14.3能量的转化和守恒(含答案详解)九年级物理全一册同步课时讲义（人教版）

人教版九年级物理同步教辅之知・讲・练

第十三章  《内能的利用》知・讲・练

14.3《能量的转化和守恒》课时知・讲・练

【知识点梳理】

1.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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

2.永动机不能实现的原因：违背能量守恒定律。

3.能量形式相同，称为“转移”；能量形式不相同，称为“转化”。

4.能量的转移或转换具有方向性。

【典型例题选讲】

【例题一】自然界中各种不同形式的能量都可以相互转化，电动机可以把______能转化为______能；太阳能电池把______能转化为______能；植物的光合作用可以把______能转化为______能，燃料燃烧时发热，将______能转化为______能。

【例题二】“和平”号空间站完成使命后，安全坠入南太平洋海域，当“和平”号进入稠密大气层时，燃起了熊熊大火，这是将______能转化为______能，在“和平”号坠入南太平洋的过程中，它的______能增加，______能减少，而能的总量______。

【例题三】克服摩擦或压缩气体做功时，消耗______能，使______能转化为______能，而且消耗多少______能，就得到多少______能，在这个过程中，能量的总量______。

【例题四】在热传递的过程中，高温物体的内能_______，低温物体的内能______，内能从高温物体________到低温物体，而能的总量________．

答案：

1.电  机械能  

2.机械  内  内  机械 保持不变 

3.机械能 机械能 内 机械 内 保持不变

4.减少 增加 转移 保持不变

【学科核心素养训练】

1.两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则（      ）

A.汽油机A消耗的汽油较少，用的时间较短            B.汽油机B消耗的汽油较少，用的时间较短

C.二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长    D.无法确定

2.关于热机的效率，以下说法中正确的是（　　）

A.热机做的有用功越多，效率就一定越高。

B.热机的功率大，效率就一定高。

C.热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高

D.以上说法都不对。

3.无烟煤的热值大于干木柴的热值，则（    ）

A.烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多

B.要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量

C.烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多

D.煤比木柴含有的热量多

4.单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有（    ）

A.吸气、做功和排气冲程      B.吸气、压缩和做功冲程

C.压缩、做功和排气冲程      D.吸气、压缩和排气冲程

5． 下列有关说法正确的是（     ）

A．压缩冲程中柴油机气缸里的气体内能减小

B．物体吸收热量后，内能增大，温度一定升高

C．搓手时感到暖和是因为产生了热量

D．给手机充电时是将电能转化为化学能

6．下列现象中，属于内能转化为机械能的是（     ）．

A．冬天，在阳光下感到暖和            B．干木柴燃烧发出光和热

C．火药的燃气把子弹从枪膛发射出去    D．锯子锯木头，锯条会变热

7． 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在A点。用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手，小球在水平光滑地面BC间来回运动。不计空气阻力，下列说法中正确的是（     ）

A．小球在A点时的弹性势能最大

B．在来回运动中，系统的机械能保持不变

C．当小球从B运动至A的过程，弹簧产生的弹力不变

D．当小球从B运动至C的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能

8.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是(    )

A.随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的

B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面

C.电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去

D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动

8.能量守恒定律表明的是（     ）

A．动能和势能是守恒的            B．内能和机械能是守恒的

C．能量的变化等于做功的多少      D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失

10．如图所示的是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（     ）

A．小球越跳越低，但每次到达地面时的速度相同

B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的

C．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了

D．小球减小的机械能转化为其它形式的能，但总量保持不变

11．小华通过学习了解到火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个过程中，能量转化的情况如下，请你帮他在方框内填入相应的能量形式：化学能 ________能 ________能 电能．下图是内燃机的能流图，图中“？”的内容是________． 

12．伽利略认为，如果图示中的斜面是光滑的，那么当小球从左侧某一高度向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都会沿斜面上升到相同的高度，这是因为小球在这一运动过程中，能的总量是________的。

13．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）．

14．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”）

15．2018年7月29日上午9时48分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，以“一箭双星”的方式成功发射第三十三、三十四颗“北斗”导航卫星．火箭升空时，燃料通过燃烧将________能转化为燃气的内能．燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能．运载火箭采用液态氢作为燃料是因为液态氢具有较大的________．

16．各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，指出下列情况中能量的转化.

（1）水轮机带动发电机发电：______________________________.

（2）电动机带动水泵把水从低处抽到高处：__________________.

（3）植物吸收太阳光进行光合作用：________________________.

（4）摩擦生热：__________________________________________.

（5）气体膨胀做功：______________________________________.

17．火箭发射时，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）。

18．说明下列各物体具有什么形式的机械能

（1）在水平轨道上行驶的火车___________．

（2）阳台上的花盆___________．

（3）被拉长的橡皮筋___________．

（4）撞在篮板上的篮球___________．

19．如图所示，金属圆筒固定在桌子上，里面放些乙醚，用塞子塞紧，拿一根皮带在圆筒外绕几圈后迅速地来回拉动皮带，此时金属圆筒的内能会增加，温度会升高，这是 ______ 能转化为 ______ 能，同时筒内乙醚的温度升高，内能增加，这是 ______ （选填“能量转移”或“能量转化”）的结果.过一会儿，筒口的塞子被气体推出，这时的能量转化情况是 ________________________ .

