第十四章第3节能量的转化和守恒习题精选 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

第十四章第三节能量的转化与守恒习题精选
一、单选题
芬兰奥卢大学的研究团队研发出一种新型钙钛矿材料，该材料可在光照、温度变化、压力变化的情况下产生电能，有着广阔的应用前景．该材料不能直接实现的能量转化是(????)
A. 光能→电能 B. 内能→电能 C. 机械能→电能 D. 化学能→电能
下列能量形式与运动形式对应正确的是(????)
A. 汽车的运动?机械能 B. 空气的运动一内能
C. 分子的运动一电能 D. 原子的运动一核能
下列关于能量的说法正确的是(????)
A. 汽车发动机的做功冲程将机械能转化为内能
B. 陨石进入大气层成为流星，内能转化为机械能
C. 水力发电是将化学能转化为电能
D. 人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器
学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为不正确的是(????)
A. 做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
B. 热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
C. 燃气推动嫦娥五号探测器调整姿态发生了能量的转化
D. 能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是(????)
A. 出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B. 电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C. 两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
D. 孤岛上被人们遗忘的一只机械表，指针一直运动下去
下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是(????)
A. 蓄电池充电时，化学能转化为电能
B. 暖瓶塞跳起时，机械能转化为内能
C. 用热水袋取暖时，内能发生了转移
D. 电动机工作时，机械能转化为电能
下列说法正确的是(????)
A. 话筒工作时电能转化为机械能
B. 听筒工作时使振动转化为变化的电流
C. 听筒工作时机械能转化为电能
D. 听筒工作时电能转化为机械能
电话机的听筒发生的主要能量转化是(????)
A. 电能转化成机械能 B. 机械能转化成电能
C. 内能转化成电能 D. 电能转化成内能
关于能量的转化和转移，下列说法错误的是(????)
A. 电池充电，电能转化为化学能
B. 暖瓶塞被热气冲开，机械能转化为内能
C. 电动机工作，电能主要转化为机械能
D. 摩擦生热，机械能转化为内能
煤炭在现代化的大型锅炉中燃烧和在家用小煤炉中燃烧相比，下列说法中正确的是(? ? ?)
A. 在锅炉中燃烧的热值高 B. 在锅炉中燃烧的效率高
C. 在锅炉中燃烧产生的热量多 D. 用煤炉烧煤少，效率高
小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃(未沸腾)，共燃烧了7g酒精[c水=4.2×103J/(kg?℃)，酒精的热值为q=3×107J/kg]。则下面说法正确的是(????)
A. 水吸收的热量是2.94×107J，效率为14%
B. 水吸收的热量是2.94×104J，效率为14%
C. 水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4%
D. 水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4%
航空母舰上的飞机起飞时，由于跑道距离有限，可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速达到起飞所需要的速度，我国正在加紧研制这项技术，力争在后续的航母中投入使用.蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能，转化效率约为9%.对于蒸汽弹射，以下说法中正确的是
A. 功率大，效率高 B. 功率大，效率低
C. 功率小，效率高 D. 功率小，效率低
二、填空题
自然界中的能量多种多样，根据其特点，大致可以分为??????????能、??????????能、??????????能、??????????能、??????????能等几类。
在声音共鸣中，与声源发生共鸣的物体吸收了随声波传播来的______ ；家庭所用电力部分来自火力发电厂，火力发电厂燃烧的煤炭是上亿年的植物形成的，植物里储存的能量来自______ 。
救灾汽车正在公路上急驰，突然发现山体滑坡，司机紧急刹车．此时刹车片和轮胎都变热，汽车的机械能转化为??????????能，这一过程是通过??????????实现的，但能量的总量是??????????的．
秋千荡起来，如果不持续用力秋千会越荡越低，直至停止；皮球落地后，每次弹起的高度都会比原来低．在这两个过程中，机械能??????????了，这部分机械能转化成了其他形式的能．在此过程中，机械能??????????，能的总量??????????.(后两空均填“守恒”或“不守恒”)
如果一个小孩从滑梯的顶端开始滑下时具有1400?J机械能，而滑到中点时只剩下1150?J机械能，那么滑到滑梯底端时他的动能为??????????J，整个过程有??????????J机械能转化为??????????能(设他受到的摩擦力大小不变，地面为零势能面)．
为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为______J；若这些热量的25％被12.5kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到______℃.(c水=4.2×103J/kg?℃)
