20.3 能的转化与能量守恒 2024-2025学年沪粤版物理九年级下册

2024—2025学年九年级下册物理沪粤版20.3 能的转化与能量守恒 学校:_姓名:_班级:_考号:_ 一、单选题 1.有一种叫做“压电陶瓷”的电子元件,当对它挤压或拉伸时,它的两端就会形成一定的电压,这种现象称为压电效应.一种燃气打火机,就是应用了该元件的压电效应制成的,只要用大拇指压一下打火机上的按钮,压电陶瓷片就会产生10kV~20kV的高压,形成火花放电,从而点燃可燃气体.在上述过程中,压电陶瓷片完成的能量转化是( ) A.化学能转化为电能 B.内能转化为电能 C.光能转化为内能 D.机械能转化为电能 2.下列关于获取核能的说法中,不正确的是 A.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的 B.重核裂变和轻核聚变是获得核能的两种方法 C.核电站不可以使核能直接转化成电能 D.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变 3.2020年泸州市中考体育测试中有必考、抽考和选考科目,包括短跑、跳绳、实心球、立定跳远、带足球绕杆、运篮球上篮等。以下关于体考中的物理知识,说法正确的是( ) A.学生在短跑过程中,机械能转化为化学能 B.学生带足球绕杆的运动,说明力可以改变物体的运动状态 C.学生投掷的实心球在飞行的整个过程中,动能一直在减小 D.学生在立定跳远的整个过程中,他的重力势能一直不变 4.下列能量转化的实例中。将机械能转化为电能的是( ) A.发电机发电时 B.给自行车打气时气简壁变热 C.洗衣机工作时 D.LED灯通电后发光 5.如图所示是一种太阳能背包,它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是( ) A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.给蓄电池充电是将电能转化为化学能 C.蓄电池放电时将化学能转化为电能 D.小风扇工作时将机械能转化为电能 6.下面事例中,属于化学能转化为内能的是( ) A.双手摩擦生热 B.燃料燃烧时发热 C.植物吸收阳光进行光合作用 D.电动机带动水泵把水送到高处 7.如图所示,R0是一个光敏电阻,光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小,R是电阻箱(已调至合适阻值),它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯,白天路灯熄灭,夜晚路灯亮起。下列说法不正确的是( ) A.给路灯供电的电源应接在a、b两端 B.电路工作时,电磁铁上端为N极 C.电磁继电器相当于工作电路中的开关 D.路灯发光时把电能转化为光能和内能 8.如图,太阳能凉帽是利用太阳能电池板,把太阳能转化为扇叶的动能。下列说法正确的是( ) A.太阳内部发生的是核裂变 B.凉帽将太阳能全部转化为动能 C.太阳能是不可再生能源 D.电池板将太阳能直接转化为电能 9.如图是小球在地面弹跳的频闪照片,下列说法中正确的是( ) A.小球弹起的高度越来越小,说明小球在此过程中能量不守恒 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.在小球的运动中,有一部分机械能转化成了内能 D.此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的 10.以下交通工具中,所使用的动力装置将电能转化为机械能的是( ) A.自行车 B.纯电动车 C.飞机 D.火箭 11.小明同学在家时,经常帮父母做些力听能及的家务活。如图所示,他把水壶放在燃气灶上烧水,下列说法中正确的是( ) A.壶口附近出现的“白气”是扩散现象 B.壶中的水沸腾时,水分子间作用力为零 C.烧水的过程中,水含有的热量增加 D.燃气燃烧的过程中将化学能转化为内能 12.对于图中所示的四幅图,下列说法中正确的是 A.甲图中软木塞飞出时,管内水蒸气的内能增加 B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码,是因为分子间只存在引力 C.丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程 D.