初中物理人教版九年級全冊第3節(jié) 能量的轉化和守恒同步測試題

這是一份初中物理人教版九年級全冊第3節(jié) 能量的轉化和守恒同步測試題，共12頁。試卷主要包含了3 能量的轉化和守恒等內容，歡迎下載使用。



知識點掃描


知識點一：能量的轉化


能量及其存在的形式：如果一個物體能對別的物體做功，我們就說這個物體具有能。自然界有多種形式的能量，如風能、內能、水能、電能、化學能、核能等。


（2）能量的轉移與轉化：能量可以從一個物體轉移到另一個物體，如發(fā)生碰撞或熱傳遞時；也可以從一種形式轉化為另一種形式，如太陽能電池、發(fā)電機等。


知識點二：能量守恒定律


1.能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。


2.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。


3.“第一類永動機”永遠不可能實現，因為它違背了能量守恒定律。


重點難點解讀


一、試論述能量的轉化、轉移和守恒問題。


（1）在一定條件下各種形式的能都可以相互轉化。能量轉化反映了各種現象之間的聯系，如摩擦生熱說明了機械運動和熱現象之間存在的聯系；電風扇轉動說明了電現象和機械運動之間存在的聯系。


（2）不同形式的能量通過做功可以相互轉化，同種形式的能量之間通過熱傳遞可以進行轉移，能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分。


（3）能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從


一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。


根據能量守恒定律，在分析自然現象時，如果發(fā)現某種形式的能量減少，一定能找到另一種形式的能量增加;反之，當某種形式的能量增大時，也一定可以找到另一種形式的能量減少。


二、能量轉換裝置的效率問題


這個問題屬于難點，是與本節(jié)有關的拓展性知識。是學生開闊實驗，提高物理思維素養(yǎng)的好素材。


能量轉換裝置的效率等于轉換的能量與輸入的總能量之比，用百分數表示。根據定義，若W為轉換的能量，Q為輸入的總能量，η為能量轉換裝置的效率，則：





對點例題解析


知識點一：能量的轉化


【例題1】現在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光。則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉化的角度分析正確的是（ ）


A．機械能轉化為電能，再轉化為光能


B．電能轉化為機械能，再轉化為光能


C．機械能轉化為光能，再轉化為電能


D．光能轉化為機械能，再轉化為電能


【答案】A


【解答】穿上鞋走路時，具有機械能，鞋會發(fā)光，具有光能；根據題意可知，該鞋（發(fā)電鞋）的工作原理


是電磁感應現象，先是機械能轉化為電能，電能又轉化為光能。


知識點二：能量守恒定律


【例題2】排球充氣后，讓排球從手上自由落下，排球每次彈回的高度都低于落下時的高度．


（1）解釋整個過程中能量是否守恒．


（2）排球從接觸地面到形變最大的過程中，速度v與形變大小△V之間的關系大致如圖，請說明該過程中，排球受力情況與機械能變化的關系．





【答案】（1）整個過程中能量守恒．排球從手上自由落下，排球每次彈回的高度都低于落下時的高度，是因為由于空氣的摩擦，有一部分機械能逐漸轉化為內能，但能量總量是守恒的．


（2）排球從接觸地面到形變最大的過程中，受到重力和地面給予的彈力的作用，開始時重力大于彈力，速度逐漸增大；當重力等于彈力時，速度達到最大值；最后重力小于彈力，速度逐漸減小，直至速度為零．同時這一過程中動能轉化為排球的彈性勢能．


【解析】根據能量守恒定律的觀點，結合機械能與內能的轉化可做出解釋；排球從接觸地面到形變最大的過程中，受到重力與彈力的作用，同時動能轉化為球的彈性勢能，據此分析．


達標訓練題





1.在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉化的。摩擦生熱是機械能轉化為___能；水電站里水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，是機械能轉化為____能；電動機帶動水泵把水送到高處，是電能轉化為_______能；植物吸收太陽光進行光合作用，光能轉化為化學能；燃料燃燒時發(fā)熱，化學能轉化為內能，等等。


【答案】內；電；機械。


【解析】根據看初始狀態(tài)與末了狀態(tài)能量存在的形式來解答本題。


2.寫出能量守恒定律的內容：能量既不會憑空出現，也不會憑空消失，它只會從一種形式______為其他形式，或者從一個物體_________到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保不變。這就是能量守恒定律。


【答案】轉化，轉移。


【解析】能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各種形式能量之間的深刻聯系，應重點掌握。


3．下列說法中正確的是（ ）


A．風力發(fā)電機可以將機械能轉化為電能


B．太陽能電池可以將太陽能轉化為電能


C．電暖氣正常工作時，主要是將電能轉化為機械能


D．電風扇正常工作時，主要是將電能轉化為機械能


【答案】ABD


【解析】判斷能量的轉化，我們主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，總是消耗的能量轉化為得到的能量。