三、实验探究题
小强制作了一个实验装置，自称为“永动机”，如图所示，它由转轮(5根轻杆组成)和转轴构成，在轻杆末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮，弯曲的叶片进入热水后，因吸热而伸展，起到“划水”的作用，从而推动转轮转动；叶片离开热水后，因冷却形状迅速恢复成弯曲，所以转轮能较长时间转动。请你回答：
(1)进入热水的叶片会伸展，它的弹性势能转化为_______能；
(2)叶片在热水中吸收的热量一定________叶片对水做的功；
(3)实验证明这个“永动机”并不能一直工作，“永动机”的设想违背了___________。
小明利用图中的实验装置加热水，他查表得到酒精的热值是q，水的比热容为c水，用温度计测量出此时水的温度为t1，用电子秤测出烧杯中的水的质量为m水，酒精灯的总质量为m酒，接着用酒精灯加热水一定时间后(水没有沸腾)，水减少的质量忽略不计，用温度计测出此时水的温度为t2。
若要求测出此装置加热水的效率，请写出需要补充测量的物理量及符号，并写出η的表达式。(请用题中字母表示) ______ ；______ 。
某物理兴趣小组的同学，用煤炉给l0kg的水加热，同时他们绘制了加热时水温随时间变化的图线(如图所示)。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，煤的热值为3×107J/kg。求：
(1)煤完全燃烧产生的热量是______J
(2)在烧水过程中，______(选填“0～2min”、“2～4min”或“4～6min”)煤炉烧水时的热效率最高，其值为______。
根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，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，某兴趣小组设计了如图所示的实验：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，水内能的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水的温度升高2.5℃，则25kg的重物需下降______m。
(4)若已知容器中水的质量是0.2kg，计算第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化为水的内能增加的效率。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、该材料可以在光照的情况下产生电，故可以将光能转化为电能，故A不合题意；
B、该材料可以在温度变化的情况下产生电，故可以将内能转化为电能，故B不合题意；
C、该材料可以在压力变化的情况下产生电，故可以将机械能转化为电能，故C不合题意；
D、由题意可知，该材料不是在发生化学变化时产生电，故不能直接实现从化学能向电能的转化，故D符合题意。
故选：D。
结合材料的特点，可判断对消耗和获得的能量，从而判断其不能直接实现的能量转化是什么。
理解题意中“该材料可在光照、温度变化、压力变化的情况下产生电能”，是本题解答的关键。
2.【答案】A
【解析】A、汽车在路上行驶有动能，即具有机械能，故A正确；
B、空气的运动，是机械运动，是动能，故B错误；
C、内能是指分子热运动的动能与分子势能的总和，因此分子运动具有内能，故C错误；
D、核能是原子核发生裂变或聚变时释放的能量，不是原子的运动具有的能，故D错误。
故选：A。
在自然界中，能量的存在形式很多，不管是宏观的运动还是微观的运动，很多都与能量相对应，深入理解能量的概念是解答问题的关键。
3.【答案】D
【解析】解：A、汽车发动机的做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故A错误；
B、陨石克服大气的摩擦阻力做功，机械能转化为内能，故B错误；
C、水力发电是将水中蕴含的机械能转化为电能，故C错误；
D、人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器，故D正确。
故选：D。
(1)在做功冲程中，将内能转化为机械能；
(2)克服摩擦力做功机械能转化为内能；
(3)水力发是将水的机械能转化为电能；
(4)太阳能电池板可以将太阳能转化为电能。
本题主要考查了不同应用实例中能量转化的分析，以及对动能、势能影响因素的理解，难度不大。
4.【答案】B
【解析】做功过程是能量转化过程，做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，故A正确；热传递是能量的转移过程，热传递改变物体的内能是同一形式的能在不同物体间或同一物体的不同部分间转移的过程，故B不正确；探测器通过喷气做功调整姿态，燃气的内能转化为其他形式的能，故C正确；能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变，故D正确．
5.【答案】C
【解析】出膛的子弹射穿木板时，要对木板做功，机械能减少，故它的速度会变慢，故A错误；
持续沸腾需要持续吸热，断电后，电能转化为内能停止，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故B错误；
两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，动能转化成重力势能，故C正确；
机械表工作时要消耗弹簧的弹性势能，经过一定时间就会消耗完，不会一直运动下去，故D错误．
6.【答案】C
【解析】A.蓄电池充电时，消耗电能得到化学能，所以是电能转化为化学能；故A错误；
B.暖瓶塞跳起时，瓶内空气的内能减少，瓶塞获得了机械能，所以是内能转化为机械能；故B错误；
C.利用热水袋取暖时，热水袋温度降低内能减少，人体获得热量，所以是内能的转移；故C正确；
D.电动机工作时，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能。故D错误。
故选C。??
