第3章 能量的转化与守恒 章节试题（含解析）

第第页第3章能量的转化与守恒章节试题（含解析）浙教版科学九年级上册第三章能量的转化与守恒章节试题

一、单选题

1．下列简单机械中属于省力机械的是（）

A．斜面B．赛艇的船桨C．定滑轮D．镊子

2．下列关于杠杆的说法中，错误的是()

A．杠杆可以是直的，也可以是弯的

B．动力、阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定

C．支点可以在杠杆的端点，也可以在力的作用线之间

D．杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和

3．下列有关机械能及其转化的说法正确的是（）

A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能

B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能

C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能

D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大

4．小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳子的自由端移动的距离为S1.S2，图中左.右滑轮组的机械效率分别为η1.η2，下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（）

A．S1＞S2，η1=η2B．S1＞S2，η1＞η2

C．S1＜S2，η1=η2D．S1＜S2，η1＞η2

5．如图所示，甲、乙是两个完全相同的网球．在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）

A．甲球在空中下落时，重力势能增大，动能减小

B．乙球上升过程中，重力势能转化为动能

C．抛出时甲、乙两球的机械能相等

D．抛出时甲球的动能小于乙球的动能

6．为了研究摆锤的摆动，小乐用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤从A点静止释放，利用频闪照相技术，拍摄摆锤在相同时间间隔的位置，如图所示。若不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A．从A到O的过程中，摆锤重力做功，所以机械能逐渐增大

B．从A到O的过程中，摆锤重力势能减小，动能不变

C．从O到B的过程中，摆锤克服重力做功，重力势能增大

D．摆锤在B位置时只受重力和拉力，并且是这一对平衡力

7．如图所示，直升飞机悬停在空中．下列对直升飞机能量的分析，正确的是（）

A．直升飞机具有重力势能

B．直升飞机的动能不断转化为重力势能

C．直升飞机的重力势能不断转化为动能

D．直升飞机的机械能在不断增大

8．如图所示，当水平拉力F＝5N时，恰好可以使物体A沿水平地面向左做匀速直线运动。已知物体A重为30N，所受地面的摩擦力为9N，物体A水平移动了1m，下列说法正确的是（）

A．该装置的机械效率为90%B．拉力F移动了0.5m

C．拉力做功5JD．该滑轮为定滑轮

9．2023年哈佛大学科学家将固态氢置于488万个标准大气压下，氢分子破裂为氢原子，由氢原子直接构成金属氢。金属氢具有金属的性质，还具有超导性。用它输电，其输电效率可以提高几十倍。以下说法合理的是（）

A．金属氢属于无机化合物

B．形成金属氢的过程中氢原子核发生改变

C．金属氢和氢气互为同位素

D．用金属氢输电可减少热损失

10．皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆。下列说法正确的是（）

A．该杠杆是省力杠杆

B．为更省力，可将用力划浆的手远离支点

C．为更省距离，可将用力划浆的手远离支点

D．只要技巧到位，既能省力又能省距离

11．如图甲为工人师傅用滑轮组提升重物的装置示意图，已知动滑轮和水桶总重20N，将重为160N的水以0.2m/s的速度匀速提起，所用时间为20s，此过程工人拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（）

A．工人的拉力为200NB．工人做功的功率为100W

C．绳子自由端移动的距离为4mD．该装置的机械效率为80%

12．如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到10牛时，下列分析正确的是（）

A．弹簧测力计的示数为20牛B．弹簧测力计的示数为0牛

C．木板仍向右做匀速直线运D．小木块将保持静止

二、填空题

13．一个定值电阻两端的电压为10伏时，通过它的电流为2安，它消耗的电功率为瓦。

14．如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1；若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2，则W1W2，P1P2（选填“＞”、“＜”或“=”）。

15．如图甲，质量m的货物在拉力作用下，沿粗糙斜面向上运动（不考虑空气的阻力），斜面长L、高H．货物上升高度h与时间t关系图像如图乙所示，0至t1时间内的拉力为F1，t1至t2时间内拉力为F2．已知H＞4h0，t2=2t1，不计速度变化时的时间，斜面粗糙程度不变。

