第2章 能的转化与能量守恒 自测卷 阶梯训练D 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

**基本信息** 九上科学第2章“能的转化与能量守恒”单元自测卷，通过科技前沿（神舟二十三号、智能炒菜机）、社会热点（新能源、俄乌冲突）等情境，覆盖能量转化、机械能守恒、电路分析等核心知识，注重科学观念建构与探究实践能力，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|15题/45分|太阳能转化形式、机械能变化（如无人机喷洒）、功率估算|结合生活场景（引体向上）与科技情境（神舟升空），考查科学观念| |简答题|20空/40分|功与功率计算（健腹轮）、能量转化（彩带礼花）、电路分析（电饭锅）|联系健身、庆典等实际，强化模型建构与推理论证| |实验探究题|20空/40分|机械能守恒验证（打点计时器）、弹性势能影响因素、焦耳定律探究|设计多变量实验（如不同质量重物），培养探究实践与创新思维| |分析计算题|4题/35分|雾炮车功率计算、电磁炉能量转化、PTC材料电阻特性|结合环保（雾炮车）、家电（电磁炉），体现态度责任与综合应用|

九上科学 第2章 能的转化与能量守恒 自测卷 阶梯训练D（学生版） 一、选择题(每小题3分，共45分) 1．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能转化为其他形式能量的方式说法错误的是（　　） A．一是光热转换，用太阳能集热器把水加热 B．二是光化转换，绿色植物的光合作用把太阳能转化为化学能 C．三是光电转换，太阳能电池把太阳能转化为电能 D．四是光力转换，太阳能电车把太阳能转化为机械能 2．科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（　　） A．水平向前匀速飞行 B．竖直向下匀速飞行 C．水平向前加速飞行 D．斜向下匀速飞行 3．一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A．5W B．50W C．500W D．5000W 4．如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。下列说法正确的是（　　） A．A至O的过程中木块动能不断增加 B．A至B的过程中弹簧弹性势能不断减小 C．木块的动能和弹簧的弹性势能之和不变 D．当小球最后静止时，木块可能在O点的左侧或右侧 5．如图所示，将同一小球在同一位置以相同速度沿不同方向抛出，小球运动轨迹如图①、②所示。若不计空气阻力，沿轨迹①、②落到地面时的速度分别为v1，v2，则有（　　） A．v1<v2 B．v1=v2 C．v1>v2 D．无法比较 6．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次篮球掉落过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能守恒 7．2026年5月24日，搭载神舟二十三号载人飞船升空。下列说法正确的是（　　） A．燃料在燃烧过程中热值不断增大 B．太空中的温度很低，飞船的内能可能为零 C．火箭可选用液态氢作为燃料，是因为氢的比热容较大 D．加速上升的过程中，飞船的动能增大，重力势能也增大 8．右图是跳水运动员的跳水过程的示意图。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示运动员从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的大致图像是（　　） A． B． C． D． 9．同一小球以同样的速度v从同一水平面分别向空气中、光滑斜面抛出，已知ɑ>β，若不计阻力，小球在甲、乙两图中到达最高点的动能分别为E1和E2、重力势能分别为E3和E4，它们之间的关系符合（　　） A．E1=E2 B．E1＜E2 C．E3=E4 D．E3＜E4 10．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O'点，O与O'点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第-次到达悬点正下方时（　　） A．两球的动能相等 B．B球的动能较大 C．A球的动能较大 D．两球的机械能不相等 11．如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（　　）  A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变 C．小球通过M、N两点时的速度大小相等 D．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功 12．如图所示，额定电压为110伏的A、B两盏电灯，额定功率分别为100瓦和25瓦。把它们接到220伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是（　　） 13．如图所示电路中，电源电压为12V，在a、b间接入灯L1“6V 2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，若在a、b间接入灯L2“6V 3W”，闭合开关，则（　　） A．灯L2正常发光 B．滑动变阻器接入电路的电阻为5Ω C．通过L2的电流为0.4A D．滑动变阻器和灯L2每秒做功5J 14．小明想设计一种能反映并可调节温度高低的电热毯电路，其原理是：顺时针转动旋钮型变阻器触片，通过电热丝的电流增大，产热加快，温度升高，反映温度高低的“仪表”（电压表）示数变大。下列电路符合设计要求的是（ ） 15．小灿学习了焦耳定律的知识后，设计了如图所示装置探究电流产生的热量与哪些因素有关。其中甲、乙、丙三个密闭容器中密封着等量的空气，请你分析下列相关说法错误的是（　　） A．