7.【答案】D
【解析】解：电话工作时，在话筒内，声波转化成电信号。声波实际上是介质的振动，所以在话筒内就是将振动的机械能转化成电能。听筒与话筒相反，将电信号转化成声波，当信号电流经过电磁铁时，引起电磁铁磁性强弱的变化，从而使膜片振动，发出声音，所以在听筒内是电能转化为机械能。两个人通话时，要经过从声音到电流又从电流还原成声音的过程，所以能量也是从机械能转化成电能，又从电能转化为机械能。
8.【答案】A
【解析】解：电话的听筒将电信号转化为声信号，即将电能转化为动能(或机械能)。
9.【答案】B
【解析】电池充电，消耗了电能，得到了化学能，因此将电能转化为化学能，选项A说法正确；
暖瓶塞被热气冲开，消耗了内能，得到了机械能，故将内能转化为机械能，选项B说法错误；
电动机工作，消耗了电能，主要得到机械能，因此将电能主要转化为机械能，选项C说法正确；
摩擦生热，消耗了机械能，得到了内能，因此将机械能转化为内能，选项D说法正确。
10.【答案】B
【解析】煤炭的热值是一定的，与在大型锅炉还是小煤炉中燃烧没有关系，故A错误；相同质量的煤炭，与在家用小煤炉中燃烧相比，在大型锅炉中燃烧得更充分，放出的热量更多，效率更高，故B正确，D错误；煤炭放出热量的多少与燃烧位置没有关系，而是与燃料质量、热值及燃烧程度有关，故C错误。故选B。
11.【答案】B
【解析】解：质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃吸收的热量：
Q吸=c水m水(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100×10?3kg×(90℃?20℃)=2.94×104J；
完全燃烧7g酒精放出的热量：
Q放=qm=3×107J/kg×7×10?3kg=2.1×105J；
酒精灯的效率为：
η=Q吸Q放×100%=2.94×104J2.1×105J×100%=14%。
故ACD错误，B正确。
故选：B。
12.【答案】B
【解析】
航空母舰上的飞机起飞时，由于跑道距离有限，可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度，这就要求蒸汽弹射的功率大；
由“蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能，转化效率约为9%”知蒸汽弹射的效率低，故B正确，ACD错误。
故选B。??
13.【答案】机械；
内；
电；
化学；
核；
14.【答案】能量? 太阳能
【解析】解：当两个发声频率相同的物体，彼此相隔不远时，如果其中一个物体发声，与声源发生共鸣的物体吸收了随声波传播来的能量，另一个也跟着振动发出声音，这种现象叫共鸣；
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在植物体内，而煤炭是上亿年的植物形成的，所以现在开采煤，就是开采上亿年前的太阳能。
故答案为：能量；太阳能。
当两个发声频率相同的物体，彼此相隔不远时，如果其中一个物体发声，另一个也有可能跟着振动，这种现象，就叫做“共鸣”，声音可以传递能量；
火力发电厂燃烧的煤炭是上亿年的植物形成的，植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在植物体内。
本题考查了共鸣和煤的形成，这个知识点是同学们了解的比较少，解答起来有一定的难度。
15.【答案】?内?
