14.3 能量的转化和守恒 讲义-2024-2025学年九年级物理全一册人教版

►第十四章　内能的利用 14.3 能量的转化和守恒 内容索引·常考题型 内容 常考题型 重点01 能量的转化 选择题、填空题 重点02 能量守恒定律 选择题、填空题 难点 能量的利用效率 选择题、填空题、计算题 ■重点01 能量的转化 攻克重点 自然界中的各种现象都是相互联系的，各种形式的能量相互转化是非常普遍的。在一定条件下，能量从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。 （1）摩擦生热，机械能转化为内能； （2）水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能； （3）电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能； （4）植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能； （5）燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。 【典例1】（2024•湖南）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【典例2】（2024•安顺模拟）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 【典例3】（2023•聊城）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．小风扇工作将化学能转化为机械能 方法技巧 1．我们在八年级时学过动能、重力势能和弹性势能之间的转化，机械能与内能的转化（如摩擦生热），还学到了机械能的利用，比如水电站发电。 2．我们本章学习了内能的利用，燃料燃烧时放热，化学能转化为内能，然后内能可以通过做功转化为其他物体的机械能，还可以通过热传递转化为其他物体的内能（注意热量从高温物体转移到低温物体）。 ■重点02 能量守恒定律 攻克重点 1．能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 2．对能量守恒定律的理解： （1）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 3．能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 4．永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 【典例1】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 【典例2】（2024•广西模拟）如图表示电灯工作一段时间消耗的电能全部转化为光能和内能，这一过程描述的物理规律是（　　） A．欧姆定律 B．阿基米德原理 C．牛顿第一定律 D．能量守恒定律 【典例3】关于能量，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．电风扇工作时把机械能转化为电能 C．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 D．能量无论是转化还是转移，能量的总量都是逐渐减少 方法技巧 能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律，它包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。这部分内容可单独命题，也可结合功能关系、机械能守恒、能源与可持续发展等综合命题。 ■难点 能量的利用效率 突破难点 在能量从一种形式转化为另一种形式的过程中，往往伴随着第三种或者更多种能量形式的产生，即能量的利用不是百分之百的，这样就存在能量的利用效率问题。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能，其中的机械能是有用功，而热机和周围环境的内能都属于额外产生的能量，这部分没有被有效利用。 对于能量的利用效率，是指一个体系有效利用的能量与实际消耗能量的比率，这是一个综合指标，反映了能源的有效利用程度。可举例说明如下： （1）电热器的效率：η=×100%。 （2）太阳能的效率：η=×100%。 （3）汽车的效率：η=×100%。 【典例1】下列物理量中，用来描述对能量利用率的是（　　） A．时间 B．速度 C．功率 D．机械效率 【典例2】（2024•武汉模拟）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 【典例3】如图中显示的是天然气热水器的参数，则它的热效率是（　　） A．75% B．50% C．33.3% D．20% 方法技巧 （1）能量的利用效率=有效利用的能量÷实际消耗的总能量。 （2）实际消耗的总能量可以是电能、机械能（如风能）、燃料燃烧释放的热能、内能、化学能、太阳能等，它们的计算可从题干中获取有用信息，利用相关信息或公式计算。 ►第十四章　内能的利用 14.3 能量的转化和守恒 一、选择题：共7小题。 1．（2023•镇江）即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站，在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”；在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的（　　） A．重力势能 B．内能 C．动能 D．化学能 2．（2024•西城区校级二模）如图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图（图中a、b、c分别表示某种形式的能量）。下列判断正确的是（　　） A．a是电能，b是电能，c是光能 B．a是内能，b是机械能，c是光能 C．a是机械能，b是内能，c是光能 D．a是内能，b是光能，c是电能 3．（2024•菏泽二模）下列关于能量及其转化的说法中正确的是（　　） A．电风扇吹风——机械能转化为电能 B．电热毯取暖——化学能转化为内能 C．钻木取火——机械能转化为内能 D．人造地球卫星从近地点向远地点运动——重力势能转化为动能 4．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 5．下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况 D．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 6．（2023•呼和浩特）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图1是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图2是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　） A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置 B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 C．