第2章 能的转化与能量守恒（单元分层自测·培优冲刺卷）科学新教材浙教版九年级上册

学科网（北京）股份有限公司 2026-2027学年九年级上册科学单元自测 第二章 能的转化与能量守恒 建议用时：120分钟，满分：160分 一、选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 1．航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　　） A．较小的质量 B．较大的热值 C．较大的比热容 D．较小的密度 2．下列体育测试项目中对是否做功的判断正确的是（　　） A．①引体向上最高点停顿，人的重力做功 B．②垫起排球后，人对排球做功 C．③跳起扣篮过程中，人对篮球做功 D．④人在水平方向游动时，人的重力做功 3．随着科技的发展，无人机运输货物已经实现。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（　　） A．无人机匀速上升过程中，货物的机械能一定增大 B．无人机匀速下降过程中，货物的重力势能可能不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机水平匀速飞行过程中，货物的动能可能为零 4．如图所示装置，将水滴到瓶中，U型管中的液面变得左高右低，则瓶中的试剂可能是（　　） A．氯化钠 B．氯化氢气体 C．氢氧化钠固体 D．生石灰 5．校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 6．如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 7．全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站示范工程在山东正式并网发电。反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，采用稀有气体氦气进行堆芯冷却和热传导。下列关于高温气冷堆核电站的说法中不正确的是（　　） A．该核电站是利用原子核裂变的原理工作的，因此是可控的 B．使用氦气进行堆芯冷却和热传导，利用了氦气比热容较大的性质 C．采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现因高温而熔毁 D．该核电站发电时的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能 8．在两个相同的烧杯中分别装有两种液体A、B，其质量（mA＜mB）；用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B，电加热器的额定功率P甲＞P乙，它们均正常工作。液体A、B的温度随加热时间变化的关系如图所示。不考虑热量损失，下列说法正确的是（　　） A．液体A的沸点等于液体B的沸点 B．电加热器甲的电阻丝阻值大于乙的电阻丝阻值 C．相同时间内液体A吸收的热量等于液体B吸收的热量 D．液体A的比热容大于液体B的比热容 9．某品牌可乐的能量和营养成分表如图所示．体重为50kg的初中生想只通过跳绳消耗掉100mL可乐中所含的能量，若每次所跳高度约为10cm，他大约需要跳绳的个数为（　　） 营养成分表 项目每100毫升营养素参考值% 能量180千焦 蛋白质0克 …… 脂肪0克 碳水化合物10.6克 ——糖10.6克 钠12毫克 A．360 B．3600 C．36000 D．360000 10．如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝（R1＞R2）分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电阻的关系 B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢 C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢 D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢 11．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示，闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　） A．2.0V 0.8W B．2.5V 1.0W C．4.5V 1.0W D．4.5V 1.8W 12．《天工开物》记录了我国古代的传统手工技术。如图所示是匠人正在将铁水凝固成釜，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．热量可能由低温的空气传递给高温的铁水 B．匠人手中石勺的温度升高，石勺含有的热量增多 C．石勺中的铁水与空气接触时，铁水的温度降低，内能减小 D．铁水冷却凝固成釜后，釜的内能为零 13．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放。忽略空气阻力，下列有关说法正确的是（　　） A．物体能到达c点 B．经b点时，物体的动能最大 C．物体质量越大，经b点时速度越大 D．物体在水平面运动时，内能增加 14．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 15．一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U的关系如图（a）所示，如果它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个电阻消耗的电功率为P，现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，下列判断中错误的是（　　） A．P1＞P2 B．P1＞4PD C．PD＜P2 D．P1＜4P2 二．填空题（共7小题，每空2分，共38分） 16．汽车生产中往往会使用摩擦焊接的工艺，即通过材料之间的高速摩擦产生热量，使其表面紧密结合。 （1）摩擦焊接本质是通过 （填“做功”或“热传递”）方式改变材料的内能。 （2）以摩擦焊接铁棒为例，将焊接点附近的铁（质量约1kg），从20℃上升到1020℃，在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了 J的热量。[铁的比热为460J/（kg•℃）] 17．AB为光滑弧形凹槽，底部与水平面平滑连接。平面BC段粗糙、CD段光滑。一个质量为m的小球从A处由静止滑下，运动到C点接触弹簧。弹簧最终被压缩到D点后将小球反弹并滚回弧形槽，最高上升到0.5h处（不计空气阻力、不计小球与弹簧碰撞时的能量损失）。 （1）小球由A到B的过程中，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 （2）整个过程中，小球速度最大值位于 点（选填“A、B、C、D”）。 （3）小球由B到C的过程中，克服摩擦力做功为 （用题中给出的字母表示）。 18．如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为 Ω。 19．如图甲是中国“人造太阳”东方超环在2025年实现了1亿摄氏度、1066秒稳定运行，其反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大核能，其过程可用 （选填“乙”或“丙”）所示的核反应表示。相比之下，另一种核能发电技术，反应后的废料往往具有 性，需要严格密封等安全处置。 20．有一种亮度可以调节的小夜灯，其电路图如图甲所示。电源电压为9V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为6V，则灯泡L的额定功率为 V；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为1.8W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为 Ω。 21．2024年，我国首个兆瓦级伞梯式陆基高空风力发电项目成功并网。其工作过程为：氦气球带动串接在缆绳上的多组做功伞从地面加速上升：升至约500m高空后，伞面打开，利用高空风能产生拉力，牵引缆绳使地面卷扬机和齿轮箱转动，带动发电机发电；做功伞组继续上升至5000m～10000m后，回收缆绳循环发电，如图所示。 （1）忽略空气阻力及缆绳质量，氦气球带动做功伞组从地面加速上升的过程中，它们的机械能 （填“变大”“不变”或“变小”）。 （2）做功伞组在风力作用下带动缆绳往复运动。某次过程中，缆绳受到的平均拉力为4×104N，在拉力方向上移动的距离为120m，用时为6s；缆绳拉力的功率为 W。 （3）缆绳、做功伞组等空中组件可能对迁徙鸟类造成缠绕或碰撞风险。针对上述情况，从工程技术或管理措施角度，提出减少对鸟类影响的合理建议。 （写出一条）。 22．如图甲所示，用规格相同的电加热器分别给初温相同的a液体和b液体加热，已知b液体的质量是a液体的1.5倍。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。 （1）加热液体后，为了记录实验数据，除图甲中的实验器材以外，还需要的一种测量工具是 。 （2）0～t1这段时间内，a液体吸收的热量 （填“大于”、“等于”或“小于”）b液体吸收的热量。 （3）a液体与b液体的比热容之比是 。 三．实验探究题（共5小题，每空2分，共42分） 23．为了比较两种燃料的热值，小科采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验。选用了相同质量的燃料a和燃料b，测出了从开始到燃尽时各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像（已知实验中使用相同的烧杯，加入初温相同的等体积水）。 （1）实验中要用到的测量仪器除了温度计、秒表、量筒外，还需要有 。 （2）实验根据 来比较两种燃料放出热量的多少。 （3）根据图乙，可初步判断燃料 （填“a”或“b”）的热值大。 （4）小科认为，如果考虑实际情况、实验过程中会存在热量的散失，测得的燃料的热值比理论值 （“偏大”“偏小”或“不变”）。 24．小柯利用图甲中的势能演示实验器（质量不同的钢球、直径略大于钢球的透明塑料管、泡沫板、长铁钉等）探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关。让质量为m的钢球，在塑料管中分别从高度为h1、h2、h3位置由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉上，如图乙，测量铁钉向下移动的距离为S1、S2、S3。 （1）钢球下落时，重力势能主要转化为 能。 （2）测得S1、S2、S3大小顺序为 ，可知钢球质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）小妍将质量不同的钢球从同一高度下落，测量铁钉向下移动的距离，是为了探究物体重力势能大小与 的关系。 （4）有同学认为钢球高度越高，撞击铁钉速度越大，因此该装置还可研究动能大小与速度大小的关系，你是否认同并说明理由 。 25．小科同学利用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压为2.5V）。