第1节 能量的转化和守恒（高效培优讲义）物理人教版2024九年级全一册

第1节 能量的转化和守恒 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量及其存在的不同形式 1 题型2 能量的转化和转移 2 题型3 能量守恒定律 4 【能力培优练】 5 【链接中考】 9 【重难题型讲解】 题型1 能量及其存在的不同形式 1、能量：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、能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 3、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 【典例1-1】我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量是与物体运动无关的物理量 B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系 C．不同形式的能量之间可以互相转化 D．能量不可以从一个地方转移到另一个地方 【典例1-2】如图甲、乙、丙所示，不同的运动形式对应不同的 形式，装点城市美景的电能是通过电线从发电厂而来，而火力发电厂的电能是由煤炭燃烧释放的能量转化而来的，以上事实说明不同形式的能量可以互相 。 甲. 运动场上奔跑的运动员具有能量 乙. 剧烈运动的空气形成 丙. 电为我们描绘出城市的灿烂景象 跟踪训练1从宏观到微观，物质运动的多样性决定了能量形式的多样性．下列与其他能量形式不同的是（    ） A．流动的河水 B．运动场上奔跑的运动员 C．龙卷风 D．电闪雷鸣 跟踪训练2 能量是与物体运动有关的物理量，物质运动的多样性决定了能量形式的多样性，比如龙卷风主要具有 能。不同形式能量之间还可以互相转化，比如在给电动汽车充电时就将 能转化为 能。 题型2 能量的转化和转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 ★特别提醒 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【归纳总结】 （1）能量的转化和转移的本质是不同的，“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。 （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例。 【典例2-1】下列对能量转化过程的描述，不正确的是（　　） A．发电机工作：机械能→电能 B．蓄电池放电：电能→化学能 C．植物进行光合作用：光能→化学能 D．内燃机工作：化学能→内能→机械能 【典例2-2】2024年10月30日04时27分，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。火箭离地加速升空时，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；火箭发动机的燃料燃烧过程中， 能转化为 能。 跟踪训练1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，在此过程中能量守恒 B．小球和地面之间发生撞击，内能转化为机械能 C．在小球的运动中是通过热传递的方式使其内能增加 D．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 跟踪训练2人吃下食物后，食物的 能一部分转化为 能以维持人正常的体温，一部分转化为 能维持人的心跳或做跑跳等运动。 跟踪训练3我国大中城市步入了地铁时代。小华搜索相关的信息：地铁站台前都有一条黄色的安全线；地铁列车车身线形流畅、优美，头部向前突出颇像子弹头；当列车刹车时，能回收能量。请你回答： （1）为什么乘客候车时都在站在黄色的安全线外，因为 ； （2）刹车时，列车向前减速运动到停车，在此过程中能量转化形式为 。 题型3 能量守恒定律 1、能量守恒定律：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。 2、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。 ★特别提醒 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！ 【典例3-1】不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图中给出了两个实例下列对此图的补充错误的是（　　） A．圆圈A内，能量的形式是内能 B．圆圈B内，能量的形式是电能 C．序号⑤的实例有燃料燃烧 D．能量在转化和转移的过程中，总量保持不变 【典例3-2】电动车是人们日常出行必备的代步工具，但使用过程中续航里程依旧是十分困扰的事情。创新小组设想：如果在电动车的前轮装一个发电机，可以一边行驶一边发电，同时给蓄电池充电，这样就可以带动后轮的电动机持续转动，从而实现无限行驶。你认为创新小组的设想能否实现？ （选填“能”或“不能”），支持你的理由是 。 跟踪训练1 在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法中正确的是（   ） A．机械能一定守恒 B．每种形式的能量都是守恒的 C．各种形式的能的总量守恒 D．只有机械能转化为内能才守恒 跟踪训练2 如图所示，某科技馆展出的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器。