九年级物理下册第二十章能源与能量守恒定律定向练习
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、2020年6月23日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能
B．卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为内能
C．火箭升空用的燃料使用液态氢，主要是因为清洁无污染
D．火箭升空时是动能转化为机械能
2、学习了能量的转化与守恒后，你觉得下面哪句话是正确的（ ）
A．在操场上滚动的小球，动能越来越小，最后消失了
B．随着科学技术的进步，热机的效率可以达到100%
C．人们曾经设想的永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
D．由于自然界中的总能量是不变的，所以我们不需要节约能源
3、近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列有关说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后，质量会变大
B．“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，利用其导电性好
C．“天和号”核心舱升入太空后，与地面通过电磁波联系
D．“国和一号”核电机组发电，利用的是核聚变释放能量
4、如图为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，从核能到电能，图中所示的转化顺序正确的是（ ）
A．核能，化学能，机械能，电能 B．核能，内能，机械能，电能
C．核能，机械能，内能，电能 D．核能，内能，化学能，电能
5、下列说法中，正确的是（ ）
A．化石能源可短期内从自然界得到补充
B．核反应中发生的链式反应，是不可以控制的
C．飞机起飞前空乘人员要求乘客关闭手机、电脑等电子设备，这是避免飞机导航设备和操作系统受到无线电波的干扰
D．“北斗卫星”利用红外线向地面传送信息
6、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
7、福清核电5号机组是利用核反应堆发生核反应发电，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆是利用核裂变产生核能
B．核能属于可再生能源
C．用水给堆芯降温，是水的比热容小
D．发电机把电能转化为机械能
8、2021年1月30日，全球第一台“华龙一号"核电机组——中核集团福建福淸核电5号机组投入商业运行。下列说法正确的是（ ）
A．核燃料发电后产生的废弃物可以按照一般垃圾处理
B．核电站中的能量转化是将核能最终转化为电能
C．核电站是利用核聚变释放能量来发电
D．通过改进科学技术，可以让核电站的能源转化的效率达100%
9、太阳帆在宇宙飞船上的安装运用，让电影《流浪地球》中飞船持续航行成为可能。研究发现1.25× m2 的太阳帆正对着太阳时，会受到太阳光的压力约为1N，推动飞船前进。推进阶段，飞船的太阳帆正对太阳的面积为5× m2；在1小时内前进100km。 下列分析正确的是（ ）
A．推进阶段，太阳帆相对于飞船是静止的
B．太阳能属于一种不可再生能源
C．产生太阳能的实质是核裂变
D．1小时内太阳光对飞船做的机械功1× J
10、2017 年，联合国把世界水日的主题定为“废水”，关注重点是寻找各种方式来减少和再利用废水．以下对不同工业废水的处理措施及对应的方法类别，都正确的是（ ）
A． A B．B C．C D．D
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、热机是把 能转化 能的机器；有一台内燃机的转速是1440转／分，那么在每秒钟内气缸对活塞做功 次。
2、 2019年6月5日12时06分，在我国黄海某海域，科技人员使用“长征十一号”运载火箭进行“一箭七星”海上发射技术试验，运载火箭点火后，箭体腾空而起并加速上升，直冲云霄，把卫星顺利送入距离地面600千米高的预定轨道。首次海上发射取得圆满成功，填补了我国运载火箭海上发射的空白。在火箭上升过程中，为了能够近距离拍摄到箭体周围的实况，“长征十一号”火箭上装有高清摄像机，摄像机的镜头是由耐高温的材料制成的。小宇同学观看发射时的电视画面发现：箭体在上升过程中有一些碎片脱落，且脱落的碎片先上升一段距离后才开始下落。
请从上述材料中找出涉及物理知识的内容，模仿范例格式，写出对应的物理知识或规律（任写三条）。
相关描述 物理知识或规律
范例 火箭加速上升 受非平衡力
1
2
3
3、2021年6月17日，我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
4、太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源．某太阳能热水器5h内可使100kg的水，温度从20℃升到70℃，则水吸收的热量为 焦,这些能量相当于完全燃烧 千克的液化气(液化气的热值是4×107J/㎏)
5、电能是 (选填“一次能源"或“二次能源")，它可以使电动机转动，同时产生 能散失在空气中。
三、实验探究（5小题，每小题10分，共计50分）
1、初三13班的肖俊培做事非常认真负责，也爱思考，老师非常信任他，一次他对汽车进行研究，发现：
（1）四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 冲程，汽油机产生2.3×107J的热量需要完全燃烧 L的汽油。（汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.8×103kg/m3）；
（2）汽车冷却系统用水冷却发动机，这是利用水 的特点来工作的；汽车轮胎有凹凸不平的花纹，这样做是通过增大 来增大 ；
