7.4 能量的转化与守恒 同步练习

第七章内能第4节能量的转化与守恒考点剖析1、发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（）A.煤、石油属于可再生能源 B.太阳能电池可以将太阳能转化为电能C.能量是守恒的，我们不需要节约能源 D.核电站是利用核聚变释放的能量进行发电2、下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（

）A．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能B．氢氧化钠与盐酸反应是放热反应，该反应将内能转化为化学能C．植物光合作用合成有机物，说明能量可以创生D．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律3、2021年5月15日我国自主研制的天问一号火星探测器成功登陆火星，已知火星表面引力约为地球表面引力的38%，其空气密度约为地球海平面空气密度的1%。下列关于探测器的描述正确的是（）A．进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，机械能转化为其它形式的能B．探测器为了找到最佳着陆点，着陆前在火星上空有短暂悬停时间，此时没有发生能量的转化C．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，动能逐渐增大D．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，重力势能逐渐增大4、有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（）A．装置所具有的机械能始终不变；B．如果没有能量补充，装置最终会停下来；C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去；D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化5、核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是()A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能6、请补全下面知识结构图。7、如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在粗糙的水平木板上，小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零，则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在（选填“A点”，“A点的左侧”或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能变化情况是（选填“减小”“先减少后增大”“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C的过程中，能量转化的情况为。8、2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。（1）300千克的返回器携带2千克月壤飞离月球时，若在3000N的推力作用下，沿力的方向飞行了15000米，则该过程中推力做功J；（2）如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因：；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是。过关检测1、如图所示，2018年4月2日8时15分左右，天宫一号目标飞行器进入大气层，绝大部分器件在进入大气层过程中烧蚀销毁，剩余部分落入南太平洋中部区域。天宫一号飞行器在这个过程中，下列说法正确的是()A．动能和重力势能都增加 B．机械能保持不变C．内能是通过做功的方式改变的 D．减少的重力势能全部转化成内能2、某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（）A.甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能”3、如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（）A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.给蓄电池充电将电能转化为化学能C.蓄电池放电将化学能转化为电能 D.小风扇工作将化学能转化机械能4、小科自制了一个“电池秋千”，如图所示，他用铜线圈做一个秋千，线圈下方放一块永久磁铁，线圈通电后，轻推线圈，线圈就能不停地摆动。下列有关叙述正确的是（）A．该电池秋千的工作原理和电动机类似B．电池秋千摆动过程中机械能转化为电能C．电池秋千摆动到最低点时动能为零D．改变磁体的两极可以使电池秋千摆动得更快5、如图所示，质量为40g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，最后到达d处时恰好停下。下列有关说法正确的是（）A．小球从a到b的过程中势能全部转化为动能B．小球到达c处不具有动能C．小球停在d处势能减小0.12JD．这一过程能量不守恒6、如图所示为鱼缸中的电动过滤增氧泵的原理图。电动机带动水泵的叶轮旋转把水从进水口吸入，从喷水口中快速喷出，空气就会从进气管进入水中，随水流一起从出水口流出。下列说法不正确的是（）A．水从进水口进入水泵，主要利用了大气压 B．水从水泵中快速甩出来，水泵对水做了功C．喷水口越狭窄，进气管底端的压强就越大 D．增氧泵工作时，把电能转化为水的机械能7、2023年5月30日，我国利用长征二号运载火箭将神舟十六号载人飞船发射升空，并与空间站成功对接，发射任务取得圆满成功。空间站组合体在轨飞行期间，飞船相对于空间站是的；空间站的太阳能电池板将太阳能转化为能；火箭点火后加速上升时，火箭喷出的燃气对火箭的推力（选填“大于”、“小于”或“等于”）火箭对燃气的作用力，在此过程中，飞船的机械能（选填“变大”、“变小”或“不变”）。