14.3 能量的转化与守恒-2024-2025学年物理九年级全一册同步学案（人教版）

14.3 能量的转化与守恒 学习目标 1 .知道各种形式的能是可以相互转化的。 2. 知道各种能在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。 3. 能列举出日常生活中能量守恒的实例。 知识重点 知识点1. 能量守恒定律 1.能的转化和转移：各种形式的能量都可以在一定条件下相互 转化 .用热传递的方法改变内能，实质上是内能从高温物体转移到低温物体的过程；用做功的方法改变内能，实质上是内能和机械能相互转化的过程。 2.能量守恒定律：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 为其他形式，或者从一个物体 转移 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的 总量 保持不变. 知识点2. 能量转换装置的效率问题 这个问题属于难点，是与本节有关的拓展性知识。是学生开阔实验，提高物理思维素养的好素材。 能量转换装置的效率等于转换的能量与输入的总能量之比，用百分数表示。根据定义，若W为转换的能量，Q为输入的总能量，η为能量转换装置的效率，则： 考点一、能量转化和转移 [例题1] （2023秋•八步区期中）人们在房屋装修过程中用到了一种打孔工具——冲击钻。冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示。冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（　　） A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 [例题2] （2022秋•新市区校级期中）二十大报告中指出要全方位、全地域、全过程加强生态环境保护。创新能源也是一种环保。有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，末端接上电池不久后就会发热，用它可以包装面包等小食品，这种“发热纸”中发生的能量转化是（　　） A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．内能转化为电能 D．电能转化为内能 [例题3] （2023秋•福田区校级期中）请阅读《垃圾发电》并回答问题。 垃圾发电 近两年，垃圾分类成了人们生活核心议题之一。北京目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，将垃圾分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾。垃圾分类收集后被专门的运输车辆送到不同的分类处理地点，经过垃圾发电等处理延长了填埋场的使用寿命，有利于城市环境保护。 厨余垃圾会被堆肥处理，可回收物会被送到再生资源回收处，有害垃圾会被送到各类设施实现无害处理。那么看似没有用的其他垃圾呢？北京就已经有建成并使用的再生能源发电厂，其他垃圾通过“浴火重生”后变身成了宝贵资源。 其实这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室，可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能。在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。 因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放。经过脱水、 后才能送入焚烧炉，焚烧后得到大量内能推动涡轮机转动最终转化为 。 （2）垃圾发电的优点是 、 和显著的节能效益。 考点二、能量守恒定律 [例题4] （2023秋•南山区校级期中）如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 D．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了 [例题5] （2023秋•裕华区校级期中）2023年9月26日，东枫举办了第一次科技运动会，运动会项目包括投石机攻城、纸桥承重、反冲小车、气弓箭打靶、水火箭比高等项目，其中水火箭项目中，小吕同学表现优异，他把气体打入密闭的容器内，使得容器内空气的气压增大，当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离，箭内水向后喷出，获得反作用力射出（　　） A．在打气过程中，内能转化为机械能 B．水火箭上升过程中克服空气阻力做功，内能减小 C．电子测高仪随水火箭上升，给电子测高仪充电时，电能转化为化学能 D．水火箭下降时降落伞打开，匀速下降，此过程中不遵守能量守恒定律 [例题6] （2023秋•青龙县期中）都山位于青龙县满族自治县县城西北22公里，海拔1846.3米，是河北省第三高山。具有典型的原始森林景观，极具休闲旅游观赏价值、十一假期间小明驾车沿盘山公路下山的过程中，会不时地踩刹车，当车行驶至大勺井时还会停下来，向车轮闸片处喷水。对于上述现象，王同学联想到几个相关物理知识（　　） A．喷水的主要目的是为降低车闸的温度，以防车闸温度过高而损坏 B．下山过程中，机械能保持不变 C．下山过程中，重力势能增大 D．刹车过程中有部分机械能转化为内能，说明能量不守恒 考点三、能量利用的效率 [例题7] （2023秋•滨海新区校级期中）下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法正确的是（　　） A．某太阳能电池工作的效率是16%，意义是该太阳能电池把16%的太阳能转化为电能 B．某电动机工作的效率是83%，意义是该电动机可以把17%的电能转化为机械能 C．某锂电池充电时的效率是99%，意义是该锂电池充电时可以把99%化学能转化为电能 D．某柴油机工作的效率是35%，意义是该柴油机把柴油燃烧时释放能量的35%转化为机械能 [例题8] （2023秋•甘井子区期中）某同学在家使用煤气炉烧水，完全燃烧一部分煤气后放出了2×106J的热量，若这些热量被质量为4kg的水吸收后，水的温度从20℃升高到70℃，煤气的热值q＝4.0×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），试求： （1）此过程中消耗的煤气为多少？ （2）水吸收的热量为多少？ （3）该炉子的热效率为多少？ [例题9] 某物理兴趣小组的同学，用天然气灶给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.2kg的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为7×107J/kg]，求： （1）天然气完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）天然气灶烧水时的热效率。 知识升华 根据能量守恒定律分析能量转化的思路 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。 巩固提高 1. 我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（　　） A．内能→化学→能电能 B．化学能→内能→电能 C．化学能→重力势能→电能 D．内能→化学能→电能 2. （2023秋•金水区校级期中）关于能的转化，下列说法正确的是（　　） A．对手机充电时是将其他形式的能转化为电能 B．电风扇工作时将电能转化为内能 C．太阳能热水器将光能转化为内能 D．内燃机的做功冲程将机械能转化为内能 3. （2023秋•长沙期中）学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识，你认为正确的是（　　） A．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒 B．能的总量是不变的，我们不需要节约能源 C．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化 D．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量丢失了，能量的总量减少了 4. （2023秋•卫辉市期末）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 5. （2023秋•黄埔区期末）如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对图2方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲是“内能” B．乙是“电能” C．丙是“光能” D．丁是“机械能” 6. （2023秋•武汉期末）自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的，下列有关能量转化的实例分析中错误的是（　　） A．随着技术的发展，电动汽车的电动机可以将电能全部转化为机械能 B．太阳能电池工作时将太阳能转化为电能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能 D．发光二极管发光时，将电能大部分转化为光能 7. （2023秋•山亭区期末）2023年12月21日21时35分，神舟十七号航天员汤洪波、唐胜杰、江新林密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了天和核心舱太阳翼修复试验等既定任务。由于在阳照区时，太阳翼在阳光照射下会产生电流，将影响航天员作业安全。因此，航天员需要在阴影区时对核心舱太阳翼进行维修作业，太阳翼在阳光照射下能产生电流是（　　） A．光能转化成电能 B．电能转化成光能 C．机械能转化成电能 D．电能转化成机械能 8. （2023秋•甘德县校级期末）电风扇通电后，扇叶旋转，一段时间后，电动机的外壳温度升高，则下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（　　） A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C．电能全部转化为内能，总的能量守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 9. （2023秋•永修县期末）下列关于内能和能量守恒定律的说法中，正确的是（　　） A．物体的温度越高，含有的热量越多 B．能量既可以凭空消失，也可以凭空产生 C．0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能没有变化 D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 10. （2023秋•兴庆区校级期末）“天问一号”卫星已在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。火箭点火后在加速上升过程中，火箭燃料的 能转化为燃气的内能，卫星的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 11. （2023秋•开封期末）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机将汽车的机械能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量，小明认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶一边发电，永远运动下去，成为了永动机。小明的观点 （选填“正确”或“不正确”），理由是 。 12. （2023秋•佳木斯期末）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他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持 。根据这一规律，永动机 （填“可能”或“不可能”）制造出来。 13. （2023秋•瑶海区校级期末）如图是我国自主研制的某品牌新能源纯电动汽车，动力由高效电动机供给，其效率比传统的燃油车效率高很多。该车在水平路面上匀速行驶900m所用的时间为60s，所受阻力为1400N，耗电功率为3×104W（注：车辆效率η是指车辆做的有用功与车辆完成这些有用功所消耗的能量的比值）。求在此过程中： （1）电动汽车牵引力做的机械功； （2）电动汽车的效率η。 14. （2023秋•岑溪市期末）“地锅鱼”是东北地区的传统美食。