3.8 能量的转化与守恒讲练-2025-2026学年浙教版科学九年级上册

第8节 能量的转化与守恒 ( 思维导图 ) 考点一、能量的相互转化 （一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 (1)太阳能的转化 照射到植物叶片上----植物的化学能 照射到大气层中------空气的动能 照射到太阳能热水器--水的内能 照射到电池板上------电能 (2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。 (3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 （二）能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023九上·平湖期中）智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　） A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 【答案】C 【解析】太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。 【解答】太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。 故答案为：C。 ( 举一反三 ) 变式1：（2023九上·萧山期中）下列关于能量转化和转移的实例中， 分析正确的是（　　） A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能 B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能 D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体 【答案】A 【解析】根据能量转化和转移的知识判断。 【解答】A.燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，故A正确； B.水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故B错误； C.植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能，故C错误； D.在热传递中，热量总是从温度高的物体传到温度低的物体，故D错误。 故选A。 变式2：（2023九上·临平期中）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．应用：电能转化为化学能 C．发电机：电能转化为机械能 D．蒸汽轮机：机械能转化为内能 【答案】B 【解析】核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度升高会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能。 【解答】A．在核反应堆中，核能转化为内能，故A错误。 B．电池充电时，是将电能转化为化学能的过程，故B正确。 C．发电机将机械能转化为电能，故C错误。 D．水受热以后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故D错误。故答案为：B。 变式3：（2024九上·南浔期末）如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。则小花摆动过程中涉及的能量形式有　 　能和　 　能等。 【答案】太阳能；；电能；机械能等（两种即可） 【解析】根据能量存在形式的知识分析解答。 【解答】花盆表面的太阳能电板在光照下，将天阳能转化为电能，产生电流驱动电动机，即将电能转化为机械能，使小花左右摆动。 考点二、能量的转化与守恒定律 （一）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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 （二）意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 （三）永动机一不可能成功 所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。 （四）机械能守恒与能量守恒定律的区别 (1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。 因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。 (2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023·杭州模拟）过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】首先在不考虑摩擦和空气阻力时，根据各选项过山车在出发点速度是否为零，分别对过山车运行过程中能够达到的最高点与实际最高点相比较，即可分析出过山车能否通过最高点，如果过山车能够通过最高点，再比较右边平台高度与出发点高度的关系，确定能否到达右边平台；最后再结合实际运行过程中存在摩擦和空气阻力导致机械能减少进行判断哪个选项符合要求。【解答】在过山车运动过程中，发生动能和势能的相互转化，下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能。在实际运行中由于摩擦和空气阻力的存在，克服摩擦做功，部分机械能会转化为内能，导致过山车的机械能逐渐减少；设左侧平台的高度为h0； A.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度必超过h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故A不合题意； B.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行过程中，肯定会有机械能的损失。如果机械能损失的不多，那么过山车可能到达右边平台，故B不合题意； C.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度大于h0，图中过山车运行过程中的最高点超过h0，但只要过山车速度足够大，过山车依然能够通过最高点，到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故C不合题意； D.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车运行过程中的最高点为h0，过山车到达最高点时的速度为零，由于惯性，过山车仍然能够经过最高点；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，则过山车在到达最高点之前速度已经为零，过山车将不能通过最高点，一定无法到达右边平台，故D符合题意。 ( 举一反三 ) 变式1：（2024九上·临海期末）杭州亚运会滑板男子碗池比赛中，我国运动员陈烨获得冠军。如图是他在转体腾空后继续向上的过程，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能增大，机械能增大 C．势能减小，机械能不变 D．势能增大，机械能减小 【答案】A 【解析】判断人与滑雪板动能和重力势能大小的变化，从动能和重力势能大小的影响因素考虑。动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】比赛时，她在腾空后继续向上的过程中，如果不计空气阻力，她的机械能是守恒的。此过程中她的质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大。A正确。 故答案为：A。 变式2：（2023九上·柯城期末）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或转移。 （1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 　 　的（填“变化”或“不变”）。 （2）能量的转化是有方向的，如图所示的几幅图按能量转化的顺序，正确的排列是 　 　。 ①树木 ②太阳 ③火力发电厂 ④空调 【答案】（1）不变（2）②①③④ 【解析】 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。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量的转化和转移有一定的方向性。 【解答】（1）在能量守恒定律中，能的总量是保持不变的。 （2）能量的转化和转移有一定的方向性，地球上能量的来源最终是来自于太阳，所以能量转化的顺序为太阳→树木→火力发电厂→空调。 变式3：（2023九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面...