初中物理苏科版九年级全册能量转化的基本规律习题
展开1、能量守恒定律
(1)能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。这就是能量守恒定律,如今被人们普遍认同。
(2)能量守恒的普遍性:能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体,小到原子核,无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题,所有能量转化的过程,都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们,有一种形式的能量减少或消失,一定有另一种形式的能量增加或产生,能量的总量是不变的。
(3)应用:能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。
2、能量转移和转化的方向性
(1)能的转化:
a.在一定条件下,一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量,这种现象即为能量的转化。如内燃机工作时,燃料在汽缸内燃烧,燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能,高温燃气膨胀推动活塞运动做功,燃气的内能又转化为机械能,驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电,机械能又可以转化成电能,电能输送到各种用电器(电灯、电动机•电热器等),电能又转化为其他形的能量(光能机械能内能等);
b.能量的转化有方向性:我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能,散失到周围空气中,但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时,将电能转化为内能和光能,被周围的空气吸收,最终都变成了空气的内能,这是自然发生的,而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。
(2)能的转移:
a.指同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体,能的形式并没有发生变化。能量的形式没有发生变化,但存在的位置发生了变化,这就是能的转移。内能够发生转移,其他形式的能也能够发生转移,如风吹帆船运动,流动空气的部分动能;
b.能量的转移也有方向性:在热传递过程中,热量总是自然地由高温物体传向低温物体,故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体,而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。
(3)能量的转化、能量的转移、都是有方向性的,要逆向转化或转移能量,就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部,而必须要消耗其他的能量(电能)才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。
自然界中的一切实际变化过程都具有方向性,朝某个方向的变化是可以自发发生的,相反方向的变化却是受到限制的,这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态,一定会对外界产生无法消除的影响,这就是自然界的不可逆性;由此也说明了我们需要节约能源。
3、能量及其存在的不同形式
(1)能量是物质运动的量化转换,简称“能”,在物理学中,能量是一个间接观察到的物理量,它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力,由于功被定义为力作用一段距离,因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力;
(2)能量也有不同的形式,如机械运动的动能和势能,热运动的内能,电磁运动的电磁能,化学运动的化学能等,他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示;
(3)当运动形式发生变化或运动量发生转移时,能量也从一种形式转化为另一种形式,从一个系统传递给另一个系统;在转化和传递中总能量始终不变;
(4)自然界的能包括:天然气,核能,风能,海洋温差能,水能,汽油,太阳能,电能,煤炭,氢能,煤气,蒸汽,柴油,石油,地热能,潮汐能,生物质能等。
【考点1 能量守恒定律】
【典例1-1】(2023秋•长沙期中)有关能量守恒定律,下列说法中正确的是( )
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律,永动机是不存在的
【典例1-2】(2023秋•皇姑区校级期中)2023斯诺克英格兰公开赛第二轮,丁俊晖最终以4﹣1的比分轻松获胜,成功晋级到下一轮比赛。如图所示为丁俊晖比赛时的情形。打台球时,运动的甲球撞击乙球后,甲球速度变慢,这是由于甲球的动能转移到乙球上,这些能量在转化和转移的过程中,总量保持 。在球与球相互撞击过程中还会因为摩擦而产生热量,这是通过 的方式改变了球的内能。
【变式1-1】(2023秋•荔湾区校级期中)文艺复兴时期,意大利的达•芬奇设计了如图所示的“永动机”装置。他设计时认为,在轮子转动过程中,右边的小球总比左边的小球离轮心更远些,在两边不平衡的力作用下会使轮子沿箭头方向转动不息,而且可以不断地向外输出能量。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( )
