21.1能量的转化与守恒随堂同步练习 2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

21.1能量的转化与守恒 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示为某机器的能量流向图。下列关于该机器的说法中正确的是（　　） A．该机器可能是电动机 B．该机器的热效率为10% C．图示过程是能量的转移过程 D．图示过程不遵循能量守恒定律 2．关于燃料的热值及能量守恒，以下说法正确的是（    ） A．燃料的质量越大，热值越大 B．燃烧某种燃料放出的热量，则这种燃料的热值为 C．燃料的热值与燃料的质量和燃烧状况无关 D．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 3．有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（    ） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．能量守恒定律只适用于能量转化过程 C．能量在转化的过程中总量越来越少 D．按照能量守恒定律，永动机是不存在的 4．如图，三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，是一项非常先进的太阳能光电转换技术，它的光电转换效率超30%，比传统的硅基ROSA薄膜太阳能发电效率提高一倍以上，广泛应用于航天、军事、可穿戴设备等领域。关于三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，下列说法正确的是（    ） A．太阳能属于不可再生能源 B．太阳能电池板工作时，将电能转化为太阳能 C．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近70%转化为电能 D．光电转换过程中，能量的总量保持不变 5．下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（    ） A．内能和机械能可以相互转化，说明能量的转化不具有方向性 B．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒 C．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量的总量减少了 D．一个物体具有的能量增加，必然有别的物体具有的能量减少 6．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 7．太阳内部的氢原子在超高温度下释放巨大的核能，并且时刻向外辐射热量为地球上生命的存活提供了必不可少的能量。下列关于太阳的说法正确的是（    ） A．太阳能属于可再生能源 B．原子是自然界中的最小微粒不可以再分 C．人晒太阳时会感觉热是因为太阳能转化为光能 D．太阳内部的氢原子发生裂变释放出巨大的能量 8．下列四个现象中，属于机械能转化为内能的是（　　） A．压缩点燃脱脂棉 B．蒸汽顶起壶盖 C．冬天哈气取暖 D．水力发电 9．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　） A．在自然界中不是所有能量都能利用 B．能量的利用是有条件的，也是有代价的 C．不同温度的物体发生热传递时，热量可以自发地从高温物体传到低温物体 D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力 10．如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　） A．序号①的实例可以是“炙手可热”和“钻木取火” B．序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用 C．序号②的实例可以是水电站里水轮机带动发电机发电 D．序号④的实例可以是给手机电池充电 二、多选题 11．如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 12．如图所示是物理课本中的一些插图，下列分析中正确的是（　　） A．甲图中热气球升空，原因是气球内气体被加热膨胀后密度小于外界气体的密度 B．乙图中温度计升高相同的示数反映了水和食用油吸收了相同的热量 C．因图中掉在地上的弹性小球会弹起，但越弹越低，说明这一过程中能量不守恒 D．丁图中紧压的两块铅柱下面吊一个重物不能把它们拉开，说明分子间存在引力 13．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，学校物理社团的同学们制作了“水火箭”，“水火箭”的发射及其简易原理图如图所示。当内部气体压强增大到一定程度时，水会冲开瓶塞从“水火箭”中向下喷出。结合材料，下列说法正确的是（   ） A．打气时，“水火箭”内气体的内能会增加 B．“水火箭”中的“水”是一种燃料 C．“水火箭”加速起飞时将内能转化为机械能 D．水向下喷出会使“水火箭”升空是由于力的作用是相互的 14．下列说法中不正确的是（    ） A．可以设计一种机器将海水的内能转化为机械能 B．汽车制动时由于摩擦而产生的内能可再次启动汽车 C．汽车产生的热可以收集起来再次利用 D．火力发电厂排放的废气的能量可以加热水或供居民取暖 三、填空题 15．如图所示，烧瓶内盛有少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾。这是因为向烧瓶内打气，瓶塞跳起时，瓶内气体的内能 （选填“增大”或“减小”），温度 （选填“升高”或“降低”），瓶内水蒸气发生液化现象，从而出现白雾。瓶塞跳起过程中的能量转化过程是内能转化为 能。 16．光伏发电简易原理如图，电池板上具有大量的不稳定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流。光伏发电的主要能量转化是 。