如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在　 　点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。 【答案】D；大于 【解析】（1）根据重力势能与弹性势能的转化知识解答； （2）根据机械能与内能的转化分析。 【解答】（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生 了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大； （2）第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点 时的机械能。 考点三、能量转化和转移的方向性 （一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。 （二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023九上·萧山期中）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或转移。 （1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是　 　的（填“变化”或“不变”）。 （2）运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，重力势能怎么变　 　。 （3）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有　 　的。核电站是利用核能进行发电的，电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核　 　（选填“聚变”或“裂变”）。 【答案】（1）不变 （2）先变大后变小 （3）方向；裂变 【解析】（1）根据能量转化和守恒定律解答； （2）重力势能与质量和高度大小有关； （3）根据能量转化和转移的方向性解答。根据核电站的工作原理解答。 【解答】(1)根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是不变的。 (2)运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，它的质量不变，高度先增大后碱性，则重力势能先变大后变小； (3)俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有方向的。核电站是利用核能进行发电的，电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核裂变。 ( 举一反三 ) 变式1：汽油机的效率一般为20～30%，下列选项可能符合家用轿车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据计算出输出的机械能，再用Q散失=Q-W有计算出散失的热量即可。 【解答】汽油机的效率最高为30%，则输出的有用功为：W有=ηQ=30%×1000J=300J； 散失的热量为：Q散失=Q-W有=1000J-300J=700J。 变式2：（2023九上·义乌月考）中国科研团队再传喜讯，中国新一代“人造太阳”装置等离子体电流突破100万安培，创造了新纪录。点亮“人造太阳”，将来有望实现源源不断的清洁能源供应，实现能源自由。 （1）“人造太阳”获得核能的方式是　 　（填“核裂变”或“核聚变”）； （2）水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有　 　，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。 【答案】（1）核聚变（2）方向性 【解析】（1）根据太阳能量的来源解答； （2）根据能量转化和转移的方向性解答。 【解答】(1)“人造太阳”获得核能的方式是核聚变； (2)水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有方向性，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。 变式3：（2022·浙江绍兴·中考真题）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图、汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。 材料二：排出的尾气除了CO2，H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳复化合物等有害气体。 结合材料： （1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 【答案】（1）见解析；（2）见解析 【解析】（1）汽车行驶时能量转化分析：汽油的化学能→气体的内能→活塞的动能→汽车的机械能。 损耗途径分析：绝大部分是以热能形式报失；部分未完全燃烧的碳氢化合物损失；少量汽油蒸发损失。 （2）技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油能充分燃烧；研制和使用混合动力或纯电动的新能源汽车。 ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是 A．水的机械能始终保持不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 【答案】C 【解析】【分析】影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大； 影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大； 机械能是动能与势能的和。 水轮机发电时，将机械能转化为电能。 【解答】A、水轮机带动发电机发电时，水的机械能转化为电能，水的机械能减少，故A错误； B、水经水轮机流到下游的过程中，水的高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，故B错误； C、水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能，故C正确； D、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故D错误。 故答案为： C。 2．LED灯带在装饰材料中被广泛应用。小美同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示。她取下一只LED灯接在电池两端，LED灯不亮，对调电池正负极后LED灯亮了，但用手接触几乎不发热。以下推断不符合上述事实的是(　　) A．LED灯具有单向导电性 B．LED灯带主要将电能转化为光能 C．一只LED灯正常工作的电压是220V D．灯带中一只LED灯断路后其他LED灯不能亮 【答案】C 【解析】【分析】A.根据“ 她取下一只LED灯接在电池两端，LED灯不亮，对调电池正负极后LED灯亮了 ”判断； B.根据能量转化的知识判断； C.根据串联电路的电压规律判断； D.串联电路的用电器相互影响，并联电路的用电器不相互影响。 【解答】 A.取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，说明LED灯具有单向导电性，故A正确不合题意； B.由于用手试摸，点亮的灯几乎不发热，说明电能几乎没有转化成内能，则LED灯工作时绝大部分电能都转化成了光能，故B正确不合题意； C.多个LED灯串联后接入照明电路，所以由串联电路的电压特点可知，一只LED灯的工作电压小于220V，故C错误符合题意； D.由于灯带中的LED灯是串联的，所以灯带中一只LED灯断路后其它灯不能发光，故D正确不合题意。 故选C。 3．汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　） A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量 B．都将化学能转化为其他形式的能 C．都参与自然界的碳循环和氧循环 D．都遵循能量的转化和守恒定律 【答案】A 【解析】【分析】（1）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，氧化缓慢；燃烧是一种放热发光的化学反应，其反应放出能量较剧烈。 （2）化学能通常可以转化为热能、光能、机械能、电能等。 （3）碳循环和氧循环分别指的是氧元素在自然界的循环状态。动植物的呼 吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气，产生二氧化碳。 （4）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。 【解答】A：组织细胞呼吸作用是缓慢氧化，A错误。 