A.装置所具有的机械能始终不变
B.装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
C.如果没有能量补充,装置最终会停下来
D.根据能量守恒定律,装置可以一直转动下去
【变式1-2】(2023秋•永州期中)关于能量的转化与守恒,下列说法正确的是( )
A.任何制造永动机的设想,无论看上去多么巧妙,都是一种徒劳
B.空调机既能制热,也能制冷,说明热传递不存在方向性
C.由于自然界的能量是守恒的,所以说能源危机不过是杞人忧天
D.一个单摆来回摆动很多次后总会停下来,说明这个过程的能量不守恒
【变式1-3】(2023秋•南海区校级期中)2023年5月30日,神舟十六号载人飞船与空间站成功对接,在加速升空过程中,飞船的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”);同时火箭的外壳会与空气摩擦发热,这是通过 的方式改变外壳内能的。整个过程中,能量的总量 。(选填“增加”“减少”或“不变”)
【考点2 能量转化和转移】
【典例2-1】(2023秋•太原期中)如图所示,水电站发电时水从水库高处的进水口流出,冲击水轮机的叶轮转动,带动发电机发电。在这个过程中,能量转化依次为( )
A.势能一电能一动能B.势能一动能一电能
C.电能一动能一势能D.动能一势能一电能
【典例2-2】(2023秋•西安期中)如图所示,这是人们所喜爱的电动自行车,只要将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下,车子就通电了,车钥匙的作用相当于电路中的 ;电动自行车行驶时将电能主要转化为 能;给电动车充电时,电动车蓄电池相当于电路中的 。
【变式2-1】(2023秋•南岗区校级期中)如图所示是小明的妈妈把香料磨制成粉末的情景,当把研磨机接入插排按下开关片刻后,打开研磨机会闻到由里面发出的浓浓香料味,当香料粉放置一段时间后,不但香料粉的温度下降,人闻到的味也变淡了,以下关于研磨香料的说法正确的是( )
A.香料粉变凉的过程中,是通过做功的方式改变了其内能
B.香料粉变凉后,分子无规则运动的速度将保持不变
C.在香料磨制过程中,研磨机的电动机把电能转化为机械能
D.研磨机研磨香料时,其工作电压为360V
【变式2-2】(2023秋•汉阳区期中)如图所示,不同形式的能量可以在一定条件下相互转化,下列列举的实例不正确的是( )
A.实例①:热机 B.实例②:电加热器 C.实例③:电灯 D.实例④:干电池
【变式2-3】(2023秋•韩城市期中)USB拓展器可以将一个USB端口拓展至2个或更多。如图所示,通过拓展器给笔记本电脑充电过程中,笔记本电池相当于简单电路中的 ,该过程发生的能量转化是将电能转化为 能,USB拓展器上接入的各设备之间是 联的。
【考点3 不同形式的能量】
【典例3-1】(2023秋•惠山区校级月考)下列关于能量的叙述,错误的是( )
A.运动的物体具有能量,静止的物体没有能量
B.一个物体能对另一个物体做功,表明这个物体具有能量
C.物体具有的能量越大,它能对其它物体做的功就越多
D.能量和功的单位都是焦耳
【典例3-2】(2023秋•江都区月考)判断下列物体具有能量的名称。
①在水平地面上滚动的铅球: ;
②悬挂在室内的电灯: ;
③玩具汽车中被卷紧的发条: ;
④在空中飞行的波音747客机: 。
【变式3-1】(2023春•广安区校级月考)关于能量下列说法正确的是( )
A.质量大的物体具有的能量多
B.物体能够对外做的功越多,则该物体的能量越大
C.因为物体具有的能量很多,所以物体对外做的功也一定很多
D.因为能量很抽象,所以无法判断能量大小关系
【变式3-2】(2022秋•承德县期末)物理学中,我们把物体位置的变化叫 ,能量是与物体运动有关的物理量。现代生活需要的电能来自发电厂,在火力发电厂煤炭燃烧,释放出的能量一部分 转化成电能,而煤炭是上亿年前的植物储存的 能。
1.(2023•内黄县二模)如图所示,下列图片描述错误的是( )
A.图1说明温度越高分子的无规则运动就越剧烈
B.图2表明分子间存在相互作用的引力
C.图3显示的就是热机的工作原理
D.图4显示的是永动机现在已经被设计制造出来并实现广泛应用了
2.(2023秋•庆云县期中)如图所示的事例中,关于能量的说法正确的是( )
A.如图中的水电站源源不断地发电,说明能量可以凭空产生
B.如图中自由运动的滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明能量正在消灭
C.如图中设想的永动机有可能实现,因为它遵循能量守恒定律
D.如图中向密闭瓶中打气,在瓶塞跳起前瓶中气体内能增加
3.(2023秋•青岛期中)能量转化是非常普遍的,下列说法错误的是( )
A.电风扇工作,电能转化为机械能
B.燃料燃烧时发热,化学能转化为内能
C.水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能
D.手机电池充电,化学能转化为电能
4.(2023秋•简阳市期中)关于下面四个事例中所涉及的能量转化,对应分析错误的是( )
A.风机桨叶带动发电机发电,把机械能转化为电能
B.自行车运动员奋力蹬车时,把化学能转化为机械能
C.行驶的高速电动列车,把电能转化为机械能
D.古人“钻木取火”,把内能转化为机械能