光电转换器的能量转化过程是光能转化为电能，该过程中能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【能力培优练】 1．如图是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面还有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列与之相关能量转化说法正确的是（      ） A．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将化学能转化为电能 C．蓄电池放电将电能转化为化学能 D．小风扇工作将化学能转化为内能 2．下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 3．从能量转化的角度来看，下列说法正确的是（　　） A．电风扇工作时主要将电能转化为内能 B．手机电池充电时主要将电能转化为内能 C．燃料燃烧时将内能转化为机械能 D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能 4．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．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 5．在巴黎奥运会跳水项目男子10米跳台决赛中，中国选手曹缘夺得冠军。如图所示情景，下列关于能量或能量转化说法正确的是（　　） A．曹缘被弹起后，跳板来回弹几下就停止说明机械能可以产生也可以消失 B．曹缘被跳板刚刚弹起时跳板的弹性势能最小 C．曹缘被跳板弹起直到入水过程中机械能会不断减少 D．曹缘下降过程中动能转化为重力势能 6．美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化分析不正确的是（　　） A．球在被踢的过程中，其内部装置发电是机械能转化为电能 B．将产生的电能储存在蓄电池中是电能转化为化学能 C．点亮LED灯时是化学能转化为电能再转化为光能 D．整个过程中机械能守恒 7．如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不正确的是（　　） A．生石灰与水反应放出大量的热是将化学能转化为内能 B．打开盒盖时会冒出“白气”，是水蒸气液化形成的 C．加热时，温度从发热包传递给食物 D．食物被加热时，温度升高，内能增大 8．下列关于能量及其转化的说法不正确的是（   ） A．物体匀速上升的过程中其机械能增大 B．太阳能电池板在工作过程中主要是将太阳能的光能转化为电能 C．给蓄电池充电过程是将化学能转化为电能 D．风力发电是将风的动能转化电能 9．如图所示是《天工开物》中记载的古人炒蒸油料的场景。下列过程与物理知识对应不正确的是（　　） A．飘香，一属于扩散现象 B．蒸煮——油料吸收热量，内能增大 C．翻炒一主要利用做功的方式增加油料的内能 D．加热一木炭燃烧将化学能转化为内能，此过程中能量是守恒的 10．《天工开物》是我国古代的科学著作，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。筒车“昼夜不息”， （选填“能”或“不能”）说明它就是永动机，理由是 。 11．如图所示是牛顿摆球．当左边的小球撞击后静止了，右边的小球向右摆动．当右边的小球撞击后静止时，左边的小球向左摆．经过较长时间就会发现，小球摆动的幅度会越来越小，到最后会静止下来，这说明小球的 能减少了，转化为 能了，在转化和转移的过程中，能量的总量 。 12．2024年9月17日和18日，黎巴嫩多地接连发生传呼机和对讲机大规模爆炸事件，造成数千人死伤。其原理是利用预先植入的程序远程控制使传呼机或对讲机的电流增大，电池的温度升高，达到预埋炸药的燃点，引燃炸药，此时炸药的 能变为内能，内能急剧增加导致机体瞬间爆炸，该过程中内能主要转换为 能。 13．陆良麻衣馓子是一种具有200多年历史的传统地方小吃，以其“香、脆、酥、甜”的特点而闻名，这种小吃主要原料包括小麦面、白砂糖、菜油和饴糖，通过油炸和糖水浸泡的工艺制作而成。销售麻衣馓子的地方很远就能闻到其独特的香味，这是 现象；用炉火油炸面团是将燃料的 能转化为面团的内能。 14．某同学利用实验室的器材探究“物体对外做功，内能改变”，如图所示。将烧瓶内装有少量的水，用塞子塞紧，并用气筒往瓶内打气，瓶内压强大到一定程度时，瓶塞就会跳起来，且瓶内出现白雾。 （1）本实验中“物体对外做功”中的“物体”指的是 ； （2）瓶塞跳起时，发生的能量转化是 能转化为 能； （3）能说明以上能量转化的实验现象分别对应为： 和 。 15．如图所示实验和设想。 (1)图甲中，两个底面平整、干净的铅柱压紧后，下面可吊起一个重物，说明铅柱的分子间存在 力； (2)图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，如图迅速下压活塞后，玻璃筒内的空气温度 ，硝化棉的内能 （选填“增加”或“减少”）； (3)图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它 （选填“能”或“不能”）一直工作下去。 【链接中考】 1．（2023·陕西·中考真题）2023年5月28日，国产C919大型客机圆满完成首次商业飞行。下列有关说法正确的是（　　） A．飞机加速升空的过程中，动能减小 B．飞机燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能 C．飞机减速下降的过程中，重力势能不变 D．