【精品解析】【浙教版】科学九上 3.8能量的转化与守恒 巩固提升练

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【浙教版】科学九上 3.8能量的转化与守恒 巩固提升练
一、选择题
1.(2025九上·临海期末) 以下四种家用电器中,主要利用电流热效应工作的是(  )
A.洗衣机 B.电风扇 C.电视机 D.电饭煲
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据用电器的能量转化分析判断。
【解答】根据题意可知,洗衣机、电风扇,主要将电能转化为机械能,而电视机将电能转化为光能和声能,故A、B、C不合题意;
电饭煲则将电能转化为热能,即利用电流的热效应,故D符合题意。
故选D。
2.(2025七上·临海期末)新能源电动车利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量,该能量是
A.电能 B.热能 C.机械能 D.化学能
【答案】D
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】电池放电时将化学能转化为电能;
汽油燃烧时将化学能转化为内能。
【解答】电池和汽油中蕴含相同形式的能量,该能量是化学能,故D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
3.(2025·舟山模拟)某机器的能量流向图如图所示,据此推测该机器可能是
A.汽油机 B.电动机 C.发电机 D.电热水器
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】由能量流向图判断该机器主要将什么能转化成了什么能即可解决此题。
热机:将内能转化为机械能;电动机:将电能转化为机械能;发电机:将机械能转化为电能;电热水器:将电能转化为内能。
【解答】A、如图该机器燃烧燃料将化学能转化为内能,内能转化成了机械能,还有一大部分内能散失掉了,所以该机器是热机,故A符合题意;
B、电动机是将电能转化为机械能的机器,故B不符合题意;
C、发电机是将机械能转化为电能的机器,故C不符合题意;
D、电热水器是将电能转化为内能的机器,故D不符合题意。
故答案为:A。
4.(2025九上·柯桥期末)随着高铁的普及,高铁出行成为人们日常的最佳选择。高铁安全性好、速度快、能耗低,利用电力牵引,不消耗宝贵的石油等液体燃料。高铁运行时能量的转化是(  )
A.水能转化为电能 B.电能转化为机械能
C.电能转化为核能 D.电能转化为内能
【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】高铁都是以电能提供动力的,工作时将电能转化为机械能。
【解答】由题意可知,高铁运行时是利用电力牵引的,即将电能转化为机械能,故只有选项B说法正确。
故答案为:B。
5.(2025九上·义乌期末)如图1所示是某型号太阳能路灯。白天该路灯不照明,太阳能电池对蓄电池充电;夜间,路灯开始工作,由蓄电池供电,某同学画出了如图2所示的能量转化流程图。下列选项中分析正确的是(  )
A.甲是“内能” B.乙是“电能”
C.丙是“光能” D.丁是“电能”
【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据图2,结合路灯在白天和黑天时的工作状态,对能量转化的过程进行判断即可。
【解答】根据图片可知,白天时,太阳能电池对蓄电池充电,直接将太阳能转化成电能。给蓄电池充电,将电能转化成化学能储存起来。
夜间,路灯开始工作,通过蓄电池将化学能转化成电能,再通过路灯转化为光能;
所以甲是“太阳能”,乙是“电能”,丙是“电能”,丁是“光能”,
故ACD错误,B正确。
故选B。
6.右图所示是“风光互补”景观照明灯,它“头顶”小风扇,“肩扛”电池板,“脚踩”蓄电池,“腰挎”照明灯,下列解释合理的是(  )
A.光电池板是将光能转化为电能
B.照明灯工作时,LED灯是将光能转化为电能
C.小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能
D.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能
【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)光电池板将光能转化为电能;
(2)用电器工作时将电能转化为其他形式的能量;
(3)风力发电机将风能转化为电能;
(4)蓄电池放电时将化学能转化为电能。
【解答】A、太阳能电池板是将光能转化为电能,故A正确;
B、照明灯消耗电能而发光,将电能转化为光能,故B错误;
C、风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动,把风能转化为电能,故C错误;
D、蓄电池在夜晚放电时,将化学能转化为电能,故D错误。
故选:A。
7.(浙教版科学九上第三章 第5节物体的内能(三))如果甲热机的效率比乙热机的效率高,则可以说(  ) 。
A.甲热机的功率比乙热机的大
B.在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机的少
C.甲热机的转速比乙热机的大
D.甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大
【答案】D
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】热机的效率等于产生的机械能与燃料完全燃烧放出热量的比值,据此分析判断。
【解答】A.热机的效率与功率没有关系,故A错误;
B.热机的效率与单位时间内消耗燃料的多少无关,故B错误;
C.热机的效率与转速无关,故C错误;
D.甲热机的效率高,其实就是甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大,故D正确。
故选D。
8.(2025九上·南湖期末)2024年11月28日,全球最大的核电基城—“华龙一号”的福建漳州核电1号机组首次并网成功。下面有关核电站的说法正确的是(  )
A.核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
B.核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C.反应堆是核电站的“心脏”,里面发生的是核聚变
D.核能发电发生能量转化:核能→机械能→内能→电能
【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)核电站核废料具有放射性,会对环境造成污染。
(2)核电站反应堆利用的是可控制的链式反应(核裂变)来释放能量。
(3)核电站反应堆中发生的是核裂变,核聚变目前还未用于核电站发电。
(4)核能发电的能量转化过程为核能→内能→机械能→电能 。
【解答】A、核电站反应堆产生的废料具有一定的辐射,会污染环境,故A错误;
B、核电站反应堆中发生的链式反应采用的是可控的核的裂变,故B正确;
C、反应堆是核电站的“心脏”,里面发生的是核裂变,故C错误;
D、核能发电发生能量转化:核能→内能→机械能→电能,故D错误。
故答案为:B。
9.(华师大版初中科学九年级上学期 7.4 能量的转化与守恒)如图所示为内燃机的能量流向图,热机效率η等于(  )
A. ×100% B. ×100%
C. ×100% D. ×100%
【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】根据热机效率的定义分析解答。
【解答】热机所做的机械功与燃料完全燃烧释放的能量之比,叫做热机的效率。根据图片可知,燃料释放的内能为E,有用的机械能为E2,那么热机的效率为: ×100%,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
10.在如图所示的实验中,用酒精灯给试管加热,试管内水的温度逐渐升高直至沸腾.水沸腾后,橡胶塞从试管口飞出,试管口附近有“白气”产生.关于上述过程中能量的变化情况,下列说法错误的是(  )
A.酒精燃烧的过程,是化学能转化为内能的过程
B.水升温的过程,是通过热传递使内能增加的过程
C.试管口附近出现“白气”的过程,是内能增加的过程
D.活塞飞出的过程,是通过做功使内能转化为机械能的过程
【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】A、酒精燃烧,会放出热量,是酒精的化学能转化为火的内能,故A正确;
B水从火吸收热量、内能增加、温度升高,是通过热传递使水的内能增加,故B正确;
C水蒸气对软木塞做功,水蒸气内能减小、温度降低,液化成小水珠飘散在空中,即“白气”,故C错误;
D水蒸气对软木塞做功,将塞子推出,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,属于做功改变物体的内能,故D正确。
故选:C
【分析】燃料燃烧实质是将燃料的化学能转化为内能;热传递可以改变物体的内能,属于能量的转移过程;“白气”是水蒸气遇冷放热液化形成的小水滴;当对物体做功时,机械能转化为物体的内能,内能增大;当物体对外做功时,物体的内能转化为机械能,内能减小。
11.(2025九上·拱墅期末)如图所示,人们修筑拦河坝来提高上游的水位,在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水,经水轮机流到下游的过程中,下列分析正确的是
A.水的机械能始终保持不变
B.水的重力势能增大,动能减小
C.水冲击水轮机时,水的一部分动能转移为水轮机的动能
D.水轮机带动发电机发电,电能转化成机械能
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】影响动能大小的因素:质量、速度,质量越大,速度越大,动能越大;
影响重力势能大小的因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大;
机械能是动能与势能的和。
水轮机发电时,将机械能转化为电能。
【解答】A、水轮机带动发电机发电时,水的机械能转化为电能,水的机械能减少,故A错误;
B、水经水轮机流到下游的过程中,水的高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,故B错误;
C、水冲击水轮机时,水的一部分动能转移为水轮机的动能,故C正确;
D、水轮机带动发电机发电,将机械能转化为电能,故D错误。
故答案为: C。
12.(2025·龙港模拟)“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术,其原理为:将两块金属压在一起,其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是(  )
A.电能转化为化学能 B.化学能转化为电能
C.机械能转化为内能 D.内能转化为机械能
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】改变内能的两种方式:做功和热传递。
【解答】由“将两块金属压在一起,其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起”可知,是通过克服摩擦做功的方式改变内能,能量转化形式为:将机械能转化为内能。
故答案为:C。
13.(1)发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体;(2)汽车制动时,由于摩擦,汽车的机械能转变为地面、空气的内能,这些散失到空气和地面的内能,不能自动地用来再次开动汽车,以上两个事实说明能量的转化和转移具有(  )
A.任意性 B.方向性 C.单一性 D.不确定性
【答案】B
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体,而不能反向传递;
汽车制动由于摩擦,汽车的机械能转变为地面、空气的内能;这些散失到空气和地面的内能,不能自动地用来再次开动汽车,这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性。
故选:B
【分析】能量的转化和转移具有方向性,热传递和能量的转化都实例中都能说明这一点。
14.(2025九上·衢州期末)用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连,将两钥匙插入橙子中(如图),闭合开关,灵敏电流计指针发生偏转。该橙子电池的电能直接来源于(  )
A.机械能 B.光能 C.核能 D.化学能
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识分析判断。
【解答】根据图片可知,橙子内的化学能转化为电能,通过导线形成电流,因此灵敏电流计指针发生偏转,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
15.下列各例中,属于内能转化为机械能的过程是(  )
A.用电炉加热水 B.汽油机的压缩冲程
C.火箭升空的过程 D.双手摩擦发热
【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】A、电炉是利用电流的热效应制成的,是将消耗电能转化为内能,故A不符合题意;
B在汽油机的压缩冲程中活塞压缩燃料混合物,机械能转化为内能,故B不符合题意;
C火箭升空是燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能,故C符合题意;
D双手摩擦发热是克服双手间的摩擦做功,将机械能转化为内能,故D不符合题意。
故选:C
【分析】内能转化为机械能也就是利用内能来做功.
