第十四章 第3节 能量的转化和守恒-【追梦之旅·大先生】2024-2025学年九年级上册物理同步训练方案(人教版)

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ZDR·九年级物理上册 第 3 节　 能量的转化和守恒　 　 1. 能量守恒定律:能量既不会凭空　 　 　 　 ,也不会凭 空　 　 　 　 ,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,能量的总量　 　 　 　 。 2. 能量守恒定律的发现,使人们认识到:任何一部机 器,只能使能量从一种形式　 　 　 　 为其他形式,而 不能无中生有地　 　 　 　 能量。 能量的转化 1. (2 分)如右图所示是某型号 手电筒风扇。 只闭合照明开 关时,照明灯亮起;只闭合风 扇开关时,风扇单独工作。 下图是手电筒风 扇工作时的能量流向示意图,电池充电时,将 能量以化学能的形式储存,工作时给电动机 和照明灯供电。 对下图方框中能量形式判断 正确的是(　 　 ) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　A. 甲是“内能” B. 乙是“电能” C. 丙是“光能” D. 丁是“机械能” 2. (2 分) (江苏模拟)如图过程中,属于内能转 化为机械能的是(　 　 ) A. 探究萘的 熔化规律 B. 压缩气体 点燃棉絮 C. 内燃机的 压缩冲程 D. 水蒸气将软 木塞冲出 3. 【生活情境】 (2 分)下列四种现象中,只发生 能的转移而不发生能的转化的过程是(　 　 ) A. 烧水时,水蒸气顶起壶盖 B. 植物吸收太阳光进行光合作用 C. 冬天,用手摸户外的金属杆时手感到凉 D. 给电动车的蓄电池充电 4. 【传统文化】(2 分)孔明灯被公认为热气球的 始祖,起源于中国三国时期。 孔明灯升空的原 理是:点燃孔明灯下方的燃料,燃料燃烧时,将 化学能转化为　 　 　 　 能,加热孔明灯内部空 气,使得孔明灯内部空气密度　 　 　 　 (选填 “大于” “小于”或“等于”)外部空气密度,从 而在空气浮力的作用下升起。 能量守恒定律 5. (2 分) (内江中考)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,水的沸腾会一 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 6. (2 分)下列说法中错误的是(　 　 ) A. 能量守恒定律只适用于物体内能的变化 B. 宇宙中能量总量是保持不变的 C. 能量的转化和转移,遵从能量守恒定律 D. 能量守恒定律有利于人们认识自然 7. 【教材图片改编】 (3 分)如图 是人们设想中的永动机,它通 过高处水流冲击叶片,使叶片 转动来带动抽水机从低处将 水抽到高处,从而循环工作, 这种永动机不能够永远工作下去,因为它违 背了　 　 　 　 　 　 　 ,抽水机在工作过程中, 02 机械能总量　 　 　 (填“增大” “减少”或“不 变”)。 混淆能量守恒与机械能守恒 8. (2 分)荡秋千的小敏在荡起一定高度以后,让 秋千自由摆动,每次上升的高度逐渐减小,最 后停下来,下列说法正确的是(　 　 ) A. 在此过程中机械能守恒 B. 能量在逐渐消失 C. 只存在动能和重力势能的相互转化 D. 机械能最终转化为内能,且总的能量守恒 9. (2 分)把一乒乓球压入盛有水 的容器底部(如图所示),松手 后,乒乓球上升至水面最后漂 浮在水面上。 乒乓球在上升的 过程中,它的机械能不断增加。 下列关于乒 乓球机械能来源的说法中正确的是(　 　 ) A. 是由水的内能转化来的 B. 是由水的重力势能转化来的 C. 是由乒乓球的内能转化来的 D. 是由乒乓球的化学能转化来的 10. (2 分)(平顶山期中)能量守恒定律是自然 界的基本定律之一,下列有关该定律的理解 正确的是(　 　 ) A. 根据该定律可知,某个人具有的能量总是 保持不变 B. “摩擦生热”是创造内能的过程,说明能量 可以从无到有创造出来 C. 自然界任何制造永动机的设想,无论它多 么巧妙,都是徒劳 D. 