人教版九年级全一册 14.3 能量的转化和守恒
一、单选题
1．2021年5月29日20时55分，货运飞船“天舟二号”在海南文昌发射场成功发射，并在8小时后与“天和核心舱”成功实现自主交会对接。则下列说法中错误的是（ ）
A．用氢作燃料，是因为氢的热值大
B．“天舟二号”打开太阳能帆板后可将太阳能转化为电能
C．火箭向下喷燃气才能上升，是因为力的作用是相互的
D．“天舟二号”和“天和核心舱”对接时，两者的动能均为0
2．前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是（ ）
A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大
C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高
3．下列关于能量的说法中正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电热水壶工作时是将内能转化为电能
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
4．如图所示的是某自发热食品，食用时只需将特制的发热包（装有铁粉、铝粉、焦炭、活性炭、生石灰等材料）放在食盒底部，用一杯凉水即可制作出热气腾腾的食物。下列说法错误的是（ ）
A．加热食物的过程中，发热包的化学能转化为食物的内能
B．食物被加热后，在附近能闻到饭菜的香味，这是扩散现象
C．这是利用做功的方式增加食物的内能
D．食物温度升高的过程中，分子热运动变得更加剧烈
5．电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇，电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是（ ）
A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能
C．太阳能转换成机械能 D．内能转化成机械能
6．据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（ ）
A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现
7．2021年10月16日，中国在酒泉卫星发射中心升空的神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，发射取得圆满成功，下列说法正确的是（ ）
A．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能
B．燃料的质量越大，热值越大
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大
D．火箭发动机的效率可以达到100%
8．下列关于机械功和机械能的说法中正确的是（ ）
A．悬挂在天花板上的吊扇因为没有做功，所以不具有能量
B．洒水车在洒水的过程中匀速行驶，所以洒水车的动能保持不变
C．小明乘电梯上楼，电梯在匀速上升的过程中，动能转化为重力势能
D．在各种形式的能相互转化过程中，各种形式能的总量一定守恒
9．关于图所示的四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A．甲图，软木塞飞出时，管内气体的内能转化为软木塞的机械能
B．乙图，工人锯木头，是通过热传递使木头的内能改变
C．丙图，迅速下压活塞，是通过热传递改变筒内空气的内能
D．丁图，冬天我们使用暖水袋取暖是通过做功的方式实现的
10．热机工作时能量的转化过程是（ ）
A．热能→化学能→机械能 B．化学能→热能→机械能
C．化学能→机械能→热能 D．热能→机械能→化学能
二、填空题
11．如图，这是班里的“智多星”小明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，理由是______。
12．第24届冬季奥林匹克运动会2022年2月4日~2022年2月20日在北京举行。图是中国冰壶队比赛的情景，掷球员将冰壶沿水平冰面推出表明______；冰壶前进时将机械能转化为______能；如果摩擦力为零，运动的冰壶将______（选填“静止”、“逐渐停下来”或“做匀速直线运动”）。
13．第七届世界军人运动会开幕式上，主火矩塔的点燃采用“水火交融”的方式点燃，让现场观众无不惊叹！其实火矩燃烧的是天然气，天然气密度小，通过水这一介质把燃气托到水柱的上方进行燃烧，天然气燃烧时将燃料的______能转化为______能和光能。若水池中有质量为1t的20℃水，这个过程中水的温度升高30℃，则水吸收热量为______J。
14．如图所示，向盒中滴入几滴酒精后就闻到了酒精的气味，酒精发生的物态变化是 ______ ，将盒盖盖紧后启动电火花发生器，盒盖向外飞出，这说明了力可以改变物体的 ______ ，盒盖的机械能是由燃气的 ______ 能转化而来的。
15．火药在子弹壳里燃烧生成的高温高压的燃气推出弹头后燃气温度______，这是用______方法使燃气内能______，将燃气的一部分内能转化为弹头的______能。
三、综合题
16．太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点，现在很多居民都在用．
（1）太阳能热水器工作时，把太阳能转化为水的________能．
（2）有一太阳能热水器，装满水后，水的质量是200kg，水的初温10℃，若水箱里的水吸收的热量是4.2×107J，问水温可以升高到多少℃？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]．____