二、填空题
16.汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为   能并传递到地面和空气中,这些能量不能自动用来再次开动汽车,这说明能量的转化、转移具有   。
【答案】内;方向性
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】汽车刹车时,机械能会转化为内能,这些能量无法再转化利用。是因为能量转化和转移有方向性,如:热传递时内能从高温物体转移向低温物体的;植物生长的过程中,总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的,而不可能相反,否则会引起其他能量的变化,消耗别的能量。
【解答】汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为地面、空气的内能,这些能量会散发到周围的环境中,无法再回收利用;
摩擦生热时内能以热量的形式散发掉,所以能量转化和转移具有方向性,这些内能不能自动地再次开动汽车。
17.(2025·浙江)汽车是常用的交通工具之一。汽油机是汽车内的动力装置,通过汽油在汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气,推动活塞做功。如图甲所示为汽油机的   冲程,在如图乙、丙所示的实验中,与该冲程能量转化相同的是图   (填“乙”或“丙”)。
【答案】压缩;丙
【知识点】能量的相互转化和转移;热机的工作原理
【解析】【分析】压缩冲程:外界对气体做功,机械能转化为内能,气体内能增大。
【解答】图甲中两侧气门关闭,活塞向上移动,属于压缩冲程。
乙中气体对外做功,内能转化为机械能,丙中外界对气体做功,机械能转化为内能,可知图丙中的能量转化形式与压缩冲程相同。
18.在我国青藏高原有一个羊八井地热区,地热电厂承担拉萨市一部分的电力供应任务。其工作流程如图所示,则能量转化过程是内能→   能→   能。
【答案】机械;电
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】大地热发电站的工作过程是将大地的内能经过汽轮机、发电机转化成我们普遍使用的电能。
能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源,短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源。
【解答】地热发电站发电时,先利用地下井获得地热将加热成水蒸气,水蒸气膨胀推动活塞,使汽轮机转动工作,将水蒸气的内能转化为机械能,汽轮机带动发电机工作,将机械能转化为电能;所以整个过程能量的转化是:内能→机械能→电能。
19.(2025九上·绍兴竞赛) 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图):用一个大的塑料瓶,瓶口塞橡皮塞,塞子里面安装气门芯,连接打气筒,在瓶内伸入温度传感器探头,实验时装置气密性良好。
(1) 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前,温度传感器示数   (选填“增大”、 “减小”或“不变”).
(2) 当橡皮塞弹出时,瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是:物体对外做功,内能   (选填“增大”、“减小”或“不变”).
【答案】(1)增大
(2)减小
【知识点】能量的转化与守恒定律;物体内能的改变方法
【解析】【分析】(1)外界对气体做功,气体的内能将增大。
(2)气体对外做功,气体的内能减小。
【解答】(1)向瓶内打气,外界对气体做功,气体的内能增大,温度升高。
(2)气体对外做功,内能转化为机械能,气体的内能减小,温度降低,液化成小水珠。
20.(2025八下·永康期末)化学反应时往往伴随着能量的变化。
(1)暖宝宝(发热贴)撕开包装后里面的铁粉与空气接触发生化学反应,这种物质和氧的反应叫   反应,将化学能转化成热能;
(2)将锌片(Zn)和碳棒组成的电路,插入稀硫酸中,观察到小灯泡发光了。这个过程中能量如何转化    。
【答案】(1)氧化
(2)化学能转化成电能
【知识点】能量的相互转化和转移;氧化反应
【解析】【分析】(1)我们将物质和氧气发生的反应称为氧化反应;
(2)根据能量转化的知识解答。
【解答】(1)暖宝宝(发热贴)撕开包装后里面的铁粉与空气接触发生化学反应,这种物质和氧的反应叫氧化反应,将化学能转化成热能;
(2) 将锌片(Zn)和碳棒组成的电路,插入稀硫酸中,观察到小灯泡发光了,即产生了电能,那么这个过程中的能量转化为:化学能转化成电能。
21.(2023九上·杭州开学考)如图所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等;C点处是蹦极运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力,弹性绳的自重不计)
(1)从O点到A点的过程中,运动员的机械能   (选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。
(2)从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能   (选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”,下同);运动员的动能   。
【答案】(1)不变
(2)增大;先增大后减小
【知识点】能的多种形式;能量的相互转化和转移
【解析】【分析】(1)A点处弹性绳自然伸直,弹性绳没有产生弹力,因此从O点到A点的运动过程中,忽略空气阻力,机械能守恒;
(2)弹性势能大小的影响因素:弹性形变的大小,发生弹性形变的难易程度,形变越大,越难,弹性势能越大。A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员拉力,速度越来越大,动能越来越大,当弹性绳对运动员拉力大于重力时,运动员的速度开始减小,到达C点时,速度为零,因此动能逐渐减小。
【解答】(1)O点到A点,运动员自由下落,其重力势能转化为动能,由于不计空气阻力,所以运动员的机械能不变;
(2)在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能;A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员拉力,因此速度越来越大,动能越来越大;到达C点动能变为0,弹性势能增大到最大值,所以从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能增大,而运动员的动能先增大后减小。
故答案为:(1)不变;(2)增大;先增大后减小。
22.(2025九上·婺城期末)如图甲是我国古代发明的一种取火器----火绒,把木制推杆快速推入牛角套筒时,杆前端的艾绒立刻燃烧起来。如图乙是小科同学建构的汽油机工作原理图。请回答:
(1) 选择艾绒作为点火材料,利用艾绒着火点低的性质,艾绒燃烧时将   转化为内能。
(2) 取火时,牛角套筒内空气温度会上升,其内能改变的方式是   。
(3) 取火后,推杆会自动向右回弹,此过程类似图乙中的   (填字母)。
【答案】(1)化学能
(2)做功
(3)C
【知识点】能量的相互转化和转移;物体内能的改变方法;热机的工作原理
【解析】【分析】(1)根据能量转化的知识解答;
(2)做功改变内能的本质为能量的转化,热传递改变内能的本质为能量的转移;
(3)热机的压缩冲程,将机械能转化为内能;做功冲程,将内能转化为机械能。
【解答】(1)选择艾绒作为点火材料,利用艾绒着火点低的性质,艾绒燃烧时将化学能转化为内能。
(2) 取火时,牛角套筒内空气温度会上升, 即将推杆的机械能转化为空气的内能,则内能的改变方式为做功;
(3) 取火后,推杆会自动向右回弹, 即将内能转化为机械能,和热机的做功冲程相同,故选C。
三、实验与探究题
23.学习能量守恒转化后,项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车,如图所示。使用时转动车轮,不断将棉线绕在长轴的绕线轮上,直至钢球上升到支架的最高点。然后松手,让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。
【分析原理】
(1)支架上最高处的定滑轮作用为   。
(2)从能量转化的角度分析,钢球能驱动小车行驶的原因是钢球的   转化为小车的动能。
(3)【装置调试】
①调节2个前轮,重力小车能沿直线运动。
②将钢球上升到支架的最高点,松手后小车能向前运动,但小车运动距离较短。
【项目改进】
小组为了让重力小车行驶的路程更远,改进小车的方法有   。
【答案】(1)改变力的方向
(2)重力势能
(3)①增加钢球重力;②增加支架高度
【知识点】能量的相互转化和转移;定滑轮及其工作特点
【解析】【分析】 (1)定滑轮可以改变力的方向,但不能省力;
(2)能量之间可以相互转化;
(3)从改变机械能的方法入手。
【解答】 (1)在该装置中,定滑轮的作用为改变力的方向;
(2)从能量转化的角度分析,钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能;
(3)让重力小车行驶的路程更远,改进小车的方法有①增加钢球重力;②增加支架高度。
24.(2025九下·台州月考)如图甲装置所示,探究“做功改变物体内能”,该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精,使用打气筒向烧瓶内打气,根据传感器数据采集的数据,电脑处理得到如图乙所示图像。
(1)结合乙图分析,描述打气筒打气5秒后出现的实验现象   ;
(2)有同学认为,图乙中BC段对应发生情况与热机中做功冲程相似,请说出相似处:   ;以下改变内能的方式中,与BC段不相同的是:   。
A.用锤子敲打钉子时,钉子变热 B.水沸腾时,水蒸气将壶盖顶起
C.从滑滑梯上处滑落,臀部变热 D.用通电的电炉加热水,水温升高
(3)在用本装置进行实验时能否去掉瓶内的酒精和水,请判断并说明理由:   。
【答案】(1)橡皮塞弹出,瓶口冒白雾,温度传感器显示温度下降
(2)均为气体对外做功,内能转变为机械能;AC
(3)能,通过温度传感器的温度变化可反映内能改变情况
【知识点】能量的相互转化和转移;物体内能的改变方法
【解析】【分析】(1)当橡胶塞弹出时,气体的内能转化为机械能,气体的温度降低,水蒸气液化成小水珠;
(2)①热机的做功冲程,将燃气的内能转化为机械能;
②根据描述分析各个选项中包含的能量转化过程即可。
(3)根据水和酒精在实验中的用途分析。
【解答】(1)根据图乙可知,5秒后圆底烧瓶内的温度呈现下降趋势,那么出现的现象为:橡皮塞弹出,瓶口冒白雾,温度传感器显示温度下降;
(2)①根据图乙可知,BC段过程中发生情况与内燃机的做功冲程相同相似处为:均为气体对外做功,内能转变为机械能;
②A.锤击钉子时发热,滑滑梯时臀部发热,都属于机械能转化为内能,AC故符合题意;
B.水蒸气顶起壶盖,属于内能转化为机械能,故B不符合题意;
D.电炉加热水,属于电能通过热传递转化为内能,故D不符合题意。
故选AC。
(3)在实验中,通过酒精和水的液化现象判断容器内的温度变化,而温度传感器仍可准确监测瓶内空气的温度变化,因此实验设计无需依赖酒精即可完成探究目标。
(1)根据图乙可知,5秒后圆底烧瓶内温度下降。用气筒向玻璃瓶内打气,瓶内气体压强增大,瓶内气体对塞子做功,塞子弹起;瓶内气体对塞子做功,瓶内气体内能减少,温度降低,酒精蒸气放出热量,发生液化,出现白雾。
(2)[1]图乙BC段气体内能减少,温度降低,塞子被试管内酒精蒸气推出,即该过程中消耗蒸气的内能,获得机械能,是将内能转化为机械能的过程,与内燃机的做功冲程相类似;
[2]A.用锤子敲打钉子时,钉子发热,是通过做功的方式改变物体内能,机械能转化为内能,故A符合题意;
B.水沸腾时,水蒸气将壶盖顶起,是利用内能做功,内能转化为机械能,故B不符合题意;
C.从滑滑梯上处滑落,臀部变热,克服摩擦力做功,是机械能转化为内能,故C符合题意;
D.用通电的电炉加热水,水温升高,是通过热传递使水的内能增加,故D不符合题意。
故选AC。
(3)实验的目的是为了探究做功可以改变物体的内能,如果去掉酒精,则温度传感器可以测量瓶内空气的温度的变化,也可以完成实验探究。
