14.3 能量的转化与守恒新知梳理+典型例题+配套+练习题2024-2025学年人教版九年级

14.3 能量的转化与守恒 ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ 【题型1】不同形式的能量 3 【题型2】能量的转化和转移 6 【题型3】能量守恒定律 9 【题型4】永动机 12 【题型5】能量的利用效率 15 1．能量的转化：在一定条件下，能量可以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。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。 2．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。 3．能量守恒定律 （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。 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。 1．能量的转化 （1）能量是物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。 （2）能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学反应过程中的化学能等，它们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。如图所示 （3）当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统。 2．能量守恒定律 （1）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。这就是能量守恒定律，如今被人们普遍认同。 （2）能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的。 （3）应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。 【题型1】不同形式的能量 （2024秋•大冶市月考）新能源电动车（如图）利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的这种能量，该能量是（　　）例1 A．电能 B．内能 C．机械能 D．化学能 【答案】D 【分析】电池放电时将化学能转化为电能；汽油燃烧时将化学能转化为内能。 【解答】解：电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故D正确。 故选：D。 ◄ 点拨 ► 本题考查的是自然界中的能量形式；知道电池和汽油具有相同的能量形式是化学能。 【变式1】（2023•资中县校级期中）我们生活在能量的世界里，现实生活时时刻刻都离不开能量。我们生活中的大部分能量来源于（　　） A．太阳 B．电 C．天然气 D．石油 【答案】A 【分析】我们生活中所需要的能量主要来源于太阳。 【解答】解：世界万物的生长离不开太阳，人类也离不开太阳，所以生活中的绝大部分能量都来源于太阳。故A正确、BCD错误。 故选：A。　 【变式2】（2023秋•曹县期中）下列生活物品主要利用光传播能量的是（　　） A．红绿灯 B．光伏太阳能板 C．光纤电缆 D．激光准直仪 【答案】B 【分析】光能够传递信息和能量，根据各个选项分析光的作用。 【解答】解： A、利用红绿灯作为控制交通的信号，属于光传递信息，故A错误。 B、阳光下，光伏太阳能板吸收能量，属于光传递了热量，故B正确； C、光纤电缆通过光传递信息，故C错误； D、利用激光准直仪来校准，属于光传递信息，故D错误； 故选：B。　 【变式3】（2024秋•灌南县月考）知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、重力势能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。 （1）　 　；（2）　 　。 【答案】（1）机械能；（2）重力势能 【分析】根据能的分类填空即可。 【解答】解：能包括光能、机械能、内能、声能等，机械能包括动能和势能，势能包括重力势能和弹性势能。 故答案为：（1）机械能；（2）重力势能 【题型2】能量的转化和转移 （2024秋•西城区校级月考）关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（　　）例2 A．风力发电机发电时，将电能转化为机械能 B．电热水器给水加热时，电能转化为内能 C．在酒精燃烧放热的过程中，内能转化为化学能 D．植物吸收太阳光进行光合作用，化学能转化为光能 【答案】B 【分析】判断能量的转化，我们主要看哪种能量增加，哪种能量减少，因为总是减少的能量转化为增加的能量 【解答】解：A、风力发电机发电时，将风的机械能转化为电能，故A错误； B、电热水器给水加热时，电能转化为水的内能，故B正确； C、酒精燃烧时，化学能减少，内能增加，故是将化学能转化为内能的过程，故C错误； D、植物吸收太阳光进行光合作用，是通过光合作用将光能转化为化学能，故D错误。 故选：B。 ◄ 点拨 ► 本题考查了能量的转化过程，应学会分析生活中的能量转化现象，难度不大，属于基础知识的考查。 【变式1】（2024秋•长沙月考）生活中有很多关于能量的转移、转化和利用的例子，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．手抱热水袋取暖，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；电能可以转化为其它形式的能； （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、手抱热水袋取暖，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。 