初中科学浙教版九年级上册第3章 能量的转化与守恒第8节 能量的转化与守恒精练

这是一份初中科学浙教版九年级上册第3章 能量的转化与守恒第8节 能量的转化与守恒精练，共14页。



[范围：上册第3章　能量的转化与守恒　时间：40分钟　分值：100分]
第Ⅰ卷　(选择题　共30分)

一、选择题(每小题2分，共30分)
1．下列情景中，人对物体没有做功的是(　　)
A．小明把地上的足球踢飞 B．小红用力推车，但没有推动
C．小刚背着书包跨上台阶 D．小强把杠铃举过头顶
2．关于做功和功率的说法中正确的是(　　)
A．有力作用在物体上，力一定对物体做功
B．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，没有力对物体做功
C．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多
D．力对物体做功越多，功率就越大
3．2020·湖州 在某次演习中，解放军在海拔6000 m的高空空投质量高达8 t的新型履带式伞兵战车，如图所示。空投下来的战车在最后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。下列观点正确的是(g取10 N/kg)(　　)

A．伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车受到惯性的作用
B．最后阶段匀速下降的过程中伞兵战车机械能守恒
C．空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，则飞机的势能比空投前小
D．伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功4.8×107 J
4．登楼梯比赛时某同学从1楼匀速登上5楼共用了12 s，该同学登楼克服重力做功的功率最接近于(　　)
A．500 W B．100 W C．50 W D．10 W
5．如图所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧。根据该实验现象，下列结论正确的是(　　)

　A．棉花燃烧过程将化学能转化为内能
B．活塞下压过程中，气体的内能减小
C．气体容易被压缩，是因为气体分子间距离较小
D．活塞下压过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
6．志远同学分别沿如图所示三条路径滑到地面，在不考虑空气阻力和摩擦的情况下，滑到地面时速度最大的路径是(　　)

A．1 B．2 C．3 D．都一样
7．汽车发动机是汽油机，汽油的热值为4.6×107 J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向绘制成如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．该内燃机的效率为30%
B．1 kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107 J的能量
C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能
8．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物到相同高度时(　　)
A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
9．在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，你认为其中不正确的是(　　)
A．做功可以改变物体的内能
B．热传递改变物体的内能是不同形式的能量的相互转化
C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
10．如图所示的电路，闭合开关S后，当滑片P从中点向右移时，下列说法中正确的是(灯泡电阻不变)(　　)

A．灯泡L变暗 B．电压表的示数变小
C．电流表A1的示数变大 D．电路消耗的总功率变小
11．2017·杭州 如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧测力计的示数为10 N，物体M的运动速度为1 m/s，若不计滑轮摩擦，那么在此过程中(　　)

A．物体M与地面间的摩擦力为5 N
B．物体M与地面间的摩擦力为10 N
C．水平拉力F做功的功率为20 W
D．1 s内滑轮对物体M做的功为10 J
12．如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则(　　)

A．R1的电功率一定减小
B．R2的电功率一定增大
C．电流表的示数增大
D．电压表的示数减小
13．如图所示电路，定值电阻R与一个“6 V　3 W”的小灯泡串联后接到9 V的电路中，闭合开关，小灯泡恰能正常发光；如果在此电路中将“6 V　3 W”的小灯泡换成 “6 V　6 W”的小灯泡，不计温度对灯丝电阻的影响，那么该小灯泡的实际功率、电路的总功率分别(　　)

A．等于6 W、等于9 W B．小于6 W、小于9 W
C．小于6 W、等于9 W D．等于6 W、小于9 W
14．如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态；当用竖直向下大小为3 N的力F1拉重为1 N的物体A时，能使物体B以0.6 m/s的速度匀速向右运动；若只用水平向左的力F2拉物体B时，能使物体A以0.3 m/s的速度匀速上升，不计滑轮重、绳重及滑轮摩擦。下列判断正确的是(　　)

