸收的热量是多少 ？
（3）请你估测该热水器的热效率 。（百分号前保留整数）
四、综合题
18．太阳能是清洁能源，广泛应用于我们的日常生活，如图所示的太阳能热水器，已知它的装水量可达到100kg，吸热板的面积为，水的比热容是，试求：
（1）太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”）产生的；太阳能热水器是通过 的方式增加水的内能；
（2）小明注意到太阳能说明书上有太阳辐射功率一项，查阅资料得到太阳辐射功率是指1h内太阳辐射到面积上的能量，单位是，已知5h内太阳能吸热板接收到太阳能的总量，则太阳能照射到热水器吸热板的辐射功率是多少？( )
（3）如果该太阳能热水器装满水，水的温度从20℃升高到50℃，如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为50%，则需要燃烧多少煤气？（煤气的热值为）( )
参考答案：
1．A
A．内燃机是利用燃料的化学能转化为内能，再对外做功，将内能转化为机械能，故A错误，符合题意；
B．太阳能电池是将光能转化为电能，故B正确，不符合题意；
C．给蓄电池充电的过程是将电能转化为化学能进行存储，故C正确，不符合题意；
D．人体生命活动时，消耗了食物的化学能，使人们得到了内能和机械能等，故D正确，不符合题意。
2．A
A．冬天晒太阳暖和，是通过热传递改变物体的内能，发生的是热量的转移，故A符合题意；
B．锯木材锯条发热，是通过做功改变物体的内能，将机械能转化为内能，是能量的转化，故B不符合题意；
C．钻木取火，是通过做功改变物体的内能，将机械能转化为内能，是能量的转化，故C不符合题意；
D．双手因摩擦而发热，是通过做功改变物体的内能，将机械能转化为内能，是能量的转化，故D不符合题意。
3．C
A．发光二极管是半导体制成的，具有单向导电性，故A正确，不符合题意；
B．不同频率的电磁波在空气中的传播速度都相同，由c=λf可知，频率与波长成反比，不同波长的电磁波频率是不相同的，故B正确，不符合题意；
C．核电站获得核能是在可控的条件下进行的，其获得核能的途径是核裂变，故C错误，符合题意；
D．能量转化和转移过程是具有方向性的，因此我们需要节约使用各类能源，故D正确，不符合题意。
4．B
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A不符合题意；
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B符合题意；
C．动能可以和重力势能相互转化，说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C不符合题意；
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故D不符合题意。
5．D
A．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；
B．能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误；
C．“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，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，所以不能制成永动机，故D正确。
6．A
无人机在匀速下降的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度不变，动能不变，所以它的机械能减小，机械能不守恒，但是能量的总量不变，整个过程中能量是守恒的，故A正确，BCD错误。
7．D
当返回舱进入大气层时，由于和空气发生剧烈摩擦，机械能减小，内能增大，机械能转化为内能，总的能量守恒，故ABC错误，D正确。
8．B
ABC．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。
9．C
A．太阳是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生聚变反应，向周围释放出惊人的核能，故A正确，不符合题意；
B．我们开采化石能源获取能量，实际上就是在开采上亿年前地球所接收的太阳能，故B正确，不符合题意；
C．目前太阳能电池转化太阳能的效率较低，故C错误，符合题意；
D．太阳能电池，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意。
10．A
A．电热油汀内部充入的是比热容小的导热油，吸收等量的热量，导热油温度升高的多，向外散发的热量多，加热空间环境的效果好，故A正确；
B．热量是过程量，不能“含有”，故B错误；
C．电热油汀是通过热传递增加空间环境的内能，故C错误；
D．机械效率不可能达到或者超过100%，工作时，电热油汀放出的热量不可能大于消耗的电能，故D错误。
11． 杠杆 内 符合
[1]“饮水鸟”可以绕固定点转动，因此其相当于一个杠杆。
[2]由题意可知，当给鸟的嘴滴上水后，水分蒸发吸热，使上球乙醚蒸汽温度下降，气压减小，小于下球乙醚饱和蒸汽的气压，使下球的乙醚被压到上球，于是整个鸟的重心上移，形成如图乙的状态，所以饮水鸟工作时可以把空气的内能转化为机械能。
[3]“饮水鸟”被称为第二类永动机，在能量转化过程中符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变。
12． A 大于 守恒
[1]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。
[2][3]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。
13． 不可行 违背了能量守恒定律
[1][2]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。
14． 内 机械能 不能够 遵守
[1][2][3][4]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90℃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。
15． 不能 机械 内
[1][2][3]他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，存在摩擦，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现。
16． 内能 方向性
[1]汽油燃烧发生化学反应，同时放出热量，所以汽油机将内能转化为机械。
[2]由于燃料燃烧放出热量，将内能转化为机械能，但燃料燃烧产生的内能不能再转化为燃料的化学能，所以能量的转化具有方向性。
17． 化学 内 4.2×106J 82%
解：（1）燃料燃烧时，将燃料自身化学能转化为水的内能。
（2）根据密度公式，水的质量为
水吸收的热量为
（3）消耗天然气的体积为
天然气完全燃烧放出的热量为
该热水器的热效率为
答：（1）天然气热水器工作时将化学能转化为内能；
（2）水吸收的热量是4.2×106J；
（3）该热水器的热效率为82%。
18． 核聚变 热传递 1.68×106J/（m2·h） 6kg
（1）[1]太阳内部的氘核和氚核聚变为氦核，所以太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的核聚变产生的。
[2]太阳释放热量，太阳能热水器吸收热量，所以太阳能热水器是通过热传递的方式增加水的内能。
（2）[3]5h内太阳能吸热板接收到太阳能的总量为1.68×107J，吸热板的面积为2m2，则太阳能照射到热水器吸热板的辐射功率
（3）[4]水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J煤气灶的效率为50%，则燃烧煤气放出热量
需要煤气的质量
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