能量的转化和守恒习题含答案.docx
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能量的转化和守恒习题含答案
能量的转化和守恒习题（含答案）
一、单选题（本大题共4小题，共8.0分）
1.
2. 下列关于能量的说法，正确的是（ ）
A. 小孩从滑梯上滑下，机械能不变 B. 电水壶工作时，将内能转化为电能 C. 金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的 D. “神州十号”飞船在加速升空过程中，它的动能增加，机械能不变
3.
用煤炉给1kg的水热，同时绘了如图所加热过程中水温随时变化图线．若在min内完全燃烧2k的水的比热容为4.2×103J/kg℃），煤热值3×17Jg．根据题意，下判断不正确的是（ ）
A. 加热3min水吸热是加热6min水吸热的一半 B. 水升高相同的温度，吸收的热量是相同的 C. 相同的加热时间里，水升高的温度不同 D. 煤炉烧水的效率为4.2%
4. 下列关于能量的说法正确的是（ ）
A. 火箭箭体上升过程与大气摩擦后内能减小 B. 匀速行驶的洒水车在水平街道作业过程中动能不变 C. 手机充电过程是化学能转化为电能 D. 用电火炉取暖时电能转化为内能
二、填空题（本大题共7小题，共14.0分）
5.
如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为______能，然后再转化为汽车的______能．
6.
如图是饮水机的工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管．A、B是同型号不同颜色的指示灯．饮水机工作时，将电能转化为______能；当S与2接触时，饮水机处于______（选填“加热”或“保温”）状态．
7. 电动机是一种常用的动力机械，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉．现有一台电动机，其线圈电阻为2Ω，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为10A，则1分钟内线圈产生的热量是______J，电动机的效率为______．
8. 2007年11月5日，嫦娥一号成功“牵手”月球，成为中国第一颗月球卫星．火箭发射时燃气燃烧产生的内能转化为火箭的______能，卫星在轨道上运行时，工作系统所需的电能是由卫星两翼的电池板吸收______能转化来的．
9.
如图所示，LED灯具有节能、环保等特点．一只“220V 9W”的LED灯与一只“220V 60W”的白炽灯在正常工作时发光效果相当．
（1）该节能灯正常发光10h消耗的电能是______kW•h．
（2）若白炽灯的发光效率为10%，则该节能灯的发光效率为______．
10. 车已经成为现代生活中不可缺的一分，汽的视镜是______选填“透镜”、“凹镜、“凸面镜”、“面镜）；汽车机工作时把燃料燃产生的______能变为机械．
11.
用功率相同的电加热器、玻璃杯（规格相同）、温度计比较水和煤油的比热容，相同质量的水和煤油“温度-时间”图象如图．
（1）加热了2min水和煤油的吸热是否相等？
并说明判断依据：
______
（2）根据图象推算水和煤油的比热容大致关系是______
（3）若烧杯中水的质量是100g，则水从40℃升温到80℃时，吸收的热量是______J．
如果在此加热过程中，有30%的热量散失了，电加热器消耗的电能是______J．（c水=4.2×103J/（kg•℃））
三、计算题（本大题共6小题，共48.0分）
12. 阅读短文回答问题．
LED节能灯
LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源，LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，具有很多诱人的特性，例如：
a．高效节能：
1 000小时仅耗几度电（普通60w白炽灯17小时耗l度电，普通10w节能灯1 00小时耗l度电）；
b．超长寿命：
半导体二极管发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）；
c．健康：
光线健康．光线中不舍紫外线和红外线（普通灯光中舍有紫外线和红外线）；
d．绿色环保：
不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元案，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）；
e．保护视力：
直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）；
f．光效率高：
发热小，90%的电能转化为可见光（普通白炽灯8 0%的电能转化为内能，仅有20%电能转化为光能）．
LED节能灯必将会得到推广，在节能减排的浪潮中大放光彩．
请回答下列问题：
（1）LED节能灯是用______作光源的；工作时把______能转化为光能．
（2）普通白炽灯光效率低的原因是：
______．
（3）普通40W白炽灯正常工作______小时耗1度电．而一盏LED节能灯工作200小时才消耗1度电，则此灯的电功率是______W．
（4）我们______（填“能”或“不能”）看到普通灯光中含有的紫外线和红外线．
13. LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件．LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来．半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子．但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结．当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理．而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的．
LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能．如果LED 替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60 亿升原油的能源，相当于五个1.35×106kW 核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境．对于一般照明而言，人们更需要白色的光源．1998年发白光的LED开发成功．这种LED是将芯片和钇铝石榴石封装在一起做成．芯片发蓝光，高温烧结制成的含荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光线．蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以树脂薄层，约200-500nm． LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到白光．对于白色LED，通过改变荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光．这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多．
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护．LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件．
①LED（Light Emitting Diode）主要是一种______器件；
②LED（Light Emitting Diode）灯发光时是将______能转化为______能；
③LED（Light Emitting Diode）灯相对于普通白炽灯来说，优点是______．（写出一点即可）
14.