A．物体B受到的摩擦力为4 N
B．拉力F2的大小为8 N
C．拉力F2做功的功率为1.2 W
D．拉力F1做功的功率为5.4 W
15．2017·湖州 如图所示电路中，电源电压为12 V。在a、b间接入灯L1(“6 V　2 W”)，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光。断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2(“6 V　3 W”)，闭合开关S，则(假设灯丝电阻不变)(　　)

A．灯L2正常发光
B．滑动变阻器接入电路的电阻为12 Ω
C．通过L2的电流为0.4 A
D．电流通过滑动变阻器和灯L2每秒做功5 J

第Ⅱ卷　(非选择题　共70分)
二、填空题(每空2分，共32分)
16．在交通不便、能源缺乏的地方适宜建核电站，核电站的核心结构是____________，核燃料用完后称核废料，核废料具有________性。核电站的能量转化过程是核燃料的________能转化为水蒸气的内能，再转化为________，最后转化为电能。若1 kg铀核裂变释放的能量相当于3000 t煤完全燃烧放出的热量，煤的热值为7×107 J/kg；若1 kg铀核裂变释放的能量的50%转化为电能，则这些电能可供“220 V　100 W”的灯泡正常工作________h。
17．2017·金华 如图甲所示，


在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。图乙为引擎盖的受力分析模型图：引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。由图乙可知，该杠杆属于________杠杆；在引擎盖抬起过程中，重力G的力臂逐渐__________。
18．如图所示的螺旋千斤顶实质是一个绕在圆柱体上的斜面。千斤顶的螺距h为10 cm，螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离L为100 cm。将力F作用在手柄末端，顺着螺旋上升的方向用力旋转手柄，手柄转1圈，物体会升高10 cm，连续旋转手柄，物体将被慢慢升起。设某次提升的物重为6×104 N，若不计机械自重和摩擦，则力F至少为________N；若实际此时千斤顶的机械效率为50%，则将手柄推动1圈的过程中，推力F做的总功为________J。(请将π值取3)

19．如图所示的电炉丝是利用电流的________工作的；电炉丝________(填“能”或“不能”)应用超导材料；电炉丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉丝的导线却不怎么热，主要是因为电炉丝比导线的________(填“电流”或“电阻”)大。

20．2020·义乌 如图(a)所示，义务市新火车站的提升改造工程即将竣工，它将为人们出行带来更多便利。GRH380B型列车设计营运最高速度为380 km/h，牵引功率为9200 kW。

(1)若甲、乙两站相距475 km，理论上从甲站乘坐GRH380B型列车到乙站最快仅需________h。
(2)在图(b)所示旅行箱和拉杆构成的杠杆中，能表示拉力F力臂的是__________。
(3)牵引功率为9200 kW，表示的意义是_____________________________________________。
列车在此功率下以营运最高速度匀速直线前进时，列车所受水平阻力的大小是____________(用科学记数法表示，精确到小数点后一位)。
三、实验探究题(共26分)
21．(6分)2020·嘉兴在“探究小灯泡的电功率与哪些因素有关”的实验中，小组同学猜想：小灯泡的电功率可能与电压、电流有关。于是他们设计了如图所示的三个电路图。

(1)你认为图________所示电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系，理由是________________________________________________________________________。
(2)小组同学经过分析讨论，选择正确的电路进行实验，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是____________________________________________
________________________________________________________________________。
22．(10分)2020·杭州十五中模拟 为了研究通过导体的电流与导体两端电压的关系，小晨设计了如图甲所示的电路。电源电压恒为6 V，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。