（1）0至t1和t1至t2两个过程中受到的拉力F1F2的大小关系。（选填：“>”、“”、“<”或“=”）F2时斜面效率η2。

16．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连，推动木块压缩弹簧，其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J，则木块运动过程中克服阻力做的功是J，整个运动过程中木块速度最大时木块的左端可能位于（选填“C点”、“B点”、“D点”）。

17．一只“220V100W”的电烙铁，它的额定电功率是W，正常工作时它的电阻是Ω，通过它的电流是A．

三、实验探究题

18．为了测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，采用如图所示电路，请回答下列问题：

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于（选填“左“或“右“）端．

（2）实验中使用的电流表有0～0.6A和0～3A两个量程，若小灯泡的额定功率估计为2W左右，连接电流表时应选量程．

（3）实验时，如发现电压表示数是2.1V，则就把滑片P向端移动．

（4）计算灯泡额定功率的公式

19．小闻利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件：

（1）如图甲所示，若杠杆在使用前左端低、右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的螺母向（选填“左”或“右”）调节至平衡，使杠杆在水平位置平衡的目的是。

（2）下列实验步骤中，正确的顺序是（填字母）。

A.将杠杆放在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。

B.计算每次实验中F1L1和F2L2的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件。

C.再次改变钩码的个数或位置，重复实验。

D.记下动力F1、动力臂L1、阻力F2和阻力臂L2的大小，将数据填入表格中。

E.将钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。

（3）如图乙所示，如需杠杆在水平位置平衡（OA：OB＝4：3），这时应在右侧B点处添加个相同的钩码；如图丙所示，弹簧测力计位置在C处时杠杆已水平平衡，此时将弹簧测力计位置改为D处，则其示数将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）小闻改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是。

20．小宁在光合作用实验中，要将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，并对小烧杯进行水浴加热，使叶片褪色。他设计了如图甲的恒温控制器电路。电路有“加热“和“恒温“两种状态。闭合开关S，温控开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用。指示灯亮表示进入恒温状态，它的额定电压为110V，且亮起即正常工作。图中发热元件电阻阻值为48.4欧。

（1）将图乙中提供的电路接入甲图中“1”“2”“3”接线柱，符合要求的是电路图。

（2）电路在加热状态时的功率是多少？

（3）若恒温控制器中水的质量为1kg，由于水自身散热等因素，恒温控制器的加热效率为70%。进入“恒温”状态后，水温每分钟下降6℃，要让水温维持在70℃～75℃之间，每“加热”和“恒温”为一个周期，则此周期多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg℃）]

四、解答题

21．如图所示为某小区道闸的结构原理，质量8kg长4m的长直杆AB通过P、O两点，固定在半径为15cm的圆盘C上，圆盘C能够绕O点自由转动，通过P点带动直杆转动。O点距A端为20cm，OP为圆盘半径，圆盘C与电动机M用齿轮连接。电动机M的齿轮盘顺时针转动时，长直杆AB随圆盘C逆时针转动。(本题g取10N/kg)

（1）求杆AB水平静止时，电动机齿轮对圆盘C齿轮的力；

（2）若不计摩擦，电动机的平均输出功率为72w，求道闸直杆从水平转到竖直位置完全打开需要的时间；(AB垂直地面、不计能量损失)

（3）道闸匀速抬高，圆盘C齿轮受力怎么变？

答案解析部分

1．【答案】A

【解析】【分析】在常见的简单机械中，定滑轮不省力不费力，只能改变力的方向；动滑轮能省一半的力但不能改变力的方向；省力杠杆和斜面都可以省力，据此选择即可。

【解答】A.斜面可以省力，故A符合题意；

B.赛艇的船桨在使用时相当一个杠杆，支点在船桨与赛艇接触的位置，手用的力是动力，水施加的是阻力，此时动力臂小于阻力臂，因此它是费力杠杆，故B不合题意；

C.定滑轮相当于一个等臂杠杆，不省力不费力，故C不合题意；

D.镊子的支点在与手接触的位置，阻力在镊子的尖端，动力作用在镊子的中间，这时动力臂小于阻力臂，它是费力杠杆，故D不合题意。

故选A。

2．【答案】D

【解析】【分析】能绕固定点（支点）转动的硬棒叫杠杆，杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的。