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度 1 1.0 0.1 较暗 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.22 更亮 （1）请你用笔画线代替导线帮小科把图甲的实物电路补充完整（要求滑片向左移动时灯泡变暗）； （2）连接好电路后，闭合开关，小科发现小灯泡不发光，电流表偏转角度很小，接下来小科应进行的操作是 ； （3）小科继续进行实验，部分实验数据和现象记录如上表。由于粗心，他没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R＝10Ω，再根据，计算出小灯泡的功率为0.625W。请你帮他判断，小灯泡的真实额定功率应 （选填“大于”“等于”或“小于”）0.625W； （4）在图甲中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图乙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 26．某学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图甲所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察 来反映电流通过导体时产生热量的大小。 （2）透明容器中密封着一定量空气的优点是 。 （3）图甲电路通电一段时间后，若发现左侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 。 （4）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 。 （5）将A、B、C三个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，比较三个U形管内液面高度变化ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系 。 27．小滨同学为研究“做功与能量转化关系”做了如下实验：重物与木块用细绳相连，细绳不可伸长。水平面AQ上的AP段光滑、PQ段粗糙。实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面，此时木块位于P处。将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，放手后木块向左运动，最终停在B点，PB长为X（不计空气阻力、滑轮摩擦）。 （1）木块从A运动到B的过程中，左侧重物的重力做功为 （用字母表示）。 （2）小滨同学提出猜想：木块的动能增加可能与重物的重力做功多少有关。为了验证猜想，小滨取M＝0.1kg的重物，m＝0.9kg的木块，改变木块从P点右移的距离L，测得一组数据，记录如表： 序号 1 2 3 4 5 6 PA段长度 L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5 木块在P点时速度的平方v2/（m•s﹣1）2 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0 ①根据表中数据，在图乙中作出v2与L的图像。 ②已知动能的表达式，结合表格数据分析，木块动能的变化与重物的重力做功大小成 。 利用实验结果分析，当L＝0.8m时，此木块在P点获得的动能是 J。 四．解答题（共5小题，共35分） 28．（8分）某品牌电热水壶的铭牌如表所示。 某电热水壶铭牌 热水壶容量 2.0L 额定电压 220V 加热时功率 800W 频率 50Hz （1）该电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）要放出这些热量，该电热水壶在额定电压下需工作多长时间？（不计热量损失） （3）实际烧水时间为什么比（2）中算出的结果要长？ （4）设计一款能提高热利用率的水壶，画出结构图并作出说明。 29．（8分）古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球（木球a、石球b、铁球c）制作了简易的投石机，如图，投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。 投石器制作的评价量表 评价指标（总投射10次） 评价等级 优秀 良好 待改进 指标一：投远（平均射程） 射程最远 射程较远 射程较近 指标二：投准 7﹣10次能投射到指定区域 4﹣6次能投射到指定区域 3次及以下能投射到指定区域 指标三：？ …… …… …… （1）小组自评“投远”这一指标为良好，并分析了射程远的原因。 ①从能量转化的角度分析，橡皮筋的形变程度越大，木球射程越远的原因 。 ②根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为 （用字母表示）。 （2）利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为 。 A.换用弹性更大的橡皮筋拉 B.增大抛掷杆的长度 C.减轻铁球的质量 （3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“？”处 。 30．（7分）如图甲所示为某高压输电线巡检机器人，其内部的电机可在电动机和发电机之间切换，质量等相关参数如表所示。机器人水平匀速巡检时，蓄电池减少的储能全部用于电动机产生的牵引力做功；当蓄电池储能降至0.1E0时，停止电能输出，巡检终止。机器）下坡巡检时，其内部的电动机切换为发电机，将重力势能转化为电能并为蓄电池充电，将能量储存起来。 质量m0 54kg 最大巡检速度v0 2m/s 蓄电池满电时储能E0 7.2×105J 电动机最大输出功率P0 100W （1）机器人下坡巡检时，能量转化流程如下，请补全流程。 重力势能电能 能 （2）若机器人按如图乙所示路线进行巡检，先在AB段水平巡检，再经BC段下坡巡检，后又在CD段水平巡检。当机器人到达B点时，蓄电池剩余储能为0.6E0；当机器人到达D点时，蓄电池储能降至0.1E0而停止电能输出，CD段的长度为8000m.全过程中，机器人均以最大巡检速度v0匀速行进，水平巡检时，电动机输出功率均为P0。 ①水平巡检时，机器人的水平牵引力为多大？ ②若BC段重力势能减少量有50%转化为蓄电池中的能量，则在BC段，机器人重力势能减少量为多少？ 31．（5分）2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103kg，其表面防热材料的质量为500kg，比热容为4×103J/（kg•℃），请回答下列问题： （1）若返回舱在大气层中共下落1000m，重力做功 焦。 （2）若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中；假设下落时减少的重力势能有50%转为内能，且转化内能中的40%被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少？ 32．（7分）小米SU7汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为60V保持不变，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为3A，高温功率为180W，低温功率为20W。求： （1）R2的阻值； （2）小巴把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位，但有一个挡位无法正常使用，请通过计算分析原因。 （3）小蜀把电路原理图改为丙图，移动R滑片可以连续调节R1的电功率，使R1的最小功率与最大功率之比为1：9，滑动变阻器R的最大阻值应为多少？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 学科网（北京）股份有限公司 2026-2027学年九年级上册科学单元自测 第二章 能的转化与能量守恒 建议用时：120分钟，满分：160分 一、选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 1．航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　　） A．较小的质量 B．较大的热值 C．较大的比热容 D．较小的密度 2．下列体育测试项目中对是否做功的判断正确的是（　　） A．①引体向上最高点停顿，人的重力做功 B．②垫起排球后，人对排球做功 C．③跳起扣篮过程中，人对篮球做功 D．④人在水平方向游动时，人的重力做功 3．随着科技的发展，无人机运输货物已经实现。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（　　） A．无人机匀速上升过程中，货物的机械能一定增大 B．无人机匀速下降过程中，货物的重力势能可能不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机水平匀速飞行过程中，货物的动能可能为零 4．如图所示装置，将水滴到瓶中，U型管中的液面变得左高右低，则瓶中的试剂可能是（　　） A．氯化钠 B．氯化氢气体 C．氢氧化钠固体 D．生石灰 5．校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 6．如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 7．全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站示范工程在山东正式并网发电。反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，采用稀有气体氦气进行堆芯冷却和热传导。下列关于高温气冷堆核电站的说法中不正确的是（　　） A．该核电站是利用原子核裂变的原理工作的，因此是可控的 B．使用氦气进行堆芯冷却和热传导，利用了氦气比热容较大的性质 C．采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现因高温而熔毁 D．该核电站发电时的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能 8．在两个相同的烧杯中分别装有两种液体A、B，其质量（mA＜mB）；用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B，电加热器的额定功率P甲＞P乙，它们均正常工作。液体A、B的温度随加热时间变化的关系如图所示。不考虑热量损失，下列说法正确的是（　　） A．液体A的沸点等于液体B的沸点 B．电加热器甲的电阻丝阻值大于乙的电阻丝阻值 C．相同时间内液体A吸收的热量等于液体B吸收的热量 D．液体A的比热容大于液体B的比热容 9．某品牌可乐的能量和营养成分表如图所示．体重为50kg的初中生想只通过跳绳消耗掉100mL可乐中所含的能量，若每次所跳高度约为10cm，他大约需要跳绳的个数为（　　） 营养成分表 项目每100毫升营养素参考值% 能量180千焦 蛋白质0克 …… 脂肪0克 碳水化合物10.6克 ——糖10.6克 钠12毫克 A．360 B．3600 C．36000 D．360000 10．如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝（R1＞R2）分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电阻的关系 B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢 C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢 D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢 11．