浙教版科学九上第三章《能量的的转化与守恒》五大模块解答计算题 中高难度题含答案.docx
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浙教版科学九上第三章《能量的的转化与守恒》五大模块解答计算题中高难度题含答案
浙教版9年级上册第三章能量的的转化与守恒解答题（中高等题）
一、机械能
1.“南孔圣地，衢州有礼”，衢州市民积极践行“文明出行”的各项规定，比如骑电瓶车的规定为：
出行要戴头盔（头盔外部材料坚硬，内部材料松软），不带12岁以上的人，不超速行驶。
请运用科学知识，从安全角度解释该规定的科学道理。
2.总长为l的橡皮筋一端固定在Ｏ点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从Ｏ点释放，运动到A点后开始向上返回，Ｏ和A两点间距离为2l，如图所示．请用所学知识分析并画出钢球从Ｏ点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的大致关系图像，并作出说明．
3.一重力为G的物体静止在地面上，现对其施加一大小恒为F，竖直向上的力，使物体上升。
在t0时刻撤去力F，物体继续运动一段时间。
整个过程不计空气阻力，物体机械能随时间变化的大致曲线如图所示。
根据你所学的知识，请分析物体机械能发生如图所示变化的原因。
4.安全带结构一般由软带、卷带装置等部分组成（如图甲）。
汽车正常行驶时，卷带装置中的卷收器借助弹簧（如图乙）使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛。
当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，安全带能在人尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，待冲击力峰值过去时，适当放松安全带，避免因拉力过大造成二次伤害，同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使软带固定在某一个位置上，有效保护乘员的安全。
（1）当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤害。
这时人和车具有的________能也急剧变化。
（2）将安全带拉伸，卷收器弹簧的弹性势能将________（填“变大”，“变小”或“不变”）。
（3）发生碰撞时，安全带对人的拉力随时间变化的图像是 。
A.
B.
C.
D.
（4）下列说法正确的是 。
A. 汽车紧急刹车时，安全带能自由伸缩
B. 汽车突然启动时，安全带能对人起到保护作用
C. 为了安全，安全带要尽可能系得松一些
D. 用手快速拉安全带，安全带不能被拉动
5.五一假期，小科同学的全家去旅游，在高速路上看到如图所示标志牌，小科发现小轿车、大型客车、载货汽车最高行驶速度不同。
爱思考的小科想：
为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？
为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
请你从“能量”角度，用相关知识解释此现象。
二、能量转化的量度
6.如图是浙江大学机器人研究团队研发的名为“绝影”的四足机器狗，它能稳健地爬陡坡。
它的出现，让我国四足机器人技术达到国际一流水平。
机器狗质量为70千克，每只脚与地面接触面积为50平方厘米。
（1）以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶是________（选填“静止”或“运动”）的
（2）机器狗行走时（两脚着地），它对地面的压强为多少帕?
（3）机器狗爬上3米高的陡坡时，克服自身重力做功为多少焦?
7.2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示。
已知小金质量为60千克，假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
项目
参数
最高车速（千米/小时）
25
整车质量（千克）
40
电动自行车最大功率（瓦）
400
（1）车轮上刻花纹的目的是________；
（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米2，则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕？
（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功？
（4）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？
8.今年“十一”期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游。
汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍,汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧）。
（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？
（2）汽车行驶230km牵引力做了多少功？
（3）汽车全程消耗汽油多少千克？
9.跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。
在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，继续匀速下落直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）整个过程中重力做的功；
（2）匀速下降时重力做功的功率。
10.阳光动力2号太阳能飞机，是一架长航时、不必耗费一滴燃油便可昼夜连续飞行的太阳能飞机，飞行所需能量完全由太阳能电池提供，其翼展达到72米，仅次于体积最大的商用客机A380（79.75米）但重量只有约2300公斤，与一辆半家用汽车相当。
如图所示，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65千瓦的最大功率，该飞机的最大飞行速度为140千米/时。
求：
（1）当发动机的输出功率保持60千瓦,并以30米/秒的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小；
（2）若飞机发动机保持60千瓦的输出功率匀速飞行1小时，发动机输出的能量为多大？
11.如图所示AG600是我国首款大型水陆两栖飞机，该飞机蓄满水后总质量53.5t。
为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。
在灭火测试中：
飞机盘旋在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。
在水面滑行测试中：
飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。
求：
（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积。
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率。
（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。
12.某品牌太阳能汽车如图甲，通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能；玻璃采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成，车身轻便灵活；若该汽车以最大输出功率P为800瓦在水平路面上做匀速直线运动，一段时间后再将功率减小到P1，并保持此功率做匀速直线运动；该运动过程的速度—时间图像如图乙，设运动过程中汽车所受阻力不变，则汽车受到的阻力是多少牛？
P1为多少瓦？
13.电梯的简化模型如图甲所示，考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程。
这一过程是通过改变拉力大小来实现的。
某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图象如图乙所示。
这个过程用时1分钟，求这个过程中：