飞机降落后能在跑道上继续滑行，是由于受到惯性的作用 2．（2024·内蒙古包头·中考真题）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（    ） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 3．（2023·江苏镇江·中考真题）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 4．（2023·山东济南·中考真题）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 5．（2024·湖北·中考真题）2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气 增大（填能量形式）；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外 ，使膨胀机转动，将内能转化为 ，带动发电机产生电能输送至电网。    / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节 能量的转化和守恒 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量及其存在的不同形式 1 题型2 能量的转化和转移 3 题型3 能量守恒定律 6 【能力培优练】 8 【链接中考】 15 【重难题型讲解】 题型1 能量及其存在的不同形式 1、能量：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、能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 3、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 【典例1-1】我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量是与物体运动无关的物理量 B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系 C．不同形式的能量之间可以互相转化 D．能量不可以从一个地方转移到另一个地方 【答案】C 【详解】AB．能量与物体的运动形式有关，从宏观到微观，物质运动形式的多样性（如机械运动、分子运动、电磁运动等），决定了能量形式的多样性，即物质运动的多样性与能量形式的多样性之间有关系，故AB错误； C．由能量守恒定律可知，不同形式的能量之间可以互相转化，故C正确； D．由能量守恒定律可知，能量可以从一个地方转移到另一个地方，或者由一个物体转移到另一个物体，故D错误。 故选C。 【典例1-2】如图甲、乙、丙所示，不同的运动形式对应不同的 形式，装点城市美景的电能是通过电线从发电厂而来，而火力发电厂的电能是由煤炭燃烧释放的能量转化而来的，以上事实说明不同形式的能量可以互相 。 甲. 运动场上奔跑的运动员具有能量 乙. 剧烈运动的空气形成 丙. 电为我们描绘出城市的灿烂景象 【答案】 能量 转化 【详解】[1][2]图甲中，运动场上奔跑的运动员具有动能；图乙中，剧烈运动的空气形成龙卷风摧毁房屋，龙卷风具有能量；图丙中，城市的灯光产生的光能是由电能提供的；不同的运动形式对应不同的能量形式，装点城市美景的电能是通过电线从发电厂而来，而火力发电厂的电能是由煤炭燃烧释放的能量转化而来的，说明不同形式的能量可以互相转化。 跟踪训练1从宏观到微观，物质运动的多样性决定了能量形式的多样性．下列与其他能量形式不同的是（    ） A．流动的河水 B．运动场上奔跑的运动员 C．龙卷风 D．电闪雷鸣 【答案】D 【详解】流动的河水、运动场上奔跑的运动员、龙卷风都具有与运动有关的能量。电闪雷鸣具有与电有关的能量，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 跟踪训练2 能量是与物体运动有关的物理量，物质运动的多样性决定了能量形式的多样性，比如龙卷风主要具有 能。不同形式能量之间还可以互相转化，比如在给电动汽车充电时就将 能转化为 能。 【答案】 机械 电 化学 【详解】[1]龙卷风具有速度，且向上运动，具有动能和势能，即具有机械能。 [2][3]给电动汽车充电时，电动汽车消耗电能，将电能转化为化学能存储在电池内部。 题型2 能量的转化和转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 ★特别提醒 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【归纳总结】 （1）能量的转化和转移的本质是不同的，“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。 （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例。 【典例2-1】下列对能量转化过程的描述，不正确的是（　　） A．发电机工作：机械能→电能 B．蓄电池放电：电能→化学能 C．植物进行光合作用：光能→化学能 D．内燃机工作：化学能→内能→机械能 【答案】B 【详解】A．发电机工作时，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．蓄电池放电时，将化学能转化为电能，故B错误，符合题意； C．植物光合作用利用太阳能将水和二氧化碳合成有机物，将光能（太阳能）转化成化学能，故C正确，不符合题意； D．