25.(2025八下·临海期末)新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能,开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下:
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退,且车速可调 能实现前进与倒退,但车速不可调节 只能前进或只能倒退,且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收,且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收,但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1),其内部简化电路如图2所示,其中电源C为可充电电池,在车辆制动时,开关S会自动切换至触点3 进行能量回收。请回答:
(1)当开关S接通触点2.调节滑动变阻器滑片向上移动时,车速将   。
(2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是   。
(3)车辆制动期间,能量转化的形式为____(填序号)。
A.机械能转化为电能 B.电能转化为机械能
(4)对车辆进行测试时,指标一被评为“优秀”,指标二被评为“合格”,为使指标二能达到“优秀”等级,应如何改进电路    。
【答案】(1)变大
(2)开关S从1切换至2(或2切换至1),流过电动机的电流方向发生改变,线圈受力方向发生变化,转动方向发生变化
(3)A
(4)在电源C的旁边串联一个开关
【知识点】变阻器的原理及其使用;直流电动机的构造原理与工作过程;能量的相互转化和转移
【解析】【分析】(1) 滑动变阻器对电路中电流的影响,滑动变阻器的阻值变化会影响电路中的电流大小,从而影响电动机的转速。
(2) 电动机的工作原理,电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关,改变电流方向可以改变电动机的转动方向。
(3) 能量转化的形式,车辆制动时,机械能转化为电能进行回收。
(4) 电路的改进方法,根据指标要求,需要实现刹车时能量可回收且能手动关闭此功能,需要在电路中增加相应的开关。
【解答】(1) 当开关 S 接通触点 2,调节滑动变阻器滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流增大,电动机的转速加快,所以车速将变大。
(2) 通过切换开关 S 能实现前进与倒退功能的原因是开关 S 从 1 切换至 2(或 2 切换至 1),流过电动机的电流方向发生改变,根据电动机的工作原理,线圈受力方向发生变化,转动方向发生变化,从而实现前进与倒退。
(3) 车辆制动期间,能量转化的形式为机械能转化为电能,因为车辆制动时,电动机相当于发电机,将机械能转化为电能,所以答案选 A。
(4) 对车辆进行测试时,指标一被评为 “优秀”,指标二被评为 “合格”,为使指标二能达到 “优秀” 等级,应在电源 C 的旁边串联一个开关,这样可以手动控制能量回收功能的开启和关闭。
26.(2025·嵊州模拟)“能量守恒”是普遍认可的科学知识。小明同学设计了如图所示的电路,验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是守恒的。为了寻找适合用于验证能量守恒的最佳电阻值,小明进行了如下探究。实验中电源电压不变,装置气密性良好。
【实验步骤】
①将阻值为1Ω的电阻丝接入电路,如图连接并安装好装置;
②在内筒中加入初温为t0的适量水m克,并盖紧盖子;
③闭合开关,将滑动变阻器滑片移动至适当位置后,记录此时电流表示数为2A;
④加热过程中不断上下缓慢移动搅拌器,当温度升高了10℃时,记录 ;
⑤多次更换不同阻值的电热丝并控制电流不变,重复实验并记录相关数据。
【实验记录与处理】
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
电流值(A) 2 2 2 2 2 2 2 2
电阻丝阻值(Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8
加热时间(秒) 819 394 221 156 123 101 83 72
电热丝消耗电能与水吸收热量之比 1.56 1.50 1.26 1.19 1.17 1.15 1.11 1.10
根据上述信息请回答:
(1)上下移动搅拌器的目的是   。
(2)请将步骤④中“ ”处的内容补充完整:   。
(3)当电阻丝阻值从1Ω更换至2Ω重复实验时,滑动变阻器的滑片应向   (填“左”或“右”)移动。
(4)分析表中数据发现,电阻丝阻值不断变大时,电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1,原因是   。
【答案】(1)使水受热均匀
(2)加热时间
(3)左
(4)电流相等时,电阻越大,相等时间内电阻丝产生的热量就越多,升高相同温度,所用时间短,电阻丝产生的热量散失到周围环境中较少
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 (1)上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀;
(2)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要知道电阻丝消耗电能,根据Q=I2Rt分析回答;
(3)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要控制电流不变,根据欧姆定律分析回答;
(4)根据电热丝产生的热量多少与散失热量的快慢分析回答。
【解答】 (1)在加热过程中,电阻丝周围的水会先受热,如果不搅拌,会导致水的温度不均匀,影响对水吸收热量的准确测量,因此上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀;
(2)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要知道电阻丝消耗电能,根据Q=I2Rt可知,需要知道电阻丝消耗电能的时间t,才能计算出电阻丝消耗的电能,因此步骤④应该补充为:记录加热时间;
(3)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要控制电流不变,根据可知,总电阻应保持不变;当电阻丝电阻从1Ω更换至2Ω重复实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应减小,所以滑动变阻器滑片要向左滑动;
(4)根据Q=I2Rt可知,在电流和时间相同的情况下,电阻越大,电阻丝产生的热量就越多;当电阻丝阻值较小时,电阻丝产生的热量有较多部分会散失到周围环境中,比如加热装置的散热等,导致水吸收的热量相对较少,所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比大于1;随着电阻丝阻值不断增大,电阻丝产生的热量增多,在相同的实验条件下,热量散失占总热量的比例相对减小,水吸收的热量相对更接近电阻丝产生的热量,即电阻丝消耗的电能,所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1。
27.如图甲所示是研究做功与能量转化关系的装置。重物通过细绳与木块相连,细绳不可伸长,AQ为水平面,AP段光滑,PQ段粗糙。实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,放手后木块向左运动,最终停在B点,PB长为x,不计空气阻力、滑轮摩擦。
(1)木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为   (用字母表示)。
(2)观察实验,小明提出猜想:木块动能的变化与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是   。
(3)为了验证猜想,小明做了以下实验。重物 木块 改变木块从P点右移的距离L,测得一组数据,记录如表:
序号 1 2 3 4 5 6
PA长L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5
木块在P点的速度平方 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0
①根据表中数据,在图乙中作出v2与L的图像。已知物体动能的表达式为 分析木块动能的变化及重物的重力做功的大小,可知猜想是   (选填“正确”或“错误”)的,由此得到的结论是   。
②利用实验信息分析,当L=0.8m时,木块在P点获得的动能是   J。
【答案】(1)MgL
(2)生活中物体下落时的速度会越来越快
(3)正确;木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大;0.72
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】 (1)由题分析,重物被拉起的高度,由W=Gh=mgh计算重物的重力做的功;
(2) 根据生活中物体下落时的速度会越来越快分析;
(3)①根据表中数据描点连线画出图象;
根据图象结合公式W=MgL、动能的表达式mv2,分析木块动能的变化与重力对重物做功的大小可得结论;
②根据图象可得v2与L的关系式,由mv2计算木块动能。
【解答】 (1)由题知,细绳不可伸长,实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,所以重物被提起高度h=L,
则木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为:W=Gh=Mgh=MgL;
(2) 观察实验,小明提出猜想:木块动能的变化与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是 :生活中物体下落时的速度会越来越快。
(3)①由表中数据描点连线画出L与v2的图象如图所示:
由图象可知,L越大,v2越大,
重物和木块质量一定,L越大,由W=MgL知,重力对重物做越多,v2越大,由动能的表达式
mv2知,木块动能的越大,
由此可知猜想是正确的,得到的结论为:木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大;
②由图象可知,v2与L成正比,即有:v2=kL,
且当L=0.1m时,v2=0.2m2/s2,即:0.2m2/s2=k×0.1m,
解得:k=2m/s2,
所以:v2=2m/s2×L,
则当L=0.8m时,v2=2m/s2×0.8m=1.6m2/s2,
则木块在P点获得的动能W=mv2=×0.9kg×1.6m2/s2=0.72J。
四、综合题
28.(2025九上·金华月考)如图所示,中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”取得重大突破。
(1)“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过   (选填“裂变”或“聚变”)释放巨大的核能;
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有   性;
(3)“人造太阳”加热功率达1×1012W,若利用“人造太阳”发电,发电效率为60%,则每小时发电量达   焦。
【答案】(1)聚变
(2)方向
(3)2.16×1015
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)目前人类获取核能的两种基本途径是核聚变和核裂变。
(2)能量转化具有方向性。
(3)根据W=Pt和效率公式进行计算。
【解答】(1)已知太阳是利用核聚变来获得能量的,“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过聚变释放巨大的核能。
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有方向性。
(3)加热需要的热量:,
发电效率为60%,则发电量为:。