B：燃烧和呼吸作用都将化学能转化为其他形式的能，B正确。 C：含碳燃料的燃烧可将氧气转化为二氧化碳，呼吸作用将氧气转化为二氧化碳，因此两者都参与自然界的碳循环和氧循环，C正确。 D：所有的化学反应都遵循能量的转化和守恒定律，D正确。 故选A。 4．某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转化是（　　） A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 【答案】C 【解析】【分析】根据题目描述的过程确定能量转化的过程。 【解答】 太阳能板在光照时发电，把光能转化为电能，电能供给电动机，电能再转化为机械能，调节百叶窗的开合，故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能，故ABD错误，C正确。 故选C。 5．某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　） A．小滑块下滑过程中机械能守恒 B．小滑块上升过程中内能不断增加 C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点 D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 【答案】B 【解析】【分析】机械能包括动能和势能，忽略空气阻力和摩擦，可知没有能量转化为内能，即机械能守恒。动能与物体的质量和速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量一定时，高度越高，重力势能越大。【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确，不符合题意； B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误，符合题意； C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高重力势能和动能都相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确，不符合题意； D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确，不符合题意。 故答案为：B。 6．图为运动员参加跳水比赛时的示意图。下列对运动员的分析正确的是(　　) A．运动员跳到最高位置时，机械能最大 B．上升时，运动员以自己为参照物，观众是静止的 C．当运动员运动到最高点时，她受到平衡力的作用 D．从最高点到入水前的过程中，运动员的惯性不变 【答案】D 【解析】【分析】物体受平衡力或不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或做匀速直线运动。 【解答】A、运动员在运动过程中受到空气阻力，部分机械能转化为内能，可知起跳时的机械能最大，故A错误； B、上升时，运动员与观众之间的空间位置发生改变，可知以运动员为参照物，观众是运动的，故B错误； C、运动员到达最高点后做曲线运动，说明受力不平衡，故C错误； D、惯性大小只和质量有关，运动员的质量不变，可知惯性不变，故D正确。 故答案为：D。 7．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（　　） A．物体能到达c点 B．经b点时，物体的动能最大 C．物体在水平面运动时，内能增加 D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh 【答案】C 【解析】【分析】机械能守恒的条件是：运动过程中只有动能和势能之间相互转化（不计各种阻力）；在一段运动过程中，重力做的功为：W=Gh=mgh（其中h为末位置与初位置之间在竖直方向上的高度差）； 物体在运动过程中，能量是守恒的（能量在转化和转移的过程中，总量不变）。物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加。 【解答】ABC.将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，物体到达水平面时动能最大。忽略空气阻力，物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加，故AB错误，C正确； D. 物体从 a点滑到b时， 重力做的功为：W=Gh=mgh，故D错误。 故答案为：C。 8．如图所示为用于锻炼身体的体育器材——跑步机。人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。下列关于人在跑步机上跑步过程的叙述，错误的是（　　） A．人对跑步机做功 B．人没有对跑步机做功 C．人体消耗的能量一部分转化为跑步机的热能 D．脚底与跑步机之间有摩擦作用 【答案】B 【解析】【分析】做功的条件包括：作用在物体上的力（F）。物体在力的方向上移动的距离（s）。功的公式为 W = F × s。 【解答】A.人在跑步过程中，脚和跑步机之间发生相对运动，脚和跑步机之间存在摩擦，克服摩擦做功，所以人对跑步机做功，A正确；B错误； C脚和跑步机之间存在摩擦力，克服摩擦力做功，人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能，C正确； D.脚和跑步机发生相对运动，脚底与跑步机间有摩擦作用，D正确； 故答案为：B 9．如图所示，有几个小朋友在玩滑梯。某同学沿滑梯滑下的过程中，下列说法不正确的是（） A．该同学的重力势能减少 B．滑梯对该同学有力的作用 C．该同学所受到的重力对其做功 D．该同学的重力势能全部转化为动能 【答案】D 【解析】【分析】A.重力势能与质量和高度有关； B.对同学进行受力分析即可； C.做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离； D.注意机械能和内能的转化。 【解答】A.在同学沿滑梯下滑的过程中，质量不变，高度减小，则重力势能减小，故A正确不合题意； B.同学对滑梯施加压力，则滑梯对同学施加支持力和摩擦力，故B正确不合题意； C.同学受到的重力竖直向下，且在向下的方向上通过距离，因此重力做功，故C正确不合题意； D.该同学与滑梯摩擦，因此部分机械能转化为内能，故D错误。 故选D。 10．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（　　） A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加 B．在最高点C时，弹性势能达到最大值 C．人从A点运动到B点，动能减小 D．人在上升和下降时机械都能减小 【答案】D 【解析】【分析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大； 影响动能的因素有：质量和速度，质量一定时，速度越大，动能越大； 影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大。 【解答】A、人在B点时速度最快，从B点运动到C点，动能减小，故A错误； B、扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，最高点C弹性绳没有形变，没有弹性势能，故B错误； C、人在B点时速度最快，从A点运动到B点，动能增大，故C错误； D、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。 故答案为：D。 11．能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是(　　) A．①化学能→电能 B．②电能→机械能 C．③重力势能→动能 D．④机械能→内能 【答案】B 【解析】【分析】电动机将电能转化为机械能，原理是通电导体在磁场中受力转动。 【解答】A、水果电池，将化学能转化为电能，灵敏电流计发生偏转，故A正确，不符合题意； B、电磁感应是发电机的原理，将机械能转化为电能，故B错误，符合题意； C、瀑布倾泻而下，质量不变，高度减小，重力势能转化为动能，故C正确，不符合题意； D、钻木取火，将机械能转化为内能，通过做功的方式改变内能，故D正确，不符合题意。 故答案为：B。 12．如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 (， ) A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能 D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程 【答案】C 【解析】【分析】A.根据分子之间存在作用力的知识判断； B.根据分子运动的知识判断； C.根据能量转化的知识判断； D.根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程的名称。 【解答】 A.