11.2能量转化的方向性和效率 同步训练-- 2024-2025学年教科版物理九年级下册

11.2能量转化的方向性和效率 同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．1964年人类制成世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图．它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机转动（带动发电机发电）。下列说法正确的是（　　） A．当K1开启，K2开启时，空气的内能转化为涡轮机的机械能 B．当K1关闭，K2开启时，海水的机械能转化为空气的内能 C．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为海水的机械能 D．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能 2．2018年1月21日，第十一届广西园林园艺博览会在贵港市开幕，本届园博会呈现了“生态园博”、“技术园博”、“绿色园博”以及“百姓园博”四大特点，属富有南国特色的生态湿地型园博园．关于园区，下列说法错误的是（    ） A．园区喷泉区，离开喷水口的水柱上升过程中，其机械能不断增加 B．园区保留大面积生态湿地，利用水的比热大，使园区气候更加宜人 C．园区使用电车作为游园用车，可降低园区噪声污染和空气污染 D．园区使用由半导体材料做成LED灯，可节约大量采光用的电能 3．热机的广泛使用，为人们的生产和生活带来了巨大方便，创造了巨大价值．以下关于热机的叙述中，正确的是（      ） A．热机是把机械能转化为内能的机器 B．热机使用中要产生废气、噪声，会对环境造成污染 C．不断创新理论，改进热机工艺结构，热机效率可达100% D．现代的火箭发动机使用液态氢作燃料，它不属于热机 4．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 A．温度相同的物体内能一定相等 B．汽油机做功冲程中燃气的内能减小 C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 D．电能可以使灯泡发光，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能 5．如图是世界上第一台漂浮风力漩涡发电机，它的外形好似一个长翅膀的巨星甜甜圈，它内装氮气，中央采用类似螺旋推进器的叶片，漂浮在距地面350米的高空，并通过高强度的导线向地面输电，关于漂浮风力漩涡发电机，下列四种说法中不正确的是（    ） A．内含氮气，可能是利用了氮气密度比空气小的性质 B．能量转化过程为：风能-叶子的机械能-电能 C．漂浮在350米的高空发电是利用了此高空的风力更大同时更稳定的性质 D．通过导线向地面输电时，金属导体中的电流是从正电荷定向移动形成的 二、填空题 6．汽车在刹车过程中，因摩擦将 能转化为地面、轮胎和空气的 .转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有 性. 7．一台四冲程汽油机，其中 冲程将机械能转化为内能；已知所用汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧2g汽油所释放的内能是 J，若热机效率为40%，完全燃烧2g汽油转化的机械能是 J．散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，这是因为能量的转移和转化具有 性． 8．明朝时我国发明一种叫“火龙出水”的火箭，以黑火药为燃料；点火后，燃料的 能转化为 能，再转化为火箭的机械能，使火箭运动；现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的 大。 9．2017年5月18日，中共中央、国务院致电祝贺我国首次海域天然气水合物试采成功．天然气水合物（Natural Gas Hydrate），因其外观像冰、遇火即可燃烧而俗称“可燃冰”，如图所示，它燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比 （只填一种）等传统能源小很多，是一种绿色清洁能源；根据中央电视台报道，同一辆汽车一次加100L天然气能跑300km的话，加入相同体积的可燃冰就能跑50000km，这说明可燃冰与天然气相比具有更大的 。 10．不同形式的能量之间可以相互转化，如电炉发热是将 能转化为 能；对蓄电池充电是将 能转化为 能． 三、实验题 11．小明利用如图所示的装置研究做功与能量的转化关系。