沪粤版初中物理九下20.3 《能的转化与能量守恒》（分层练习）-2023-2024学年九年级下册物理同步沪粤版解析版

20.3能的转化与能量守恒一、单选题1．人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（）A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能C．秋千向下摆的过程中，动能转化为重力势能D．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能【答案】D【解析】A．用天然气灶炒菜，消耗天然气的化学能，得到菜肴的内能，所以是化学能转化为内能的过程，故A错误；B．电梯运行过程中，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能的过程，故B错误；C．秋千向下摆的过程中，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故C错误；D．太阳能电池板工作过程中，消耗太阳能，得到电能，所以是太阳能转化为电能的过程，故D正确。故选D。2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（

）A．机械能守恒 B．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒C．只有动能和重力势能的相互转化 D．能量正在消失【答案】B【解析】自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能等于克服阻力做的功，增加了内能，总能量守恒，不会消失，故ACD错误，B正确。故选B。3．下列从能量转化的角度具体说明效率的意义，说法不正确的是（）A．某太阳能电池工作的效率是16%，说明太阳能电池把其接收到的太阳能的16%转化为化学能B．某电动机的工作效率是83%，说明电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能C．某柴油机工作的效率是35%，说明柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化为机械能D．某电热水器工作的效率是87%，说明电热水器把其消耗的电能的87%转化成了水的内能【答案】A【解析】A．太阳能电池能量转化为：太阳能转化为电能，所以某太阳能电池工作的效率是16%，说明太阳能电池把其接收到的太阳能的16%转化为电能，故A错误，符合题意；B．电动机能量转化为：电能转化为机械能，所以某电动机的工作效率是83%，说明电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能，故B正确，不符合题意；C．柴油机能量转化为：化学能转化为机械能，所以某柴油机工作的效率是35%，说明柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化为机械能，故C正确，不符合题意；D．电热水器能量转化为：电能转化为内能，所以某电热水器工作的效率是87%，说明电热水器把其消耗的电能的87%转化成了水的内能，故D正确，不符合题意。故选A。二、填空题4．如图，小明同学拍摄了一张小球掉落地面弹跳的频闪照片，在这个过程中小球有一部分机械能转化成了，能量的总量（选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】内能不变【解析】[1][2]小球在运动过程中克服摩擦做功，有一部分机械能转化为内能，所以小球的弹起的高度逐渐减小，此过程中遵守能量守恒定律，能量的总量不变。5．10月31日，搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射。如图所示，是发射时的情景，燃料燃烧产生大量高温高压燃气，燃气对火箭做功，燃气内能转化为火箭能。【答案】机械【解析】火箭发射时，燃料燃烧产生大量高温高压燃气，燃气对火箭做功，燃气内能转化为火箭的机械能，燃气内能减小，火箭机械能增大。6．现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的能转化为电能，为电池充电。有人认为，只要进行技术再革新，汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了，请评价这种观点的科学性：。【答案】机械（或动）该观点不科学，因为违背了能量守恒定律【解析】[1]根据能量的转化可知，在电动汽车刹车或滑行时，电动机能够发电，将机械（或动）转化为电能，为电池充电。[2]根据能量守恒定律可知，该汽车工作时，一定有一部分能量转化为内能散失到空气中，不可以一直运动下去，这种观点是错误的。7．如图－1，指纹识别解锁是目前较为流行的手机解锁方式，手指轻轻触碰感应区，识别出正确的指纹后手机自动开锁，则感应区相当于手机电路中的；如图－2，给手机充电的过程中，将电能转化为能，此时手机与家中的电冰箱的连接方式是。【答案】开关化学并联【解析】[1]感应区对手机起控制作用，相当于电路中的开关。[2]手机电池存储的是化学能，故在给手机充电的过程中，是将电能转化为化学能。[3]各家用电器之间通常采用并联的方式，达到独立工作的目的，手机在充电过程中，与电冰箱互不影响，故连接方式是并联。8．《天工开物》一书中有关于利用铜铸币的情景。铸币时，燃料燃烧的过程是化学能转化为的过程。将熔化成液态的铜倒入钱币模子，在凝固过程中，铜的内能（选填“增大”减小或不变）【答案】内能减小【解析】[1]燃料燃烧的过程，能量转化是化学能转化为内能。[2]液态的金属凝固成固态的过程中，放出热量，温度降低，内能减小。9．自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为能；电动机带动抽水机把水送到高处，电能转化为能。【答案】内机械【解析】[1]摩擦生热的能量转化是将机械能转化为内能。[2]电动机带动抽水机把水送到高处的能量转化是电能转化为机械能。