A.風力發(fā)電機是利用電磁感應現象工作的，工作時將機械能轉化為電能，故A正確；


B.使用太陽能電池的目的是將太陽能轉化為電能，儲存起來再加以利用，故B正確；


C.電暖氣是利用電流的熱效應工作的，是將電能轉化為內能，故C錯誤；


D.電風扇工作時，主要是將電能轉化為機械能，使風扇轉動，故D正確。


4.能量守恒定律表明的是（）


A．動能和勢能是守恒的


B．內能和機械能是守恒的


C．能量的變化等于做功的多少


D．能量既不會憑空產生，也不會憑空消失


【答案】D


【解析】能量既不會消失，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉化為另一種形式或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變．





一、選擇題


1．前段時間，“加水就能跑的神車”事件一度成為輿論熱點，該汽車實際是利用車內水解制氫技術獲得氫氣，通過氫燃料電池給車提供動力（該技術成本很高，目前仍處在試驗階段），但被曲解為“加水就能跑”。下列對該事件的看法錯誤的是（ ）


A．氫燃料電池是將氫氣的化學能轉化為電能


B．水解技術制取氫氣的過程一定要消耗其它能量


C．對于熱點事件要遵從科學原理，不能盲從更不能以訛傳訛


D．該車行駛的能量最終來源于水，水是一種能源


【答案】D


【解析】A.氫燃料電池是將氫氣的化學能最終轉化為電能，再用來驅動汽車的，故A正確；


B.根據能量守恒定律，水解技術制取氫氣的過程一定要消耗其它能量，故B正確；


C.由科學常識可知，對于熱點事件要遵從科學原理，不能盲從更不能以訛傳訛，故C正確；


D.該車行駛的能量最終來源于用水制出的氫氣，但不能直接說水是這里的能源，故D錯誤。


2．西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號運載火箭，于2019年4月20日將第四十四


顆北斗導航衛(wèi)星成功送上太空。下列說法中正確的是（ ）


A．火箭使用液氫燃料，主要是利用了液氫的比熱容大


B．火箭升空過程中，燃料燃燒將機械能轉化為化學能


C．北斗導航衛(wèi)星加速升空過程中，其動能和重力勢能均增大


D．北斗導航衛(wèi)星加速升空過程中，其慣性增大


【答案】C


【解析】A.發(fā)射火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以釋放出更多的熱量，故A錯誤；


B.火箭升空的過程中，燃料燃燒釋放出的內能轉化為機械能，故B錯誤；


C.北斗導航衛(wèi)星加速升空的過程中，速度增大，高度增大，因此動能和重力勢能都增大，機械能的總量也增大，故C正確；


D.北斗導航衛(wèi)星加速升空過程中，其質量不變，慣性不變，故D錯誤。


3．下列關于能量的說法中，正確的是（ ）


A．洗衣機工作時是將機械能轉化為電能


B．電水壺工作時是將內能轉化為電能


C．用熱水泡腳，身體會感覺暖和，說明內能可以轉移


D．能量無論是轉化還是轉移，能量總和會逐漸減少


【答案】C


【解析】A.洗衣機工作時，消耗電能，產生機械能，故是將電能轉化為機械能的過程，故A錯誤；


B.電水壺工作時消耗電能，產生內能，故是將電能轉化為內能的過程，故B錯誤；


C.用熱水泡腳，內能從熱水傳遞到腳，身體的內能會增加，會感覺暖和，說明內能可以轉移，故C正確；


D.根據能量守恒知，能量在轉化和轉移的過程中，能量的總量會保持不變，故D錯誤。


4.下列關于能量轉化的說法，正確的是（ ）





A B C D


A.圖中，風力發(fā)電將空氣的動能轉化為電能


B．圖中，拉開的彈弓將石子彈出的過程，彈性勢能增大


C．圖中，“神舟五號”載人飛船成功返航，返回艙在減速著陸過程中機械能守恒


D．圖中，水平路面上疾馳的汽車，將重力勢能轉化為動能


【答案】A


【解析】A.風力發(fā)電是將機械能轉化為電能，故A正確；


B.拉開的彈弓發(fā)生了彈性形變，具有彈性勢能，當放開石子時，彈弓的彈性形變程度變小，所以彈性勢能變小，故B錯誤；


C.當飛船減速著陸時，飛船的質量不變，速度減小，動能減小；質量不變，高度越來越小，重力勢能越來越小，機械能減小，故C錯誤；


D.汽車在水平路面上勻速行駛的過程中，質量不變，速度和高度也不變，則汽車的動能和重力勢能都不變，故D錯誤。


5.如圖所示，粗糙程度相同的斜面與水平面在a點相連，彈簧左端固定在豎直墻壁上，彈簧處于自由狀態(tài)時右端在b點，小物塊從斜面的c點由靜止自由滑下，與彈簧碰撞后又返回到斜面上，最高到達d點。下列說法正確的是（ ）