图2中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 D．流水通过水轮后，其机械能减小 7．（2023•湘潭）（多选）如图所示，指尖陀螺中间是轴承，内有滚珠，边上有三个金属制作的飞叶，拨动后，飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动。下列分析正确的是（　　） A．指尖陀螺的重心在飞叶上 B．飞叶转动时遵循能量守恒定律 C．轴承内的滚珠，有利于减小摩擦 D．指尖陀螺受到的重力和支持力是一对相互作用力 二、非选择题：共5小题。 8．（2023•东营）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的 　 　能转化为内能，然后再转化为卫星的　 　能。 9．（2023•南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功　 　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油　 　kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。 10．（2023•广元）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，水吸收的热量为　 　，该柴火灶的热效率为　 　。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种干木柴的热值是1.0×107J/kg] 11．（2023•广安）小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），木炭的热值q＝3.36×107J/kg。求： （1）水吸收的热量； （2）该火炉烧水的热效率。 12．（2023•娄底）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg） （1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？ （2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？ （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ （5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 第8页（共9页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ ►第十四章　内能的利用 14.3 能量的转化和守恒 内容索引·常考题型 内容 常考题型 重点01 能量的转化 选择题、填空题 重点02 能量守恒定律 选择题、填空题 难点 能量的利用效率 选择题、填空题、计算题 ■重点01 能量的转化 攻克重点 自然界中的各种现象都是相互联系的，各种形式的能量相互转化是非常普遍的。在一定条件下，能量从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。 （1）摩擦生热，机械能转化为内能； （2）水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能； （3）电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能； （4）植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能； （5）燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。 【典例1】（2024•湖南）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【答案】C 【分析】（1）能量之间可以相互转化；电能可以转化为其他形式的能； （2）改变物体内能的方式：做功和热传递。 【解答】解：A、电烤炉取暖是利用电流的热效应工作的，是电能先转化为内能，内能通过热传递转移到人体，故A错误； B、古人钻木取火是通过做功方式将机械能转化为内能，故B错误； C、热水泡脚，是通过热传递的方式将水的内能转移到脚上，增大脚部的内能，故C正确； D、对着手“呵气”取暖，是热的传递过程，属通过热传递改变物体内能，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查了改变内能的两种方式、能量的理解，转化和转移，属于基础题。 【典例2】（2024•安顺模拟）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 【答案】D 【分析】从题意中来看，这种纸是连上电池发热，故消耗电能，得到内能，据此进行解答。 【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。 【点评】本题考查了能量的转化，知道消耗和获得的分别是哪种形式的能量是关键。 【典例3】（2023•聊城）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．小风扇工作将化学能转化为机械能 【答案】D 【分析】（1）太阳能电池板将太阳能转化为电能； （2）给蓄电池充电，蓄电池将电能转化为化学能；蓄电池放电，蓄电池将化学能转化为电能； （3）小风扇工作时将电能转化为机械能。 【解答】解：A、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故A正确； B、给蓄电池充电，蓄电池将电能转化为化学能，故B正确； C、蓄电池放电，蓄电池将化学能转化为电能，故C正确； D、小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误。 故选：D。 【点评】本题考查了能量的转化和转移，属于基础题，要求掌握。 方法技巧 1．我们在八年级时学过动能、重力势能和弹性势能之间的转化，机械能与内能的转化（如摩擦生热），还学到了机械能的利用，比如水电站发电。 2．我们本章学习了内能的利用，燃料燃烧时放热，化学能转化为内能，然后内能可以通过做功转化为其他物体的机械能，还可以通过热传递转化为其他物体的内能（注意热量从高温物体转移到低温物体）。 ■重点02 能量守恒定律 攻克重点 1．能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 2．对能量守恒定律的理解： （1）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 3．能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 4．