它将鱼、各种蔬菜、秘制酱料和水放在锅中，用干木柴做燃料对其进行炖煮，其味香浓郁，深受大家的喜爱。已知，锅内所有食材的平均比热容为4×103J/（kg•℃），干木柴的热值为1.2×107J/kg。 （1）将一锅5kg、10℃的食材，加热到100℃，吸收的热量是多少J？ （2）炖制过程中，消耗了0.5kg的干木柴，则炖制地锅鱼的效率是多少？ （3）若食材吸收的热量由燃烧煤气获得，则至少要消耗多少m3的煤气？（不计热量损失，煤气的热值约为4×107J/m3） 15. （2023秋•新会区期末）作为超大城市的广州，日均产生生活垃圾约3万吨。为解决“垃圾围城”的问题。广州市的垃圾焚烧发电广自主研发设计的垃圾焚烧处理成套设备，日处理规模可达900吨，日发电量可达3.6×105kW•h，已知一般生活垃圾平均热值约为3.6×106J/kg，请计算： （1）发电厂每天焚烧垃圾可释放的热量Q； （2）发电厂垃圾焚烧发电的发电效率η。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.3 能量的转化与守恒 学习目标 1 .知道各种形式的能是可以相互转化的。 2. 知道各种能在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。 3. 能列举出日常生活中能量守恒的实例。 知识重点 知识点1. 能量守恒定律 1.能的转化和转移：各种形式的能量都可以在一定条件下相互 转化 .用热传递的方法改变内能，实质上是内能从高温物体转移到低温物体的过程；用做功的方法改变内能，实质上是内能和机械能相互转化的过程。 2.能量守恒定律：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 为其他形式，或者从一个物体 转移 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的 总量 保持不变. 知识点2. 能量转换装置的效率问题 这个问题属于难点，是与本节有关的拓展性知识。是学生开阔实验，提高物理思维素养的好素材。 能量转换装置的效率等于转换的能量与输入的总能量之比，用百分数表示。根据定义，若W为转换的能量，Q为输入的总能量，η为能量转换装置的效率，则： 考点一、能量转化和转移 [例题1] （2023秋•八步区期中）人们在房屋装修过程中用到了一种打孔工具——冲击钻。冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示。冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（　　） A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 【解答】解： （1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能； （2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能； 由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。 故选：D。 [例题2] （2022秋•新市区校级期中）二十大报告中指出要全方位、全地域、全过程加强生态环境保护。创新能源也是一种环保。有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，末端接上电池不久后就会发热，用它可以包装面包等小食品，这种“发热纸”中发生的能量转化是（　　） A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．内能转化为电能 D．电能转化为内能 【解答】解：这种“发热纸”接通电池就会发热，该过程中消耗电能、产生内能，即电能转化为内能，故ABC错误、D正确。 故选：D。 [例题3] （2023秋•福田区校级期中）请阅读《垃圾发电》并回答问题。 垃圾发电 近两年，垃圾分类成了人们生活核心议题之一。北京目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，将垃圾分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾。垃圾分类收集后被专门的运输车辆送到不同的分类处理地点，经过垃圾发电等处理延长了填埋场的使用寿命，有利于城市环境保护。 厨余垃圾会被堆肥处理，可回收物会被送到再生资源回收处，有害垃圾会被送到各类设施实现无害处理。那么看似没有用的其他垃圾呢？北京就已经有建成并使用的再生能源发电厂，其他垃圾通过“浴火重生”后变身成了宝贵资源。 其实这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室，可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能。在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。 因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放。经过脱水、 后才能送入焚烧炉，焚烧后得到大量内能推动涡轮机转动最终转化为 。 （2）垃圾发电的优点是 、 和显著的节能效益。 【解答】解： （1）由材料可知，这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉； 垃圾高温焚烧发电，是高温焚烧中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能； （2）由材料可知：①垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。 ②在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。 ③焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。 所以，垃圾发电的优点是无害化、减量化和显著的节能效益。 故答案为：（1）发酵；电能；（2）无害化；减量化。 考点二、能量守恒定律 [例题4] （2023秋•南山区校级期中）如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 D．