20.3 能量的转化与能量守恒 巩固练习-2025-2026学年沪粤版物理九年级下册

20.3能量的转化与能量守恒 学校:_姓名:_班级:_考号:_ 一、单选题 1.下列4幅图的说法中正确的是( ) A.甲图,用燃气灶烧水,只存在能的转移,不存在能的转化 B.乙图,小球弹跳的高度逐渐降低,说明能量会凭空消失 C.丙图,火箭升空用的喷气发动机属于用内能做功的机械—热机 D.丁图,只要坚持不懈,科学家们终有一天会发明出永动机 2.2025年1月20日,我国“人造太阳”,图甲创造了“亿度千秒”的世界纪录,科学家预计5年内世界上第一盏核聚变电灯有望在中国点亮。“人造太阳”的反应过程如图乙所示。要造出能实用的“人造太阳”,需要上亿摄氏度的等离子体、超过千秒的连续运行时间和1MA的等离子体电流,挑战极大。装置中的超导电缆具有电阻为零的特点,进而使强电流形成强磁场,将极高温等离子状态的物质约束在环形容器里。下列有关说法正确的是( ) A.强电流可以形成强磁场,这是利用了电流的磁效应 B.超导电缆中有强电流通过时会产生热量 C.由图乙可知,“人造太阳”是利用核裂变获得核能 D.利用“人造太阳”产生的电能可以自发转化为核能 3.如图所示,抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”,用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库,用电高峰时段再放水至下水库发电。下列关于匀速抽水至上水库过程中的说法正确的是( ) A.水的动能变大 B.水的重力势能变大 C.水的动能转化为重力势能 D.水的重力势能转化为动能 4.能量的获取和应用与我们的生活息息相关,下列关于能量说法正确的是( ) A.核电站发电是将核能最终转化为电能 B.根据能量守恒定律永动机是存在的 C.能量的转移和转化不具有方向性 D.光在光纤中传播,光能损耗非常多 5.下列对能量转化的描述不正确的是( ) A.发电机工作:机械能——电能 B.蓄电池放电:电能——化学能 C.萤火虫发光:生物质能——光能 D.内燃机工作:化学能——内能——机械能 6.速热式热水器由于其节能环保(相比储热式热水器省电15%~30%)安全性高,深受人们喜爱。如图所示的是某学校安装的速热式水龙头(发热部件相当于一个定值电阻),其额定电压为220V、额定功率为4kW。同学们洗一次手的平均时间约为5s。下列说法正确的是( ) A.该速热式水龙头工作5s,一定消耗的电能 B.该速热式水龙头的电阻为121 C.该速热式水龙头工作时,可将电能全部转化为水的内能 D.该速热式水龙头正常工作时,1度电可供约180人次用热水洗手 7.以下是小倩总结的几个能量转移的情景,其中错误的是( ) A.绿萝进行光合作用,是将光能转化为化学能 B.给手机充电,是将电能转化为化学能 C.阳光照射太阳能电池时,是将太阳能转化为化学能 D.使用水力发电,是将机械能转化为电能 8.如图所示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,说明在此过程中能量不守恒 B.在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C.小球运动到相同的高度,具有相同的动能 D.实验前小球的初温t1低于实验后小球的末温t2 9.如图所示,是“风光互补”景观照明灯,它“头顶”小风扇,“肩扛”电池板,“脚踩”蓄电池,“腰”挎照明灯,下列解释合理的是( ) A.小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能 B.照明灯是将光能转化电能 C.光电池板是将光能转化为电能 D.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能 10.当红绿灯发生故障时,交通部门会利用如图所示的可移动式红绿灯临时指挥交通。下列说法中正确的是( ) A.发光二极管与普通小灯泡一样都是钨丝发热发光 B.红、绿灯是发光二极管,主要制造材料为超导体 C.红灯与绿灯交替发光,它们连接方式为并联 D.白天,给蓄电池充电,蓄电池相当于电路中的电源 二、填空题 11.如图所示,是道路交通“禁止鸣笛”的标志,主要目的是为了控制城市的噪声污染,这种控制噪声的途径是在 处减弱。电动公交车在运行过程中是将 能转化为机械能。 12.科技飞速发展,新能源汽车的启动方式相对传统汽车也变得更加多样,如图甲所示是某汽车使用卡片钥匙启动汽车的方式,此时卡片钥匙相当于汽车电路中的 。如图乙是某电动汽车充电站的一排充电桩,这些充电桩是 (串联/并联)的;电池在充电时,相当于电路中的 ,将 能转化为 能。 