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第17课时能量的转化与守恒
一．选择题（共10小题）
1．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
2．小科将装有水和乒乓球的纸杯在一定高度静止释放，下落到达地面后，现象如图所示。乒乓球静止释放时与反弹到最高点时相比，下列说法正确的是（　　）
A．乒乓球动能变大
B．乒乓球重力势能变小
C．乒乓球机械能变大
D．该过程不遵循能量守恒定律
3．能量转化是自然界普遍的现象，下列关于能量转化的分析不正确的是（　　）
A．水果电池 化学能→电能 B．电磁感应 电能→机械能
C．光合作用 光能→化学能 D．钻木取火 机械能→内能
4．如图是小徽学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法不正确的是（　　）
A．能量在转化的过程中总量越来越少
B．酒精在燃烧的过程中，是将化学能转化为内能
C．能量的转化和转移都是有方向的
D．轮子的转动说明永动机是不可以实现的
5．篮球从A点投向C点，运动轨迹如图所示，空气阻力不可忽略且大小恒定，下列说法正确的是（　　）
A．篮球在最高点B时动能为零
B．整个过程中篮球的机械能守恒
C．篮球在A点的动能大于C点的动能
D．篮球在上升过程中，重力势能转化为动能
6．在九三阅兵式上亮相的100型主战坦克采用了新型混合动力系统。在常规行驶时，由柴油发动机提供主要动力，并可同时为蓄电池充电。在静默行驶和加速行驶时，仅由蓄电池驱动电动机工作，给坦克的行进和坦克上的电子设备提供动力。关于100型主战坦克，描述不正确的是（　　）
A．当坦克给蓄电池充电时，燃料的化学能直接转化为电池的化学能
B．用蓄电池提供电力驱动坦克行驶时，能量的转化路径是：化学能→电能→机械能
C．坦克配备大容量电池组，不仅是为了驱动车辆，也是为了给雷达、通信等电子设备提供稳定电力
D．坦克刹车时，其动能可以通过发电机转化为电能并储存回电池，实现了能量的回收利用
7．如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（　　）
A．从a到c的过程中，小球重力势能不变
B．小球在c、d两点的动能可能相等
C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大
D．从a到d的过程中，小球机械能守恒
8．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小方在B点和D点时的机械能相等
B．运动到C点时，小方受力平衡
C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能
D．当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止
9．如图所示，下列关于能量的叙述，正确的是（　　）
A．甲图中的食物燃烧时，是将储存在食物中的化学能转化为内能
B．乙图中的塞子弹出，其能量转化与内燃机工作时的压缩冲程相同
C．丙图植物光合作用过程中，只有物质的变化，没有能量的转化
D．丁图氢弹爆炸时释放核能与燃料燃烧释放内能原理相同
10．蹦床运动深受人们喜爱，如图甲是运动员蹦床照片，图乙是利用传感器测得蹦床弹力F随时间t的变化图。假设运动员仅在竖直方向运动，忽略空气阻力，依据图像可知运动者（　　）
A．运动员质量为2400N
B．5.5s至7.5s内运动员机械能守恒
C．7.5s至8.3s内，速度先减小后增加
D．在整个蹦床过程中运动员机械能守恒
二．填空题（共8小题）
11．2024年4月25日搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火成功发射（图甲），4月26日，神舟十八号与中国空间站天和核心舱对接形成组合体，并于11月4日返回舱在东风着陆场成功着陆。
（1）火箭发射时，所用燃料储存的是　 　 （填能量类型）。
（2）图乙是返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦的场景，此过程中的能量转化是　 　 。
12．如图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是：
（1）助跑阶段，运动员消耗体内的化学能　 　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）运动员和撑杆获得的动能。
（2）运动员越过横杆后，运动员将　 　 能转化　 　 能。
13．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的O部分运动轨迹如图所示。
（1）皮球运动到D点时的机械能 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）运动到C点时的机械能。
（2）若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两处留下两个黑色圆斑，其中M处的圆斑 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）N处的圆斑。
14．有人提出，可将中国空间站打造成一个真正的“太空母港”，天宫空间站将从原来的“三舱”扩建到“六舱”，并且实现53种功能变化，让它成为全世界航天器都能停靠的地方。
（1）火箭将“载人航天器”送入太空。在火箭加速升空过程中，上升的推力来自于 　 　 （填“燃气”或“空气”），在此过程中，能量的转化是：燃料的化学能→　 　 →机械能。
（2）如图所示，当“天宫”沿运行轨道从近地点运动到远地点时，它的动能将 　 　 。
15．中国是全球小水电发展最活跃的国家之一，山区开发建设小水电站可带动新能源发展，实现水资源综合利用。
（1）如图，某地建造水电站有甲、乙两种方案。从能量利用角度来看，选择 　 　 方案更合理。（选填“甲”或“乙”）
（2）水电站涉及多种能量的转化：水的机械能→水轮机的动能→　 　 能。
16．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。
（1）小球从A点滑到B点的过程中，机械能 　 　 。（填“增大”、“不变”或“减小）
（2）小球从A点滑到水平面上，小球重力做功为 　 　 。
（3）从A点到B点又回到C点过程中，克服水平面上摩擦力做功为 　 　 。
17．我国生产的混合动力汽车是由一台内燃机和一台电机组成（如图所示），这台电机既可以当电动机，又可以充当发电机。
（1）内燃机启动向车轮输送能量的同时也会给蓄电池充电，此过程是将内能转化为机械能和 　 　 。
（2）电机充当发电机时，它的发电原理是 　 　 。
A.磁场对电流的作用 B.电流周围存在磁场 C.电磁感应现象