（3）在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 方式增加物体内能的，转化得到的内能 再转化为机械能（选填“可以”或“不可以”）。
2、2011年 3月11日，日本发生9.0级强震，造成福岛第一核电站核泄漏事故，引发了日本民众的恐慌，在中国也因此产生危“盐”耸听事件。请问：
（1）获得核能的方式有哪几种？
（2）中国今后该不该再建核电站？并说明你的理由。
3、太阳能作为一件新能源，已被人类广泛使用。例如太阳能路灯，其核心部件是光电板。某兴趣小组提出了一个问题：光电板吸收太阳能的多少与哪些因素有关呢？他们对这个问题有如下猜想：
猜想1:可能与光电板的光照时间有关；
猜想2:可能与光电板的面积有关；
猜想3:可能与光电板的颜色有关。
根据猜想，设计实验方案，其实验探究步骤如下：
A.先选用相同的三块0.1m2的光电板，在其表面都涂上黑色，正对太阳光，照射时间分别为10 min、20 min、30 min，光电板吸收的能量被储存。让它们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于下表中：
B.再选用0.2 m2、0.3 m2两块光电板，在其表面都涂上黑色，正对太阳光，照射时间都为10 min，光电板吸收的能量被储存，让它们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于下表中：
C.然后再选用相同的两块0.1m2的光电板，在其表面分别涂上绿色和白色，正对太阳光，照射时间都为10 min，光电板吸收的能量被储存，让它们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于下表中.
实验数据记录如下表：
（1）由表中 (填上表中的序号)三组数据对猜想1进行验证，得出结论是：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关。
（2）由表中1、4、5三组数据能对猜想 进行验证，得出结论是： 。
（3）由表中数据分析可知，制作太阳能光电板用 色最好。
（4）综合分折可知，影响光电板吸收太阳能多少的因素有光照时间、光电板的面积、表面所涂颜色。你认为还与哪些因素有关？（写出一种即可) 。
4、如图所示是“探究改变物体内能”的实验。
（1）烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，这是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变了瓶内气体的内能。
（2）继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶口有“白雾”出现。这是因为瓶内气体对外做功后，内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)的缘故。
（3）我们发现，用这种方式改变物体的内能时，能量是在 能和 能之间相互转化的。
5、
（1）如图甲所示，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个钩码部不能把它们拉开，这个实验现象说明了 。
（2）如图乙所示，往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精，水和酒精混合后的总体积小于100cm3。这说明 。
（3）如图丙所示，在试管内装一些水，用软木塞塞住，用酒精灯加热试管使水沸腾，水蒸汽会把软木塞冲出。在水蒸汽冲出软木塞的过程中，水蒸汽的内能 ，而软木塞的 能增加。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，A符合题意；
B．卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，B不符合题意；
C．火箭升空用的燃料使用液态氢，主要是因为其热值大，燃烧相同质量时放出的热量大，C不符合题意；
D．火箭升空时，内能转化为机械能，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】燃料燃烧时，将化学能转化为内能。
2、【答案】C
【解析】A．在操场上滚动的小球，在小球运动过程中,小球的动能逐渐减小,转化成克服与地面摩擦做功的内能，遵循能量守恒定律，A不符合题意；
B．通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，B不符合题意；
C．人们曾经设想的永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，C符合题意；
D．自然界的能量守恒，但可利用的能源是有限的，需要节约能源，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式，总量保持不变。
3、【答案】C
【解析】A．“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后，质量不变，A不符合题意；
B．“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，利用硬度大，抗水的液体压强，B不符合题意；
C．“天和号”核心舱升入太空后，与地面通过电磁波联系，C符合题意；
D．“国和一号”核电机组发电，利用的是核裂变释放能量，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】传统的有线通信是靠电子传递信息，无线通信是靠电磁波来传递信息的。
4、【答案】B
【解析】如图的能量转化过程为：核能通过裂变，产生内能，内能再通过汽轮机转化为机械能，机械能带动发电机产生电能。B符合题意。
故答案为：B
【分析】核电站主要组成包括：核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等，明确各部分的能量转化.
