14.1 能量的转化与守恒 同步练习 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

**基本信息** 以“知识理解-能力提升-素养专练”分层设计，通过基础辨析、综合应用到实验探究的路径，巩固能量转化与守恒核心知识，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |知识理解与运用|能量转化判断、守恒定律辨析|12题，选择为主，结合风光互补灯等生活情境，强化物理观念| |能力提升与素养|多过程能量转化、永动机分析|7题，填空与辨析结合，如枪虾能量转化，体现科学推理| |核心素养专练|实验探究、科学史验证|2题，焦耳实验等探究题，培养科学探究与科学态度|

第1节 能量的转化和守恒 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 知识理解与运用 知识点1 能量的转化 1.如图是一种新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池，下列解释正确的是（　　） A．利用风力发电将电能转化为机械能 B．太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．照明灯工作时，LED灯是将机械能转化为光能 D．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 2.一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（　　） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 3.下列实例中没有发生能量转化的是（　　） A．太阳能电池发电 B．泥石流冲垮房屋 C．电风扇通电吹风 D．雷击引发森林火灾 4.全国运动会火种采集仪式中，科研团队创新采用“海底取火”方案：利用太阳能光伏装置发电并传输到海底，再通过电能加热引燃可燃冰产生的气源以获取“源火”。该过程涉及的能量转化顺序，正确的是（　　） A．太阳能→内能→电能，化学能→机械能 B．太阳能→电能→内能，化学能→内能 C．太阳能→电能→化学能，内能→机械能 D．太阳能→化学能→电能，内能→化学能 5.【新考法】如图是某设备工作过程中的能量流向图，下列设备在工作过程中，能量转化与该图相符的是（　　） A．平衡车 B．电热足浴盆 C．燃油轿车 D．锅炉 6.潮汐是月球、太阳对地球的引力作用而产生的。每天的涨潮与落潮蕴含着巨大的能量，这种能量可以用来发电。如图所示，在利用潮汐发电的过程中，能量的转化情况是海水的动能传递给发电机，通过发电机转化为 _________能；图中甲、乙两幅图代表涨潮发电的是_______图。 7.如图所示，科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车子的动力是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供的。光电转换器实际就是把光能转换成_________能，开车时发动机是将空气的__________能转化为机械能。 知识点2 能量守恒定律 8.下列说法正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用 9.某垃圾处理厂将分类收集的垃圾进行焚烧发电，实现能源的回收利用。下列说法正确的是（　　） A．焚烧垃圾时，化学能全部转化为电能 B．垃圾燃烧放出的热量，可以用来发电，因此我们无需节约用电 C．垃圾本身含有的能量是凭空产生的，经过焚烧后，创造了电能 D．在能量转化过程中，部分化学能转化为电能，但能量的总量不变 10.下列能量转化符合实际的是（　　） A B C D 11.如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能 B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量 C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等 D．这款“永动机”违背了能量守恒定律 12.压缩空气储能电站是一种新型电能存储系统。如图所示为其原理图：电站在用电低谷时，利用剩余电力驱动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封容器内；在用电高峰时，释放压缩空气驱动膨胀机工作，带动发电机发电。电站储能过程是通过___________的方式使空气内能__________。电站运行过程中损失的内能不能自发转化为电能，说明能量的转化和转移具有_____________。 能力提升与素养 13.枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，没有涉及的能量转化是（　　） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 14.2026年4月中国空间站计划将T型三舱扩容为十字形，新扩展舱段将用到相变材料控温，当温度升高时吸热熔化，温度降低时固化放热，以此稳定站内温度应对太空极端温差。下列说法正确的是（　　） A．相变材料熔化吸热凝固放热，是发生了能量的转移 B．空间站向阳面温度比背阴面温度高，所以向阳面的内能一定更大一点 C．空间站进入地球阴影区，温度骤降到0℃以下，整个设备不再具有内能 D．空间站被火箭加速推进升空时，其动能和重力势能均增大，违背了能量守恒定律 15.“加水就能跑的神车”一度成为舆论热点，该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法正确的是（　　） A．该车行驶的效率能达到100% B．氢燃料电池能将化学能转化为电能 C．水解技术制取氢气的过程不需要消耗其它能量 D．“加水就能跑的神车”不需要遵循能量守恒定律 16.用两块铜片、热电偶、电动机（带风扇）组成一个电路，铜片1插在90℃热水中，铜片2放在空气中，如图所示，半分钟左右风扇发生转动，这就是温差发电现象。温差发电的实质是______能转化为_____能。利用这套装置，最终热水的内能________（选填“能够”或“不能够”）全部转化成风扇的机械能。