浙教版科学九年级上册同步练习 - 第8节 能量的转化与守恒

第8节　能量的转化与守恒
知识点 1　能量的相互转化
1．2018·慈溪模拟 某太空站的能量转化示意图如图A3－8－1所示，下列有关说法错误的是(　　)
图A3－8－1
A．光电转换器中光能转化为电能
B．水电解系统中化学能转化为电能
C．在能量转化中水可以被循环利用
D．燃料电池系统可将化学能转化为电能
2．下列过程中属于能量转移的是________，属于能量转化的是__________。(填序号)
①水烧开时，沸腾了　②飞驰而过的流星拖着一条发光的长尾巴　③给水通电，产生氢气和氧气 ④晒太阳感到暖和　⑤给电炉通电，电热丝发红
⑥在砂轮上磨刀，火星飞溅　⑦植物吸收太阳光进行光合作用
知识点 2　能量转化与守恒定律
3．电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手。下列关于此过程中能量转化和守恒的说法，正确的是(　　)
A．电能全部转化为机械能，总能量守恒
B．电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，总能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
4．对于能量转化和守恒定律，下列说法正确的是(　　)
A. 能量转化和守恒定律只适用于物理变化过程和现象
B．由于能量不会消灭，物体由运动变为静止时仍具有动能
C．秋千在摆动过程中，摆动幅度越来越小并最终停下来，在此过程中，能量不守恒
D．能量转化和守恒定律适用于任何能量转化过程
知识点 3　能量转化和转移的方向性
5．2018·温州 某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转化是(　　)
A．电能→机械能→光能
B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能
D．机械能→电能→光能
6．内燃机是用燃料燃烧的内能来做功的，图A3－8－2甲所示内燃机的能流图中问号部分的能量表示______________热量。如图乙所示的设计，上面水箱里的水冲到叶轮上，带动水泵旋转把下面水箱里的水又抽到上面水箱中，从而实现能量的转化和守恒，这样的设计________(填“能”或“不能”)实现。
图A3－8－2
7．用额定功率为1000 W的电热器对1 kg水加热，240 s内使之由20 ℃升高到70 ℃，则水吸收的热量为________J，消耗的电能为________J，说明电能没有全部转化为水的内能。而这些增加的水的内能不能自动转化为电能，这是因为能量的转化具有__________。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
8．2018·萧山模拟 “会发电的衣服”是由一种利用运动产生电流的“发电纤维”织造的。人穿上这种纤维织成的衣服后，在运动过程中衣物会产生一些压折，衣物中就形成源源不断的电流。下列叙述正确的是(　　)
A．衣服发电时，机械能转化成电能
B．衣服发电时，化学能转化成电能
C．人运动时，人体内的电能转化成机械能
D．人运动时，人体内的电能转化成热能
9．能量的转化和转移有一定的方向性，因而遵循能量转化和守恒定律的事件却不一定能够发生。下列有关描述不可能的是(　　)
A．将80 ℃的铁块投入20 ℃的水中，水的温度会升高
B．将80 ℃的水浇在80 ℃的铁块上，铁块能从水中吸收热量
C．杂技演员手握竹竿下滑时，手和竹竿的温度都会升高
D．用打气筒给自行车轮胎充了一段时间的气后，打气筒筒壁会发热
10．2018·北仑模拟 英国Pavegen公司研究发明了一种可以用来发电的地砖，它能够从行人步行时的踩踏中收集能量并转化成电能，“发电地砖”可被设计安装在客流量高的路面上。当受到踩踏时，“发电地砖”会被压缩大约5 mm的距离，从而实现机械能到电能的转换。近年推出的最新发电地砖从原来的四方形结构变成了三角形，如图A3－8－3所示，在电能的转化率上提高了很多。
图A3－8－3
(1)把踩踏的机械能转化成电能，利用了______________________________________
原理。
(2)根据能量的转化与守恒定律分析，产生的电能________(填“大于”“等于”或“小于”)人减少的机械能。
11．太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点。为有效利用太阳能，某探究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验探究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯分别用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，杯内插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒；每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：
塑料袋
颜色
水的
质量
m/kg
初温
t0/℃
温度
t1/℃
温度
t2/℃
温度
t3/℃
……
黑色
1
15
22.3
27.8
31.5
……
白色
1
15
16.5
17.8
19
……
根据上述数据回答下列问题。
(1)这次实验过程中，采用的科学探究方法是______________。
(2)通过上面的探究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以________为宜。
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如下表所示，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10 ℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒每平方米的面积上获得的太阳能是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
容积
100 L
集热箱的采光面积
1.5 m2
效率
40%
使用年限
15年
拓|　　展|　　培|　　优
12．2017·温州 根据能量转化与守恒定律，在与外界没有发生热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了一个探究实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
(1)为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有：________________________________________________________________________。
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水的内能增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：__________________________________________________。
(3)改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验
序号
重物质量
/kg
下降高度
/m
升高温度
/℃
实验
序号
重物质量
/kg
下降高度
/m
升高温度
/℃
1
20
5
0.5
4
10
10
0.5
2
20
10
1.0
5
30
10
1.5
3
20
15
1.5
6
40
10
2.0
　若使容器内相同质量的水温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降________m。

教师详解详析
1．B　[解析] 水电解系统中电能转化为化学能。
2．①④　②③⑤⑥⑦
3．B　4.D
5．C　[解析] 太阳能板在光照时发电，即把太阳能转化为电能，电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合，故该过程中发生的能量转化是光能→电能→机械能。
6．高温废气带走的　不能
7．2.1×105　2.4×105　方向性
8．A　[解析] 根据题意可以知道，当人穿上这种“发电纤维”织成的衣物后，在身体运动过程中产生压折，就能够形成源源不断的电流，消耗了机械能，得到电能，所以是将人体的机械能转化为电能。
9．B　
10．(1)电磁感应　(2)小于
[解析] (1)“发电地砖”可被设计安装在客流量高的路面上。当受到踩踏时，“发电地砖”会被压缩大约5 mm的距离，即使得内部的线圈会做切割磁感线运动，于是电路中就会产生感应电流，这就是电磁感应现象。
(2)据实际过程可知，在发电过程中，将机械能转化为电能，但并不是所有的机械能都会转化成电能，因克服摩擦力做功会损失一部分机械能，所以产生的电能小于人减少的机械能。
11．(1)控制变量法
(2)黑色
(3)V＝100 L＝100×10－3 m3，
水的质量：
m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×100×10－3 m3＝100 kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×10 ℃＝4.2×106 J；
该热水器中午每秒每平方米的面积上获得的太阳能为Q，Q吸＝Q×1.5×3600×40%，Q＝＝≈1945 J(该答案应考虑实际，不进行四舍五入)。
12．(1)刻度尺、温度计
(2)转轴处存在摩擦(或液体散热)
(3)20
[解析] (1)实验中需要用刻度尺测量重物下降的高度，用温度计测量水升高的温度。
(2)在实验的过程中，由于转轴处存在摩擦、液体散热等情况，会使得水的内能增加量小于重物做功的大小。
(3)由第2次实验可知：20 kg的重物下降10 m，容器内水升高的温度为1 ℃；
使容器内相同质量的水温度升高2.5 ℃，则有：＝，解得h＝20 m。