【第十章机械能、内能及其转化】第六节能量转化与守恒（同步分层）-2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全册

【第十章机械能、内能及其转化】第六节能量转化与守恒 一、单选题 1．2025年的中国春节是首个“世界非遗版春节”，以下关于春节活动涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．用大火煮肉，是为了提高水的沸点 B．用浆糊贴春联，是利用了分子间存在引力 C．清洁扫尘时，灰尘飞舞说明分子在不停地运动 D．烟花发射升空与热机压缩冲程的能量转化过程相同 2．2024年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　） A．热值 B．比热容 C．温度 D．体积 3． 我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量是与物体运动无关的物理量 B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系 C．不同形式的能量之间可以互相转化 D．能量不可以从一个地方转移到另一个地方 4．2023年5月10日，搭载“天舟”六号货运飞船的“长征”七号遥七运载火箭在文昌航天发射场发射升空，如图所示。在火箭加速升空的过程中，错误的（　　） A．重力势能增大 B．动能增大 C．机械能增大 D．动能转化为重力势能 5．下列关于“热机”的说法中，正确的是（　　） A．通过技术改进，热机效率可达100% B．做功冲程将机械能转化为内能 C．热机功率越大，热机的效率就越大 D．火箭发动机属于热机 6．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 7．运载火箭在发射过程中，若不计空气阻力，则下列说法正确的（　　） A．点火前火箭竖直立在发射台上时，只受重力作用 B．点火后火箭升空时，受到重力和向上推力的作用 C．点火后火箭升空时，只受重力作用 D．点火后火箭升空时，只受向上推力的作用 二、多选题 8．中国新一代运载能力最大的运载火箭“长征五号”成功发射升空。如图所示是火箭离地升空的过程，下列说法中符合科学道理的是（　　） A．火箭升空时的施力物体是地面 B．火箭升空时将燃料的内能转化为机械能 C．火箭升空时机械能的总量增大 D．火箭升空时只受到重力的作用 三、填空题 9．《天工开物》中记载的“透火焙干”是造纸的一道工序，其做法是将刚生产出的湿纸张贴在烤火的墙上，如图所示。湿纸之间难以分开是因为分子间有_______；将湿纸“焙干”，燃料燃烧时将_______能转化为内能。 10．近年来，我国在航空航天事业上的发展与我国航天物理学的发展密不可分。我国已经成功发射“神舟十三号”、“墨子号”、“嫦娥五号”、“天问一号”等航天器，其中　 　是我国于2021年10月16日成功发射的载人飞船。 11．美国正在实验助推火箭无损回收技术：火箭将飞船推送至一定高度，箭船分离，火箭停止喷火、落向地面；接近地面时，火箭再次消耗燃料、向下喷火，并以2m/s的速度匀速下降，如图所示．匀速下降时，火箭的动能　 　（选填“变小”、“不变”或“变大”）． 12． 寒冷的冬天小亮在家做作业时，用热水袋捂手，是通过 _____的方式改变手的内能，这是能量发生了 _____（选填“转移”或“转化”）。 13．火箭发射升空时，燃料通过燃烧将　 　能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的　 　． 14．火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能　 　，重力势能　 　，卫星的机械能是由火箭燃料的　 　能转化而来的． 四、作图题 15．我国自行研制的长征系列火箭，在世界上处于领先水平。如图所示，长征系列火箭的起飞推力为3×106N，请在图中画出火箭上升过程中受到推力的示意图。 五、实验探究题 16．物理兴趣小组为了探究水火箭射程与瓶内液体质量的关系，设计了两种改变瓶内液体质量的方案：方案一，相同体积只改变液体的密度；方案二，同种液体只改变液体的体积。 经查阅资料得知：水火箭射程还与瓶内液体占总体积的比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。他们决定采用方案一，并用图甲装置和有关测量工具进行如下实验。 实验步骤： ①取一可乐瓶作为水火箭内胆，瓶内装入体积为V的水，将其放置在已固定角度的发射架上。 ②用打气筒给水火箭打气，直至瓶内气压为 p。 ③打开开关，可乐瓶内的高压气体推动水向后喷出，水火箭向前飞出。 ④测出水火箭的射程，多次实验取平均值。 ⑤用食盐和水配制 A、B、C三种密度不同的溶液，均量取体积为V的溶液替换水，重复上述步骤①②③. 实验结果如图乙所示。 （1）实验中用于测量水火箭射程的工具是　 　。 （2）下图汽油机冲程中与步骤③能量转化相同的是____。 A． B． C． D． （3） 本实验可得出的结论是　 　。 （4）请分析方案二是否合理并说明理由　 　。 六、综合题 17．如图是火箭发射升空时的情景．（填物态变化名称） （1）火箭点火后，发射台附近产生了大量“白气”，这是台下导流槽内的水在高温火焰下发生物态变化，先　 　成水蒸气，然后　 　形成小水珠． （2）为保证飞船返回时安全，船体上涂有一层特殊固体物质，在高温下，先　 　然后　 　，这两个物态变化过程都需要吸热，以防温度过高． 