温差发电______（选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 17.如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：____________定律。 18.近年来我国抽水蓄能电站发展较快。其工作原理如图所示：用电低谷时利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。抽水蓄能时是将电能转化为水的_______能；电站选址时不仅需要当地水资源充足，还要地势陡峭，这样建成的电站上、下水库的高度差比较____，有利于蓄能与发电。 19.某同学在笔记中记录了如下错题，请你帮他找出错误之处，分析错因并写出正确的解答过程。 错题记录 错题改正 某商家在宣传一款价格低廉的“自发热石墨烯”保暖内衣时，声称该内衣内含石墨烯材料，穿戴时无需消耗其它能量，凭借石墨烯特殊的物质结构和极好的热稳定性，就能凭空产生热量，在任何时间和环境中都能实现“自发热”功能。请你利用所学的物理知识，判断该商家对“自发热”功能的宣传是否科学，并解释其原因。 答：该商家的宣传具有科学性。利用石墨烯特殊的物质结构和极好的热稳定性，无需消耗能量即可产生热量，是可以实现“自发热”功能。 错误之处：______________________________________________。 错因分析： ___________________________________________________________________________________。 正确解答： __________________________________________________________________________________。 核心素养专练 20.晓聪想通过实验探究永动机能否制成，他进行了下列实验： （1）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/不能）自动吸水，并从垂在盆外的另一端___________。 （2）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”。为了验证上述图甲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________（能/不能）自动地将水从低处抽到高处，相反，它_________（能/不能）将上方容器里的水抽向低处。 （3）根据图丙的实验现象，推理出上述“水滴永动机”是___________（能/不能）制成的。因为它违背了____________定律。 21.如图所示，这是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下： 小配重重力G小=100N，大配重重力G大=520N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m,热量计中水的质量m=500g,升降次数与水温变化的关系： 升降次数 1 2 3 4 5 6 温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18 （1）请计算配重升降一次对动叶轮做功是_____________J。 （2）水温度升高0.2℃相当于吸收了____________J的热量。 （3）在该实验中____________转化为_________能，根据第一组数据减小的机械能 ____________增加的内能（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （4）本实验中的误差来源于______________________（写出一条即可）。 （5）焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了_________________定律。 【答案与解析】 第3节 能量的转化和守恒 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 知识理解与运用 知识点1 能量的转化 1.如图是一种新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池，下列解释正确的是（　　） A．利用风力发电将电能转化为机械能 B．太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．照明灯工作时，LED灯是将机械能转化为光能 D．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 B 【解析】利用风力发电将风能转化为电能，故A错误；太阳能电池板将太阳能转化为电能，故B正确；照明灯工作时，LED灯是将电能转化为光能，故C错误；蓄电池夜晚放电时将化学能转化为电能，故D错误。 【方法点拨】判断能量转化时，要看消耗的能量和获得的能量分别是什么，总是减少的转化的增加的。 2.一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（　C　） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 3.下列实例中没有发生能量转化的是（　　） A．太阳能电池发电 B．泥石流冲垮房屋 C．电风扇通电吹风 D．雷击引发森林火灾 B 【解析】太阳能电池发电是太阳能转化为电能；电风扇通电吹风是电能转化为机械能；雷击引发森林火灾是电能转化为内能；泥石流冲垮房屋主要是力对物体做功，属于机械能的转移，没有典型的能量转化，故B符合题意。 【思路点拨】能量的转化指能量形式的变化，即在该过程中看是否有新形式的能量产生。若有即是能量的转化，若没有即为能量的转移。 4.全国运动会火种采集仪式中，科研团队创新采用“海底取火”方案：利用太阳能光伏装置发电并传输到海底，再通过电能加热引燃可燃冰产生的气源以获取“源火”。该过程涉及的能量转化顺序，正确的是（　B　） A．太阳能→内能→电能，化学能→机械能 B．太阳能→电能→内能，化学能→内能 C．太阳能→电能→化学能，内能→机械能 D．太阳能→化学能→电能，内能→化学能 5.