电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料，其中电极1相当于电源的负极，在电源内部负电荷移动的方向如图，则电流的方向是从电源的 （选填“正极流向负极”或“负极流向正极”）。 17．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为1kg，初温为25℃的水加热到95℃，水吸收的热量是 J；天然气灶燃烧过程中是将 能转化为内能。（水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3） 18．如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示，空白处的能量形式是 ，该重力储能系统 （选填“是”或“不是”）永动机，其能量转化 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 19．2023年10月24日4时03分，长征二号丁运载火箭在我国西昌卫星发射中心点火起飞，如图所示，随后将遥感三十九号卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。某些火箭助推器 采用液氢作为燃料，主要是因为它的 大；完全燃烧10t液氢放出的热量是 J，在液氢燃烧过程中，能量的总量 （填“变大”“变小”或“不变”）。 四、综合题 20．如图所示，是大海中的“枪虾”。天生拥有一大一小不成比例的两个螯，体长不到5cm，但却是天生的海洋“枪手”。当捕捉猎物时，它的螫能以108km/h的速度快速闭合，并喷射出一道32m/s的高速水流，而高速水流会形成极小的低压气泡，这些气泡从发出到破裂的时间极短，而且爆破的时候温度会达到4700℃，并伴随“啪嗒”的巨响（响度可达210dB，比真正的枪声还高），普通的小鱼、小虾、小螃蟹非死即晕，很难逃脱。 (1)“枪虾”快速闭合螫，喷射水流并发出巨大的声音，这个过程中涉及的能量转化有哪些？ (2)“枪虾”喷射水流形成气泡，气泡爆破时温度快速升高，这个过程中是通过什么方式改变内能？ 21．阅读材料，回答问题 手机无线充电 生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电，原理如图甲所示，交变电流通过无线充电板（送电线圈）产生磁场，手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%，现在很多手机都搭配了超级无线快充功能，在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池（此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电），采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半，极大的方便了人们使用。 虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点，但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如，环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率；周围金属物体可能会干扰磁场分布，降低充电效率；只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。 (1)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，该过程与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似； (2)给电池充电过程中，将 能转化为化学能，电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）； (3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率； A．在高温环境下充电 B．将手机与充电底座紧密对齐放置 C．在充电底座周围放置金属装饰物 D．随意摆放手机进行充电 (4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电，设充电器工作时输出功率保持不变，充电效率为80%，请计算说明，选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。 22．在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。 （1）摩擦生热， 能转化为 能。 （2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。 （3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。 （4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。 （5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。 《21.1能量的转化与守恒》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C D D D A A A D B 题号 11 12 13 14 答案 ACD AD ACD BC 1．A 【详解】A．电动机是主要将电能转化成机械能，同时自身发热，产生一部分热量的装置，由图可知，电能转化成机械能和内能，所以可能是电动机，故A正确； B．热效率是指吸收的热量（有用功）与总能量的比值。这个过程没有吸收的热量，不能计算热效率，转化为的20J的内能是浪费的能量，浪费的能量占比为10%，不能说热效率为10%，故B错误； C．由图可知，电能转化为了机械能和内能，是能量的转化过程，不是能量的转移过程，故C错误； D．机器发生了能量的转化，由电能转化为机械能和内能，电能大小等于转化后机械能和内能之和，在能量的转化过程中，遵循能量守恒定律，故D错误。 