5、【答案】C
【解析】A．化石能源是不可再生能源，不可短期内从自然界得到补充，A不符合题意；
B．核反应堆中发生的链式反应是可控的，B不符合题意；
C．手机、电脑和电子游戏机等电子设备在使用时不断的发射和接收无线电波，即电磁波，这些电磁波被飞机的导航系统接收到，就会影响飞机正常的导航通信，对飞机的飞行安全造成很大的威胁，C符合题意；
D．“北斗卫星”利用电磁波向地面传送信息，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能源的种类很多，从不同角度可以分为：一次能源和二次能源；可再生能源和不可再生能源；常规能源（传统能源）和新能源；清洁能源和非清洁能源等。
核能获取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变（聚变也叫热核反应）。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。
6、【答案】B
【解析】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。
故答案为：B。
【分析】热机工作时，将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能。
7、【答案】A
【解析】A．核聚变和核裂变都能释放出巨大的能量，由于目前核聚变不可控，则核反应堆是利用核裂变产生的核能发电，A符合题意；
B．核燃料来源与地球上的矿产资源，具有不可逆转性，所以核能不是可再生能源，B不符合题意；
C．用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较大，同等条件下吸热更多，降温效果好，C不符合题意；
D．核裂变释放的巨大能量给水加热后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应堆是利用核裂变产生的核能发电，核裂变释放的巨大能量给水加热后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能。
8、【答案】B
【解析】A．核燃料发电后产生的废弃物具有放射性，不可以按照一般垃圾处理，故A错误；
B．核电站中的能量转化是将核能释放出来，最终转化为电能，故B正确；
C．核电站是利用核裂变释放能量来发电，故C错误；
D．通过改进科学技术，可以提高能量的利用效率，但效率不可能达100%，故D错误。
故答案为：B。
【分析】核燃料发电后产生的废弃物具有极强放射性，一旦处理不当，就很可能对环境生命产生致命的影响。
核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，最终将核能转化为电能的。
核电站的原理是通过核裂变释放能量来发电的。
由于消耗能量在做有用功的同时，必不可少的要做额外功，因此其转化效率不可能达到100%。
9、【答案】A
【解析】A．推进阶段，太阳帆相对于飞船的位置没有发生变化，所以太阳帆相对于飞船是静止的，A符合题意；
B．太阳能可从自然界源源不断的获得，属于一种可再生能源，B不符合题意；
C．太阳能实质上是太阳内部发生核聚变释放出的能量，C不符合题意；
D．飞船的太阳帆正对太阳的面积为5× m2，受到太阳光的压力F=
1小时内太阳光对飞船做的机械功
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】描述物体的运动状态，需要事先选取参照物，如果物体相对于参照物位置发生了改变，那么物体就是运动的，如果物体相对于参照物位置没有发生改变，那么物体就是静止的。
10、【答案】B
【解析】A. 明矾吸附水中的不溶性颗粒杂质形成沉淀，不是结晶，A不符合题意；B. 活性炭有很强的吸附性，能吸附异味物质，B符合题意；C. 氯化铜和碳酸钠在一起不会发生反应，C不符合题意；D. 纯碱与石灰水的反应式为：Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3 沉淀，利用的是沉淀法，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据明矾溶于水的生成物具有吸附性分析；根据活性炭具有吸附性分析；根据氯化铜与硫酸钠的性质分析；根据纯碱与氢氧化钙的反应分析.