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了 【解答】解： AD、由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，所以小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，小球的机械能没有消失，而是将机械能转化成了部分内能，但能量的总量是守恒的，故AD错误； B、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，所以小球的机械能总量会减小，故B错误； C、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故C正确。 故选：C。 [例题5] （2023秋•裕华区校级期中）2023年9月26日，东枫举办了第一次科技运动会，运动会项目包括投石机攻城、纸桥承重、反冲小车、气弓箭打靶、水火箭比高等项目，其中水火箭项目中，小吕同学表现优异，他把气体打入密闭的容器内，使得容器内空气的气压增大，当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离，箭内水向后喷出，获得反作用力射出（　　） A．在打气过程中，内能转化为机械能 B．水火箭上升过程中克服空气阻力做功，内能减小 C．电子测高仪随水火箭上升，给电子测高仪充电时，电能转化为化学能 D．水火箭下降时降落伞打开，匀速下降，此过程中不遵守能量守恒定律 【解答】解：A．在打气过程中，人对气体做功，气体的内能增加，机械能转化为内能，故A错误； B．水火箭上升过程中克服空气阻力做功，机械能转化为内能，内能增大，故B错误； C．给电子测高仪充电时，电能转化为化学能，故C正确； D．水火箭下降时降落伞打开，匀速下降，动能不变，重力势能减小，机械能转化为内能，任何过程都遵循能量守恒定律，故D错误。 故选：C。 [例题6] （2023秋•青龙县期中）都山位于青龙县满族自治县县城西北22公里，海拔1846.3米，是河北省第三高山。具有典型的原始森林景观，极具休闲旅游观赏价值、十一假期间小明驾车沿盘山公路下山的过程中，会不时地踩刹车，当车行驶至大勺井时还会停下来，向车轮闸片处喷水。对于上述现象，王同学联想到几个相关物理知识（　　） A．喷水的主要目的是为降低车闸的温度，以防车闸温度过高而损坏 B．下山过程中，机械能保持不变 C．下山过程中，重力势能增大 D．刹车过程中有部分机械能转化为内能，说明能量不守恒 【解答】解：A、喷水的主要目的是利用水的热传递和蒸发吸热来降低车闸的温度，以防车闸温度过高而损坏，故A正确； BC、下山过程中，由于不断踩刹车，一部分机械能转化为内能，又因为其动能总体变化不大，而高度降低、重力势能减小，所以机械能不断减小，故BC错误； D、刹车过程中有部分机械能转化为内能，但能量的总量是守恒的，故D错误。 故选：A。 考点三、能量利用的效率 [例题7] （2023秋•滨海新区校级期中）下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法正确的是（　　） A．某太阳能电池工作的效率是16%，意义是该太阳能电池把16%的太阳能转化为电能 B．某电动机工作的效率是83%，意义是该电动机可以把17%的电能转化为机械能 C．某锂电池充电时的效率是99%，意义是该锂电池充电时可以把99%化学能转化为电能 D．某柴油机工作的效率是35%，意义是该柴油机把柴油燃烧时释放能量的35%转化为机械能 【解答】解：A、某太阳能电池工作的效率是16%，意义是该太阳能电池把16%的太阳能转化为电能，故A正确； B、某电动机工作的效率是83%，意义是该电动机可以把83%的电能转化为机械能，故B错误； C、某锂电池充电时的效率是99%，意义是该锂电池充电时可以把99%的电能转化为化学能，故C错误； D、某柴油机工作的效率是35%，意义是该柴油机把柴油完全燃烧燃烧时释放能量的35%转化为机械能，故D错误。 故选：A。 [例题8] （2023秋•甘井子区期中）某同学在家使用煤气炉烧水，完全燃烧一部分煤气后放出了2×106J的热量，若这些热量被质量为4kg的水吸收后，水的温度从20℃升高到70℃，煤气的热值q＝4.0×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），试求： （1）此过程中消耗的煤气为多少？ （2）水吸收的热量为多少？ （3）该炉子的热效率为多少？ 【解答】解：（1）根据Q放＝Vq可知， 放出了2×106J的热量消耗的煤气：V0.05m3； （2）水升高的温度：Δt＝t﹣t0＝70℃﹣20℃＝50℃； 水吸收的热量Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×50℃＝8.4×105J； （3）η42%； 答：（1）此过程中消耗的煤气为 0.05m3； （2）水吸收的热量为 8.4×105J； （3）该炉子的热效率为42%。 [例题9] 某物理兴趣小组的同学，用天然气灶给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.2kg的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为7×107J/kg]，求： （1）天然气完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）天然气灶烧水时的热效率。 【解答】解： （1）天然气完全燃烧产生的热量： Q放＝mq＝0.2kg×7×107J/kg＝1.4×107J； （2）水的质量m＝10kg，加热前水的温度t0＝20℃，加热6min后的温度t＝80℃， 水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×106J； （3）天然气烧水时的热效率： η100%100%＝18%。 知识升华 根据能量守恒定律分析能量转化的思路 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。 巩固提高 1. 我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（　　） A．内能→化学→能电能 B．化学能→内能→电能 C．化学能→重力势能→电能 D．