甲图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，但同时存在斥力，故A错误不合题意； B.红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子运动速度越快，故B正确不合题意； C.当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C错误符合题意； D.图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，故正确不合题意。 故选C。 13．如图所示，金属小球从导轨的a 处自由滑下，依次经过b、c两处，到达d 处时恰好停下。下列说法中，正确的是(　　) A．从a 到b的过程中，小球的势能全部转化为动能 B．c处小球的机械能比d 处大 C．从c 到d 的过程中，小球的机械能守恒 D．到达d 处时，小球的动能和内能均为零 【答案】B 【解析】【分析】只有机械能之间的相互转化时，机械能守恒。 【解答】A、从a处滑下到d，在d处静止，说明机械能不守恒，从a 到b的过程中，小球的势能部分转化为动能，部分转化为内能，故A错误； BC、从c到d，部分机械能转化为内能，可知c点的机械能更大，故BC错误； D、到达d点，小球的动能为零，内能不为零，任何物体都有内能，故D错误。 故答案为：B。 14．某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（　　） A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大 B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功 C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块 D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响 【答案】A 【解析】【分析】小球运动过程中与斜面及水平面产生摩擦，机械能转化为内能，机械能减小。 【解答】A、小球滚下时，重力势能转化为动能和内能，动能增大，但机械能减小，故A错误，符合题意； B、小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功，即重力势能转化为动能，故B正确，不符合题意； C、小球撞击木块时，部分机械能转移到木块，木块开始运动，故C正确，不符合题意； D、小球在水平面上滚动时速度减小，说明小球的运动状态发生改变，是因为阻力的影响，故D正确，不符合题意。 故答案为：A。 15．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是 （　　） A．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大 B．运动员从 B到C的过程中动能不变 C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等 D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒 【答案】A 【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大；动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。 【解答】A、从A到B，重力势能转化为内能和动能，动能增大，速度加快，故A正确； B、从B到C，动能转化为重力势能和内能，可知动能减小，故B错误； C、从A到C，机械能减小，可知C点的重力势能小于A点，故C错误； D、运动过程中机械能转化为内能，机械能不守恒，故D错误。 故答案为：A。 16．“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术，其原理为：将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是（　　） A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能 【答案】C 【解析】【分析】改变内能的两种方式：做功和热传递。 【解答】由“将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起”可知，是通过克服摩擦做功的方式改变内能，能量转化形式为：将机械能转化为内能。 故答案为：C。 17．2024年10月30日，神舟十九号飞船发射入轨，三位航天员在空间站开展了多项空间科学实验和试验，为相关研究提供了重要参考。关于在轨飞船和空间站的说法中，合理的是 A．加速升空时，飞船的动能和势能的总量不变 B．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能 C．在空间站中，飞船和航天员的质量均消失了 D．空间站各电路采用串联方式，以便统一控制 【答案】B 【解析】【分析】A.机械能=动能+重力势能； B.根据能量转化的知识判断； C.质量是物质本身的一种属性，不随物体形状、状态、位置和温度的变化而变化； D.用电器相互影响为串联，不相互影响为并联。 【解答】 A.加速升空时，飞船的质量不变，速度增大，则动能增大；高度增大，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，动能和势能的总量变大，故A错误； B.太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，故B正确； C.在空间站中，虽然位置发生改变，但是飞船和航天员的质量保持不变，故C错误； D.空间站各电路独立工作，不相互影响，因此采用并联方式，故D错误。 故选B。 18．如图是同学日常训练的场景，在体育锻炼中涉及到的科学知识，下列说法正确的是（　　） A．1分钟跳绳——人将自身的化学能几乎都转化为机械能 B．立定跳远——人用力蹬地才能起跳，蹬地时，地面对人的支持力等于人的重力 C．掷铅球——在最高点是实心球的重力势能不为零，动能也不为零 D．800米测试——加速冲刺过程中，人的动能和势能均增大 【答案】C 【解析】【分析】A.根据能量转化的知识判断； B.根据力与运动的关系判断； CD.动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。 【解答】 A.跳绳的过程中，人将自身的化学能转化为机械能和内能，故A错误； B.人用力蹬地才能起跳，即人做加速运动，那么受到的合力方向向上，即F-G＞0，因此地面对人的支持力大于人的重力，故A错误； C.在最高点时，铅球球的高度最大，质量不变，则重力势能最大；由于水平方向上速度不为零，因此动能不为零，故C正确； D.加速冲刺过程中，人的质量不变，速度变大，动能增大，高度不变，重力势能不变，故D错误。 故选C。 19．今年春节期间，极端天气致部分高铁停运，出现了绿皮火车牵引复兴号前进的画面，其中绿皮火车是典型的内燃机车组，复兴号是电动机车组。下列说法中正确的是（　　） A．绿皮火车和复兴号列车运动时，能量转化的方式是相同的 B．列车行驶过程中，以绿皮火车为参照物，复兴号是静止的 C．列车进站时，列车附近气流流速大，压强大 D．列车刹车后不能立即停止是因为受到惯性力的作用 【答案】B 【解析】【分析】 A.根据内燃机和电动机的能量转化的知识判断； B.在研究物体的运动情况时，要选择参照的标准，即参照物，若物体的位置相对于参照物发生变化，则物体是运动的，否则是静止的； C.对于流体来说，流速大，压强小，流速小，压强大。 D.惯性是物体本身的一种性质，不是力。 【解答】 A.绿皮火车是内燃机组，将内能转化为机械能；复兴号是电动机车组，将电能转化为机械能，故A错误； B.绿皮火车牵引复兴号前进，以绿皮火车为参照物，复兴号位置没有发生改变，复兴号是静止的，故B正确； C.根据流体压强和流速的关系可知，列车进站时，列车附近气流流速大，压强小，故C错误； D.列车刹车后不能立即停止是因为列车具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故D错误。 故选B。 20．石英是一种无处不在的矿物，构成了地壳的重要部分。当石英晶体受到机械压力时，它们内部的电荷分布会发生变化，产生电压。该过程中发生的能量转换是 (　　) A．机械能转化为化学能 B．机械能转化为电能 C．化学能转化为电能 D．化学能转化为机械能 【答案】B 【解析】【分析】 当石英晶体受到机械压力时，它们内部的电荷分布会发生变化，产生电压。分析该过程中和获得的能量，然后判断。 【解答】 当石英晶体受到机械压力时，它们内部的电荷分布会发生变化，产生电压。由此可知，该过程消耗了机械能，获得了电能，所以是将机械能转化为电能。 故选B。 21．物体的运动有多种多样的形式，跟物体的运动一样，能量也有多种形式。下列能量的说法中错误的是 A．奔跑的猎豹具有机械能 B．人的食物中储存有化学能 C．雷达天线发射的信号具有电能 D．雷电爆发时具有电能、声能、电磁能等 【答案】C 【解析】【分析】根据不同的能量形式进行分析和判断。 