一电热水器装有2kg的水，加热过程中水温随时间的变化情况如图所示，求：
（1）加热4min水的温度升高了多少℃？
（2）加热4min水吸收了多少热量？
（3）如果电热水器功率为1000W，则此电热水器的效率η是多少？
（η为水吸收的热量与电热水器放出热量的比值）
15. 近两年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索
与研究：
（1）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的______能转化为机械能，完全燃烧0.1kg的汽油能够获得______J的能量；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（2）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的______较大的特点．
（3）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为______．汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m、热值为q的汽油，能使汽车前进的距离s=______．（用前面给出物理量的符号表示距离）
16. 小明在家使用的是天然气烧开水，小明想：
怎样计算天然气的热值呢？
他通过实践收集如下数据：
水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾，天然气灶具的效率是40%，消耗天然气0.021m3，（气压为1个标准大气压；c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）天然气的热值是多少J/m3？
17.
如图所示，某工人用小铲车清理废墟．
（1）若小铲车的功率是10kW，的用时6s匀速推进了一段距离，在推土过程，铲车对废料做的功．
（2）小铲车接着将以上重力是4000N的废料举高2m，在举高过程，铲车对废料所做的功．
（3）若以上两个过程对小铲车来说都可算是有用功，则这两个过程中铲车共做了多少有用功？
（4）若以上两个过程是连续的，小铲车消耗柴油0.01Kg，（q油=3.4×107J/Kg）求：
该柴油发动机在整个过程中的效率．
四、简答题（本大题共1小题，共5.0分）
18. 有人说：
“利用水库的水发电，再利用这些电又把水抽回水库，那么发电机和抽水机就会永远不停的运转下去．”你认为这可能吗？
为什么？
五、综合题（本大题共2小题，共20.0分）
19.
闽南人有喝茶的习惯．仔细观察如图所示茶具的结构图，会发现很多地方用到了物理知识，请提出两个在茶具结构上或喝茶过程中应用到物理知识的问题并解答．
示例：
对热茶水吹一吹，茶水为什么会冷得快？
回答：
因为加快茶水周围空气流动速度，使茶水加快蒸发，加快吸热；
问题：
______
回答：
______；
问题：
______
回答：
______．
20. 三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年均发电量预计为8.5×1010kW•h．这些电能将送往江苏、上海等九省市，所以人们说“三峡可‘照亮’半个中国”．专家介绍：
三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010吨煤的火力发电站的年发电量．
（1）已知煤的热值为2.9×107J/kg，则5×1010kg煤完全燃烧将放出多少热量？
（2）水力发电站的优点是什么？
（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧所产生的热量为Q，则火力发电站的效率η=
100%；，根据上述资料，可估算出通常的火力发电站的效率约为多少？
能量的转化和守恒习题（含答案）
【答案】
1. 2. C 3. A 4. D
5. 电；动
6. 内；保温
7. 12000；90.9%
8. 机械；太阳
9. 0.09；66.7%
10. 凸面镜；内
11. 因用功率相同的电加热器、玻璃杯（规格相同）、温度计都加热了2min；c水=2c煤油；1.68×104；5.6×104
12. 高亮度发光二极管；电；普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能；25；5；不能
13. 半导体；电；光；耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等
14. 解：
（1）由图可知，原来的温度为20℃，第4分钟的温度为40℃，4分钟内水升高了40℃-20℃=20℃；
（2）水吸收的热量Q=mc△t=2kg×4.2×103J/（kg•℃）×20℃=1.68×105J；