内燃机工作时，将燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选B。 【典例2-2】2024年10月30日04时27分，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。火箭离地加速升空时，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；火箭发动机的燃料燃烧过程中， 能转化为 能。 【答案】 增大 化学 内 【详解】[1]火箭在加速上升过程中，速度增加，动能增大，高度增加，重力势能也增大，所以火箭的机械能增大。 [2][3]火箭发动机的燃料燃烧过程中，消耗燃料的化学能，释放出内能，即该过程中将化学能转化为内能。 跟踪训练1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，在此过程中能量守恒 B．小球和地面之间发生撞击，内能转化为机械能 C．在小球的运动中是通过热传递的方式使其内能增加 D．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 【答案】A 【详解】AB．由图可知，小球运动过程中，克服空气摩擦或与地面撞击做功，部分机械能转化成内能，但能量的总量是守恒的，故A正确，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，通过做功的方式改变物体的内能，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，所以小球的机械能总量会减小，但能量的总量保持不变，故D错误； 故选A 。 跟踪训练2人吃下食物后，食物的 能一部分转化为 能以维持人正常的体温，一部分转化为 能维持人的心跳或做跑跳等运动。 【答案】 生物 内 机械 【详解】[1][2][3]维持人正常的体温是内能，人吃下食物后，消耗食物的生物能，得到内能和机械能，因此食物的生物能一部分转化为内能以维持人正常的体温，一部分转化为机械能维持人的心跳或做跑跳等运动。 跟踪训练3我国大中城市步入了地铁时代。小华搜索相关的信息：地铁站台前都有一条黄色的安全线；地铁列车车身线形流畅、优美，头部向前突出颇像子弹头；当列车刹车时，能回收能量。请你回答： （1）为什么乘客候车时都在站在黄色的安全线外，因为 ； （2）刹车时，列车向前减速运动到停车，在此过程中能量转化形式为 。 【答案】 见解析 机械能转化为电能 【详解】（1）[1]因为列车快速行驶时，靠近车体附近的空气流速快，压强小，远离车体的空气流速慢，压强大，导致车体附近存在压强差，可能将乘客推向地铁，所以为了乘客的候车安全，应站在安全线以外。 （2）[2]由题意可知，当列车刹车时，能回收能量，储存为电能，则刹车时，列车向前减速运动到停车，在此过程中机械能转化为电能。 题型3 能量守恒定律 1、能量守恒定律：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。 2、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。 ★特别提醒 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！ 【典例3-1】不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图中给出了两个实例下列对此图的补充错误的是（　　） A．圆圈A内，能量的形式是内能 B．圆圈B内，能量的形式是电能 C．序号⑤的实例有燃料燃烧 D．能量在转化和转移的过程中，总量保持不变 【答案】C 【详解】AB．由图知，电灯将电能转化为光能，判断B能量为电能，加热器将电能转化为内能，故A为内能，故AB正确，不符合题意； C．序号⑤将机械能转化为内能，而燃料燃烧是将化学能转化为内能，故C错误，符合题意； D．大量事实表明，能量在转化和转移的过程中，能量的总量不变，故D正确，不符合题意。 故选C。 【典例3-2】电动车是人们日常出行必备的代步工具，但使用过程中续航里程依旧是十分困扰的事情。创新小组设想：如果在电动车的前轮装一个发电机，可以一边行驶一边发电，同时给蓄电池充电，这样就可以带动后轮的电动机持续转动，从而实现无限行驶。你认为创新小组的设想能否实现？ （选填“能”或“不能”），支持你的理由是 。 【答案】 不能 违背了能量守恒定律 【详解】[1][2]电动车在前进时会消耗电能，电能转化为机械能；在电动车的前轮上装一个发电机一边走一边发电，一部分机械能会转化为电能；消耗的电能一部分转化为机械能，机械能的一部分转化为电能，所以消耗的电能要大于所发的电能，当蓄电池的电能消耗完毕后，电动车就不能前进了，所以创新小组的设想不能实现，理由是：违背了能量守恒定律。 跟踪训练1 在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法中正确的是（   ） A．机械能一定守恒 B．每种形式的能量都是守恒的 C．各种形式的能的总量守恒 D．只有机械能转化为内能才守恒 【答案】C 【详解】A．如果只有动能和势能的相互转化，机械能守恒，如果存在其他形式的力做功（如摩擦力、空气阻力等），机械能就会发生变化，转化为其他形式的能（如内能）。故A错误； B．能量有多种形式，如机械能、内能、电能、化学能等，它们之间可以相互转化。但是，并不是每种形式的能量都单独守恒，而是各种形式的能的总量守恒。故B错误； C．根据能量守恒定律，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。故C正确； D．能量守恒定律适用于所有形式的能量转化和转移，不仅仅是机械能转化为内能。