8、如图，这是班里的“智多星”小科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。9、随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。10、一辆五菱小卡车的输出功率为60kW，载货匀速前进的速度为20m/s，则受到的阻力为N，前进2000m，牵引力做功为J；（2）该车发动机的飞轮转速为2400r/min，则发动机每分钟做次功，完成个冲程，热机工作中大部分内能散失到周围环境中，而散失的能量却不能再自发集中转移到汽缸中用来做功，说明能量转移具有。11、涡轮喷气发动机如图所示为某轴流式涡喷发动机，其结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。其中压气机与涡轮装在同一条转轴上。工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道。空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室。这部分气体在燃烧室中与燃料燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出推动飞机飞行。一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机，其部分参数如下表。其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。热效率η136%推进效率η264%航空燃油热值q5.0×107J/kg（1）喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为能，从而提供动力。空气流过压气机时内能（选填“增大”“减小”或“不变”）；（2）关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是；A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体B．燃料耗尽后还可利用压气机压缩气体推动涡轮转动C．尾喷管中喷出的气流对飞机做功（3）已知上述飞机所受空气阻力与运行速度的关系如图乙所示，当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时，在巡航1h的过程中，需要多少kg的航空燃油？（4）若涡轮喷气发动机的功效是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值，则其功效为多少N/W。

第七章内能第4节能量的转化与守恒考点剖析1、发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（）A.煤、石油属于可再生能源 B.太阳能电池可以将太阳能转化为电能C.能量是守恒的，我们不需要节约能源 D.核电站是利用核聚变释放的能量进行发电【答案】B【解析】A．煤、石油不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误；B．太阳能电池工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故B正确；C．能量是守恒的，但是能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行，故C错误；D．核电站是利用核裂变时释放的能量进行发电的，而不是核聚变，故D错误。故选B。2、下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（

）A．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能B．氢氧化钠与盐酸反应是放热反应，该反应将内能转化为化学能C．植物光合作用合成有机物，说明能量可以创生D．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律【答案】D【解析】A、用电器通电工作时，消耗了电能，得到了其它形式的能，因此将电能转化为其他形式的能，选项错误；B、氢氧化钠与盐酸反应是放热反应，通过化学反应得到了热量，因此将化学能转化为了内能，选项错误；C、能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，选项错误；D、马儿跑的时候需要消耗能量，而草能够为马儿提供能量，因此“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，选项正确，故选D。3、2021年5月15日我国自主研制的天问一号火星探测器成功登陆火星，已知火星表面引力约为地球表面引力的38%，其空气密度约为地球海平面空气密度的1%。下列关于探测器的描述正确的是（）A．进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，机械能转化为其它形式的能B．探测器为了找到最佳着陆点，着陆前在火星上空有短暂悬停时间，此时没有发生能量的转化C．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，动能逐渐增大D．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，重力势能逐渐增大【答案】A【解析】A．进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。故A正确；B．探测器为了找到最佳着陆点，着陆前在火星上空有短暂悬停时间，此时仍需要克服火星的引力，故探测器需要燃烧燃料提供升力，此时有能量的转化。故B错误；C．动能与物体的质量和速度有关，探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，质量不变，速度减小，动能逐渐减小。故C错误；D．重力势能与物体的高度和质量有关。探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小。