5.(2023秋•拱墅区校级期中)现在越来越多的自动照明灯走入寻常家庭,这种灯晚上会在人员靠近时自动亮起,而白天都不会亮。它是由光控和声控两个开关控制的,当光线较暗且有声音时,两开关闭合灯亮。则光控开关和声控开关接收信号的能量形式以及连接方式分别是( )
A.光能、声能;串联B.电能、化学能;并联
C.光能、声能;并联D.电能、声能;串联
6.(2023•利川市模拟)下列说法正确的是( )
A.静止的物体一定不具有能
B.运动的物体由于没有对别的物体做功,所以不具有能
C.只有物体被举高了才具有能
D.做功的物体一定具有能
7.(2022•南京模拟)下列有关做功和能量的关系的几种说法,错误的是( )
A.100J的能有时可以做200J的功B.100J的能最多只能做100J的功
C.100J的能可以不做100J的功 D.做功必须消耗能
8.(2023秋•阳谷县期中)(多选)某混合动力型汽车的动力装置由汽油发动机和电动机组成。一般情况下,蓄电池为电动机供电,由电动机提供动力;当需要较大动力时,由汽油发动机和电动机共同提供动力;当汽车制动减速时,电动机还可以作为发电机的蓄电池充电。关于该车动力装置在工作时的能量转化情况,以下分析正确的是( )
A.汽油发动机做功冲程把内能转化为机械能
B.制动减速发电的过程把内能转化为电能
C.电动机在提供动力时把机械能转化为电能
D.发动机为蓄电池充电把电能转化为化学能
9.(2023秋•富川县期中)(多选)关于能量的转化和守恒,下列说法正确的是( )
A.发电机发电时将机械能转化为电能
B.能量在转化过程中越来越少
C.酒精燃烧放热时化学能转化为内能
D.电热水器给水加热效率可达到100%
10.(2023秋•蓝田县期中)请完成下列实验有关的填空。
(1)如图甲所示,红墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明分子做无规则运动快慢与
有关。
(2)如图乙所示,用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记下测力计的读数F1;然后使玻璃板水平接触水面,稍稍向上拉玻璃板,在玻璃板离开水面之前,弹簧测力计的读数为F2,则F2 F1(选填“>”、“<”或“=”),这个现象说明分子间存在 。
(3)如图丙,是一种设想中的永动机。你可以根据 定律,判断出这种设想中的永动机不能一直工作下去。
11.(2023秋•二七区期中)现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的 能转化为电能,为电池充电。有人认为,只要进行技术再革新,汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了,请评价这种观点的科学性:
。
12.(2023秋•于洪区期中)为向世界传递绿色亚运精神,杭州亚运会的56个场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中,光伏发电是将 能转化成电能;亚运主火炬的燃料“零碳甲醇”在燃烧过程中将化学能转化成 能。
13.(2023春•昌平区期末)地球上,海水朝夕涨落,江河日夜奔腾;有时微风拂面,有时狂风劲吹。从能量的角度来看,自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。我们的祖先很早就开始利用水能和风能了。请你举一个人类利用水能或风能的实例:
。(如:用水流冲击水轮转动,用来汲水、磨粉;船靠风力鼓起帆来推动它们航行。)
14.(2023秋•顺德区期中)如图所示实验和设想。
(1)图甲中,两个底面平整、干净的铅柱压紧后,下面可吊起一个重物,说明铅柱的分子间存在 力;除这种力外,分子间还存在 力。
(2)图乙所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,如图迅速下压活塞后,玻璃筒内的空气温度 ,硝化棉的内能 (选填“增加”或“减少”)。
(3)图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它 (选填“能”或“不能”)一直工作下去,因为能量 (选填“会”或“不会”)凭空产生。
15.(2023秋•江南区校级期中)图是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量65吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进,在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图乙所示。(g取10N/kg,太阳能物理量符号用E表示)求:
(1)轮船满载时太阳能船和所载货物的总重力;
(2)第60s到第80s内牵引力的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率。
16.(2023秋•慈利县期中)“在热力学中,热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。”这是能量守恒定律的在热力学中的一种表述,被称为“热力学第一定律”。设物体与环境之间交换传递的热为Q,与环境其他能量转化做功为W,可得内能的变化量△U=Q+W.请根据上述原理分析解答下面的问题:
空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2.7×105J的功,同时空气的内能增加了4.3×105J.空气从外界吸收的热量是多少?
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