故D错误。 故选C。 跟踪训练2 如图所示，某科技馆展出的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器。光电转换器的能量转化过程是光能转化为电能，该过程中能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】保持不变 【详解】由能量守恒定律可知，能量不会凭空产生或消失，在转化和转移过程中，能量的总和保持不变，所以光电转换器将光能转化为电能的过程中，能量的总和保持不变。 【能力培优练】 1．如图是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面还有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列与之相关能量转化说法正确的是（      ） A．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将化学能转化为电能 C．蓄电池放电将电能转化为化学能 D．小风扇工作将化学能转化为内能 【答案】A 【详解】A．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，获得电能，此过程将太阳能转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电，蓄电池消耗了电能，是将电能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电，蓄电池消耗了化学能，将化学能转化为电能，故C错误； D．小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误。 故选A。 2．下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意； B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意； C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选B。 3．从能量转化的角度来看，下列说法正确的是（　　） A．电风扇工作时主要将电能转化为内能 B．手机电池充电时主要将电能转化为内能 C．燃料燃烧时将内能转化为机械能 D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】A．电风扇工作时，消耗电能，得到机械能，所以主要将电能转化为机械能，故A错误； B．手机电池充电的过程，消耗电能，得到化学能，所以将电能转化为化学能，故B错误； C．燃料燃烧时将化学能转化为内能，故C错误； D．太阳能电池工作时，吸收太阳能转化为电能，故D正确。 故选D。 4．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．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 【答案】C 【详解】A．电烤炉取暖，电烤炉消耗电能转化为内能，然后内能转移到人体，故A错误； B．钻木取火，是通过做功的方式，将机械能转化为内能，故B错误； C．中医提倡的热水泡脚，脚从热水中吸收热量，因此是通过热传递的方式增大脚部的内能，故C正确； D．机械能和电能虽然可以相互转化，但能量转化具有方向性。例如：热传递的方向性，热量只能自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体，如：冬天用温热的手接触冰冷的物体，手上的内能会转移到物体上，而不会出现物体的内能自动转移到手上使手更热的情况，故D错误。 故选C。 5．在巴黎奥运会跳水项目男子10米跳台决赛中，中国选手曹缘夺得冠军。如图所示情景，下列关于能量或能量转化说法正确的是（　　） A．曹缘被弹起后，跳板来回弹几下就停止说明机械能可以产生也可以消失 B．曹缘被跳板刚刚弹起时跳板的弹性势能最小 C．曹缘被跳板弹起直到入水过程中机械能会不断减少 D．曹缘下降过程中动能转化为重力势能 【答案】C 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生或者凭空消失，故A错误； B．曹缘被跳板刚刚弹起时跳板的弹性形变程度最大，弹性势能最大，故B错误； C．曹缘被跳板弹起直到入水过程中要克服空气阻力，机械能转化为内能，机械能会不断减少，故C正确； D．曹缘下降过程中，速度变大，质量不变，则动能变大，高度降低，则重力势能减小，重力势能转化为动能，故D错误。 故选C。 6．美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化分析不正确的是（　　） A．球在被踢的过程中，其内部装置发电是机械能转化为电能 B．将产生的电能储存在蓄电池中是电能转化为化学能 C．点亮LED灯时是化学能转化为电能再转化为光能 D．整个过程中机械能守恒 【答案】D 【详解】A．球在被踢的过程中，球会运动因此具有机械能，同时其内部装置能够发电，说明机械能被转化为了电能，故A正确，不符合题意； B．蓄电池的工作原理是将电能转化为化学能储存起来，当需要电能时，再将化学能转化为电能输出，因此，将产生的电能储存在蓄电池中确实是电能转化为化学能，故B正确，不符合题意； C．点亮LED灯时，蓄电池中的化学能被转化为电能，然后电能再通过LED灯转化为光能，故C正确，不符合题意； D．在整个过程中，球在被踢时，其机械能会转化为电能并储存在蓄电池中，这个过程中机械能并没有守恒，而是被转化为了其他形式的能，故D错误，符合题意。 故选D。 7．