(1)若按实物图乙进行实验，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，将会出现的现象是________________________________________。经检查，是实验电路中一根导线连接错误所致，请在错误的连线上画“×”，并画出正确的连线(只允许改动图中的一根导线)。
(2)正确连接电路，闭合开关后，移动滑片P，发现两电表示数始终如图丙所示，原因是将滑动变阻器的________(填字母)两个接线柱接入了电路。
(3)改正错误后，小晨继续实验，将有关实验数据标记在图丁上。分析图丁可知，他所选择的滑动变阻器的规格是________(填字母)。
A．10 Ω　2 A　　　　B．25 Ω　2 A　　　　C．50 Ω　0.5 A
(4)图丁中，阴影部分的面积大小表示_________________________________________。
23．(10分)我们知道，弹性物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。用同样大小的力去拉两种不同的弹性物体，其伸长的长度不同，产生的弹性势能也不同，且外界拉力做功的大小在数值上等于弹性物体产生的弹性势能。为了研究不同弹性物体发生形变时的弹性势能与哪些因素有关，通过有关实验探究，获得数据如下表(其中S为金属丝的横截面积，l0为金属丝的原长，Δl为金属丝的伸长量，Ep为金属丝具有的弹性势能)：

材料
S/m2
l0/m
Δl/m
Ep/J

铜
3×10－6
1
1×10－3
0.165
钢
3×10－6
1
1×10－3
0.3
铜
6×10－6
1
1×10－3
0.33
钢
3×10－6
2
1×10－3
0.15
铜
6×10－6
1
2×10－3
1.32
(1)Ep＝k________，其中k与弹性体的材料有关，材料不同，k值一般不同。上述实验中铜的k值k铜＝____________(填上数值和单位)。
(2)若要让粗细和原长不同的铜丝伸长相同的长度，且具有相同的弹性势能，则铜丝的原长和横截面积的关系可以用图乙中的图线________表示。
(3)如果将粗细和原长相同的铜丝和钢丝拉伸相同的长度，则拉力对________做的功更多。
(4)若要使横截面积为90×10－6 m2、原长为2.5 m的钢丝获得0.9 J的弹性势能，则需将该钢丝拉伸________m。
四、解答题(共12分)
24．(6分)2020·台州在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热融的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态(如图甲所示)。其内部电路如图乙所示，R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙所示。


(1)打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀，可见，塑料________(填“是”或“不是”)晶体。
(2)打印笔工作有快、慢两挡。快挡打印时，图中开关S1应处于________状态，若此时温度为250 ℃，打印笔的电功率是________W。
(3)打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250 ℃左右，结合图丙信息，说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
25．(6分)如图所示，电动机铭牌上标有“6 V，3 W，r＝3 Ω”字样，灯泡标有“6 V　6 W”字样，电源电压为9 V，闭合开关后，电动机刚好能正常工作。灯泡的电阻随温度的变化忽略不计。
(1)电动机正常工作时，如果不计摩擦，电动机输出的机械功率是多大？此时灯泡的电功率是多大？
(2)如果由于某种原因，电动机卡住了，此时电动机的发热功率是多大？灯泡会不会被烧毁？请通过计算说明。