永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 【典例1】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 【答案】D 【分析】（1）热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多少热量”； （2）一切物体在任何情况下都具有内能，内能的大小跟质量、温度、状态有关； （3）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。 【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。 【点评】此题考查温度、内能、热量的关系，以及能量守恒定律，属于热学综合题，难度不大。 【典例2】（2024•广西模拟）如图表示电灯工作一段时间消耗的电能全部转化为光能和内能，这一过程描述的物理规律是（　　） A．欧姆定律 B．阿基米德原理 C．牛顿第一定律 D．能量守恒定律 【答案】D 【分析】能量既不会创生，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。 【解答】解：电灯工作一段时间，消耗90J电能，转化为30J的光能和60J的内能，这一过程中能量的总量不变，只是发生了能量的转移，描述的物理规律是能量守恒定律。故选：D。 【点评】本题主要考查了对能量守恒定律的认识，属基础知识的考查，解答时注意用词的准确性。 【典例3】关于能量，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．电风扇工作时把机械能转化为电能 C．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 D．能量无论是转化还是转移，能量的总量都是逐渐减少 【答案】A 【分析】（1）（2）判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能； （3）（4）能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的，这就是能量守恒定律。 【解答】解：A、燃料燃烧时温度升高，所以是得到了内能，是化学能转化为内能，故A正确； B、电风扇工作时把电能转化为机械能，故B错误； C、“永动机”违背了能量守恒定律，所以“永动机”不可以制成，故C错误； D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查的是我们对于能量转化现象的分析能力以及对能量守恒的理解，属于基础知识点的考查。 方法技巧 能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律，它包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。这部分内容可单独命题，也可结合功能关系、机械能守恒、能源与可持续发展等综合命题。 ■难点 能量的利用效率 突破难点 在能量从一种形式转化为另一种形式的过程中，往往伴随着第三种或者更多种能量形式的产生，即能量的利用不是百分之百的，这样就存在能量的利用效率问题。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能，其中的机械能是有用功，而热机和周围环境的内能都属于额外产生的能量，这部分没有被有效利用。 对于能量的利用效率，是指一个体系有效利用的能量与实际消耗能量的比率，这是一个综合指标，反映了能源的有效利用程度。可举例说明如下： （1）电热器的效率：η=×100%。 （2）太阳能的效率：η=×100%。 （3）汽车的效率：η=×100%。 【典例1】下列物理量中，用来描述对能量利用率的是（　　） A．时间 B．速度 C．功率 D．机械效率 【答案】D 【分析】根据机械效率为有用功与总功的比值分析。 【解答】解：机械效率表示有用功与总功的比值，机械效率越大，有用功占总功的比例也就越大，即能量的利用率就越高，故D正确，时间和能量利用率无关，速度表示运动的快慢，功率表示做功的快慢。 故选：D。 【点评】本题考查了能量的利用率，难度较小，属于基础性题目。 【典例2】（2024•武汉模拟）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 【答案】A 【分析】能量的利用率是有效利用的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。 【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。 【点评】本题考查了能量的转化和转移，是一道较为简单的应用题。 【典例3】如图中显示的是天然气热水器的参数，则它的热效率是（　　） A．75% B．50% C．33.3% D．20% 【答案】A 【分析】总能量等于水吸收的能量与损失的能量之和，效率等于水吸收的能量与总能量之比。 【解答】解：从图中可知总能量W＝W1+W2＝500J+1500J＝2000J， 它的热效率η75%。 故选：A。 【点评】本题考查效率的计算，关键是从图中得出有用信息。 方法技巧 （1）能量的利用效率=有效利用的能量÷实际消耗的总能量。 （2）实际消耗的总能量可以是电能、机械能（如风能）、燃料燃烧释放的热能、内能、化学能、太阳能等，它们的计算可从题干中获取有用信息，利用相关信息或公式计算。 ►第十四章　内能的利用 14.3 能量的转化和守恒 一、选择题：共7小题。 1．（2023•镇江）即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站，在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”；在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的（　　） A．重力势能 B．内能 C．动能 D．化学能 2．（2024•西城区校级二模）如图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图（图中a、b、c分别表示某种形式的能量）。下列判断正确的是（　　） A．a是电能，b是电能，c是光能 B．a是内能，b是机械能，c是光能 C．a是机械能，b是内能，c是光能 D．a是内能，b是光能，c是电能 3．（2024•菏泽二模）下列关于能量及其转化的说法中正确的是（　　） A．电风扇吹风——机械能转化为电能 B．电热毯取暖——化学能转化为内能 C．钻木取火——机械能转化为内能 D．人造地球卫星从近地点向远地点运动——重力势能转化为动能 4．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 5．下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况 D．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 6．（2023•呼和浩特）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图1是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图2是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　） A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置 B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 C．