二、填空题
1、【答案】内；机械；12
【解析】热机是把内能转化为机械能的机器；内燃机的转速为1440转/分=24转/秒，内燃机在一个工作循环中，曲轴转动2转，燃气对活塞做功一次，活塞完成4个冲程；因为1秒内转动24转，所以完成12个工作循环，气缸对活塞做功12次。
故答案为：内；机械；12
【分析】热机是把内能转化为机械能的机器；内燃机在一个工作循环中，曲轴转动2转，燃气对活塞做功一次，活塞完成4个冲程。
2、【答案】火箭点火；燃料化学能转化为内能；火箭上升过程中；火箭重力势能越来越大；火箭上装有高清摄像机；凸透镜成像
【解析】该材料中涉及到多种物理知识，例如火箭点火，燃料化学能转化为内能；火箭上升过程中，火箭重力势能越来越大；火箭上装有高清摄像机，凸透镜成像；摄像机镜头耐高温，材料熔点高；碎片先上升后降落，碎片具有惯性等等。
【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式；处在高处物体具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，物体的重力势能就越大；物体总有一种保持原来运动状态的趋势，这就是物体的惯性，惯性的大小只与物体的质量有关，与运动的速度没有关系。
3、【答案】热值；内；不守恒
【解析】由于液态氢的热值较大，单位质量的液态氢完全燃烧时所放出的热量大，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料。
火箭升空时，燃料燃烧过程中，是燃料的化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能，由于这个过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，因此火箭的机械变大，机械能不守恒。
【分析】不同燃料的热值不同；燃料燃料时，将化学能转化为内能；火箭升空时，机械能增大。
4、【答案】可再生；2.1×107J；0.525
【解析】太阳能属于可再生能源．某太阳能热水器5h内可使100kg的水，温度从20℃升到70℃，则水吸收的热量Q=Cmt=4×103J/（㎏. ℃）100kg（70℃-20℃）=2.1×107J．这些能量相当于完全燃烧m=Q/q=2.1×107J/4×107J/㎏=0.525㎏
【分析】太阳能属于可再生资源；利用物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；根据热量和热值的比值， 计算燃料的质量。
5、【答案】二次能源；内
【解析】电能不能从自然界直接获取，我们使用的电能都是由风能、水能、核能、内能等转化而来，是二次能源。它可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中。
【分析】从自然界直接获取的能源叫一次能源；由一次能源转化而成的能源叫二次能源。电流通过电动机时，转化为机械能从而使电动机转动，还会产生热量，即转化为内能。
三、实验探究
1、【答案】（1）压缩；0.625
（2）比热容较大；接触面的粗糙程度；摩擦力
（3）做功；不可以
【解析】【解答】(1) 在汽油机的压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动压缩气体做功，使气体内能增大，温度升高，在这个冲程中机械能转化为内能；由 可得需要完全燃烧汽油的质量为： ， 因此汽油的体积： .（2）汽车冷却系统用水来冷却发动机，这是利用水的比热容较大的性质，因为升高相同的温度，水吸收的热量多；汽车轮胎的外表面有凹凸不平的花纹，这是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；（3）在紧急刹车时，刹车片发热，是因为刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，即是通过做功途径改变物体内能；汽车制动过程中产生的内能就散失在空气中，不能自动转化为机械能，这说明能量的转化是具有方向性的。
【分析】（1）汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能.
利用Q放=mq的变形公式可求汽油的质量，再根据密度公式ρ=可求体积.
（2）关于水的比热容较大的应用：水可做散热剂、冷却剂，用来解释沿海地区与内陆地区之间的气候差别，城市热岛效应的原因等等；
滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小有关系.压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变.