①电梯上升的平均速度；
②拉力做的功；
③拉力做功的功率。
14. 如图甲所示，重500N的小车受到80N的水平推力，在水平地面上做直线运动，其距离随时间变化的图象如图乙所示．
（1）小车运动的速度多大？
（2）10s内重力对小车做多少功？
（3）10s内人对小车做多少功？
功率是多大？
15. 在某建筑工地上，起重机在2min内把体积为30m3的花岗岩碑石提升2.5m高．已知该花岗岩的密度为2.8×103kg/m3，取g=1ON/kg，通过计算回答：
（1）这块花岗岩碑石的质量多大？
（2）起重机对碑石所做的功是多少？
（3）起重机对碑石做功的功率是多少？
三、简单机械
16.工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼.每改运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如同乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N／kg。
（1）若某次运送建材的质量为40kg.求此时的拉力是多少？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的托力为200N，拉力做功的功率是多大？
（3）当滑轮组的机械效率为60％时，运送建材的重力是多大？
17.如图所示，放在光滑斜面上的物体其重力作用效果可等效为如图所示的两个分力F1和F2，已知F1=400N，F2=300N，物体与斜面的接触面积为0．1m2，现让物体以2m/s沿斜面向上匀速运动2m，绳端的作用力是F=250N，则：
（1）物体对斜面的压强为多少？
（2）利用动滑轮所做的有用功是多少？
机械效率是多少？
18.如图所示，将质量不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合，已知：
贴合的面积为40cm2，实验时的大气压强为1×10 5Pa，轻质杠杆AB可以绕O点无摩擦转动，OA与OB的长度之比为1∶4，保持杠杆水平；小明体重500N，每一只脚与地面接触面积200cm2。
在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖，求：
（1）吸盘所受的大气压力F0；
（2）小明将吸盘刚好拉离地砖所用拉力F；
（3）小明将吸盘刚好拉离地砖时，双脚站立在地面的小明对地面的压强多大。
19.在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。
他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。
人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。
求：
（1）人的拉力所做的功。
（2）人的拉力做功的功率。
（3）动滑轮受到的重力。
20.利用如图所示的滑轮组，用F=800N的力拉绳子自由端，货物A重3000N，A以0.6m/s的速度匀速直线运动10s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%，求：
（1）货物A在10s内移动的距离。
（2）该过程中拉力F的功率。
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
21.如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图．已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求：
（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
（2）滑轮组的机械效率为多少？
（保留一位小数）
（3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？
（4）汽车牵引力为多少？
牵引力的功率为多少？
22.一根长为L，质量为m的均匀木杆平放在地面上，现要使木杆立起来，推力F与杆始终垂直．
（1）力F至少需要对木杆做多少功？
（2）设木杆立起来的过程中与水平面的夹角为θ，试推导出某一时刻F的表达式，并说明随θ增大，F大小如何改变．
23. 小明想把重1000N的木箱A搬到高h=5m，长L=10m的斜面上，如图所示．他站在斜面上，沿斜面向上用F=600N的拉力使木箱A以v=0.2m/s的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端．求：
（1）小明同学拉木箱的功率是多大？
（2）该斜面的机械效率是多少？
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？
24. 如图所示，小华正在做俯卧撑，可以将他的身体看作一个杠杆，O为支点，A为他的重心，相关长度已在图中标明．已知他的质量m=60kg，g=10N/kg．
（1）求小华受到的重力G
（2）求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1，并在答题卷的图中画出此力臂
（3）求图示时刻地面对双手的支持力F
四、物体的内能
25.福建圣农集团为解决养殖过程中产生的大量鸡粪污染问题，发明利用鸡粪燃烧发电。
某校科学兴趣小组的同学，根据所学的知识，用如图所示的装置，对“鸡粪发电”和“煤炭发电”的产热效率进行研究，测得的实验数据如表。
请根据表中数据回答以下问题：
（1）以传统的处理方式，鸡粪（适量）能够作为天然的农家肥，从生态系统的成分看，鸡粪属于________；
（2）从能量转化的角度来看，“鸡粪发电”是将鸡粪中的________能转化成电能；
（3）你认为应该________处理表中的数据，得出的结果才更可靠；
（4）1克标准煤完全燃烧放出的能量实际约为33600焦，与实验测得的各组数值相比较有较大差异，请解释原因________；
（5）实践生产中，每燃烧3吨鸡粪的热量相当于燃烧1吨标准煤，若燃烧产生的能量全部转化成电能，则每千克鸡粪的热值相当于________度电（小数点后面保留一位）。
1克标准煤燃烧放出的能量（单位：
焦）
1克干鸡粪燃烧放出的能量（单位：
焦）
1
12843
4301
2
12390
4128
3
13860
4622
4
12582
4155
26.小乐在做“水的沸腾实验”时想到“洒精灯给水加热时的效率有多大呢？
”。
她利用如图装置进行如下实验，其中空烧杯质量为20g，共加热4min。
加热前后盛水烧杯总质量、洒精灯质量和水温如表所示。
（已知C水=4.2×103J／（kg·℃），q酒精=3.0×107J／kg）
求：
（1）加热4min时间内水吸收的热量Q水
（2）酒精灯的加热效率η。
27.在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。
[水的比热容为4．2×103J/（kg·℃），酒精的热值为3．0×107J/kg]求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。
（3）科学研究表明：
1g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2．26×103J的热量。
水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
28.人们早就知道，物体吸进太阳能的能力与物体的颜色有关，小玲对“吸收太阳能与物体表面的颜色之间的关系”进行了实验研究；在黑色塑料白色塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下暴晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下：
（1）小玲在实验中采用的科学研究方法是________。
塑料袋
水的质量m/kg
初温t0/℃
温度t1/℃
温度t2/℃
温度t3/℃
…
黑色
1.0
15.0
22.3
27.8
31.5
…
白色透明
1.0
15.0
16.5
17.8
19.0
…
（2）由以上研究可知，人们使用的太阳能热水器的集热管表面颜色以________色为宜。
（3）若水的比热为4.2×103J/（kg·℃），一太阳能热水器装满水后，水的质量为100kg,集热管接收太阳能的有效面积约为2m2，每小时1m2接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器装满水后每小时水温升高多少℃?