18． 阅读下列短文，回答问题 “天舟一号”与“天宫二号”成功对接 我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于2016年9月15日发射成功“天宫二号”在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与“天宫二号”首次自动交会对接成功，如题图1所示，为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。 发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3000℃，足以融化绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如题图2所示，在发射中火箭飞到5m高以后，“喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[圆周率π=3， ] （1） 设“喷水降温降噪系统”喷出400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，则水带走的热量为　 　J． （2） 如题图3所示，设地球半径为6370km，“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的半径为　 　km，圆形轨道的周长为　 　km．“天舟一号”货运飞船成功发射及正常入轨后，与“天宫二号”空间实验室对接。对接时“天舟一号”的运行速度为　 　km/s． （3） 长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”），长征七号红箭燃料的　 　能燃烧时转化为内能． 答案解析部分 1．【答案】B 2．【答案】A 【解析】【解答】 运载火箭采用偏二甲肼作为火箭的燃料，原因是偏二甲肼具有较高的热值，完全燃烧相同质量的偏二甲肼时，可以释放出更多的热量。故A正确，BCD不正确，故选A。 【分析】 本题借助火箭发射考查能量转化以及热值的相关知识。 3．【答案】C 4．【答案】D 【解析】【解答】火箭在加速升空的过程中，根据影响动能和势能的因素判断，动能增加，重力势能增加，机械能增加，故ABC正确，D错误 故选择D 【分析】利用影响动能和势能大小的因素分析判断 5．【答案】D 【解析】【解答】A：通过技术改进，热机效率不可能达100%，故错误。 B：做功冲程将内能转化为机械能，故错误。 C：热机功率是做功快慢，热机的效率是有用功占燃料放热的比例，故错误。 D：火箭发动机属于热机，故正确。 故答案为：D 【分析】热机效率不可能达100%，做功冲程将内能转化为机械能，热机功率是做功快慢，热机的效率是有用功占燃料放热的比例，热机的分类。 6．【答案】D 7．【答案】B 【解析】【解答】解：点燃火箭前，火箭静止在发射台上，因此火箭受到重力和支持力作用；点火升空时，不计空气阻力，火箭受到推力和重力作用，因此只有B选项正确． 故选B． 【分析】对发射过程中的火箭进行受力分析，发射前，火箭处于静止状态，火箭受到重力和支持力作用；点燃火箭升空时，由于燃料的燃烧给火箭提供一个推力，仍然受到重力作用． 8．【答案】B,C 【解析】【解答】解：A．火箭升空喷射气体时要对气体施力，同时气体对火箭也有力的作用，因此火箭升空时的施力物体是空气，A不符合题意。 B．火箭升空时将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，B符合题意。 C．火箭升空时，速度增大，动能增大。高度增大，重力势能增大。所以机械能的总量增大，C符合题意。 D．火箭升空时除了受到重力的作用，还受到空气施加的推力的作用，D不符合题意。 故答案为：BC。 【分析】物体间力的作用是相互的. (一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力). 动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能） 9．【答案】 10．【答案】神舟十三号 【解析】【解答】2016年8月16日1时40分，我国通过长征二号丁运载火箭发射墨子号量子科学实验卫星。该卫星简称墨子号，是世界首颗量子科学实验卫星，质量为631公斤，设计寿命两年； 嫦娥五号是中国探月工程三期发射的月球探测器，为中国首个实施无人月面取样返回的探测器，由中国空间技术研究院研制，于2020年11月24日成功发射； 天问一号是执行中国首次火星探测任务的探测器，该名称源于屈原长诗《天问》，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。2020年7月23日12时41分，天问一号探测器发射升空，其任务目标是通过一次发射，实现火星环绕、着陆和巡视探测； 2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，按照预定时间精准点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。 综上所述，神舟十三号是我国于2021年10月16日成功发射的载人飞船。 