【变式2】（2024秋•梓潼县月考）科学家们经过长期探索，发现在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化，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．太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，将光能转化为化学能 D．发光二极管发光时，将电能转化为光能 【答案】A 【分析】（1）能量转化具有方向性，且存在能量损失； （2）太阳能电池工作时将太阳能转化为电能； （3）根据植物光合作用分析； （4）二极管发光时，将电能大部分转化为光能，少量转化为内能。 【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。　 【变式3】（2024秋•长寿区校级月考）小军中秋节回老家，发现在道路两旁装了风光互补型太阳能道路灯，查资料得知，它是利用风能和太阳能系统共同发电的装置，如图，它是由小风扇、光电池板、蓄电池、照明灯组成，下列解释合理的是（　　） A．照明灯工作时，没有消耗电能 B．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能的装置 D．小风扇是风力发电机，工作时是将电能转化为机械能 【答案】C 【分析】风光互补型太阳能道路灯各部件的功能为： 照明灯工作时，将电能转化为光能；蓄电池在白天自动充电时，将太阳能转化为电能，再转化为化学能存储起来；在夜晚放电时，将电能转化为光能；太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置； 小风扇属于风力发电机，将机械能转化为电能。 【解答】解：A．照明灯提供照明时，消耗了电能，转化为光能和内能，故A错误； B．蓄电池在放电提供电能时，消耗了化学能，获得了电能，将化学能转化为电能，故B错误； C．太阳能电池板工作时，消耗了太阳能，获得了电能，是将光能转化为电能，故C正确； D．小风扇属于风力发电机，其在工作时消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故D错误。 故选：C。 【题型3】能量守恒定律 （2024秋•天门校级月考）根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（　　）例3 A．向上抛出的石头速度越来越快 B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水的沸腾永不停止 C．上紧发条的玩具小车能从斜面底端沿斜面向上运动 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年 【答案】C 【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。各种能量形式互相转化是有方向和条件限制的。 【解答】解：A、向上抛出的石头在向上运动过程中，高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能，动能变小，所以速度越来越小，故A错误； B、电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水无法吸收热量，水会停止沸腾，故B错误； C、上紧发条的玩具小车具有弹性势能，弹性势能可以转化小车的动能，动能再转化为小车的重力势能，所以小车能从斜面底端沿斜面向上运动，故C正确； D、机械表工作靠表内弹簧片的弹性势能转化为机械能，几天就会消耗完毕，不会一直默默地几十年，故D错误。 故选：C。 ◄ 点拨 ► 本题考查了学生对能量守恒定律的了解，是一道综合性题目。在自然界中，任何情况下或者任何机器，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。 【变式1】（2024秋•海城区校级月考）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 　保持不变。这个规律叫做 　。 【答案】总量；能量守恒定律。 【分析】根据能量守恒定律的内容填空。 【解答】解：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。 故答案为：总量；能量守恒定律。 【变式2】（2024秋•洛南县校级月考）下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量可以凭空产生 B．电吹风工作时将机械能转化为电能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能 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】根据能量的有关知识，逐项分析得出答案。 【解答】解：AD、能量守恒定律的内容是：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它形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量保持不变，故A错误、D正确； B、电吹风工作时将电转化为机械能，故B错误； C、物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能，故C错误； 故选：D。　 【变式3】（2024•烟台一模）如图所示，指尖陀螺中间是内有滚珠的轴承，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。下列分析不正确的是（　　） A．指尖陀螺的重心在轴上 B．轴承内的滚珠，是为了减小摩擦 C．