10．燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。天然气在燃烧过程中将能转化为能，该燃气灶烧水时的效率为。【答案】化学内40%【解析】[1][2]天然气燃烧过程中放出大量热，产生高温的气体，该过程中是将化学能转化为内能。[3]水吸收的热量为天然气完全燃烧放出的热量为燃气灶的效率为11．从美国对华为的打压事件，更看出科技强国的重要性。麒麟9000芯片是华为公司于2020年10月22日20∶00发布的基于5nm工艺制程打造，集成多达153亿个晶体管的高端手机芯片。华为某款手机电池上标有3.85V和4400mA·h，由此可知电池充满电时储存的能量为J。给电池充电时是把电能转化为能（选填“内、化学、机械”）储存起来；晶体管是用（选填“导体、绝缘体、半导体”）材料制成的。【答案】60984化学半导体【解析】[1]电池充满电储存的电能为[2]用充电器给电池充电时，电池相当于用电器，电能转化为电池的化学能，电池消耗电能。[3]半导体在生活中有很多应用，如晶体管等。三、实验题12．如图所示实验和设想。（1）图甲中，两个底面平整、干净的铅柱压紧后，下面可吊起一个重物，说明铅柱的分子间存在力；除这种力外，分子间还存在力；（2）图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速下压活塞后，玻璃筒内的空气温度，硝化棉的内能（选填“增加”或“减少”）；（3）图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它（选填“能”或“不能”）一直工作下去，因为能量（选填“会”或“不会”）凭空产生。【答案】引斥升高增加不能不会【解析】（1）[1][2]分子间存在相互作用的引力和斥力，两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面吊一个重物也不能把它们拉开，说明分子之间存在相互作用的引力。（2）[3][4]活塞迅速压下去时，活塞对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，硝化棉吸收热量，内能变大，温度升高，达到硝化棉的着火点，因此硝化棉燃烧起来。（3）[5][6]根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，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。

一、单选题1．LED灯带在装饰材料中被广泛应用。小明在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经直流电源适配器（类似于手机充电器）接入家庭电路，灯不亮；对调电池正负极后灯亮了（）A．一只LED灯正常工作时的电压是220VB．灯带中一只LED灯断路其它灯不亮C．LED灯工作时主要将电能转化为内能D．灯带中一只LED灯装反了其它灯还能亮【答案】B【解析】A．LED灯总电压是220V，根据串联分压的特点，一只LED灯正常工作时的电压小于220V，故A不符合题意；B．因为灯带中的LED灯是串联的，所以灯带中一只LED灯断路后其它灯将不亮，故B符合题意；C．用手试摸，说明LED灯主要是将电能转化为光能，故C不符合题意；D．LED灯是半导体材料制成，所以灯带中一只LED灯装反了其它灯不能亮，故D不符合题意。故选B。2．2023年5月17日西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。下列说法中正确的是（

）A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大B．与液氢相比，氢气的分子间作用力更大C．火箭所使用的喷气式发动机也属于热机D．火箭升空时与空气摩擦生热，温度升高，且机械能增大，此过程不遵循能量守恒定律【答案】C【解析】A．发射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A错误；B．同种物质状态不同，分子间的作用力大小不同。氢气与液氢相比，氢气的分子间距离更大，使得分子间的作用力更小一些，故B错误；C．各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机。故火箭的喷气式发动机是热机的一种，故C正确；D．能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的。火箭升空过程中，外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，温度升高，且燃料燃烧释放的内能转化机械能，其机械能增大，此过程遵循能量守恒定律，故D错误。故选C。二、填空题3．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉发射成功。火箭加速升空时，通过燃烧助推将燃料的化学能最终转化为整体的能；几分钟后，第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，这是利用的方法改变物体的内能。【答案】机械能和内做功【解析】[1]火箭加速升空时，通过燃烧燃料将燃料的化学能转化为向后喷出的燃气的内能，最终通过助推转化为整体的机械能和内能。[2]第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，坠落过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，温度升高，内能变大，其内能的改变是通过做功的方式实现的。4．如图，在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花会被点燃。原因是活塞压缩空气做功，空气内能，温度升高，达到硝化棉的燃点。其中硝化棉燃烧时将能转化为内能。