14.3 能量的转化和守恒 尖子生同步培优小练 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
14.3 能量的转化和守恒
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是（　　）
A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大
C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高
2．如图所示，滚摆从高处向低处摆动的过程中（　　）
A．动能减少 B．动能转化为重力势能
C．重力势能不变 D．重力势能转化为动能
3．关于能量的转化与守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳
B．空调机既能制热，又能制冷，说明能量可以凭空产生
C．由于自然界的能量是守恒的，所以说永动机可以制造出来
D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒
4．如图中有关能量转化说法正确的是（　　）
A．甲与丙都是内能转化为机械能
B．乙是把机械能转化为内能，内能在减少
C．甲与丁都是内能转化为机械能
D．甲是把机械能转为内能，内能在增加
5．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（　　）
A．重力势能不变 B．动能增加 C．机械能减小 D．机械能不变
6．酿酒是人类神奇的发明，如图是将谷物倒入锅中熬制酒料的过程．下列说法正确的是
A．用火种引燃木柴的过程与钻木取火的原理相同
B．灶台下木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能
C．锅能向酒料传递热量，是因为锅的温度高于酒料的温度
D．熬制过程中需要不断地搅拌，这是为了通过做功的方式增加物体内能
7．关于能量的转化与转移，下列说法中不正确的是（　　）
A．内能可以从温度高的物体向温度低的物体转移，也可以从温度低的物体向温度高的物体转移
B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能
C．内能在转化或转移过程中一定有能量损失
D．能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
8．下列关于日常生活中常见物理现象的说明正确的是（　　）
A．燃料燃烧时是内能转化为化学能
B．汽油机的做功冲程中是机械能转化为内能
C．水力发电机发电时是电能转化为机械能
D．在蹦床比赛中，运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，动能先增大后减小
9．如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为（　　）
A．内能——机械能——化学能 B．化学能——内能——机械能
C．机械能——内能——化学能 D．内能——化学能——机械能
10．如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是（　　）
A．由滑梯上滑下臀部会有灼热感B．搓手取暖
C．钻木取火D．水蒸气将软木塞冲出
11．如图所示，试管中盛有水，管口用橡皮塞塞住，用酒精灯加热，所发生的能量转化，属于内能转化为机械能的是（　　）
A．酒精燃烧产生大量热 B．水吸收热量温度升高
C．试管内气体压强增大 D．橡皮塞受到压力冲出
12．下面关于能量转化的说法中不正确的是
A．陨石进入大气层成为流星时，机械能转化为内能
B．用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，内能转化为机械能
C．壶中的水沸腾时，壶盖不停地跳动，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D．用打气筒给车胎打气时，筒内空气的内能转移到筒上，使筒壁温度升高
13．2020年泸州市中考体育测试中有必考、抽考和选考科目，包括短跑、跳绳、实心球、立定跳远、带足球绕杆、运篮球上篮等。以下关于体考中的物理知识，说法正确的是（ ）
A．学生在短跑过程中，机械能转化为化学能
B．学生带足球绕杆的运动，说明力可以改变物体的运动状态
C．学生投掷的实心球在飞行的整个过程中，动能一直在减小
D．学生在立定跳远的整个过程中，他的重力势能一直不变
14．如图所示是某汽车发动机工作中的某一冲程的示意图。在此过程中，汽缸内气体的（　　）
A．密度减小 B．内能转化为机械能
C．内能减少 D．分子热运动加快
二、填空题（本大题共4小题）
15．如图是同步通信卫星，板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成______能，供卫星使用；若以地球做参照，同步卫星是______的；现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站，打这种长途电话会感到对方的反应有点延迟，假设某通信卫星距离地球36000km，则打电话会延迟______s。
16．用酒精灯做实验时酒精燃烧将______能转化为______能。
17．踢出去的足球在草坪上滚动一段距离后会停下来，此过程足球的机械能_________，能的总量_________。（两空选填“守恒”或“不守恒”）
18．2018年10月2日晚，江西省第十五届运动会开幕式在景德镇拉开序幕，其中火炬塔的艺术造型和火炬点燃方式受到在场观众高度关注，一架无人机从“朱雀”嘴中接过火种飞向由五环、窖砖、青花瓷图案组成的主火炬塔并将火炬盆引燃如图所示，火炬塔中燃料燃烧时将_____能转化为_____能．
三、解答题（本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
19．阅读短文，回答问题
在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施，汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车．小王十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整．
（1）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，___________冲程将机械能转化为内能．
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的__________较大的性质．
（3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1 725 kg．当车上载有275 kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2 m2，轿车对地面的压强为________Pa．（g取10 N/kg）
（4）若汽车油箱的容积为60升，内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装________kg的汽油．若该车以20 m/s的速度匀速行驶100 km时所消耗的汽油为5 kg，汽车发动机的输出的功率为12 kW，则汽车发动机的效率为________．
（5）通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所示：
当轿车以80 km/h行驶时所对应的制动距离为_________m．
20．如图是一种设想中的“永动机”，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作．这种“永动机”真的能永动吗？请你用学过的物理知识进行分析说明．
参考答案
1．D
【解析】A．氢气燃烧生成水，其燃烧无污染是最大的优点，因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一，A项正确，故A项不符合题意；
B．因为氢气的热值高、密度小，所以氢气是发动机的一种理想燃料，B项正确，故B项不符合题意；
C．“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功，从而推动机器运转，C项正确，故C项不符合题意；
D．利用水制取氢气耗能高，即消耗其他形式的能量多于氢气燃烧释放的内能，且内能不可能全部转化为机械能，所以“水氢发动机”的效率较低，这也是它没有真正投入使用的重要原因，D项错误，故D项符合题意。
故选D。
2．D
【解析】滚摆从高处向低处摆动的过程，滚摆的高度降低，速度增大，所以重力势能减小，动能增大，即重力势能转化为动能。
故选D。
3．A
【解析】A．永动机违背能量守恒定律，不可能制成．故A正确
B．热传递的方向性是指在没有外界影响的前提下，空调机工作过程掺进了电流做功，显然不满足这个前提，故B错误
C． 虽然自然界的能量是守恒的，但存在能量耗散，不同的能量其可利用的品质不同，能源危机不是杞人忧天，故C错误
D．单摆在来回摆动许多次后总会停下来，机械能减少，但由于摩擦等各种因素，变成了其他形式的能量，能量是守恒的，故D错误．
4．A
【解析】甲是对试管内的水加热，使其温度升高，内能增大，当内能增大到一定程度，就把塞子推出来，即内能转化成机械能。乙是活塞压缩棉花做功，使其内能增大，机械能转化成内能。丙是汽油瞬间燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞做功，内能转化成机械能。丁是对气体做功，气体内能增加，将机械能转化为内能，故BCD错误，A正确。
故选A。
5．C
【解析】跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，高度减小，所以，动能不变，重力势能减小，机械能减小。
故选C。
6．C
【解析】A．用火种引燃木柴的过程是热传递改变物体内能的原理，而钻木取火是做功改变物体内能的原理．故A错误．
B．灶台下木柴燃烧的过程，将化学能转化为内能．故B错误．
C．热传递的方向是从高温物体传向低温物体，锅能向酒料传递热量，是因为锅的温度高于酒料的温度．故C正确．
D．熬制过程中需要不断地搅拌，这是为了通过热传递的方式增加物体内能．故D错误．
7．A
【解析】A．热传递的条件是存在温度差，内能从温度高的物体向温度低的物体转移，不能从温度低的物体向温度高的物体转移，故A错误，A符合题意；
B．内能和机械能之间可以相互转化，内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能，故B正确，B不符合题意；
C．内能在转化或转移过程中不可避免的有能量损失，故C正确，C不符合题意；
D．由能量守恒定律可知，能量可以从一种形式转化成另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，转化前后总能量保持不变，故D正确，D不符合题意。
故选A。
8．D
【解析】A．燃料燃烧时是化学能转化为内能，故A错误；
B．汽油机的做功冲程中是内能转化为机械能，故B错误；
C．水力发电机发电时是机械能转化为电能，故C错误；
D．运动员下落刚接触蹦床后开始受到蹦床的弹力作用，蹦床的形变较小、弹力较小，人受到合力还是向下的，所以人向下加速运动；当弹力和人的重力相等时，人的速度达到最大；再向下运动时，弹力大于人的重力，合力向上，人开始减速运动直到最后减为零；所以，运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，速度先增大后减小，则运动员的动能先增大后减小，故D正确。
故选D。
9．B
【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能；当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界大气压，就会将塞子冲出，此过程中试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能，所以，这个过程中能量转化的顺序是：化学能→内能→机械能，故B正确。
故选B。
10．D
【解析】A．由滑梯上滑下臀部会有灼热感，是重力势能转化为动能与内能，故A不符合题意；
B．搓手取暖是通过摩擦做功的方式增加物体的内能，故B不符合题意；
C．钻木取火是通过做功的方式增加物体的内能，故C不符合题意；
D．水蒸气将软木塞冲出与内燃机的做功冲程类似，将内能转化为机械能，故D符合题意。
故选D。
11．D
【解析】A．酒精燃烧，将酒精的化学能转化为内能，产生大量的热量，不属于内能转化为机械能，故A不符合题意；
B．水吸收热量温度升高，属于热传递改变物体的内能，不属于内能转化为机械能，故B不符合题意；
C．加热时，试管内的水汽化成水蒸气，使试管内压强增大，不属于内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．橡皮塞受到压力冲出，是因为加热时，水蒸气膨胀做功，将内能转化为橡皮塞的机械能，故D符合题意。
故选D。
12．B
【解析】A、陨石克服大气的摩擦阻力做功，机械能转化为内能，说法正确，不符合题意；B、用砂轮磨刀时，刀克服摩擦力做功，机械能转化为内能，刀的内能增加，温度升高，B说法错误，符合题意； C、壶中的水沸腾时，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，C说法正确，不符合题意；D、用打气筒打气时，压缩气体做功，使气体内能增加，温度升高，筒内空气和筒壁发生热传递，使筒壁温度升高，D说法正确，不符合题意．故选B．
【点睛】
1、各种形式的能量有：机械能（包括动能和势能）、电磁能、内能、化学能、光能、太阳能等，各种形式的能量可以相互转化；2、改变物体内能的方式有：做功和热传递，做功是内能与其它形式能量之间的转化，据此解答．
13．B
【解析】A．学生在短跑过程中，化学能转化为机械能，故A错误；
B．学生带足球绕杆的运动，足球的运动方向和速度在发生改变，故足球的运动状态在发生改变，说明力可以改变物体的运动状态，故B正确；
C．实心球在飞行的整个过程中，动能是先增大后减小，故C错误；
D．学生在立定跳远的整个过程中，他的重力势能，先增加后减小，故D错误。
故选B。
14．D
【解析】由图得，该冲程的两气阀都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是做功冲程，机械能转化为内能，内能增加，表现为气缸内温度上升，气缸内分子热运动加快。活塞中气体质量不变，活塞向上运动，气缸内气体体积变小，所以气缸内气体密度增大。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
15．电 静止 0.24
【分析】
（1）太阳能电池板可将太阳能转化为电能。
（2）判断物体是运动还是静止，关键是看物体与所选参照物之间是否有位置的变化。
（3）知道无线电波的传播速度是false，明确电波来回一次的距离，利用速度公式的变形false就可以算出延迟的时间。
【解析】[1]太阳能电池板可以把太阳能转化成电能，供卫星使用。
[2]若以地球做参照，同步卫星的位置没有发生改变，所以是静止的。
[3]卫星无线电波传播的距离
false
由速度公式得，延迟时间
false
16．化学 内
【解析】[1][2]酒精具有化学能，酒精燃烧时将化学能转化为内能。
17．不守恒 守恒
【解析】[1][2]踢出去的足球在草坪上滚动一段距离后会停下来，此过程中足球克服摩擦做功，机械能会转化为内能，所以足球的机械能不守恒，但能的总量不变，即能的总量守恒。
18．化学 内
【解析】火炬塔中燃料燃烧时，是将燃料的化学能转化为内能．
19．压缩 比热容 5×105 42.6 26.1% 32
【解析】（1）汽车发动机是汽油机，汽油机压缩冲程将机械能转化为内能．
（2）因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质在吸收相同的热量时，水升高的温度较小，所以用水作为冷却剂．
（3）轿车对地面的压力
false，
根据压强公式false可得，
轿车对地面的压强false
（4）由false可得，该油箱中最多可装汽油的质量
false．
若该车以20 m/s的速度匀速行驶100 km时所消耗的汽油为5 kg，则汽油完全燃烧放出的热量false，
根据false可得，汽车行驶时间false，
则汽车发动机所做的功false，
所以汽车发动机的效率为
false
（5）由图表可知，速度越大，刹车距离越大．第n次实验速度vn，制动距离sn，则
Sn=0.1×（n+1）×vn=0.1×（3+1）×80m=32m．
即当轿车以80 km/h行驶时所对应的制动距离为32m．
【点睛】
利用W=Pt可求汽车发动机所做的有用功，根据Q=qm可得汽油燃烧释放出的热量，有用功与释放能量的比值就是发动机的效率．
20．此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”．
【分析】
在机械能转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小．
【解析】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”．
【点睛】
解答本题需要清楚，机械能的转化并不是100%的，在转化的过程中总是会有部分能量的损失．