指尖陀螺受到的重力和支持力是一对平衡力 D．飞叶转动最终会停下来，说明它不遵循能量守恒定律 【答案】D 【分析】（1）根据二力平衡条件确定指尖陀螺的重心位置；二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。 （2）减小摩擦的方法：在接触面粗糙程度一定时，减小压力；在压力一定时，减小接触面的粗糙程度；使接触面脱离；用滚动代替滑动。 （3）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。 【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，即在轴上，故A正确； B、轴承内的滚珠，是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力，故B正确； C、指尖陀螺处于平衡状态，受到的重力和支持力符合二力平衡条件，是一对平衡力，故C正确； D、任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此飞叶虽然最终会停下来，但仍然遵循能量守恒定律，故D错误。 故选：D。　 【题型4】永动机 （2024秋•大东区月考）有人设计出如图所示的“永动机”，认为小球的重力势能和动能之间会不断地相互转化，从而实现“永动”，但机器在工作的过程中，有部分机械能会转化为　 　，机械能会逐渐减少，这种“永动机”并没有永远工作下去，原因是它违背了 　定律。例4 【答案】内能；能量守恒。 【分析】在能量转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式被散失掉，成为无用的能量，所以该装置的机械能会逐渐减小。 【解答】解：机器在工作的过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，这种“永动机”并没有永远工作下去，原因是它违背了能量守恒定律。 故答案为：内能；能量守恒。 ◄ 点拨 ► 本题考查了学生对能量守恒定律的了解，知道机械能会转化为内能是解题的关键。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。 【变式1】（2024秋•岳西县月考）有人曾设想制作一辆这样的永动电动车：电动车车轮连接一台发电机，车轮可以带动发电机转动发电，发的电又可以驱动车轮转动，如此循环工作，从而不需要外界提供能量就可以永久运动下去。小军现在知道这种永动电动车不可能实现，原因是　 　。 【答案】违背了能量守恒定律。 【分析】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，可供电动车使用的能量会减少 【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，所以能量全部消耗掉，电动车车轮停止转动，故这种永动电动车不可能实现。 故答案为：违背了能量守恒定律。　 【变式2】（2024•二七区校级四模）如图是中国古代玩具饮水鸟，被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”。它的神奇之处在于：饮水鸟俯下身去，把嘴浸到面前的水里，“喝”一口后，直立起来；一会儿又会俯下身去，再“喝”一口直立起来，如此往复。饮水鸟头部水分蒸发得越快，它喝水的频率就越高，就此请你写出一种加快饮水鸟喝水频率的做法　 　；它这种“自动喝水”的现象　 　（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】加快体内水的蒸发；遵循。 【分析】蒸发是一种汽化现象，蒸发吸热；所有能量的转化和转移都遵循能量守恒定律。 【解答】解：由题意可知，饮水鸟头部水分蒸发得越快，它喝水的频率就越高，所以可以加快体内水的蒸发，以加快饮水鸟喝水频率； 饮水鸟“自动喝水”的现象中发生了能量的转移和转化，遵循能量守恒定律。 故答案为：加快体内水的蒸发；遵循。　 【变式3】（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　 　 。 【答案】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。 【分析】自然界中的能量以不同的形式存在，它们之间可以相互转化，在能量的转化和转移过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。能量的转化和转移具有方向性。 【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。 【题型5】能量的利用效率 （2023秋•高新区期中）下列从能量转化的角度具体说明效率的意义，说法不正确的是（　　）例5 A．某太阳能电池工作的效率是16%，说明太阳能电池把其接收到的太阳能的16%转化为化学能 B．某电动机的工作效率是83%，说明电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能 C．某柴油机工作的效率是35%，说明柴油机把柴油完全燃烧时释放的能量的35%转化为机械能 D．某电热水器工作的效率是87%，说明电热水器把其消耗的电能的87%转化成了水的内能 【答案】A 【分析】工作效率是指某装置或元件在工作时，用来转化为有用能量的部分占总能量的百分比，逐一分析选项中的表述可做出判断。 【解答】解：A、某太阳能电池工作的效率是16%，说明太阳能电池把其接收到的太阳能的16%转化为电能，故A错误； B、某电动机的工作效率是83%，说明电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能，故B正确； C、某柴油机工作的效率是35%，说明柴油机把柴油完全燃烧时释放的能量的35%转化为机械能，故C正确； D、某电热水器工作的效率是87%，说明电热水器把其消耗的电能的87%转化成了水的内能，故D正确。 