20.3 能源的转化与能量守恒 20.4 能源、环境与可持续发展（高效培优讲义）物理新教材沪粤版九年级下册

本初中物理讲义围绕能源的转化与能量守恒、能源环境与可持续发展展开，构建“能量转移转化概念→能量守恒定律及方向性规律→能源利用与环境保护应用”的学习支架，系统梳理能量转移转化实例、守恒条件及方向性，衔接能源分类与环境影响的关联。 该资料以“重难题型讲解+典例分析+跟踪训练+中考链接”为框架，通过火箭升空能量转化、永动机不可行等实例培养科学思维中的科学推理与论证能力，融入环保建议、新能源开发等内容强化科学态度与责任，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺。

第3节 能源的转化与能量守恒 第4节 能源、环境与可持续发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能到转移和转化 1 题型2 能量守恒与能在转移过程中的方向性 3 题型3 能源与环境 5 【能力培优练】 7 【链接中考】 13 【重难题型讲解】 题型1 能到转移和转化 1．什么叫能量的转移与转化？ 答：自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，形式不同的能量之间还可以相互转化。 2．说出下列过程中能量转化或转移的情况： (1)火箭点燃后腾空而起：内能→机械能； (2)飞驰的流星拖着一条发光的尾巴：机械能→内能； (3)电饭煲通电煮饭：电能→内能； (4)晒太阳感到暖和：太阳能→内能； (5)植物的光合作用：太阳能→化学能。 【典例1-1】如图所示试管中装有水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾后，小叶轮转动，下列说法正确的是(　　) A．玻璃管口冒出的“白气”是汽化成的水蒸气 B．小叶轮的转动是内能转化为机械能 C．小叶轮的转动是机械能转化为内能 D．内燃机中的压缩冲程与此相同 【答案】B 【解析】A．冒出的“白气”，是水蒸气上升遇冷液化形成的小水滴，故A错误； BC．高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，转化成了叶轮的机械能，故B正确，C错误； D．内燃机的压缩冲程是压缩空气做功，将机械能转为内能，故D错误。 故选B。 【典例1-2】人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（　　） A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能 B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能 C．秋千向下摆的过程中，动能转化为重力势能 D．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 【答案】D 【解析】A．用天然气灶炒菜，消耗天然气的化学能，得到菜肴的内能，所以是化学能转化为内能的过程，故A错误； B．电梯运行过程中，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能的过程，故B错误； C．秋千向下摆的过程中，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故C错误； D．太阳能电池板工作过程中，消耗太阳能，得到电能，所以是太阳能转化为电能的过程，故D正确。 故选D。 跟踪训练1 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（　　） 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 【解析】A．太阳能电池能量转化为：太阳能转化为电能，所以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，符合题意； B．电动机能量转化为：电能转化为机械能，所以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，不符合题意； C．柴油机能量转化为：化学能转化为机械能，所以某柴油机工作的效率是35%，说明柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．电热水器能量转化为：电能转化为内能，所以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，不符合题意。 故选A。 跟踪训练2 如图，小明同学拍摄了一张小球掉落地面弹跳的频闪照片，在这个过程中小球有一部分机械能转化成了 ，能量的总量 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 内能 不变 【解析】[1][2]小球在运动过程中克服摩擦做功，有一部分机械能转化为内能，所以小球的弹起的高度逐渐减小，此过程中遵守能量守恒定律，能量的总量不变。 题型2 能量守恒与能在转移过程中的方向性 1．什么叫能量守恒定律？ 答：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式。能量在转移和转化过程中，能的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 2．为什么制作“永动机”是永远失败的？ 答：因为“永动机”不符合能量守恒定律。 3．既然能量是守恒的，那么地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源呢？ 答：能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 4．冬天，暖气把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，我们不能把这些能量重新收集起来供来年再用，一般情况下，内能只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。