初中物理九年级下册11-2能量转化的方向性和效率练习含解析新版教科版

初中物理九年级下册11-2能量转化的方向性和效率练习含解析新版教科版

1 第 2 节能量转化的方向性和效率 一、夯实基础 1.（2019 四川广安）下列关于能量的说法中，正确的是（ ） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【答案】C 【解析】A 选项中，洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过 程，故 A 错误； B 选项中，电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故 B 错误； C 选项中，用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能 可以转移，故 C 正确； D 选项中，根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故 D 错 误。 2.(2019 成都市）我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（） A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能 C.吊装码头上，只要货物受到的合力为 0,它的能量就不变 D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高 【答案】C 【解析】A 选项，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心正确。 B 选项全自动洗衣机工作时.电能转化内能和机械能，故 B 错。 C 选项，货物所受合外力为 0 的，可能处于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时， 能量增加。故 C 错。 D 选项，加大火力，机械效率不会增加，还可能降低，故 C 错。应选 A。 3.（2019 黄石）能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是 （ ） A．目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的 2 B．能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的 C．风力发电机将风能转化为电能 D．水能、太阳能都是可再生能源 【答案】B 【解析】A.核电站发电利用的是原子核的裂变，故 A 正确； B.能量虽守恒，但可以利用的能源是有限的，不是取之不尽用之不竭的，故 B 错误； C.水电站主要是将水中蕴含的机械能转化为电能，故 C 正确； D.水能、太阳能可以从自然界源源不断地得到，属可再生能源，故 D 正确。故选：B。 4.各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向 的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ） A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④② 【答案】C 【解析】各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是 有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以下列能量的转化顺序为：太阳 ——树林——燃煤电厂——空调，故选：C. 5.(2019 年四川巴中)下列关于内燃机说法正确的是（ ） A．柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物 B．汽油机气缸顶部有喷油嘴 C．做功冲程中内能转化为机械能 D．内燃机功率越大，效率越高 【答案】C 【解析】A 选项中，柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故 A 错误； B 选项中，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故 B 错误； C 选项中，汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故 C 正确； D 选项中，功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故 D 错误。 6.（2019 河北）能源家族中，有煤，石油、风能、水能，核能、太阳能等，属于不可再生 能源的有 ；电能是 （选填“一次能源”或“二次能源“）。它可以使电动机转动， 3 同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有 性。 【答案】（1）煤、石油、核能；（2）二次能源；（3）方向 【解析】（1）煤、石油、核能一旦消耗就很难再生，属于不可再生能源； 风能、水能、太阳能可以长期提供或再生，属于可再生能源； （2）电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源； （3）能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变。电能可以使电动机转动，同时产生内 能散失在空气中， 但这些内能却无法自动转化为电能。该现象说明能量的转化具有方向性。 7．如图所示，假想玻璃杯里水的内能可以自发集中到水的上层，使得上层水沸腾，下层水 结冰．则此假想的能量转移过程____________(选填“违反”或“不违反”)能量守恒定律， 却因为能量的转化和转移具有____________，所以不可能发生． 【答案】不违反；方向性 【解析】这种假想的能量转移过程并不违反能量守恒定律．上层水沸腾，下层水结冰，意味 着需要内能自发地从低温物体转移到高温物体，但根据能量转移的方向性，内能不可能自发 地从低温物体转移到高温物体，所以这种假想不可能实现． 8.如图所示是一只白炽灯的效率图，根据此图可以知道转化成的内能为_______J，白炽灯的 发光效率为______. 【答案】34；15% 【解析】白炽灯工作时把电能转化为内能和光能．发光效率为光能与总电能的比值．由题图 可知转化的光能是 E 光＝6 J，转化的内能是 E 内＝40 J－6 J＝34 J，故白炽灯的发光效率η＝W 光/W 总＝6 J/40 4 J＝15%. 9.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为 2kg、初温为 30℃的水加热到 80℃,消耗了 16g 天然气.