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示，闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　） A．2.0V 0.8W B．2.5V 1.0W C．4.5V 1.0W D．4.5V 1.8W 12．《天工开物》记录了我国古代的传统手工技术。如图所示是匠人正在将铁水凝固成釜，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．热量可能由低温的空气传递给高温的铁水 B．匠人手中石勺的温度升高，石勺含有的热量增多 C．石勺中的铁水与空气接触时，铁水的温度降低，内能减小 D．铁水冷却凝固成釜后，釜的内能为零 13．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放。忽略空气阻力，下列有关说法正确的是（　　） A．物体能到达c点 B．经b点时，物体的动能最大 C．物体质量越大，经b点时速度越大 D．物体在水平面运动时，内能增加 14．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 15．一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U的关系如图（a）所示，如果它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个电阻消耗的电功率为P，现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，下列判断中错误的是（　　） A．P1＞P2 B．P1＞4PD C．PD＜P2 D．P1＜4P2 二．填空题（共7小题，每空2分，共38分） 16．汽车生产中往往会使用摩擦焊接的工艺，即通过材料之间的高速摩擦产生热量，使其表面紧密结合。 （1）摩擦焊接本质是通过 （填“做功”或“热传递”）方式改变材料的内能。 （2）以摩擦焊接铁棒为例，将焊接点附近的铁（质量约1kg），从20℃上升到1020℃，在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了 J的热量。[铁的比热为460J/（kg•℃）] 17．AB为光滑弧形凹槽，底部与水平面平滑连接。平面BC段粗糙、CD段光滑。一个质量为m的小球从A处由静止滑下，运动到C点接触弹簧。弹簧最终被压缩到D点后将小球反弹并滚回弧形槽，最高上升到0.5h处（不计空气阻力、不计小球与弹簧碰撞时的能量损失）。 （1）小球由A到B的过程中，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 （2）整个过程中，小球速度最大值位于 点（选填“A、B、C、D”）。 （3）小球由B到C的过程中，克服摩擦力做功为 （用题中给出的字母表示）。 18．如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为 Ω。 19．如图甲是中国“人造太阳”东方超环在2025年实现了1亿摄氏度、1066秒稳定运行，其反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大核能，其过程可用 （选填“乙”或“丙”）所示的核反应表示。相比之下，另一种核能发电技术，反应后的废料往往具有 性，需要严格密封等安全处置。 20．有一种亮度可以调节的小夜灯，其电路图如图甲所示。电源电压为9V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为6V，则灯泡L的额定功率为 V；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为1.8W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为 Ω。 21．2024年，我国首个兆瓦级伞梯式陆基高空风力发电项目成功并网。其工作过程为：氦气球带动串接在缆绳上的多组做功伞从地面加速上升：升至约500m高空后，伞面打开，利用高空风能产生拉力，牵引缆绳使地面卷扬机和齿轮箱转动，带动发电机发电；做功伞组继续上升至5000m～10000m后，回收缆绳循环发电，如图所示。 （1）忽略空气阻力及缆绳质量，氦气球带动做功伞组从地面加速上升的过程中，它们的机械能 （填“变大”“不变”或“变小”）。 （2）做功伞组在风力作用下带动缆绳往复运动。某次过程中，缆绳受到的平均拉力为4×104N，在拉力方向上移动的距离为120m，用时为6s；缆绳拉力的功率为 W。 （3）缆绳、做功伞组等空中组件可能对迁徙鸟类造成缠绕或碰撞风险。针对上述情况，从工程技术或管理措施角度，提出减少对鸟类影响的合理建议。 （写出一条）。 22．如图甲所示，用规格相同的电加热器分别给初温相同的a液体和b液体加热，已知b液体的质量是a液体的1.5倍。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。 （1）加热液体后，为了记录实验数据，除图甲中的实验器材以外，还需要的一种测量工具是 。 （2）0～t1这段时间内，a液体吸收的热量 （填“大于”、“等于”或“小于”）b液体吸收的热量。 （3）a液体与b液体的比热容之比是 。 三．实验探究题（共5小题，每空2分，共42分） 23．为了比较两种燃料的热值，小科采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验。选用了相同质量的燃料a和燃料b，测出了从开始到燃尽时各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像（已知实验中使用相同的烧杯，加入初温相同的等体积水）。 （1）实验中要用到的测量仪器除了温度计、秒表、量筒外，还需要有 。 （2）实验根据 来比较两种燃料放出热量的多少。 （3）根据图乙，可初步判断燃料 （填“a”或“b”）的热值大。 （4）小科认为，如果考虑实际情况、实验过程中会存在热量的散失，测得的燃料的热值比理论值 （“偏大”“偏小”或“不变”）。 24．小柯利用图甲中的势能演示实验器（质量不同的钢球、直径略大于钢球的透明塑料管、泡沫板、长铁钉等）探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关。让质量为m的钢球，在塑料管中分别从高度为h1、h2、h3位置由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉上，如图乙，测量铁钉向下移动的距离为S1、S2、S3。 （1）钢球下落时，重力势能主要转化为 能。 （2）测得S1、S2、S3大小顺序为 ，可知钢球质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）小妍将质量不同的钢球从同一高度下落，测量铁钉向下移动的距离，是为了探究物体重力势能大小与 的关系。 （4）有同学认为钢球高度越高，撞击铁钉速度越大，因此该装置还可研究动能大小与速度大小的关系，你是否认同并说明理由 。 25．小科同学利用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压为2.5V）。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度 1 1.0 0.1 较暗 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.22 更亮 （1）请你用笔画线代替导线帮小科把图甲的实物电路补充完整（要求滑片向左移动时灯泡变暗）； （2）连接好电路后，闭合开关，小科发现小灯泡不发光，电流表偏转角度很小，接下来小科应进行的操作是 ； （3）小科继续进行实验，部分实验数据和现象记录如上表。由于粗心，他没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R＝10Ω，再根据，计算出小灯泡的功率为0.625W。请你帮他判断，小灯泡的真实额定功率应 （选填“大于”“等于”或“小于”）0.625W； （4）在图甲中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图乙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 26．某学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图甲所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察 来反映电流通过导体时产生热量的大小。 （2）透明容器中密封着一定量空气的优点是 。 （3）图甲电路通电一段时间后，若发现左侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 。 （4）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 。 （5）将A、B、C三个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，比较三个U形管内液面高度变化ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系 。 27．小滨同学为研究“做功与能量转化关系”做了如下实验：重物与木块用细绳相连，细绳不可伸长。水平面AQ上的AP段光滑、PQ段粗糙。实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面，此时木块位于P处。将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，放手后木块向左运动，最终停在B点，PB长为X（不计空气阻力、滑轮摩擦）。 （1）木块从A运动到B的过程中，左侧重物的重力做功为 （用字母表示）。 （2）小滨同学提出猜想：木块的动能增加可能与重物的重力做功多少有关。为了验证猜想，小滨取M＝0.1kg的重物，m＝0.9kg的木块，改变木块从P点右移的距离L，测得一组数据，记录如表： 序号 1 2 3 4 5 6 PA段长度 L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5 木块在P点时速度的平方v2/（m•s﹣1）2 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0 ①根据表中数据，在图乙中作出v2与L的图像。 ②已知动能的表达式，结合表格数据分析，木块动能的变化与重物的重力做功大小成 。 利用实验结果分析，当L＝0.8m时，此木块在P点获得的动能是 J。 四．解答题（共5小题，共35分） 28．（8分）某品牌电热水壶的铭牌如表所示。 某电热水壶铭牌 热水壶容量 2.0L 额定电压 220V 加热时功率 800W 频率 50Hz （1）该电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）要放出这些热量，该电热水壶在额定电压下需工作多长时间？（不计热量损失） （3）实际烧水时间为什么比（2）中算出的结果要长？ （4）设计一款能提高热利用率的水壶，画出结构图并作出说明。 29．（8分）古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球（木球a、石球b、铁球c）制作了简易的投石机，如图，投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。 