丁图中小朋友下滑时,机械能转化内能 13.在各种形式的能量相互转化过程中,下列说法中正确的是( ) A.机械能一定守恒 B.每种形式的能量都是守恒的 C.各种形式的能的总量守恒 D.只有机械能转化为内能才守恒 14.如图,两铜线圈用导线相连,磁铁放在线圈1中快速抽出瞬间,观察到线圈2右侧的小磁针偏转情况如图所示。两线圈间导线足够长,忽略磁铁的磁场对小磁针的影响,则磁铁在线圈1中抽出瞬间( ) A.此装置没有电源 B.线圈2的右端是N极 C.磁铁抽出时可以使线圈1产生感应电流 D.此过程将线圈1的电能转化成磁铁的机械能 15.如图为某品牌充电宝的铭牌,根据铭牌上的信息,下列分析正确的是( ) A.用充电宝给手机充电过程中能的总量会不断减少 B.该品牌的充电宝在家庭电路中不能正常工作 C.对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的电源 D.该品牌的充电宝最大可以储存52200J的能量 二、填空题 16.如图所示,2022年6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功。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,液态氢燃烧把化学能转化为 能,再转化为火箭的机械能。氢气通过压缩体积的方法 (填物态变化名称)成液态氢以方便存储和运输。 17.干电池是持续供电的装置,能将化学能转化为 能.如图实验装置中,要改变通电导线在磁场中的受力方向,可以通过改变磁场方向或改变 方向来实现. 18.陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路,爱动脑的陈锋做了这样的设想:要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形(如图所示),只要从家骑上自行车后,不用刹车也不用蹬车,等车停下来就可以到达学校了.陈锋骑车下坡时, 能转化为 能;上坡时, 能又转化为 能.陈锋的设想在现实中 (填“能”或“不能”)实现,因为骑车过程中,能量 (填“守恒”或“不守恒”),机械能 (填“守恒”或“不守恒”). 19.光具有能量,这种能叫做光能.通过某种方式,光能可以转化为其它形式的能.如 (1)太阳能汽车是将 能转化为 能; (2)植物的光合作用是将 能转化为 能; (3)人造地球卫星上的太阳能由池板是将 能转化为 能. 三、计算题 20.如图是一款太阳能和其它能量混合驱动汽车,车身上装载了5m2的太阳能电池板,用于给蓄电池充电或直接作为动力源。已知太阳能电池板每小时1m2接收的太阳能为6 106J,已知太阳能转化为电能的效率为25%,该汽车利用电能行驶时,电动机的将电能转化为机械能的效率为80%。 (1)若驾驶该车通过一长为18000m的隧道,用时12min,则该车速度是多少km/h? (2)若该车以36km/h匀速行驶时,所受阻力为1200N,则该车的电动机输出功率多大? (3)利用6h的正常日照获得的太阳能使该车以36km/h匀速行驶,该车能行驶多少路程? 21.如图所示为无链条电动自行车,整体外形时尚,没有了链条,外观变得与普通自行车或电动车有些不同。无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力,此车既可以通过给锂电池充电获得能量,也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板时,车上的发电机产生电能并存储在自行车框架中的锂电池内,之后通过电动机驱动后轮转动,以此驱动自行车前进。因此无链条电动自行车能使骑行者骑得更省力。 (1)某款无链条电动自行车质量为20kg,则其重力为多少N?(g取10N/kg) (2)某款无链条电动自行车锂电池容量为10Ah、电压为36V,锂电池最多所储存的电能约为多少J? (3)骑行者踩脚踏板,同时电动机驱动后轮转动使自行车前行过程中,能量的转化方式有哪些? (4)请结合功和功率相关知识分析,不考虑外界因素对骑行产生影响的情况下,骑行者是否踩脚踏板,对无链条电动自行车的行驶里程和输出功率是否有影响? 22.“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能,仅需在起始站和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上,某次运营过程简化为图示三个阶段∶ 阶段一∶公交车充满电后,从起始站加速运动至A处时速度达到54km/h,此阶段电容释放的电能为E1=1.5 106J,其中80%转化为车的动能。 