2、【答案】（1）获得核能的方式有核裂变和核聚变 。
（2）应该再建核电站；理由：核能清洁、长远成本低、运输花费少。
【解析】【解答】（1）物理学家用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两块中等质量的原子核，同时放出大量的能量，这种原子核反应叫做重核裂变，核裂变是目前利用核能的主要形式；后来，物理学家又发现了轻核在一定条件下能聚合成质量较大的核，同时也能放出大量的能量，这种反应称为轻核聚变，两种核反应都可产生很大的能量；（2）核能的优点是非常明显的，例如消耗很少的核燃料，就能产生大量电能，清洁、经济等特点都是其他能源与它无法相比的。核能是今后理想能源，因为它符合未来理想能源的条件，它们的优点：清洁、长远成本低、运输花费少。
故答案为：（1）获得核能的方式有核裂变和核聚变；（2）应该再建核电站；理由：核能清洁、长远成本低、运输花费少。
【分析】原子核结构发生变化时会释放出大量能量，这种能量称核能；核能的主要途径为核裂变和核聚变；
核能的特点：①贮量丰富；②价格便宜；③技术成熟；④安全清洁。
3、【答案】（1）1、2、3
（2）2；在光照时间和光电板的颜色一定时，光电板的面积越大，吸收的太阳能越多
（3）黑
（4）光照强度、电池板的倾角、表面清洁程度等
【解析】【解答】 (1)猜想1:光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关；验证猜想1，需要控制光电板的面积相同、光电板的颜色相同而光电板的光照时间不同，由表中实验数据可知，实验序号1、2、3的数据符合要求；(2)由表中1、4、5三组数据可知，光照时间相同、光电板的颜色相同而光电板的面积不同，所以能对猜想2进行验证；进一步分析可知，在光照时间相同、光电板的颜色相同时，光电板的面积越大，LED灯的发光时间越长，说明光电板吸收的太阳能越多，得出结论是：在光照时间相同、光电板的颜色相同时，光电板的面积越大，光电板吸收的太阳能越多；(3)根据表中数据1、6、7可知，光电板面积相同、光照时间相同时，黑色光电板能使LED灯的发光时间更长，可以得出制作太阳能光电板用黑色最好；(4)光电板吸收太阳能多少还可能与光照强度、电池板的倾角、表面清洁程度等因素有关。
故答案为：（1）1、2、3；（2）2；在光照时间和光电板的颜色一定时，光电板的面积越大，吸收的太阳能越多；（3）黑；（4）光照强度、电池板的倾角、表面清洁程度等.
【分析】结合材料阅读，结合控制变量法分析猜想和对应的实验，因为黑色吸收所有色光，效率高.
4、【答案】（1）增大；做功
（2）减小；降低
（3）内；机械
【解析】【解答】(1)用气筒向装有少量水的烧瓶里打气，对里面的气体做功，气体的内能增大；(2)继续打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，内能转化为瓶塞的机械能，使气体自身的内能减少；由于温度降低，瓶口周围的水蒸气液化成小水滴，这些小水滴就是看到的白气，液化会放出热量；(3)综上所述，瓶内气体对外做功后，瓶塞跳起，这是通过做功的方式将内能转化为机械能。
【分析】（1）内能对外做功时，内能减少，转化为机械能；（2）内能对外做功，内能减少，温度降低；（3）通过做功，可以使内能和机械能相互转化。
5、【答案】（1）分子间有引力
（2）分子间有间隙
（3）变小（或减小）；机械
【解析】【解答】（1）压紧的铅块不易分开，说明分子间存在引力；
（2）水和酒精混合后，总体积小于两种液体的体积和，说明分子间有缝隙；
（3）加热水时，水蒸气将木塞喷出，此时水蒸气的内能减小，木塞的机械能增大。
【分析】（1）分子间存在引力和斥力；
（2）组成物体的分子间有缝隙；
（3）内能对外做功时，内能减小，机械能增大。