故选A。 2．C 【详解】AC．燃料的热值仅与燃料的种类有关，与其质量、燃烧情况无关，如一堆煤和一块同样的煤的热值相同，故A错误，C正确； B．热值的定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值，热值的定义要求燃料‘完全燃烧’，题中并未说明，因此不能断定该燃料的热值就是”。故B错误； D．能量守恒定律指出：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，总量保持不变。而永动机要求不消耗能量却能持续对外做功，这就要求机器在运行过程中“无中生有”地产生能量，显然违反了能量守恒定律，故D错误。 故选C。 3．D 【详解】A．能量守恒定律适用于自然界中所有形式的能量转化和转移，不只是机械能与内能的相互转化，故A 错误； B．能量守恒定律既适用于能量转化过程，也适用于能量转移过程，故B 错误； C．根据能量守恒定律，能量在转化和转移的过程中，总量保持不变，既不会增加也不会减小，故C 错误； D．永动机是指不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器。但根据能量守恒定律，没有能量的输入，就无法持续对外输出能量， 这种机器在理论上和实践中都无法实现 。故D 正确； 故选D。 4．D 【详解】A．太阳能属于可再生能源，取之不尽用之不竭，故A错误； B．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，故B错误； C．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近30%转化为电能，故C错误； D．根据能量守恒定律，能量不会凭空产生，也不会无缘无故消失，只会发生转移和转化，能的总量不变，光电转换过程中，能量的总量保持不变，故D正确。 故选D。 5．D 【详解】A.内能和机械能虽能相互转化（如蒸汽机将内能转化为机械能，摩擦生热将机械能转化为内能），但能量的转化具有方向性—— 机械能可以 “自发” 转化为内能（比如物体因摩擦温度升高），但内能很难 “自发” 转化为机械能（比如温水不会自发沸腾并推动物体运动）。因此 “能量转化不具有方向性” 的说法错误。故A错误； B. 能量守恒是普遍规律，无论是否忽略摩擦力、阻力，总能量始终守恒（摩擦力、阻力会使部分能量转化为内能，但内能仍属于总能量的一部分），并非只有忽略时才守恒，故B错误； C. 小球弹跳高度越来越低，是因为部分机械能转化为内能（克服空气阻力、地面摩擦做功），但总能量（机械能 + 内能）仍然守恒，能量总量并未减少，故C错误； D. 根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。因此，一个物体能量增加，必然有其他物体通过能量转移或转化使其能量减少，总能量保持不变，故D正确。 故选D。 6．A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 7．A 【详解】A．太阳能可以源源不断获得，是可再生能源，故A正确； B．原子由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，因此原子可以再分，故B错误； C．晒太阳感觉热，是因为太阳能被皮肤吸收后转化为内能，故C错误； D．太阳能量来自核聚变（氢聚变成氦），不是核裂变，故D错误。 故选A。 8．A 【详解】A．压缩点燃脱脂棉，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，脱脂棉燃烧，故A符合题意； B．蒸汽顶起壶盖，内能转化为机械能，故B不符合题意； C．冬天哈气取暖，是热传递的过程，发生的是能量的转移，不是能量的转化，故C不符合题意； D．水力发电，利用水推动机器转动，产生电能，机械能转化为电能，故D不符合题意。 故选A。 9．D 【详解】A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确，不符合题意； B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确，不符合题意； C．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故C正确，不符合题意； D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其它变化地完全转化为机械能，说能量转化具有方向性，故D错误，符合题意。 故选D。 10．B 【详解】A．序号①是将机械能转化为内能，“炙手可热”属于热传递改变内能，“钻木取火”属于克服摩擦做功，是机械能转化为内能，故A错误； B．序号③是将光能转化为化学能，植物吸收太阳光进行光合作用是将光能转化为化学能，故B正确； C．序号②是将电能转化为机械能，实例可以是电风扇，而水轮机是将机械能转化为电能，故C错误； D．序号④是将化学能转化为电能，而手机电池充电是将电能转化为化学能，故D错误。 故选B。 11．ACD 【详解】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确。 故选ACD。 12．AD 【详解】A．在体积一定时，通过加热气球内部的气体，使气球内部的气体受热膨胀逸出，密度变小，小于其外部气体的密度，根据物体的浮沉条件可知，气球受到的浮力大于重力，所以气球才能上升，故A正确； B．乙图中温度计升高相同的示数，因为水和食用油的比热容不同，根据可知，质量相同时，水和食用油吸收的热量不同，故B错误； C．丙图中掉在地上的弹性小球会弹起，但越弹越低，说明小球在运动过程中要克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，但能量是守恒的，故C错误； D．分子间存在引力和斥力。丁图中紧压的两块铅柱下面吊一个重物不能把它们拉开，说明分子间存在引力，故D正确。 故选AD。 13．ACD 【详解】A．利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B．