(1)已知太阳是利用核聚变来获得能量的,“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过聚变释放巨大的核能。
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有方向性。
(3)加热需要的热量:,发电效率为60%,则发电量为:。
29.(2025·温州模拟)图1是矿井新型储能方式的示意图,其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时,电机执行电动机功能,将重物提升至矿井内高处;当需要电能时,让重物下落,带动电机发电,该过程电机执行发电机功能。
(1)储能时,消耗电能,电机工作抬升重物,将电能以   形式存储。
(2)当重物上升速度不同时,矿井储能装置的机械效率不同,两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升,储存1.5×107焦耳能量时,需消耗电能为   焦耳。
(3)结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因是   。
【答案】(1)重力势能
(2)2×107J
(3)重物提升速度越大,阻力越大,则克服阻力做的功越大,机械效率则越小
【知识点】能量的相互转化和转移;机械效率的计算
【解析】【分析】(1)物体由于被举高而产生的能量叫重力势能;
(2)由图得出,当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率,而机械效率等于储存的能量与消耗的电能之比,据此求出消耗的电能。
(3)根据图3分析矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因。
【解答】(1)储能时,消耗电能,电机工作抬升重物,将电能以重力势能形式存储。
(2)由图得出,当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率为75%,
由可得消耗的电能:。
(3)由图3可知,重物受到的阻力随速度的增大而增大,速度增大、阻力增大,克服阻力做的额外功增大,在有用功一定时,机械效率减小。
30.(2024九下·萧山月考)如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=50kg,电源电压U=110V保持不变,电动机线圈的电阻R=4Ω,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提升重物时,电路中的电流I=5A。
(1)求该电动机的机械功率;
(2)试从能量转化和守恒的角度,求重物上升的速度大小;
(3)若某次电动机卡住不能转动,电动机容易烧毁,请说明理由。
【答案】(1)解:根据题意可知,电源电压U=110V,电动机线圈的电阻R=4Ω,电路中的电流I=5A,
则电动机的输入功率功率P=UI=110V×5A=550W;
电动机线圈的发热功率P热=I2R=(5A)2×4Ω=100W;
那么电动机的机械功率P机=P-P热=550W-100W=450W。
(2)解:据题意可知,重物的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N;
则重物上升的速度。
(3)卡住后电动机消耗的电能全部转化为内能,使电动机温度升高而损坏
【知识点】能量的相互转化和转移;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据P=UI计算电动机的输入功率,根据P热=I2R计算线圈的发热功率,根据P机=P-P热计算电动机的机械功率。
(2)根据G=mg计算物体重力,根据计算重物上升的速度;
(3)从能量转化的角度分电动机卡主后容易烧毁的原因。
【解答】(3) 若某次电动机卡住不能转动,电动机容易烧毁,理由是:卡住后,电动机消耗的电能全部转化为内能,电动机相当于一个纯电阻,使电动机温度升高而损坏。
(1)电源电压U=110V,电动机线圈的电阻R=4Ω,电路中的电流I=5A,则电动机的功率
P机=UI-I2R=110V×5A-(5A)2×4Ω=450W
(2)重物质量m=50kg,则重物的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N

可得,重物上升的速度
(3)卡住后电动机消耗的电能全部转化为内能,电动机相当于一个纯电阻,使电动机温度升高而损坏。
31.2022年北京冬奥会秉持“绿色、低碳、可持续发展”的理念,使用多项最新科技成果。国家速滑馆利用硫化镉发电玻璃,该玻璃具有光电转化功能和生产成本低、效率高等特点。冰上场馆首次使用最清洁、最低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术制冰,达到冰面温差不超过 的水平。不但减少了传统制冷剂对臭氧层的破坏,而且使国家速滑馆每年仅制冰一项就节省至少 度电。场内人员使用一个可戴智能“创可贴体温计”,就能实现监测并自动报送体温信息,精确度可达 ,有利于确保防疫安全。
(1)硫化镉发电玻璃能实现了光能转化为   。
(2)“制冰”时,工作人员在冰板层下方管道内输入低温液态二氧化碳,并在冰板层表面均匀洒水。“补冰”时,他们又会在冰面上浇水,并喷撒干冰(固态二氧化碳)。下列分析正确的是____(填字母)。
A.“制冰”时液态二氧化碳蒸发,需吸热
B.“补冰”时干冰升华,会放热
C.“制冰”时水凝固,会放热
(3)该体温计3小时可充满电,正常充电电压和电流分别是5 V和1A,持续正常充电3h,电流至少需要做功多少焦耳
(4)若完全燃烧标准煤释放的热量转化为电能的效率为30%,国家速滑馆每年节省 度电,相当于至少节约标准煤多少千克 (标准煤的热值是
【答案】(1)电能
(2)A;C
(3)W=UIt=5 V×1 A×3×3600s=54 000 J
(4)节约的电能: 由 可知,标准煤完全燃烧需要放出的热量:
由Q放= mq可知,节约标准煤的质量: 。
【知识点】能量的相互转化和转移;燃料的热值;机械效率的计算;电功计算公式的应用
【解析】【分析】(11)根据“发电玻璃”的作用可知,其可将光能转化为电能。
(2)由固态转化为气态的过程称为升华,升华吸热;由液态转化为固态的过程称为凝固,凝固放热。
(3)电功:W=UIt。
(4)机械效率为30%,即煤燃烧产生的热量有30%转化为电能,热量Q=mq。
【解答】(1)发电玻璃,将光能转化为电能。
(2)A、由液态转化为气态的过程称为汽化,汽化吸热,故A正确;
B、“补冰”时,干冰升华,吸热,故B错误;
C、水遇冷凝固,放出热量,故C正确。
故答案为:AC。
32.(2025·钱塘模拟) 短短300年间,人们的出行方式经历了多次质的飞跃:
(1)1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的   转化为内能,再转化为   ,从而使机车运行;
(2)1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车,该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能   焦(汽油热值);19世纪,乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看,乙醇汽油属于   ;
(3)我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国,某品牌电车某次充电的平均功率为,充电30分钟,其电耗为,理论上本次充电可行驶   千米;
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀等核燃料的   (“核裂变”或“核聚变”)释放能量。
【答案】(1)化学能;机械能
(2);混合物
(3)500
(4)核裂变
【知识点】能量的相互转化和转移;热量的计算;核裂变与核聚变
【解析】【分析】(1)蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的化学能转化为内能,再转化为机械能,从而使机车运行;
(2)Q放=mq计算完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量,该汽油机的效率可达到15%。W机=Q放η计算能获得机械能;结合物质的分类分析;
(3)其电耗为16kW h/100km,W=Pt计算消耗的电能,列比例式计算本次充电可行驶里程数;
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
【解答】(1)1814年乔治 斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的化学能转化为内能,再转化为机械能,从而使机车运行;
(2)内燃机完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量为:Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J,该汽油机的效率可达到15%,能获得机械能为W机=Q放η=2.3×107J×15%=3.45×106焦;乙醇汽油中含有多种物质,属于混合物;
(3)消耗的电能为W=Pt=160kW×0.5h=80kW h,因其电耗为16kW h/100km,=500km,理论上本次充电可行驶500千米。
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
故答案为:(1)化学能;机械能;(2)3.45×106;混合物;(3)500;(4)核裂变。
1 / 1【浙教版】科学九上 3.8能量的转化与守恒 巩固提升练
一、选择题
1.(2025九上·临海期末) 以下四种家用电器中,主要利用电流热效应工作的是(  )
A.洗衣机 B.电风扇 C.电视机 D.电饭煲
2.(2025七上·临海期末)新能源电动车利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量,该能量是
A.电能 B.热能 C.机械能 D.化学能
3.(2025·舟山模拟)某机器的能量流向图如图所示,据此推测该机器可能是
A.汽油机 B.电动机 C.发电机 D.电热水器
4.(2025九上·柯桥期末)随着高铁的普及,高铁出行成为人们日常的最佳选择。高铁安全性好、速度快、能耗低,利用电力牵引,不消耗宝贵的石油等液体燃料。高铁运行时能量的转化是(  )
A.水能转化为电能 B.电能转化为机械能
C.电能转化为核能 D.电能转化为内能
5.(2025九上·义乌期末)如图1所示是某型号太阳能路灯。白天该路灯不照明,太阳能电池对蓄电池充电;夜间,路灯开始工作,由蓄电池供电,某同学画出了如图2所示的能量转化流程图。下列选项中分析正确的是(  )
A.甲是“内能” B.乙是“电能”
C.丙是“光能” D.丁是“电能”
6.右图所示是“风光互补”景观照明灯,它“头顶”小风扇,“肩扛”电池板,“脚踩”蓄电池,“腰挎”照明灯,下列解释合理的是(  )
A.光电池板是将光能转化为电能
B.照明灯工作时,LED灯是将光能转化为电能
C.小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能
D.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能
7.(浙教版科学九上第三章 第5节物体的内能(三))如果甲热机的效率比乙热机的效率高,则可以说(  ) 。
A.甲热机的功率比乙热机的大
B.在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机的少
C.甲热机的转速比乙热机的大
D.甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大
8.(2025九上·南湖期末)2024年11月28日,全球最大的核电基城—“华龙一号”的福建漳州核电1号机组首次并网成功。下面有关核电站的说法正确的是(  )
A.核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
B.核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C.反应堆是核电站的“心脏”,里面发生的是核聚变
D.核能发电发生能量转化:核能→机械能→内能→电能