投石器制作的评价量表 评价指标（总投射10次） 评价等级 优秀 良好 待改进 指标一：投远（平均射程） 射程最远 射程较远 射程较近 指标二：投准 7﹣10次能投射到指定区域 4﹣6次能投射到指定区域 3次及以下能投射到指定区域 指标三：？ …… …… …… （1）小组自评“投远”这一指标为良好，并分析了射程远的原因。 ①从能量转化的角度分析，橡皮筋的形变程度越大，木球射程越远的原因 。 ②根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为 （用字母表示）。 （2）利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为 。 A.换用弹性更大的橡皮筋拉 B.增大抛掷杆的长度 C.减轻铁球的质量 （3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“？”处 。 30．（7分）如图甲所示为某高压输电线巡检机器人，其内部的电机可在电动机和发电机之间切换，质量等相关参数如表所示。机器人水平匀速巡检时，蓄电池减少的储能全部用于电动机产生的牵引力做功；当蓄电池储能降至0.1E0时，停止电能输出，巡检终止。机器）下坡巡检时，其内部的电动机切换为发电机，将重力势能转化为电能并为蓄电池充电，将能量储存起来。 质量m0 54kg 最大巡检速度v0 2m/s 蓄电池满电时储能E0 7.2×105J 电动机最大输出功率P0 100W （1）机器人下坡巡检时，能量转化流程如下，请补全流程。 重力势能电能 能 （2）若机器人按如图乙所示路线进行巡检，先在AB段水平巡检，再经BC段下坡巡检，后又在CD段水平巡检。当机器人到达B点时，蓄电池剩余储能为0.6E0；当机器人到达D点时，蓄电池储能降至0.1E0而停止电能输出，CD段的长度为8000m.全过程中，机器人均以最大巡检速度v0匀速行进，水平巡检时，电动机输出功率均为P0。 ①水平巡检时，机器人的水平牵引力为多大？ ②若BC段重力势能减少量有50%转化为蓄电池中的能量，则在BC段，机器人重力势能减少量为多少？ 31．（5分）2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103kg，其表面防热材料的质量为500kg，比热容为4×103J/（kg•℃），请回答下列问题： （1）若返回舱在大气层中共下落1000m，重力做功 焦。 （2）若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中；假设下落时减少的重力势能有50%转为内能，且转化内能中的40%被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少？ 32．（7分）小米SU7汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为60V保持不变，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为3A，高温功率为180W，低温功率为20W。求： （1）R2的阻值； （2）小巴把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位，但有一个挡位无法正常使用，请通过计算分析原因。 （3）小蜀把电路原理图改为丙图，移动R滑片可以连续调节R1的电功率，使R1的最小功率与最大功率之比为1：9，滑动变阻器R的最大阻值应为多少？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 学科网（北京）股份有限公司 2026-2027学年九年级上册科学单元自测 第二章 能的转化与能量守恒 建议用时：120分钟，满分：160分 一、选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 1．航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　　） A．较小的质量 B．较大的热值 C．较大的比热容 D．较小的密度 【答案】B 【解答】解：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。 故选：B。 2．下列体育测试项目中对是否做功的判断正确的是（　　） A．①引体向上最高点停顿，人的重力做功 B．②垫起排球后，人对排球做功 C．③跳起扣篮过程中，人对篮球做功 D．④人在水平方向游动时，人的重力做功 【答案】C 【解答】解：A．引体向上在最高点停顿时，人处于静止状态，在重力方向上没有移动距离，人的重力没有做功，故A错误； B．垫起排球后，人不再对排球施加力的作用，排球由于惯性继续向上运动，人对排球没有做功，故B错误； C．跳起扣篮过程中，人对篮球施加了力，并且篮球在力的方向上移动了一段距离，故人对篮球做了功，故C正确； D．重力方向竖直向下，人在水平方向游动时，在重力方向上没有移动一段距离，故人的重力没有做功，故D错误。 故选：C。 3．随着科技的发展，无人机运输货物已经实现。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（　　） A．无人机匀速上升过程中，货物的机械能一定增大 B．无人机匀速下降过程中，货物的重力势能可能不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机水平匀速飞行过程中，货物的动能可能为零 【答案】A 【解答】解：A、无人机匀速上升过程中，货物质量不变、速度不变，动能不变；高度升高，重力势能Ep＝mgh增大；机械能E＝Ek+Ep，因此机械能一定增大，故A正确； B、无人机匀速下降过程中，货物高度降低，重力势能Ep＝mgh一定减小，不可能不变，故B错误； C、无人机在某一高度悬停时，货物速度为零，动能为零，但重力势能Ep＝mgh与参考平面有关，不一定为零，所以机械能不一定为零，故C错误； D、无人机水平匀速飞行过程中，货物随无人机运动，速度不为零且质量不为零，动能一定不为零，不可能为零，故D错误。 故选：A。 4．如图所示装置，将水滴到瓶中，U型管中的液面变得左高右低，则瓶中的试剂可能是（　　） A．氯化钠 B．氯化氢气体 C．氢氧化钠固体 D．生石灰 【答案】B 【解答】解：A、氯化钠溶于水时温度不变，装置内的气压不变，故A不合题意； B、氯化氢极易溶于水，氯化氢气体溶于水时导致装置内的气压减小，故B符合题意； C、氢氧化钠固体溶于水时放热，导致装置内的气压增大，故C不合题意； D、生石灰与水反应放热，导致装置内的气压增大，故D不合题意。 故选：B。 5．校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 【答案】C 【解答】解： 设计制作节能夜跑灯，晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在管中运动，线圈切割磁感线，产生感应电流使LED灯发光，是利用电磁感应原理；若磁体从图中位置向右运动时灯发光，则当它从右端运动到左端时，磁场方向没有变化，线圈切割磁感线的方向与原来相反，产生的感应电流方向与原来相反，由于LED灯具有单向导电性，所以不会发光；节能夜跑灯工作时能量的转化过程为机械能转化为电能，长时间晃动会发热，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选：C。 6．如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 【答案】D 【解答】解：A、两只灯泡串联接入同一电路，串联电路中电流处处相等，所以通过两灯的电流大小相同，故A错误； B、灯泡的亮暗由其实际功率决定，L1较亮说明L1的实际功率较大，串联电流相同，由P＝I2R可知R1＞R2，两灯电阻不可能相等，故B错误； C、额定功率是灯泡在额定电压下工作时的电功率，与灯泡此时的实际亮度没有必然关系，两灯额定功率可能相同也可能不同，不能确定一定不相同，故C错误； D、两灯串联电流相等，且R1＞R2，由U＝IR可得U1＞U2，所以两灯两端电压一定不相同，故D正确。 故选：D。 7．全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站示范工程在山东正式并网发电。反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，采用稀有气体氦气进行堆芯冷却和热传导。下列关于高温气冷堆核电站的说法中不正确的是（　　） A．该核电站是利用原子核裂变的原理工作的，因此是可控的 B．使用氦气进行堆芯冷却和热传导，利用了氦气比热容较大的性质 C．采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现因高温而熔毁 D．该核电站发电时的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能 【答案】D 【解答】解：A.该核电站是利用原子核裂变的原理工作的，因此是可控的，故A正确，不符合题意； B.使用氦气进行堆芯冷却和热传导，利用了氦气比热容较大的性质，故B正确，不符合题意； C.采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现因高温而熔毁，故C正确，不符合题意； D.该核电站发电时的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故D错误，符合题意； 故选：D。 8．在两个相同的烧杯中分别装有两种液体A、B，其质量（mA＜mB）；用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B，电加热器的额定功率P甲＞P乙，它们均正常工作。液体A、B的温度随加热时间变化的关系如图所示。不考虑热量损失，下列说法正确的是（　　） A．液体A的沸点等于液体B的沸点 B．电加热器甲的电阻丝阻值大于乙的电阻丝阻值 C．相同时间内液体A吸收的热量等于液体B吸收的热量 D．液体A的比热容大于液体B的比热容 【答案】D 【解答】解：A.液体沸腾，温度保持不变。由图可知，A、B两种液体沸腾时，液体A的沸点大于液体B的沸点，故A错误； B.用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B，电加热器的额定功率P甲＞P乙，由公式P得R，则电加热器甲的电阻丝阻值小于乙的电阻丝阻值，故B错误； C.在加热过程中不计热量损失，A、B液体吸收的热量等于电加热器消耗的电能。Q吸＝W＝Pt，P甲＞P乙，在相同的时间内，液体A吸收的热量大于液体B吸收的热量，故C错误； D.由图可知，在A、B液体沸腾之前，相同的时间内，A、B液体升高的温度相同，A液体吸收的热量大于B液体，mA＜mB，c可知，液体A的比热容大于液体B的比热容，故D正确。 故选：D。 9．某品牌可乐的能量和营养成分表如图所示．体重为50kg的初中生想只通过跳绳消耗掉100mL可乐中所含的能量，若每次所跳高度约为10cm，他大约需要跳绳的个数为（　　） 营养成分表 项目每100毫升营养素参考值% 能量180千焦 蛋白质0克 …… 脂肪0克 碳水化合物10.6克 ——糖10.6克 钠12毫克 A．360 B．3600 C．36000 D．360000 【答案】B 【解答】解：跳绳消耗可乐能量时，人克服自身重力做功，每次跳起高度h＝10cm＝0.1m，每跳一次克服重力做功为W＝mgh＝50kg×10N/kg×0.1m＝50J。100mL可乐所含能量为E＝180kJ＝180000J，所需跳绳次数为次。故B正确，ACD错误。 故选：B。 10．