答案
1．B　2.B　
3．C　 伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车具有惯性，惯性是一种性质，不能说受到惯性的作用。机械能等于动能和势能之和，而动能与速度、质量有关，重力势能与高度、质量有关，最后阶段匀速下降的过程中，伞兵战车的动能不变，高度减小，重力势能减小，故机械能减小。影响重力势能大小的因素是质量和高度，空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，由于飞机的质量减小了，故飞机的势能比空投前小。伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功为W＝Gh＝mgh＝8000 kg×10 N/kg×6000 m＝4.8×108 J。
4．A　
5．A　 棉花燃烧过程将化学能转化为内能。下压活塞时，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能，气体的内能增大，此过程能量转化情况与内燃机压缩冲程相同。气体容易被压缩，是因为气体分子间距离较大。
6．D　7.D　8.D　9.B　
10．D　 本题考查并联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率变化的判断。由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过灯泡的电流，电压表测支路两端的电压，该电压等于电源电压。滑片P从中点向右移时：①滑动变阻器连入电路的阻值变大，它两端的电压不变，由I＝可知，通过滑动变阻器的电流变小；②灯泡的阻值和它两端的电压不变，灯泡消耗的电功率不变，灯泡的亮度不变；③电压表仍测支路电压，示数不变；④由I＝I灯＋IR可知，I变小，即电流表A1的示数变小；⑤两电阻并联，一个电阻变大，则总电阻变大，电源电压一定，由P总＝可知，电路消耗的总功率变小。
11．C　 因为物体M做匀速直线运动，所以摩擦力f＝2F＝2×10 N＝20 N；v绳＝2v＝2× 1 m/s＝2 m/s，水平拉力F做功的功率为P＝Fv绳＝10 N×2 m/s＝20 W；s＝vt＝1 m/s×1 s＝1 m，1 s内滑轮对物体M做功为W＝fs＝20 N×1 m＝20 J。
本题为水平使用动滑轮，计算过程中要注意，拉力的大小是摩擦力的一半，拉力移动的距离是物体移动距离的2倍(动滑轮由两股绳子拉着)。
12．A
13．B　 (1)由P＝UI可知，“6 V　3 W”灯泡正常工作时的电流I1＝＝＝0.5 A，
该灯泡正常发光时，电阻R两端的电压UR＝U－U1＝9 V－6 V＝3 V，
由I＝可得，定值电阻阻值：R＝＝＝6 Ω。
(2)由P＝可得，“6 V　6 W”的灯泡电阻R2＝＝＝6 Ω，
该灯泡接入电路时，电路中的电流：I2＝＝＝0.75 A；
该灯泡的实际功率：P2实＝I22R2＝(0.75 A)2×6 Ω＝3.375 W＜6 W，
电路总功率：P总＝UI2＝9 V×0.75 A＝6.75 W＜9 W。
14．D　 当B水平向右匀速运动时，B受到的摩擦力：f＝3(F1＋GA)＝3×(3 N＋1 N)＝12 N；水平向左匀速拉物体B时，由平衡条件得：F2＝3GA＋f＝3×1 N＋12 N＝15 N，此时B的移动速度为vB＝＝＝0.1 m/s，拉力F2功率为P2＝F2vB＝15 N×0.1 m/s＝1.5 W；用力F1竖直向下拉物体A时，拉力F1的功率：P1＝F1vA＝3 N×3×0.6 m/s＝5.4 W。
15．C　 灯L1正常发光时，其两端的电压为6 V，接入灯L2，两灯的电阻不相同，则a、b间的电压会发生变化，故灯L2不会正常发光；灯L1正常发光时通过它的电流为I＝＝＝ A，滑动变阻器两端的电压为U′＝U－U1＝12 V－6 V＝6 V，则滑动变阻器接入电路的电阻为R＝＝＝18 Ω；L2的电阻为R2＝＝＝12 Ω，换接L2后电路的总电阻为R总＝R2＋R＝12 Ω＋18 Ω＝30 Ω，此时电路中的电流为I′＝＝＝0.4 A；电流通过滑动变阻器和灯L2每秒做功为W＝UI′t＝12 V×0.4 A×1 s＝4.8 J。
(1)根据两个灯泡电阻不同分析灯泡的发光情况；(2)根据灯L1正常发光，求出电路中的电流，根据欧姆定律和串联电路的电流、电压规律求出滑动变阻器接入电路的电阻；(3)求出灯泡L2的电阻，根据欧姆定律求出电流；(4)根据W＝UIt求出电功的大小。
16．核反应堆　放射　核　机械能　2.9×108
核电站的核心结构是核反应堆，核燃料用完后称核废料，核废料具有放射性。核电站的能量转化过程是核能转化为内能，再转化为机械能，最后转化为电能。
1 kg铀核裂变释放的能量：Q＝mq＝3×106 kg×7×107 J/kg＝2.1×1014 J；
转化的电能：W＝Qη＝2.1×1014 J×50%＝1.05×1014 J，
根据P＝可知，
供灯工作时间：t＝＝＝1.05×1012 s≈2.9×108 h。