一个单摆在来回摆动多次后总会停下来, 说明能量是不守恒的 11. (2 分)(漯河期末) (双选)如图所示的四幅 图中,关于能量转化说法错误的是(　 　 ) A B C D A. 如图中,过山车向下运动时是重力势能转 化为动能 B. 如图中,水电站将水的内能转化为电能 C. 如图中,自行车运动员奋力蹬车时,人体 内的一部分化学能转化为动能 D. 如图中,汽车在刹车过程中,刹车片会发 热,将内能转化为动能 12. (2 分)(江苏模拟)人类文明,一脉相传。 从 远古的高转筒车,到今天的水电站,都是人 类对水能的开发与利用。 图甲是高转筒车, 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;图乙是水电站,流 水冲击水轮,带动发电机发电。 下列说法正 确的是(　 　 ) 甲 　 　 乙 A. 图甲是一台“永动机” B. 图甲中竹筒将水从河里输送到上方农田 中,增加了水的内能 C. 高转筒车和水电站在工作过程中,能量的 总量保持不变 D. 图乙中流水冲击水轮,带动发电机发电, 减少的水能等于发电机产生的电能 13. (2 分)如图所示为某大学 教授的课堂演示情景,教 授将一个摆球从下巴处放 手,结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴, 这是因为摆球在摆动过程中有一部分的机 械能因为和空气摩擦转化为 　 　 　 　 能而 导致摆球的机械能减少,这一过程　 　 　 　 (填“符合”或“不符合”)能量守恒定律。 12 量:m煤 = Q放 ′ q煤 = 2. 4×10 18 J 3. 0×107 J / kg = 8×1010 kg。 2. 4. 2×107 　 100　 【解析】1m3 可燃冰完全燃烧产生热量: Q放 =Vq= 1m 3 ×4. 2×107J / m3 = 4. 2× 107J;水吸收的热量: Q吸 = 60%×Q放 = 60%×4. 2×10 7J = 2. 52×107J;由 Q吸 = cm( t - t0 ) 可 得, 加 热 水 的 质 量: m = Q吸 c(t-t0) = 2. 52×107J 4. 2×103J / (kg·℃)×(80℃ -20℃) = 100kg。 3. 解:(1)做功　 压缩 (2)2kg 液态氢完全燃烧释放出的热量:Q放 =mq氢 = 2kg× 1. 4×108 J / kg = 2. 8×108 J; (3)由 η= Q吸 Q放 可知,水吸收的热量:Q吸 =ηQ放 = 84%×2. 8 ×108 J = 2. 352×108 J,由 Q吸 = cmΔt 得加热后水上升的温 度: Δt= Q吸 c水 m水 = 2. 352×10 8 J 4. 2×103 J / (kg·℃ )×100kg = 560℃ 。 由 Δt= t-t0 可知,水的末温:t =Δt+t0 = 560℃ +20℃ = 580℃ ; 因在标准大气压下,水沸腾时温度为 100℃ 且保持不变, 所以水的温度能够从 20℃上升到 100℃ 。 4. B　 【解析】由题意可得 η甲 ∶η乙 = 25% ∶20% = 5 ∶4,由热机 效率公式 η = Q有用 Q总 可得:Q总甲 = Q有用甲 η甲 ,Q总乙 = Q有用乙 η乙 ,所以 Q总甲 ∶Q总乙 = Q有用甲 η甲 ∶ Q有用乙 η乙 = 2 5 ∶ 1 4 = 8 ∶5;又因为 Q = mq, 即甲、乙两汽油机消耗的汽油质量之比是 8 ∶5。 故选 B。 5. 3× 105 　 2. 7 × 1010 　 50% 　 【解析】 由 P = W t 得,滑行 10 min 牵引力做功 W=Pt= 2. 25×107 W×10×60s = 1. 35× 1010 J;由 v = s t 得,飞机滑行 10 min 通过的路程 s = vt = 270 km / h×10 60 h = 45 km = 4. 5×104 m;由 W=Fs 得,飞机受 到的牵引力 F = W s = 1. 35×10 10 J 4. 5×104 m = 3×105 N;因为飞机做 匀速直线运动,受力平衡,所以飞机受到的阻力 f=F= 3× 105 N;航空煤油完全燃烧放出的热量 Q放 = mq航空煤油 = 675 kg×4×107 J / kg = 2. 