【解答】A、杠杆是硬棒，形状可以是直棒，也可以是弯曲的，故A正确；

B、动力、阻力是一个使杠杆转动、一个是阻碍杠杆转动；故使杠杆转动方向相反，但他们的方向不一定是相反的，故B正确；

C、杠杆绕着转动的点叫支点，支点一定在杠杆上，可以在杠杆上的任何位置，故C正确；

D、力臂是从支点到力作用线之间的距离，不是到力作用点之间的距离，所以动力臂与阻力臂之和不一定等于杠杆的长度，故D错误。

故答案为：D

3．【答案】B

【解析】【分析】根据动能和势能的相互转化分析判断。

【解答】A.弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误；

B.拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能，故B正确；

C.蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误；

D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，重力势能增大而动能减小，因此动能转化为重力势能，故D错误。

故选B。

4．【答案】C

【解析】【解答】(1)由于忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3，则两图所用拉力：，又由于动滑轮相同，提升的物体重相同，所以F1＞F2；(2)两图将同一物体匀速提高相同的高度，则做的有用功W有相同，F1移动的距离s1=2h，F2移动的距离s2=3h，故s1＜s2；(3)忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h，可得额外功W额相同，又W总=W有+W额，所以总功相同，，故两图的机械效率η相同，即η1=η2．

故选C．

【分析】忽略绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力，左图承担物重的绳子股数n=2，右图承担物重的绳子股数n=3，而动滑轮重相同.提升的物体重相同，据此判断拉力大小关系；两图分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；由题意可知，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得出两图的机械效率相同．