故选：A。 ◄ 点拨 ► 深入理解效率这一物理概念的含义，结合具体的装置或元件的工作特点，可做出判断。 【变式1】（2024秋•乐陵市校级月考）某校的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是（　　） A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧 B．煤磨成粉，用空气吹进炉膛 C．向炉内多加些煤 D．用各种办法增大受热面积 【答案】C 【分析】热效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，要提高热机的效率，就要提高燃料的利用率，减少热损失。 【解答】解：要提高炉子的效率，需要使燃料充分燃烧，并且减少能量的损失。 A、鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧，可以使煤燃烧的更充分，可以提高燃料的利用率； B、煤磨成粉，用空气吹进炉膛，可以使煤充分燃烧，可以提高炉子的效率； C、向炉内多加些煤，这是消耗更多的燃料，不能提高炉子的效率； D、用各种办法增大受热面积，可以让热量被充分吸收，可以提高炉子的效率。 故选：C。　 【变式2】（2024秋•岳西县月考）纯电动汽车作为新能源汽车的一种，有着环保和能源效率高等优点，我国某品牌研发的电动汽车电池充电时的效率高达90%，从能量转化的角度阐述“电池充电时的效率为90%”的意义：　 　。 【答案】电池充电时消耗的电能有90%转化为化学能储存起来。 【分析】根据能量转化效率的概念分析解答。 【解答】解：电池充电时，将电能转化为化学能储存起来，电池充电时的效率为90%的意义是电池充电时消耗的电能有90%转化为化学能储存起来。 故答案为：电池充电时消耗的电能有90%转化为化学能储存起来。　 【变式3】（2024•阳泉模拟）随着新能源汽车的逐步推广，新能源汽车的技术得到了迅速的发展，其中电池技术是最关键的技术之一。相比于燃油车，电动汽车的能量转化效率得到了巨大的提升，有厂家宣称：将来有一天电动汽车的能量转化效率可以突破100%。这种说法是　 （选填“正确”或“错误”）的，理由是　 　。 【答案】错误；存在能量的损失，所以任何机器的效率不可能达到100%。 【分析】任何机器的工作效率都不可能达到100%。 【解答】解：有厂家宣称：将来有一天电动汽车的能量转化效率可以突破100%。这种说法是错误的； 因为存在能量的损失，所以任何机器的效率不可能达到100%。 故答案为：错误；存在能量的损失，所以任何机器的效率不可能达到100%。 【变式4】（2024•东昌府区二模）五菱宏光mini版电动车绿色环保、外观可爱、驾驶方便，受到年轻人的追捧，成为了新晋网红。该电动车的质量为1400kg，在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶6min，行驶过程中受到的阻力恒为500N。求：在上述行驶过程中： （1）汽车通过的路程； （2）汽车牵引力做的有用功； （3）若汽车消耗的电能为2kW•h，求汽车能量利用的效率。 【答案】（1）汽车通过的路程为7200m； （2）汽车牵引力做的有用功3.6×106J； （3）汽车能量利用的效率为50%。 【分析】（1）已知汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶6min，由速度公式变形可求得汽车通过的路程； （2）因为汽车在平直公路上匀速行驶，受到的牵引力、阻力是一对平衡力，牵引力F＝f，利用W＝Fs求得有用功； （3）利用η100%该汽车的能量利用效率。 【解答】解：（1）汽车行驶时间t＝6min＝360s 则汽车通过的路程为s＝vt＝20m/s×360s＝7200m （2）因为汽车在平直公路上匀速行驶，受到的牵引力、阻力是一对平衡力，则F＝f＝500N 汽车牵引力做的有用功W有＝Fs＝500N×7200m＝3.6×106J （3）汽车消耗的电能W电＝2kW•h＝7.2×106J 汽车能量利用的效率为 答：（1）汽车通过的路程为7200m； （2）汽车牵引力做的有用功3.6×106J； （3）汽车能量利用的效率为50%。 第1页（共18页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.3 能量的转化与守恒 ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ 一、选择题（共10小题） 1．（2024秋•温江区校级月考）下列属于电能转化为光能的是（　　） A．抽水机抽水 B．植物的光合作用 C．电灯发光 D．木材燃烧 2．（2024•东兴区校级三模）达•芬奇曾经思考的永动机不可能成功，最根本的原因是违背了（　　） A．质量守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．能量转化的方向性 3．（2024秋•黄冈月考）工人装修时常用一种打孔工具——冲击钻，不断冲击墙壁打出圆孔。如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化正确的是（　　） A．钻头钻墙发热是内能转化为机械能 B．电机发热是内能转化为电能 C．整个过程只有机械能和内能的转化 D．该过程有电能、机械能和内能的转化 4．（2024秋•静海区校级月考）根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（　　） A．孤岛上被人们遗忘的一块机械表，默默地走了几百年 B．出膛的子弹射穿木板后，飞行速度会变慢 C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止 D．永动机可以实现 5．（2024秋•修水县月考）如图所示下面四个示例中的能量转化过程，与内燃机做功冲程相同的是（　　） A．