如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不正确的是（　　） A．生石灰与水反应放出大量的热是将化学能转化为内能 B．打开盒盖时会冒出“白气”，是水蒸气液化形成的 C．加热时，温度从发热包传递给食物 D．食物被加热时，温度升高，内能增大 【答案】C 【详解】A．生石灰与水反应会放出大量的热，此反应过程中的能量转化关系是化学能转化为内能，故A正确，不符合题意； B．“白气”，是盒内冒出的水蒸气上升过程中遇冷液化形成的小水滴，故B正确，不符合题意； C．加热时，热量从发热包传递给食物，热传递过程中传递的是能量，不是温度，故C错误，符合题意； D．食物被加热时，吸收热量、温度升高，其内能增大，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．下列关于能量及其转化的说法不正确的是（   ） A．物体匀速上升的过程中其机械能增大 B．太阳能电池板在工作过程中主要是将太阳能的光能转化为电能 C．给蓄电池充电过程是将化学能转化为电能 D．风力发电是将风的动能转化电能 【答案】C 【详解】A．物体匀速上升的过程中，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能增大，所以其机械能增大，故A正确，不符合题意； B．太阳能电池板在工作过程中，消耗太阳能，主要是将太阳能的光能直接转化为电能，故B正确，不符合题意； C．给蓄电池充电过程是将电能转化为化学能，故C错误，符合题意； D．风是空气流动形成的，风具有动能，风力发电是将风的动能转化电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 9．如图所示是《天工开物》中记载的古人炒蒸油料的场景。下列过程与物理知识对应不正确的是（　　） A．飘香，一属于扩散现象 B．蒸煮——油料吸收热量，内能增大 C．翻炒一主要利用做功的方式增加油料的内能 D．加热一木炭燃烧将化学能转化为内能，此过程中能量是守恒的 【答案】C 【详解】A．飘香，是有香味的分子运动到了空气中，属于扩散现象，是分子不停做无规则运动造成的，故A正确，不符合题意； B．蒸煮时，油料从外界吸收热量，油料的内能增大，通过热传递改变了内能，故B正确，不符合题意； C．翻炒，油料从外界吸收热量，主要利用热传递的方式增加油料的内能，故C错误，符合题意； D．加热时，木炭燃烧通过化学反应将化学能转化为内能，自然界的物理过都遵守能量守恒定律，所以此过程中能量是守恒的，故D正确，不符合题意。 故选C。 10．《天工开物》是我国古代的科学著作，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。筒车“昼夜不息”， （选填“能”或“不能”）说明它就是永动机，理由是 。 【答案】 不能 见解析 【详解】[1][2]筒车工作时消耗了水的动能，将水流的动能转化为筒车的机械能，所以不能说明它是永动机。 11．如图所示是牛顿摆球．当左边的小球撞击后静止了，右边的小球向右摆动．当右边的小球撞击后静止时，左边的小球向左摆．经过较长时间就会发现，小球摆动的幅度会越来越小，到最后会静止下来，这说明小球的 能减少了，转化为 能了，在转化和转移的过程中，能量的总量 。 【答案】 机械 内 不变 【详解】[1]当右边的小球撞击后静止时，左边的小球向左摆。右边的小球在撞击过程中把自己的机械能转移到左边的小球上。 [2][3]因为小球在摆动的过程中受到空气阻力作用，一部分机械能转化为内能，所以，小球摆动的幅度会越来越小，到最后会静止下来。在转化和转移的过程中，能量的总量不变。 12．2024年9月17日和18日，黎巴嫩多地接连发生传呼机和对讲机大规模爆炸事件，造成数千人死伤。其原理是利用预先植入的程序远程控制使传呼机或对讲机的电流增大，电池的温度升高，达到预埋炸药的燃点，引燃炸药，此时炸药的 能变为内能，内能急剧增加导致机体瞬间爆炸，该过程中内能主要转换为 能。 【答案】 化学 机械 【详解】[1][2]传呼机和对讲机大规模爆炸的原理是利用预先植入的程序远程控制使传呼机或对讲机的电流增大，产生的热量增多,电池的内能增大、温度升高，达到预埋炸药的燃点，在炸药被引燃的过程中，炸药的化学能通过化学反应释放出来，转化为内能。机体爆炸产生的冲击波和碎片运动是机械能的一种表现，即机体爆炸时内能主要变为机械能。 13．陆良麻衣馓子是一种具有200多年历史的传统地方小吃，以其“香、脆、酥、甜”的特点而闻名，这种小吃主要原料包括小麦面、白砂糖、菜油和饴糖，通过油炸和糖水浸泡的工艺制作而成。销售麻衣馓子的地方很远就能闻到其独特的香味，这是 现象；用炉火油炸面团是将燃料的 能转化为面团的内能。 【答案】 扩散 化学 【详解】[1]销售麻衣馓子的地方很远就能闻到其独特的香味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [2]燃料（比如常见的煤、天然气等）燃烧的过程是发生化学反应，在这个过程中储存于燃料内部的化学能被释放出来，转化为内能，这些内能以热传递的方式传递给油锅，进而传递给面团，使面团的内能增加，温度升高，从而达到油炸面团所需的状态。综上可知，用炉火油炸面团是将燃料的化学能转化为面团的内能。 14．某同学利用实验室的器材探究“物体对外做功，内能改变”，如图所示。将烧瓶内装有少量的水，用塞子塞紧，并用气筒往瓶内打气，瓶内压强大到一定程度时，瓶塞就会跳起来，且瓶内出现白雾。 （1）本实验中“物体对外做功”中的“物体”指的是 ； （2）瓶塞跳起时，发生的能量转化是 能转化为 能； （3）能说明以上能量转化的实验现象分别对应为： 和 。 