17．省力　变短
(1)据图可知，动力臂OB大于阻力臂OA，因此该杠杆是省力杠杆。
(2)力臂垂直于力的方向，在逐渐抬起引擎盖的过程中，重力G的力臂逐渐变短。
(1)杠杆分类的依据是动力臂和阻力臂的大小关系。可分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆三种。动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆；动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆；动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆。(2)力臂垂直于力的方向，据此判断逐渐抬高引擎盖的过程中重力G的力臂的变化。
18．103　1.2×104
根据题意可知，螺旋旋转一周时，有用功：W有＝Gh＝6×104 N×0.1 m＝6×103 J，
力F通过的距离s＝2πL＝2×3×1 m＝6 m，不计机械自重和摩擦，Gh＝Fs，则F＝＝ ＝103 N。实际千斤顶的机械效率为η＝×100%＝×100%＝50%，
解得，W总＝1.2×104 J。
19．热效应　不能　电阻
20．(1)1.25　(2)l1　
(3)牵引力每秒做功9200 kJ　8.7×104 N
21．(1)乙　图乙是串联电路，能控制电流相等
(2)示数较大的电压表所并联的灯泡比示数较小的电压表所并联的灯泡亮
22．(1)电流表无示数，电压表有示数，且接近电源电压
如图所示

(2)C、D　 (3)B　
(4)电阻R1的电功率
23．(1)　5.5×1010 J/m3
(2)a (3)钢丝
(4)5×10－4
(1)根据控制变量法的要求，比较第2、4行数据可得，横截面积S之比等于Ep之比；比较第3、5行数据可得，原长增大一倍，Ep减小一半；比较第4、6行数据可得，长度的变化量之比的平方，等于Ep之比。
综合以上分析可得，Ep＝k。
选择第2行数据，根据Ep＝k可得，k铜＝＝＝5.5×1010 J/m3。
(2)根据公式Ep＝k可知，让粗细和原长不同的铜丝伸长相同的长度，且具有相同的弹性势能，则铜丝的原长和横截面积成正比，观察图像可知，a为正比例函数图像，符合题意。
(3)比较表格第2、3行中的Ep可知，将粗细和原长相同的铜丝和钢丝拉伸相同的长度，钢丝具有的弹性势能大，则拉力对钢丝做的功更多。
(4)选择第3行数据，根据Ep＝k可得，k钢＝＝＝1×1011 J/m3；
由Ep＝k可得，Δl钢＝＝＝5×10－4 m。
24．(1)不是　(2)闭合　80
(3)当温度超过250 ℃时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度下降；当温度低于250 ℃时，电阻减小，功率增大，产热加快，温度上升
本题考查晶体和非晶体的区别、电功率。(1)塑料变软变稀符合非晶体熔化的特点。(2)根据P＝可知，电阻越小，功率越大，当两电阻并联时总电阻最小，总功率最大，所以快挡打印时开关S1应闭合。
25．解：(1)电动机正常工作时，通过电动机的电流：I额＝＝＝0.5 A；所以电动机的发热功率：P热＝I额2r＝(0.5 A)2×3 Ω＝0.75 W；机械功率：P机＝P电－P热＝3 W－0.75 W＝2.25 W。
此时灯泡的功率：
P灯＝U灯I额＝(U－U额)I额＝(9 V－6 V)×0.5 A＝1.5 W。
(2)灯泡的电阻：RL＝＝＝6 Ω，
如果电动机卡住了，电路中的电流：I＝＝＝1 A，
电动机的发热功率：P热′＝I2r＝(1 A)2×3 Ω＝3 W；
灯泡两端电压U灯′＝I′RL＝1 A×6 Ω＝6 V，等于灯泡的额定电压，所以灯泡不会被烧毁。