故D错误。故选A。4、有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（）A．装置所具有的机械能始终不变；B．如果没有能量补充，装置最终会停下来；C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去；D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化【答案】B【解析】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确；D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。故选B。5、核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是()A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能【答案】C【解析】在核反应堆中，核能转化为内能，在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上。6、请补全下面知识结构图。【答案】（1）转移；（2）做功；（3）弹性势能。【解析】（1）热传递的实质是能量的转移。（2）内能和机械能可以通过做功相互转化。（3）动能和势能可以相互转化，势能包括重力势能和弹性势能，动能和弹性势能可以相互转化。7、如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在粗糙的水平木板上，小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零，则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在（选填“A点”，“A点的左侧”或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能变化情况是（选填“减小”“先减少后增大”“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C的过程中，能量转化的情况为。【答案】A点的左侧先减少后增大小车的动能转化为弹簧的弹性势能和小车与木板的内能【解析】小车在粗糙的木板上运动的速度最大时，就是弹簧的弹性势能全部转化成动能时，由以上分析可知，由B到A过程中，弹簧弹性势能除转化为小车的动能外，还要转化为内能。因此正确答案应该用受力分析来得出，当弹簧的推力和小车受到的摩擦力相等时速度最大，也就是在AB间的一点，所以速度达到最大值的位置在A点的左侧；从B到弹簧自然长度A时，是弹簧恢复原状的过程，弹簧的弹性势能减小；从A到C的过程，小车由于惯性继续运动，弹簧发生弹性形变，弹簧的弹性势能增大；所以弹簧的弹性势能的变化情况是先减小后增大；小车从位置A运动到速度为零的C过程中，小车的动能减少，弹簧的弹性势能增加，小车的动能转化成弹簧的弹性势能外，因为有摩擦力，因此小车的动能一部分会转化为小车和木板的内能。8、2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。（1）300千克的返回器携带2千克月壤飞离月球时，若在3000N的推力作用下，沿力的方向飞行了15000米，则该过程中推力做功J；（2）如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因：；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是。【答案】4.5×107跳跃式返回器与大气摩擦距离更长，机械能转化为内能更多月球无大气【解析】（1）根据W=Fs可得，推力所做的功为（2）[由题意可知，采用“跳跃式返回”与“直接进入返回”相比，跳跃式返回器与大气摩擦距离更长，返回器与空气摩擦做功更多，机械能损失更多，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器着陆时动能更小，速度更小。由于月球的上方是真空，嫦娥五号抵达月球时不会克服空气阻力做功，所以不能采用“跳跃式返回”。过关检测1、如图所示，2018年4月2日8时15分左右，天宫一号目标飞行器进入大气层，绝大部分器件在进入大气层过程中烧蚀销毁，剩余部分落入南太平洋中部区域。天宫一号飞行器在这个过程中，下列说法正确的是()A．动能和重力势能都增加 B．机械能保持不变C．内能是通过做功的方式改变的 D．减少的重力势能全部转化成内能【答案】C【解析】A、天宫一号飞行器在进入大气层过程中，速度虽然变大，但质量因烧蚀在不断减小，所以动能不能确定；同时高度降低，重力势能一定减小，故A错误；B、由于飞行器克服空气的摩擦阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以其机械能减小，故B错误；C、天宫一号飞行器在进入大气层过程中，与空气发生摩擦，是通过做功的方式改变内能的，故C正确；D、在整个过程中，减少的重力势能会有一部分转化为动能，所以不能全部转化成内能，故D错误。2、某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（）A.甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能”【答案】C【解析】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。3、如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（）A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.给蓄电池充电将电能转化为化学能C.蓄电池放电将化学能转化为电能 D.小风扇工作将化学能转化机械能【答案】D【解析】A．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故A正确，不符合题意；B．