（3）电热水器放出热量W=Pt=1000W×4×60s=2.4×105J；
热水器的效率η=
×100%=
×100%=70%．
答：
（1）水的温度升高了20℃；
（2）加热4min水吸收了热量1.68×105J；
（3）电热水器的效率是70%．
15. 内；4.6×106；比热容；30%；
16. 解：
（1）因为ρ=
所以m=ρV=1.0 g/cm3×2000cm3=2000g=2kg
水吸收的热量：
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J；
（2）Q放=
=
=1.68×106J
因为Q放=Vq，
所以q=
=
=8×107J/m3．
答：
（1）烧开这壶水，水需要吸收的热量是6.72×105J；
（2）天然气的热值是8×107J/m3．
17. 解：
已知，P=10kW=10000W，t=6s，G=4000N．h=2m．m柴油=0.01kg，q油=3.4×107J/kg，
（1）在推土过程，铲车对废料做的功，
W1=Pt=10000W×6s=60000J
（2）在举高过程，铲车对废料所做的功
W2=Gh=4000N×2m=8000J，
（3）这两个过程中铲车共做的有用功
W有=W1+W2=60000J+8000J=68000J；
（4）消耗柴油0.01kg放出的热量，
Q放=qm=3.4×107J/kg×0.01kg=3.4x105J
柴油发动机在整个过程中的效率
η=
=
=20%．
答：
（1）在推土过程，铲车对废料做的功是60000J；
（2）在举高过程，铲车对废料所做的功是8000J；
（3）则这两个过程中铲车共做了68000J有用功；
（4）该柴油发动机在整个过程中的效率是20%．
18. 答：
不可能，因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去．
19. 茶壶盖上为什么留有一个气孔？
；壶内外的气压一样，水就可以顺利流出；电热水壶使用时能量转化是怎样的？
；电能转化为内能
20. 解：
（1）Q=qm=2.9×107J/kg×5×1010kg=1.45×1018J；
（2）水力发电的优点：
绿色环保，节约一次能源缺点．
（3）
．
答：
（1）煤完全燃烧将放出的热量是1.45×1018J；
（2）无污染，绿色环保，节约一次能源．
（3）通常的火力发电站的效率约为21%．
【解析】
1.
2.
解：
A、小孩从滑梯上滑下，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，故错误；
B、电水壶工作时，将电能转化为内能，故错误；
C、金属汤勺放在热汤中，汤勺吸收热量，温度升高，内能从热汤转移到汤勺上，说明内能是可以转移的，故正确；
D、“神舟十号”在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，其动能增大；同时其质量不变，高度增大，重力势能增大，机械能增大，故错误．
故选：
C．
（1）克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（2）用电器做功的过程，消耗电能，得到其他形式的能量；
（3）对于改变物体内能的途径有两个：
做功和热传递．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同，前者属于能的转化，是一种能量转化为另一种能量；后者是能量的转移，是能量从高温物体转移到低温物体；
（4）动能大小取决于物体的质量和物体运动的速度；而重力势能取决于物体的质量和物体的高度；机械能等于动能和势能的和．
知道动能和重力势能的影响因素，并熟悉生活中常见形式的能量转化是解决该题的关键．
3.
解：
则吸收热量：
Q吸c（t-t0=4.2×103J/（g℃）×10kg（80-0℃）=2.52×16；
根据Q吸=cm可知，在水质量相同，水升高相同的度，的热量相同的，故正确；
从图中可知，第2mn时水的温度0℃，上升到70℃后温度上升的越来慢，因是水与境的温差大热传递越快所以水升的度越来越慢，故C确；
煤炉烧水时效率：
η=
=
10%=42%，故D正确．
同一炉在相同间内放出的量相同从图中可知，加热3mn，水升高的度为40℃左右，从3min-6in时升的温度为20右根据Q吸=cm△t可加热3i水吸热是加热6min水吸一半故错误
故A．
由图知，经6mn时间热水升高温度值，利用吸热式求水吸收的量；
结合象根据公式Q吸c△t进行分；
已知的质和热值，利用Qmq可求得煤烧产生的热量；
根据图象分析在相同的热时间里，水升高温是否；
烧水时的热等于水吸热量燃料完全燃烧放出的热之比．
本考查了学生吸热公式、料全烧放热公式的掌握和运用能液体的温度时间变化的象有关信息是本题的关键此考查热传递的条件对图象分析．其中在象中提取有值信息，是们需要提能之一．
4.