如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝（R1＞R2）分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电阻的关系 B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢 C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢 D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢 【答案】A 【解答】解：由电路可知：R1和R2串联，电流I相同、时间t相同，只有电阻R不同（R1＞R2）。 A、该装置可以探究电热与电阻的关系，因为串联→电流、时间相同，只有电阻不同，符合控制变量法，探究Q与R的关系，故A正确。 B、滑片左移→变阻器电阻变小→电路中电流变大，由Q＝I2Rt，电流变大→相同时间产生热量更多，温度上升更快，故B错误。 C、闭合开关后电路串联，I、t相同，R1＞R2，由Q＝I2Rt，R 越大，Q越多，甲（R1）产生热量更多→升温更快，故C错误。 D、煤油比热容小→相同质量的煤油与其它液体相比，吸收相同的热量升温快，现象明显，故D错误。 故选：A。 11．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示，闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　） A．2.0V 0.8W B．2.5V 1.0W C．4.5V 1.0W D．4.5V 1.8W 【答案】C 【解答】解：（1）两个电路元件A和B串联在电路中，电流表的示数为0.4A，A对应的电压是2V，B对应的电压是2.5V，串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和，U＝UA+UB＝2V+2.5V＝4.5V。 （2）PB＝UBI＝2.5V×0.4A＝1W。 故选：C。 12．《天工开物》记录了我国古代的传统手工技术。如图所示是匠人正在将铁水凝固成釜，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．热量可能由低温的空气传递给高温的铁水 B．匠人手中石勺的温度升高，石勺含有的热量增多 C．石勺中的铁水与空气接触时，铁水的温度降低，内能减小 D．铁水冷却凝固成釜后，釜的内能为零 【答案】C 【解答】解：A、热传递的条件是存在温度差，热量只能自发地从高温物体传给低温物体，空气温度低于铁水，不可能反向传递热量，故A错误； B、热量是热传递过程中转移能量的多少，属于过程量，不能说物体“含有”热量，石勺温度升高说明其内能增大，故B错误； C、铁水刚倒入石勺时温度高于周围空气，与空气接触会向空气放热，铁水自身温度降低，内能随之减小，故C正确； D、一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，因此任何物体都具有内能，铁水凝固成釜后内能也不会为零，故D错误。 故选：C。 13．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放。忽略空气阻力，下列有关说法正确的是（　　） A．物体能到达c点 B．经b点时，物体的动能最大 C．物体质量越大，经b点时速度越大 D．物体在水平面运动时，内能增加 【答案】D 【解答】解：将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，物体到达水平面时动能最大。忽略空气阻力，物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加；根据两个光滑的弧面mghmv2可知，经b点时速度跟物体质量无关，故ABC错误，D正确。 故选：D。 14．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 【答案】C 【解答】解：A．上次电能表读数8543.2kW•h；本次电能表读数8633.5kW•h，他家在这段时间内消耗的电能为8633.5kW•h﹣8543.2kW•h＝90.3kW•h，故A错误； B．电能表是直接测量电能（电功）的仪表，故B错误； C．电热水器的额定功率P＝1000W＝1kW，工作时间， 消耗的电能， 电能表参数为3600r/（kW•h），表示每消耗1kW•h的电能，圆盘转3600转，则转数为，故C正确； D．电能表的工作电压为220V、平时工作允许通过的最大电流为10A，电能表允许接入的用电器的最大电功率P最大＝UI最大＝220V×10A＝2200W，该电功率并非是电能表的额定功率，故D错误。 故选：C。 15．一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U的关系如图（a）所示，如果它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个电阻消耗的电功率为P，现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，下列判断中错误的是（　　） A．P1＞P2 B．P1＞4PD C．PD＜P2 D．P1＜4P2 【答案】D 【解答】解：（1）当R1、R2、RD并联时，三个电阻两端的电压相等，均为U， 根据R可知，三个电阻的功率相同时，则R1＝R2＝RD； （2）由a图可知，电压增大，电流增大，但电流的变化量比电压的变化量大，根据欧姆定律可知RD的电阻减小，所以当电压小于U时，RD的电阻应变大，RD＞R2； 当它们连接为如图（b）所示的电路时，R2、RD并联后再与R1串联， 由并联电路电阻的特点：电阻越并越小，小于任何一个分电阻可知，并联后的总电阻应小于R1的阻值， 即R1两端的电压大于R2、RD两端的电压； 根据P可知，P1＞P2，故A正确； R2、RD并联两端的电压相等，因RD＞R2，由P可知，PD＜P2，故C正确； 即R1两端的电压大于R2、RD两端的电压，且并联部分分得的电压大于U，R1两端的电压小于U； 由P可知，P1＜4P2，故D错误； （3）当它们连接为如图（b）所示的电路时，设干路的电流为I，则由并联电路的分流原理可知： ID，则PDRD， 又P1＝I2R1＝I2R2， 所以，， 因R2与RD两端的电压不等于U，故R2≠RD， 由数学知识可得：（R2+RD）2＞4R2RD， 所以4，因此，P1＞4PD，故B正确。 故选：D。 二．填空题（共7小题，每空2分，共38分） 16．汽车生产中往往会使用摩擦焊接的工艺，即通过材料之间的高速摩擦产生热量，使其表面紧密结合。 （1）摩擦焊接本质是通过　做功　 （填“做功”或“热传递”）方式改变材料的内能。 （2）以摩擦焊接铁棒为例，将焊接点附近的铁（质量约1kg），从20℃上升到1020℃，在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了　460000　 J的热量。[铁的比热为460J/（kg•℃）] 【答案】（1）做功；（2）460000。 【解答】解：（1）摩擦焊接，克服摩擦做功，机械能转化为内能，通过做功的方式改变材料的内能； （2）铁吸收的热量Q放＝c铁mΔt＝460J/（kg•℃）×1kg×（1020℃﹣20℃）＝460000J。 在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了460000J的热量。 故答案为：（1）做功；（2）460000。 17．AB为光滑弧形凹槽，底部与水平面平滑连接。平面BC段粗糙、CD段光滑。一个质量为m的小球从A处由静止滑下，运动到C点接触弹簧。弹簧最终被压缩到D点后将小球反弹并滚回弧形槽，最高上升到0.5h处（不计空气阻力、不计小球与弹簧碰撞时的能量损失）。 （1）小球由A到B的过程中，机械能　守恒　 （选填“守恒”或“不守恒”）。 （2）整个过程中，小球速度最大值位于　B　 点（选填“A、B、C、D”）。 （3）小球由B到C的过程中，克服摩擦力做功为　0.25mgh　 （用题中给出的字母表示）。 【答案】（1）守恒；（2）B；（3）0.25mgh。 【解答】解：（1）AB凹槽光滑，没有摩擦损耗，不计空气阻力，只有动能重力势能转化，机械能守恒。 （2）A静止速度为0；A到B加速；B到C受摩擦力减速；C之后受到弹簧弹力，继续减速；所以速度最大值在B点。 （3）小球初始重力势能：E1＝mgh；返回最高重力势能：E2＝mg×0.5h。 CD光滑，弹簧碰撞无能量损失，全部机械能损失来自BC段往返摩擦。 往返BC克服摩擦总功：W总＝mgh‑0.5mgh＝0.5mgh，B到C单程克服摩擦力做功：。 故答案为：（1）守恒；（2）B；（3）0.25mgh。 18．如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为　R2 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是　热水　 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为　26.4　 Ω。 【答案】（1）R2；热水；（2）26.4。 【解答】解：（1）①根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；当开关S接触0、1触点，电路断路，冷水挡；当开关S接触1、2触点，电阻R1、R2串联，电阻较大，电功率较小，温水挡；当开关S接触2、3触点，电阻R1被短路，只有R2工作，电功率最大，热水挡； ②当开关S接触2、3触点，热水挡，水龙头放出的是热水； （2）热水挡只有R2工作，热水挡的功率为2200W，则电阻R2的阻值为：22Ω， 温水挡电阻R1、R2串联，温水挡的功率为1000W，串联电路的总电阻为： 电阻R1的阻值为：R1＝R串﹣R2＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω。 故答案为：（1）R2；热水；（2）26.4。 19．如图甲是中国“人造太阳”东方超环在2025年实现了1亿摄氏度、1066秒稳定运行，其反应原理与太阳类似，通过　核聚变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大核能，其过程可用　丙　 （选填“乙”或“丙”）所示的核反应表示。相比之下，另一种核能发电技术，反应后的废料往往具有　放射　 性，需要严格密封等安全处置。 【答案】核聚变；丙；放射。 【解答】解：太阳内部发生核聚变（轻原子核聚合为重原子核），“人造太阳”模拟太阳的能量产生方式，利用了核聚变；乙图：中子轰击铀﹣235，属于核裂变；丙图：氘、氚两个轻核结合成氦核，属于核聚变，所以选丙；核能发电站利用可控的核裂变，核裂变产生的核废料具有放射性，必须妥善封存处理，防止辐射污染。 故答案为：核聚变；丙；放射。 20．有一种亮度可以调节的小夜灯，其电路图如图甲所示。电源电压为9V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为6V，则灯泡L的额定功率为 　4.8　 V；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为1.8W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为 　10　 Ω。 【答案】4.8；10 【解答】解：已知灯泡的额定电压U额＝6V，由图乙可知，灯泡的额定电流I额＝0.8A， 则灯泡的额定功率：P额＝U额I额＝6V×0.8A＝4.8W； 由图甲可知，滑动变阻器和灯泡串联。