20．夏天，突然打开汽水瓶盖时，随着“膨”一声响，往往可以看到瓶口处出现白雾，这是因为当突然打开瓶盖时，瓶内气体迅速膨胀，对外______，内能______，温度______，瓶口附近的水蒸气______形成大量的小水珠．

21.一台内燃机运行时各种量损耗大致为：汽缸敞热损失占a%，废气带走量占b%，摩擦等机械损耗占c%，则它效率为________________。

22．太阳能是一种廉价的无污染能源，开发和利用前景广阔，从有关资料获悉，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.2×103J/（m2·s）。有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射的40%用来升高水温，如果该热水器接收阳光垂直照射的有效面积始终是2.1m2，晴天晒了1h，其水箱中50kg水的温度能升高多少度？

23．在山区一般喜欢买大排量的车子，为了节能减排，我们内地一般不必要买太大排量的车。一款新型汽车以某一速度在一段平直的公路上匀速行驶一段距离，消耗了汽油，其发动机的效率为，则在这段运动过程中，已知：汽油的热值为求：

（1）汽油完全燃烧放出的热量；

（2）该汽车发动机做的有用功；

（3）该车在高速路上匀速行驶时平均牵引力为，则燃烧汽油行驶的距离。

24．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为26℃的水，温度升高到46℃．求：

(1)热水器中的水吸收的热量Q吸；[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]

(2)热水器5小时有效照射时间内接收到的太阳能E；

(3)热水器5小时有效照射时间内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少天然气放出的热量？(天然气的热值q＝4.2×107J/m3)

25．某学校为学生供应开水，用锅炉将340kg的水从60℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。[已知水的比热容是，无烟煤的热值是]，试求：

（1）锅炉内340kg的水吸收的热量是多少？

（2）4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？

（3）此锅炉的效率是多少？

26．我国自主研制生产一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量，当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶质量为1t该车，在平直公路上以80km/h的速度匀速行驶1h，汽车在地面上受到的摩擦力恒为2000N。观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大容量的35%增大至最大容量的85%（已知：蓄电池最大容量为2×10J燃油的热值为4.0×10J/kg）

（1）求10kg燃油完全燃烧放出的热量；

（2）求该汽车测试过程中的能量利用效率；

（3）“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标，指车辆消耗的能量与行驶路程和车辆总质量乘积的比值，其单位可用“J/(km·kg)”表示。求该车在测试过程中的吨百公里能耗。

参考答案

一、单选题

11．内    机械    废气带走的能量    

12．守恒

13．900    500    内   

14．减小    不守恒    守恒   

15．化学    热值   

16．机械能转化为电能    电能转化为机械能    太阳能转化为化学能    机械能转化为内能    内能转化为机械能   

17．热值    内    不守恒   

18．动能    重力势能    弹性势能    弹性势能和重力势能   

19．机械    内    能量转移    内能转化为机械能    

20．做功    减少    降低    液化

21.  1—（a% + b% + c%  ）

22．17.28℃

【详解】

解：太阳能热水器1h接收的太阳辐射能为

Q=1.2×103J/（m2·s）×2.1m2×3600s=9.072×106J

水吸收的热量为

Q吸=ηQ =40%×9.072×106J=3.6288×106J

由于Q吸=cmΔt，所以水箱中50kg水的温度能升高的温度为

答：水箱中50kg水的温度能升高17.28℃。

23．（1）；（2）；（3）

【详解】

解：（1）汽油完全燃烧放出的热量

（2）发动机的效率为，由可知，该汽车发动机做的有用功为

（3）由可知，该车燃烧汽油行驶的距离

答：（1）汽油完全燃烧放出的热量为；

（2）该汽车发动机做的有用功为；

（3）该车在高速路上匀速行驶时平均牵引力为，则燃烧汽油行驶的距离为。

24．(1) 8.4×106J；(2) 2.1×107J；(3) 0.5m3．

【详解】

热水器中的水吸收热量 因太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，5小时有效照射时间内接收到的太阳能

； 得．

25．（1）5.712×107J；（2）1.428×108J；（3）40%

【详解】

解：（1）由可知，锅炉内340kg的水吸收的热量

（2）由可知，4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量

（3）由可知，此锅炉的效率

答：（1）锅炉内340kg的水吸收的热量是5.712×107J；

（2）4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量是1.428×108J；

（3）此锅炉的效率是40%。

26．（1）4×108J；（2）65%；（3）5×103J/(km·kg)

【详解】

解：（1）10kg燃油完全燃烧放出的热量

Q放=mq=10kg×4.0×107J/kg=4.0×108J

（2）汽车匀速行驶1h通过的路程

s=vt=80km/h×1h=80km

汽车匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡的条件得到牵引力

F=f=2000N

牵引力做的功

W=Fs=2000N×80×103m=1.6×108J

由于汽车行驶时，蓄电池储存的能量由最大值的35%增大至最大值的85%，所以蓄电池增加储存的电能

W电=(85%-35%)×2×10J=1×108J

该汽车测试过程中的能量利用效率

（3）汽车在测试过程中的吨百公里能耗

答：（1）10kg燃油完全燃烧放出的热量是4×108J；

（2）该汽车测试过程中的能量利用效率是65%；

（3）该车在测试过程中的吨百公里能耗是5000J/(km·kg)。