重物通过细绳与木块相连，细绳不伸长，AQ为水平面，AP段长为l，表面光滑，PQ段粗糙，实验开始时，本块的细绳拉直，质量为M的木块位于P点，质量为m的重物恰好置于地面，将木块从P向右拉至 A，放手后木块向左运动，最终停在B点，PB长为x。不计空气阻力、滑轮摩擦。 (1)木块在AB段运动过程中，重物的重力做功为（用字母表示） ；木块经过PB段内能 （选填“不变”、“增大”或“减小”）； (2)观察实验联系生活实际，小明提出猜想：重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关。 (3)为了验证猜想，小明做了以下实验，重物m=100g，木块M=900g，改变木块从P点右移的距离l，测得一组数据，记录如下表2： 序号 1 2 3 4 5 6 PA的长l 0.1 0.15 0.2 0.35 0.45 0.5 木块在P点的速度平方（m/s）2 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0 ①已知物体动能的表达式为，分析重物和木块获得的总动能与重物的重力做功的多少，可知猜想是 （选填“正确”或“错误”）的，得出的结论是： 获得的总动能与重物 的多少相等。在AP段滑行的过程中，该系统（重物和木块）的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）； ②利用实验信息分析，当l=0.7m时，木块M在P点获得的动能是 J。 四、简答题 12．陆游诗《秋怀》中写道：“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”，这就是我们今天说的“热岛效应”。 (1)请用热学相关知识分析一下城市气温为什么会高于农村（任写两点）？ (2)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议。 13．如图，小刚的妈妈购置了一台养生壶，接通电源后发热体加热，就可以煮茶、熬粥，十分方便。结合以上描述请回答下列问题： （1）养生壶工作时能量如何变化？工作原理是什么？ （2）养生壶工作一段时间后，小刚闻到了浓浓的花果茶香味，这是为什么？ 14．急刹车时，汽车的轮胎会在地面上留下黑色的痕迹．请说出其中的能量转化过程． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 答案 D A B B D 1．D 【详解】A．当K1开启，K2开启时，空气一边进，一边出，海水既不上升也不下降，没有起到作用，故A错误； B．当K1关闭，K2开启时，海水下降，气室体积增大，内部气体的压强减小，将空气“吸入”气室，没有能量的转化，故B错误； CD．当K1开启，K2关闭时，海水上升，气室体积减小，内部气体的压强增大，压缩后将空气推入工作室，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故C错误，D正确。 故选D。 2．A 【详解】A.水柱上升过程中，质量不变，高度增加，速度减小，即动能变小，重力势能增加，是将动能转化为重力势能的过程，但由于摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小．故A错误，符合题意；B.园区保留大面积生态湿地，水比较多，根据水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，使园区气候更加宜人，故B正确，不符合题意；C.由于电动车对空气的污染小、噪音小，故园区使用电车作为游园用车，可降低园区噪声污染和空气污染，故C正确，不符合题意；D.LED灯和白炽灯相比有明显的优点：在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，因而发光效率高，节能降耗，可节约大量采光用的电能，故D正确，不符合题意．故选A． 3．B 【详解】A．热机是将燃料燃烧释放出来的内能转化为机械能的机器，故A错误； B．热机使的用给人们的生产和生活带来了巨大方便，创造了巨大价值，但也有副作用产生废气、噪声，会对环境造成污染；故B正确； C．热机在使用过程中不可避免的要有热量损失，故无论怎样不断创新理论，改进热机工艺结构，热机效率不可能达100%，故C错误； D．现代的火箭发动机使用液态氢作燃料，它是将燃料的化学能转化为内能进而再次转化为机械能的机器，故它属于热机，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】A. 内能不仅与温度有关，温度相同的物体内能不一定相等，因为物体的质量，体积不确定，故错误； B. 汽油机做功冲程时，燃气的内能转化成机械能，内能减少，故正确； C. 