【解答】A、奔跑的猎豹具有机械能，故A正确； B、人的食物具有化学能，故B正确； C、雷达天线发射的信号具有电磁能，故C错误； D、雷电爆发时具有电能、声能、电磁能等，故D正确。 故答案为：C。 22．能量形式多种多样，下列有关物体具备的能量描述错误的是(　　) A．奔跑的豹具有动能 B．牛吃的草具有化学能 C．天空的闪电具有光能、电能等 D．遥控器发出的电磁辐射具有声能 【答案】D 【解析】【分析】根据各种形式的能量种类进行分析。 【解答】A、物体由于运动而具有的能叫动能，即奔跑的豹有动能，故A正确，不符合题意； B、化学能是物质发生化学反应时才释放出来的能量，食物中有化学能，故B正确，不符合题意； C、当云层放电时，形成天空的闪电，闪电具有光能、电能等，故C正确，不符合题意； D、遥控器发出的电磁辐射具有电磁能，不具有声能，故D错误，符合题意。 故答案为：D。 23．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能量，该能量是（　　） A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能 【答案】B 【解析】【分析】当燃料没有燃烧时具有的能量为化学能。 【解答】根据能量转化的知识可知，电池和汽油中蕴含相同形式的能量是化学能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 24．新能源电动车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能量，该能量是 A．电能 B．热能 C．机械能 D．化学能 【答案】D 【解析】【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】电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故D符合题意，ABC不符合题意。 故答案为：D。 25．物质与能量是构成自然世界的基本要素，能量的形式多种多样。下列图示中，其中的能量形式与其它三项不同的是 A．青草的能量 B．汽油的能量 C．食物的能量 D．瀑布的能量 【答案】D 【解析】【分析】分析各个选项中涉及的能量形式，然后进行比较即可。 【解答】根据图片可知，青草、汽油和食物都含有化学能，而瀑布具有机械能，故D符合题意，而A、B、C不合题意。 故选D。 26．台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（　　） A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能 C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同 【答案】D 【解析】【分析】（1）核电站的能量来源：核电站是利用核裂变释放的核能来发电的。核裂变是重原子核分裂成几个中等质量原子核的过程，该过程能释放出大量能量。 （2）发电机的工作原理及能量转化：发电机是根据电磁感应原理制成的，工作时是将机械能转化为电能。 （3）潮汐发电的原理：潮汐发电是利用涨潮和退潮时海水的机械能（主要是动能和重力势能）推动水轮机转动，进而带动发电机发电，并非利用水的内能 。 （4）潮汐发电过程中的能量转化：涨潮和退潮时，海水的流动都能推动水轮机转动，都是将海水的机械能转化为电能，能量转化形式相同。 【解答】A、现阶段，核电站是利用核裂变释放核能，故A错误； B、发电机是将机械能转化为电能，故B错误； C、潮汐运动是机械能，潮汐发电是将海水的机械能转化为电能，故C错误； D、涨潮和退潮时都是将海水的机械能转化为电能，能量转化形式相同，故D正确。 故答案为：D。 27． “白天让太阳晒晒，晚上就能亮?”这是人们初识太阳能路灯时产生的疑问。现在太阳能路灯已出现各地的街头，为城镇居民驱走夜晚的黑暗。其工作原理如图所示，太阳能路灯白天与晚上的能量转化情况分别是（　　） A．太阳能→电能→内能； 内能→电能→光能 B．太阳能→内能→电能→电能→内能→光能 C．太阳能→化学能→电能； 电能→化学能→光能 D．太阳能→电能→化学能； 化学能→电能→光能 【答案】D 【解析】【分析】白天太阳能电池板给蓄电池充电时将太阳能转化为电能，再转化为化学能储存起来；晚上电池板提供照明时，将化学能转化为电能，再转化为光能。 【解答】太阳能路灯白天的能量转化情况是：太阳能转化为电能，再转化为化学能； 太阳能路灯晚上的能量转化情况是：化学能转化为电能，再转化为光能。 故答案为：D。 二、填空题 28． 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。 （1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数　 　(选填“增大”、 “减小”或“不变”). （2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是：物体对外做功，内能　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”). 【答案】（1）增大 （2）减小 【解析】【分析】（1）外界对气体做功，气体的内能将增大。 （2）气体对外做功，气体的内能减小。 【解答】（1）向瓶内打气，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高。 （2）气体对外做功，内能转化为机械能，气体的内能减小，温度降低，液化成小水珠。 29．“加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021年上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池(如图所示)。该电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机M到达电极B，形成电流。 （1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为　 　能。 （2）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得到的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是____。 A．水力发电制氢 B．太阳能发电制氢 C．火力发电制氢 D．核能发电制氢 【答案】（1）电 （2）A 【解析】【分析】 （1）根据氢燃料电池的特点进行分析； （2）根据题目信息进行分析。 【解答】 （1）电池是将化学能转化为电能的装置，故氢燃料电池是将化学能直接转化为电能； （2）在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢； A.水力发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢； B.太阳能属于清洁能源，太阳能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢； C.火力发电，燃烧化石燃料，排放二氧化碳，不能制得绿氢； D.核能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢； 故选ABD。 30．盛夏，室外温度达 ，小金将客厅空调的设定温度设置为28℃，空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000 W。 （1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为　 　J。 （2）为了节能减排，小金家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)10 min。 【答案】（1） （2）小于 【解析】【分析】（1）根据进行计算。 （2）根据节能减排和门窗的隔热性能更好进行分析。 【解答】（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为。 （2）门窗隔热保温性能更好，外面的热量不容易进入房间，可知在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，室内温度下降得更快，可知空调新的一个工作周期内，工作时间会小于10min。 31．在我国青藏高原有一个羊八井地热区，地热电厂承担拉萨市一部分的电力供应任务。其工作流程如图所示，则能量转化过程是内能→　 　能→　 　能。 【答案】机械；电 【解析】【分析】大地热发电站的工作过程是将大地的内能经过汽轮机、发电机转化成我们普遍使用的电能。 能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源。 【解答】地热发电站发电时，先利用地下井获得地热将加热成水蒸气，水蒸气膨胀推动活塞，使汽轮机转动工作，将水蒸气的内能转化为机械能，汽轮机带动发电机工作，将机械能转化为电能；所以整个过程能量的转化是：内能→机械能→电能。 