A．彈簧被壓縮到最短時，彈性勢能最小


B．小物塊從c向a運動的過程中，重力勢能減小


C．小物塊從b向a運動的過程中，動能增加


D．小物塊在整個運動過程中，機械能守恒


【答案】B


【解析】A.彈簧被壓縮到最短時，其形變程度最大，所以彈簧的彈性勢能最大，故A錯誤；


B.小物塊從c向a運動的過程中，質量不變，高度減小，重力勢能減小，故B正確；


C.小物塊從b向a運動的過程中，物塊不再受到彈力，由于受到摩擦力的作用，其速度會逐漸減小，所以其動能會減小，故C錯誤；


D.小物塊在整個運動過程中，由于摩擦力的作用，其機械能總量會減少，即機械能不守恒，故D錯誤。


6.在下列現象中，能量轉化的說法錯誤的是（）


A.用鋸鋸木頭，過一會鋸條變熱了，是機械能轉化為內能


B.木材燃燒，發(fā)光發(fā)熱，是內能轉化化學和光能


C.植物進行光合作用，是光能轉化為化學能


D.電動機通電后轉動起來，是電能能轉化機械能


【答案】B


【解析】能量的轉化是非常普遍的，各種形式的能量在一定條件下都可以相互轉化。正確區(qū)分轉化前、后能量的存在形式，理解轉化過程，即可判斷能量是怎樣轉化的。


7.根據能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（ ）


A．隨著科學技術不斷發(fā)展和提高，永動機是可以制成的


B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面


C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續(xù)下去


D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)運動


【答案】B


【解析】A.永動機違反了能量的轉化與守恒，不可能實現，故A錯誤；


B.兩個斜面相對接，小球從左斜面滾下后，由于具有動能，會繼續(xù)沖上右斜面，故B正確；


C.在電水壺的使用過程中，消耗了電能，而水的溫度升高，內能增加，斷電后，水不再吸收熱量，水的沸騰會停止，故C錯誤；


D.子彈射穿木板的情景，子彈高速運動，說明子彈具有動能，由于摩擦生熱會使動能減小，它的速度減慢，故D錯誤。


二、填空題


8．汽車剎車時，由于摩擦，汽車的動能轉化為 能，這些能量不能自動地用來驅動汽車；而有些新能源汽車有“動能回收裝置”，即在剎車時帶動發(fā)電機工作，將汽車的動能轉化為 能并為電池充電，之后電池又可以再次驅動汽車。


【答案】內；電。


【解析】汽車剎車時，由于要克服摩擦做功（摩擦生熱），則汽車的動能會轉化為內能；


剎車時帶動發(fā)電機工作，將汽車的動能轉化為電能并為電池充電。


9．基礎問答、作圖和計算


（1）射箭運動員用力拉滿號，從能量轉化的角度分析，這是為了讓弓具有更大的 ，可以更多地轉化為箭的 ，將箭射得更遠。


（2）如圖，物體A、B在力F作用下，以相同的速度在水平面上向右做勻速直線運動。請畫出物體B在水平方向上的受力示意圖。


（3）我國“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器下潛至7km深的海水中，若海水的密度取1.0×103kgm3，潛水器受到水的壓強大小約是 。





【答案】（1）彈性勢能；動能；（2）見圖；（3）7×107Pa。


【解析】（1）物體彈性形變越大，彈性勢能越大，所以射箭運動員用力拉滿號，是為了讓弓具有更大的彈性勢能，可以更多地轉化為箭的動能，將箭射得更遠；


（2）物體A、B在力F作用下，以相同的速度在水平面上向右做勻速直線運動，所以小車B在水平方向上受到物體A對它向右的摩擦力和地面對它向左的摩擦力，因為小車做勻速直線運動，所以這兩個摩擦力大小相等，如圖所示：





（3）海水對潛水器產生的壓強為：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m＝7×107Pa。


10．我國于2019年5月17日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運載火箭，成功發(fā)射一顆北斗導航衛(wèi)星。如圖所示，長征三號丙運載火箭升空時，燃料燃燒后通過做功，把 能轉化為 能。


【答案】內；機械。


【解析】燃料燃燒時化學能轉化為內能，燃料燃燒后通過做功，使火箭升空，將內能轉化為機械能。


11.把一個薄壁金屬管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞緊，拿一根繩子在管外繞幾圈，并迅速地來回拉動繩子，過一會兒，你會看到塞子跳了起來，如圖所示。從能量的角度分析,這個現象表明_______內能轉化機械能__________________。