9.(华师大版初中科学九年级上学期 7.4 能量的转化与守恒)如图所示为内燃机的能量流向图,热机效率η等于(  )
A. ×100% B. ×100%
C. ×100% D. ×100%
10.在如图所示的实验中,用酒精灯给试管加热,试管内水的温度逐渐升高直至沸腾.水沸腾后,橡胶塞从试管口飞出,试管口附近有“白气”产生.关于上述过程中能量的变化情况,下列说法错误的是(  )
A.酒精燃烧的过程,是化学能转化为内能的过程
B.水升温的过程,是通过热传递使内能增加的过程
C.试管口附近出现“白气”的过程,是内能增加的过程
D.活塞飞出的过程,是通过做功使内能转化为机械能的过程
11.(2025九上·拱墅期末)如图所示,人们修筑拦河坝来提高上游的水位,在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水,经水轮机流到下游的过程中,下列分析正确的是
A.水的机械能始终保持不变
B.水的重力势能增大,动能减小
C.水冲击水轮机时,水的一部分动能转移为水轮机的动能
D.水轮机带动发电机发电,电能转化成机械能
12.(2025·龙港模拟)“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术,其原理为:将两块金属压在一起,其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是(  )
A.电能转化为化学能 B.化学能转化为电能
C.机械能转化为内能 D.内能转化为机械能
13.(1)发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体;(2)汽车制动时,由于摩擦,汽车的机械能转变为地面、空气的内能,这些散失到空气和地面的内能,不能自动地用来再次开动汽车,以上两个事实说明能量的转化和转移具有(  )
A.任意性 B.方向性 C.单一性 D.不确定性
14.(2025九上·衢州期末)用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连,将两钥匙插入橙子中(如图),闭合开关,灵敏电流计指针发生偏转。该橙子电池的电能直接来源于(  )
A.机械能 B.光能 C.核能 D.化学能
15.下列各例中,属于内能转化为机械能的过程是(  )
A.用电炉加热水 B.汽油机的压缩冲程
C.火箭升空的过程 D.双手摩擦发热
二、填空题
16.汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为   能并传递到地面和空气中,这些能量不能自动用来再次开动汽车,这说明能量的转化、转移具有   。
17.(2025·浙江)汽车是常用的交通工具之一。汽油机是汽车内的动力装置,通过汽油在汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气,推动活塞做功。如图甲所示为汽油机的   冲程,在如图乙、丙所示的实验中,与该冲程能量转化相同的是图   (填“乙”或“丙”)。
18.在我国青藏高原有一个羊八井地热区,地热电厂承担拉萨市一部分的电力供应任务。其工作流程如图所示,则能量转化过程是内能→   能→   能。
19.(2025九上·绍兴竞赛) 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图):用一个大的塑料瓶,瓶口塞橡皮塞,塞子里面安装气门芯,连接打气筒,在瓶内伸入温度传感器探头,实验时装置气密性良好。
(1) 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前,温度传感器示数   (选填“增大”、 “减小”或“不变”).
(2) 当橡皮塞弹出时,瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是:物体对外做功,内能   (选填“增大”、“减小”或“不变”).
20.(2025八下·永康期末)化学反应时往往伴随着能量的变化。
(1)暖宝宝(发热贴)撕开包装后里面的铁粉与空气接触发生化学反应,这种物质和氧的反应叫   反应,将化学能转化成热能;
(2)将锌片(Zn)和碳棒组成的电路,插入稀硫酸中,观察到小灯泡发光了。这个过程中能量如何转化    。
21.(2023九上·杭州开学考)如图所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等;C点处是蹦极运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力,弹性绳的自重不计)
(1)从O点到A点的过程中,运动员的机械能   (选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。
(2)从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能   (选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”,下同);运动员的动能   。
22.(2025九上·婺城期末)如图甲是我国古代发明的一种取火器----火绒,把木制推杆快速推入牛角套筒时,杆前端的艾绒立刻燃烧起来。如图乙是小科同学建构的汽油机工作原理图。请回答:
(1) 选择艾绒作为点火材料,利用艾绒着火点低的性质,艾绒燃烧时将   转化为内能。
(2) 取火时,牛角套筒内空气温度会上升,其内能改变的方式是   。
(3) 取火后,推杆会自动向右回弹,此过程类似图乙中的   (填字母)。
三、实验与探究题
23.学习能量守恒转化后,项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车,如图所示。使用时转动车轮,不断将棉线绕在长轴的绕线轮上,直至钢球上升到支架的最高点。然后松手,让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。
【分析原理】
(1)支架上最高处的定滑轮作用为   。
(2)从能量转化的角度分析,钢球能驱动小车行驶的原因是钢球的   转化为小车的动能。
(3)【装置调试】
①调节2个前轮,重力小车能沿直线运动。
②将钢球上升到支架的最高点,松手后小车能向前运动,但小车运动距离较短。
【项目改进】
小组为了让重力小车行驶的路程更远,改进小车的方法有   。
24.(2025九下·台州月考)如图甲装置所示,探究“做功改变物体内能”,该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精,使用打气筒向烧瓶内打气,根据传感器数据采集的数据,电脑处理得到如图乙所示图像。
(1)结合乙图分析,描述打气筒打气5秒后出现的实验现象   ;
(2)有同学认为,图乙中BC段对应发生情况与热机中做功冲程相似,请说出相似处:   ;以下改变内能的方式中,与BC段不相同的是:   。
A.用锤子敲打钉子时,钉子变热 B.水沸腾时,水蒸气将壶盖顶起
C.从滑滑梯上处滑落,臀部变热 D.用通电的电炉加热水,水温升高
(3)在用本装置进行实验时能否去掉瓶内的酒精和水,请判断并说明理由:   。
25.(2025八下·临海期末)新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能,开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下:
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退,且车速可调 能实现前进与倒退,但车速不可调节 只能前进或只能倒退,且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收,且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收,但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1),其内部简化电路如图2所示,其中电源C为可充电电池,在车辆制动时,开关S会自动切换至触点3 进行能量回收。请回答:
(1)当开关S接通触点2.调节滑动变阻器滑片向上移动时,车速将   。
(2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是   。
(3)车辆制动期间,能量转化的形式为____(填序号)。
A.机械能转化为电能 B.电能转化为机械能
(4)对车辆进行测试时,指标一被评为“优秀”,指标二被评为“合格”,为使指标二能达到“优秀”等级,应如何改进电路    。
26.(2025·嵊州模拟)“能量守恒”是普遍认可的科学知识。小明同学设计了如图所示的电路,验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是守恒的。为了寻找适合用于验证能量守恒的最佳电阻值,小明进行了如下探究。实验中电源电压不变,装置气密性良好。
【实验步骤】
①将阻值为1Ω的电阻丝接入电路,如图连接并安装好装置;
②在内筒中加入初温为t0的适量水m克,并盖紧盖子;
③闭合开关,将滑动变阻器滑片移动至适当位置后,记录此时电流表示数为2A;
④加热过程中不断上下缓慢移动搅拌器,当温度升高了10℃时,记录 ;
⑤多次更换不同阻值的电热丝并控制电流不变,重复实验并记录相关数据。
【实验记录与处理】
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
电流值(A) 2 2 2 2 2 2 2 2
电阻丝阻值(Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8
加热时间(秒) 819 394 221 156 123 101 83 72
电热丝消耗电能与水吸收热量之比 1.56 1.50 1.26 1.19 1.17 1.15 1.11 1.10
根据上述信息请回答:
(1)上下移动搅拌器的目的是   。
(2)请将步骤④中“ ”处的内容补充完整:   。
(3)当电阻丝阻值从1Ω更换至2Ω重复实验时,滑动变阻器的滑片应向   (填“左”或“右”)移动。
(4)分析表中数据发现,电阻丝阻值不断变大时,电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1,原因是   。
27.如图甲所示是研究做功与能量转化关系的装置。重物通过细绳与木块相连,细绳不可伸长,AQ为水平面,AP段光滑,PQ段粗糙。实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,放手后木块向左运动,最终停在B点,PB长为x,不计空气阻力、滑轮摩擦。
(1)木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为   (用字母表示)。
(2)观察实验,小明提出猜想:木块动能的变化与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是   。
(3)为了验证猜想,小明做了以下实验。重物 木块 改变木块从P点右移的距离L,测得一组数据,记录如表:
序号 1 2 3 4 5 6
PA长L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5
木块在P点的速度平方 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0
①根据表中数据,在图乙中作出v2与L的图像。已知物体动能的表达式为 分析木块动能的变化及重物的重力做功的大小,可知猜想是   (选填“正确”或“错误”)的,由此得到的结论是   。
②利用实验信息分析,当L=0.8m时,木块在P点获得的动能是   J。
四、综合题
28.(2025九上·金华月考)如图所示,中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”取得重大突破。
(1)“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过   (选填“裂变”或“聚变”)释放巨大的核能;
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有   性;