燃料能燃烧，燃烧时将化学能转化为内能，水不能燃烧，不是一种燃料，故B错误； C．水火箭加速起飞时，气体对水火箭做功，气体的内能转化为水火箭的机械能，故C正确； D．水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故D正确。 故选ACD。 14．BC 【详解】A．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．由于能量转化和转移具有方向性，汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能不能自动地再次开动汽车，故B错误，符合题意； C．能量的转化和转移是具有方向性，所以汽车产生的热不能收集起来再利用，故C错误，符合题意； D．火力发电厂排放的废气的能量可以加热水或供居民取暖，可提高了能源利用率，故D正确，不符合题意。 故选BC。 15． 减小 降低 机械 【详解】[1]瓶塞跳起时，瓶内气体对瓶塞做功，气体内能减小。 [2]气体内能减小，所以气体温度降低。 [3]瓶塞跳起过程中，气体对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能。 16． 太阳能转化为电能 负极流向正极 【详解】[1]光伏发电靠的是太阳能电池板接收太阳能，把太阳能转化为电能。 [2]当太阳能电池接入电路，此电路中的电流，是电子定向移动形成的，电路中电子定向移动的方向为从负极到正极，而电子定向移动的方向与规定的电流方向相反，电路中电流的方向是：从电源正极流出，返回电源负极， 在电源内部负电荷移动的方向如图，则电流的方向是从电源的负极流向正极。 17． 2.94×105 化学 【详解】[1]水吸收的热量是 [2]天然气灶燃烧过程中发生化学反应，产生热量，是将化学能转化为内能。 18． 重力势能 不是 遵循 【详解】[1]重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，重物被提升，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大；重物被释放，高度减小，重力势能减小，所以机械能减小。因此将电能转化为机械能储存起来，空白处的能量形式是重力势能。 [2]重力势能不能全部转化为机械能，因为摩擦力等因素，一部分转化为内能，故该重力储能系统不是永动机。 [3]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另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，其能量转化遵循能量守恒定律。 19． 热值 1.4×1012 不变 【详解】[1]对于燃料，主要是利用它燃烧时放出的热量，所以用氢作为燃料，主要是因为它具有热值大的优点。 [2]完全燃烧10t的液态氢放出的热量 [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它形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量保持不变，根据能量守恒定律可知，在液氢燃烧过程中，能量的总量保持不变。 20．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）“枪虾”闭合螯，肌肉的化学能转化为螯的动能（机械能）；螯快速闭合喷射水流，机械能传递给水流（水的动能）；水流形成气泡，气泡破裂发出巨响，水的动能转化为声能；同时气泡破裂产生高温，部分能量转化为内能；因此涉及的能量转化有：化学能转化为机械能，水的动能转化为声能、内能。 （2）气泡爆破时间极短，气泡内部气体被剧烈压缩，对气体做功，内能增加，温度升高。这是通过做功的方式改变内能。 21．(1)发电机 (2) 电 用电器 (3)B (4)900s 【详解】（1）手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，这属于磁生电，是电磁感应现象，所以该过程与发电机工作原理相似。 （2）[1][2]给电池充电过程中，将电能转化为化学能储存在电池内，因为消耗了电能，所以电池相当于用电器。 （3）A．由所给材料可知，无线充电时环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率，故A不符合题意； B．将手机与充电底座紧密对齐放置，就可以对齐线圈位置，符合高效率充电的条件，故B符合题意； C．在充电底座周围放置金属装饰物，金属物体会干扰磁场分布，降低充电效率，故C不符合题意； D．无线充电时，高效充电要求必须对齐线圈位置，则随意摆放手机不能实现高效率的充电，故D不符合题意。 故选B。 （4）已知手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池，则其完全放电电流为 完全放电时间为 所以手机A充满电时储存的电能为 已知充电器充电效率为80%，故将手机A充满电所消耗的总电能为 因为用标有“输出10V 6A”字样的充电器充电，且充电时输出功率保持不变，所以用该充电器将手机A电池从零到充满电所需总时间为 22． 相互转化 机械 内 机械 电 电 机械 光 化学 化学 内 【详解】[1]自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，即在一定条件下，各种形式的能量是可以转化的。 （1）[2][3]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。 （2）[4][5]水轮机带动发电机发电，水轮机对发电机做了功，结果产生了电能，这是机械能转化为电能。 （3）[6][7]电动机带动水泵把水送到高处，消耗了电能，水泵对水做了功，这是电能转化为机械能。 （4）[8][9]植物吸收太阳光进行光合作用，是将太阳能转化为化学能。 （5）[10][11]燃料燃烧时发热，发生化学反应，放出内能，是将化学能转化为内能。 学科网（北京）股份有限公司 $