14.3 能量的转化和守恒 同步练习
一、单选题
1．（2022秋·河北唐山·九年级期末）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。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．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C．北斗导航卫星加速升空过程中，其机械能增大
D．火箭升空过程中，外壳与大气摩擦温度升高，其内能转化为机械能
2．（2022秋·河北保定·九年级统考期末）下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧过程中燃料的内能转化为化学能
B．北极寒冷的冰川没有内能
C．中国空间站中的水球内部分子间没有作用力
D．同样在阳光照射下，沙子比海水烫是因为水的比热容比沙子大
3．（2022秋·河北唐山·九年级统考期末）如图所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。下列说法正确的是（ ）
A．弹性小球反复跳起落下过程中，小球机械能总量保持不变
B．小球越跳越低，说明小球的一部分机械转化为其它形式的能量
C．小球越跳越低，说明能量不可能是守恒的
D．小球越跳越低，最终会停止跳动，说明小球的机械能凭空消失
4．（2022秋·河北保定·九年级统考期末）下列说法正确的是（ ）
A．一定质量的物体，吸收的热量越多，比热容越大
B．热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量越多
C．热机效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染
D．自然界的能量是可以转化的，随着科技的进步将来是有可能制作出永动机的
5．（2022秋·河北沧州·九年级统考期末）2021年9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，神十二安全降落在东风着陆场预定区域（如图所示为飞船返回过程模拟示意图）。下列有关说法正确的是（ ）
A．火箭的燃料燃烧的过程是内能转化为化学能
B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能
C．在大气层内的降落过程中，与空气摩擦是机械能转化成内能
D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的比热容
6．（2022秋·河北沧州·九年级统考期末）根据能量守恒定律，下列情形中可能发生的是（ ）
A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B．不考虑空气阻力时，小球从光滑的U形槽斜面由静止滚下后，会永不停息地在两侧来回运动
C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
7．（2022秋·河北·九年级期末）如图所示，是载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（ ）
A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能
C．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大
8．（2022秋·河北承德·九年级统考期末）如图所示是某地区使用的“风光互补”最观照明灯它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是（ ）
A．蓄电池白天充电时，蓄电池将电能转化为化学能
B．利用风力发电时，将电能转化为机械能
C．光电池板工作时，是将太阳能转化为化学能
D．照明灯工作时，是将内能转化为电能
9．（2022秋·河北廊坊·九年级统考期末）关于能量守恒定律的下列说法中。正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
10．（2022秋·河北保定·九年级期末）在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是
A． B． C． D．
11．（2022秋·河北衡水·九年级期末）如图所示是内燃机工作时的某冲程示意图，以下事例中能量的转化与其相同的是
A．火箭升空 B．用电炉加热水
C．衣服在阳光下暴晒升温 D．双手摩擦生热
12．（2022秋·河北石家庄·九年级石家庄市第四十中学期末）下列对能量转化的描述不正确的是（ ）
A．蓄电池充电：化学能→电能
B．电动机工作：电能→机械能
C．人骑自行车：化学能→机械能
D．内燃机工作：化学能→内能→机械能
二、填空题
13．（2022秋·河北邢台·九年级统考期末）2022年11月29日23时08分，神舟十五号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。航天员在太空出差6个月，任务的主要目的包括验证空间站具备乘组轮换能力，并实现航天员乘组首次在轨轮换。如图1所示是火箭发射时的场景和天和核心舱图片。
（1）发射火箭时用液态氢气做燃料主要是利用它的 高（选填“比热容”、“密度”或“热值”）的特性；
（2）高温燃气将火箭推向太空的过程中，火箭发动机工作时的能量转化过程与图2 （选填“甲”或“乙”）所示热机工作冲程相同；
（3）天和核心舱大面积采用可展柔性太阳电池翼和6组锂离子蓄电池满足舱内所有设备运转和航天员生活用电，其中太阳能电池翼是直接将太阳能转化为 能。
14．（2022秋·河北保定·九年级统考期末）在热机的各种损失中 带走的能量最多，设法利用这些能量，是提高燃料利用率的重要措施；“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后送入内燃机的进气口，这样做的好处是 （选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量， （选填“提高”或“降低”）内燃机的效率。