17．阅读下列短文，回答问题。
纯电动汽车
2016年12月18日北京市空气重污染应急指挥部再度发布红色预警：12月19日7时至12月22日24时启动空气重污染红色预警措施，同时实施机动车单双号行驶措施，机动车周末也将单双号行驶。而纯电动汽车却不受单双号行驶的限制。
纯电动汽车（BEV﹣Battery Electric Vehicle ）是指以车载电源为动力，仅由电动机驱动的机动车。纯电动汽车使用的是电能，不产生尾气污染，电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点，其他装置基本与内燃机汽车相同。当汽车待车时，比如在红灯或者堵车的时候，普通汽车还需要耗油，纯电动汽车停止时不消耗电能。纯电动汽车的变速操作就像调节手机音量一样简单，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的回收，市场主流电动机的效率在95%左右，远超内燃机的效率。纯电动汽车使用的锂电池不含污染环境的重金属，非常环保。纯电动汽车的电能会有一部分来源于火电厂，而目前我国大型的火电厂设备先进，燃料燃烧充分，粉尘及废气能够得到集中处理。按照《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014﹣2020年）》要求，东部地区10万千瓦以上的燃煤机组都要在2017年年底实现超低排放，中部地区30万千瓦以上的燃煤机组都要在2018年年底实现超低排放。
根据2000﹣2016年的机动车保有量数据统计，全国机动车由1609万辆增加到2.85亿辆，其中纯“电动汽车33.2万辆；北京市机动车由150.7万辆增加到544万辆，其中纯电动汽车2.15万辆。目前，我国是世界第一大石油进口，原油的对外依存度突破国际公认的警戒线50%，达到了60.6%．纯电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，并将有限的石油资源用于更重要的方面。相信在不久的将来，随着车载电池续航能力地不断提高及充电配套设施的稳步完善，纯电动汽车一定能得到普及。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）电动机主要是将电能转化为______能的装置；
（2）在制动过程中，纯电动汽车的电动机停止电能的输出，并将______转化为电能；
（3）对于“纯电动汽车并不是真正的零污染，只不过是把普通汽车尾气的污染转移到了火电厂”这样的观点，谈谈你的看法______？
18．阅读短文，回答问题：
压电陶瓷
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，具有压电性，包括正压电性和逆压电性．正压电性是指某些电介质在机械外力作用下，介质内部正负电荷中心发生相对偏移而引起极化，从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷．如图甲所示，当给陶瓷片施加一外界拉力F时，陶瓷片的两端会出现充电现象；相反加以压力F时会出现放电现象．这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应．
另外，压电陶瓷具有自发极化的性质，而自发极化可以在外加电压的作用下发生转变．因此当给具有压电性的电介质加上外电压时会发生如图乙所示的变化，压电陶瓷会有变形．压电陶瓷之所以会有变形，是因为当加上与自发极化相同的外电压时，相当于增强了极化强度．极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长．相反，如果加反向电压，则陶瓷片沿极化方向缩短．这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应．
声音转换器是最常见的应用之一．像传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探测仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器．如儿童玩具上的蜂鸣器就是内部振荡电路产生交流电压加到压电陶瓷上，通过逆压电效应产生同频率振动，而发出人耳可以听得到的声音．请根据上述材料，回答下列问题
（1）压电效应实现了_____能与电能之间的相互转化．
（2）将压电陶瓷压缩时，可产生_____压电效应（选填“正”或“逆”）．
（3）当给如图的压电陶瓷上电极接在电源负极，下电极接在电源正极时，晶体的厚度将_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）某些声音的记录和再现中也应用了压电效应．下列关于这一应用的说法正确的是_____
A．声音的记录应用了正压电效应，再现应用了逆压电效应
B．声音的记录应用了逆压电效应，再现应用了正压电效应
C．声音的记录和再现都应用了正压电效应
D．声音的记录和再现都应用了逆压电效应
（5）儿童玩具上的蜂鸣器中振荡电路产生交流电压随时间变化的图象可能是_____
A． B． C． D．
19．2022年北京冬奥会期间，百余辆我国自主研发“氢腾”燃料电池系统的氢能客车为延庆赛区提供交通接驳保障服务。这批氢能客车额定净输出功率80.4kW，设计时速100km/h，加满氢仅需10分钟，总续驶里程超过600公里，适应低温、爬坡等路况，满足北方城市低温运行要求，相较传统化石能源车辆，氢能客车每行驶100公里，可减少约70公斤二氧化碳排放，相当于14棵普通树木一年的吸收量。求：
（1）“氢腾”燃料电池系统的氢能客车工作时将化学能转化为______能再转化为机械能；
（2）氢能客车以80kW的恒定功率，按设计时速匀速行驶10km所做功；( )