7×1010 J;发动机的效率 η = W Q放 = 1. 35×1010 J 2. 7×1010 J = 50%。 6. 解:(1)由 v= s t 可得,汽车所用的时间:t = s v = 36km 72km / h = 0. 5h = 1 800s; (2)汽油完全燃烧放出的热量:Q = mq = 3kg× 4. 6× 107 J / kg = 1. 38×108 J; (3)由 P= W t 可得,汽车发动机做的功:W =Pt = 23×103 W ×1 800s = 4. 14 × 107 J, 汽车发动机的效率: η = W Q = 4. 14×107 J 1. 38×108 J = 30%。 7. 解:(1)1t = 1 000kg,这些垃圾完全燃烧放出的热量 Q = mq= 1 000kg×6. 3×106 J / kg = 6. 3×109 J; (2)燃烧 1t 垃圾可获得的电能 W= 7. 56×108 J,生活垃圾 燃烧发电的效率 η= W Q = 7. 56×10 8 J 6. 3×109 J = 12%。 8. 解:(1)一个标准大气压下水的沸点为 100℃ ,即需将水 加热至 100℃ ,水吸收的热量:Q吸 = cm( t-t0 )= 4. 2×10 3 J / (kg·℃ )×0. 1kg×(100℃ -20℃ )= 3. 36×104 J; (2)3g 酒精完全燃烧释放的热量:Q放 = mq = 3× 10 -3 kg× 3. 0× 107 J / kg = 9× 104 J;酒精灯烧水的热效率:η = Q吸 Q放 = 3. 36×104 J 9×104 J ≈37. 3%; (3)1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收 2. 26 ×103 J 的热量,则 5g 100℃ 的水汽化成同温度的水蒸气 需要吸收的热量:Q= 5g×2. 26×103 J / g = 1. 13×104 J。 9. 解:(1)做功　 内　 机械 (2)由表格可知油箱容积 V= 10 L = 10-2 m3 ,则满箱油的 质量为:m= ρ汽油 V = 0. 8× 10 3 kg / m3 × 10-2 m3 = 8 kg,汽油 完全燃烧放出的热量为:Q放 = q汽油 m = 4. 5× 10 7 J / kg× 8 kg = 3. 6×108 J,则水吸收的热量为:Q吸 =Q放 η = 3. 6×10 8 J×70% = 2. 52×108 J,由 Q吸 = cmΔt 可知水的质量为:m水 = Q吸 c水 Δt = 2. 52×10 8 J 4. 2×103 J / (kg·℃ )×50℃ = 1 200 kg; (3)发动机的牵引力为:F = 1 4 G = 1 4 m′g = 1 4 ×(340kg+ 60kg)×10N / kg = 1 000 N,发动机牵引力做的功为:W=Fs =Fvt= 1 000 N×20 m / s×3 600 s = 7. 2×107 J,则摩托艇发 动机的热机效率为:η= W Q放 = 7. 2×10 7 J 3. 6×108 J = 20%。 第 3 节　 能量的转化和守恒 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　【知识清单】1. 消灭　 产生　 转化　 转移　 保持不变 2. 转化 制造 1. B　 【解析】电池充电时,是将甲电能转化为化学能,电池 分别给电动机和照明灯供电时,是将储存的化学能转化 为乙电能,然后将电能分别转化为丙机械能和丁光能,B 正确,ACD 错误。 故选 B。 2. D　 【解析】A. 利用酒精灯加热,是通过热传递改变内能 的过程,是内能的转移;B. 用力将活塞迅速压下,压缩空 气做功,是机械能转化为内能的过程;C. 内燃机压缩冲 程,是机械能转化为内能的过程;D. 水蒸气冲开软木塞, 对软木塞做功,是通过做功将内能转化为机械能的过 程。 故选 D。 3. C　 【解析】A. 水蒸气顶起壶盖是内能转化为机械能,不 符合题意;B. 植物进行光合作用是将光能转化为化学能 过程,不符合题意;C. 冬天,用手摸户外的金属杆时手感 觉到冷,是通过热传递改变内能,是能量的转移过程,符 合题意;D. 给电动车的蓄电池充电,是电能转化为化学 能储存起来,是能量的转化过程,不符合题意。 故选 C。 4. 内　 小于 5. B　 【解析】A. 永动机违反了能量的转化与守恒,不可能 实现,A 错误;B. 两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下 后,由于具有动能,会继续冲上右斜面,B 正确;C. 在电 水壶的使用过程中,消耗了电能,使水的温度升高,内能 增加,断电后,水不再吸收热量,水的沸腾会停止,C 错 误;D. 子弹射穿木板,由于摩擦生热会使动能减小,它的 速度会减慢,D 错误。 故选 B。 6. A　 【解析】A. 能量守恒定律适用于自然界中任何形式 能的相互转化,A 错误。 故选 A。 7. 能量守恒定律　 减少　 【解析】该机械装置不可能实现, 因为抽水机在此过程中,有一部分机械能会转化为内 能,即机械能会逐渐减少,所以机械能总量不守恒,该机 械装置不能实现,它违背了能量守恒定律。 —5— 8. D　 【解析】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 D。 9. B　 【解析】松手后,乒乓球上升至水面最后漂浮在水面 上。 乒乓球在上升的过程中,水的重心不断降低,重力 势能不断减小,重力势能转化为乒乓球的机械能,故乒 乓球的机械能不断增加。 故选 B。 10. C　 【解析】A. 根据能量守恒定律知,能量在转化或转 移过程中始终是守恒的,人具有的能量是可以变化的, A 错误;B. “摩擦生热”使能量发生转化,并没有创造能 量,B 错误;D. 一个单摆在来回摆动多次后总会停下 来,是因为一部分机械能转化为内能,并不能说明能量 是不守恒的,D 错误。 故选 C。 11. BD　 【解析】A. 过山车向下运动时,其高度减小,重力 势能减小,同时速度增大,动能增大,是重力势能转化 为动能,A 正确;B. 水力发电时,将水的机械能转化为 电能,B 错误;C. 自行车运动员奋力蹬车时,人体内的 一部分化学能转化为动能,C 正确;D. 汽车在刹车过程 中,汽车的速度减小、动能减小,同时刹车片会发热(其 内能增大),将动能转化为内能,D 错误。 故选 BD。 12. C　 【解析】A. 图甲装置在工作时,存在摩擦和空气阻 力,不是一台“永动机”,A 错误;B. 图甲中竹筒将水从 河里输送到上方农田中,水的高度增高,重力势能变 大;温度不变,内能不变,B 错误;C. 高转筒车和水电站 在工作过程中,能量的总量保持不变,C 正确;D. 运动 的水流冲击水轮机使水轮机转动,带动发电机发电,减 少的一部分水能转移为水轮机的动能,然后转化为电 能;还有一部分水能转化为内能,D 错误。 故选 C。 13. 内　 符合 追梦第十四章章末复习 1. B 2. A　 【解析】A. 图甲进气门和排气门均关闭,火花塞点 火,活塞向下运动,为做功冲程,内能转化为机械能,A 正确;B. 图乙进气门打开,排气门关闭,是吸气冲程,B 错误;C. 图丙进气门关闭,排气门打开,是排气冲程,无 能量转换,C 错误;D. 丁图进气门和排气门均关闭,活塞 向上运动,是压缩冲程,四个冲程正确的顺序是乙、丁、 甲、丙,D 错误。 故选 A。 3. B　 【解析】A. 内燃机一个工作循环有四个冲程,活塞往 复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次,A 错误;B. 四冲程内燃机的一个工作循环中吸气冲程、压缩冲程、 排气冲程都是靠飞轮的惯性来完成的,B 正确;C. 进气 门和排气门能同时关闭,比如压缩冲程和做功冲程中, 进、排气门关闭,但两个气门不能同时打开,C 错误;D. 转速为 1 800r / min,则该内燃机的飞轮每秒钟转 30 圈, 完成 60 个冲程,完成 15 个工作循环,对外做功 15 次,D 错误。 故选 B。 4. C　 【解析】C. 水火箭加速升空阶段,质量变小,高度和 速度都变大,则动能和势能不一定都增大,所以机械能 可能不变,C 错误。 故选 C。 5. 