内能→化学能→电能 【解答】解：火力发电是通过煤的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为涡轮的机械能，涡轮带动发电机转动将机械能转化为电能。 故选：B。 2. （2023秋•金水区校级期中）关于能的转化，下列说法正确的是（　　） A．对手机充电时是将其他形式的能转化为电能 B．电风扇工作时将电能转化为内能 C．太阳能热水器将光能转化为内能 D．内燃机的做功冲程将机械能转化为内能 【解答】解：A．对手机充电时消耗电能，以化学能的形式储存在电池内能，主要是将电能转化为化学能，故A错误； B．电风扇工作时消耗电能，消耗了电能，将电能转化为机械能，故B错误； C．太阳能热水器吸收太阳能，对水加热，水吸收热量，将光能转化为内能，故C正确； D．内燃机的做功冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故D错误。 故选：C。 3. （2023秋•长沙期中）学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识，你认为正确的是（　　） A．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒 B．能的总量是不变的，我们不需要节约能源 C．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化 D．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量丢失了，能量的总量减少了 【解答】解： A、只有机械能的守恒是在忽略摩擦和空气阻力时才成立，而能量的总量则始终是守恒的，故A错误； B、能的总量是不变的，但由于能的转化和转移具有方向性，可以利用的能源越来越少，因而我们需要节约能源，故B错误； C、做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，如摩擦生热中是将机械能转化为内能，故C正确； D、小球在地面弹跳的高度越来越低，机械能转化为内能，能量没有丢失，能量的总量不变，故D错误。 故选：C。 4. （2023秋•卫辉市期末）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 【解答】解：A、整个过程中水火箭与外界发生了能量的转化和转移，因此，就水火箭而言，其能量不守恒，故A错误； B、使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同，都是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故B正确； C、水火箭中的“水”不能燃烧，不属于燃料，故C错误； D、水从水火箭中喷出的过程中，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故D错误。 故选：B。 5. （2023秋•黄埔区期末）如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对图2方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲是“内能” B．乙是“电能” C．丙是“光能” D．丁是“机械能” 【解答】解：电池充电时，是将电能转化为化学能，电池分别给电动机和照明灯供电时，是将储存的化学能转化为电能，然后将电能分别转化为机械能和光能。故选项B正确，ACD错误。 故选：B。 6. （2023秋•武汉期末）自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的，下列有关能量转化的实例分析中错误的是（　　） A．随着技术的发展，电动汽车的电动机可以将电能全部转化为机械能 B．太阳能电池工作时将太阳能转化为电能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能 D．发光二极管发光时，将电能大部分转化为光能 【解答】解：A．随着技术的发展，电动汽车的电动机可以将电能转化为机械能的效率可以提高，但存在能量损失，不可能全部转化为机械能，故A错误； B．太阳能电池工作时将太阳能转化为电能，故B正确； C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能贮存起来，故C正确； D．发光二极管发光时，将电能大部分转化为光能，发光效率很高，故D正确。 故选：A。 7. （2023秋•山亭区期末）2023年12月21日21时35分，神舟十七号航天员汤洪波、唐胜杰、江新林密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了天和核心舱太阳翼修复试验等既定任务。由于在阳照区时，太阳翼在阳光照射下会产生电流，将影响航天员作业安全。因此，航天员需要在阴影区时对核心舱太阳翼进行维修作业，太阳翼在阳光照射下能产生电流是（　　） A．光能转化成电能 B．电能转化成光能 C．机械能转化成电能 D．电能转化成机械能 【解答】解：太阳翼实质是太阳能电池板，在阳光照射下能产生电流是太阳的光能转化成电能。 故选：A。 8. （2023秋•甘德县校级期末）电风扇通电后，扇叶旋转，一段时间后，电动机的外壳温度升高，则下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（　　） A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C．电能全部转化为内能，总的能量守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 【解答】解：A、因为电动机的外壳温度升高，说明有少量一部分电能转化成了内能，故A错误； B、因为电能转化为机械能和内能，机械能增加了，但能的总量守恒，故B正确； C、在转化中是电能转化为机械能和内能，故C错误； D、电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒，但不是机械能守恒，故D错误。 故选：B。 9. （2023秋•永修县期末）下列关于内能和能量守恒定律的说法中，正确的是（　　） A．物体的温度越高，含有的热量越多 B．能量既可以凭空消失，也可以凭空产生 C．