32．喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。 （1）给头部滴水的目的是利用水蒸发　 　(选填“吸热”或“放热”)热量，使头部温度下降。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会 　 　(填物态变化名称)，使头部气压小于尾部气压。 （3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了 　 　能，转化为鸟的机械能。 【答案】（1）吸热 （2）液化 （3）内 【解析】【分析】（1）（2）物态变化：熔化：由固态转化为液态；凝固：由液态转化为固态；凝华：由气态转化为固态；升华：由固态转化为气态；汽化：由液态转化为气态；液化：由气态转化为液态。 （3）由能量守恒定律可知能量不会凭空产生或消失，只是发生了转化或转移，由原理可知，是将内能转化为机械能。 【解答】（1）蒸发，由液态转化为气态，吸收热量。 （2）温度降低，乙醚蒸气受冷液化，头部气体减少，压强减小。 （3）由题中信息可知，鸟在运动过程中存在吸放热过程，可知该过程消耗了内能，转化为机械能。 33． 如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在 B 点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，BC长为3米，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D 点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD 长为0.7米，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。 （1）甲图中，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　(用题中符号表示)。 （2）物体从B 点到C点的过程中，能量转化的情况是　 　。 （3）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B 点　 　米。 【答案】（1）mgh （2）动能转化为内能(热能) （3）0.2 【解析】【分析】（1）做功的条件：物体在力的方向上移动距离。 （2）物体最终停止，动能减小，摩擦生热，动能转化为内能。 （3）物体最多可以在水平面上移动3m，据此判断物体最终的位置。 【解答】（1）从A点到水平面，物体在重力的方向上移动的距离为h，故重力所做的功为：。 （2）物体最终静止于C点，从B到C，物体克服摩擦做功，将动能转化为内能。 （3）物体最终静止于C点，从B到C，物体减小的动能为mgh，BC间距离为3m，BD间距离为0.7m，可知物体可以在BD间循环4次，最终停在距离B点0.2m的位置。 34． 2021年9月17日，神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后，平安降落在东风着陆场预定区域。如图所示是返回舱落入大气层时，与空气剧烈摩擦的情形，返回舱表面温度升高，这是通过　 　的方式改变物体内能。返回舱加速下落的过程中，它的机械能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】做功；减小 【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递。做功改变物体内能的本质为能量的转化，热传递的本质为能量的转移。 （2）根据机械能和内能的转化分析解答。 【解答】（1）返回舱与空气摩擦，将机械能转化为内能，所以返回舱表面温度升高是通过做功的方式改变物体内能。 （2）返回舱加速下落的过程中，不断的与空气摩擦，将机械能转化为内能，因此它的机械能减小。 35．如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计） （1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。 （2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能　 　。 【答案】（1）不变 （2）增大；先增大后减小 【解析】【分析】（1）A点处弹性绳自然伸直，弹性绳没有产生弹力，因此从O点到A点的运动过程中，忽略空气阻力，机械能守恒； （2）弹性势能大小的影响因素：弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度，形变越大，越难，弹性势能越大。A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，速度越来越大，动能越来越大，当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零，因此动能逐渐减小。 【解答】（1）O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变； （2）在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能；A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；到达C点动能变为0，弹性势能增大到最大值，所以从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能增大，而运动员的动能先增大后减小。 故答案为：（1）不变；（2）增大；先增大后减小。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第8节 能量的转化与守恒 ( 思维导图 ) 考点一、能量的相互转化 （一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 (1)太阳能的转化 照射到植物叶片上----植物的化学能 照射到大气层中------空气的动能 照射到太阳能热水器--水的内能 照射到电池板上------电能 (2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。 (3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 （二）能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023九上·平湖期中）智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　） A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 ( 举一反三 ) 变式1：（2023九上·萧山期中）下列关于能量转化和转移的实例中， 分析正确的是（　　） A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能 B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能 D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体 变式2：（2023九上·临平期中）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．应用：电能转化为化学能 C．发电机：电能转化为机械能 D．蒸汽轮机：机械能转化为内能 变式3：（2024九上·南浔期末）如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。则小花摆动过程中涉及的能量形式有　 　能和　 　能等。 考点二、能量的转化与守恒定律 （一）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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 （二）意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 （三）永动机一不可能成功 所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。 （四）机械能守恒与能量守恒定律的区别 (1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。 因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。 (2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023·杭州模拟）过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（　　） A． B． C． D． ( 举一反三 ) 变式1：（2024九上·临海期末）杭州亚运会滑板男子碗池比赛中，我国运动员陈烨获得冠军。