【答案】增大化学【解析】[1][2]当把活塞迅速压下去时，压缩空气，活塞对空气做功，机械能转化为内能，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃烧点，硝化棉就燃烧起来；硝化棉在燃烧过程中将化学能转化为内能。5．如图所示的“星球太阳”号是一艘利用太阳能作为动力驱动的双体船，船体上方有500m2的太阳能板为其提供动力。动力船将太阳能最终转化为船的能，太阳能是（选填“可再生”或“不可再生”）能源。【答案】机械可再生【解析】[1]动力船上的太阳能电池板将太阳能转化为电能再转化为船的机械能[2]可以源源不断从自然界获得的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源；太阳能可以源源不断的获得，是可以再生的，故它是可再生能源。6．青海省位于我国西部，拥有极其丰富的太阳能、风能、水能等多种清洁能源。图中不属于利用清洁能源发电的是（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图，其中丙图是将能转化成电能。【答案】甲机械能【解析】[1][2]图甲是火力发电，有废气、废渣等的产生，其中不属于利用清洁能源发电的是甲图，其中丙图风力发电，是将机械能转化成电能。7．扬州是全国著名路灯制造基地，近年智能化光电互补式路灯大量使用，该路灯装有太阳能发电装置，白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间由蓄电池或交流电源对路灯供电，太阳能发电装置是将能转化为能，电源是将能转化为能的装置。【答案】太阳电化学电【解析】[1][2][3][4]太阳能电池板工作时，先将太阳能转化为电能，然后将电能转化为化学能储存在蓄电池中；夜间路灯发光过程是蓄电池放电过程，蓄电池将化学能转化成电能，供给路灯使用。8．如图所示，“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，在这期间关闭动力，动车依靠惯性前行并带动发电机发电，速度从250km/h减至90km/h；第二阶段采用“机械刹”，速度从90km/h不断减小直至停下来。“和谐号”动车在进站前减速的第一阶段将机械能转化为能，第二阶段将机械能转化为能，整个过程中，遵循守恒。【答案】电内能量【解析】[1][2][3]第一阶段减速过程中，由于动车继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能。列车在第二阶段机械制动过程中，采用传统的机械刹车，列车克服摩擦做功，将机械能转化成了内能。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。该过程遵循能量守恒定律。9．“天宫课堂”已成为中国青少年关注度最高的科普课程，2022年10月12日进行的太空授课中，“太空教师”陈冬与地面课堂师生的实时互动交流是通过进行传播的；陈冬将工具T字扳手在空中旋转后，扳手时而头朝下，时而头朝上翻转不停（如图），这个现象中“会翻身的扳手”（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。【答案】电磁波遵循【解析】[1]电磁波的传播不需要介质，声音的传播需要介质，而太空中没有空气，所以“太空教师”与地面课堂师生之间是通过电磁波进行传播。[2]所有能量的转化和转移过程中，能的总量是不变的，都遵守能量守恒定律，所以“会翻身的扳手”在运动的过程中，遵守能量守恒定律。三、综合题10．某国产品牌电动汽车充满一次电最多可跑610km，其在一段水平路面上行驶时的功率为1×104W。（1）电池在充电过程中，电能主要转化成了能；行驶的过程中，主要将电能转化成了能。（2）该车平均每百公里耗电14kW·h，1公里等于1千米，电车充满一次电，电池所存储的电能最多为多少？（3）若该电动汽车以90km/h的速度匀速行驶时，汽车牵引力为多少牛？（4）若该电动汽车以90km/h的速度行驶450km，消耗电能2.25×108J，求该车的能量转化效率。【答案】化学机械85.4kW·h40080%【解析】解：（1）[1][2]电池在充电过程中将电能转化为化学能储存在电池中；行驶过程中电动汽车将电能转化为机械能。（2）[3]根据题意可知，该车平均每百公里耗电14kW·h，则电动汽车跑610km需要的电能为（3）[4]电动汽车的速度为v=90km/h=25m/s由可知，汽车牵引力为（4）[5]电动汽车行驶450km牵引力所做的功为W有用=Fs=400N×450×1000m=1.8×108J该车的能量转化效率为答：（1）电池在充电过程中，电能主要转化成了化学能；行驶的过程中，主要将电能转化成了机械能；（2）该车平均每百公里耗电14kW·h，1公里等于1千米，电车充满一次电，电池所存储的电能最多为85.4kW·h；（3）若该电动汽车以90km/h的速度匀速行驶时，汽车牵引力为400牛；（4）若该电动汽车以90km/h的速度行驶450km，消耗电能2.25×108J，求该车的能量转化效率为80%。四、科普阅读题11．请仔细阅读下文，并回答文后问题。垃圾发电填埋是目前全球垃圾处理的主要方式，传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋，让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气，易造成常规污染，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此，垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，不仅解决了垃圾填埋场安全和污染问题，也可产生显著的经济效益，同时减少温室气体的排放。目前，福州市我市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。（1）传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有：等；（2）将填埋气收集起来用于