图2中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 D．流水通过水轮后，其机械能减小 7．（2023•湘潭）（多选）如图所示，指尖陀螺中间是轴承，内有滚珠，边上有三个金属制作的飞叶，拨动后，飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动。下列分析正确的是（　　） A．指尖陀螺的重心在飞叶上 B．飞叶转动时遵循能量守恒定律 C．轴承内的滚珠，有利于减小摩擦 D．指尖陀螺受到的重力和支持力是一对相互作用力 二、非选择题：共5小题。 8．（2023•东营）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的 　 　能转化为内能，然后再转化为卫星的　 　能。 9．（2023•南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功　 　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油　 　kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。 10．（2023•广元）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，水吸收的热量为　 　，该柴火灶的热效率为　 　。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种干木柴的热值是1.0×107J/kg] 11．（2023•广安）小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），木炭的热值q＝3.36×107J/kg。求： （1）水吸收的热量； （2）该火炉烧水的热效率。 12．（2023•娄底）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg） （1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？ （2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？ （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ （5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 参考答案 1．【答案】A 【分析】蓄能时，水被抽到山上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能。 【解答】解：蓄能时，水被抽到山上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能，故A正确。 故选：A。 【点评】本题考查了能量的转化，难度不大。 2．【答案】A 【分析】（1）太阳能电池工作时将太阳能转化为电能。 （2）太阳能给蓄电池充电时将电能转化为化学能。 （3）蓄电池放电时将电能转化为其它形式的能量。 （4）路灯工作时将电能转化为光能和内能。 【解答】解：太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能→电能→化学能→电能→光能。故A正确，BCD错误。 故选：A。 【点评】本题主要考查了太阳能的利用；关键是会分析各个阶段的能量转化过程。 3．【答案】C 【分析】不同能量之间可以相互转化，根据选项中描述的物体或现象，分析其消耗了哪种能量，又得到了哪种能量，从而判断出能量转化情况。 【解答】解：A、电风扇工作时，消耗电能，使电风扇转动，得到的是机械能，所以是电能转化为机械能，故A错误； B、电热毯取暖时，消耗电能，得到的是内能，所以是电能转化为内能，故B错误； C、钻木取火，克服摩擦做功，使物体的内能增大，所以是机械能转化为内能，故C正确； D、卫星由近地点向远地点运动，其速度减小，动能减小，同时高度增大，重力势能增大，所以是动能转化为重力势能，故D错误。 故选：C。 【点评】能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳，这类题目比较简单，要掌握做题的思路与方法。 4．【答案】B 【分析】能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式转化成另一种形式或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能的总量保持不变。 【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。 【点评】电动机的外壳温度升高，说明有内能产生，但内能的产生主要是因为电流的热效应，这是本题的易错点。 5．【答案】B 【分析】能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的，这就是能量守恒定律。 【解答】解：A．摩擦生热不是创造了热，而是机械能转化为内能，符合能量守恒定律，故A错误； B．能量守恒是指能量不能凭空产生或消失，永动机是要能量凭空产生，违背了能量守恒定律，故B正确； C．能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用，故C错误； D．火箭加速上升，动能和重力势能都在增大，能量转化符合能量守恒定律，故D错误。 故选：B。 【点评】知道并理解能量的转化和守恒定律是解决该题的关键。 6．【答案】B 【分析】（1）动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式； （2）有能量转化时，必定会有一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加； （3）要明白消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程，能在具体情景中分析能量形式的转化。 【解答】解：A、水轮机带动发电机发电将动能转化为电能，故A正确； B、运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，故B错误； C、拦河大坝通过增大落水差增大水的重力势能，故C正确； D、流水通过水轮后，水的机械能转化为电能，机械能减小，故D正确。 故选：B。 【点评】本题考查了机械能的概念及能的转化，属于基础题型。 7．【答案】BC 【分析】（1）根据二力平衡条件确定指尖陀螺的重心位置； （2）能量守恒定律：是各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变； （3）变滑动为滚动可以减小摩擦力； （4）相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上。 