调节滑动变阻器，当灯泡L的功率为1.8W， 由图乙可知，当灯泡的实际电压为3V时，其实际电流为0.6A， 此时其实际功率P实＝U实I实＝3V×0.6A＝1.8W，符合题意， 根据串联电路的电压规律可得，滑动变阻器两端的电压：UR＝U﹣U实＝9V﹣3V＝6V， 根据串联电路的电流规律可知，通过滑动变阻器的电流等于灯泡的电流，即IR＝I实＝0.6A， 根据欧姆定律可得，此时滑动变阻器R连入电路的阻值：R10Ω。 故答案为：4.8；10。 21．2024年，我国首个兆瓦级伞梯式陆基高空风力发电项目成功并网。其工作过程为：氦气球带动串接在缆绳上的多组做功伞从地面加速上升：升至约500m高空后，伞面打开，利用高空风能产生拉力，牵引缆绳使地面卷扬机和齿轮箱转动，带动发电机发电；做功伞组继续上升至5000m～10000m后，回收缆绳循环发电，如图所示。 （1）忽略空气阻力及缆绳质量，氦气球带动做功伞组从地面加速上升的过程中，它们的机械能　变大　 （填“变大”“不变”或“变小”）。 （2）做功伞组在风力作用下带动缆绳往复运动。某次过程中，缆绳受到的平均拉力为4×104N，在拉力方向上移动的距离为120m，用时为6s；缆绳拉力的功率为　8×105 W。 （3）缆绳、做功伞组等空中组件可能对迁徙鸟类造成缠绕或碰撞风险。针对上述情况，从工程技术或管理措施角度，提出减少对鸟类影响的合理建议。　在缆绳上绑上红色飘带，提醒鸟类注意　 （写出一条）。 【答案】（1）变大；（2）8×105；（3）在缆绳上绑上红色飘带，提醒鸟类注意。 【解答】解：（1）氦气球带动做功伞组从地面加速上升的过程中，质量不变，速度变大，故动能变大，而高度增大，重力势能变大，故它们的机械能变大； （2）缆绳受到的平均拉力为4×104N，在拉力方向上移动的距离为120m，做功W＝Fs＝4×104N×120m＝4.8×106J； 用时为6s，功率为P8×105W。 （3）缆绳、做功伞组等空中组件可能对迁徙鸟类造成缠绕或碰撞风险，由于鸟类害怕飘动的红色物体，可以在缆绳上绑上红色飘带，提醒鸟类注意。 故答案为：（1）变大；（2）8×105；（3）在缆绳上绑上红色飘带，提醒鸟类注意。 22．如图甲所示，用规格相同的电加热器分别给初温相同的a液体和b液体加热，已知b液体的质量是a液体的1.5倍。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。 （1）加热液体后，为了记录实验数据，除图甲中的实验器材以外，还需要的一种测量工具是　秒表　 。 （2）0～t1这段时间内，a液体吸收的热量　等于　 （填“大于”、“等于”或“小于”）b液体吸收的热量。 （3）a液体与b液体的比热容之比是　3：2。　 。 【答案】（1）秒表；（2）等于；（3）3：2。 【解答】解：（1）根据转换法，用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，故要完成该探究实验，除了图中所示的器材外，还需要的测量工具有秒表； （2）相同加热器加热相同时间，加热器放出的热量相等，因此a液体吸收的热量等于b液体吸收的热量； （3）b液体的质量是a液体的1.5倍，0﹣t1时间内，温度升高相同，根据c，a、b液体的比热容之比是：5：3；。 故答案为：（1）秒表；（2）等于；（3）3：2。 三．实验探究题（共5小题，每空2分，共42分） 23．为了比较两种燃料的热值，小科采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验。选用了相同质量的燃料a和燃料b，测出了从开始到燃尽时各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像（已知实验中使用相同的烧杯，加入初温相同的等体积水）。 （1）实验中要用到的测量仪器除了温度计、秒表、量筒外，还需要有　天平　 。 （2）实验根据　水升高的温度　 来比较两种燃料放出热量的多少。 （3）根据图乙，可初步判断燃料　b　 （填“a”或“b”）的热值大。 （4）小科认为，如果考虑实际情况、实验过程中会存在热量的散失，测得的燃料的热值比理论值　偏小　 （“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）天平；（2）水升高的温度；（3）b；（4）偏小。 【解答】解：（1）为了比较两种燃料的热值，实验中应控制燃料燃烧的质量相同，实验中用到的测量工具除了温度计、秒表、量筒外，还需要天平； （2）由转换法，根据水升高的温度比较燃料燃烧放出热量的多少； （3）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大； （4）由于燃料不一定完全燃烧，且给水加热时有热损失，他的计算结果与理论值相比偏小。 故答案为：（1）天平；（2）水升高的温度；（3）b；（4）偏小。 24．小柯利用图甲中的势能演示实验器（质量不同的钢球、直径略大于钢球的透明塑料管、泡沫板、长铁钉等）探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关。让质量为m的钢球，在塑料管中分别从高度为h1、h2、h3位置由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉上，如图乙，测量铁钉向下移动的距离为S1、S2、S3。 （1）钢球下落时，重力势能主要转化为　动　 能。 （2）测得S1、S2、S3大小顺序为　S1＞S2＞S3 ，可知钢球质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）小妍将质量不同的钢球从同一高度下落，测量铁钉向下移动的距离，是为了探究物体重力势能大小与　质量　 的关系。 （4）有同学认为钢球高度越高，撞击铁钉速度越大，因此该装置还可研究动能大小与速度大小的关系，你是否认同并说明理由　认同，钢球下落时，重力势能转化为动能，同一钢球从不同的高度下落，质量相同，撞击铁钉的速度不同，可以探究动能与速度的关系　 。 【答案】（1）动； （2）S1＞S2＞S3； （3）质量； （4）钢球下落时，重力势能转化为动能，同一钢球从不同的高度下落，质量相同，撞击铁钉的速度不同，可以探究动能与速度的关系。 【解答】解：（1）钢球下落时，高度降低、速度变大，则重力势能减少，动能增加，故重力势能主要转化为动能； （2）该实验是通过比较长铁钉陷入泡沫的深度来判断重力势能大小的，钢球质量相同，高度越高，重力势能越大，所以S1＞S2＞S3； （3）将质量不同的钢球从同一高度下落，高度相同，质量不同，探究重力势能与质量的关系； （4）钢球下落时，重力势能转化为动能，同一钢球从不同的高度下落，质量相同，撞击铁钉的速度不同，可以探究动能与速度的关系。 故答案为：（1）动； （2）S1＞S2＞S3； （3）质量； （4）钢球下落时，重力势能转化为动能，同一钢球从不同的高度下落，质量相同，撞击铁钉的速度不同，可以探究动能与速度的关系。 25．小科同学利用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压为2.5V）。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度 1 1.0 0.1 较暗 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.22 更亮 （1）请你用笔画线代替导线帮小科把图甲的实物电路补充完整（要求滑片向左移动时灯泡变暗）； （2）连接好电路后，闭合开关，小科发现小灯泡不发光，电流表偏转角度很小，接下来小科应进行的操作是　向右移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的电阻　 ； （3）小科继续进行实验，部分实验数据和现象记录如上表。由于粗心，他没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R＝10Ω，再根据，计算出小灯泡的功率为0.625W。请你帮他判断，小灯泡的真实额定功率应　小于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）0.625W； （4）在图甲中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图乙所示，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0　 。 【答案】（1）； （2）向右移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的电阻； （3）小于； （4）先增大，后减小为0。 【解答】解：（1）要求滑片向左移动时灯泡暗，可知电路的电流变小，电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示： （2）连接好电路后，闭合开关，小科发现电流表偏转角度很小，电路为通路，小灯泡不发光，电流较小，电路的电阻过大，接下来小科应进行的操作是向右移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的电阻； （3）小科继续进行实验，部分实验数据和现象记录如上表。由于粗心，他没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R＝10Ω，再根据，计算出小灯泡的功率为0.625W；因灯的电阻随温度的升高而变大，故正常发光时的电阻在大于10Ω，小灯泡的真实额定功率应小于0.625W； （4）电路总功率是一条过原点的直线，总功率等于小灯泡的电功率与滑动变阻器电功率之和，因此滑动变阻器电功率等于总功率减小灯泡的电功率；由图可知在B点、中间位置、A点三个点的滑动变阻器电功率关系为：PB＜P中间，PA＝0，因此判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是先增大后减小。 故答案为：（1）； （2）向右移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的电阻； （3）小于； （4）先增大，后减小为0。 26．某学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图甲所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察 　U形管中液面的高度差　 来反映电流通过导体时产生热量的大小。 （2）透明容器中密封着一定量空气的优点是 　空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观　 。 （3）图甲电路通电一段时间后，若发现左侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 　左侧透明容器（或橡胶管）漏气　 。 （4）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 　在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多　 。 （5）将A、B、C三个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，比较三个U形管内液面高度变化ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系 　ΔhA＞ΔhB＞ΔhC 。 