给蓄电池充电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意；C．蓄电池放电，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能，故C正确，不符合题意；D．小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误，符合题意。故选D。4、小科自制了一个“电池秋千”，如图所示，他用铜线圈做一个秋千，线圈下方放一块永久磁铁，线圈通电后，轻推线圈，线圈就能不停地摆动。下列有关叙述正确的是（）A．该电池秋千的工作原理和电动机类似B．电池秋千摆动过程中机械能转化为电能C．电池秋千摆动到最低点时动能为零D．改变磁体的两极可以使电池秋千摆动得更快【答案】A【解析】A．由题图可知，该电池秋千的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，与电动机的工作原理相同，故A正确；B．电池秋千摆动过程中消耗了电能，得到了机械能，所以是将电能转化为机械能，故B错误；C．电池秋千摆动到最低点时，受到的磁场力最大，速度最大，动能最大，故C错误；D．改变磁体的两极无法改变磁场力的大小，故D错误。故选A。5、如图所示，质量为40g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，最后到达d处时恰好停下。下列有关说法正确的是（）A．小球从a到b的过程中势能全部转化为动能B．小球到达c处不具有动能C．小球停在d处势能减小0.12JD．这一过程能量不守恒【答案】C【解析】A．小球由a到b过程中，质量不变，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能；由于存在摩擦，克服摩擦做功，一部分重力势能转化为内能，所以重力势能不是全部转化为动能，故A错误；B．小球运动到c处时在竖直方向上速度为0，但在水平方向上有一定的速度，动能不为0，故B错误；C．小球停在d处势能减小的重力势能为，故C正确；D．小球到达d点后停下，此时d点的高度要小于a点的高度，所以d的机械能要小于a点的机械能，由此可知，小球在滚动的过程中机械能是逐渐变小的，机械能不守恒，但总能量是守恒的，故D错误。故选C。6、如图所示为鱼缸中的电动过滤增氧泵的原理图。电动机带动水泵的叶轮旋转把水从进水口吸入，从喷水口中快速喷出，空气就会从进气管进入水中，随水流一起从出水口流出。下列说法不正确的是（）A．水从进水口进入水泵，主要利用了大气压 B．水从水泵中快速甩出来，水泵对水做了功C．喷水口越狭窄，进气管底端的压强就越大 D．增氧泵工作时，把电能转化为水的机械能【答案】C【解析】A．当水泵工作时，泵内气压小于外界大气压，水在外界大气压的作用下被压入水泵内，主要是利用大气压来工作的，故A正确，不符合题意；B．当水从出水管口快速喷出时，水泵对水做功，将水从出水管口压出，故B正确，不符合题意；C．喷水口越狭窄，流速越大，压强越小，所以进气管底端的压强就越小，外界大气压就会将更多的空气压入到出水管中，故C错误，符合题意；D．增氧泵工作时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为水的机械能，故D正确，不符合题意。故选C。7、2023年5月30日，我国利用长征二号运载火箭将神舟十六号载人飞船发射升空，并与空间站成功对接，发射任务取得圆满成功。空间站组合体在轨飞行期间，飞船相对于空间站是的；空间站的太阳能电池板将太阳能转化为能；火箭点火后加速上升时，火箭喷出的燃气对火箭的推力（选填“大于”、“小于”或“等于”）火箭对燃气的作用力，在此过程中，飞船的机械能（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】静止电等于变大【解析】飞船与空间站成功对接成组合体后，飞船相对于空间站是静止的。空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能，可供空间站使用。火箭喷出的燃气对火箭的推力和火箭对燃气的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在不同的物体上。火箭点火后加速上升时，飞船的重力势能和动能都增大，故机械能也变大。8、如图，这是班里的“智多星”小科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。【答案】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。9、随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。【答案】内能方向性【解析】汽油燃烧发生化学反应，同时放出热量，所以汽油机将内能转化为机械。由于燃料燃烧放出热量，将内能转化为机械能，但燃料燃烧产生的内能不能再转化为燃料的化学能，所以能量的转化具有方向性。10、一辆五菱小卡车的输出功率为60kW，载货匀速前进的速度为20m/s，则受到的阻力为N，前进2000m，牵引力做功为J；（2）该车发动机的飞轮转速为2400r/min，则发动机每分钟做次功，完成个冲程，热机工作中大部分内能散失到周围环境中，而散失的能量却不能再自发集中转移到汽缸中用来做功，说明能量转移具有。【答案】300012004800方向性【详解】（1）车的输出功率为60kW，载货匀速前进的速度为20m/s，则车受到的牵引力；汽车匀速前进，由二力平衡条件可知，车受到的阻力等于牵引力等于3000N。前进2000m，牵引力做功；（2）发动机的飞轮转速为2400r/min，由于发动机完成4个冲程，转2圈，做1次功，所以发动机1分钟完成4800个冲程，做1200次功。高温高压的燃气的内能可以推动活塞做功，散失的能量却不能再自发集中转移到汽缸中用来做功，说明能量转移具有方向性。11、涡轮喷气发动机如图所示为某轴流式涡喷发动机，其结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。其中压气机与涡轮装在同一条转轴上。工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的