【新考法】如图是某设备工作过程中的能量流向图，下列设备在工作过程中，能量转化与该图相符的是（　　） A．平衡车 B．电热足浴盆 C．燃油轿车 D．锅炉 C 【解析】根据能量流向图可知，该设备工作时，首先将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能。平衡车和电热足浴盆工作时消耗电能，将电能转化为机械能和内能，故AB不符合题意；燃油轿车属于内燃机，工作时将汽油的化学能通过燃烧转化为气缸内气体的内能，大部分内能通过排气、散热直接散失到空气中，小部分内能推动活塞做功，转化为机械能驱动汽车前进，故C符合题意；锅炉工作目的是产热，将燃料的化学能转化为内能用于加热水或传热介质，故D不符合题意。 6.潮汐是月球、太阳对地球的引力作用而产生的。每天的涨潮与落潮蕴含着巨大的能量，这种能量可以用来发电。如图所示，在利用潮汐发电的过程中，能量的转化情况是海水的动能传递给发电机，通过发电机转化为 _________能；图中甲、乙两幅图代表涨潮发电的是_______图。 电；乙。 7.如图所示，科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车子的动力是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供的。光电转换器实际就是把光能转换成_________能，开车时发动机是将空气的__________能转化为机械能。 电 内 知识点2 能量守恒定律 8.下列说法正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用 B 【解析】能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，故B正确；“摩擦生热”不是创造了热，而是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；火箭升空时，其势能和动能都增大，是由燃料燃烧释放的内能转化而来的，这一过程能量守恒定律同样适用，故D错误。 9.某垃圾处理厂将分类收集的垃圾进行焚烧发电，实现能源的回收利用。下列说法正确的是（　D　） A．焚烧垃圾时，化学能全部转化为电能 B．垃圾燃烧放出的热量，可以用来发电，因此我们无需节约用电 C．垃圾本身含有的能量是凭空产生的，经过焚烧后，创造了电能 D．在能量转化过程中，部分化学能转化为电能，但能量的总量不变 10.下列能量转化符合实际的是（　　） A B C D B 【解析】根据图可知，电能为1000J，输出的电能为700J+500J=1200J，不符合能量守恒定律，故A错误；根据图可知，热机是利用内能做功的机器，输入内能为1000J，输出的内能和机械能的和为700J+300J=1000J，符合能量守恒定律，故B正确；热机是利用内能做功的机器，不是机械能转化为内能，故C错误；发电机工作过程中，机械能转化为电能，故D错误。 11.如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能 B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量 C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等 D．这款“永动机”违背了能量守恒定律 D 【解析】水流冲击叶片转动，是水的机械能转化为砂轮的机械能，故A错误；砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，故B错误；水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，故C错误；设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故D正确。 【解题所得】在能量转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小。 12.压缩空气储能电站是一种新型电能存储系统。如图所示为其原理图：电站在用电低谷时，利用剩余电力驱动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封容器内；在用电高峰时，释放压缩空气驱动膨胀机工作，带动发电机发电。电站储能过程是通过___________的方式使空气内能__________。电站运行过程中损失的内能不能自发转化为电能，说明能量的转化和转移具有_____________。 做功 增大 方向性 能力提升与素养 13.枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，没有涉及的能量转化是（　C　） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 14.2026年4月中国空间站计划将T型三舱扩容为十字形，新扩展舱段将用到相变材料控温，当温度升高时吸热熔化，温度降低时固化放热，以此稳定站内温度应对太空极端温差。下列说法正确的是（　　） A．相变材料熔化吸热凝固放热，是发生了能量的转移 B．空间站向阳面温度比背阴面温度高，所以向阳面的内能一定更大一点 C．空间站进入地球阴影区，温度骤降到0℃以下，整个设备不再具有内能 D．空间站被火箭加速推进升空时，其动能和重力势能均增大，违背了能量守恒定律 A 【解析】相变材料熔化吸热、凝固放热，这是通过热传递改变内能，是热量发生了转移，故A正确；物体的内能与物体的质量、状态、温度等有关，空间站向阳面温度比背阴面温度高，向阳面的内能不一定更大，故B错误；一切物体都具有内能，空间站进入地球阴影区，温度骤降到0℃以下，整个设备仍具有内能，故C错误；空间站被火箭加速推进升空时，火箭的推力对空间站做了功，将燃料的化学能部分转化为了空间的机械能，总能量守恒，该过程遵守能量守恒定律，故D错误。 15.“加水就能跑的神车”一度成为舆论热点，该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法正确的是（　　） A．该车行驶的效率能达到100% B．氢燃料电池能将化学能转化为电能 C．水解技术制取氢气的过程不需要消耗其它能量 D．