做功　 减小 　 热传递 　 【解析】由图可知,两个气门关 闭,活塞向下运动,是做功冲程,汽油机的做功冲程是将 内能转化为机械能,故气体的内能减少、温度降低。 汽 缸外有一个水套,让汽缸被水包围着,这是通过热传递 的方式减少汽缸内能。 6. A 7. C　 【解析】A. 在内燃机的能量损失中,废气带走了大部 分的热量,A 错误;B. 做功冲程中高温高压的燃气推动 活塞向下运动,将内能转化为机械能,使机器获得动力, B 错误;C. 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料 完全燃烧放出的能量的比值,由图可知,输出有用机械 能所占比例为:100% - 36% - 30% - 6% = 28%,即该内燃 机的效率为 28%,C 正确;D. 改进构造减小摩擦不会提 高废气带走的热量比例,D 错误。 故选 C。 8. A　 【解析】A. 热机的功率反映热机的做功快慢,效率反 映有用功与总功的比值,因此效率与功率没有任何关 系,A 错误。 故选 A。 9. B　 【解析】AC. 用来做有用功的能量:W有用 = 8×10 7 J-4. 8×107 J = 3. 2×107 J,柴油机的效率为:η = W有用 Q放 = 3. 2×10 7 J 8×107 J = 40%,AC 正确;B. 能量转化过程中能量损失不可避免, B 错误;D. 减少机械间的摩擦可以提高热机效率,D 正 确。 故选 B。 10. C　 【解析】AC. 由图可知,在燃料的质量相同时,两种 燃料完全燃烧时释放的热量 Q甲 >Q乙,根据 q = Q m 可知, q甲 >q乙,A 错误,C 正确;B. 热值是燃料的一种特性,只 与燃料的种类有关,与其质量和燃烧是否充分无关,B 错误;D. 燃料的热值大,在质量相同、燃料完全燃烧时 放出的热量多,但有效利用的热量不一定多,即效率不 一定高,D 错误。 故选 C。 11. C 　 【解析】A. 用太阳能电池给十字路口的红绿灯供 电,是将太阳能转化为电能,再转化为光能;B. 电动共 享汽车在电动机驱动下加速前进,是将电能转化为机 械能;C. 水库中的水从高处下落冲击水轮机转动,是水 的机械能变成水轮机的机械能,能量的形式本质上没 有变化;D. 流星从夜空快速地滑过发出耀眼的光亮,是 机械能转化为内能和光能。 故选 C。 12. D　 【解析】A. 光电池板是将太阳能转化为电能,A 错 误;B. 蓄电池夜晚放电,是化学能转化为电能,B 错误; C. 照明灯工作时,将电能转化为光能,C 错误;D. 小风 扇利用风力发电,将机械能转化为电能,D 正确。 故 选 D。 13. A　 【解析】A. 使用的天然气热水器是将化学能转化为 内能,A 错误。 故选 A。 14. 内　 太阳　 不变　 环保　 【解析】由题可知,空气动力 汽车在工作时将空气的内能转化为车的机械能;小型 低碳未来汽车的顶部安装的是高效光电转换器,它是 把太阳能转化为电能的装置。 能量既不能凭空产生, 也不能凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形 式或是从一个物体转移到另一个物体,能量的总量不 变。 这两种车与汽油机相比优点是环保,不污染环境。 15. C　 【解析】ABC. 由题意,由于甲、乙两烧杯各装水的质 量相等,水的初始温度相同,根据 Q吸 = cmΔt 可知水沸 腾前,两杯水吸收的热量相等;所用时间不同,所以甲、 乙两杯水单位时间内吸收的热量不同;且同一杯水沸 腾前后单位时间内吸收的热量相等,则整个过程甲、乙 两杯水所吸收的热量分别为:Q甲 = 4 3 Q吸,Q乙 = 6 5 Q吸, 所以整个过程,甲杯中的水吸收的热量更多,AB 错误, C 正确;D. 整个过程,甲杯中的水吸收的热量更多,a 燃 料放出的热量多,由于 ma >mb,a 燃料的热值不一定大 于 b 的,D 错误。 故选 C。 16. 解:(1)这些燃油完全燃烧获得的能量 Q = mq = 45kg× 4. 6×107 J / kg = 2. 07×109 J; (2)已知发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的 效率是 30%,则有用功 W= 30%×Q = 30%×2. 07×109 J = —6—