解：
A、火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦，机械能转化为内能，温度越来越高，其内能增大，故A错误；
B、洒水车洒水时，质量不断变小，速度保持不变，动能不断变小，故B错误；
C、给手机充电是电能转化为化学能储存起来的过程，故C错误；
D、电火炉工作时，电流通过电阻，产生热量，消耗电能，电能转化为内能；故D正确．
故选：
D．
（1）改变物体内能的方法有两种：
做功和热传递，做功是能量的转化，热传递是内能的转移；当外界对物体做功时，物体的内能增大；当物体对外界做功时，物体的内能就会减小．
（2）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．
（3）给手机充电是电能转化为化学能储存起来，手机工作时，化学能转化为电能．
（4）电火炉工作时，消耗电能，得到内能，是电能转化为内能的过程．
本题主要考查对改变物体内能方法、影响动能大小的因素、电源充电过程能量转化和电热器的能量转化等知识的了解和掌握，相对比较简单．
5.
解：
太阳能汽车是靠太阳能电池驱动的，太阳能电池将太阳能转化为电能，然后太阳能汽车消耗电能产生动力，将电能转化为汽车的动能，使汽车运动．
故答案为：
电，动．
太阳能电池将太阳能转化为电能储存起来，供汽车驱动．
在自然界中，能量转化的现现象很多，但需要通过一些器械装置或在一定条件下进行．
6.
解：
（1）饮水机工作时，将电能转化为内能，使水的温度升高．
（2）由饮水机的工作原理电路图可知：
当开关S与1接触时，指示灯A与R1串联；当S与2接触时，指示灯B与R1、R2串联；
因为串联电路，电阻越串越大，大于任何一个分电阻，
所以根据I=
可知：
当S与2接触时，电路中的电流与接1相比会变小；
因为P=I2R，
所以此时R1的电功率变小，饮水机处于保温状态．
故答案为：
内；保温．
（1）饮水机工作时，将电能转化为内能，使水的温度升高．
（2）由饮水机的工作原理电路图可知：
当开关S与1接触时，指示灯A与R1串联；当S与2接触时，指示灯B与R1、R2串联；根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中电流的大小关系，根据P=I2R可知R1的电功率的变化和饮水机所处的状态．
本题考查了用电器的能量转化，串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是开关S接到不同位置时电路变化的比较和分析．
7.
解：
1分钟内线圈产生的热量：
Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1×60s=12000J，
1分钟内电动机消耗的电能：
W=UIt=220V×10A×1×60s=132000J；
1分钟内电动机转化的机械能：
W机=W-Q=132000J-12000J=120000J
电动机的效率为：
η=
=
×100%≈90.9%．
故答案为：
12000J；90.9%．
电动机在工作时，将消耗的电能转化为机械能和内能，根据W=UIt计算电动机消耗的电能，根据Q=I2Rt计算线圈产生的热量，再计算电动机的效率．
本题考查了求电动机的功、线圈产生的热量、电动机产生的效率等，把已知数据代入功的公式计算即可．
8.
解：
火箭发射时燃气燃烧后向后喷射火焰是气体膨胀对外做功的过程，将产生的内能转化为火箭的机械能．
卫星的两翼是太阳电池板，它的作用是把太阳能转化为电能，供卫星使用；所以工作系统所需的电能是由卫星两翼的电池板吸收太阳能转化来的．
故答案为：
机械，太阳．
（1）压缩气体做功，机械能转化为内能；气体膨胀对外做功，内能转化为机械能．
（2）太阳能电池是将太阳能转化成电能的装置．
本题考查关于火箭发射和工作系统有关的知识，让学生知道太阳能是取之不尽，没有污染、廉价干净的新能源．
9.
解：
（1）标有“220V9W”字样LED灯的含义是：
灯的额定电压为220V，额定功率为9W，
该节能灯正常发光10h消耗的电能是W=Pt=0.009kW×10h=0.09kW•h；
（2）因9W的节能灯与60W的白炽灯在正常工作时发光效果相当，
所以，两灯泡获得光能的功率相等，
则P白η白=P节η节，即60W×10%=9W×η节，
解得该节能灯的发光效率：
η节=66.7%；
故答案为：
（1）0.09；
（2）66.7%．
（1）根据W=Pt该节能灯正常发光10h消耗的电能；
（2）节能灯与白炽灯在正常工作时发光效果相当，则两灯泡获得的光能功率相等，根据效率公式得出等式即可得出答案；
本题考查电功的计算及能量利用效率的计算，难度中等．
10.
答：
烧饭时米变成了饭；写字时纸上留下了字迹；下雨后路上的积水慢慢地变成水蒸气消失在空中；岩石风化变成沙子等。
解：
汽车后视镜利凸面镜光线发散，发散光线的反向延线会聚成，可扩大察范围；
汽车发动机是燃机
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