阶段二∶公交车从A处开始以54km/h的速度匀速行驶100s后到达B处,此阶段电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶,公交车匀速行驶时所受阻力为3000N。 阶段三∶公交车从B处开始刹车,最后停在终点站｡ (1)求公交车运动至A处时的动能E2 (2)在公交车匀速行驶的过程中,求电容释放的电能E3 (3)在进站刹车过程中,若公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存在电容中｡ ①求进站车过程中回收的电能E4 ②到达终点站后,要将电容充满电,求需要充入的电能E5 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 6 7 8 9 10 答案 D D B A D B B D C B 题号 11 12 13 14 15 答案 D D C C D 1.D 【详解】由题,只要用大拇指压一下打火机上的按钮,压电陶瓷片就会产生10kV~20kV的高压,形成火花放电,因此压电陶瓷片完成的能量转化是将机械能转化为电能。 故选D。 2.D 【详解】A. 能量的转移和转化都是有方向性的,氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化也是如此,故A正确; B. 目前人类利用核能的两种方式是核裂变和核聚变,即是利用了原子核内部发生变化时释放出的巨大的能量,故B正确; C. 核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能,再通过汽轮发电机转化为电能,故C正确; D. 在核电站的反应堆中发生的是可控核裂变,这种反应称为链式反应,故D错误. 故选D. 3.B 【详解】A.学生在短跑过程中,化学能转化为机械能,故A错误; B.学生带足球绕杆的运动,足球的运动方向和速度在发生改变,故足球的运动状态在发生改变,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确; C.实心球在飞行的整个过程中,动能是先增大后减小,故C错误; D.学生在立定跳远的整个过程中,他的重力势能,先增加后减小,故D错误。 故选B。 4.A 【详解】A.发电机发电时,消耗机械能,得到电能,将机械能转化为电能,故A符合题意; B.给自行车打气时气,压缩空气做功,消耗机械能,得到内能,将机械能转化为内能,故B不符合题意; C.洗衣机工作时,消耗电能,得到机械能,将电能转化为机械能,故C不符合题意; D.LED灯通电后发光,消耗电能,得到光能,将电能转化为光能,故D不符合题意。 故选A。 5.D 【详解】A.太阳能电池板吸收太阳能,将太阳能转化为电能,故A正确,不符合题意; B.给蓄电池充电时,相当于用电器,消耗电能,将电能转化为化学能,故B正确,不符合题意; C.蓄电池放电时,相当于电源,将化学能转化为电能,故C正确,不符合题意; D.小风扇工作时将电能转化为机械能,故D错误,符合题意。 故选D。 6.B 【详解】A.双手摩擦生热,指的是克服摩擦做功,使相互摩擦的两个物体温度升高。这是机械能转化为内能,故A不符合题意; B.燃料燃烧时发热,是化学能转化为内能,故B符合题意; C.植物吸收太阳光进行光合作用,将太阳能转化为化学能,故C不符合题意; D.电动机带动水泵把水抽到高处,将电能转化为机械能,故D不符合题意。 故选B。 7.B 【详解】A.夜晚光照减弱,光敏电阻阻值变大,控制电路中电流变小,磁性减弱,弹簧拉动衔铁向上运动,接通a、b,同时断开b、c,路灯发光,白天相反,故给路灯供电的电源应接在a、b两端,故A正确,不符合题意; B.电流从电磁铁上端流入,根据安培定则,电磁铁下端为N极,上端为S极,故B错误,符合题意; C.电磁继电器通过磁性变化,控制衔铁的上下移动,间接控制工作电路的通断,相当于工作电路中的开关,故C正确,不符合题意; D.路灯发光时消耗电能,通过灯泡发光发热,把电能转化为光能和内能,故D正确,不符合题意。 故选B。 8.D 【详解】A.太阳内部发生的是核聚变,故A错误; B.凉帽将太阳能部分转化为动能,故B错误; C.