如图是他在转体腾空后继续向上的过程，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能增大，机械能增大 C．势能减小，机械能不变 D．势能增大，机械能减小 变式2：（2023九上·柯城期末）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或转移。 （1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 　 　的（填“变化”或“不变”）。 （2）能量的转化是有方向的，如图所示的几幅图按能量转化的顺序，正确的排列是 　 　。 ①树木 ②太阳 ③火力发电厂 ④空调 变式3：（2023九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面...如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在　 　点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。 考点三、能量转化和转移的方向性 （一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。 （二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 ( 典例分析 ) 典例1：（2023九上·萧山期中）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或转移。 （1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是　 　的（填“变化”或“不变”）。 （2）运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，重力势能怎么变　 　。 （3）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有　 　的。核电站是利用核能进行发电的，电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核　 　（选填“聚变”或“裂变”）。 ( 举一反三 ) 变式1：汽油机的效率一般为20～30%，下列选项可能符合家用轿车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． 变式2：（2023九上·义乌月考）中国科研团队再传喜讯，中国新一代“人造太阳”装置等离子体电流突破100万安培，创造了新纪录。点亮“人造太阳”，将来有望实现源源不断的清洁能源供应，实现能源自由。 （1）“人造太阳”获得核能的方式是　 　（填“核裂变”或“核聚变”）； （2）水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有　 　，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。 变式3：（2022·浙江绍兴·中考真题）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图、汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。 材料二：排出的尾气除了CO2，H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳复化合物等有害气体。 结合材料： （1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是 A．水的机械能始终保持不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 2．LED灯带在装饰材料中被广泛应用。小美同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示。她取下一只LED灯接在电池两端，LED灯不亮，对调电池正负极后LED灯亮了，但用手接触几乎不发热。以下推断不符合上述事实的是(　　) A．LED灯具有单向导电性 B．LED灯带主要将电能转化为光能 C．一只LED灯正常工作的电压是220V D．灯带中一只LED灯断路后其他LED灯不能亮 3．汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　） A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量 B．都将化学能转化为其他形式的能 C．都参与自然界的碳循环和氧循环 D．都遵循能量的转化和守恒定律 4．某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转化是（　　） A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 5．某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　） A．小滑块下滑过程中机械能守恒 B．小滑块上升过程中内能不断增加 C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点 D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 6．图为运动员参加跳水比赛时的示意图。下列对运动员的分析正确的是(　　) A．运动员跳到最高位置时，机械能最大 B．上升时，运动员以自己为参照物，观众是静止的 C．当运动员运动到最高点时，她受到平衡力的作用 D．从最高点到入水前的过程中，运动员的惯性不变 7．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（　　） A．物体能到达c点 B．经b点时，物体的动能最大 C．物体在水平面运动时，内能增加 D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh 8．如图所示为用于锻炼身体的体育器材——跑步机。人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。下列关于人在跑步机上跑步过程的叙述，错误的是（　　） A．人对跑步机做功 B．人没有对跑步机做功 C．人体消耗的能量一部分转化为跑步机的热能 D．脚底与跑步机之间有摩擦作用 9．如图所示，有几个小朋友在玩滑梯。某同学沿滑梯滑下的过程中，下列说法不正确的是（） A．该同学的重力势能减少 B．滑梯对该同学有力的作用 C．该同学所受到的重力对其做功 D．该同学的重力势能全部转化为动能 10．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（　　） A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加 B．在最高点C时，弹性势能达到最大值 C．人从A点运动到B点，动能减小 D．人在上升和下降时机械都能减小 11．能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是(　　) A．①化学能→电能 B．②电能→机械能 C．③重力势能→动能 D．④机械能→内能 12．如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 (， ) A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能 D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程 13．如图所示，金属小球从导轨的a 处自由滑下，依次经过b、c两处，到达d 处时恰好停下。下列说法中，正确的是(　　) A．从a 到b的过程中，小球的势能全部转化为动能 B．c处小球的机械能比d 处大 C．从c 到d 的过程中，小球的机械能守恒 D．到达d 处时，小球的动能和内能均为零 14．某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（　　） A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大 B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功 C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块 D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响 15．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是 （　　） A．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大 B．