【答案】（1）U形管中液面的高度差；（2）空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观；（3）左侧透明容器（或橡胶管）漏气；（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（5）ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 【解答】解：（1）电阻产生热量→空气受热膨胀→容器内气压变大→U形管液面出现高度差，这是转换法，把看不见的“热量多少”，转换成看得见的“液面高度差”，液面差越大，说明产生热量越多。 （2）空气比热容远小于液体（如水、煤油），相同热量下，空气升温更快、体积变化更大，能让U形管液面高度差更显著，实验效果更直观，便于观察和比较。 （3）电路正常→电阻丝正常发热→空气应该受热膨胀。液面几乎不变→空气受热膨胀后，气体从容器或橡胶管缝隙漏出，气压无法升高，液面就不动。 （4）图甲是串联电路：电流I相同、通电时间t相同。电阻越大→产生热量越多→U形管液面高度差越大，即在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （5）图中应该是A比B高度变化大（两者都在干路中，且A的电阻大于B的电阻），B比C的高度变化大（B与C的电阻相同，但B的电流大于C的电流），故：ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 故答案为：（1）U形管中液面的高度差；（2）空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观；（3）左侧透明容器（或橡胶管）漏气；（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（5）ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 27．小滨同学为研究“做功与能量转化关系”做了如下实验：重物与木块用细绳相连，细绳不可伸长。水平面AQ上的AP段光滑、PQ段粗糙。实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面，此时木块位于P处。将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，放手后木块向左运动，最终停在B点，PB长为X（不计空气阻力、滑轮摩擦）。 （1）木块从A运动到B的过程中，左侧重物的重力做功为　MgL　 （用字母表示）。 （2）小滨同学提出猜想：木块的动能增加可能与重物的重力做功多少有关。为了验证猜想，小滨取M＝0.1kg的重物，m＝0.9kg的木块，改变木块从P点右移的距离L，测得一组数据，记录如表： 序号 1 2 3 4 5 6 PA段长度 L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5 木块在P点时速度的平方v2/（m•s﹣1）2 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0 ①根据表中数据，在图乙中作出v2与L的图像。 ②已知动能的表达式，结合表格数据分析，木块动能的变化与重物的重力做功大小成　正比　 。 利用实验结果分析，当L＝0.8m时，此木块在P点获得的动能是　0.72　 J。 【答案】（1）MgL；（2）① ； ②正比；0.72。 【解答】解：（1）由题知，细绳不可伸长，实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面。将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，所以重物被提起高度h＝L， 则木块在AB段运动过程中，重物的重力做的功为：W＝Gh＝Mgh＝MgL； （2）①由表中数据描点连线画出L与v2的图象如图所示： ②由图象可知，L越大，v2越大， 重物和木块质量一定，由W＝MgL知，W与L成正比，由动能的表达式Emv2知E与v2成正比，由图象可知，v2与L成正比，得到的结论为：木块动能的变化与重物的重力做功大小成正比； 由图象可知，v2与L成正比，即有：v2＝kL， 且当L＝0.1m时，v2＝0.2m2/s2，即：0.2m2/s2＝k×0.1m， 解得：k＝2m/s2， 所以：v2＝2m/s2×L， 则当L＝0.8m时，v2＝2m/s2×0.8m＝1.6m2/s2， 则木块在P点获得的动能为： Wmv20.9kg×1.6m2/s2＝0.72J。 故答案为： （1）MgL；（2）① ； ②正比；0.72。 四．解答题（共5小题，共35分） 28．（8分）某品牌电热水壶的铭牌如表所示。 某电热水壶铭牌 热水壶容量 2.0L 额定电压 220V 加热时功率 800W 频率 50Hz （1）该电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）要放出这些热量，该电热水壶在额定电压下需工作多长时间？（不计热量损失） （3）实际烧水时间为什么比（2）中算出的结果要长？ （4）设计一款能提高热利用率的水壶，画出结构图并作出说明。 【答案】（1）该电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收的热量为6.72×105J； （2）要放出这些热量，该电热水壶在额定电压下需工作840s； （3）电能除了转换为水的内能外，还使热水壶本身和周围空气的温度升高，也要消耗一定的电能即热量损失，由于热量损失所以使加热的时间变长； （4）由于电热水壶在加热过程中会损失一部分热量，因此可以将电热水壶壁加装保温层或做成双层真空，减少散热，如下图所示： 。 【解答】解：（1）电热水壶装满水后，水的质量为： m水＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg， 从20℃加热到100℃，水吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； （2）不计热量损失，W＝Q吸＝6.72×105J，则该电热水壶在额定电压下工作的时间为： t840s； （3）电能除了转换为水的内能外，还使热水壶本身和周围空气的温度升高，也要消耗一定的电能即热量损失，由于热量损失所以使加热的时间变长； （4）由于电热水壶在加热过程中会损失一部分热量，因此可以将电热水壶壁加装保温层或做成双层真空，减少散热，如下图所示： 。 答：（1）该电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收的热量为6.72×105J； （2）要放出这些热量，该电热水壶在额定电压下需工作840s； （3）电能除了转换为水的内能外，还使热水壶本身和周围空气的温度升高，也要消耗一定的电能即热量损失，由于热量损失所以使加热的时间变长； （4）由于电热水壶在加热过程中会损失一部分热量，因此可以将电热水壶壁加装保温层或做成双层真空，减少散热，如下图所示： 。 29．（8分）古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球（木球a、石球b、铁球c）制作了简易的投石机，如图，投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。 投石器制作的评价量表 评价指标（总投射10次） 评价等级 优秀 良好 待改进 指标一：投远（平均射程） 射程最远 射程较远 射程较近 指标二：投准 7﹣10次能投射到指定区域 4﹣6次能投射到指定区域 3次及以下能投射到指定区域 指标三：？ …… …… …… （1）小组自评“投远”这一指标为良好，并分析了射程远的原因。 ①从能量转化的角度分析，橡皮筋的形变程度越大，木球射程越远的原因　从能量转化的角度来看，橡皮筋发生弹性形变时具有弹性势能。当橡皮筋的形变程度越大时，其储存的弹性势能就越多。在松手释放的过程中，这部分弹性势能会转化为小球的动能。由于转化给小球的动能越大，小球被抛出时的初速度就越大，因此木球的射程也就越远　 。 ②根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为　a、b、c　 （用字母表示）。 （2）利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为　A　 。 A.换用弹性更大的橡皮筋拉 B.增大抛掷杆的长度 C.减轻铁球的质量 （3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“？”处　投稳　 。 【答案】（1）①从能量转化的角度来看，橡皮筋发生弹性形变时具有弹性势能。当橡皮筋的形变程度越大时，其储存的弹性势能就越多。在松手释放的过程中，这部分弹性势能会转化为小球的动能。由于转化给小球的动能越大，小球被抛出时的初速度就越大，因此木球的射程也就越远；②a、b、c；（2）A；（3）投稳。 【解答】解：（1）投远指标分析①橡皮筋形变程度与射程的关系： 从能量转化的角度来看，橡皮筋发生弹性形变时具有弹性势能。当橡皮筋的形变程度越大时，其储存的弹性势能就越多。在松手释放的过程中，这部分弹性势能会转化为小球的动能。由于转化给小球的动能越大，小球被抛出时的初速度就越大，因此木球的射程也就越远。 ②当橡皮筋的形变程度相同时，意味着橡皮筋释放的弹性势能（即转化为小球的总动能）是相同的。根据动能的影响因素可知，在动能一定的情况下，小球的质量 越大，其获得的初速度就越小。题目中给出了三种等体积的实心小球：木球（a）、石球（b）、铁球（c）。根据常识密度关系（ ρ木＜ρ石＜ρ铁 ），在体积相同的情况下，它们的质量关系为ma＜mb＜mc。因为质量越小，获得的初速度越大，射程就越远。所以，3个小球的射程由远到近排序为：a、b、c。 （2）A.换用弹性更大的橡皮筋：弹性更大的橡皮筋在相同形变程度下能储存更多的弹性势能，转化为小球的动能更大，从而让铁球飞得更远。这是最直接且简单可行的改进方法； B.增大抛掷杆的长度：投石机本质上是一个杠杆。虽然增加动力臂（或阻力臂，取决于具体结构）可以改变力的作用效果，但单纯增加杆长并不一定能增加能量输入，且可能会导致结构不稳定或操作困难，不如A选项直接有效； C.减轻铁球的质量：题目明确要求“让铁球能投得更远”，减轻质量意味着换成了其他材质的球，违背了题目的前提条件。 故选A。 （3）评价量表除了考察“投远”（射程）和“投准”（精准度）之外，作为一个工程制作项目，通常还需要考察制作的工艺水平或操作的稳定性。因此，指标三可以填写： 投稳（例如：10次投射中，小球均能顺利从瓶盖中抛出，无卡顿或掉落）； 结构稳固（例如：投石机底座在投射过程中不发生明显晃动或位移）； 制作美观/工艺（例如：各部件连接紧密，整体结构对称、美观）。 故答案为：（1）①从能量转化的角度来看，橡皮筋发生弹性形变时具有弹性势能。当橡皮筋的形变程度越大时，其储存的弹性势能就越多。在松手释放的过程中，这部分弹性势能会转化为小球的动能。由于转化给小球的动能越大，小球被抛出时的初速度就越大，因此木球的射程也就越远；②a、b、c；（2）A；（3）投稳。 30．（7分）如图甲所示为某高压输电线巡检机器人，其内部的电机可在电动机和发电机之间切换，质量等相关参数如表所示。机器人水平匀速巡检时，蓄电池减少的储能全部用于电动机产生的牵引力做功；当蓄电池储能降至0.1E0时，停止电能输出，巡检终止。机器）下坡巡检时，其内部的电动机切换为发电机，将重力势能转化为电能并为蓄电池充电，将能量储存起来。 质量m0 54kg 最大巡检速度v0 2m/s 蓄电池满电时储能E0 7.2×105J 电动机最大输出功率P0 100W （1）机器人下坡巡检时，能量转化流程如下，请补全流程。 重力势能电能　化学　 能 （2）若机器人按如图乙所示路线进行巡检，先在AB段水平巡检，再经BC段下坡巡检，后又在CD段水平巡检。当机器人到达B点时，蓄电池剩余储能为0.6E0；当机器人到达D点时，蓄电池储能降至0.1E0而停止电能输出，CD段的长度为8000m.