（3）氢能客车匀速行驶时所受的阻力为车重的0.04倍，氢能客车的重力；( )
（4）车轮与地面的总受力面积为0.12m2，求客车静止时对水平地面的压强。( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．氢相比其它常规燃料，热值更大，较适合做飞船的燃料，故A正确，A不符合题意；
B．太阳能板是一种将太阳能转化为电能的装置，故B正确，B不符合题意；
C．火箭向下喷气，根据力的作用是相互的可知，气会对火箭一个向上的力，故C正确，C不符合题意；
D．“天舟二号”和“天和核心舱”对接时，它们都一直在运动，所以两者都存在动能，故D错误，D符合题意。
故选D。
2．D
【详解】
A．氢气燃烧生成水，其燃烧无污染是最大的优点，因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一，A项正确，故A项不符合题意；
B．因为氢气的热值高、密度小，所以氢气是发动机的一种理想燃料，B项正确，故B项不符合题意；
C．“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功，从而推动机器运转，C项正确，故C项不符合题意；
D．利用水制取氢气耗能高，即消耗其他形式的能量多于氢气燃烧释放的内能，且内能不可能全部转化为机械能，所以“水氢发动机”的效率较低，这也是它没有真正投入使用的重要原因，D项错误，故D项符合题意。
故选D。
3．C
【详解】
A．洗衣机工作时是将电能转化为机械能，故A错误；
B．电热水壶工作时是将电能转化为内能，故B错误；
C．水力发电是将水的机械能转化为电能，故C正确；
D．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，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．将特制的发热包（装有铁粉、铝粉、焦炭、活性炭、生石灰等材料）放在食盒底部，用一杯凉水，即可制作出热气腾腾的食物，发热包内的物质与水起化学反应放出热量，故加热食物的过程中，发热包的化学能转化为食物的内能，故A正确，不符合题意；
B．不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。食物被加热后，在附近能闻到饭菜的香味，这是扩散现象，故B正确，不符合题意；
C．改变物体内能方法是做功和热传递，这是利用热传递的方式增加食物的内能的，故C错误，符合题意；
D．温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度，食物温度升高的过程中，分子热运动变得更加剧烈，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．A
【详解】
电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故BCD错误，A正确。
故选A。
6．B
【详解】
A．能量守恒定律规定，能量既不可能凭空产生，也不会凭空消失，一切能量都是守恒的，发电技术没有突破了能量守恒定律，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，如果没有能量补充，装置不可能凭空产生能量，装置没有能量，最终会停下，故B正确；
C．根据能量守恒定律，没有能量补充，装置就不能转动了，故C错误；
D．不靠任何能量补充，1度电的能量不可能会凭空增加，1度电不可变为10度电的装置，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．火箭点火加速升空时，火箭的质量不变，速度变大，高度升高，火箭的动能和重力势能变大，火箭的机械能变大，火箭燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A错误；
B．热值是燃料的一种性质，燃料的质量越大，热值不变，故B错误；
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，同等质量的氢气完全燃烧放出的热量比其他燃料放出的热量多，故C正确；
D．由于发动机工作时总是存在热量损失，火箭发动机的效率小于100%，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．悬挂在天花板上的吊扇虽然没有做功，但它能够做功，故具有能量，故A错误；
B．洒水车在洒水的过程中匀速行驶，质量减小，速度不变，故动能变小，故B错误；
C．小明乘电梯上楼，电梯在匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，故动能不变；同时高度增加，故势能增加，所以机械能增大，即消耗的电能转化为机械能，故C错误；
D．据能量的守恒定律可知，在各种形式的能相互转化过程中，各种形式能的总量一定守恒，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
A．甲图中软木塞飞出时，水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能，管内水蒸气的内能减少，故A正确；
B．乙图，工人锯木头，是通过做功使木头的内能改变，故B错误；
C．丙图中迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，通过做功改变筒内空气的内能，故C错误；
D．冬天我们使用暖水袋取暖是通过热传递的方式实现的，故D错误。
故选A。
10．B
【详解】
热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。
故选B。
11． 不能 永动机违背了能量守恒定律
【详解】