0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能没有变化 D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 【解答】解：A、由于热量是一个过程量，所以不能说物体含有多少热量，故A错误； B、根据能量守恒定律可知，能量不可以凭空产生、也不会凭空消失，故B错误； C、冰熔化过程要吸热，因此0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能变大，故C错误； D、根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故D正确。 故选：D。 10. （2023秋•兴庆区校级期末）“天问一号”卫星已在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。火箭点火后在加速上升过程中，火箭燃料的 能转化为燃气的内能，卫星的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【解答】解：燃料燃烧的过程中化学能转化为燃气的内能，加速上升过程中，卫星的动能和重力势能都变大，所以燃气的内能转化为卫星的机械能，使机械能增大。 故答案为：化学；增大。 11. （2023秋•开封期末）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机将汽车的机械能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量，小明认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶一边发电，永远运动下去，成为了永动机。小明的观点 （选填“正确”或“不正确”），理由是 。 【解答】解：汽车一边行驶一边发电，反复循环，永远运动下去的设想是不能实现的，因为能量的转化和转移具有方向性，能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做额外功消耗掉，这些能量不会再重新来加以利用。 故答案为：不正确；因为行驶过程必须克服阻力做功，消耗一部分能量，因而可以发电的能量会很少。 12. （2023秋•佳木斯期末）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他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持 。根据这一规律，永动机 （填“可能”或“不可能”）制造出来。 【解答】解：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他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。根据这一规律，永动机在工作时，必然有一部分能量转化为内能散失到空气中或用来做额外功，因此永动机不可能制造出来。 故答案为：守恒；不可能。 13. （2023秋•瑶海区校级期末）如图是我国自主研制的某品牌新能源纯电动汽车，动力由高效电动机供给，其效率比传统的燃油车效率高很多。该车在水平路面上匀速行驶900m所用的时间为60s，所受阻力为1400N，耗电功率为3×104W（注：车辆效率η是指车辆做的有用功与车辆完成这些有用功所消耗的能量的比值）。求在此过程中： （1）电动汽车牵引力做的机械功； （2）电动汽车的效率η。 【解答】解：（1）因汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力：F＝f＝1400N， 牵引力做的功：W＝Fs＝1400N×900m＝1.26×106J； （2）由P知，消耗的电能：W＝Pt＝3×104W×60s＝1.8×106J， 电动汽车的效率η100%100%＝70%。 答：（1）电动汽车牵引力做的机械功为1.26×106J； （2）电动汽车的效率为70%。 14. （2023秋•岑溪市期末）“地锅鱼”是东北地区的传统美食。它将鱼、各种蔬菜、秘制酱料和水放在锅中，用干木柴做燃料对其进行炖煮，其味香浓郁，深受大家的喜爱。已知，锅内所有食材的平均比热容为4×103J/（kg•℃），干木柴的热值为1.2×107J/kg。 （1）将一锅5kg、10℃的食材，加热到100℃，吸收的热量是多少J？ （2）炖制过程中，消耗了0.5kg的干木柴，则炖制地锅鱼的效率是多少？ （3）若食材吸收的热量由燃烧煤气获得，则至少要消耗多少m3的煤气？（不计热量损失，煤气的热值约为4×107J/m3） 【解答】解：（1）食材吸收的热量为： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4×103 J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣10℃）＝1.8×106J。 （2）干木柴完全燃烧放出的热量： Q放＝qm′＝1.2×107 J/kg×0.5kg＝6×106J， 则炖制地锅鱼的效率是： η100%100%＝30%。 （3）由题意知，煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝1.8×106J， 由Q＝Vq得，需要消耗煤气的体积为： V0.045m3。 答：（1）吸收的热量是1.8×106J； （2）炖制地锅鱼的效率是30%； （3）至少要消耗0.045m3的煤气。 15. （2023秋•新会区期末）作为超大城市的广州，日均产生生活垃圾约3万吨。为解决“垃圾围城”的问题。广州市的垃圾焚烧发电广自主研发设计的垃圾焚烧处理成套设备，日处理规模可达900吨，日发电量可达3.6×105kW•h，已知一般生活垃圾平均热值约为3.6×106J/kg，请计算： （1）发电厂每天焚烧垃圾可释放的热量Q； （2）发电厂垃圾焚烧发电的发电效率η。 【解答】解：（1）日处理规模可达m＝900t，已知一般生活垃圾平均热值q＝3.6×106J/kg， 发电厂每天焚烧垃圾可释放的热量Q＝qm＝3.6×106J/kg×900×103kg＝3.24×1012J； （2）日发电量可达W＝3.6×105kW•h＝1.296×1012J； 发电效率η40%。 答：（1）发电厂每天焚烧垃圾可释放的热量Q为3.24×1012J； （2）发电厂垃圾焚烧发电的发电效率η为40%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$