甲图中压缩空气 B．乙图火柴燃烧 C．丙图电风扇通电转动 D．丁图矿泉水瓶盖上瓶盖，用力拧变形，轻拨瓶盖，瓶盖会被冲出 6．（2024秋•蚌山区月考）下列实例中，属于能量转移的是（　　） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．流星与空气摩擦，发光发热 D．用暖手宝捂手，手心变热 7．（2024秋•岳阳月考）下列关于能量转化的说法错误的是（　　） A．核电站发电——核能转化为电能 B．电饭锅烧饭——电能转化为内能 C．蓄电池充电——机械能转化为电能 D．太阳能电池——太阳能转化为电能 8．（2024秋•衡山县月考）下列日常活动中只有能的转移而没有发生能的转化的是（　　） A．在燃气灶上烧开水 B．风吹动风车 C．骑自行车 D．磨剪子 9．（2023秋•淮北期末）人类文明，一脉相传。从古代的水磨，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，图甲是古代的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。从能量转化和转移的角度来看，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，水磨工作过程中只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能 B．图甲中，流水通过水轮后，在往下游流动的过程中，水流的速度不变，机械能不变 C．图乙中，拦河大坝起到了提高水的重力势能的效果 D．图乙中，流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能全部转化为电能 10．（2024•二道区校级三模）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．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 二、填空题（共7小题） 11．（2023秋•吉安期末）为了实现中国2030年前“碳达峰”，新疆的达坂城号称“百里风区”风力发电站可以将风能转化为 　 能从而减少CO2的排放。在转化过程中，能的总量 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．（2024秋•大冶市月考）蒸汽机、内燃机、电动机都是将各种形式的能量转化为机械能，虽然效率各不相同，但总能量是 　 　（填“守恒”或“不守恒”）的。如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动打磨工件，同时又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机　 　（填“能够”或“不能够”）永远工作下去。能源利用的实质是能量的转化或转移，因为能量的转化或转移具有　 　（选填“方向”或“往复”）性，所以，人类可利用的能量不断减少，开发利用新能源是当务之急。 13．（2023秋•双流区期末）追溯能量的来源，你将会发现，我们生活中的大部分能量来自　 　，这说明不同形式的能量之间可以相互　 　。 14．（2024秋•岳西县月考）为向世界传递绿色亚运精神，杭州亚运会的56个场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将 　能转化成电能。 15．（2024•高邮市校级二模）重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。空白处的能量形式是　 　。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。储能系统将2个质量均为3×104kg，重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为1.44×107J，则该过程的发电效率是 　。据某资料介绍，重力储能系统的综合效率（输出电能与输入电能之比）可达 　 　（已知系统提升重物的效率为90%）。 16．（2024秋•越秀区校级月考）中国古代玩具饮水鸟被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”。它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水，下球中装有乙醚（极易汽化），汽化后气压增大将乙醚压入上球，重心上移“低头喝水”；上下球通过管连通，乙醚流回下球，恢复甲图状态，如此反复。“饮水鸟”　 　（选填“是”或“不是”）永动机，其能量转化 　 　（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 17．（2024•高州市校级开学）如图甲所示，这是我国自主研发的一款油电混合动力汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池存能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电。在某次测试中，司机驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h。这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图丙所示，该汽车的某些参数如表所示。（燃油热值q＝4.0×107J/kg） 电机 电池 整车 输出最大功率/kW 输出电压/V 最大容量/J 质量/t 99 300 1.2×108 （1）该混合动力汽车的内燃机是一台四冲程汽油机，图乙是汽油机的 　 　冲程；汽车行驶一段时间后，油箱中剩余燃油的热值　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）；若该汽油机的转速为3000r/min时，其中一个气缸在1s内做功　 　次。 （2）驾驶员乘坐汽车时应系好安全带，这是防止汽车紧急刹车或碰撞时人由于　 　而被伤害； （3）汽油机使用水做冷却剂，是因为水的　 　较大。 （4）在测试过程中，该汽车的能量利用率为　 　%。 三、计算题（共1小题） 18．（2024•茌平区一模）下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息： 照射时间/h 热水器容量/L 水升高的温度/℃ 热水器平均1h接收的太阳能/J•h﹣1 水的比热容/[J•（kg•℃）﹣1] 10 100 60 5.04×106 4.2×103 请根据以上信息，求下列问题： （1）热水器中水的质量。 （2）热水器中水吸收的热量。 （3）太阳能热水器的加热效率。 一、选择题（共10小题） 1．【答案】C 【分析】分别观察选项中的四幅图，分清消耗的是哪种能量，得到的是哪种能量，最后做出判断。 【解答】解：A、抽水机抽水，主要将电能转化为机械能，故A不合题意； B、植物的光合作用，利用了太阳能，转化为植物的化学能，故B不合题意； C、电灯发光，是将电能转化为光能和内能，故C符合题意； D、木材燃烧，是将燃料的化学能转化为内能，故D不合题意。 故选：C。 【点评】本题考查了一些常见现象中能量转化的分析，明确消耗的和得到的能量分别是什么，即可做出选择。 2．【答案】C 【分析】能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其它物体，而能量的总量保持不变，永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。 【解答】解：根据能量守恒定律可知：能量的利用过程，本质是能量的转移或转化过程，在转移或转化过程中，总量是不变的，所以永动机不可能制作成功，最根本的原因是违背了能量守恒定律。 故选：C。 【点评】本题考查能量守恒定律的应用，中等难度。 3．【答案】D 【分析】（1）冲击钻在工作时，有电流通过电动机，电流做功，消耗电能转化为机械能，同时也转化为内能，电动机发热； （2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，消耗机械能转化为内能，使钻头内能增加、温度升高，用手摸，烫手！ 【解答】解：冲击钻在工作过程中，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；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ABC错误，D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了学生对内能、电能、机械能概念及其相互转化的了解与掌握，要结合生活经验分析。 4．【答案】B 【分析】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。各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的。 【解答】解：A．机械表工作靠表内弹簧的弹性势能克服摩擦做功，转化为内能，几天就会消耗完毕，不会默默地走了几百年，故A错误； B．出膛的子弹射穿木板时，由于摩擦生热会消耗部分动能，使它的速度减慢，故B正确； C．水在沸腾过程中要继续吸热，给该电水壶断电，水不能继续吸热，不再沸腾，故C错误； D．永动机是不可实现的，任何东西运动都需要外界的能量的，而且为它提供的能量不可用来百分之百的做有用功，肯定会有部分浪费掉转换为其它能量形式，故D错误。 故选：B。 【点评】熟知能量守恒定律，并知道能量的转化和转移的方向性是解答此类问题的关键。 5．【答案】D 【分析】（1）做功冲程中内能转化为机械能。 （2）做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。 【解答】解：内燃机做功冲程是将内能转化成机械能。 A、压缩空气是对空气做功将机械能转化为内能，故A错误； B、火柴燃烧是将化学能转化为内能，故B错误； C、电风扇通电转动将电能转化为机械能，故C错误； D、矿泉水瓶盖上瓶盖，用力拧变形，轻拨瓶盖，瓶盖会被冲出，将内能转化为机械能，故D正确。 故选：D。 【点评】此题考查能量的转化和转移、做功改变物体内能，需要注意的是：对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。 6．【答案】D 【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程也就是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。 【解答】解：A、水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，是能量的转化过程，故A不符合题意； B、两手相互搓一搓，手心发热，是做功改变了物体的内能，是能量的转化过程，故B不符合题意； C、流星与空气摩擦，发光发热，是做功改变了物体的内能，是能量的转化过程，故C不符合题意； D、用暖手宝捂手，手心变热，是通过热传递改变了物体的内能，是能量的转移过程，故D符合题意。 故选：D。 【点评】解决此类问题要结合改变物体内能的方式和能量的转化和转移进行分析解答。 7．【答案】C 【分析】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量。 【解答】解：A、核电站发电，消耗核能，得到电能，所以将核能转化为电能，故A正确； B、电饭锅烧饭，消耗电能，得到内能，所以将电能转化为内能，故B正确； C、蓄电池充电时，消耗电能，得到化学能，所以是电能转化为化学能，故C错误； D、太阳能电池，消耗太阳能，得到电能，所以将太阳能转化为电能，故D正确。 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。