甲、乙可以研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲、丙可以研究电流产生的热量与电流的关系 C．通电一段时间后，U形管中两侧的液面高度差最大的是丙 D．U形管中液面高度的变化用来反映电流产生的热量的多少 二、简答题（每空2分，共40分） 16．如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦力分别为1N和2N，则该物块通过AB段和CD段时,拉力F所做的功之比为 ，拉力F在AB段做功的功率为 w。 17．健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，其中健腹轮内置的弹性钢圈会因形变而绕紧（如状态2），然后归位复原（如状态1），反复操作，如图所示。 （1）从状态1到状态2，健腹轮内置的钢圈弹性势能将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）体重为600牛的人，身体从状态1到状态2的过程中，其18．重心平均下降35厘米，重力所做的功为 焦。 18．在学校运动会的开幕式上，学校购买了彩带礼花（图甲），增添开幕式气氛。旋动纸筒可以将气阀打开，底部的压缩空气可以将纸筒内的彩带喷出（图乙），彩带喷出后，底部的压缩空气温度 ；此过程中的能量转化方式是 。 19．某型号电饭锅有加热和保温两个功能，甲是其内部电路原理图，当开关S接触点2时，该电饭锅处于 （选填“保温”或“加热”）状态。乙是该电饭锅工作时电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分面积表示的物理量是 。 20．小灯泡L的额定电压为3V，其I-U图像如图甲所示。把灯泡接入如图乙所示的电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”。现先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关，电压表示数为l.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。则电源电压为 V。当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω，滑动变阻器消耗的电功率为 W。 21．俄罗斯是世界能源出口大国，由于最近的俄乌冲突，导致国际能源价格暴涨。我国为摆脱传统能源的依赖，近年不断加大对新能源的研发力度，不断升级能源结构。在下列能源中：煤、石油、和天然气，属于清洁能源的是 ；“华龙一号”核反应堆是我国最先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果，是中国核电走向世界的“国家名片”，是中国核电创新发展的重大标志性成果，利用核能发电是图中 所示途径；2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，请你为此提出一条日常生活中确实可行的建议： 。 22．能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。 材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。 材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。 材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 （1）材料一中，莱布尼兹所表示的“能量”的单位是 。 （2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中 （填能的一种形式）转化为水的内能。 （3）结合材料分析，以下观点正确的是 。 A．伟大科学家的观点都是正确的 B．测量工具的发展有助于科学理论的研究 C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程 23．科技改变生活，随着智能技术的高速发展，智能家电已越来越多地走进千家万户。如图甲为某品牌智能炒菜机，内部电路可简化为图乙。已知额定电压为220伏，电动机的额定功率是40瓦，发热体有两个电阻，R1=24.2欧，R2=96.8欧。 （1）“智能炒菜机”在烹制食物时，主要利用了电流的 ； （2）当“智能炒菜机”处于低温挡时，发热体的功率是 W； （3）当“智能炒菜机”处于高温挡正常工作30分钟，整个电路消耗的电能是 J。 三、实验探究题(每空2分，共40分) 24．为验证“机械能在转化时，机械能守恒”的事实中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器打出一系列的点。（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 3.6 （1）表2中的空缺的数据是 。 （2）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据 。 （3）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是 。 （4）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以验证机械能守恒。依据本实验结果，选择 （填“2kg”或“3kg”或“4kg”）的物体进行实验更合理。 25．小敏想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。他利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。 （1）释放物块时，弹簧的弹性势能转化为物块的 。 （2）实验时可通过观察同一滑块 来判断弹性势能的大小。 （3）比较图（a）、（b）可以初步得出，弹簧的 越大，具有的弹性势能就大。 （4）若物块冲上斜面的最大高度ha＝hc<hb，弹性形变的大小La<Lb＝Lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是 。 A．Ea=Eb=Ec B．Ea=Eb<Ec C．Ea<Eb=Ec D．Ea<Eb<Ec 26．如图所示是测定“小灯泡电功率”实验的装置图，选用2节新干电池、额定电压为2.5伏的小灯泡和滑动变阻器。请回答：    （1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整； （2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表均有正常偏转，但偏转角度较小。则接下来应进行的操作是 ； A．更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器滑片，观察灯泡发光情况 （3）调节滑片P至某位置时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 瓦； （4）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡消耗的功率随电流变化如图丙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 27．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。 图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下： ①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度； ②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安； ③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 ； ④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙： （1）将步骤③补充完整； （2）在答题纸图丙中画出Δt与I2的关系图像； （3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理 ，说明理由： 。 28．如图甲装置所示，探究“做功改变物体内能”，该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，根据传感器数据采集的数据，电脑处理得到如图乙所示图像。 （1）实验前，检查图甲装置的气密性：往外拉动注射器活塞，然后松手，若活塞 （选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”），则说明该装置气密性好； （2）由乙图分析可知，打气筒打气 秒后，橡皮塞弹出，出现了白雾现象，白雾主要是 （填“瓶内气体”或“瓶外气体”）液化形成的小液滴； （3）以下改变内能的方式中，与图乙中AB段相同的是 。 A．用锤子敲打钉子时，钉子变热 B．从滑梯上滑落，臀部变热 C．用燃气灶加热水，水温升高 D．手捂热水袋，手会变暖和 四、分析计算题(第29题6分，第30题9分，第31、32题各10分，共35分) 29．图甲是运动员在进行撑杆跳高的示意图，图乙0~t1表示人手拿撑杆从静止开始助跑时段，t1~t2表示人助跑结束到撑杆形变最大的时段，t2~t3表示撑杆形变最大时到撑杆离手的时段，t3~t4表示撑杆离手时到人越过横杆下落到地面前的时段（整个过程中不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗）。请你在图乙中画出运动员在撑杆跳高的整个过程中运动员的机械能变化的大致图像并对t1~t2以及t3~t4段图像的变化情况做出解释。 30．雾炮车喷射的水雾颗粒极为细小，达到微米级，可以有效缓解雾霾等空气污染。某型号雾炮车的满载质量为15吨，空载质量5吨。该车利用水泵将水提升至2米高的注水口，并注满水。在某次喷雾作业过程中，该车满载沿水平路面匀速直线行驶5分钟，已知受到的阻力是其总重力的0.1倍，行驶速度为14.4千米/小时，试计算分析： （1）注满水时水泵对水至少做功多少焦耳？ （2）满载喷雾作业时，雾炮车发动机克服阻力的功率为多少瓦？ （3）该车喷雾作业中发动机的输出功率如何变化？并分析其中原因。 31．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化金属锅，从而形成无数个小涡流（即电流），加速锅底分子运动，使锅底自身发热达到加热食品的目的。图甲为一种常见的电磁炉，图乙是其原理示意图。某同学用电磁炉烧水，水壶中装有2kg初温为25℃的水。[c水=4.2×103J/(kg℃)，假设当时气压为一个标准大气压] （1）用电磁炉炒菜时，锅的材质应选用能被磁化的 （选填“铁”或“铜”）；电磁炉在使用时，锅底内能增大是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式实现的。 （2）若电磁炉的加热效率（水吸收的热量占消耗电能的比值）为84%，水壶中的水刚好烧开时，电磁炉消耗的电能为多少焦？ （3）若电路中只让电磁炉和抽油烟机工作5分钟，能让图丙所示电能表的转盘转动300转。此过程中电路消耗的总功率为多少瓦？ 32．生活小发现： （1）如图甲所示，是小云同学记录家里一周内的用电情况，下列说法中正确的是 。 A．周一白天用电比傍晚多 B．周四夜晚用电比周五多 C．每天的用电高峰在傍晚 D．周三傍晚用电2kwh （2）小云家电热驱蚊器使用了PTC材料，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它有一个根据需要而设定的温度，低于这个温度时，其电阻值随温度的升高而减小，高于这个温度时，其电阻值随温度的升高而增大，我们把这设定的温度叫“居点温度”。用PTC材料制成的电热器有发热、控温双重功能。 ①该PTC材料的电阻随温度变化规律如图乙所示，则该PTC材料的居点温度为 ℃； ②使用时直接将电热驱蚊器连入家庭电路。当发热体的温度为 ℃时，电灭蚊器的电功率最大，最大电功率为 w。 ③当发热体温度为60℃并继续上升时，电灭蚊器发热体的电功率会 （填“增大”、“不变”、“减小”）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 九上科学 第2章 能的转化与能量守恒 自测卷 阶梯训练D（教师版） 一、选择题(每小题3分，共45分) 1．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能转化为其他形式能量的方式说法错误的是（　　） A．一是光热转换，用太阳能集热器把水加热 B．二是光化转换，绿色植物的光合作用把太阳能转化为化学能 C．三是光电转换，太阳能电池把太阳能转化为电能 D．四是光力转换，太阳能电车把太阳能转化为机械能 2．科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（　　） A．水平向前匀速飞行 B．竖直向下匀速飞行 C．水平向前加速飞行 D．斜向下匀速飞行 3．一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A．5W B．50W C．500W D．5000W 4．如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。下列说法正确的是（　　） A．A至O的过程中木块动能不断增加 B．A至B的过程中弹簧弹性势能不断减小 C．木块的动能和弹簧的弹性势能之和不变 D．当小球最后静止时，木块可能在O点的左侧或右侧 5．如图所示，将同一小球在同一位置以相同速度沿不同方向抛出，小球运动轨迹如图①、②所示。若不计空气阻力，沿轨迹①、②落到地面时的速度分别为v1，v2，则有（　　） A．v1<v2 B．v1=v2 C．v1>v2 D．无法比较 6．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次篮球掉落过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能守恒 7．2026年5月24日，搭载神舟二十三号载人飞船升空。下列说法正确的是（　　） A．燃料在燃烧过程中热值不断增大 B．太空中的温度很低，飞船的内能可能为零 C．火箭可选用液态氢作为燃料，是因为氢的比热容较大 D．加速上升的过程中，飞船的动能增大，重力势能也增大 8．右图是跳水运动员的跳水过程的示意图。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示运动员从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的大致图像是（　　） A． B． C． D． 9．同一小球以同样的速度v从同一水平面分别向空气中、光滑斜面抛出，已知ɑ>β，若不计阻力，小球在甲、乙两图中到达最高点的动能分别为E1和E2、重力势能分别为E3和E4，它们之间的关系符合（　　） A．E1=E2 B．E1＜E2 C．E3=E4 D．E3＜E4 10．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不可伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O'点，O与O'点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球第一次达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自第-次到达悬点正下方时（　　） A．两球的动能相等 B．B球的动能较大 C．A球的动能较大 D．两球的机械能不相等 11．如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（　　）  A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变 C．小球通过M、N两点时的速度大小相等 D．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功 12．如图所示，额定电压为110伏的A、B两盏电灯，额定功率分别为100瓦和25瓦。把它们接到220伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是（　C　） 13．如图所示电路中，电源电压为12V，在a、b间接入灯L1“6V 2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，若在a、b间接入灯L2“6V 3W”，闭合开关，则（　　） A．灯L2正常发光 B．滑动变阻器接入电路的电阻为5Ω C．通过L2的电流为0.4A D．滑动变阻器和灯L2每秒做功5J 14．小明想设计一种能反映并可调节温度高低的电热毯电路，其原理是：顺时针转动旋钮型变阻器触片，通过电热丝的电流增大，产热加快，温度升高，反映温度高低的“仪表”（电压表）示数变大。下列电路符合设计要求的是（ D ） 15．小灿学习了焦耳定律的知识后，设计了如图所示装置探究电流产生的热量与哪些因素有关。其中甲、乙、丙三个密闭容器中密封着等量的空气，请你分析下列相关说法错误的是（　　） A．甲、乙可以研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲、丙可以研究电流产生的热量与电流的关系 C．通电一段时间后，U形管中两侧的液面高度差最大的是丙 D．U形管中液面高度的变化用来反映电流产生的热量的多少 二、简答题（每空2分，共40分） 16．如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦力分别为1N和2N，则该物块通过AB段和CD段时,拉力F所做的功之比为1:2，拉力F在AB段做功的功率为2w。 17．健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，其中健腹轮内置的弹性钢圈会因形变而绕紧（如状态2），然后归位复原（如状态1），反复操作，如图所示。 （1）从状态1到状态2，健腹轮内置的钢圈弹性势能将增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）体重为600牛的人，身体从状态1到状态2的过程中，其18．重心平均下降35厘米，重力所做的功为210焦。 18．在学校运动会的开幕式上，学校购买了彩带礼花（图甲），增添开幕式气氛。旋动纸筒可以将气阀打开，底部的压缩空气可以将纸筒内的彩带喷出（图乙），彩带喷出后，底部的压缩空气温度降低；此过程中的能量转化方式是内能转化为机械能。 19．某型号电饭锅有加热和保温两个功能，甲是其内部电路原理图，当开关S接触点2时，该电饭锅处于保温（选填“保温”或“加热”）状态。乙是该电饭锅工作时电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分面积表示的物理量是电功。 20．小灯泡L的额定电压为3V，其I-U图像如图甲所示。把灯泡接入如图乙所示的电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”。现先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关，电压表示数为l.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。则电源电压为4.5V。当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω，滑动变阻器消耗的电功率为0.75W。 21．俄罗斯是世界能源出口大国，由于最近的俄乌冲突，导致国际能源价格暴涨。我国为摆脱传统能源的依赖，近年不断加大对新能源的研发力度，不断升级能源结构。在下列能源中：煤、石油、和天然气，属于清洁能源的是天然气；“华龙一号”核反应堆是我国最先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果，是中国核电走向世界的“国家名片”，是中国核电创新发展的重大标志性成果，利用核能发电是图中甲所示途径；2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，请你为此提出一条日常生活中确实可行的建议：减少私家车的使用。 22．能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。 材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。 材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。 材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 （1）材料一中，莱布尼兹所表示的“能量”的单位是kg(m/s)2。 （2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中机械能（填能的一种形式）转化为水的内能。 （3）结合材料分析，以下观点正确的是B C。 A．伟大科学家的观点都是正确的 B．测量工具的发展有助于科学理论的研究 C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程 23．科技改变生活，随着智能技术的高速发展，智能家电已越来越多地走进千家万户。如图甲为某品牌智能炒菜机，内部电路可简化为图乙。已知额定电压为220伏，电动机的额定功率是40瓦，发热体有两个电阻，R1=24.2欧，R2=96.8欧。 （1）“智能炒菜机”在烹制食物时，主要利用了电流的热效应； （2）当“智能炒菜机”处于低温挡时，发热体的功率是400W； （3）当“智能炒菜机”处于高温挡正常工作30分钟，整个电路消耗的电能是3.67×106J。 三、实验探究题(每空2分，共40分) 24．为验证“机械能在转化时，机械能守恒”的事实中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器打出一系列的点。（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 3.6 （1）表2中的空缺的数据是2.8。 （2）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据相等时间内相邻计数点间的距离越来越大，说明重物下落速度逐渐增大，质量不变时速度越大动能越大。 （3）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是重物下落过程中要克服空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力做功，一部分重力势能转化为内能。 （4）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以验证机械能守恒。依据本实验结果，选择4kg（填“2kg”或“3kg”或“4kg”）的物体进行实验更合理。 25．小敏想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。他利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。 （1）释放物块时，弹簧的弹性势能转化为物块的动能。 （2）实验时可通过观察同一滑块滑上斜面的高度来判断弹性势能的大小。 （3）比较图（a）、（b）可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就大。 （4）若物块冲上斜面的最大高度ha＝hc<hb，弹性形变的大小La<Lb＝Lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是是 C 。 A．Ea=Eb=Ec B．Ea=Eb<Ec C．Ea<Eb=Ec D．Ea<Eb<Ec 26．如图所示是测定“小灯泡电功率”实验的装置图，选用2节新干电池、额定电压为2.5伏的小灯泡和滑动变阻器。请回答：    （1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整； （2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表均有正常偏转，但偏转角度较小。则接下来应进行的操作是C； A．更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器滑片，观察灯泡发光情况 （3）调节滑片P至某位置时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.75瓦； （4）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡消耗的功率随电流变化如图丙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为零。 27．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。 图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下： ①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度； ②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安； ③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度； ④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙： （1）将步骤③补充完整； （2）在答题纸图丙中画出Δt与I2的关系图像； （3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理不合理，说明理由：由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1"拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响。故小明的想法是不合理。 28．如图甲装置所示，探究“做功改变物体内能”，该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，根据传感器数据采集的数据，电脑处理得到如图乙所示图像。 （1）实验前，检查图甲装置的气密性：往外拉动注射器活塞，然后松手，若活塞仍能返回原来刻度处（选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”），则说明该装置气密性好； （2）由乙图分析可知，打气筒打气5秒后，橡皮塞弹出，出现了白雾现象，白雾主要是瓶内气体（填“瓶内气体”或“瓶外气体”）液化形成的小液滴； （3）以下改变内能的方式中，与图乙中AB段相同的是AB。 A．用锤子敲打钉子时，钉子变热 B．从滑梯上滑落，臀部变热 C．用燃气灶加热水，水温升高 D．手捂热水袋，手会变暖和 四、分析计算题(第29题6分，第30题9分，第31、32题各10分，共35分) 29．图甲是运动员在进行撑杆跳高的示意图，图乙0~t1表示人手拿撑杆从静止开始助跑时段，t1~t2表示人助跑结束到撑杆形变最大的时段，t2~t3表示撑杆形变最大时到撑杆离手的时段，t3~t4表示撑杆离手时到人越过横杆下落到地面前的时段（整个过程中不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗）。请你在图乙中画出运动员在撑杆跳高的整个过程中运动员的机械能变化的大致图像并对t1~t2以及t3~t4段图像的变化情况做出解释。 答：运动员的机械能图像如图所示。 t1~t2表示人助跑结束到撑杆形变最大的时段，此阶段人的机械能会逐渐转为撑杆的弹性势能，人具有的机械能逐渐减小，但不为零； T3~t4表示撑杆离手时到人越过横杆下落到地面前的时段，不考虑空气阻力，此阶段机械能守恒，保持不变。 30．雾炮车喷射的水雾颗粒极为细小，达到微米级，可以有效缓解雾霾等空气污染。某型号雾炮车的满载质量为15吨，空载质量5吨。该车利用水泵将水提升至2米高的注水口，并注满水。在某次喷雾作业过程中，该车满载沿水平路面匀速直线行驶5分钟，已知受到的阻力是其总重力的0.1倍，行驶速度为14.4千米/小时，试计算分析： （1）注满水时水泵对水至少做功多少焦耳？ 解：注满水时，水的质量m水=m满载-m空载=15t-5t=10t=1×104kg 水的重力G水=m水g=1×104kg×10N/kg=1×105N 水泵对水做功W=G水h=1×105N×2m=2×105J （2）满载喷雾作业时，雾炮车发动机克服阻力的功率为多少瓦？ 解：满载时的雾炮车的质量m满载=15t=1.5×104kg 雾炮车的重力G满载=m满载g=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N 雾炮车受到的阻力f=0.1G满载=0.1×1.5×105N=1.5×104N 雾炮车的行驶速度v=14.4km/h=4m/s 雾炮车发动机克服阻力的功率P=fv=1.5×104N×4m/s=6×104W （3）该车喷雾作业中发动机的输出功率如何变化？并分析其中原因。 答：减小。雾炮车匀速运动速度不变，但洒水过程质量减小，总重力减小，所受阻力减小，匀速行驶时，牵引力大小等于阻力，故牵引力减小，由P=Fv可知，功率减小。 31．