15．（2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末）某品牌汽车在高速公路上以110km/h的速度行驶了100km，共消耗汽油的质量为6kg，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧这些汽油所放出的热量为 J，若此时汽油机曲轴转速为3600r/min，则汽油机每秒内对外做功 次。在刹车的过程中，伴随着能量从机械能转化为内能散失到空气中，此过程能量的总和 （填“增大”、“不变”或“缩小”）。
三、实验题
16．（2022秋·河北廊坊·九年级统考期末）为了探究做功与物体内能变化的关系，某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验，如图所示；
【提出问题】
做功与物体内能的变化存在怎样的关系？
【制订计划与设计实验】
（1）步骤1：先用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示；
（2）步骤2：关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内部气体的温度，如图乙所示；
（3）步骤3：打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内部气体的温度，如图丙所示；
【分析与论证】
（1）该实验通过 的变化来反映气体内能的变化，这里所运用的物理研究方法是 ；
（2）用手按压活塞快速打气使喷雾器内气体内能增加；
（3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小风扇转动，此时气体的内能转化为风扇的 ；
【实验结论】
（1）比较 两图可知，外界对气体做功，气体内能增大；比较 两图可知，气体对外界做功，气体内能减小；
（2）做功可以改变物体的内能，它在改变物体内能的效果上与热传递是 的。
四、计算题
17．（2022秋·河北保定·九年级期末）随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家．一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km／h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW．若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4．6×107J／kg，小汽车发动机的效率为25％．求小汽车在这段路程中：
(1)运动的时间；
(2)发动机所做的功；
(3)消耗汽油的质量．
参考答案：
1．C
【详解】A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，故A错误；
B．火箭升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，故B错误；
C．北斗导航卫星加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度不断增大，重力势能增大，所以机械能增大，故C正确；
D．火箭发射升空的过程中，外壳与空气摩擦，通过做功的方式使外壳的内能增大，温度升高，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】A．燃料燃烧时将燃料的化学能转化为内能，故A错误；
B．分子都在不停地做无规则运动，所以北极寒冷的冰川具有内能，故B错误；
C．中国空间站中的水球内部分子间存在相互作用力，故C错误；
D．因为水的比热容较大，同样受热或冷却的情况下，吸收或放出相同热量，但水的温度变化比沙小。因此，在受太阳照射条件相同时，沙滩比海水的温度高，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，这说明小球的机械能减少，故A错误；
BC．机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，将机械能转化成了部分内能，但能量的总量是守恒的，故B正确，C错误；
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失；根据能量守恒定律可知，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】A．比热容是物质的一种特性，物质种类、状态没变，比热容就是相同的，与物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系，故A错误；
B．燃料的热值越大，燃料完全燃烧，但质量不定，放出的热量不一定多，故B错误；
C．热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；热机的效率高，做相同的功消耗燃料少，从而节能减排；故C正确；
D．永动机违背了能量守恒定律，所以不可能造出永动机，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】A．燃料燃烧是化学变化，将化学能转化为内能，故A错误；
B．反推发动机点火后，发动机将内能转化为机械能，故B错误；
C．在大气层内的降落过程中，火箭与空气摩擦做功，机械能转化成内能，故C正确；
D．火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】A．子弹射穿木板，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故A不符合题意；
B．不考虑空气阻力的影响，小球在光滑的U形槽斜面中由静止滚下，机械能守恒，小球会在两侧来回运动，不会停止，故B符合题意；
C．在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故C不符合题意；
D．机械表工作靠表内弹簧的弹性势能转化为机械能，几天就会消耗完毕，不会一直默默地走下去，故D不符合题意。
故选B。
7．D
【详解】A．火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出，这些“白气”产生的原因是：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成，故A错误；