(3)“人造太阳”加热功率达1×1012W,若利用“人造太阳”发电,发电效率为60%,则每小时发电量达   焦。
29.(2025·温州模拟)图1是矿井新型储能方式的示意图,其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时,电机执行电动机功能,将重物提升至矿井内高处;当需要电能时,让重物下落,带动电机发电,该过程电机执行发电机功能。
(1)储能时,消耗电能,电机工作抬升重物,将电能以   形式存储。
(2)当重物上升速度不同时,矿井储能装置的机械效率不同,两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升,储存1.5×107焦耳能量时,需消耗电能为   焦耳。
(3)结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因是   。
30.(2024九下·萧山月考)如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=50kg,电源电压U=110V保持不变,电动机线圈的电阻R=4Ω,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提升重物时,电路中的电流I=5A。
(1)求该电动机的机械功率;
(2)试从能量转化和守恒的角度,求重物上升的速度大小;
(3)若某次电动机卡住不能转动,电动机容易烧毁,请说明理由。
31.2022年北京冬奥会秉持“绿色、低碳、可持续发展”的理念,使用多项最新科技成果。国家速滑馆利用硫化镉发电玻璃,该玻璃具有光电转化功能和生产成本低、效率高等特点。冰上场馆首次使用最清洁、最低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术制冰,达到冰面温差不超过 的水平。不但减少了传统制冷剂对臭氧层的破坏,而且使国家速滑馆每年仅制冰一项就节省至少 度电。场内人员使用一个可戴智能“创可贴体温计”,就能实现监测并自动报送体温信息,精确度可达 ,有利于确保防疫安全。
(1)硫化镉发电玻璃能实现了光能转化为   。
(2)“制冰”时,工作人员在冰板层下方管道内输入低温液态二氧化碳,并在冰板层表面均匀洒水。“补冰”时,他们又会在冰面上浇水,并喷撒干冰(固态二氧化碳)。下列分析正确的是____(填字母)。
A.“制冰”时液态二氧化碳蒸发,需吸热
B.“补冰”时干冰升华,会放热
C.“制冰”时水凝固,会放热
(3)该体温计3小时可充满电,正常充电电压和电流分别是5 V和1A,持续正常充电3h,电流至少需要做功多少焦耳
(4)若完全燃烧标准煤释放的热量转化为电能的效率为30%,国家速滑馆每年节省 度电,相当于至少节约标准煤多少千克 (标准煤的热值是
32.(2025·钱塘模拟) 短短300年间,人们的出行方式经历了多次质的飞跃:
(1)1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的   转化为内能,再转化为   ,从而使机车运行;
(2)1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车,该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能   焦(汽油热值);19世纪,乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看,乙醇汽油属于   ;
(3)我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国,某品牌电车某次充电的平均功率为,充电30分钟,其电耗为,理论上本次充电可行驶   千米;
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀等核燃料的   (“核裂变”或“核聚变”)释放能量。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据用电器的能量转化分析判断。
【解答】根据题意可知,洗衣机、电风扇,主要将电能转化为机械能,而电视机将电能转化为光能和声能,故A、B、C不合题意;
电饭煲则将电能转化为热能,即利用电流的热效应,故D符合题意。
故选D。
2.【答案】D
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】电池放电时将化学能转化为电能;
汽油燃烧时将化学能转化为内能。
【解答】电池和汽油中蕴含相同形式的能量,该能量是化学能,故D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
3.【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】由能量流向图判断该机器主要将什么能转化成了什么能即可解决此题。
热机:将内能转化为机械能;电动机:将电能转化为机械能;发电机:将机械能转化为电能;电热水器:将电能转化为内能。
【解答】A、如图该机器燃烧燃料将化学能转化为内能,内能转化成了机械能,还有一大部分内能散失掉了,所以该机器是热机,故A符合题意;
B、电动机是将电能转化为机械能的机器,故B不符合题意;
C、发电机是将机械能转化为电能的机器,故C不符合题意;
D、电热水器是将电能转化为内能的机器,故D不符合题意。
故答案为:A。
4.【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】高铁都是以电能提供动力的,工作时将电能转化为机械能。
【解答】由题意可知,高铁运行时是利用电力牵引的,即将电能转化为机械能,故只有选项B说法正确。
故答案为:B。
5.【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据图2,结合路灯在白天和黑天时的工作状态,对能量转化的过程进行判断即可。
【解答】根据图片可知,白天时,太阳能电池对蓄电池充电,直接将太阳能转化成电能。给蓄电池充电,将电能转化成化学能储存起来。
夜间,路灯开始工作,通过蓄电池将化学能转化成电能,再通过路灯转化为光能;
所以甲是“太阳能”,乙是“电能”,丙是“电能”,丁是“光能”,
故ACD错误,B正确。
故选B。
6.【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)光电池板将光能转化为电能;
(2)用电器工作时将电能转化为其他形式的能量;
(3)风力发电机将风能转化为电能;
(4)蓄电池放电时将化学能转化为电能。
【解答】A、太阳能电池板是将光能转化为电能,故A正确;
B、照明灯消耗电能而发光,将电能转化为光能,故B错误;
C、风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动,把风能转化为电能,故C错误;
D、蓄电池在夜晚放电时,将化学能转化为电能,故D错误。
故选:A。
7.【答案】D
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】热机的效率等于产生的机械能与燃料完全燃烧放出热量的比值,据此分析判断。
【解答】A.热机的效率与功率没有关系,故A错误;
B.热机的效率与单位时间内消耗燃料的多少无关,故B错误;
C.热机的效率与转速无关,故C错误;
D.甲热机的效率高,其实就是甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大,故D正确。
故选D。
8.【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)核电站核废料具有放射性,会对环境造成污染。
(2)核电站反应堆利用的是可控制的链式反应(核裂变)来释放能量。
(3)核电站反应堆中发生的是核裂变,核聚变目前还未用于核电站发电。
(4)核能发电的能量转化过程为核能→内能→机械能→电能 。
【解答】A、核电站反应堆产生的废料具有一定的辐射,会污染环境,故A错误;
B、核电站反应堆中发生的链式反应采用的是可控的核的裂变,故B正确;
C、反应堆是核电站的“心脏”,里面发生的是核裂变,故C错误;
D、核能发电发生能量转化:核能→内能→机械能→电能,故D错误。
故答案为:B。
9.【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】根据热机效率的定义分析解答。
【解答】热机所做的机械功与燃料完全燃烧释放的能量之比,叫做热机的效率。根据图片可知,燃料释放的内能为E,有用的机械能为E2,那么热机的效率为: ×100%,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
10.【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】A、酒精燃烧,会放出热量,是酒精的化学能转化为火的内能,故A正确;
B水从火吸收热量、内能增加、温度升高,是通过热传递使水的内能增加,故B正确;
C水蒸气对软木塞做功,水蒸气内能减小、温度降低,液化成小水珠飘散在空中,即“白气”,故C错误;
D水蒸气对软木塞做功,将塞子推出,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,属于做功改变物体的内能,故D正确。
故选:C
【分析】燃料燃烧实质是将燃料的化学能转化为内能;热传递可以改变物体的内能,属于能量的转移过程;“白气”是水蒸气遇冷放热液化形成的小水滴;当对物体做功时,机械能转化为物体的内能,内能增大;当物体对外做功时,物体的内能转化为机械能,内能减小。
11.【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】影响动能大小的因素:质量、速度,质量越大,速度越大,动能越大;
影响重力势能大小的因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大;
机械能是动能与势能的和。
水轮机发电时,将机械能转化为电能。
【解答】A、水轮机带动发电机发电时,水的机械能转化为电能,水的机械能减少,故A错误;
B、水经水轮机流到下游的过程中,水的高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,故B错误;
C、水冲击水轮机时,水的一部分动能转移为水轮机的动能,故C正确;
D、水轮机带动发电机发电,将机械能转化为电能,故D错误。
故答案为: C。
12.【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】改变内能的两种方式:做功和热传递。
【解答】由“将两块金属压在一起,其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起”可知,是通过克服摩擦做功的方式改变内能,能量转化形式为:将机械能转化为内能。
故答案为:C。
13.【答案】B
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体,而不能反向传递;
汽车制动由于摩擦,汽车的机械能转变为地面、空气的内能;这些散失到空气和地面的内能,不能自动地用来再次开动汽车,这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性。
故选:B
【分析】能量的转化和转移具有方向性,热传递和能量的转化都实例中都能说明这一点。
14.【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识分析判断。
【解答】根据图片可知,橙子内的化学能转化为电能,通过导线形成电流,因此灵敏电流计指针发生偏转,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
15.【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【解答】A、电炉是利用电流的热效应制成的,是将消耗电能转化为内能,故A不符合题意;
B在汽油机的压缩冲程中活塞压缩燃料混合物,机械能转化为内能,故B不符合题意;
C火箭升空是燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能,故C符合题意;
D双手摩擦发热是克服双手间的摩擦做功,将机械能转化为内能,故D不符合题意。
故选:C
【分析】内能转化为机械能也就是利用内能来做功.