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化金属锅，从而形成无数个小涡流（即电流），加速锅底分子运动，使锅底自身发热达到加热食品的目的。图甲为一种常见的电磁炉，图乙是其原理示意图。某同学用电磁炉烧水，水壶中装有2kg初温为25℃的水。[c水=4.2×103J/(kg℃)，假设当时气压为一个标准大气压] （1）用电磁炉炒菜时，锅的材质应选用能被磁化的铁（选填“铁”或“铜”）；电磁炉在使用时，锅底内能增大是通过做功（选填“做功”或“热传递”）方式实现的。 （2）若电磁炉的加热效率（水吸收的热量占消耗电能的比值）为84%，水壶中的水刚好烧开时，电磁炉消耗的电能为多少焦？ 解：一个标准大气压下水的沸点是100℃,水吸收的热量 Q吸=C水m(t-t0)=4.2×103J/(kg℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J 电磁炉消耗的电能W=Q吸/η=16.3×105J/84%=7.5×105J （3）若电路中只让电磁炉和抽油烟机工作5分钟，能让图丙所示电能表的转盘转动300转。此过程中电路消耗的总功率为多少瓦？ 解：此过程中电路消耗的电能W'=300r/(3000r/(kW.h))=0.1kWh 此过程中电路消耗的总功率P=0.1kWh/(5/60)h=1.2kW=1200W 32．生活小发现： （1）如图甲所示，是小云同学记录家里一周内的用电情况，下列说法中正确的是 。 A．周一白天用电比傍晚多 B．周四夜晚用电比周五多 C．每天的用电高峰在傍晚 D．周三傍晚用电2kwh （2）小云家电热驱蚊器使用了PTC材料，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它有一个根据需要而设定的温度，低于这个温度时，其电阻值随温度的升高而减小，高于这个温度时，其电阻值随温度的升高而增大，我们把这设定的温度叫“居点温度”。用PTC材料制成的电热器有发热、控温双重功能。 ①该PTC材料的电阻随温度变化规律如图乙所示，则该PTC材料的居点温度为30℃； ②使用时直接将电热驱蚊器连入家庭电路。当发热体的温度为30℃时，电灭蚊器的电功率最大，最大电功率为24.2w。 ③当发热体温度为60℃并继续上升时，电灭蚊器发热体的电功率会减小（填“增大”、“不变”、“减小”）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 九上科学 第2章 能的转化与能量守恒 自测卷 阶梯训练D（答案版） 一、选择题(每小题3分，共45分) 1--5 D C B D B 6--10 C D B D C 11--15 D C C D C 二、简答题（每空2分，共40分） 16．1:2 2 17．（1）增大 （2）210 18．降低 内能转化为机械能 19．保温 电功 20．4.5 3 0.75 21．天然气 甲 减少私家车的使用 22．（1）kg(m/s)2 （2）机械能 （3）B C 23．（1）热效应 （2）400 （3）3.67×106 三、实验探究题(每空2分，共40分) 24．（1）2.8 （2）相等时间内相邻计数点间的距离越来越大，说明重物下落速度逐渐增大，质量不变时速度越大动能越大 （3）重物下落过程中要克服空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力做功，一部分重力势能转化为内能 （4）4kg 25．（1）动能 （2）滑上斜面的高度 （3）弹性形变 （4）C 26．（1）见右图。 （2）C （3）0.75 （4）先增大，后减小为零 27．（1）煤油的温度； （2）见右图。 （3）不合理 由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1"拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响。故小明的想法是不合理 28．（1）仍能返回原来刻度处 （2）瓶内气体 （3）AB 四、分析计算题(第29题6分，第30题9分，第31、32题各10分，共35分) 29．答：运动员的机械能图像如右图所示。 t1~t2表示人助跑结束到撑杆形变最大的时段，此阶段人的机械能会逐渐转为撑杆的弹性势能，人具有的机械能逐渐减小，但不为零； T3~t4表示撑杆离手时到人越过横杆下落到地面前的时段，不考虑空气阻力，此阶段机械能守恒，保持不变。 30．（1）解：注满水时，水的质量m水=m满载-m空载=15t-5t=10t=1×104kg 水的重力G水=m水g=1×104kg×10N/kg=1×105N 水泵对水做功W=G水h=1×105N×2m=2×105J （2）解：满载时的雾炮车的质量m满载=15t=1.5×104kg 雾炮车的重力G满载=m满载g=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N 雾炮车受到的阻力f=0.1G满载=0.1×1.5×105N=1.5×104N， 雾炮车的行驶速度v=14.4km/h=4m/s 雾炮车发动机克服阻力的功率P=fv=1.5×104N×4m/s=6×104W （3）答：减小。雾炮车匀速运动速度不变，但洒水过程质量减小，总重力减小，所受阻力减小，匀速行驶时，牵引力大小等于阻力，故牵引力减小，由P=Fv可知，功率减小。 31．（1）铁 做功 （2）解：一个标准大气压下水的沸点是100℃,水吸收的热量 Q吸=C水m(t-t0)=4.2×103J/(kg℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J 电磁炉消耗的电能W=Q吸/η=16.3×105J/84%=7.5×105J （3）解：此过程中电路消耗的电能W'=300r/(3000r/(kW.h))=0.1kWh 此过程中电路消耗的总功率P=0.1kWh/(5/60)h=1.2kW=1200W 32．（1）D （2）①30 ②30 24.2 ③减小 学科网（北京）股份有限公司 $