第2章 第5节 能的转化与守恒定律 阶梯训练-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

**基本信息** 本练习以“能的转化与守恒定律”为核心，通过“聚焦科学概念-升科学素养-拓展创新能力”三层设计，实现从基础概念到综合应用再到创新实践的知识巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |聚焦科学概念|能的存在、转化实例、守恒定律基础应用|18题选择填空，如伽利略斜面实验分析，强化科学观念中能量概念理解| |升科学素养|能量转化方向性、复杂情境分析|8题综合判断与计算，如冰箱绝热舱温度变化，培养科学思维推理论证能力| |拓展创新能力|跨学科应用、工程实践问题|6题计算与探究题，如电动轮椅功率计算，提升探究实践与创新思维|

九上科学 第2章 第5节 能的转化与守恒定律 阶梯训练 ◆聚焦科学概念 1．下列关于能的叙述不正确的是（ ） A．伽利略的斜面实验中，小球从斜面滚下后能滚上另一个斜面是因为小球具有“能” B．挂在树枝上的苹果没有运动，所以苹果不具有“能” C．人在跑步时要消耗体内的化学能 D．向日葵在太阳下不断生长时将太阳光中的能储存到体内 2．下列能量转化的描述错误的是（ ） A．手机电池充电：电能→化学能 B．发电机工作：机械能→电能 C．太阳能电池工作：太阳能→化学能 D．双手摩擦，手变热：机械能→内能 3．从能量转化的角度来看，下列说法中，错误的是（ ） A．电风扇工作时主要将电能转化为机械能 B．铅蓄电池充电时化学能转化为电能 C．发电机工作时主要将机械能转化为电能 D．电热水壶工作时电能转化为内能 4．小文同学发现，一杯水的内能不能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈沸腾，下面的水结成冰。他得出这样的情景不会出现的原因是（ ） A．违反能量守恒定律 B．水的比热容大 C．能量的转移有方向性 D．冰的密度较小 5．据报道，我国正在建造的第二艘国产载人航母将安装弹射器。航母弹射器能推动舰载机增大起飞速度，缩短滑跑距离，舰载机弹射起飞有蒸汽弹射和电磁弹射两种，从能量转化的角度看，它们工作时（ ） A．蒸汽弹射是将内能转移为机械能 B．蒸汽弹射是将机械能转化为内能 C．电磁弹射是将电能转化为机械能 D．电磁弹射是将机械能转化为电能 6．电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手。下列关于此过程中能量转化和守恒的说法，正确的是（ ） A．电能全部转化为机械能，总能量守恒 B．电能转化为机械能和内能，总能量守恒 C．电能全部转化为内能，内能守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 7.各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ） A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④② 8．“永动机”至今没有创造成功，其原因是（ ） A．科学技术还不够先进 B．机器不能对外输出能量 C．违背了能量转化和守恒定律 D．机器只能转移能量，不能转化能量 9．足球落地后又弹起，在运动过程中，下列分析正确的是（ ） A．足球在最高点时只受重力作用，且动能不为零 B．足球在运动过程中，既有动能和势能的相互转化，也有机械能和内能的相互转化 C．足球每次弹起的高度都比原来低，说明在此过程中能量不守恒 D．足球落地时，机械能全部转化为内能 10．2020年6月23日，“长征三号乙”运载火箭搭载“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成“北斗”全球卫星导航系统的部署。下列说法正确的是（ ） A．火箭加速升空时，将动能转化为重力势能 B．燃料燃烧时，将化学能转化为内能 C．卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为机械能 D．卫星与地面之间通过超声波传递信息 11．动态制动是现代车辆采用的一种重要的制动方式。动态制动器主要由动态制动电阻和继电器等组成，在故障、急停、电源断开时继电器将制动电阻接入，通过电阻耗能起到一定的制动作用。其中，制动电阻在耗能时，所发生的能量转化是（ ） A．机械能转化为内能 B．机械能流失到空中 C．电能转化为内能 D．机械能转化为电能 12．请分析回答下列有关能量形式的问题： (1)某品牌变色眼镜(如图)的镜片在强光下会变成暗棕色，当光线变暗时，镜片几乎变成无色透明。原来，变色眼镜是在普通镜片中加入了适量的溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时，溴化银分解为银和溴，使镜片呈现暗棕色。此过程中，光能转化成 能。 (2)干电池是生活中常用的电池，它把 能转化成电能。 13．伽利略认为，如果图示中的斜面是光滑的，那么当小球从左侧某一高度向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都会沿斜面上升到相同的 ，这是因为小球在这一运动过程中，能的总量是 的。 14．我们已经知道，发生热传递时，内能会从温度 的物体转移到温度 的物体，但不可能自动地从温度低的物体转移到温度高的物体；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，这些能无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这是因为能量的转化或转移具有 。