16.【答案】内;方向性
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】汽车刹车时,机械能会转化为内能,这些能量无法再转化利用。是因为能量转化和转移有方向性,如:热传递时内能从高温物体转移向低温物体的;植物生长的过程中,总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的,而不可能相反,否则会引起其他能量的变化,消耗别的能量。
【解答】汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为地面、空气的内能,这些能量会散发到周围的环境中,无法再回收利用;
摩擦生热时内能以热量的形式散发掉,所以能量转化和转移具有方向性,这些内能不能自动地再次开动汽车。
17.【答案】压缩;丙
【知识点】能量的相互转化和转移;热机的工作原理
【解析】【分析】压缩冲程:外界对气体做功,机械能转化为内能,气体内能增大。
【解答】图甲中两侧气门关闭,活塞向上移动,属于压缩冲程。
乙中气体对外做功,内能转化为机械能,丙中外界对气体做功,机械能转化为内能,可知图丙中的能量转化形式与压缩冲程相同。
18.【答案】机械;电
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】大地热发电站的工作过程是将大地的内能经过汽轮机、发电机转化成我们普遍使用的电能。
能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源,短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源。
【解答】地热发电站发电时,先利用地下井获得地热将加热成水蒸气,水蒸气膨胀推动活塞,使汽轮机转动工作,将水蒸气的内能转化为机械能,汽轮机带动发电机工作,将机械能转化为电能;所以整个过程能量的转化是:内能→机械能→电能。
19.【答案】(1)增大
(2)减小
【知识点】能量的转化与守恒定律;物体内能的改变方法
【解析】【分析】(1)外界对气体做功,气体的内能将增大。
(2)气体对外做功,气体的内能减小。
【解答】(1)向瓶内打气,外界对气体做功,气体的内能增大,温度升高。
(2)气体对外做功,内能转化为机械能,气体的内能减小,温度降低,液化成小水珠。
20.【答案】(1)氧化
(2)化学能转化成电能
【知识点】能量的相互转化和转移;氧化反应
【解析】【分析】(1)我们将物质和氧气发生的反应称为氧化反应;
(2)根据能量转化的知识解答。
【解答】(1)暖宝宝(发热贴)撕开包装后里面的铁粉与空气接触发生化学反应,这种物质和氧的反应叫氧化反应,将化学能转化成热能;
(2) 将锌片(Zn)和碳棒组成的电路,插入稀硫酸中,观察到小灯泡发光了,即产生了电能,那么这个过程中的能量转化为:化学能转化成电能。
21.【答案】(1)不变
(2)增大;先增大后减小
【知识点】能的多种形式;能量的相互转化和转移
【解析】【分析】(1)A点处弹性绳自然伸直,弹性绳没有产生弹力,因此从O点到A点的运动过程中,忽略空气阻力,机械能守恒;
(2)弹性势能大小的影响因素:弹性形变的大小,发生弹性形变的难易程度,形变越大,越难,弹性势能越大。A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员拉力,速度越来越大,动能越来越大,当弹性绳对运动员拉力大于重力时,运动员的速度开始减小,到达C点时,速度为零,因此动能逐渐减小。
【解答】(1)O点到A点,运动员自由下落,其重力势能转化为动能,由于不计空气阻力,所以运动员的机械能不变;
(2)在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能;A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员拉力,因此速度越来越大,动能越来越大;到达C点动能变为0,弹性势能增大到最大值,所以从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能增大,而运动员的动能先增大后减小。
故答案为:(1)不变;(2)增大;先增大后减小。
22.【答案】(1)化学能
(2)做功
(3)C
【知识点】能量的相互转化和转移;物体内能的改变方法;热机的工作原理
【解析】【分析】(1)根据能量转化的知识解答;
(2)做功改变内能的本质为能量的转化,热传递改变内能的本质为能量的转移;
(3)热机的压缩冲程,将机械能转化为内能;做功冲程,将内能转化为机械能。
【解答】(1)选择艾绒作为点火材料,利用艾绒着火点低的性质,艾绒燃烧时将化学能转化为内能。
(2) 取火时,牛角套筒内空气温度会上升, 即将推杆的机械能转化为空气的内能,则内能的改变方式为做功;
(3) 取火后,推杆会自动向右回弹, 即将内能转化为机械能,和热机的做功冲程相同,故选C。
23.【答案】(1)改变力的方向
(2)重力势能
(3)①增加钢球重力;②增加支架高度
【知识点】能量的相互转化和转移;定滑轮及其工作特点
【解析】【分析】 (1)定滑轮可以改变力的方向,但不能省力;
(2)能量之间可以相互转化;
(3)从改变机械能的方法入手。
【解答】 (1)在该装置中,定滑轮的作用为改变力的方向;
(2)从能量转化的角度分析,钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能;
(3)让重力小车行驶的路程更远,改进小车的方法有①增加钢球重力;②增加支架高度。
24.【答案】(1)橡皮塞弹出,瓶口冒白雾,温度传感器显示温度下降
(2)均为气体对外做功,内能转变为机械能;AC
(3)能,通过温度传感器的温度变化可反映内能改变情况
【知识点】能量的相互转化和转移;物体内能的改变方法
【解析】【分析】(1)当橡胶塞弹出时,气体的内能转化为机械能,气体的温度降低,水蒸气液化成小水珠;
(2)①热机的做功冲程,将燃气的内能转化为机械能;
②根据描述分析各个选项中包含的能量转化过程即可。
(3)根据水和酒精在实验中的用途分析。
【解答】(1)根据图乙可知,5秒后圆底烧瓶内的温度呈现下降趋势,那么出现的现象为:橡皮塞弹出,瓶口冒白雾,温度传感器显示温度下降;
(2)①根据图乙可知,BC段过程中发生情况与内燃机的做功冲程相同相似处为:均为气体对外做功,内能转变为机械能;
②A.锤击钉子时发热,滑滑梯时臀部发热,都属于机械能转化为内能,AC故符合题意;
B.水蒸气顶起壶盖,属于内能转化为机械能,故B不符合题意;
D.电炉加热水,属于电能通过热传递转化为内能,故D不符合题意。
故选AC。
(3)在实验中,通过酒精和水的液化现象判断容器内的温度变化,而温度传感器仍可准确监测瓶内空气的温度变化,因此实验设计无需依赖酒精即可完成探究目标。
(1)根据图乙可知,5秒后圆底烧瓶内温度下降。用气筒向玻璃瓶内打气,瓶内气体压强增大,瓶内气体对塞子做功,塞子弹起;瓶内气体对塞子做功,瓶内气体内能减少,温度降低,酒精蒸气放出热量,发生液化,出现白雾。
(2)[1]图乙BC段气体内能减少,温度降低,塞子被试管内酒精蒸气推出,即该过程中消耗蒸气的内能,获得机械能,是将内能转化为机械能的过程,与内燃机的做功冲程相类似;
[2]A.用锤子敲打钉子时,钉子发热,是通过做功的方式改变物体内能,机械能转化为内能,故A符合题意;
B.水沸腾时,水蒸气将壶盖顶起,是利用内能做功,内能转化为机械能,故B不符合题意;
C.从滑滑梯上处滑落,臀部变热,克服摩擦力做功,是机械能转化为内能,故C符合题意;
D.用通电的电炉加热水,水温升高,是通过热传递使水的内能增加,故D不符合题意。
故选AC。
(3)实验的目的是为了探究做功可以改变物体的内能,如果去掉酒精,则温度传感器可以测量瓶内空气的温度的变化,也可以完成实验探究。
25.【答案】(1)变大
(2)开关S从1切换至2(或2切换至1),流过电动机的电流方向发生改变,线圈受力方向发生变化,转动方向发生变化
(3)A
(4)在电源C的旁边串联一个开关
【知识点】变阻器的原理及其使用;直流电动机的构造原理与工作过程;能量的相互转化和转移
【解析】【分析】(1) 滑动变阻器对电路中电流的影响,滑动变阻器的阻值变化会影响电路中的电流大小,从而影响电动机的转速。
(2) 电动机的工作原理,电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关,改变电流方向可以改变电动机的转动方向。
(3) 能量转化的形式,车辆制动时,机械能转化为电能进行回收。
(4) 电路的改进方法,根据指标要求,需要实现刹车时能量可回收且能手动关闭此功能,需要在电路中增加相应的开关。
【解答】(1) 当开关 S 接通触点 2,调节滑动变阻器滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流增大,电动机的转速加快,所以车速将变大。
(2) 通过切换开关 S 能实现前进与倒退功能的原因是开关 S 从 1 切换至 2(或 2 切换至 1),流过电动机的电流方向发生改变,根据电动机的工作原理,线圈受力方向发生变化,转动方向发生变化,从而实现前进与倒退。
(3) 车辆制动期间,能量转化的形式为机械能转化为电能,因为车辆制动时,电动机相当于发电机,将机械能转化为电能,所以答案选 A。
(4) 对车辆进行测试时,指标一被评为 “优秀”,指标二被评为 “合格”,为使指标二能达到 “优秀” 等级,应在电源 C 的旁边串联一个开关,这样可以手动控制能量回收功能的开启和关闭。
26.【答案】(1)使水受热均匀
(2)加热时间
(3)左
(4)电流相等时,电阻越大,相等时间内电阻丝产生的热量就越多,升高相同温度,所用时间短,电阻丝产生的热量散失到周围环境中较少
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 (1)上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀;
(2)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要知道电阻丝消耗电能,根据Q=I2Rt分析回答;
(3)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要控制电流不变,根据欧姆定律分析回答;
(4)根据电热丝产生的热量多少与散失热量的快慢分析回答。
