人教版九年级全册第3节 能量的转化和守恒精品同步练习题

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学习目标
1.了解能量及其存在的多种形式。
2.知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中能量转化的过程。
3.理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
02
预习导学
一、能量的转化：
1.能量的转化实例：
2.能量的转化和转移区分：
（1）能量的转化：一种能量形式转化为另一种能量形式，比如说光能转化为热能；
（2）能量的转移：是一个物体的能量转移到另一个物体上，能量性质不娈；
3.能量的转移与转化具有方向性：
（1）能量转化和转移其实指的就是热传导，根据热力学第二定律的内容，热传导的过程是有方向性的。这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，因此能量的的转化和转移具有方向性。
（2）能量转化和转移需要逆向进行时，需要外界的干扰。
例如：热量的传递可以自发的从高温物体传向低温物体，而不能自发的从低温物体传向高温物体。
但是，在外界的作用下，也可以使低温物体的热量传向高温物体。
二、能量守恒定律：
1.能量守恒定律：
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。
2.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。
大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
3.永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机械；
永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
03
探究提升
知识点一：能量的转化和转移
【探究重点】
1、能量的存在形式：机械能、内能、光能、化学能、电能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，摩擦生热：机械能转化为内能；水电站：机械能转化为电能；光合作用：光能转化为化学能；燃料燃烧：化学能转化为内能。
注意2：能量转换装置的效率问题
这个问题属于难点，是与本节有关的拓展性知识。是学生开阔实验，提高物理思维素养的好素材。
能量转换装置的效率等于转换的能量与输入的总能量之比，用百分数表示。根据定义，若W为转换的能量，Q为输入的总能量，η为能量转换装置的效率，则：
【例题精讲】（2022•上海）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中能量转化的顺序为（ ）
A．动能→重力势能→电能B．重力势能→动能→电能
C．电能→重力势能→动能D．重力势能→电能→动能
【答案】B
【解析】瀑布从高峰倾泻而下，将重力势能转化为动能，驱动发动机转动发电，又将动能转化为电能，所以能量转化是重力势能→动能→电能。
故选：B。
【点评】此题要求学生熟练掌握各种能量的变化，能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。
【巩固训练】（2022•益阳）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A．燃料燃烧时发热
B．用热水袋取暖
C．钻木取火
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
【答案】B
【解析】A、燃料燃烧时发热，将燃料的化学能转化为内能，属于能量的转化，故A错误。
B、用热水袋取暖，通过热传递改变物体的内能，属于能量的转移，故B正确。
C、钻木取火，通过做功改变物体的内能，属于能量的转化，故C错误；
D、电动机带动水泵把地下水送到地面，将电能转化为水的机械能，属于能量的转化，故D错误。故选：B。
知识点二：能量守恒定律
【探究重点】
机械能守恒与能量守恒区别：能量守恒定律的成立不需要条件，机械能守恒必须满足物体只存在着动能和势能之间的转化。
2、注意：试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
（3）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
一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
【例题精讲】（2022•自贡）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．能量可以凭空消失
B．能量可以凭空产生
C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
【答案】C
【解析】AB、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，故AB错误；
C、据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故C正确；
D、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故D错误；
故选：C。
【点评】知道并理解能量的转化和守恒定律是解决该题的关键。
【巩固训练】（2020•湘西州）关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【答案】D
【解析】
AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；
C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；
D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。
故选：D。
0401
强化训练
1．（2023•长春一模）纯电动汽车在工作时，由电动机为汽车提供动力。下列电器工作时，能量转化与其相同的是（ ）
A．电灯B．电风扇C．电饭煲D．热水器
【答案】B
【解析】纯电动汽车在工作时，由电动机为汽车提供动力，将电能转化为机械能；
A、电灯在使用时，电能转化为光能、内能，故A错误；
B、电风扇使用时，电能主要转化为机械能；故B正确；
CD、电饭煲、热水器在使用时，电能转化为内能，故CD错误。故选：B。
2．（2023•崂山区二模）如图所示，电风扇通电后电机带动扇叶转动，使空气流动速度加快，主要用于夏日清凉解暑之用。下列选项符合电风扇能量流向的可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】电风扇的主要部件是电动机，电动机工作时，主要将电能转化为机械能，同时产生少部分内能，故A符合实际。故选：A。
3．（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
【答案】D
【解析】A、静止的物体可能具有重力势能，故A说法不正确；
B、运动物体具有动能，故B说法不正确；
C、被举高的物体具有重力势能，没举高的物体也可能具有其他形式的能，故C说法不正确；
D、能反映了物体做功的本领，能做功说明物体一定具有能，故说法正确。
故选：D。
4．（2023•芙蓉区校级三模）关于下列各图中所涉及到的能量转化进程，描述不正确的是（ ）
A．图甲中水力发电时，机械能转化为电能
B．图乙中搓手取暖时，机械能转化为内能
C．图丙中给手机充电时，化学能转化为电能