已知水的比热容为 4.2×103J(kg℃),天然气的热值为 4.2×107J/kg,则天然气完全 燃烧放出的热量为 J 水吸收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为%。 【答案】6.52×105； 4.2×105； 64.4 。 【解析】(1)Q 放＝m q＝0.016kg×4.2×107J/kg＝6.52×105 J。 (2)Q 吸＝c 水 m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J。 (3)   5 吸 5 放 4.2 10 J= =64.4% 6.52 10 J Q Q 10.( 2019 孝感)一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是 5.0×103kg，在平直的公路上 匀速行驶 100km，耗油 10kg，货车受到的阻力是总重力的 0.05 倍，发动机的牵引功率是 50kW(油的热值是 5.0×107J/kg，g=10N/kg)，求: (1)货年受到的牵引力； (2)货车匀速行驶的速度； (3)货车发动机的效率。 【答案】（1）2500N；（2）20m/s；50% 【解析】 （1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以； 3 牵 阻= =0.05 =0.05 5 10 kg 10 N/ kg 2500 NF F G     （2）货车匀速行驶的速度： 45 10 W 20 /2500 N   Pv m sF ； （3）货车发动机的效率： 5 7 2500N 10 50%10 5 10 J/ kg       W Fs m Q mq kg 二、提升训练 1.（2019 宿迁）“跨越时空，漫游地球”离不开电磁波和能源，下列相关认识，错误的是 ( ) A.“嫦娥四号”探测器能从月球上发回月背的影像图，说明电磁波能在真空中传播 B.我国 5G 技术世界领先，该技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波 C.太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都是间接来自太阳能 5 D.能量在转化或转移过程中总量保持不变，所以不必担心能源危机 【答案】D 【解析】A、航天器、卫星等都是用电磁波与地面进行通信的，月球周围是真空，探测器能 从月球上发回月背的影像图，说明电磁波能在真空中传播，故 A 正确。 B、5G 技术采用无线电波传输信息，无线电波属于电磁波；故 B 正确。 C、太阳孕育了地球的生命，煤、石油等都是化石能源，是植物在地壳运动中被埋所形成的， 风能、水能等能源都是间接来自太阳能，所以太阳是人类的“能源之母”，故 C 正确。 D、能量在转化或转移过程中总量保持不变，但是人类可利用的能源是有限的，因此要注意 能源危机；故 D 错误。故选：D。 2.（2019 山东泰安）某载重汽车自重 12t，车轮与地面的总接触面积为 0.5m2，汽车以 72km/h 的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW，每行驶 43s 消耗柴油 700g， 柴油的热值为 4.3×107J/kg。下列说法中（ ） ①完全燃烧 700g 柴油放出的热量为 3.01×109J ②该柴油发动机效率为 30% ③汽车的牵引力为 1.05×104N ④若公路所能承受的最大压强为 8×105Pa，汽车最多能装载 40t 的货物 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 【答案】D 【解析】①完全燃烧 700g 干木柴放出的热量：Q 放＝m 柴油 q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝ 3.01×107J，故①错误； ②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝30%，故②正确； ③汽车速度：v＝72km/h＝72× m/s＝20m/s，由 P＝ ＝ ＝Fv 得，汽车的牵引力：F ＝ ＝ ＝1.05×104N，故③正确； ④由 p＝ 得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物 的质量之和：m 总＝ ＝ ＝ ＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝ 6 m 总﹣m 车＝40t﹣12t＝28t，故④错误。综上，①④错误，②③正确。 3.(2019 常德市)前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机” 可以用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目 前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分 析不正确的是( ) A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一 B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大 C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械 D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高 【答案】D 【解析】A 选项，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆 提供动力的同时排放物还无污染，无限循环。故 A 选项正确。 B 选项，氢气的热值为 1.4×108J/m3，而且氢气燃烧无污染，氢气是发动机的一种理想燃 料。故 B 选项正确。 C 选项，“水氢发动机”是一种热机，是内能转化为机械能的机器。故 C 选项正确。 D 选项，水制取氢气能源消耗高，转换效率很低。故 D 选项错误。应选 D. 4.（2019 连云港）有一定值电阻，当其两端的电压为 9V 时，通过它的电流为 0.9A，它的电 阻是_____Ω；如果它两端的电压为 15V，迪过它的电流是_____A；核电站是利用核_____（选 填“聚变”或“裂变”）产生的能量发电的；在汽车制动过它的动能转化为地面、轮胎、空 气的内能，但这些内能无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化是有_____的。 【答案】 (1). 10 ； (2). 1.5 ； (3). 裂变； (4). 