5．【答案】C

【解析】【分析】从机械能、动能、重力势能的概念方面切入解题。

【解答】A、甲球在空中下落时，其所处高度不断降低，速度越来越大，它的重力势能减小，动能增加，A不符合题意；

B、是两个完全相同的网球，又以大小相等的速度抛出，所以两球被抛出时的动能相等，B不符合题意；

C、甲、乙的质量相同，并且在抛出时的速度及所处的高度相等，所以它们的动能和重力势能相等，机械能相等，C符合题意；

D、甲、乙被抛出时的机械能相等，它们在运动的过程中机械能是守恒的，所以它们落地时所具有的机械能--动能是相等的，D不符合题意。

故答案为：C

6．【答案】C

【解析】【分析】摆锤上升过程中动能转化为重力势能；摆锤下落时重力势能转化为动能；不计空气阻力时，机械能守恒。根据二力平衡条件判断是否是平衡力。

【解答】A、从A到O的过程中，摆锤重力做功，重力势能转化为动能，若不计空气阻力，机械能不变，故A错误；

B、从A到O的过程中，高度减小，摆锤重力势能减小，速度增大，动能增大，故B错误；

C、从O到B的过程中，摆锤克服重力做功，重力势能增大，故C正确；

D、摆锤在B位置时受到重力和拉力的作用，由于两个力的方向不相反，不是一对平衡力，故D错误。

故答案为：C。

7．【答案】A

【解析】【解答】解：A、直升飞机悬停在空中，故有质量，有高度，所以具有重力势能，故正确；

B、直升飞机悬停在空中，所以质量不变，高度不变，速度不变，即动能和重力势能都不变，故错误；

C、据B可知，直升机的动能和重力势能都不变，故没有动能和重力势能的转化，故错误；

D、据B可知，直升机的动能和重力势能都不变，故机械能不变，故错误；

故选A．

【分析】（1）动能的大小与物体的质量、速度有关；

（2）重力势能的大小与物体的质量、高度有关；

（3）动能和势能统称为机械能．

8．【答案】A

【解析】【分析】（1）使用滑轮组水平拉动物体时，滑轮组的机械效率；

（2）根据s=ns物计算拉力F移动的距离；

（3）已知拉力和距离，根据公式W=Fs计算拉力做的功；

（4）固定不动的滑轮叫定滑轮，跟随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。

【解答】A.该装置的机械效率为：，故A正确；

B.拉力F移动的距离为：s=ns物=2×1m=2m，故B错误；

C.拉力做的功为：W=Fs=5N×2m=10J，故C错误；

D.该滑轮跟随物体一起移动，是动滑轮，故D错误。

故选A。

9．【答案】D

【解析】【分析】（1）由不同种元素组成的纯净物叫化合物；

（2）元素是具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称；

（3）质子数相同但中子数不同的原子，彼此互称为同位素；

（4）根据Q=I2Rt可知，当电流和时间相同时，电阻越小，电能的损失越小。

【解答】A.金属氢只有一种元素组成，肯定不是化合物，故A错误；

B.氢分子破裂为氢原子，而氢原子重新形成金属氢，由于元素没有发生改变，所以它的原子核不变，故B错误；

C.金属氢和氢气中，原子的质子数和中子数相同，肯定是同种元素，而不是同位素，故C错误；

D.金属氢的电阻非常小，根据公式根据Q=I2Rt可知，导线中产生的热量损失极小，故D正确。

故选D。

10．【答案】B

【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；

（2）（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析；

（4）根据功的原理分析。

【解答】A.根据图片可知，桨柄末端的手为支点，阻力作用在船桨的尖端，动力作用在另一支手上，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A错误；

B.根据F1L1=F2L2可知，要更省力，就要增大动力臂L1，那么用力的中间那只手应该远离支点，故B正确；

C.根据F1L1=F2L2可知，要更距离，就要减小动力臂L1，那么用力的中间那只手应该靠近支点，故C正确；

D.无论技巧有多到位，要么省距离费力，要么省力费距离，绝对不能既省距离又省力，故D错误。

故选B。

11．【答案】D

【解析】【分析】（1）（3）根据甲图确定承担重力的绳子段数，然后根据s=nh计算出自由端拉力移动的距离，最后根据公式计算出拉力；

（2）根据公式计算出功率；

（4）根据W=Gh计算出滑轮组做的有用功，再根据计算滑轮组的机械效率。

【解答】根据甲图可知，承担重力的绳子段数n=2，则绳子自由端移动的距离：s=nh=2×（0.2m/s×20s）=8m，则工人的拉力为：，故A、C错误；

工人的功率：，故B错误；

滑轮组做的有用功为：W=Gh=160N×4m=640J；

则滑轮组的机械效率为：；

故D正确。

故选D。

12．【答案】D

【解析】【分析】（1）拉力F为5N时，木板向右做匀速直线运动，木块静止，此时弹簧测力计的示数取决于木块受到的滑动摩擦力，求该摩擦力的关键是求出木板受到的拉力，在这里要结合动滑轮的特点来解。

（2）当拉力增大到10N时，木块对木板的压力不变。木块与木板之间的粗糙程度也不变，因此木块受到的滑动摩擦力并没有变化，木块受到的合力仍为0，因此运动状态并不会发生变化．。

【解答】（1）当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，所以它受到平衡力的作用。由于地面光滑，所以木板受到的向右的拉力（2F=10N)和木块、木板之间的摩擦力是一对平衡力，所以木块受到的摩擦力为：f=2F=10N；

木块静止，所以它也受到平衡力的作用，则弹簧测力计的示数F′=f=10N。故A、B错误。

（2）当拉力增大为20N时，木块对木板的压力不变，它们之间的粗糙程度不变，因此木块受到的滑动摩擦力不变，此时木块受到的合力仍为0，所以会保持原先的静止状态。故C错误、D正确。

故选D。

13．【答案】20

【解析】【分析】已知定值电阻两端的电压和通过的电流，根据P=UI求出电功率.

【解答】定值电阻消耗的电功率为P=UI=10V×2A=20W.

14．【答案】=；＞

【解析】【分析】（1）首先根据影响滑动摩擦力的因素分析物体受到摩擦力的大小是否改变，然后根据二力平衡的知识比较两个拉力的大小，最后根据公式W=Fs比较做功的大小；

（2）根据公式P=Fv比较两个功率的大小。

【解答】（1）在两次运动中，物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，因此受到的摩擦力相等。前后两次物体都做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可知，物体受到的拉力都等于摩擦力，因此两个拉力相等。因为两次物体运动的距离都是10m，根据公式W=Fs可知，两次做的功相等，即W1=W2；

（2）在两次运动中，拉力相等，但速度前者大于后者，根据公式P=Fv可知，做功的功率P1＞P2。

15．【答案】（1）=

（2）=

【解析】【分析】（1）根据乙图确定两个时间段内物体的运动状态，然后根据二力平衡的知识分析两个拉力的大小。

（2）根据机械效率的公式分析比较。

【解答】（1）根据乙图可知，0至t1和t1至t2两个过程中，货物都在做匀速直线运动，即它受到平衡力，即F=G分力+f。重力在斜面上的分力大小不变，且对斜面的压力不变，即摩擦力不变，因此两个拉力相等，即F1=F2.