我们不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为热汤的温度高，热量是热传递过程中内能转移的多少，是过程量，不能说汤含有的热量多，故错误； D. 电能可以使电灯发光，同时产生内能，而这些内能无法自动地转化为电能，是因为能量的转化是有方向性的，故错误． 5．D 【详解】试题分析：由于氮气的密度小于空气的密度，所以充有氮气的发电机能够漂浮在空中，故A正确；在发电过程中，风吹动叶片转动，风能转化为叶片的动能，叶片带动发电机发电，机械能转化为电能，故B正确；离地成越高的地方空气流动的快而稳，故C正确；通过导线向地面输电时，金属导体中的电流是负电荷定向移动形成的，故D错；应选D． 【考点定位】发电机；能量的转化 6． 机械 内能 方向 【详解】汽车在刹车过程中，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汽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． 【点睛】汽车在刹车过程中需克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这些能量无法再转化为使汽车行驶所需要的能量，是因为能量转化和转移是有方向性的． 7． 压缩 9.2×104 3.68×104 方向 【详解】四冲程汽油机的压缩冲程中，两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体做功，将机械能转化为内能；完全燃烧2g汽油所释放的内能是：；热机效率为40%，完全燃烧2g汽油转化的机械能是：；因为因为能量的转移和转化具有方向性，即散失到空气中的内能无法自动转化为机械能． 8． 化学 内 热值 【详解】[1][2]火箭以黑火药为燃料，点火后，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能对外做功，内能转化为机械能。 [3]现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的热值大，燃烧相同质量的燃料，它放出的热量较多。 9． 煤 热值 【详解】[1]传统能源包括煤、石油等，这些燃料燃烧时会放出大量有害的气体，污染环境，可燃冰相对于煤来说污染要小的多。 [2]汽车跑同样多的路，所消耗的可燃冰的质量小的多，所以说可燃冰的热值比天然气要大的多。 10． 电 内 电 化学 【详解】解：电炉发热时，消耗电能而产生内能，故是将电能转化为内能； 给蓄电池充电是消耗了电能转化为了化学能． 故答案为电；内；电；化学． 【考点】能量的相互转化． 【分析】根据电炉发热及蓄电池充电过程中的能量转化可直接做出解答． 【点评】本题考查了用电器的电能转化．电流做功是把电能转化为了其它形式的能的过程． 11． Mgl 增大 正确 重物和木块 重力做功 守恒 0.63 【详解】(1)[1]木块在AB段运动过程中，上升高度为AP段的长度即l，则重物的重力做功为 [2]木块经过PB段时在水平方向不再受到拉力作用，因具有惯性向左运动，摩擦力做功使其内能增大、机械能减小。 (3)[3][4][5]实验第1至6次中，根据W重=mgl可知重物重力做功分别为0.1J、0.15J、0.2J、0.35J、0.45J、0.5J；由动能的表达式为可知对应的木块动能也分别为0.1J、0.15J、0.2J、0.35J、0.45J、0.5J，可知重物和木块获得的总动能与重物重力做功的多少相等，即猜想是正确的。 [6]在AP段滑行的过程中，不受摩擦力作用，重力势能转化为动能，重物和木块的机械能守恒。 [7]利用实验信息分析可知，速度平方与PA的长l成正比，当l=0.1m时，即 则 当l=0.7m时 则木块M在P点获得的动能是 12．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）热岛效应的形成是多个因素造成的，如城市高楼林立空气不易对流；城市人口集中，人类生活排出大量二氧化碳和热量等。 （2）降低城市中心环境气温的办法可以增大绿化面积、建人工湖等。 13．（1）见解析；（2）见解析 【详解】（1）根据能量转化特点，养生壶工作时将电能转化为内能；电流通过电阻时会产生热量，故其工作原理是电流的热效应。 （2）花果茶香味分子在不停地做无规则运动，且温度越高，分子的无规则运动越剧烈，因此，养生壶工作一段时间后，会闻到浓浓的花果茶香味。 14．详见解析 【详解】紧急刹车时，轮胎要克服地面摩擦做功，机械能转化为内能，轮胎内能急剧增加，温度升高而焦化，所以会在地面上留下黑色的痕迹． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$