【答案】內能和機械能之間可以相互轉化（和轉移）


【解析】繩子與金屬管摩擦，機械能轉化為內能；高溫筒壁對酒精加熱，這是能量的轉移；高溫酒精推動塞子做功，使塞子跳起，內能轉化為機械能。所以在整個過程中，存在著內能和機械能之間的相互轉化，也存在著能量的轉移。能答出“內能和機械能之間可以相互轉化”即可。


12.在摩擦生熱的現象中機械能能轉化為____能；在氣體膨脹做功的現象中內能轉化為____能；在熱傳遞的過程中，高溫物體的內能_____，低溫物體的內能______，內能從高溫物體轉移到低溫物體，而能的總量________．


【答案】內；機械；減少；增加；保持不變．


【解析】分析此題的關鍵在于如何理解“能量守恒定律”中的“轉化”、“轉移”和“守恒”這幾個關鍵的詞，當能量發(fā)生轉化時一定表現為：一種形式的能減少而變化成另一種形式的能，則另一種形式的能增大．而“轉移”則是指一種形式的能在物體與物體間，或同一物體的不同部分間發(fā)生了數量的變化，即增加與減少，而沒有形式的變化．但能的總量卻保持不變．所以無論在摩擦生熱現象中，氣體膨脹做功的過程中及熱傳遞的過程中，都服從“能量守恒”定律．


三、簡答題


13.在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時，不計空氣阻力，請你回答下列問題：


（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉化的？其機械能如何變化？


（2）乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態(tài)？請說明理由．


【答案】（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的質量不變，速度變小，動能減小，同時高度升高，重力勢能變大，動能轉化為重力勢能；機械能為動能和勢能之和，所以不計空氣阻力，機械能大小不變；


（2）乒乓球運動到最高點時，不處于平衡狀態(tài)；因乒乓球運動到最高點時，只受重力作用，合外力不為零．


【解析】影響動能的影響因素是物體的質量和物體運動的速度，影響重力勢能的因素是物體的質量和物體的高度，其中動能和勢能統(tǒng)稱為機械能．在分析各個能量的變化時，根據各自的影響因素進行分析．處于平衡狀態(tài)的物體一定受到非平衡力的作用，對乒乓球運動到最高點時進行受力分析即可解答．


各種形式的能在一定的條件下可以相互轉化，請你仿照圖中給出的兩個示例，寫出電能轉化為機械能、化學能轉化為電能、光能轉化為內能的實例。





【答案】見解析。


【解析】能量的轉化和轉移普遍存在，能量的利用和浪費實質上是能量的轉化或轉移過程。


電風扇在工作過程中消耗電能，轉化為機械能；


干電池使用過程中消耗化學能，得到電能；


太陽能熱水器工作過程中將光能轉化為內能。


15．臺式電腦的機箱外殼上開有許多小孔，并且機箱內裝有微型風扇．請解釋這樣做的道理．


【答案】臺式電腦使用時，會產生大量的電熱，如果不能及時散熱，會產生安全隱患，機箱殼上開有許多小孔及微型風扇都是為了幫助散熱．


【解析】電熱的危害以及防止，電視機的后蓋上有小孔、電動機外殼上有散熱片、電腦機箱內有微型風扇都是為了散熱，確保用電器正常工作．


16.請閱讀下面的介紹，回答相關問題。


焦耳是一位偉大的物理學家，他成功地發(fā)現了焦耳定律，測出了熱功當量……。但他在探索科學真理的道路上，也走過彎路。年輕的時候，焦耳也和許多人一樣設想能制作出一種“永動機”——不需要給它提供任何動力（即不消耗任何能源）就能自動工作起來的機械裝置。他曾通宵達旦地冥思苦想，不斷地設計、制作，但沒有一次是成功的。接連的失敗引起了焦耳的深思，他沒有像有些人那樣“執(zhí)迷不悟”，而是反思原來的設想，重新確定新的探究課題。經過不懈地努力，他終于在新的研究領域中取得了成功，發(fā)現了科學真理。


（1）“永動機”制造一直失敗的原因是：它違背了______________________。


（2）你從焦耳科學探究的歷程中得到的啟示是: ______________________。


【答案】（1）能量守恒定律（2）科學探究要善于思考，認清方向，經常反思，不懈努力。


【解析】解決此類問題，首先要靜下心來讀題，先粗讀，知道題目敘述的概況；后精讀，分析有關題目的內容和特征。然后提取相關信息，排出干擾因素，弄清物理情景、物理過程，建立物理模型，找出物理規(guī)律。最后應用所學知識解答題目中的問題。