【答案】 瓶内气体 瓶内气体的内能 塞子的机械 瓶内出现白雾 瓶塞跳起来 【详解】（1）[1]本实验需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象，因为瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化形成雾，本实验中“物体对外做功”中的“物体”指的是瓶内气体。 （2）[2][3]当瓶内气体冲开瓶塞时，塞子飞出，瓶内气体对塞子做功，内能减少，瓶内气体内能转化为塞子的机械能。 （3）[4][5]用气简往瓶内打气，活塞对空气做功，内能增大瓶内压强增大；因为瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化形成雾，瓶内出现白雾。当瓶内气体冲开瓶塞时，可以观察到瓶塞跳起来，内能转化为塞子机械能。 15．如图所示实验和设想。 (1)图甲中，两个底面平整、干净的铅柱压紧后，下面可吊起一个重物，说明铅柱的分子间存在 力； (2)图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，如图迅速下压活塞后，玻璃筒内的空气温度 ，硝化棉的内能 （选填“增加”或“减少”）； (3)图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它 （选填“能”或“不能”）一直工作下去。 【答案】(1)引 (2) 升高 增加 (3)不能 【详解】（1）分子间存在相互作用的引力和斥力。两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面吊一个重物也不能把它们拉开，说明分子之间存在相互作用的引力。 （2）[1][2]活塞迅速压下去时，活塞对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，硝化棉吸收热量，内能增加，温度升高，达到硝化棉的着火点，因此硝化棉燃烧起来。 （3）根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作。 【链接中考】 1．（2023·陕西·中考真题）2023年5月28日，国产C919大型客机圆满完成首次商业飞行。下列有关说法正确的是（　　） A．飞机加速升空的过程中，动能减小 B．飞机燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能 C．飞机减速下降的过程中，重力势能不变 D．飞机降落后能在跑道上继续滑行，是由于受到惯性的作用 【答案】B 【详解】A. 影响动能的因素有质量和速度，所以，飞机加速升空的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故A错误； B. 根据能量转换的知识可知，飞机燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能，故B正确； C. 影响重力势能的因素有质量和高度，所以，飞机减速下降的过程中，质量不变，高度降低，重力势能变小，故C错误； D. 根据惯性的知识可知，飞机降落后能在跑道上继续滑行，是由于惯性，但不能说“受到惯性的作用”，惯性不是力，故D错误。 故选B。 2．（2024·内蒙古包头·中考真题）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（    ） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧过程中将化学能转化为内能，故A错误； B．做功和热传递是改变内能的两种方法，香蕉液通过热传递增加内能，故B错误； C．物质由固态直接变为气态的过程叫升华，香蕉液吸热汽化变为香气，故C错误； D．香气弥漫说明分子永不停息地做无规则运动，是扩散现象，故D正确。 故选D。 3．（2023·江苏镇江·中考真题）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 【答案】A 【详解】蓄能时，水被抽到山上水库中，水的高度增大，重力势能增大，所以电能转化为水的重力势能。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．（2023·山东济南·中考真题）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 【答案】 内能 方向性 【详解】[1]汽油燃烧发生化学反应，同时放出热量，所以汽油机将内能转化为机械。 [2]由于燃料燃烧放出热量，将内能转化为机械能，但燃料燃烧产生的内能不能再转化为燃料的化学能，所以能量的转化具有方向性。 5．（2024·湖北·中考真题）2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气 增大（填能量形式）；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外 ，使膨胀机转动，将内能转化为 ，带动发电机产生电能输送至电网。    【答案】 内能 做功 机械能 【详解】[1] 在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，对空气做功，使空气内能增大。 [2][3] 在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对膨胀机做功，使膨胀机转动，将内能转化为机械能，带动发电机产生电能输送至电网。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$