13.永动机:不可能造出永动机的原因是违背了 定律,违反了能量的转化和转移的方向性。 14.我国研发的“零碳储能”系统是一种新型的储能蓄电技术。在储能阶段,压缩机将空气压缩进入储气室,此过程通过 的方式使气体内能增加,在释能发电阶段,高压空气推动涡轮机转动发电,整个系统实现了电能、 能和机械能之间的相互转化。 15.如图所示,返回舱穿越大气层时温度升高,这是由于摩擦而将 能转化为 能,在此能量转化过程中 (选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。火箭发动机以液态氢为燃料是因为液氢 。 三、实验题 16.压电材料是一种在发生弹性形变时将机械能转化为电能的新型材料。对压电材料施加不同的压力,它两端的电压大小会如何变化呢?实践小组的同学进行了实验。 实验思路:对同一个压电材料施加不同的压力,同时用电压表测出其两端的电压。 实验过程:如图所示,将质量不同的砝码分别放在某水平放置的压电材料的中心,用数字电压表测量其两端的电压,记录数据如下表所示。 砝码质量m/g 50 100 150 200 … 电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 … 实验结论: (1)分析表中数据,可得出结论:在一定限度内, 。 实验拓展: (2)小组同学发现,当砝码质量超过200g后,该压电材料两端的电压不再明显变化,其原因可能是 。 (3)压电材料的应用广泛。在医疗成像时常选用石英晶体作为压电材料,因为它具有高电压、高稳定性的特点。在生物医学检测时常选用聚偏氟乙烯作为压电材料,因为它具有良好的生物相容性。结合上述信息,请你提出一个可探究的科学问题: 。 四、综合题 17.小阳在错题记录本中,记录了如表所示错题,请帮他找出错误之处,分析错因并写出正确的解答过程。 错题记录 错题改正 习题:小阳在网上看到了一款神奇的摆件玩具,如图所示。钢珠从高处落下,经过轨道后又被弹到孔中,继而往复运动,请你分析钢珠在运动过程中的能量的变化并说明理由。 答:钢珠从高处落下过程中,重力势能转化为动能,经过轨道后被弹到孔中的过程中,动能又转化为重力势能,继而往复运动。在往复运动过程中,不需要消耗其他形式的能量,所以钢珠会一直不停地运动。 ①错误之处: ; ②错因分析: ; ③正确解答: 。 18.我国新能源汽车产业的快速增长,为汽车产业智能化转型奠定了坚实基础。我国汽车产业向新能源转型的先发优势,正在转换为引领全球汽车产业变革的新动能,将为全面推动全球汽车产业绿色低碳发展贡献中国力量。如图所示为某款国产油电混合动力汽车。 (1)汽车的车窗使用的是钢化玻璃,干毛巾刚擦完玻璃,很容易吸附灰尘,这是因为带电体能 ;汽车的“最强大脑”是芯片,芯片主要利用 (选填“绝缘体”“半导体”或“导体”)材料制作而成。 (2)汽车在刹车过程中损失的能量无法自动地转化为汽车的机械能,这种现象说明自发的能量转化过程有一定的 。 (3)给汽车蓄电池充电时,蓄电池相当于一个 (选填“用电器”或“电源”)。当汽车使用蓄电池来提供电能时,是通过电动机得到动力,已知电动机的电源采用的是48V的电压,若使用12V的蓄电池,则应将 个这样的蓄电池 (选填“串联”或“并联”)。 19.“向深空,再出发”,2025年5月29日,在我国西昌卫星发射中心,天问二号探测器由长征三号运载火箭成功发射升空,开启了我国行星探测工程的新征程。 (1)长征三号运载火箭使用液态氢作燃料,主要是因为液态氢具有较大的 ;在火箭点火发射时将燃料燃烧后的 能转化为 能。 (2)火箭发射塔修建在水池上,利用了水的 较大,可以吸收更多的热,从而保护了发射塔不被高温烧毁。 (3)为应对深空探测中低温、低光照的复杂环境,天问二号采用了新型的扇形柔性太阳电池阵。其中应用的新型太阳电池的光电转换效率提升至34%。太阳能帆板是一种把太阳能转化为 能的装置。 学科网(北京)股份有限公司 《20.3能量的转化与能量守恒》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A B A B D C D C C 1.C 【详解】A.用燃气灶烧水时,燃气的化学能先转化为内能(能的转化),然后内能通过热传递转移到水中(能的转移),并非只存在能的转移,故A错误; B.小球弹跳高度逐渐降低,是因为小球在运动过程中受到空气阻力等作用,一部分机械能转化为内能,但能量不会凭空消失,而是遵循能量守恒定律,故B错误; C.热机是利用内能做功的机械,火箭升空用的喷气发动机,通过燃料燃烧将内能转化为机械能,属于热机,故C正确; D.永动机违背了能量守恒定律,是不可能被发明出来的,故D错误。 故选C。 