【解答】解：A、指尖陀螺在竖直方向上处于平衡状态，受到的重力和支持力是一对平衡力，这两个力在同一直线上，因此指尖陀螺的重心一定也在这条直线上，故A错误；B、任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此，飞叶转动时遵循能量守恒定律，故B正确；C、轴承内的滚珠，是变滑动为滚动，有利于减小摩擦，故C正确；D、指尖陀螺受到的重力和支持力是作用在同一物体上的两个力，不是是一对相互作用力，故D错误。故选：BC。 【点评】本题围绕指尖陀螺考查了能量守恒定律、重心位置的确定、减小摩擦的方法、平衡力与相互作用力的辨别等知识的理解与应用，综合性强，但难度不大。 8．【答案】化学；机械。 【分析】卫星发射过程的点火加速上升阶段中消耗和获得的能量可做出判断。 【解答】解：卫星发射过程的点火加速上升阶段中，燃料的化学能转化为内能，然后再转化为卫星的机械能。　　 9．【答案】25；0.9。 【分析】（1）四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次； （2）根据题意求出汽油机1小时对外所做的功，根据效率公式求出汽油完全燃烧放出的热量，根据Q放＝mq求出消耗汽油的质量。 【解答】解：四冲程汽油机的飞轮转速：3500r/min＝50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈， 由于四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功25次； 汽油机1小时对外所做的功：W总＝3600×25×115J＝1.035×107J， 由η可知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放4.14×107J， 由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m0.9kg。 故答案为：25；0.9。 【点评】本题考查热机的有关计算、功的计算、效率公式以及燃料完全燃烧放热公式的应用，是一道综合题，难度不大。 10．【答案】1.26×106J；12.6%。 【分析】利用Q放＝mq求1kg的干木柴完全燃烧放出的热量；根据Q吸＝c水m（t﹣t0）求水吸收的热量；根据η100%求该柴火灶的效率。 【解答】解：（1）1kg的干木柴完全燃烧放出的热量：Q放＝m干木柴q干木柴＝1kg×1.0×107 J/kg＝1×107J； （2）水吸收的热量是：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃﹣20℃）＝1.26×106J； （3）该柴火灶的效率：η100%100%＝12.6%。 故答案为：1.26×106J；12.6%。 【点评】该题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的应用，是一道基础题。 11．【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J； （2）该火炉烧水的热效率为10%。 【分析】（1）由热量公式Q吸＝cm（t﹣t0）可以求出水吸收的热量。 （2）由燃烧值公式Q放＝Vq可以求出木炭完全燃烧释放的热量，由效率公式η100%求出该火炉烧水的的热效率。 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（60℃﹣20℃）＝3.36×105J； （2）木炭完全燃烧放出的热量： Q放＝m木炭q＝100×10﹣3kg×3.36×107J/kg＝3.36×106J， 火炉烧水的热效率： η100%100%＝10%。 答：（1）水吸收的热量为3.36×105J； （2）该火炉烧水的热效率为10%。 【点评】本题考查了求水吸收的热量、火炉的效率，应用热量公式、效率公式即可正确解题。 12．【答案】（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是120m； （2）该压路机对路面的压强是2.825×105Pa； （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是2.712×105J； （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗0.0226千克柴油； （5）当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收的热量是3.78×106J。 【分析】（1）已知速度和时间，根据速度公式的变形式s＝vt可求出运动的距离； （2）压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力，根据p求出该压路机对水平地面的压强； （3）压路机匀速前进时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，即F＝f＝0.4G总；根据W＝Fs求出压路机做的功； （4）根据η100%求出柴油完全燃烧释放的热量，利用Q放＝mq求出消耗柴油的质量； （5）根据Q＝cmΔt求解。 【解答】解：（1）根据速度公式得，压路机在这次压路作业中运动的距离是：s＝vt＝0.2m/s×10×60s＝120m； （2）根据密度公式得，水箱中水的质量m水＝ρV＝1.0g/cm3×15×103cm＝15000g＝15kg，G水＝m水g＝15kg×10N/kg＝150N， 压路机的重力为：G压路机＝m压路机g＝550kg×10N/kg＝5500N， 压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力，F＝G压路机+G水＝5500N+150N＝5650N， 该压路机对水平地面的压强：p2.825×105Pa； （3）压路机匀速前进时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，即F牵＝f＝0.4G总＝0.4×5650N＝2260N， 压路机做的功：W＝F牵s＝2260N×120m＝2.712×105J； （4）由η得，柴油完全燃烧释放的热量：Q放9.04×105J， 由Q放＝mq可得，消耗柴油的质量：m0.0226kg； （5）水吸收的热量：Q＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×15kg×（80℃﹣20℃）＝3.78×106J。 答：（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是120m； （2）该压路机对路面的压强是2.825×105Pa； （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是2.712×105J； （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗0.0226千克柴油； （5）当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收的热量是3.78×106J。 【点评】本题考查了重力公式、速度公式、压强公式、做功公式、效率公式、燃料完全燃烧释放热公式和吸热公式的应用，涉及到的知识点较多，有一定的难度。 第8页（共9页） 学科网（北京）股份有限公司 $$