方向 【解析】定值电阻的阻值：R= 9V 0.9A U I  =10Ω，因导体的电阻与导体两端的电压和通过 的电流无关，所以这个电阻两端的电压为 15V 时，电阻的大小不变，仍然为 10Ω，此时通 过电阻的电流：：I'= 15V 10Ω U R   =1.5A； 核电站是利用核裂变产生的能量来发电的，这种裂变是可以控制的； 由于能量的转移和转化都具有方向性，所以在汽车制动过程中，它的动能转化为地面、轮胎、 空气的内能，但这些内能也无法自动转化回去。 5.(2019 苏州市)如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将 活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同；某效率为 25%的 7 汽油机在一次工作中消耗了体 4kg 汽油，该汽油机对外做的机械功为(汽油热值为 46×107J/kg) 【答案】压缩；4.6×107. 【解析】用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，是此过程是机械能转化为内能，相当于汽油机 的压缩冲程；燃烧 4kg 的汽油释放的热量为 Q 放=mq=4.6×107J/kg×4kg=1.84×108J； 汽油机的热效率为 25%即被汽油机吸收的热量来做机械功的能量占总消耗能量的 25%，所以 被汽油机吸收的热量 Q 吸=1.84×108J×25%=4.6×107J. 6.如图表示白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可以计算出白炽电灯的发光 效率为，一般节能灯的发光效率为 30%，它只要有 W 的功率就可以达到 60 W 的白炽灯 的亮度。 【答案】10%；20。 【解析】发光效率 10J= 10% 100J E E   光 电 ， 节能灯的发光亮度要和白炽灯相同，就需要让两者的有用功相同。 W 白炽灯有用功＝W 节能灯有用功，P 白炽灯 tη白炽灯＝P 节能灯 tη节能灯， 60 W×10%＝P 节能灯×30%，P 节能灯＝20 W。 7.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾，水吸收的热 量是_____J。小明家天然气热水器的热效率是 84%，他某次洗澡，耗水 40kg，自来水进热水 器的温度是 24℃，出热水器的温度是 40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水 的比热容是 4.2×10³ J/(kg℃)，天然气的热值是 3.2×107J/m3。 【答案】 (1). 3.36×105 (2). 0.1 【解析】一个标准大气压下水的沸点是 100℃，则将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾需要 吸收的热量是 Q=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105 J；初温为 24℃，质量为 40kg 的自来水温度升到 40℃需要吸收的热量为 Q 吸=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106 J，因天然气热水器的热效率是 84%，根据 8 η= Q Q 吸 放 ，则天然气需要放出的总热量为 Q 放= Q  吸 = 62.688 10 J 84%  =3.2×106 J。再根据燃料 放热公式 Q 放=Vq，则消耗天然气为 V= Q q 放 = 6 7 3 3.2 10 J 3.2 10 J / m   =0.1m3。 8．（乌鲁木齐一模）太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能。并 向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池 板的能量为 7.5 kW·h，合 J；这些能量经转化后，可供功率为 35 W 的路灯工作 60 h，那 么该太阳能路灯的能量转化率是 %。[水的比热容 4.2×103 J/(kg·℃)] 【答案】2.7×107； 28. 【解析】因为 1kW·h＝3.6×106 J，所以 E＝7.5 kW·h＝7.5×3.6×106 J＝2.7×107 J； 由 WP t  ，可得，路灯消耗的电能：W＝Pt＝0.035 kW×60 h＝2.1 kW·h， 太阳能路灯的能量转化率是 2.1KW.h 7.5KW.h 28%W E     . 9.(2019 湖南郴州市)用液化气灶烧水，把 1.5kg 初温为 20℃的水加热到 100℃，需要吸收 的热量为 J．若上述过程中完全燃烧了 0.021kg 液化气，且只有 60%的热量被水吸收， 则液化气的热值为 J/kg。[c 水＝4.2×103J/（kg℃）] 【答案】：5.04×105；4×107。 【解析】（1）水吸收的热量：Q 吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃） ＝5.04×105J； （2）由题知，Q 吸＝Q 放×60%＝m 液化气 q×60%， 需要液化气的体积：q 液化气＝ ＝ ＝4×107J/kg。 10.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾，水吸收的 热量是_____J。小明家天然气热水器的热效率是 84%，他某次洗澡，耗水 40kg，自来水进热 水器的温度是 24℃，出热水器的温度是 40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知 水的比热容是 4.2×10³ J/(kg℃)，天然气的热值是 3.2×107J/m3。 【答案】 (1). 3.36×105 (2). 0.1 【解析】一个标准大气压下水的沸点是 100℃，则将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾需要 吸收的热量是 Q=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105 J；初温为 24℃，质量为 40kg 的自来水温度升到 40℃需要吸收的热量为 Q 吸=cm△t=4.2×10³ 9 J/(kg℃)×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106 J，因天然气热水器的热效率是 84%，根据 η= Q Q 吸 放 ，则天然气需要放出的总热量为 Q 放= Q  吸 = 62.688 10 J 84%  =3.2×106 J。再根据燃料 放热公式 Q 放=Vq，则消耗天然气为 V= Q q 放 ==0.1m3。