2.A 【详解】A.强电流可以形成强磁场,这是利用了电流的磁效应,故A正确; B.超导电缆的电阻为零,有强电流通过时不会产生热量,故B错误; C.由图乙可知,“人造太阳”是利用核聚变获得核能,故C错误; D.能量的转化和转移具有方向性,利用“人造太阳”产生的电能不可以自发转化为核能,故D错误。 故选A。 3.B 【详解】A.利用多余的电能将下水库的水匀速抽到上水库,抽水过程中,水的质量不变,速度不变,故动能不变,故A错误; B.利用多余的电能将下水库的水匀速抽到上水库,抽水过程中,水的质量不变,高度增加,重力势能增加,故B正确; CD.利用多余的电能将下水库的水匀速抽到上水库,电能减小,重力势能增加,动能不变,将电能转化为重力势能,故CD错误。 故选B。 4.A 【详解】A.核电站发电过程:核能先转化为内能;水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气,水蒸气会推动蒸汽轮机转动,将内能转化为机械能;蒸汽轮机又带动发电机转动,最后发电机将机械能转化为电能,故A正确; B.根据能量守恒定律:能量不会凭空产生也不会凭空消失,只会发生转化和转移。根据功的机械原理,机械在对能量在利用过程中,会有一部分能源未被利用而损失掉,因此能源的利用率都会低于100%,因此永动机不存在,故B错误; C.能量的转移和转化具有方向性,如内能只能从高温物体转移到低温物体,不能直接从低温物体转移到高温物体,故C错误; D.光在光纤中全反射传播,传播时能量消耗非常少,故D错误。 故选A。 5.B 【详解】A.发动机工作时,消耗机械能,产生电能,将机械能转化为电能,故A正确,不符合题意; B.蓄电池放电时,蓄电池相当于电源,是将化学能转化为电能,故B错误,符合题意; C.萤火虫发光时,将自身的生物质能(化学能)转化为光能,故C正确,不符合题意; D.内燃机工作时,燃料的化学能转化为内能,内能转化为机械能,故D正确,不符合题意。 故选B。 6.D 【详解】A.该速热式水龙头正常工作5s,消耗的电能 如果水龙头不是正常工作,则水龙头的功率不等于额定功率,此时工作5s消耗的电能不等于,故A错误; B.由可知,该速热式水龙头的电阻,故B错误; C.由于能量在转化和转移过程中有能量的损失,所以该速热式水龙头工作时,不可能将电能全部转化为水的内能,故C错误; D.由可知,1度电可供水龙头正常工作的时间 同学们洗一次手的平均时间约为5s,则该速热式水龙头正常工作时,1度电可供用热水洗手的人次,故D正确。 故选D。 7.C 【详解】A.光合作用是将光能转化为化学能储存,故A正确,不符合题意; B.手机充电时电池是用电器,此时电能转化为电池的化学能,故B正确,不符合题意; C.太阳能电池是直接将光能转化为电能,而非化学能,故C错误,符合题意; D.水力发电通过水的机械能带动发电机发电,是将机械能转化为电能,故D正确,不符合题意。 故选C。 8.D 【详解】AB.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,同时速度越来越小,则动能越来越小,所以小球的机械能减少;机械能减少的原因是克服空气摩擦做功,与地面撞击做功,能量的总量保持不变,故AB错误; C.小球运动到相同的高度,质量不变,速度不同,动能不同,重力势能相同,故C错误; D.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,则内能变大,温度升高,即实验前小球的初温t1低于实验后小球的末温t2,故D正确。 故选D。 9.C 【详解】A.小风扇是风力发电机,其作用是利用风力发电,将风能(机械能)转化为电能,故A不符合题意; B.照明灯工作时消耗电能,发光发热,是将电能转化为光能和内能,故B不符合题意; C.光电池板(太阳能电池板)在有光照时,吸收太阳光,将光能转化为电能,为蓄电池充电或直接为照明灯供电,故C符合题意; D.蓄电池在夜晚放电时,是为照明灯供电,此过程是将储存的化学能转化为电能,故D不符合题意。 故选C。 10.C 【详解】A.发光二极管与普通小灯泡不一样,它是一种固态的半导体器件,可以直接把电能转化为光能,故A错误; B.红、绿灯是发光二极管,主要制造材料为半导体,故B错误; C.红灯与绿灯交替发光,它们互不影响,所以是并联的,故C正确; D.对蓄电池充电时,蓄电池消耗了电能,因此相当于电路中的用电器,故D错误。 故选C。 11. 声源 电 【详解】[1]禁止鸣笛是指不让汽车产生鸣笛声,是在声源处减弱噪声的。 [2]电动公交车是依靠电动机提供动力,电动机工作时将电能转化为机械能。 12. 