（2）当物体上升的高度相同时，根据W有=Gh可知，两个时间段内做的有用功相等。根据W额=fs可知，两个时间段内做的额外功相等。根据可知，两个时间段内斜面的机械效率相等，即η1=η2。

16．【答案】18；B点

【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识分析解答；

（2）根据力与运动的关系解答。

【解答】（1）在弹簧推动木块运动的过程中，弹性势能转化为木块的动能和克服摩擦产生的内能。当木块静止下来时，木块的动能为零，则弹性势能的减小量全部转化为克服阻力转化为的内能，即：W=20J-2J=18J；

（2）根据图片可知，C点时弹簧等于原长，即没有发生形变，此时弹力为零。当木块从A到D的过程中，开始一段时间内，弹力大于阻力，合力与运动方向一致，则木块做加速运动。随着形变程度的减小，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，其加速度越来越小。当弹力与摩擦力相等时，合力为零，此时加速度为零，即此时速度最大，此时弹簧肯定发生形变，还没有恢复到原长，因此木块速度最大的位置应该在B点。

17．【答案】100；484；0.45

【解析】【解答】“220V100W”表示电烙铁的额定电压为220V，额定电功率为100W；

由可得，正常工作时的电阻.

由P=UI得，．

【分析】由电烙铁的铭牌可知额定电压及额定功率，则由P=UI可知正常工作时的电流.

18．【答案】（1）右

（2）0～3A

（3）左

（4）P=UI

【解析】【解答】解：（1）根据电路的连接要求，为保护电路，变阻器连入电路时，要使其阻值达到最大，所以图中的变阻器滑至右端时即最大；

（2）根据电功率的公式，可估算电流I===0.8A，故应选电流表的0﹣3A量程；

（3）要使灯泡电压达到额定电压2.5V，必增大灯泡中的电流，因此滑片必须向左滑动，才能实现；

（4）电功率的计算式是P=UI；

【分析】滑动变阻器的使用有明确的要求，阻值滑到最大处；在电流表量程选择上，要结合电功率的公式变形完成；再应用电功率以及欧姆定律的公式，判断滑片如何移动才能实现电压变大为2.5V；电功率的公式就是P=UI．

19．【答案】（1）右；便于直接读出力臂的值

（2）AEDCB

（3）4；变小

（4）避免实验的偶然性，寻找普遍规律

【解析】【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节。当杠杆在水平位置平衡时，支点两侧拉力的方向恰好和杠杆垂直，则此时从力的作用点到支点的距离恰好等于力臂，根据上面的刻度就能方便读出力臂。

（2）根据探究杠杆平衡条件的实验过程分析解答；

（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。注意分析动力臂的长度改变即可。

（4）在科学探究中，往往需要换用不同的实验器材反复进行多次实验，从而收集多组数据，这样得到的结论会更加客观，具有普遍意义。

【解答】（1）根据甲图可知，杠杆的右端上翘，说明右端轻，那么螺母应该向右调节。使杠杆在水平位置平衡的目的是：便于直接读出力臂的。

（2）实验步骤如下：

A.将杠杆放在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。

E.将钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。

D.记下动力F1、动力臂L1、阻力F2和阻力臂L2的大小，将数据填入表格中。

C.再次改变钩码的个数或位置，重复实验；

B.计算每次实验中F1L1和F2L2的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件。

则正确顺序为：AEDCB。

（3）根据乙图可知，A端挂3个钩码，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：3G×4L=nG×3L；

解得：n=4。

如图丙所示，弹簧测力计位置在C处时杠杆已水平平衡，此时将弹簧测力计位置改为D处，那么动力臂增大，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，其示数将变小。

（4）小闻改变钩