D．图丁中电水壶给水加热时，电能转化为内能
【答案】C
【解析】A、水力发电时，通过发电机，将机械能转化为电能，故A正确；
B、搓手取暖时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故B正确；
C、给手机充电时，消耗电能，获得化学能存储起来，是将电能转化为化学能，故C错误；
D、电水壶给水加热时，将电能转化为内能，故D正确。故选：C。
5．（2023•乾安县校级三模）下列说法正确的是（ ）
A．能量在转化的过程中总量越来越少
B．热机不可能将内能全部转化为机械能
C．只要设计巧妙，永动机就可以制成
D．电能可以转化为机械能，机械能不能转化为电能
【答案】B
【解析】A.能量的转化是遵循守恒定律的，不会越来越少，A说法错误；
B.不同形式的能量在发生相互转化时，会存在能量的损失，所以热机不能将内能全部转化为机械能，有热的损失，B说法正确；
C.永动机是不可以制成的，违背能量守恒定律，C说法错误；
D.不同形式的能量是可以相互转化的，即电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，D说法错误。故选：B。
6．（2023•锦江区校级模拟）下列有关能量转化的说法错误的是（ ）
A．为蓄电池充电：电能转化为化学能
B．暖水瓶塞跳起时：机械能转化为内能
C．热机工作：化学能转化内能，内能转化为机械能
D．电动机工作：电能转化为机械能
【答案】B
【解析】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正确；
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、热机工作时，将燃料化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，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正确。
故选：B。
7．（2023•兴庆区校级一模）下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（ ）
A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能
B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C．热机工作时，将内能转化为机械能
D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
【答案】D
【解析】A、石块下落时高度降低，速度增大，则重力势能减小，动能增大，所以是重力势能转化为动能，故A正确；
B、酒精燃烧时温度升高，放出热量，消耗了化学能，得到了内能，故是化学能转化为内能，故B正确；
C、热机工作时，将燃油的化学能转化为内能再利用内能做功转化为机械能，故C正确；
D、人们对太阳能的开发和利用，是消耗了太阳能，得到其他形式的能，即将太阳能转化为其他形式的能，能量是不能凭空产生的，此选项的说法违背了能量守恒定律，故D错误。故选：D。
8．（2023•德惠市校级模拟）关于神舟十四号返回舱穿越大气层下降过程中的能量说法正确的是（ ）
A．能量不守恒B．内能总量保持不变
C．机械能守恒D．机械能转化为内能
【答案】D
【解析】当返回舱进入大气层时，由于和空气发生剧烈摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大，总的能量守恒。故选：D。
9．（2023•麒麟区校级二模）新农村建设是创建美丽宜居乡村，推进“乡村振兴”，实现农村现代化的国家战略。如图所示的是遍布城乡的风、光互补路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是（ ）
A．光电池板将电能转化为光能
B．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
C．照明灯将内能转化为电能
D．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
【答案】D
【解析】A、光电池板是将太阳能转化为电能，故A错误；
B、蓄电池夜晚放电，是化学能转化为电能，故B错误；
C、照明灯工作时，将电能转化为光能，故C错误；
D、小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故D正确。故选：D。
10．（2023•武进区校级二模）江苏沙河抽水蓄能电站位于江苏溧阳市天目湖镇境内，电站枢纽由上水库、输水系统变电站、下水库等工程组成（如图所示）。当水从上水库倾泻而下，可驱动发动机转动发电。在此过程中，能量转化的顺序为（ ）
A．动能→重力势能→电能B．重力势能→电能→动能
C．电能→重力势能→动能D．重力势能→动能→电能
【答案】D
【解析】水电站中的水从上水库到达下水库时，水的高度下降，重力势能减少，水的速度增大，动能增加，水的重力势能转化为水的动能；流动的水推动涡轮转动，水的部分动能转移到涡轮上，涡轮带动发电机发电，涡轮的动能转化为发电机的电能，故ABC错误，D正确。故选：D。
11．（2023•祁东县模拟）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
【答案】D
【解析】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。
12．（2023•济阳区二模）自然界中的能量种类有很多，它们之间可以相互转化。下列有关能量的转化正确的是（ ）
A．电热水壶工作时将电能转化为机械能
B．太阳能热水器将太阳能转化为内能
C．蓄电池充电时将化学能转化为电能
D．电动机工作时将机械能转化为电能
【答案】B
【解析】A、电热水壶工作时，电热丝主要将电能转化为内能，故A错误；
B、太阳能热水器将太阳能转化为内能，故B正确；
C、蓄电池充电时将电能转化为化学能，故C错误；
D、电动机将电能转化为机械能，故D错误。故选：B。
1．（2023•苏州）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ）
A．这是一台“永动机”
B．水在输送过程中重力势能不变
C．转轮转速越快输水做功功率越大
D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
【答案】C
【解析】A、这一装置在工作时，存在摩擦和空气阻力，不是一台“永动机”，故A错误；
B、水在输送过程中高度改变，所以重力势能改变，故B错误；
C、转轮转速越快，相同时间内输水做功越多，则功率越大，故C正确；
D、上、下两个转轮在转动时，它们的轴始终是固定不动的，不符合动滑轮的特点，里面不存在动滑轮，故D错误。故选：C。
2．（2023•成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ ）
A．做功过程实质是能量的转化或转移过程
B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展
D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
【答案】A
【解析】
A、做功的过程是能量转化或转移的过程，例如：摩擦生热，机械能转化为内能；风吹帆船前行，属于机械能的转移，故A正确；
B、能量的转移与转化具有方向性，所有能量在转化和转移的过程中，能量是守恒的，故B错误；
C、由于有不可避免的损耗，核燃料能量转化的效率不可能达100%，故C错误；