请你举一个有关光能的实例，说明能量的转化也具有方向性： 。 15．下列过程中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。 ①水烧开时，沸腾了　②飞驰而过的流星拖着一条发光的长尾巴　③给水通电，产生氢气和氧气 ④晒太阳感到暖和　⑤给电炉通电，电热丝发红 ⑥在砂轮上磨刀，火星飞溅　⑦植物吸收太阳光进行光合作用。 16．一个铁块从固定斜面的顶端由静止开始滑下时具有140焦的重力势能，滑到斜面底端时它的机械能为90焦，则整个过程中有 焦的机械能转化为 能。 17．小明想通过实验探究永动机能否制成，他进行了如下实验： 如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾能自动吸水，并从垂在盆外的另一端不停地滴下。 (1)根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了论证上述图乙的设计是否科学可行，他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验，通过观察发现：棉纱 (填“能”或“不能”，下同)自动地将水从低处抽到高处，相反，它 将上方容器里的水抽向低处。 (2)根据图丙中的实验现象，推理出：上述“水滴永动机”是 (填“能”或“不能”)制成的。因为它违背了 定律。 18．太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库。某太阳能汽车总质量为400千克，顶部安装了太阳能电池板，如图所示。太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103瓦/米2，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5米2。 (1)太阳能电池板能将太阳能转化为电能。若该太阳能电池板的转化效率为40%，则转化给汽车电动机的电功率是多少瓦？ (2)这辆汽车在某水平路面上匀速行驶时，受到的阻力为车重的0.02倍，则汽车受到的牵引力为多少牛？ (3)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该水平面上匀速行驶的速度为多少？ ◆升科学素养 19．在一个绝热的密封舱中有一台开着门的电冰箱，现接通电源让电冰箱工作足够长的一段时间，然后断开电源。待达到平衡时，与接通电源前相比，舱内气体的（ ） A．温度升高，压强变大 B．温度降低，压强变小 C．温度保持不变，压强不变 D．温度保持不变，压强变大 20．长沙城区的老居民小区在进行水路改造中用到了一种打孔工具——冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示。冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（ ） A．内能转化为机械能 B．电能只转化为机械能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 21．下列关于能量转化的说法不正确的是（ ） A．摩擦生热是机械能转化为内能 B．能量转化是非常普遍的现象，但是各种形式的能量之间不能自由地相互转化 C．随着技术的发展，电灯通电后可以将电能全部转化为光能 D．燃料燃烧时将化学能转化为光能和内能 22．二氧化碳爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出实施爆破。下列说法错误的是（ ） A．起爆前压缩CO2气体，CO2气体液化放出热量 B．爆破时电加热管发热，电能转化为热能 C．爆破喷出的气体对外做功，内能转化为机械能 D．爆破喷出气体时，CO2内能增加 23．根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ） A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进 B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止 C．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年 24．众所周知，爱因斯坦是一位伟大的理论科学家，他曾发明过“环保”不耗电的冰箱，这种冰箱内部有一种小型的浸入式制冷器，它能浸在需要冷却的液体中。这种冰箱根本不需要常规电源，它的运行仅靠水龙头的压力，带动一台射水泵，从而在一个气室内产生真空，水和少量甲醇则在此处转化为蒸气，管中甲醇会慢慢用完，但是这种液体不仅价格便宜，而且很容易弄到。这种冰箱在工作时，被冷却的液体内能 (填“增大”或“减小”)，你认为这种不用电的冰箱 (填“遵守”或“不遵守”)能量守恒定律。 25．给手机电池充电事实上是将电能转化为化学能。小诚在充电时发现电池表面有些发烫，从中我们可以知道，充电时消耗的电能 电池获得的化学能，因为 。 价格 电能 0.5元/千瓦时 天然气 3.2元/米3 天然气的热值 4×107焦/米3 26．现代家庭使用的主要灶具是燃气灶和电磁炉，小明想比较家里这两种灶具哪个功率更大、更经济、更节能，于是他查找了相关数据(见表格)，并分别用电磁炉和燃气灶(燃料为天然气)做了对比实验：小明首先用燃气灶将一小锅水烧开，用时4分10秒，从家里的燃气表读出消耗天然气15升。然后他关闭家中其他用电器，用电磁炉将同样的水烧开，用时6分钟，同时家中标有“1600 revs/(kW·h)”字样的电能表的转盘转了200圈。 (1)请你通过计算说明，使用哪种灶具更经济？ (2)为了比较燃气灶和电磁炉哪个更节能，请你计算加热过程中燃气灶和电磁炉能量转化效率之比。 ◆拓展创新能力 27．1964年，人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示为它的气室示意图．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、K2都开启时，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 28．已知一台直流电动机两端的电压为6伏，通过电动机的电流为2安，线圈的电阻为0.5欧。则在1分钟内电动机消耗的电能及产生的热量分别为（ ） A．720焦，120焦 B．720焦，720焦 C．720焦，600焦 D．600焦，120焦 29．某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如下：输入的化学能为 4000 J，输出的动能为 600 J。则输出的内能和声能共计 J；小轿车正常工作时的效率为_ _。 30．比亚迪秦L采用再生制动器，刹车时把一部分动能转化为电能。关闭发动机后，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的动能Ek。若图线①表示开启再生制动器，图线②表示关闭，则图线①的斜率绝对值较 （填“大”或“小”），整个过程总能量 （填“变大”“不变”或“变小”）。 31．排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。 (1)解释整个过程中能量是否守恒。 (2)排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图所示，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。 32．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为24伏保持不变，R2的阻值为10欧，电动机的额定功率为100瓦，额定电压为24伏。请回答下列问题： (1)当开关S1和S2同时接 时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是因为电动机线圈中电流的 能够改变。 (2)当电动轮椅后退时，电流表示数为1安，此时电动机的实际功率是多少？ (3)当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2米/秒，若此时电动机消耗的电能有75%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是多大？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 九上科学 第2章 第5节 能的转化与守恒定律 阶梯训练（答案版） ◆聚焦科学概念 1--5 B C B A C 6--11 B C C B B C 12．(1) 化学 (2) 化学 13．高度 守恒 14．高 低 机械 内能 方向性 电灯通电后发光，电能转化为光能，这些光能无法自发地转化为电能。 15 ①④ ②③⑤⑥⑦ 16．50 内 17．(1) 不能 (2) 不能 能量转化和守恒 18．解：(1)转化的电功率为P电＝ηP0S＝40%×1.2×103瓦/米2×5米2＝2.4×103瓦。 (2)车的重力G＝mg＝400千克×10牛/千克＝4000牛， 由于这辆汽车在某水平面上匀速行驶，则牵引力等于阻力， 故F＝f＝0.02G＝0.02×4000牛＝80牛。 (3)因为牵引力为F＝80牛，由P机械＝＝＝Fv 可得v＝＝＝＝24米/秒。 ◆升科学素养 19--23 A D C D C 24．减小 遵守 25．大于 根据能量转化和守恒定律，能量不能创生，在转化过程中能的总量不变，电能转化成了化学能和热能 26．解：(1)电磁炉消耗的电能W＝千瓦时＝0.125千瓦时＝4.5×105焦，花费的电费为0.125千瓦时×0.5元/千瓦时＝0.0625元；消耗15升天然气花费的价钱：15×10－3米3×3.2元/米3＝0.048元＜0.0625元，故使用天然气更经济。(2)15升液化气燃烧产生的热量Q总＝Vq＝15×10－3米3×4×107焦/米3＝6×105焦，两种灶具能量转化效率之比η电磁炉∶η燃气灶＝∶＝＝＝4∶3。 ◆拓展创新能力 27--28 D A 29．3400 15% 30．大 不变 31．答：(1)排球与空气摩擦、与地板碰撞过程中有一部分机械能会转化成内能或转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。(2)排球接触地面后，受到重力和地面的弹力作用，开始时弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能；到B点时，排球所受重力等于地面对排球的弹力，动能达到最大；从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化为弹性势能。 32．(1) 1 方向 解：(2)当电动轮椅后退时，S1和S2同时接“2”，定值电阻R2与电动机串联。 UR2＝IR2＝1安×10欧＝10伏， UM实际＝U总－UR2＝24伏－10伏＝14伏， P实际＝P额定＝×100瓦≈34.03瓦。 (3)轮椅做匀速运动，故F＝f，由W机械＝ηW电可得，fs＝ηPt， f＝ηP＝ηP/v＝＝37.5牛。 学科网（北京）股份有限公司 $