“加水就能跑的神车”不需要遵循能量守恒定律 B 【解析】汽车在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而产生额外功，因此效率不能达到100%，故A错误；氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的，故B正确；根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故C错误；任何能量的转化都遵循能量守恒定律，“加水就能跑的神车”也需要遵循能量守恒定，故D错误。 16.用两块铜片、热电偶、电动机（带风扇）组成一个电路，铜片1插在90℃热水中，铜片2放在空气中，如图所示，半分钟左右风扇发生转动，这就是温差发电现象。温差发电的实质是______能转化为_____能。利用这套装置，最终热水的内能________（选填“能够”或“不能够”）全部转化成风扇的机械能。温差发电______（选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 内；电；不能够；遵守 【解析】电路中有电流产生，对应的电能是由热水的部分内能转化来的，即温差发电的实质是内能转化为电能；利用这套装置，热水的内能除了转化成风扇的机械能外，还有一部分能量散失掉了，所以最终热水的内能不能够全部转化成风扇的机械能；能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律，任何能量的转化都会遵守能量守恒定律。 17.如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：____________定律。 不能；能量守恒 【解析】由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能（或者如果热水变成了冷水），它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律。 18.近年来我国抽水蓄能电站发展较快。其工作原理如图所示：用电低谷时利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。抽水蓄能时是将电能转化为水的_______能；电站选址时不仅需要当地水资源充足，还要地势陡峭，这样建成的电站上、下水库的高度差比较____，有利于蓄能与发电。 机械；大 【解析】蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的机械能；抽水蓄能电站在发电时，从能量的角度看，是将水的机械能最终转化为电能，水的机械能越大转化获得的电能越多，所以建成的电站上、下水库的高度差应该比较大，最初水的重力势能较大，有利于蓄能与发电。 19.某同学在笔记中记录了如下错题，请你帮他找出错误之处，分析错因并写出正确的解答过程。 错题记录 错题改正 某商家在宣传一款价格低廉的“自发热石墨烯”保暖内衣时，声称该内衣内含石墨烯材料，穿戴时无需消耗其它能量，凭借石墨烯特殊的物质结构和极好的热稳定性，就能凭空产生热量，在任何时间和环境中都能实现“自发热”功能。请你利用所学的物理知识，判断该商家对“自发热”功能的宣传是否科学，并解释其原因。 答：该商家的宣传具有科学性。利用石墨烯特殊的物质结构和极好的热稳定性，无需消耗能量即可产生热量，是可以实现“自发热”功能。 错误之处：______________________________________________。 错因分析： ___________________________________________________________________________________。 正确解答： __________________________________________________________________________________。 该商家的宣传具有科学性 该商家的宣传违背了能量守恒定律 该商家的宣传不具有科学性，石墨烯产生的热量是需消耗能量的 核心素养专练 20.晓聪想通过实验探究永动机能否制成，他进行了下列实验： （1）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/不能）自动吸水，并从垂在盆外的另一端___________。 （2）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”。为了验证上述图甲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________（能/不能）自动地将水从低处抽到高处，相反，它_________（能/不能）将上方容器里的水抽向低处。 （3）根据图丙的实验现象，推理出上述“水滴永动机”是___________（能/不能）制成的。因为它违背了____________定律。 （1）能；流出；（2）不能；能；（3）不能；能量守恒。 21.如图所示，这是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下： 小配重重力G小=100N，大配重重力G大=520N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m,热量计中水的质量m=500g,升降次数与水温变化的关系： 升降次数 1 2 3 4 5 6 温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18 （1）请计算配重升降一次对动叶轮做功是_____________J。 （2）水温度升高0.2℃相当于吸收了____________J的热量。 （3）在该实验中____________转化为_________能，根据第一组数据减小的机械能 ____________增加的内能（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （4）本实验中的误差来源于______________________（写出一条即可）。 （5）焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了_________________定律。 （1）420；（2）420；（3）机械能；内；等于；（4）克服摩擦做功；（5）能量守恒。 $