D、远古时期陆地和海洋的植物通过光合作用，将太阳能转化为生物质能，它们死后身体埋藏在地下和海底腐烂，多年之后形成化石能源，所以煤、石油、天然气等化石能源其根本来源是太阳能，故D错误。故选：A。
3．（2021•遵义）有人设想的“永动机”如图所示。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．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
【答案】B
【解析】
A、装置在工作的过程中，由于存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能会变小，故A错误；
BC、如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确，C错误；
D、装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。故选：B。
4．（2021•黑龙江）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能；
故选：A。
5．（2021•邵阳）电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是（ ）
A．电能转化成机械能B．机械能转化成电能
C．太阳能转化成机械能D．内能转化成机械能
【答案】A
【解析】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机都应用了电动机，故A正确。故选：A。
6．（2020•南京）如图是内燃机某冲程的工作示意图，下面四个事例中能量转化与之相同的是（ ）
A．瓶塞冲出B．搓手取暖
C．压缩气体D．钻木取火
【答案】A
【解析】
根据图示可知，两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能；
A、酒精燃烧时化学能转化为内能，试管口塞子喷出是内能转化为机械能，故A符合题意；
B、冬天，搓手取暖是克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，故B不符合题意；
C、用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，故C不符合题意；
D、钻木取火过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增加，故D不符合题意。故选：A。
7．（2020•怀化）下列能量转化过程中，属于化学能转化为电能的是（ ）
A．用干电池作电源B．用电灯照明
C．搓手手变暖D．洗衣机正常工作时
【答案】A
【解析】A、用干电池作电源是化学能转换为电能，故A符合题意；
B、电灯照明是电能转换为光能，故B不合题意；
C、搓手变暖，机械能转化为内能，故C不合题意；
D、洗衣机正常工作将电能转化为机械能，故D不合题意。故选：A。
11．（2020•衢州）下列用电器把电能主要转化为机械能的是（ ）
A．电风扇B．电灯C．电饭煲D．电熨斗
【答案】A
【解析】电灯在工作时将电能转化为光能和内能，电熨斗和电饭锅在工作时将电能转化为内能，故BCD不符合题意；而电风扇可以将电能转化为机械能，故A符合题意故选：A。
8．（2020•黑龙江）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（ ）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【解析】
（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。故选：D。
9．（2020•海南）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
【答案】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；此时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，即能量转化的顺序为化学能→内能→机械能，故B正确。故选：B。
10．（2020•威海）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（ ）
A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能
B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律
C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能
D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体
【答案】B
【解析】A、远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石能源，故A正确；
B、能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律，故B错误；
C、空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要利用压缩机来完成，消耗电能，故C正确；
D、能量转移具有方向性，热水自然变凉，说明能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确。故选：B。
11．（2020•桂林）水力发电是利用水轮机带动发电机工作。其中发电机的作用是（ ）
A．机械能转化为电能B．电能转化为机械能
C．化学能转化为内能D．内能转化为化学能
【答案】A
【解析】发电机的原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，因此，其作用是将机械能转化为电能。
故选：A。
12．（2023•武威）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。
【答案】方向；保持不变。
【解析】在刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能。转化后，这些能将无法再自动转化为使电动自行车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有方向性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持不变。
13．（2023•连云港）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中 能转化为 能。
【答案】内；电。
【解析】温差电压产生的原因是，在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电压，从能量转化角度，热电偶消耗了内能转化成了电能。
14．（2022•张家界）常用打火机的打火方式有两种，一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火；另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看，前者是把 能转化为内能；后者是把 能转化为内能。
【答案】机械；电。
【解析】从能量转化的角度看，摩擦点火，是将机械能转化为内能；高电压火花点火，是电能转化为内能。
实例
能量转化
实例
能量转化
摩擦生热
机械能→内能
光合作用
光能→化学能
发电机发电
机械能→电能
燃料燃烧
化学能→内能
电动机转动
电能→机械能
电池供电
化学能→电能