太阳能是可再生能源,故C错误; D.太阳能电池板工作时将太阳能直接转化为电能,故D正确。 故选D。 9.C 【详解】A.由图可知,小球运动过程中弹起的高度越来越小,说明重力势能越来越小,同时速度越来越慢,也就是动能越来越小,所以小球的机械能减少;机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功,与地面撞击做功,将机械能转化成了部分内能,但能量的总量是守恒的,故A错误; BC.在小球的运动中,与空气摩擦做功或与地面撞击做功,有一部分机械能转化成了内能,所以小球的机械能总量会减小,故B错误,C正确; D.能量守恒定律适用于所有的能量转化过程,故D错误。 故选C。 10.B 【详解】A.人骑自行车时,是消耗了自身的生物质能,获得了机械能,故将人的生物质能转化为自行车的机械能,故A不符合题意; B.纯电动汽车在行驶过程中,是消耗了电能,获得了机械能,是把电能转化为机械能,故B符合题意; CD.飞机和火箭是利用燃料燃烧产生的内能对外做功,内能转化为机械能的原理工作的,故CD不符合题意。 故选B。 11.D 【详解】A.“白气”是温度较高的水蒸气遇到温度较低的空气,液化形成的小水滴,不属于扩散现象,故A错误; B.水沸腾过程中,由液体变为气态,水分子间距离增大,作用力减小但不为零,故B错误; C.热量是一个过程量,是物体内能改变的多少,不能说物体本身含有多少热量,故C错误; D.燃气燃烧时发生化学变化,消耗化学能,得到内能,将化学能转化为内能,故D正确。 故选D。 12.D 【详解】A. 图中软木塞飞出时,水蒸气对软木塞做功,管内水蒸气的内能减少,故A错误;B. 图中两个压紧的铅块能吊起钩码,主要是因为分子间存在引力,但引力和斥力是同时存在的,故B错误;C. 图中活塞向上运动时,进气门关闭,排气门打开,是内燃机的排气冲程,不存在能量的转化,故C错误;D. 图中小朋友下滑时,臀部感到“好烫”,是克服摩擦做功,机械能转化为内能,故D正确.故选D. 【点睛】(1)物体对外做功,内能减小,温度降低;(2)分子间既有引力也有斥力;(3)根据气门的闭合情况和活塞的运动情况可判断是哪一个冲程,再确定是否有能量的转化;(4)改变物体内能的方式:做功和热传递. 13.C 【详解】A.如果只有动能和势能的相互转化,机械能守恒,如果存在其他形式的力做功(如摩擦力、空气阻力等),机械能就会发生变化,转化为其他形式的能(如内能)。故A错误; B.能量有多种形式,如机械能、内能、电能、化学能等,它们之间可以相互转化。但是,并不是每种形式的能量都单独守恒,而是各种形式的能的总量守恒。故B错误; C.根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。故C正确; D.能量守恒定律适用于所有形式的能量转化和转移,不仅仅是机械能转化为内能。故D错误。 故选C。 14.C 【详解】AC.磁铁抽出时,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,可以使线圈1产生感应电流,线圈相当于是电源,故A不符合题意,C符合题意; B.小磁针的N极向左,根据异名磁极相互吸引可知,线圈2的右端是S极,故B不符合题意; D.此过程中产生了电能,是将磁体的机械能转化为线圈1的电能,故D不符合题意。 故选C。 15.D 【详解】A.用充电宝给手机充电过程中充电宝和手机中能的总量不变,故A错误; B.由铭牌信息可知,其输入电压为100~240V,而家庭电路的电压为220V,故可以在家庭电路中正确使用,故B错误; C.对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的用电器,而不是电源,故C错误; D、由铭牌信息可知,该品牌的充电宝的电池容量为 2900mAh=2.9Ah 则储存的能量为 W=UIt=5V 2.9A 3600s=52200J 故D正确。 故选D。 16. 热值 内 液化 【详解】[1]火箭的燃料使用了液态氢,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量。 [2]火箭在升空过程中,液态氢燃烧将自身储存的化学能转化为内能,然后再转化为火箭的机械能,使火箭升空。 [3]液化的两种方法:降低温度和压缩体积。氢气通过压缩体积的方法液化成液态氢以便存储和运输。 17. 