全过程中，机器人均以最大巡检速度v0匀速行进，水平巡检时，电动机输出功率均为P0。 ①水平巡检时，机器人的水平牵引力为多大？ ②若BC段重力势能减少量有50%转化为蓄电池中的能量，则在BC段，机器人重力势能减少量为多少？ 【答案】（1）化学； （2）①水平巡检时，机器人的水平牵引力为50N；②在BC段，机器人重力势能减少量为8×104J。 【解答】解：（1）机器人下坡巡检时，内部电机可将重力势能转化为电能并为蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存起来； （2）①机器人水平巡检时，电动机最大输出功率P0用于克服牵引力做功， 由PFv可得，机器人的水平牵引力为： F50N； ②CD段的长度sCD＝8000m，则CD段牵引力做功为： W＝FsCD＝50N×8000m＝4×105J； B点蓄电池剩余储能0.6E0，D点蓄电池剩余储能0.1E0，蓄电池满电时储能E0＝7.2×105J， 设BC段储存的电能为WBC，则有：0.6E0+WBC﹣WCD＝0.1E0， 则WBC＝WCD﹣0.5E0＝4×105J﹣0.5×7.2×105J＝4×104J； BC段重力势能减少量的50%转化为蓄电池中的能量，即WBC＝50%ΔE； 则在BC段，机器人重力势能减少量为：ΔE8×104J。 故答案为：（1）化学； （2）①水平巡检时，机器人的水平牵引力为50N；②在BC段，机器人重力势能减少量为8×104J。 31．（5分）2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103kg，其表面防热材料的质量为500kg，比热容为4×103J/（kg•℃），请回答下列问题： （1）若返回舱在大气层中共下落1000m，重力做功　3×107 焦。 （2）若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中；假设下落时减少的重力势能有50%转为内能，且转化内能中的40%被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少？ 【答案】（1）3×107。 （2）防热材料升高的温度是3℃。 【解答】解：（1）返回舱在大气层中共下落1000m，重力所做的功是： W＝Gh＝3000kg×10N/kg×1000m＝3×107J； （2）防热材料吸收的热量：， 防热材料升高的温度为： 。 答：（1）3×107。 （2）防热材料升高的温度是3℃。 32．（7分）小米SU7汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为60V保持不变，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为3A，高温功率为180W，低温功率为20W。求： （1）R2的阻值； （2）小巴把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位，但有一个挡位无法正常使用，请通过计算分析原因。 （3）小蜀把电路原理图改为丙图，移动R滑片可以连续调节R1的电功率，使R1的最小功率与最大功率之比为1：9，滑动变阻器R的最大阻值应为多少？ 【答案】（1）R2的阻值为20Ω； （2）高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用； （3）滑动变阻器R的最大阻值应为320Ω。 【解答】解：（1）由图甲可知，当开关接cd时，R1被短路，电路中只有R2，此时电路总电阻最小，总功率最大，电路处于高温挡；因为电源电压为U＝60V，高温功率为180W，则R2的阻值为：R220Ω； （2）由图甲可知，当开关接bc时，两电阻R1和R2串联，此时电路总电阻最大，总功率最小，电路处于低温挡；因为电源电压为U＝60V，低温功率为20W，则低温挡串联的总电阻为： R总180Ω； R2＝20Ω，则R1的阻值为：R1＝R总﹣R2＝180Ω﹣20Ω＝160Ω； 由图乙可知，开关接cd时，两电阻R1和R2并联，此时电路的总电流最大，电路处于高温挡； 此时通过R1的电流为：I10.375A； 通过R2的电流为：I23A； 则并联电路的总电流为：I＝I1+I2＝0.375A+3A＝3.375A； 已知熔断器的熔断电流为3A，I＝3.375A＞3A，此时电路中的电流大于熔断器的熔断电流3A，即高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用； （3）由图丙可知，电阻R1与滑动变阻器R串联，根据P，当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路中只有R1，R1功率最大，P大22.5W； 因为R1的最小功率与最大功率之比为1：9，即P小：P大＝1：9，则R1的最小功率为： P小P大22.5W＝2.5W； 当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时，R1的功率最小，R1的最小功率P小， 代入数据可得，2.5W；解得U1＝20V，即此时R1两端的电压为20V； 则滑动变阻器R两端的电压为：U滑＝U﹣U1＝60V﹣20V＝40V； 此时电路中的电流为：I0.125A； 则滑动变阻器最大阻值为：R大320Ω。 答：（1）R2的阻值为20Ω； （2）高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用； （3）滑动变阻器R的最大阻值应为320Ω。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 学科网（北京）股份有限公司 2026-2027学年九年级上册科学单元自测 第二章 能的转化与能量守恒（参考答案） 一、选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A B C D D D B A 题号 11 12 13 14 15 答案 C C D C D 二．填空题（共7小题，每空2分，共38分） 16．（1）做功；（2）460000。 17．（1）守恒；（2）B；（3）0.25mgh。 18．（1）R2；热水；（2）26.4。 19．核聚变；丙；放射。 20．4.8；10 21．（1）变大；（2）8×105；（3）在缆绳上绑上红色飘带，提醒鸟类注意。 22．（1）秒表；（2）等于；（3）3：2。 三．实验探究题（共5小题，每空2分，共42分） 23．（1）天平；（2）水升高的温度；（3）b；（4）偏小。 24．（1）动； （2）S1＞S2＞S3； （3）质量； （4）钢球下落时，重力势能转化为动能，同一钢球从不同的高度下落，质量相同，撞击铁钉的速度不同，可以探究动能与速度的关系。 25．（1）； （2）向右移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的电阻； （3）小于； （4）先增大，后减小为0。 26．（1）U形管中液面的高度差；（2）空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观；（3）左侧透明容器（或橡胶管）漏气；（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（5）ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 27．（1）MgL；（2）① ； ②正比；0.72。 四．解答题（共5小题，共35分） 28．（8分） （1）电热水壶装满水后，水的质量为： m水＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg， 从20℃加热到100℃，水吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；（2分） （2）不计热量损失，W＝Q吸＝6.72×105J，则该电热水壶在额定电压下工作的时间为： t840s；（2分） （3）电能除了转换为水的内能外，还使热水壶本身和周围空气的温度升高，也要消耗一定的电能即热量损失，由于热量损失所以使加热的时间变长；（2分） （4）由于电热水壶在加热过程中会损失一部分热量，因此可以将电热水壶壁加装保温层或做成双层真空，减少散热，如下图所示： 。（2分） 29．（8分） （1）①从能量转化的角度来看，橡皮筋发生弹性形变时具有弹性势能。当橡皮筋的形变程度越大时，其储存的弹性势能就越多。在松手释放的过程中，这部分弹性势能会转化为小球的动能。由于转化给小球的动能越大，小球被抛出时的初速度就越大，因此木球的射程也就越远；（2分） ②a、b、c；（2分） （2）A；（2分） （3）投稳。（2分） 30．（7分） （1）化学；（2分） （2）①机器人水平巡检时，电动机最大输出功率P0用于克服牵引力做功， 由PFv可得，机器人的水平牵引力为： F50N；（2分） ②CD段的长度sCD＝8000m，则CD段牵引力做功为： W＝FsCD＝50N×8000m＝4×105J； B点蓄电池剩余储能0.6E0，D点蓄电池剩余储能0.1E0，蓄电池满电时储能E0＝7.2×105J， 设BC段储存的电能为WBC，则有：0.6E0+WBC﹣WCD＝0.1E0， 则WBC＝WCD﹣0.5E0＝4×105J﹣0.5×7.2×105J＝4×104J； BC段重力势能减少量的50%转化为蓄电池中的能量，即WBC＝50%ΔE； 则在BC段，机器人重力势能减少量为：ΔE8×104J。（3分） 31．（5分） （1）返回舱在大气层中共下落1000m，重力所做的功是： W＝Gh＝3000kg×10N/kg×1000m＝3×107J；（2分） （2）防热材料吸收的热量：， 防热材料升高的温度为： 。（3分） 32．（7分） （1）由图甲可知，当开关接cd时，R1被短路，电路中只有R2，此时电路总电阻最小，总功率最大，电路处于高温挡；因为电源电压为U＝60V，高温功率为180W，则R2的阻值为：R220Ω；（2分） （2）由图甲可知，当开关接bc时，两电阻R1和R2串联，此时电路总电阻最大，总功率最小，电路处于低温挡；因为电源电压为U＝60V，低温功率为20W，则低温挡串联的总电阻为： R总180Ω； R2＝20Ω，则R1的阻值为：R1＝R总﹣R2＝180Ω﹣20Ω＝160Ω； 由图乙可知，开关接cd时，两电阻R1和R2并联，此时电路的总电流最大，电路处于高温挡； 此时通过R1的电流为：I10.375A； 通过R2的电流为：I23A； 则并联电路的总电流为：I＝I1+I2＝0.375A+3A＝3.375A； 已知熔断器的熔断电流为3A，I＝3.375A＞3A，此时电路中的电流大于熔断器的熔断电流3A，即高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用；（2分） （3）由图丙可知，电阻R1与滑动变阻器R串联，根据P，当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路中只有R1，R1功率最大，P大22.5W； 因为R1的最小功率与最大功率之比为1：9，即P小：P大＝1：9，则R1的最小功率为： P小P大22.5W＝2.5W； 当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时，R1的功率最小，R1的最小功率P小， 代入数据可得，2.5W；解得U1＝20V，即此时R1两端的电压为20V； 则滑动变阻器R两端的电压为：U滑＝U﹣U1＝60V﹣20V＝40V； 此时电路中的电流为：I0.125A； 则滑动变阻器最大阻值为：R大320Ω。（3分） 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $