初中物理人教版九年级全册第3节 能量的转化和守恒课时训练

2021-2022学年人教版物理九年级全一册

14.3能量的转化与守恒 同步练习

一、单选题

1. 从能量转化的角度来看，下列说法错误的是    

A. 电风扇工作时主要将电能转化为机械能
B. 铅蓄电池充电时化学能转化为电能
C. 发电机工作时主要将机械能转化为电能
D. 电热水壶工作时电能转化为内能

2. 高铁动车组在高速行驶时是利用车上电动机提供的动力，到站前又可以先停止供电，车速从减至，这段时间是利用车的惯性前进，发电机中线圈随车轮一起转动，产生电流，在以下才进行机械刹车，这样既可以减少机械磨损又可以节约能源。整个过程中没有涉及到的能量转化的是

A. 电能转化为机械能 B. 机械能转化为电能
C. 机械能转化为内能 D. 内能转化为机械能

3. 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

4. 如下图所示，太阳能路灯由LED灯、太阳能电池和蓄电池组成，该装置可将白天来自太阳的能量储存起来，到夜晚时提供给LED灯工作。在白天阳光照射时，整个装置中太阳能电池的能量转化是     
   
    

A. 化学能电能光能 B. 太阳能电能光能
C. 太阳能电能化学能 D. 太阳能电能

5. 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

6. 某校八年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不 应 采 纳的是

A. 用各种办法增大受热面积
B. 向炉内多加些煤，加大火力
C. 煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D. 鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧

7. 前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车原理实质是首先将车内的水电解，制成氢气，再将氢转化成氢燃料电池，再通过氢燃料电池给车提供动力，根据你所学的有关物理知识判断，下列说法错误的是

A. 氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能
B. 水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量
C. 该汽车除了需要水，不需要其他能量，所以只加水就能跑
D. 该汽车除了需要水，还需要其他能量，所以只加水就是跑不了的

8. 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

9. 静止在山顶寒风中的石头，具有的能量是

A. 动能 B. 重力势能 C. 风能 D. 弹性势能

10. 荡秋千时，若让秋千自由摆动，每次上升的高度都会变小，则在此过程中

A. 机械能守恒
B. 能量正在减小
C. 只有动能和势能的相互转化
D. 减小的那部分机械能转化为内能，能量总量保持不变

11. 若用电器工作一段时间后消耗的电能为W，产生的热量为Q，则其电热效率以下用电器正常工作时的电热效率可能小于的是

A. 白炽灯 B. 电风扇 C. 电暖手宝 D. 电饭锅

12. 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

二、填空题

13. 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。内容是：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的________保持不变。
14. 汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为______能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为______能并为电池充电，之后电池又可以再次驱动汽车。
15. 家庭中使用电热壶烧开水，能量的转化是______；若的热量被水全部吸收，在1个标准大气压下，能将2kg、的水加热到______
16. 我国一直在研究导弹拦截系统，拦截弹在运动过程中做曲线运动，燃料在发动机内燃烧产生推力，燃料的______能转化为拦截弹的______能。拦截弹在整个运动过程中，会受到空气阻力，一部分机械能转化为______。

三、实验探究题

17. 如图所示是一小球从高处落下，碰到地面后又被反弹回去的频闪照片．
    小球下落的速度越来越大，是因为______ ．
    小球每与地面碰撞一次，机械能总量会减少一些，是因为在碰撞中有一部分______ 转化为______  能．
    在整个不断反弹的过程中，小明说：“小球的机械能变小了，说明能量可能消失”这种说法______ 因为小球在碰撞中有能量的转化，而能的总量会______ ．
18. 如图所示，小李用装有少量的煤油和酒精的两盏灯，分别给两杯相同的水加热。待煤油和酒精燃尽时，根据水温的变化比较两种燃料的热值大小。请根据小李的方案回答下列问题：
    实验前装入灯中的煤油和酒精的____必须相同；

在燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验____选填“能”或“不能”达到小李的目的；

燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高，由此判断____选填“煤油”或“酒精”的热值大；

该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值_____选填“偏大”或“偏小”，其主要原因是：____。

四、综合题

19. 科学家发明了一种六冲程内燃机，大致结构如图所示。它每一个工作循环的前四个冲程与四冲程内燃机相同，但在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水马上汽化为温度高达800摄氏度以上的水蒸气，体积急剧膨胀1500倍，汽缸内气体压强急剧增大，推动活塞再次做功，此即“喷水汽化做功冲程”。最后活塞向上运动，再次排气后，进入下一个工作循环，六冲程发动机比传统的四冲程发动机效率提高约但是由于水质、防腐、材料冷热应变力等问题尚未圆满解决，目前还在试验阶段。
    根据材料请分析：
    水蒸气推动活塞做功过程中，水蒸气的内能______选填“增大”“减小”或“不变”。
    六冲程发动机通过下列______方式提高机械效率；
    A、减少内能的散失B、提高燃料的热值
    C、让燃料充分燃烧D、减少机械的摩擦
    按照四缸四冲程发动机的设计，也可以制成六缸六冲程发动机，即通过连杆把六个汽缸的活塞连在一起，使各汽缸的六个冲程依次错开，则在曲轴转动的每半周里，都有______个气缸在做功。假定每个循环的两次做功冲程中，气体对活塞做功相同，设每次做功冲程中汽缸内的气体对活塞的平均压强为P，每个活塞的受力面积为S，每个冲程中活塞移动的距离为L，当发动机转速为单位：时，该发动机的输出功率应表示为______。
20. 如图甲是小明家用的燃气热水器，乙图是连接在热水器上的一个混水阀。若将混水阀开关调到0位置左边并抬起把手，热水器自动点火，天然气燃烧，水龙头出热水；往O点右边调出冷水，按下把手则停止出水。小明在某次使用热水器时，把热水器的出水温度设定为，此时测得从B管流进的自来水流量为2  ，从C管流出的温度为小明检查燃气表，发现热水器工作1分钟消耗天然气，自来水的温度为，天然气的热值是请解决下列问题：

天然气完全燃烧时，          能转化为          能，用热水器加热水是用                    方法改变水的内能。

从A管流进混水阀的热水的流量为多少？不计热损失

该热水器的加热效率是多少？

答案和解析

1.【答案】B

【解析】

【分析】
判断能量转化时，要看消耗了什么能量，得到什么能量，消耗的能量转化为得到的能量；从能量转化的角度分析，电流做功的过程是将电能转化为其它形式能量的过程。
本题是一道基础题，知道做功过程是能量转化过程，具体问题具体分析即可正确解题。
【解答】
A、电风扇工作时，消耗电能，得到机械能，所以将电能转化为机械能；故A正确；
B、铅蓄电池充电的过程，消耗电能，得到化学能，所以将电能转化为化学能；故B错误；
C、发电机发电时，消耗了机械能，得到电能，所以将机械能转化为电能；故C正确；
D、电水壶工作时消耗了电能，使水的温度升高，得到内能，故将电能转化为内能；故D正确。
故选：B。
2.【答案】D

【解析】

【分析】
本题考查能量转化，难度不大。解题关键是掌握各种能量的概念。
【解答】
高铁动车组在高速行驶时是利用车上电动机提供的动力，是电能转化为机械能；
到站前又可以先停止供电，车速从减至，这段时间是利用车的惯性前进，发电机中线圈随车轮一起转动，产生电流，此过程是机械能转化为电能；
在以下才进行机械刹车，从开始刹车到停下来，机械能转化为内能，这样既可以减少机械磨损又可以节约能源，整个过程中没有涉及到的能量转化的是内能转化为机械能。
故选D。
3.【答案】C

【解析】

【分析】
本题考查能量的转化和转移；判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量。
【解答】
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。
4.【答案】C

【解析】

【分析】
本题只是考查太阳能电池板和蓄电池的工作原理，是一道基础题。
【解答】
白天，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能利用，也可以将多余的太阳能给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，以便在晚上使用。所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能电能化学能；如果不给蓄电池充电，则太阳能只转化为电能。故C正确。
故选C。
5.【答案】B

【解析】

【分析】
根据题中的信息得出蒸汽弹射的特点；功率是表示做功快慢的物理量，效率是表示有用功在总功所占的比例，二者无联系。
【解答】
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”知蒸汽弹射的效率低，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】B

【解析】

【分析】
此题主要考查了提高热效率的方法即怎样提高燃料的利用率，是一道很好的题目。
【解答】
要提高炉子的效率，需要使燃料充分燃烧，并且减少能量的损失。
A.用各种办法增大受热面积，可以让热量被充分吸收，可以提高炉子的效率，故A不符合题意；
B.向炉内多加些煤，加大火力，这是消耗更多的燃料，不能提高炉子的效率，故B符合题意；
C.煤磨成粉，用空气吹进炉膛，可以使煤充分燃烧，可以提高炉子的效率，故C不符合题意；
D.鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧，可以使煤燃烧的更充分，可以提高燃料的利用率，提高炉子的效率，故D不符合题意。
故选B。
7.【答案】C

【解析】

【分析】
本题考查能量的转化与守恒，利用能量守恒定律分析解答。
【解答】
A.氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能，故A正确，不符合题意；   
根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D.该汽车除了需要水，还需要其他能量，所以只加水是跑不了的，故D正确，不符合题意。
故选C。
8.【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。
9.【答案】B

【解析】解：静止在山顶的石头，具有一定高度，因此具有重力势能；静止，不具有动能；不会发生弹性形变，不具有弹性势能。
故选：B。
抓住机械能所包含的几种具体的能量，根据动能、重力势能、弹性势能的概念，可判断选项中的能量属于哪种形式的机械能。
10.【答案】D

【解析】

【分析】
机械能守恒是一种理想的情况，只有在无摩擦、无空气阻力的情况下才能真正实现，荡秋千的过程中，会受到摩擦和空气阻力的作用。
理解机械能守恒的条件，同时要知道机械能不守恒，但能量的总量是守恒的。
【解答】
秋千自由摆动的过程中，因为有摩擦阻力和空气阻力的作用，所以机械能最终会转化为内能，即机械能不守恒，但总的能量保持不变，所以，每次上升的高度逐渐减小，最后停下来。故选项D符合题意，选项ABC不符合题意。
故选D。
11.【答案】B
 

【解析】解：用电器工作一段时间后消耗的电能为W，产生的热量为Q，则其电热效率。
白炽灯、电暖手宝、电饭锅主要把电能转化为内能；其正常工作时的电热效率远大于；
电风扇电能主要转化为机械能和小部分内能，电风扇用电器正常工作时的电热效率可能小于。
故选：B。
电风扇电能主要转化为机械能和小部分内能。
本题主要考查能量的效率，要理解能量的转换。
12.【答案】A

【解析】解：A、汽车在路上行驶发生的是机械运动，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。
13.【答案】转化   转移   总量

【解析】解：能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
故答案为：转化；转移；总量。
了解能量守恒定律的内容，知道能量守恒定律是自然界最普遍，最重要的基本定律之一可顺利解答。
本题主要考查了对能量守恒定律的认识，属基础知识的考查，解答时注意用词的准确性。
14.【答案】内   电

【解析】解：汽车刹车时，由于要克服摩擦做功摩擦生热，则汽车的动能会转化为内能；
刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为电能并为电池充电。
故答案为：内；电。
汽车刹车时，机械能会转化为内能，这些能量无法再转化利用。发电机时根据电磁感应现象的原理工作的。
本题考查了能量的转化，是一道基础题。
15.【答案】电能转化为内能   70

【解析】解：
使用电热壶烧开水时，消耗电能，使电热丝和水的内能增大，即将电能转化为内能；
由可得，水升高的温度：
；
已知水的初温为，则水吸热后温度将升高到：
。
故答案为：电能转化为内能；70。
用水壶烧开水时，消耗电能，使电热丝和水的内能增大，据此分析能量的转化情况；
已知水的质量、比热容和吸收的热量，利用的变形公式可求出水升高的温度，结合水的初温，即可求出水的末温。
本题考查了学生对吸热公式的掌握和运用，注意温度升高了与升高到末温的区别。
16.【答案】化学  机械  内能

【解析】解：燃料具有化学能，在燃烧的过程中化学能转化为内能，然后内能转化为机械能，从而助推拦截弹；所以，燃料的化学能最终转化为拦截弹的机械能；
拦截弹在整个运动过程中，会受到空气阻力，需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为内能。
故答案为：化学；机械；内能。
燃料具有化学能，在燃烧的过程中转化为内能，然后内能转化为机械能；克服摩擦做功时，机械能转化为内能。
本题考查了能量的转化，明确变化前后具有的能量是解题的关键。
17.【答案】小球的重力势能转化为动能；机械能；内；错误；保持不变

【解析】解：小球下落的过程中质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为动能，所以小球的速度逐渐增大；
小球每与地面碰撞一次，在碰撞中有一部分机械能转化为内能，所以机械能总量会减少一些；
在整个不断反弹的过程中，小球的高度变小，小球的机械能变小了，但没有消失，此时减小的机械能通过摩擦转化成了内能；故该说法是错误的．
故答案为：小球的重力势能转化为动能；机械能；内；错误；保持不变．
影响动能大小的因素是质量和速度；影响重力势能大小的因素是质量和高度；物体下落过程，重力势能转化为动能；
敲击、碰撞、摩擦等都是做功的过程，机械能转化为内能；
据能量的转化和守恒定律的分析即可判断．
理清题意，并能用能量的转化和守恒定律的内容进行分析是解决该题的关键．
18.【答案】质量；不能；煤油；偏小；燃料不能完全燃烧并且热量有散失

【解析】

【分析】
此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小，考查了学生的实验探究能力。
比较两种燃料的热值大小采用的是控制变量法；
实验中通过水温度升高的示数判定放热的多少，据此分析；
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。
【解答】
解：比较两种燃料的热值大小时，需要控制两种燃料的质量相同；
燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则无法根据水升高的温度来判定吸热的多少，也无法判断燃料燃烧放热的多少，所以该实验不能达到小李的目的；
燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高，说明甲中水吸收的热量多，即煤油燃烧放出的热量多，其热值大；
因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。
故答案为：质量；不能；煤油；偏小；燃料不能完全燃烧并且热量有散失。
19.【答案】减小  A  2  4npSL

【解析】解：
水蒸气推动活塞做功过程中，水蒸气的内能转化为机械能，所以水蒸气的内能会减小；
由题知，第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水马上汽化为温度高达800摄氏度以上的水蒸气，水蒸气对外做功，所以六冲程发动机利用的是废气的能量，减小了内能的散失，提高了效率，故选A；
对四缸发动机来说，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程；而六缸六冲程发动机工作过程中，在曲轴转动的每半周内有2个气缸做功即还有喷水汽化做功冲程，则曲轴转动的每周内有4个气缸做功；
所以，当发动机转速为n，即一秒钟飞轮转动n转曲轴转动n周，则发动机1s内做功次数为4n；
根据压强公式可知，每次做功冲程中，燃气的推力为：；
燃气推动活塞一次所做的功为：；
则1s所做的总功为：，
所以该发动机的输出功率为：。
故答案为：减小；；；4npSL。
物体对外做功，内能减小；
第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水马上汽化为温度高达800摄氏度以上的水蒸气，体积急剧膨胀1500倍，汽缸内气体压强急剧增大，推动活塞再次做功，此即“喷水汽化做功冲程”；
根据四缸发动机的工作特点求出六缸发动机转动时做功的次数；根据求出压力，根据求出功，然后根据求出功率的大小。
本题考查了内能的改变、内能的利用、功率公式的应用，有一定的难度。
20.【答案】解：

天然气完全燃烧时，化学能转化为内能，用热水器加热水是用热传递的方法改变水的内能；

设每分钟从A管流进的热水体积为V、从B管流入的自来水体积为；
1min内A管中热水放出的热量为：

1min内B管中冷水吸收的热量为：

不计热损失，，即

，

每分钟流入热水体积为10L，即从A管流进混水阀的热水的流量为；

流进混水阀的热水的质量为：

，

水吸收的热量：

，

天然气完全燃烧放出的热量：

，

热水器的加热效率是：

。

答：化学；内；热传递；

从A管流进混水阀的热水的流量为；

该热水器的加热效率是。

【解析】天然气是燃料，燃料燃烧时将化学能转化成内能；改变物体内能的方式有做功和热传递；

根据A管中水放出的热量等于B管中水吸收的热量结合列等式计算从A管流进混水阀的热水的流量；

利用计算水的质量，利用计算水吸收的热量，利用计算天然气完全燃烧放出的热量，利用计算热水器的加热效率。

本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，不计热损失则。