[1][2]这个设想是制作成一个永动机，是不能实现的；该装置转动时，本质是将热水的内能转化为机械能，随着转轮的转动及环境的影响，热水内能减小，温度降低，热水逐渐变为冷水，由于能量转化和转移具有方向性，而且能量的总量不变，冷水不会自动变热，转轮最终会停止转动，这是因为这个永动机违背了能量守恒定律。
12． 力可以改变物体的运动状态 内 匀速直线运动
【详解】
[1]冰壶原来静止，掷球员对冰壶施加一个力后，冰壶就在水平面上运动起来，说明力可以改变物体的运动状态。
[2]冰壶前进过程中受到摩擦力作用，摩擦做功将机械能转化为内能。
[3]如果摩擦力为零，运动的冰壶在水平面上不受力的作用，根据牛顿第一定律可知，冰壶将做匀速直线运动。
13． 化学 内 1.26×108
【详解】
[1][2]燃料燃烧时将化学能转化为内能和光能。
[3]水吸收热量为
14． 汽化 运动状态 内
【详解】
[1]我们能够闻到酒精味，是因为液态的酒精发生汽化变成了气态扩散到了空气中；
[2]将盒盖盖紧后启动电火花发生器，酒精瞬间剧烈燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，使盒盖向外飞出，这说明了力可以改变物体的运动状态；
[3]盒盖的机械能是由燃气的内能转化而来的，即内能对外做功。
15． 降低 做功 减小 机械能
【详解】
[1]火药在子弹壳里燃烧生成的高温、高压的燃气，燃气对弹头做功，推出弹头后燃气温度降低。
[2][3][4]在这一过程中高温、高压的燃气对弹头做功，推出弹头后燃气内能减小，这是用做功方法使燃气内能减小，将燃气的一部分内能转化为弹头的机械能。
16． 内 60℃
（1）太阳能热水器可以把太阳能转化为水的内能；
（2）知道水的质量和比热容以及水的初温、吸收的热量，根据Q吸=cm（t-t0）求出水温可以升高到的温度．
【详解】
(1)太阳能热水器工作将水加热，把太阳能转化为水的内能；
(2)∵Q吸=cm(t t0)∴水的末温：t=+t0= +10℃=60℃
17． 机械（动） 机械能（动） 见解析
【详解】
（1）[1]电动机在工作时，主要是将电能转化为机械能（动能）。
（2）[2]在制动过程中，纯电动汽车的电动机停止电能的输出，电动机可自动转化为发电机，因此，可将机械能（动能）转化为电能。
（3）[3]由材料介绍可知，纯电动汽车的电能会有一部分来源于火电厂，而目前我国大型的火电厂设备先进，燃料燃烧充分，粉尘及废气能够得到集中处理。虽然纯电动汽车并不是真正的零污染，但对节约资源、保护环境仍有重大的意义。
18． 机械 正 增大 A C
（1）---（3）结合课文内容进行分析；
（4）根据声音的记录是机械效应转变成电效应的现象，声音的再现是电效应转变成机械效应的现象可判断所属类型；
（5）人耳可以听得到的声音的频率范围是20Hz～20000Hz，所以振荡电路产生交流电压加到压电陶瓷上，通过逆压电效应产生振动频率应该在20Hz～20000Hz；根据f＝求出各个选项的振动频率即可得出答案．
【详解】
（1）压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，具有压电性；故压电效应实现了机械能与电能之间的相互转化．
（2）当给陶瓷片施加一外界压力时，陶瓷片的两端会出现放电现象；这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应．由此可知，将压电陶瓷压缩时，可产生正压电效应．
（3）当给如图的压电陶瓷上电极接在电源负极，下电极接在电源正极时，此时所加上的外电压与自发极化相同时，相当于增强了极化强度，使压电陶瓷片沿极化方向伸长，故晶体的厚度将增大．
（4）声音的记录是机械效应转变成电效应的现象，应用了正压电效应；声音的再现是电效应转变成机械效应的现象，应用了逆压电效应；故A正确，BCD错误．故选A．
（5）人耳可以听得到的声音的频率范围是20Hz～20000Hz，所以振荡电路产生交流电压加到压电陶瓷上，通过逆压电效应产生振动频率应该在20Hz～20000Hz；
A．此振荡电路的周期为T＝1×10﹣1s，则逆压电效应产生振动频率f＝＝＝10Hz，此振动频率不在人耳可以听得到的声音的频率范围内，故A不符合题意；
B．此振荡电路的周期为T＝6×10﹣2s，则逆压电效应产生振动频率f＝＝＝Hz，此振动频率不在人耳可以听得到的声音的频率范围内，故B不符合题意；
C．此振荡电路的周期为T＝3×10﹣3s，则逆压电效应产生振动频率f＝＝Hz，此振动频率在人耳可以听得到的声音的频率范围内，故C符合题意；
D．此振荡电路的周期为T＝2×10﹣5s，则逆压电效应产生振动频率f＝＝＝5Hz，此振动频率不在人耳可以听得到的声音的频率范围内，故D不符合题意．
19． 电 2.88×107J 7.2×104N 6×105Pa
【详解】
（1）[1]氢能客车工作时，消耗电池中存储的化学能，将其转化为电能，电动机消耗电能，并将其转化为机械能。
（2）[2]由题意可知，设计时速为v=100km/h，故由可得，按设计时速匀速行驶10km所用时间为
故由W=Pt可得，氢能客车以80kW的恒定功率匀速行驶360s所做的功为
W=Pt=80×103W×360s=2.88×107J
（3）[3]由题意可知，汽车行驶的路程为
s=10km=1×104m
故由W=Fs可得，汽车的牵引力为
由受力分析可知，汽车行驶时牵引力与阻力是一对平衡力，故可得
f=F=2.88×103N
又由题意可知， f =0.04G，故可得氢能客车的重力为
（4）[4]由受力分析可知，汽车静止在水平路面上时对水平地面的压力F压等于汽车的重力G，即
F压=G=7.2×104N
故由可得，汽车静止在水平路面上时对水平地面的压强为
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