做功
守恒
16.【答案】减少?
不守恒?
守恒
17.【答案】900
500
? 内
18.【答案】8.4×106?；70
【解析】
(1)完全燃烧0.2kg天然气放出的热量：
Q放=mq=0.2kg×4.2×107J/kg=8.4×106J；
(2)由题知，水吸收的热量：Q吸=25%Q放=25%×8.4×106J=2.1×106J，
由Q吸=cm△t得，水升高的温度：
Δt=Q吸cm=2.1×106J4.2×103J/(kg??$C)×12.5kg=40℃，
水的末温：t=t0+Δt=30℃+40℃=70℃。
故答案为：8.4×106；70。??
19.【答案】(1)动；(2)大于；(3)能量守恒定律。
20.【答案】用电子秤测加热后酒精灯的总质量m酒'? η=c水m水(t2?t1)q(m酒?m酒')
【解析】解：用电子秤测加热后酒精灯的总质量m酒'，求出消耗的酒精质量为：m酒?m酒'。
水吸收的热量为：Q吸=c水m(t2?t1)，酒精燃烧放出的热量为：Q放=(m酒?m酒')q，加热水的效率为：η=Q吸Q放=c水m水(t2?t1)q(m酒?m酒')。
故答案为：(1)用电子秤测加热后酒精灯的总质量m酒'；(2)η=c水m水(t2?t1)q(m酒?m酒')。
已知酒精灯的总质量，接着用酒精灯加热水一定时间后，可用电子秤测加热后酒精灯的总质量，即可得出消耗的酒精质量，根据燃料燃烧放热公式Q放=qm计算消耗的酒精完全燃烧放出的热量；
已知水的质量及初温和末温，根据吸热公式Q吸=cm△t得出水吸收的热量，根据效率公式η=Q吸Q放计算此装置加热水的效率。
本题考查设计实验的能力及效率的计算问题，有一定综合性。
21.【答案】6×107? 0～2min? 6.3%
【解析】解：
(1)煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J；
(2)图中所示在0～2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高，
在0～2min时间内煤完全燃烧产生的热量Q放1=13Q放=13×6×107J=2×107J；
在0～2min时间内水吸收的热量Q吸1=cm(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(50℃?20℃)=1.26×106J；
煤炉烧水时的热效率η=Q吸1Q放1=1.26×106J2×107J×100%=6.3%。
故答案为：(1)6×107；(2)0～2min；6.3%。
(1)已知煤的质量和热值，利用Q=mq可求得煤完全燃烧产生的热量；
(2)由图知，0?2min时间加热，水升高的温度最高可知其热效率最高；
由图知，经过0～2min时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；
烧水时的热效率(热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比)。
本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，能从液体的温度随时间变化的图象搜集有关信息是本题的关键。
22.【答案】刻度尺? 温度计? 滑轮存在摩擦? 20
【解析】解：(1)实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计水升高的温度；
(2)在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小；
(3)由2次实验可知：20kg的重物下降10m，升高的温度为1℃，则每kg的重物下降1m，升高的温度为1℃20kg×10m；
使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则需要的高度为：?=2.5℃1℃20kg×10m25kg=20m。
(3)重物的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N，
重物的重力做功：W=G?=200N×10m=2000J；
水增加的内能为：Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.2kg×1.0℃=840J。
重物的重力做功转化为水的内能增加的效率：η=QW=840J2000J×100%=42%。
故答案为：(1)刻度尺、温度计；(2)滑轮存在摩擦；(3)20；(4)第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化为水的内能增加的效率为42%。
(1)实验中应需要测量重物下降的高度、水升高的温度；
(2)实验的过程中存在摩擦；
(3)根据表格中的每千克的重物升高1℃时下降的高度分析；
(4)根据W=G?算出重物下降时重物的重力做功；根据Q=cm△t算出水增加的内能，根据η=QW算出重物的重力做功转化为水的内能增加的效率。
本题考查了实验工具的选择、能量的转化及实验数据的分析，有一定的难度。