29.在杭州，已知与太阳垂直的表面积上接收到太阳能的辐射功率均为k=1.2×103瓦/米2．一个太阳能热水器，控制其接受太阳光垂直照射的面积始终为2米2，设太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经过t时间后上升到30℃．（c水=4.2×103J/（kg•℃）请计算：
（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量时多少焦耳？
（2）使水由20℃升温到30℃所用时间t是多少秒？
30.在野外施工中，需要把质量为4．2千克的铝合金构件温度从10℃升高到63℃或以上。
现只有保温瓶中1．2千克温度为90℃的热水可以利用，不计热损失，请酗十一个加热构件的方案。
同学甲设计的方案和运算如下：
将铝合金构件直接放人90℃热水中，在不考虑热损失的前提下，热水放出的热量等于构件吸收的热量。
根据热量计算公式：
Q放=cm1（tl-t）、Q吸=Cm2（t-t2），将数值代入计算，得出构件与热水在达到热平衡时的温度t=56．2℃。
显然，这种方案不能使构件达到规定的温度。
同学乙设计的方案是把90℃的热水分成等质量的两份，让构件先放人第一份90℃的热水中，达到热平衡后取出，再放入第二份90℃的热水中，再使构件与热水达到热平衡。
通过计算表明，这一方案可使构件的最后温度达到61.7℃。
问：
（1）怎样才能让构件达到63℃呢?
请写出你的设计方案。
（2）若采用最佳加热方案，构件最后的温度可达69．5℃。
这一结果启示我们，工业上也可以用这一方法用冷水来冷却某些构件，请简要说明这种最佳冷却方案。
31.去年10月，广西首批远海钢质灯光渔船和拖网渔船在北海铁山港石头埠开工建造，今年9月样板船将可下水进行测试，渔船长71m，宽11m，高5.2m，设计最大的吃水深度为4m，采用额定功率为680kW的发动机进行捕捞作业．
（1）当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4m深处受到的海水的压强为多大？
（ρ海水=1.0×103kg/m3）
（2）渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：
在船底适当的位置上安装钢轮，并铺设了通到海里的滑行轨道，若下水测试渔船及所装物品的总重力为2.8×107N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4m2，求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？
（3）若样板船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？
（计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107J/kg）
五、电能
32.如图是一电动机提升物体的示意图。
电源电压为120伏电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米,电路中的电流为5安培,（g取10牛/千克
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热
（2）求电动机线圈阻值
（3）当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏
33.现有规格分别为“6V3W”和“6V6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。
（1）由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦?
（3）若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少?
34.目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。
超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。
在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为90%。
（1）电车发电机的工作原理是________。
（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0．4米2，求公交车对地面的压强。
（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少?
（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大?
35.某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。
电路如图甲所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω。
求：
（1）灯亮时温度控制器处于________。
（2）指示灯的电阻值。
（3）加热状态时温度控制器消耗电功率。
（4）温度控制器正常工作时，记录灯泡一段时间内，规律性亮灭情况如图乙，温度控制器1小时所消耗的电能。
36.为探究某电冰箱的工作原理，小金设计了一个模型，如图所示是它的电路图，电源电压为36V，闭合开关后，测得灯泡L的电阻为20Ω，电路的总电流为3.8A，电动机M线圈的电阻为3Ω。
计算：
（1）通过灯泡的电流；
（2）电动机M线圈的发热功率；
（3）电动机M输出的机械功率；
37.小科用一个电流表和一个阻值为10Ω的电阻R0来测某未知电阻Rx的阻值，设计了如图所示的电路，在只闭合开关S的情况下，电流表的示数为0.6A；在同时闭合开关S、S1时，电流表的示数为0.9A，已知电源电压保持不变。
（1）请根据实物图画出对应的电路图。
（2）求电源电压的大小。
（3）求电阻Rx的阻值。
（4）同时闭合开关S、S1，1min后Rx消耗的电能为多少？
38.家庭照明既可以使用白炽灯，也可以使用普通节能灯或LED节能灯。
小强同学从相关资料中了解到60W白炽灯、12W普通节能灯与5WLED节能灯的照明效果相当，并收集到这几种照明用灯
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