开关 并联 用电器 电 化学 【详解】[1]如图甲所示是某汽车使用卡片钥匙启动汽车的方式,卡片钥匙控制电路的通断,因此相当于汽车电路中的开关。 [2]并联电路各个用电器之间互不影响,图中一排的电动汽车充电桩之间互不影响,说明它们之间是并联的。 [3][4][5]电动汽车的电池在充电时,消耗电能并转化成了电池中的化学能,所以相当于电路中的用电器。 13.能量守恒 【详解】根据能量守恒定律可知,能量不会凭空产生,也不会凭空消灭,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物体,同时能量的转化和转移具有方向性,故永动机是不可能制造成功的,因为它违背了能量守恒定律。 14. 做功 内 【详解】[1]压缩机压缩空气,对气体做功,是通过做功的方式使气体内能增加。 [2]在释能发电阶段,高压空气推动涡轮机转动,是内能转化为机械能,再转化为电能,因此整个系统实现了电能、内能和机械能之间的相互转化。 15. 机械 内 遵循 热值大 【详解】[1][2]返回舱在穿越大气层时,与空气发生摩擦,此时返回舱要克服摩擦做功,将机械能转化为内能,因此返回舱穿越大气层时温度升高。 [3]能量守恒定律是自然界最基本的定律之一,所有能量的转移和转化均遵循能量守恒定律。 [4]火箭发动机以液态氢为燃料,是因为液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比,液态氢可以释放出更多的热量。 16.(1)同一个压电材料两端的电压大小与压力大小成正比 (2)超过了该压电材料的弹性限度 (3)压电材料两端的电压大小与压电材料的种类有什么关系 【详解】(1)分析表中数据,当压力增大为几倍,电压也增大为几倍,得出的结论:在一定限度内,同一种压电材料两端电压大小与压力大小成正比。 (2)压电材料是一种在发生弹性形变时将机械能转化为电能的新型材料,弹性形变必须在弹性限度内,当砝码质量超过200g后,发现材料两端的电压不再明显增加,原因可能是超过了材料的弹性限度。 (3)在医疗成像时常选用石英晶体作为压电材料,因为它具有高电压、高稳定性的特点;在生物医学检测时常选用聚偏氟乙烯作为压电材料,因为它具有良好的生物相容性,说明在相同压力时,不同种类的压电材料,压电材料两端电压大小可能不同;所以可提出一个科学问题:压电材料两端的电压大小与压电材料的种类有什么关系。 17. 在往复运动过程中,不需要消耗其他形式的能量 没有考虑往复运动过程中,由于摩擦机械能会转化为内能 见详解 【解析】【小题1】钢珠在运动过程中,与轨道有摩擦,与空气有阻力,一部分机械能会转化为内能,导致钢珠的机械能逐渐减少,因此每次到达的高度会逐渐降低,最终会停止运动。题目中的回答违背了能量守恒定律。 【小题2】忽略了摩擦和空气阻力会使机械能转化为内能,导致机械能不断减少,最终停止。 【小题3】钢珠从高处落下时,重力势能转化为动能;经过轨道最低点时,动能最大;上升进入孔中时,动能又转化为重力势能。但由于存在摩擦和空气阻力,一部分机械能会转化为内能,因此钢珠的机械能逐渐减少,运动幅度逐渐减小,最终停止,不可能永远运动下去。 18.(1) 吸引轻小物体 半导体 (2)方向性 (3) 用电器 4 串联 【详解】(1)[1]汽车的车窗使用的是钢化玻璃,用干毛巾擦玻璃时,毛巾和玻璃摩擦,使钢化玻璃带上电荷,容易吸附灰尘,这是因为带电体能吸引轻小物体。 [2]半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,汽车的“最强大脑”是芯片,芯片主要利用半导体材料制作而成。 (2)汽车在刹车过程中摩擦生热,机械能转化成内能,损失的能量无法自动地转化为汽车的机械能,这种现象说明:自发的能量转化过程有一定的方向性。 (3)[1]给汽车蓄电池充电时,蓄电池消耗了电能,所以蓄电池相当于一个用电器。 [2][3]电动车的电源采用的是48V的电压,每个铅蓄电池的电压为12V,由串联电池的总电压等于各个电池电压之和可得,所需电池的个数 应将4个这样的蓄电池串联使用。 19.(1) 热值 内 机械 (2)比热容 (3)电 【详解】(1 )[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,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][3]燃料燃烧后产生高温高压的燃气,具有大量的内能;火箭升空时,燃气的内能转化为火箭的机械能。 (2 )火箭发射塔修建在水池上,利用了水的比热容较大,相同条件下,水可以比其他物质吸收更多的热,从而保护了发射塔不被高温烧毁。 (3 )太阳能帆板是太阳电池板,它的作用是把太阳能转化为电能。 学科网(北京)股份有限公司 $