运动员从 B到C的过程中动能不变 C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等 D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒 16．“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术，其原理为：将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是（　　） A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能 17．2024年10月30日，神舟十九号飞船发射入轨，三位航天员在空间站开展了多项空间科学实验和试验，为相关研究提供了重要参考。关于在轨飞船和空间站的说法中，合理的是 A．加速升空时，飞船的动能和势能的总量不变 B．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能 C．在空间站中，飞船和航天员的质量均消失了 D．空间站各电路采用串联方式，以便统一控制 18．如图是同学日常训练的场景，在体育锻炼中涉及到的科学知识，下列说法正确的是（　　） A．1分钟跳绳——人将自身的化学能几乎都转化为机械能 B．立定跳远——人用力蹬地才能起跳，蹬地时，地面对人的支持力等于人的重力 C．掷铅球——在最高点是实心球的重力势能不为零，动能也不为零 D．800米测试——加速冲刺过程中，人的动能和势能均增大 19．今年春节期间，极端天气致部分高铁停运，出现了绿皮火车牵引复兴号前进的画面，其中绿皮火车是典型的内燃机车组，复兴号是电动机车组。下列说法中正确的是（　　） A．绿皮火车和复兴号列车运动时，能量转化的方式是相同的 B．列车行驶过程中，以绿皮火车为参照物，复兴号是静止的 C．列车进站时，列车附近气流流速大，压强大 D．列车刹车后不能立即停止是因为受到惯性力的作用 20．石英是一种无处不在的矿物，构成了地壳的重要部分。当石英晶体受到机械压力时，它们内部的电荷分布会发生变化，产生电压。该过程中发生的能量转换是 (　　) A．机械能转化为化学能 B．机械能转化为电能 C．化学能转化为电能 D．化学能转化为机械能 21．物体的运动有多种多样的形式，跟物体的运动一样，能量也有多种形式。下列能量的说法中错误的是 A．奔跑的猎豹具有机械能 B．人的食物中储存有化学能 C．雷达天线发射的信号具有电能 D．雷电爆发时具有电能、声能、电磁能等 22．能量形式多种多样，下列有关物体具备的能量描述错误的是(　　) A．奔跑的豹具有动能 B．牛吃的草具有化学能 C．天空的闪电具有光能、电能等 D．遥控器发出的电磁辐射具有声能 23．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能量，该能量是（　　） A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能 24．新能源电动车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能量，该能量是 A．电能 B．热能 C．机械能 D．化学能 25．物质与能量是构成自然世界的基本要素，能量的形式多种多样。下列图示中，其中的能量形式与其它三项不同的是 A．青草的能量 B．汽油的能量 C．食物的能量 D．瀑布的能量 26．台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（　　） A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能 C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同 27． “白天让太阳晒晒，晚上就能亮?”这是人们初识太阳能路灯时产生的疑问。现在太阳能路灯已出现各地的街头，为城镇居民驱走夜晚的黑暗。其工作原理如图所示，太阳能路灯白天与晚上的能量转化情况分别是（　　） A．太阳能→电能→内能； 内能→电能→光能 B．太阳能→内能→电能→电能→内能→光能 C．太阳能→化学能→电能； 电能→化学能→光能 D．太阳能→电能→化学能； 化学能→电能→光能 二、填空题 28． 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。 （1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数　 　(选填“增大”、 “减小”或“不变”). （2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是：物体对外做功，内能　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”). 29．“加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021年上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池(如图所示)。该电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机M到达电极B，形成电流。 （1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为　 　能。 （2）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得到的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是____。 A．水力发电制氢 B．太阳能发电制氢 C．火力发电制氢 D．核能发电制氢 30．盛夏，室外温度达 ，小金将客厅空调的设定温度设置为28℃，空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000 W。 （1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为　 　J。 （2）为了节能减排，小金家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)10 min。 31．在我国青藏高原有一个羊八井地热区，地热电厂承担拉萨市一部分的电力供应任务。其工作流程如图所示，则能量转化过程是内能→　 　能→　 　能。 32．喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。 （1）给头部滴水的目的是利用水蒸发　 　(选填“吸热”或“放热”)热量，使头部温度下降。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会 　 　(填物态变化名称)，使头部气压小于尾部气压。 （3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了 　 　能，转化为鸟的机械能。 33． 如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在 B 点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，BC长为3米，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D 点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD 长为0.7米，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。 （1）甲图中，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　(用题中符号表示)。 （2）物体从B 点到C点的过程中，能量转化的情况是　 　。 （3）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B 点　 　米。 34． 2021年9月17日，神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后，平安降落在东风着陆场预定区域。如图所示是返回舱落入大气层时，与空气剧烈摩擦的情形，返回舱表面温度升高，这是通过　 　的方式改变物体内能。返回舱加速下落的过程中，它的机械能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 35．如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计） （1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。 （2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能　 　。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$