物理九年级全册第3节 能量的转化和守恒习题

2022-2023学年九年级物理重难点分类突破

14.3 能量的转化和守恒（重难点突破）

一．重点：能量的转移与转化（共7小题）

1．各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。

【解析】用电热水壶烧水时消耗电能，水的内能增大，温度升高，所以用电热水壶烧水将电能转化为内能；

风力发电机发电时，将风的机械能转化为电能。

【答案】（1）电能转化为内能；（2）风力发电机发电。

2．观察自己家中的家用电器的能量转化，填写表格。

【解析】洗衣机在工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程；

电灯在工作时，消耗电能产生光能热能，故是将电能转化为光能、内能的过程；

热水器在工作时，消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程；

电扇在工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程；

电视在工作时，消耗电能，产生光能和内能，故是将电能转化为光能和内能的过程；

电热毯在工作时，消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程。

【答案】

3．下列各种能的转化或转移情况是：

（1）双手掌用力搓，手心会发热　机械能转化为内能　

（2）打开开关后，电风扇会转动　电能转化为机械能　

（3）冬天将脚泡在热水里，觉得暖和　热传递　。

【解析】（1）双手掌用力搓，手心会发热，是克服摩擦做功，消耗机械能，得到内能，将机械能转化为内能；

（2）打开开关后，电风扇会转动，是利用电流来做功，消耗电能，得到机械能，将电能转化为机械能；

（3）冬天将脚泡在热水里，觉得暖和，是通过热传递的方式来增大物体内能的。

【答案】（1）机械能转化为内能；（2）电能转化为机械能；（3）热传递。

4．2017年1月，北京举行全系列环卫电动车交付仪式，车辆应用了铁电池，直流交流逆变等多项全新技术，铁电池放电过程中把　化学　能转化为　电　能，电动环卫车所用的电动机在工作时把　电　能转化为机械能。

【解析】铁电池放电过程中消耗化学能，得到电能，是化学能转化为电能的过程；电动环卫车在工作时消耗电能，得到机械能，是电能转化为机械能。

【答案】化学；电；电。

5．下列对能量转化的描述不正确的是（　　）

A．发电机工作：机械能﹣﹣电能 

B．蓄电池放电：电能﹣﹣化学能 

C．萤火虫发光：生物质能﹣﹣光能 

D．内燃机工作：化学能﹣﹣内能﹣﹣机械能

【解析】A、发电机工作：机械能转化为电能，故A正确；

B、蓄电池放电时，蓄电池相当于电源，将电能转化其他形式的能，故B错误；

C、萤火虫发光：将自身的生物质能（化学能）转化为光能，故C正确；

D、内燃机工作时，燃料的化学能转化为内能，内能转化为机械能，故D正确。

【答案】B。

6．如图所示，小球在A点由静止开始释放向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A，C两点到B点的竖直距离hA＞hC．，下列说法中不正确的是（　　）

A．A点的机械能最大 

B．小球的机械能总量逐渐变小 

C．小球的机械能总量保持不变 

D．小球的动能和重力势能可以相互转化

【解析】

小球从A到B的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，同时高度降低，重力势能变小，大部分重力势能转化为动能；从B到C的过程中，质量不变，速度变小，同时高度升高，大部分动能转化为重力势能。由于与空气有摩擦，摆动过程中部分机械能转化为内能，所以A点的机械能最大，摆动过程中机械能总量逐渐变小。故ABD正确，C错误。

【答案】C。

7．某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　）

A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 

C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能

【解析】太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。

【答案】C。

二．重点：能量守恒定律（共9小题）

8．有关能量守恒定律下列说法错误的是（　　）

A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 

B．只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律 

C．能量守恒定律是人们认识自然的有力武器 

D．任何一种形式的能在转化为其他形式能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变

【解析】A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化。故A错误；

B、只要有能的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律，故B正确。

C、能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器，我们可以利用它为人类服务。故C正确。

D、任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变。故D正确。

【答案】A。

9．如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器将水从低处抽到高处，从而循环工作。这种永动机不能成功的原因是（　　）

A．科学技术还不够先进 

B．违背了能量守恒定律 

C．机器不能对外输出能量 

D．机器只能转移能量，不能转化能量

【解析】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；永动机违背了能量守恒定律，故B正确，ACD错误。

【答案】B。

10．如图所示是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后形状记忆合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是（　　）

A．科技发展制造出了永动机 

B．转动会使水温升得更高 

C．“永动机”依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 

D．水的内能转化为转轮的机械能

【解析】A、从能量守恒定律可知，科技再发展也不可能制造出永动机，故A错误；

B、永动机转动时，不断从热水中吸收热量，热水的温度会降低，故B错误；

C、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；

D、轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，其具有热涨冷缩的性质，当其进入热水后受热膨胀而伸展，在水的反作用力作用下而转动，水的内能转化为机械能，故D正确。

【答案】D。

11．如图，两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面的相同高度同时由静止滚下，结果装　水　的瓶子会先到达终点，原因是　装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的内能较少，从而获得较大的动能　。

【解析】水与沙子相比，水和瓶的摩擦小，沙子和瓶的摩擦大（沙子较粗糙）；

瓶子滚下时，水和瓶子的摩擦比沙子的小，克服摩擦做功把机械能转化为的内能较少，则装水的瓶子获得较大的动能，其速度较大，会先到达终点。

【答案】水；装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的内能较少，从而获得较大的动能。

12．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止。关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是（　　）

A．第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能 

B．第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能 

C．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能 

D．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能

【解析】A、B、第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能。

减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能；故A错误，B正确；

C、D、第二阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化成了电能，所以内能小于减小的动能，故C错误，D错误。