【分析】2021年10月16日0时23分，中国成功发射神舟十三号飞船进入空间站。 11．【答案】变小 【解析】【解答】解：由题可知，火箭匀速下降时，再次消耗燃料，火箭的质量减小，速度不变，所以火箭的动能变小． 故答案为：变小． 【分析】动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大． 12．【答案】 13．【答案】化学；机械能 【解析】【解答】解：燃料燃烧是化学变化产生化学能使燃气温度升高内能增加，燃气向后喷发推动火箭运动产生机械能． 故答案为：化学、机械能． 【分析】首先要了解火箭升空这一过程的详细情况，根据每一个环节的具体情况来确定能量的转化． 14．【答案】变大；变大；化学 【解析】【解答】解： 火箭加速升空过程中，卫星的质量不变，速度增大，所以动能变大；卫星的质量不变，高度增大，所以重力势能变大； 卫星的动能和重力势能都变大，则卫星的机械能变大；卫星增加的机械能是由火箭燃料的化学能首先转化为内能，然后内能又转化为机械能得到的． 故答案为：变大；变大；化学． 【分析】①在一定条件下，不同形式的能量可以相互转化；②动能和势能合称机械能．动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大． 15．【答案】 【解析】【解答】解：先找到推力的作用点，即火箭的重心上，再沿火箭飞行的方向画出推力的示意图，标出推力的大小，如图所示： 【分析】画力的示意图的步骤：①确定受力物体；②在受力物体上画出力的作用点；③确定力的方向后沿力的方向画一条线段；④在线段的末端标箭头，在箭头旁标出所画力的符号、数值大小和单位． 16．【答案】（1）卷尺 （2）B （3）其他条件相同时，瓶内液体质量越大，水火箭射程越远。 （4）不合理，改变液体体积时无法控制瓶内液体占总体积的比例不变。 【解析】【解答】探究水火箭射程与瓶内液体质量的关系时， （1）水火箭的射程是发射点到落地点的水平距离，卷尺可以方便地测量此距离。 （2）步骤③中，可乐瓶内的高压气体推动水向后喷出，水火箭向前飞出，将内能转化为机械能。在汽油机的四个冲程中，做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，与步骤③能量转化相同的是汽油机的做功冲程，做功冲程的气门关闭，活塞向下运行，B符合题意； 故选B。 （3）从实验结果图乙中可以看出，当使用溶液的体积均为V，密度不同时，水火箭的射程不同，则液体密度是影响水火箭射程的因素之一；可得结论是：在瓶内液体体积、瓶内气压和发射角度相同的情况下，水火箭的射程与瓶内液体的密度有关； （4）方案二不合理。理由是：根据材料内容，水火箭射程与瓶内液体占总体积的比例有关。方案二中只改变液体的体积，那么液体占总体积的比例就会发生变化，就无法控制瓶内液体占总体积的比例这一变量，会导致实验结果受到多个因素的影响，无法准确探究水火箭射程与瓶内液体质量的关系。而方案一通过改变液体密度来改变液体质量，在控制其他变量不变的情况下，能够更准确地研究液体质量对水火箭射程的影响。 【分析】（1）探究水火箭射程，利用卷尺测量距离； （2）火箭射出时，内能转化为机械能；汽油机的做功冲程气门关闭，活塞下行，将内能转化为机械能； （3）液体体积一定，改变液体密度时，水火箭射程改变，则射程和液体的质量有关； （4）改变液体体积时，液体的体积在总体积中的比值发生变化，探究水火箭射程时，有多个变量，没有使用控制变量法。 17．【答案】（1）汽化；液化 （2）熔化；汽化 【解析】【解答】解：（1）火箭点火后，发射台附近产生了大量“白气”，这是导流槽内的水在高温火焰下，先发生汽化，变成水蒸气，而后水蒸气遇到外面的相对温度较低的环境，又发生液化形成小水珠；（2）为保证飞船返回时安全，船体上涂有一层特殊固体物质，在高温下先熔化，再汽化，因为熔化、汽化时要吸收大量的热，这样船体的温度就不会太高． 故答案为：（1）汽化；液化；（2）熔化；汽化． 【分析】（1）物质从液态变成气态的过程称为汽化，物质从汽态变成液态的过程称为液化；（2）熔化、汽化时要从周围吸收大量的热，有降温作用． 18．【答案】（1）1.33×1011 （2）6750；40500；7.5 （3）变大；化学 【解析】 【解答】（1）水吸收的热量为：Q吸=cm（t2-t1）=4.2×103J/（kg·℃）×400×103kg×（100℃-20℃）=1.344×1011J；（2）圆形轨道的半径R=R地+h=6370km+380km=6750km；圆形轨道的周长L=2πR=2×3×6750km=4.05×104km；“天舟一号”对接“天宫二号”后的运行速度与“天宫二号”原来的运行速度相等；“天宫二号”运行一周所用时间t=90min=5400s，运行路程L=4.05×104km，所以运行速度v=L/t=4.05×104km/5400s=7.5km/s；（3）长征七号火箭搭载着“天舟一号”货运飞船加速上升时，上升的高度和速度都在增大，则机械能不断变大；长征七号火箭的燃料在燃烧时，燃料的化学能转化为内能。 【分析】（1）已知水的质量和水的初温和末文，根据吸热公式求出水吸收的热量；（2）R=R地+h）求出圆形轨道的半径，根据几何知识可知圆形轨道的周长，利用v=L/t求出飞船的运行速度；（3）货运飞船在加速上升过程中，上升的高度和速度都在增大，则动能和势能都增大；燃料燃烧时化学能转化为内能。 学科网（北京）股份有限公司 $