例如燃料燃烧都是将化学能转化为内能。 8．【答案】B 【分析】自然界的能量既不会消失，也不会创生，只会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。 本题判断只发生能的转移而不发生能的转化的现象，应是变化前后两状态下能量的形式相同。 【解答】解：A、在燃气灶上烧开水，燃气的化学能转化为内能，内能转移到开水上，故A错误； B、风吹动风车，是风的动能转移到风车上，故B正确； C、骑自行车时，克服摩擦做功，是机械能转化为内能，故C错误； D、骑自行车，克服摩擦做功，是机械能转化为内能，故D错误。 故选：B。 【点评】此题是考查生活中能量的转移和转化的现象，解决此类问题要知道做功过程是能量的转化过程。 9．【答案】C 【分析】（1）动能和势能之和称为机械能。动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度；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； （2）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或转移的过程，在具体情景中分析能量形式的转化。 【解答】解：A、水磨工作过程中，既有机械能的转移，也会有一部分机械能转化为内能，故A错误； B、流水通过水轮后，在往下游流动的过程中，水流的速度变大，但由于重力势能减小，同时会有少部分转化为内能，所以机械能变小，故B错误； C、拦河大坝起到了提高水位，从而提高水的重力势能的效果，故C正确； D、流水冲击水轮，带动发电机发电，由于存在能量损耗，所以减少的水能不能全部转化为电能，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了机械能的概念及能的转化，属于基础题型。 10．【答案】D 【分析】（1）物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素是质量和速度；物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度，机械能包括动能和势能；在一定条件下，不同形式的能量之间可以相互转化，但总量保持不变； （2）小球克服摩擦做功，使部分机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。 【解答】解：AB、小球质量不变，运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小；小球速度越来越慢，说明动能越来越小；机械能等于动能和势能的总和，则小球的机械能减少；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，能量的总量是不变的，故AB错误； C、小球运动到相同的高度，质量不变，速度不同，动能不同，重力势能相同，故C错误； D、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D正确。 故选：D。 【点评】本题掌握动能、重力势能的影响因素，以及机械能的变化，难度不大。 二、填空题（共7小题） 11．【答案】电；不变。 【分析】风力发电机在工作时，将风能转化为电能； 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体，能量的总量不变。 【解答】解：风力发电时将风能转化为电能； 根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量不变。 故答案为：电；不变。 【点评】本题考查了风力发电时的能量转化，以及对能量守恒定律的理解，属于基础题。 12．【答案】守恒；不能够；方向。 【分析】能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变； 在能量转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小。 【解答】解：能量在转化的过程中，即不能凭空产生，也不能凭空消失，蒸汽机、内燃机、电动机都是将各种形式的能量转化为机械能，虽然效率各不相同，但能量都是守恒的； 该装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现； 根据能量守恒定律可知：能量的利用过程，本质是能量的转移或转化过程，在转移或转化过程中，总量是不变的；但能量的转移或转化具有方向性，所以人类可利用的能量不断减少，出现了能源危机。 故答案为：守恒；不能够；方向。 【点评】解答本题需要清楚，机械能和其他形式的能之间的转化并不是100%的转化，在转化的过程中总是会有部分能量的损失。 13．【答案】太阳；转化。 【分析】地球上人类所需的几乎所有的能量都来自太阳，利用能量的过程，就是能量转移和转化的过程，能量不仅可以从一个地方转移到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互转化。 【解答】解：我们生活中的大部分能量都是从太阳能转化而来的，也就是说我们生活中的大部分能量来自太阳，这说明不同形式的能量之间可以相互转化。 故答案为：太阳；转化。 【点评】此题考查能量的转化和转移，属于基础知识考查，难度不大。 14．【答案】太阳。 【分析】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量。 【解答】解：光伏发电是将太阳能直接转化成电能。 故答案为：太阳。 【点评】本题考查了能量的转化，在自然界中，能量转化的现象很多，但需要通过一些器械装置或在一定条件下。能量的转化也是有规律可循的，例如用电器都是将电能转化成了其它形式的能。在日常的学习中我们要注意总结归纳。 15．【答案】机械能；80%；72%。 