【答案】B。

13．如图所示，是小孩玩的滑梯游戏。

（1）若不计摩擦和空气阻力，小孩在下滑过程中，机械能　不变　。

（2）若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，他的机械能　变小　。

（3）若小孩在滑梯上下滑时，屁股有灼热的感觉，在这一过程中，　机械　能转化为　内　能。

（4）根据能力守恒定律，小孩开始滑下时具有1600J机械能，而滑到中点时他只剩下1300J的机械能，设小孩受到的摩擦力大小不变，那么滑到滑梯底端时，他的动能为　1000　J，整个过程有　600　J的机械能转化为内能。

【解析】（1）若不计摩擦和空气阻力，则小孩在下滑的过程中，动能增大，重力势能减小，机械能没有损失，总量不变；

（2）若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，动能不变，重力势能减小，因此他的机械能变小；

（3）若小孩在滑梯上下滑时，臀部有灼热的感觉，在这一过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。

（4）根据能量守恒定律，依题意，滑行一半路程所放出的热能为Q1＝1600J﹣1300J＝300J，

由于摩擦阻力的大小不变，在另一半路程还将有同样多的热能放出，即Q2＝Q1＝300J，

故知：整个过程有Q＝Q1+Q2＝600J机械能转化为内能所以滑到滑梯底端时，他还剩下的机械能为1600J﹣600J＝1000J了，在底端，他的势能为零，所剩下的机械能即为他的动能。

【答案】（1）不变；（2）变小；（3）机械；内；（4）1000；600。

14．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把　内　能转化为汽车的　机械　能。某一时刻，汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3。你认为E1、E2、E3的大小关系是　E1＞E2＞E3　。

【解析】汽油机属于内燃机，汽油机工作过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；

汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板，汽车把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E1＞E2；

当汽车再次起步时，电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E2＞E3；

故E1、E2、E3的大小关系是：E1＞E2＞E3。

【答案】内；机械；E1＞E2＞E3。

15．2013年6月11日我国在酒泉卫星发射中心发射“神舟十号”飞船。

（1）火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的　内能　，再转化为火箭的　机械能　；火箭的机械能　增大　（填“增大”、“减小”或“不变”），它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中　物体间力的作用是相互的　规律。

（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小且　热值　大；

（3）当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会　升高　，内能会　增大　，这是通过　做功　的方式改变物体的内能；航天飞船进入太空以后，在没有太阳照射时，其表面的温度会急剧下降，这时飞船的内能会　减小　（选填“增大”或“减小”），这种改变内能的方式属于　热传递　。

（4）已知飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则“天宫一号”在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，势能　变小　，速度　变大　。（变大/变小/不变）

【解析】（1）火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能；

火箭上升时，速度增大、高度增大，所以机械能增大；

利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中物体间力的作用是相互的规律。

（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小，所以同体积时质量较小，同时其热值大，燃烧相同的液态氢会放出更多的热量；

（3）当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会增大，这是通过做功的方式改变物体的内能；

航天飞船进入太空以后，在没有太阳照射时，其表面的温度会急剧下降，这时飞船的内能会减小，这种改变内能的方式属热传递。

（4）飞行器在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，其质量不变，高度变小，故重力势能变小；同时其质量不变，速度变快，即其动能变大。

【答案】（1）内能；机械能；增大；物体间力的作用是相互的；

（2）热值；

（3）升高；增大；做功；减小；热传递；

（4）变小；变大。

16．神舟五号﹣﹣﹣﹣我们的飞天梦

2003年10月15日9时，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国第一艘载人航天飞船“神舟五号”送入太空，实现了中华民族五千年的飞天梦，（见图所示）

资料库﹣﹣火箭发动机

它是喷氯发动机的一种，自带烯料和氧化剂，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作。点火时，燃料和氧化剂在烯烧室混合燃烧，向后喷出强大的气液，同时气体对火箭产生一个向前的反作用力，从而推动火箭前进。长征二号F火箭的发动机是一种二级火箭发动机。

小宇利用星期天到青岛会展中心观看了有关“神舟五号”的航天展，他搜集了一些问题，回到班中想要考考你：

（1）长征二号F火箭：它的发动机工作时将内能转化为　机械　能。它是利用向后喷出气流使自身受力前进的，这是运用了力的作用是　相互　的道理。

（2）飞船上的太阳能电池翼是为飞船提供能源的装置，它的作用是将太阳能转化为　电　能。

（3）飞船的运行过程：飞船沿椭圆轨道围绕地球运行了14圈，轨道上离地面最近点200km，最远点350km．从远地点到近地点运行过程中，飞船的速度　变大　，势能　小　。

（4）返回大气层：这时飞船与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，将　机械　能转化为　内　能，因此给飞船降温十分重要，一种重要的降温方式就是“烧蚀防热”；

（5）降落：飞船距离地面15km时，速度达到200m/s，若不打开降落伞，则速度保持不变，飞船落到地面仅仅需要　75　秒的时间。

【解析】（1）火箭发动机工作时将内能转化为机械能，它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，

这里利用了力的作用是相互的道理；

（2）飞船上的太阳能电池翼的作用：将太阳能转化为电能；

（3）飞船沿椭圆轨道围绕地球运行，从远地点到近地点运行的过程中，高度变小，势能变小，速度变大，动能变大；

（4）飞船快速落下时克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使飞船温度升高，成为一个火球；

（5）15km＝15000m；根据公式v＝可知需要的时间：

t＝＝＝75s。

【答案】（1）机械，相互；

（2）电；

（3）变大，变小；

（4）机械，内；

（5）75。