电 电流 【详解】试题分析:①干电池在对外供电时把电池的化学能转化为电能. ②如上图,要改变通电导线在磁场中的受力方向,可以通过改变电流方向或改变磁场方向来达到目的. 考点:磁场对通电导线的作用;能量的相互转化 点评:①本题考查了电源供电时能量的转化,是一道基础题,平时要注意这方面知识的积累. ②通电导线在磁场中的受力方向的决定因素为磁场方向和电流方向,要想改变导体的受力方向,两者只能改变其中一个 18. 重力势 动 动 重力势 不能 守恒 不守恒 【详解】解答: 答:(1) 陈锋同学要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形后,自行车下坡时重力势能转化为动能;上坡时动能转化为重力势能;陈锋的设想在现实中不能实现,因为骑车过程中,车轮与地面、转轴间的摩擦不可避免,所以能量守恒,机械能不守恒. 【点睛】本题考查了机械能之间的相互转化,但在转化的过程中一定有摩擦,部分机械能转化为内能,机械能越来越小,因此设想不能实现. 19. 光 动 光 化学 光 电 【详解】(1)太阳能汽车消耗了太阳能,得到了机械能,因此将太阳能转化为机械能;(2)植物的光合作用,植物吸收太阳光,将光能转化为化学能;(3)人造地球卫星上的太阳能由池板是将太阳能转化为电能. 【点睛】判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,总是消耗的能量转化为得到的能量. 20.(1)90km/h;(2)1.2 104W;(3)3 104m 【详解】解:(1)由题意可知, 18000m=18km 12min=0.2h 所以该车的速度为 (2)由题意可知, 36km/h=10m/s 汽车匀速行驶,由二力平衡可知其在水平方向上电动机输出的拉力与其受到的阻力相等,即 F拉=F阻=1200N 所以该车的电动机的输出功率为 P输出=F拉v=1200N 10m/s=1.2 104W (3)由题意可知,太阳能电池板接受到的太阳能为 W1=5 6 6 106J=1.8 108J 其转化成的电能为 W电= 1W1=25% 1.8 108J=4.5 107J 电能经过电动机转化成的机械能为 W机= 2W电=80% 4.5 107J=3.6 107J 这些机械能能够支持电动机在该车36km/h匀速行驶的情况下行驶的时间为 所以汽车能够行驶的路程为 s=vt=10m/s 3000s=3 104m 答:(1)汽车的速度是90km/h; (2)该车的电动机输出功率是1.2 104W; (3)汽车能够行驶的路程是3 104m。 21.(1)200N;(2)1.296 106J;(3)见解析;(4)见解析 【详解】解:(1)无链条电动自行车的重力为 G=mg=20kg 10N/kg=200N (2)由可得,锂电池最多所储存的电能约为 W=Pt=UIt=36V 10A 3600s=1.296 106J (3)无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过发电机转化为电能,然后电能又转化为化学能存储在车子的锂电池内,再通过电动机转化成动能,驱动车子前进。 (4)无链条电动自行车的动力来源于电动机,在锂电池电压、电路电流一定的情况下,电动机输出功率一定,与是否踩踏脚踏板无关;踩脚踏板,转化后的电能会存储在锂电池内,则电动机工作消耗的锂电池的电能能够得到补充,电动机转化的动能更多,行驶里程会更大。 答:(1)某款无链条电动自行车质量为20kg,则其重力为200N; (2)某款无链条电动自行车锂电池容量为10Ah、电压为36V,锂电池最多所储存的电能约为1.296 106J; (3)见解析; (4)见解析。 22.(1)1.2 106J;(2)5 106J;(3)①9 105J,②5.6 106J 【详解】(1)根据题意知道,公交车运动至A处时的动能 (2) 54km/h=15m/s,公交车匀速行驶时克服阻力所做的功 电容释放的电能 (3)①根据题意知道,进站车过程中回收的电能E4 ②到达终点站后,需要充入的电能 答:(1)公交车运动至A处时的动能E2是1.2 106J; (2)在公交车匀速行驶的过程中,电容释放的电能E3是5 106J; (3)①进站车过程中回收的电能E4是9 105J; ②到达终点站后,要将电容充满电,需要充入的电能E5是5.6 106J。 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 $$