【分析】（1）机械能包括动能和势能； （2）发电效率η，求出发电的效率； （3）已知系统提升重物的效率η2＝90%，重力储能系统的综合效率为：η＝η1η2 【解答】解：（1）重物被提升，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，因此将电能转化为机械能储存起来。 （2）2个重物的重力为：G＝mg＝2×3×104kg×10N/kg＝6×105N 重力储能系统对重物做的功为：W′＝Gh＝6×105N×30m＝1.8×107J 重力储能系统放下重物发电的效率为： （3）已知系统提升重物的效率η2＝90%，重力储能系统的综合效率为： η＝η1η2＝80%×90%＝72% 故答案为：机械能；80%；72%。 【点评】本题考查机械能的相关知识，能量的转化、电功公式的应用和效率的应用，难度中等。 16．【答案】不是；遵循 【分析】玩具饮水鸟的工作原理：饮水鸟内装有乙醚液体，鸟头四周包有棉花，平时如甲图，鸟身略向前倾，上球和下球空间中充满乙醚的饱和蒸汽，当给鸟的嘴滴上水后，水分蒸发吸热，使上球乙醚蒸汽温度下降，气压减小，小于下球乙醚饱和蒸汽的气压，使下球的乙醚被压倒上球，于是整个鸟的重心上移，形成如图乙的状态，鸟嘴“喝水”，同时上、下球中的乙醚蒸汽联通混合，气压趋于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，饮水鸟的姿态又回到图甲的状态，如此循环往复。 【解答】解：该装置工作时把空气的内能转化为机械能，在此过程中遵循能量守恒定律，故不是永动机；该装置动力大小受液体的蒸发速度影响。 故答案为：不是；遵循。 【点评】本题中“机械”很神奇，但运用的物理知识很简单，可激发学生的学习兴趣，是一道好题。 17．【答案】（1）做功；不变；25；（2）惯性；（3）比热容；（4）40。 【分析】（1）由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，由此得出此冲程的名称； 燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关； （2）一切物体都具有惯性，汽车突然减速或刹车时，如果没有安全带的保护，驾驶员会因为自身惯性向前运动而发生事故； （3）水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，吸收的热量多；吸收或放出相同的热量时，温度变化较小，因此常用来做冷却剂、取暖剂、防冻剂等； （4）由题意可知，汽车行驶时，燃烧汽油放出的热量，一部分转化成机械能，还有一部分转化成电能，这两部分能量是有效利用的能量，根据s＝vt求出汽车匀速行驶1h通过的路程；利用W＝fs求出阻力做的功，即转化成机械能的能量； 利用蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%求出蓄电池增加的储存能量，即转化成电能的能量； 测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，内燃机消耗燃油10kg，根据Q放＝mq求出10kg汽油完全燃烧放出的热量；再根据η100%求出汽车的能量利用率。 【解答】解：（1）图乙中火花塞点火，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程。 热值是燃料的一种特性，与质量无关，汽车行驶一段时间后，油箱中剩余燃油的热值不变。 若该汽油机的转速为3000r/min＝50r/s，即1s飞轮转动50圈，因飞轮转动2圈，对外做功1次，则其中一个气缸在1s内做功25次。 （2）驾驶员乘坐汽车时应系好安全带，这是防止汽车紧急刹车或碰撞时人由于惯性保持原来的运动状态而被伤害。 （3）汽油机使用水做冷却剂，是因为水的比热容较大，其他情况相同时，水吸收的热量较多。 （4）由图丙得，汽车的速度为50km/h时，阻力为2000N，此时汽车行驶1h，克服阻力做的功为Wf＝Fs＝2000N×50km/h×1h＝2000N×50×103m＝1×108J； 蓄电池储存的电能为W电＝1.2×108J×（80%﹣30%）＝6×107J； 消耗的燃油释放的热量为Q放＝mq＝10kg×4.0×107J/kg＝4.0×108J； 在测试过程中，该汽车的能量利用率为η100%100%100%＝40%。 故答案为：（1）做功；不变；25；（2）惯性；（3）比热容；（4）40。 【点评】本题综合考查了热机的工作过程、热值、惯性、功和能的计算、能量利用率，是一道综合题，难度较大。 三、计算题（共1小题） 18．【答案】（1）热水器中水的质量为100kg； （2）热水器中的水需吸收的热量为2.52×107J； （3）热水器的加热效率为50%。 【分析】（1）已知水的体积，求质量，利用密度的公式计算； （2）已知水的比热容、温度的变化量、质量，求热量，利用热量的计算公式计算； （3）根据该热水器每小时平均接收5.04×106J的太阳能计算10h内接收的太阳能；利用η100%求出热水器的效率； 【解答】解：（1）由ρ可得，热水器中水的质量： m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg； （2）热水器中的水10h需吸收的热量： Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×60℃＝2.52×107J； （3）经过10h阳光的照射接收的太阳能： E＝5.04×106J×10＝5.04×107J； 则热水器的效率： η100%100%＝40%。 答：（1）热水器中水的质量为100kg； （2）热水器中的水需吸收的热量为2.52×107J； （3）热水器的加热效率为50%。 【点评】本题考查了有关太阳能热量的计算，要注意（1）计算本题时要注意单位换算，1L＝1dm3，（2）升高的温度是60℃，即温度的变化量是60℃，不是末温。 第16页（共16页） 学科网（北京）股份有限公司 $$