3.7 核能 3.8 能量的转化与守恒 培优练习（含答案）

浙教版九年级科学第三章《能量的转化与守恒》第七、八节培优练习
一、单选题
1.如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（ ???）
A.?该模型表示的是核聚变??????????????????B.?该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C.?该反应不会产生放射性物质?????????????????????????D.?不能用该反应获得能量的方式来发电
2.如图所示，是由古希腊科学家阿基米德发明的一种螺旋水泵，是历史上最早的水泵。当人们用顶端把手将其旋转起来，水就能沿着螺旋的泵壳抽上来。若不计摩擦阻力，关于水泵正确的说法是（ ???）
A.?水泵顶端装有加长的把手主要起到加快抽水速度的作用
B.?若将螺旋的数量减少，抽起等量水时所作的功更少
C.?若用电动机带动水泵旋转，电动机输出的能量将全部转化为水的动能
D.?水泵正常使用时的旋转方向是一定的
3.低空跳伞是一种危险性极高的极限运动。一名跳伞运动员背着伞包从某高层建筑顶层跳下，且一直沿竖直方向下落，其整个运动过程的v-t图像如图所示，其中10秒末时打开了降落伞。下列说法正确的是(??? )

A.?前2秒内，运动员的运动状态保持不变
B.?前10秒内，运动员减少的重力势能全部转化成动能
C.?10秒末-12秒末，运动员和伞受到的空气阻力大于其总重力
D.?14秒末-16秒末，运动员和伞的机械能总量保持不变
4.如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球（??? ）

A.?受到的弹力始终不变???????????????????????????????????????????B.?运动过程动能一直增大
C.?运动过程机械能不变???????????????????????????????????????????D.?在b点时重力大小等于弹力大小
5.如图所示，弹簧一端固定，另一端与放在光滑木板上的小车相连(不计弹簧间摩擦)。现将弹簧由自由长的位置A压缩到B，松手后，小车由位置B开始运动至位置C，然后被拉回。下列说法正确的是(??? )

A.?小车动能最大位置在A点左侧
B.?在小车运动过程中，只有弹力做功，小车机械能守恒
C.?小车自A至C的运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小车的动能
D.?小车自B至C的运动过程中，弹簧弹性势能先减小后增大
6.如图所示，A、B两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上。分别将A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第一次到达悬点正下方时（??? ）

A.?A球的速度较大?????????????B.?B球的动能较大?????C.?两球的动能相等???D.?两球的机械能相等
7.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点由某一速度V0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点后的运动轨迹不符合实际的是（??? ）

A.?a??????????????????????????????????????????B.?b??????????????????????????????????????????????C.?c??????????????????????????????????????????D.?d
8.如图所示，小球在A点由静止开始释放向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A，C两点到B点的竖直距离hA>hc。下列说法中正确的是（?? ）
A.?小球的机械能总量保持不变????????????????????????????????B.?在A点小球的机械能最大
C.?小球的势能能始终保持减小????????????????????????????????D.?从A点到B点小球的势能全部转化为动能
9.2019年1月11日，我国西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将“中星2D”卫星发射升空，卫星进入预定轨道。“中星2D”卫星是我国最新研制的通信广播卫星，可为全国广播电台、电视台、无线发射台和有线电视网等机构提供广播电视及宽带多媒体等传输任务。下列说法正确的是（?? ）

A.?? “中星2D”环绕着地球运动是受平衡力的作用
B.?“中星2D”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能
C.?“中星2D”离地球越远时动能越大
D.?“中星2D”离地球越远受地球的引力越小，因此质量也变轻
10.某次跳伞演练中，直升机悬停于高空，一伞兵（含伞）跳伞后竖直降落，其”速度v与时间t的关系如图所示，则下列判断正确的是（ ??）

A.?在0～t1内，伞兵受到的阻力不变，且重力大于阻力
B.?在t1~t2内，伞兵受到的阻力减小，且重力小于阻力
C.?在0~t2内，伞兵（含伞）的保持机械能不变
D.?在t2~t3内，伞兵（含伞）的保持机械能不变
11.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4 O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（?? ）

A.???????????????????B.????????C.?????????????????????D.?
二、填空题
12.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，使下球的乙醚被压倒上球，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________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”）
?
13.如图所示，高为h的光滑斜面上，一个质量为m的物块从顶端A点由静止自由滑到底端B点，在此过程中，重力做功，在向下运动的过程中物块机械能________（选填“守恒”或“不守恒”）；图乙所示的图象表示该物块的________（选填“动能”或“重力势能”）随高度变化的规律。

三、实验探究题
14.风能是一种潜在的新能源，风力发电机可以将获得的风能转化为化学能储存在蓄电池中，风力发电机都有一定的能量转化效率。为了研究“风力发电机的能量转化效率是否与风轮叶片数量有关？”小明利用电风扇、秒表、风力发电机模型、电量表(可准确测量蓄电池充电百分比)按照图甲方式进行如下实验。
①将图乙中单叶式风轮安装在风力发电机模型上；
②闭合电风扇开关，调节电风扇档位使其风速最大，计时20分钟，测量并记录蓄电池电量变化；重复3次实验并计算蓄电池电量变化平均值；
③分别换用图乙中双叶式、三叶式风轮，重复步骤②；
④处理相关数据得到“蓄电池含量与时间的关系”如图丙。

（1）本实验通过观察并记录________来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）分析图丙，解释我国大型风力发电厂均采用三叶式风轮发电，其依据是________。
（3）“叶尖速比”为风轮叶片尖端运动速度与风速之比，叶尖速比会影响风力发电机的能量转化效率。当单叶式风轮的叶尖速比为λ时，其能量转化效率达到最大值，已知该风轮半径为r(如图丁)，风轮每秒钟转动2圈，应将风速控制在________时能使该单叶式风力发电机能量转化效率达到最大值(用字母λ、r表示)。