B．火箭上升过程中，速度增大、高度增大，则火箭的动能增大，重力势能增大，机械能增大，将燃料的化学能转化为机械能，故B错误；
C．火箭喷出燃气后周围空气温度升高，分子的热运动加剧，故C错误；
D．燃气主要通过热传递使周围的空气温度升高，内能增大，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】A．蓄电池白天充电时，蓄电池将电能转化为化学能储存起来，故A符合题意；
B．风能属于机械能的一种，利用风力发电时，将机械能转化为电能，故B不符合题意；
C．光电池板工作时，是将太阳能转化为电能，故C不符合题意；
D．照明灯工作时，是将电能转化为光能，故D不符合题意。
故选A。
9．D
【分析】能量即不会消灭，也不会产生，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，在能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
【详解】AB．能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；
C．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；
D．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。
故选D。
【点睛】本题考查了对能量守恒定律的理解，是一道基础题。
10．A
【详解】A、下压活塞时，活塞对封闭气体做功，机械能转化为内能，故A符合题意；
B、由图可知，这是内燃机的做功冲程，在该冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，故B不符合题意；
C、电暖器工作时，电能转化为内能，故C不符合题意；
D、水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能转化为活塞的机械能，故D不符合题意．
11．A
【详解】如图所示内燃机工作时的示意图，两气门关闭，火花塞点火，燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能．
A. 火箭是热机的一种，利用喷气发动机，内能转化为机械能，故A正确；
B. 用电炉加热水，电能转化为内能，故B错误；
C. 衣服在阳光下暴晒升温，是热传递的过程，增加物体的内能，故A错误；
D. 双手摩擦生热，消耗机械能．获得内能，即机械能转化为内能，故D错误；
故选A．
【点睛】四冲程内燃机的一个工作循环，曲轴转过两周，由四个冲程组成，分别为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中做功和压缩冲程有能的转化．考题中常出现要牢记．
12．A
【详解】A．蓄电池充电时消耗电能使蓄电池内部发生化学变化以化学能的形式储存起来，因此属于电能转化为化学能，故A错误，符合题意；
B．电动机工作：电能→机械能，故B正确，不符合题意；
C．人骑自行车：化学能→机械能，故C正确，不符合题意；
D．内燃机工作：化学能→内能→机械能，故D正确，不符合题意。
故选A。
13． 热值 甲 电
【详解】（1）[1]发射火箭时用液态氢气做燃料主要是利用它的热值大的特性，相同质量的液态氢和其它燃料相比，完全燃烧时放出的热量更多。
（2）[2]火箭发动机工作时将燃气的内能转化为火箭的机械能；由图2甲可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为热机的做功冲程，在该冲程中内能转化为机械能，由图2乙可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为热机的压缩冲程，在该冲程中机械能转化为内能，所以，火箭发动机工作时的能量转化过程与图2甲所示的热机工作冲程相同。
（3）[3]太阳能电池翼是直接将太阳能转化为电能。
14． 排出的废气 减小 提高
【详解】[1]在热机的各种损失中，排出的废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
[2]“涡轮增压”技术中，利用热机排出的废气带动涡轮旋转，把废气的一部分内能转化为涡轮的机械能，减小了排出废气带走的能量。
[3]通过涡轮的旋转，将新鲜的空气压缩后又送入内燃机的进气口，涡轮的机械能转化为空气的内能，被内燃机再次利用，提高了内燃机的效率。
15． 2.76×108 30 不变
【详解】[1]汽油完全燃烧产生的热量
[2]四冲程汽油机的飞轮转速是
也就是1s飞轮转动60r，因为完成一个工作循环，要经过四个冲程，燃气对外做功一次，飞轮转动两周，所以该汽油机每秒内完成120个冲程，对外做功30次。
[3]据能量的守恒定律可知，汽车刹车的过程，通过做功，将机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程能量的总和是不变的。
16． 温度计示数 转换法 机械能 甲、乙 甲、丙 等效
【详解】分析与论证
（1）[1][2]内能与温度有关，实验中有数字式温度计，可以测量气体的温度，该实验通过温度计示数的变化来反映气体内能的变化，这种用容易观察的现象反映另一不易观察的现象，这是转换法。
（3）[3]打开喷嘴处的阀门，迅速放出壶内一部分气体时，里面的气体对外做功，喷雾器前的小风扇转动，气体的内能转化为风扇的机械能。
实验结论
（1）[4]比较甲和乙两图，手压活塞，对壶内气体做功，观察到气体温度上升，即气体内能增大，所以外界对气体做功，气体的内能增大。
[5]比较甲和丙两图，气体被放出，使小叶轮转动，即气体对外界做功，将内能转化为机械能此时，观察到气体温度下降，即气体内能减小，所以气体对外界做功，气体内能减小。
（2）[6]通过以上分析可知，做功可以改变物体的内能，它在改变物体内能的效果上与热传递是等效的。
17．（1）（2）（3）8.7kg
【详解】（1）小汽车的速度：
v=72km/h=20m/s
由公式v=s/t得：
t=s/v=100000m/20m/s=5×103s．
（2）根据功率的定义式P=W/t得：
W=Pt=20000W×5000s=1×108J．
（3）汽油完全燃烧放出的热量，又因为，可得：