（3）某种混合动力汽车电机（充当电动机）的额定功率为20kW，汽车所用的蓄电池的最大容量为30kW h，蓄电池充满电后的电能全部供给电机，能使电机正常工作 　 　 小时。
18．2023年圆满落幕的杭州亚运会，位于钱塘江畔，外形酷似“大莲花”的杭州奥体中心体育场，吸引全世界的目光。
（1）杭州亚运会场馆在建造过程中，尤其注重使用安全环保的绿色电力。这些绿电来自西部地区的光电和风电。其中光伏发电是将 　 　 能转化为电能；
（2）奥体中心游泳馆采用智能导光系统，通过屋顶的导光管将室外自然光引入场内，有效节约电能；
①导光管通常使用丙烯酸及其酯类聚合得到的聚合物作为材料，其中最常用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA属于 　 　 （填字母）；
A.金属材料　　B.无机材料
C.有机合成材料　　D.天然材料
②采用导光系统每年可节约10万度电等于 　 　 J，相当于火力发电每年可节约燃煤 　 　 千克。（已知燃煤火力发电的效率为40%，煤的热值为3×107J/kg）
第17课时能量的转化与守恒
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B A C A B D A B
一．选择题（共10小题）
1．【答案】D
【分析】橙子电池工作时将化学能转化为电能。
2．【答案】C
【分析】物体的动能与质量和速度有关；重力势能的大小与质量和高度有关；
动能和势能统称为机械能；
只有动能和势能的转化时，机械能是守恒的。
3．【答案】B
【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量。
4．【答案】A
【分析】能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量保持不变。
燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能。
自然界中能量是守恒的，但消耗的能源产生的能量不能充分利用，以其它能量的形式损失掉，能量在转化中具有方向性。
5．【答案】C
【分析】（1）篮球在最高点时，虽然竖直方向速度为零，但水平方向仍有速度，据此分析；
（2）因为空气阻力不可忽略，篮球在运动过程中要克服空气阻力做功，据此分析；
（3）动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关，据此分析；
（4）篮球在上升过程中，高度增大。
6．【答案】A
【分析】（1）能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加；分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
（2）在静默行驶和加速行驶时，仅由蓄电池驱动电动机工作，给坦克的行进和坦克上的电子设备提供动力。
（3）动能带动发电机转动，发电机将动能转化为电能并储存回电池，实现能量回收利用，这是混合动力系统常见的功能。
7．【答案】B
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）动能与势能转化过程，存在摩擦阻力，机械能转化为内能。
8．【答案】D
【分析】（1）机械能包括动能与势能，其中动能的影响因素是质量与速度，重力势能的影响因素是质量与高度，弹性势能的影响因素是弹性形变量；
（2）有空气阻力做功时，机械能减小；
（3）当物体不受力或受平衡力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
9．【答案】A
【分析】（1）能量既不能凭空产生也不能凭空消失，总是由一种能量转化为另一种能量，在转化的过程中能的总量保持不变；
（2）汽油机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能；
（3）原子弹是利用裂变的链式反应中能在极短时间内释放出巨大能量的原理制成的；而氢弹则是利用轻核的聚变制成的。
10．【答案】B
【分析】（1）根据开始静止时压力等于重力，结合重力公式计算质量；
（2）根据图像分析运动过程，结合忽略空气阻力，空中运动时机械能守恒；
（3）根据力与运动的关系分析；
（4）根据开始静止，结合人体消耗体能分析。
二．填空题（共8小题）
11．【答案】（1）化学能；（2）机械能转化为内能。
【分析】（1）燃料燃烧时将化学能转化为内能；
（2）改变物体内能有两种方式：做功和热传递；做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，做功实质是能量的转化。
12．【答案】大于；重力势；动
【分析】根据能量转化时的效率和动能与重力势能的转化的知识分析回答。
13．【答案】小于；大于。
【分析】（1）机械能包括动能和势能，动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关，弹性势能的大小与形变的程度有关。
（2）动能和势能转化过程中，在理想情况下（不计空气阻力、摩擦等），机械能总和不变。若考虑外界因素的影响，则机械能减小。
14．【答案】（1）燃气；内能；（2）变小。
【分析】（1）燃气和火箭之间有相互作用力；火箭是一种热机，热机工作时，燃料燃烧时的化学能转化燃气的内能，火箭升空时，燃气的内能转化为火箭的机械能。
（2）从动能和重力势能大小的影响因素判断飞船动能和重力势能的变化：
动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；
地球卫星从近地点向远地点运行时，动能转化为势能；地球卫星从远地点向近地点运行时，势能转化为动能。
15．【答案】（1）乙；
（2）电。
【分析】（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；
（2）从能量利用角度来看，水电站是把水的机械能，最后转化为电能。
16．【答案】（1）减小；（2）mgH；（3）2mg（H﹣h）。
【分析】（1）物体克服摩擦力做功，机械能减小；
（2）由重力公式G＝mg可得质量为m的物体的重力，根据公式W＝GH可得物体从A点滑到水平面时重力所做的功；
（3）根据斜面光滑，水平面粗糙，来回克服摩擦力做功相等，据此分析。
17．【答案】电能；C；1.5。
【分析】（1）内燃机工作时，给蓄电池充电，是将内能转化为机械能和电能；
（2）发电机的原理是电磁感应；
（3）根据电能的公式变形即可求出时间。
18．【答案】（1）太阳；（2）①C；②3.6×1011；3×104。
【分析】（1）光伏发电是将太阳能转化为电能；
（2）①结合题干的描述和对材料特点的了解可做出判断；
②1度＝1kW h＝3.6×106J；根据燃煤火力发电的效率可计算燃煤需要放出的热量；再利用Q＝mq可计算相当于节约燃煤的质量。
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