四、解答题
15.甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r，密度为ρ，比热为c，球的体积为V= r3。（注：所有结果均用字母表示）
（1）半径为 r 的雨滴重力为________。
（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度________小雨滴的下落速度（选填“大雨”“等于”“小于”），写出推理过程________。
（3）假设半径为 r 的雨滴在近地面下落 h 高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？
16.我们所学的科学教科书的前言中提到了“科学家伽俐略被教堂顶上吊灯来回摆动所吸引， 他观察到灯摆动时，每来回摆动一次所需的时间几乎相等。于是他将手指按在手腕上，利用脉搏跳动来测定灯来回摆动所需时间，经过多次反复测试，终于证明了‘他自己的设想’是正确的，从而得出了一个一般性的结论，后来人们利用该结论发明了摆钟。”那么吊灯往返摆动的时间长短与哪些因素有关呢？小明和小刚分别提出了下列猜想。小明猜想：摆动的时间长短可能与系吊灯的绳长 (即摆长)有关；小刚猜想：摆动的时间长短可能与吊灯的摆动幅度有关。于是他们按如图所示进行实验，在一根细绳一端拴一个小球，另一端固定于支架
上，让小球自由往返摆动，并记录数据如下表：
?
实验序号
摆长(厘米)
摆动幅度(厘米)
小球往返摆动20次所需时间(秒)
小球往返摆动一次所需时间(秒)
1
100
5
40
2.0
2
100
8
40
2.0
3
80
5
30
1.5
根据上述资料和实验数据，请你一起来回答下列问题：
（1）文中画线处提到“他自己的设想”指的是________。
（2）除了小明和小刚的猜想外，请你自己对此也另提一个合理的猜想________。
（3）要完成上述实验，除图中所示器材外，还需要的测量仪器有________和________。
（4）实验中，他们俩不是直接测量记录来回摆动一次所需的时间，而先测量来回摆动 20 次所需的总时间再计算出来回摆动一次所需的时间长短，这样做的目的是为了________。
（5）从表中数据得出________(填“小刚”或“小明”)的猜想正确。
（6）摆钟是利用本实验的结论制成的。若某一摆钟变慢了，要重新调准它，应将其摆长调________
(填“长”或“短”)些。
17.英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。

18.寒假里小金和小徐一起玩了一回极速滑雪，如图甲。为研究方便将其简化为模型，如图乙。设小徐和小金及座垫的总质量分划为m和M，他们分别从轨道A点以初速为0向下滑行，求：

（1）小金及座垫由A点到达B点时，重力做功为________；
（2）若曲线轨道光滑，则小徐和小金由A点到达B点时的速度vm=vM ， 请证明之(已知M>m，动能表达式E动=1/2mv2)；
（3）若曲线轨道粗糙，小金由A点到达B点时速度刚好为零，座垫材料的比热为C，质量为m0 ， 小金在滑动过程中克服摩擦所做的功40％转化为坐垫的内能，则坐垫温度升高多少?
19.? 2016年G20杭州峰会期间，杭州的主要景区 “风光互补路灯”得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。

风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0 m/s
太阳能电池
180W
最小充电风速
3.0m/s
太阳能转换效率?
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池?
400A·h-12V
最大输出功率?
400W
大功率LED路灯
80W-12V
（1）晚上蓄电池给电灯供电时能量如何转化________。
（2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2 ， 当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
答案解析部分
一、单选题
1. B 2. D 3. C 4. D 5. D 6. A 7. D 8. B 9. B 10. B 11. A
二、填空题
12. 杠杆；空气；内能或热能；符合
13. 守恒；重力势能
三、实验探究题
14. （1）相同时间内蓄电池电量变化量
（2）当风速相同时，使用三叶式风轮能量转化效率较高
（3）4πr/λ
四、解答题
15. （1） r3
（2）大于；雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，∴f＝G,又∵f＝kSv2＝k r2v2,G＝ r3 ,∴k r2v2＝ r3 ，∴v＝ ,又∵k、ρ、g均为定值，∴r越大，速度越大，即在近地面大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度；雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，∴f＝G,又∵f＝ kSv2＝k r2v2, G＝ r3 ,∴k r2v2＝ r3 ，∴v＝ ,又∵k、ρ、g均为定值，∴r越大，速度越大，即在近地面大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度；
（3）设雨滴的质量为m,
∵W＝Q,
又∵W＝mgh,Q＝cm ,
∴mgh＝ cm ,
∴ .
故答案为： ；
16. （1）吊灯每来回摆动一次所需的时间是相等的
（2）吊灯摆动时间长短可能与灯的质量大小有关
（3）刻度尺；秒表
（4）减小测量误差
（5）小明
（6）短
17. 酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能；由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化，活塞B又将介质推回热气缸。如此反复。
18. （1）W=Gh=Mg(H-h)
（2）解：轨道光滑则机械能守恒，重力做的功全部转化为动能，
Mg(H-h)=1/2Mv2 ， v= ，速度与质量无关，即vm=vM
（3）解：小金由静止从A到达B点时，由重力势能全部克服摩擦力做功，其中40％用来转化为坐垫的内能。
即：40％Mg(H-h)=Cm0△t，可解得温度升高了△t=40％Mg(H-h)／Cm0
19. （1）化学能转化为电能
（2）1m2电池板的发电功率：；
根据公式得到，
1m2电池板所接收太阳辐射的最大功率为：240W。