【解答】 (1)在加热过程中,电阻丝周围的水会先受热,如果不搅拌,会导致水的温度不均匀,影响对水吸收热量的准确测量,因此上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀;
(2)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要知道电阻丝消耗电能,根据Q=I2Rt可知,需要知道电阻丝消耗电能的时间t,才能计算出电阻丝消耗的电能,因此步骤④应该补充为:记录加热时间;
(3)要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒,需要控制电流不变,根据可知,总电阻应保持不变;当电阻丝电阻从1Ω更换至2Ω重复实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应减小,所以滑动变阻器滑片要向左滑动;
(4)根据Q=I2Rt可知,在电流和时间相同的情况下,电阻越大,电阻丝产生的热量就越多;当电阻丝阻值较小时,电阻丝产生的热量有较多部分会散失到周围环境中,比如加热装置的散热等,导致水吸收的热量相对较少,所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比大于1;随着电阻丝阻值不断增大,电阻丝产生的热量增多,在相同的实验条件下,热量散失占总热量的比例相对减小,水吸收的热量相对更接近电阻丝产生的热量,即电阻丝消耗的电能,所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1。
27.【答案】(1)MgL
(2)生活中物体下落时的速度会越来越快
(3)正确;木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大;0.72
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】 (1)由题分析,重物被拉起的高度,由W=Gh=mgh计算重物的重力做的功;
(2) 根据生活中物体下落时的速度会越来越快分析;
(3)①根据表中数据描点连线画出图象;
根据图象结合公式W=MgL、动能的表达式mv2,分析木块动能的变化与重力对重物做功的大小可得结论;
②根据图象可得v2与L的关系式,由mv2计算木块动能。
【解答】 (1)由题知,细绳不可伸长,实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,所以重物被提起高度h=L,
则木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为:W=Gh=Mgh=MgL;
(2) 观察实验,小明提出猜想:木块动能的变化与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是 :生活中物体下落时的速度会越来越快。
(3)①由表中数据描点连线画出L与v2的图象如图所示:
由图象可知,L越大,v2越大,
重物和木块质量一定,L越大,由W=MgL知,重力对重物做越多,v2越大,由动能的表达式
mv2知,木块动能的越大,
由此可知猜想是正确的,得到的结论为:木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大;
②由图象可知,v2与L成正比,即有:v2=kL,
且当L=0.1m时,v2=0.2m2/s2,即:0.2m2/s2=k×0.1m,
解得:k=2m/s2,
所以:v2=2m/s2×L,
则当L=0.8m时,v2=2m/s2×0.8m=1.6m2/s2,
则木块在P点获得的动能W=mv2=×0.9kg×1.6m2/s2=0.72J。
28.【答案】(1)聚变
(2)方向
(3)2.16×1015
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】(1)目前人类获取核能的两种基本途径是核聚变和核裂变。
(2)能量转化具有方向性。
(3)根据W=Pt和效率公式进行计算。
【解答】(1)已知太阳是利用核聚变来获得能量的,“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过聚变释放巨大的核能。
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有方向性。
(3)加热需要的热量:,
发电效率为60%,则发电量为:。
(1)已知太阳是利用核聚变来获得能量的,“东方超环”的反应原理与太阳类似,通过聚变释放巨大的核能。
(2)核能转化为内能,可获得上亿摄氏度的高温,但内能不会自动地转化为核能,这说明能量的转化和转移具有方向性。
(3)加热需要的热量:,发电效率为60%,则发电量为:。
29.【答案】(1)重力势能
(2)2×107J
(3)重物提升速度越大,阻力越大,则克服阻力做的功越大,机械效率则越小
【知识点】能量的相互转化和转移;机械效率的计算
【解析】【分析】(1)物体由于被举高而产生的能量叫重力势能;
(2)由图得出,当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率,而机械效率等于储存的能量与消耗的电能之比,据此求出消耗的电能。
(3)根据图3分析矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因。
【解答】(1)储能时,消耗电能,电机工作抬升重物,将电能以重力势能形式存储。
(2)由图得出,当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率为75%,
由可得消耗的电能:。
(3)由图3可知,重物受到的阻力随速度的增大而增大,速度增大、阻力增大,克服阻力做的额外功增大,在有用功一定时,机械效率减小。
30.【答案】(1)解:根据题意可知,电源电压U=110V,电动机线圈的电阻R=4Ω,电路中的电流I=5A,
则电动机的输入功率功率P=UI=110V×5A=550W;
电动机线圈的发热功率P热=I2R=(5A)2×4Ω=100W;
那么电动机的机械功率P机=P-P热=550W-100W=450W。
(2)解:据题意可知,重物的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N;
则重物上升的速度。
(3)卡住后电动机消耗的电能全部转化为内能,使电动机温度升高而损坏
【知识点】能量的相互转化和转移;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据P=UI计算电动机的输入功率,根据P热=I2R计算线圈的发热功率,根据P机=P-P热计算电动机的机械功率。
(2)根据G=mg计算物体重力,根据计算重物上升的速度;
(3)从能量转化的角度分电动机卡主后容易烧毁的原因。
【解答】(3) 若某次电动机卡住不能转动,电动机容易烧毁,理由是:卡住后,电动机消耗的电能全部转化为内能,电动机相当于一个纯电阻,使电动机温度升高而损坏。
(1)电源电压U=110V,电动机线圈的电阻R=4Ω,电路中的电流I=5A,则电动机的功率
P机=UI-I2R=110V×5A-(5A)2×4Ω=450W
(2)重物质量m=50kg,则重物的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N

可得,重物上升的速度
(3)卡住后电动机消耗的电能全部转化为内能,电动机相当于一个纯电阻,使电动机温度升高而损坏。
31.【答案】(1)电能
(2)A;C
(3)W=UIt=5 V×1 A×3×3600s=54 000 J
(4)节约的电能: 由 可知,标准煤完全燃烧需要放出的热量:
由Q放= mq可知,节约标准煤的质量: 。
【知识点】能量的相互转化和转移;燃料的热值;机械效率的计算;电功计算公式的应用
【解析】【分析】(11)根据“发电玻璃”的作用可知,其可将光能转化为电能。
(2)由固态转化为气态的过程称为升华,升华吸热;由液态转化为固态的过程称为凝固,凝固放热。
(3)电功:W=UIt。
(4)机械效率为30%,即煤燃烧产生的热量有30%转化为电能,热量Q=mq。
【解答】(1)发电玻璃,将光能转化为电能。
(2)A、由液态转化为气态的过程称为汽化,汽化吸热,故A正确;
B、“补冰”时,干冰升华,吸热,故B错误;
C、水遇冷凝固,放出热量,故C正确。
故答案为:AC。
32.【答案】(1)化学能;机械能
(2);混合物
(3)500
(4)核裂变
【知识点】能量的相互转化和转移;热量的计算;核裂变与核聚变
【解析】【分析】(1)蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的化学能转化为内能,再转化为机械能,从而使机车运行;
(2)Q放=mq计算完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量,该汽油机的效率可达到15%。W机=Q放η计算能获得机械能;结合物质的分类分析;
(3)其电耗为16kW h/100km,W=Pt计算消耗的电能,列比例式计算本次充电可行驶里程数;
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
【解答】(1)1814年乔治 斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料的化学能转化为内能,再转化为机械能,从而使机车运行;
(2)内燃机完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量为:Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J,该汽油机的效率可达到15%,能获得机械能为W机=Q放η=2.3×107J×15%=3.45×106焦;乙醇汽油中含有多种物质,属于混合物;
(3)消耗的电能为W=Pt=160kW×0.5h=80kW h,因其电耗为16kW h/100km,=500km,理论上本次充电可行驶500千米。
(4)若研发核动力汽车,其动力来源为小型核反应堆,反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
故答案为:(1)化学能;机械能;(2)3.45×106;混合物;(3)500;(4)核裂变。
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