上述事例说明：能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。 【典例2-1】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体；(2)汽车制动时，由于摩擦，汽车的机械能转变为地面．空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，以上两个事实说明能量的转化和转移具有(　　) A．任意性 B．方向性 C．单一性 D．不确定性 【答案】B 【解析】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体，而不能反向传递； 汽车制动由于摩擦，汽车的机械能转变为地面．空气的内能；这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性。 故选B。 【典例2-2】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 为其他形式，或者从一个物体 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。能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都不能无中生有的制造能量，因此 (填“能”或“不能”)制造出永动机。 【答案】 转化；转移；不能 【解析】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。能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都需要消耗能量，不能无中生有的制造能量，因此不能制造出永动机。 故答案为：转化；转移；不能。 跟踪训练1 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（    ） A．机械能守恒 B．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 C．只有动能和重力势能的相互转化 D．能量正在消失 【答案】B 【解析】自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能等于克服阻力做的功，增加了内能，总能量守恒，不会消失，故ACD错误，B正确。 故选B。 跟踪训练2 现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的 能转化为电能，为电池充电。有人认为，只要进行技术再革新，汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了，请评价这种观点的科学性： 。    【答案】机械（或动） 该观点不科学，因为违背了能量守恒定律 【解析】[1]根据能量的转化可知，在电动汽车刹车或滑行时，电动机能够发电，将机械（或动）转化为电能，为电池充电。 [2]根据能量守恒定律可知，该汽车工作时，一定有一部分能量转化为内能散失到空气中，不可以一直运动下去，这种观点是错误的。 题型3 能源与环境 1．什么叫温室效应？有什么严重后果？ 答：过量的二氧化碳、氟氯烃(又称氟利昂)等气体排放到大气中后，会集聚成一个温室气体层，使地球表面的辐射热不易向空间散发出去，导致全球的平均温度升高，形成了温室效应，会造成如下严重后果： ①地球南、北极的冰盖逐渐消融，使海平面上升；②海平面升高，近海岸和岛国居民将面临失去家园的危险；③生物圈的平衡遭破坏，生物难以生存；④海水倒灌，良田因盐碱化而变成荒地。 2．酸雨是怎样形成的？有什么危害？ 答：二氧化硫和氮氧化物排放到大气中，会生成酸性物质，溶在雨水中便成了酸雨。酸雨具有很大的破坏力，它会导致土壤酸化，使树木等植物难以生长。 3．空气中铅尘增加有什么危害？ 答：空气中铅的含量增加，将导致儿童智力下降，也易使成年人患高血压、心脏病、中风等疾病。 4．(西宁中考)六月五日是世界环境日，小青望着川流不息的城市车流，心想石油是不可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源；化石能源的大量使用给城市造成了环境污染和热岛效应，请你设想提出一种新型能源来解决这个问题建议：使用太阳能汽车。 5．(济宁中考)为配合济宁市“五城同创”活动，小梦提出下列环保建议：①开发新能源，减少化石燃料的燃烧；②多用手帕，减少餐巾纸的使用；③市内出行乘公交车或骑自行车，少开私家车；④使用一次性发泡塑料餐具或塑料袋；⑤分类回收垃圾。其中你认为可行的是(　A　) A．①②③⑤　　　B．①③④⑤　　　C．①③⑤　　　D．①②③④⑤ 【典例3-1】巩店中学组织学生进行水资源状况调查，调查报告中的下述观点错误的是(　　) A．地球表面约71%被水覆盖，可利用的淡水资源十分丰富 B．水的污染加重了淡水危机 C．可以考虑海水淡化解决淡水危机，蒸馏法是海水淡化的方法之一 D．节约用水是每个公民应尽的义务 【答案】A 【解析】A．地球表面的水资源丰富，但可利用的淡水资源十分稀少，可直接利用的淡水资源不足总水量的1%，故A错误； B．地球上的淡水资源是十分有限的，人类生产．生活造成的水体污染加重了淡水危机，故B正确； C．海水淡化可以解决淡水危机，蒸馏法是海水淡化的方法之一，故C正确； D．目前，世界上有20多亿人口面临淡水危机，因此，节约用水是每个公民应尽的义务，故D正确。 故选A。 【典例3-2】随着人们环保意识的增强，我市环境有很大改善。以下做法不利于改善环境的是（　　） A．农村大量使用秸秆作为燃料 B．严禁燃放烟花爆竹 C．不随地乱扔垃圾 D．使用清洁能源代替化石能源 【答案】A 【解析】A．农村大量使用秸秆作为燃料，会排放温室气体二氧化碳以及一些有害气体，如一氧化碳、二氧化硫，不利于改善环境，故A符合题意； B．烟花爆竹在燃放过程会产生二氧化硫等许多有害气体，严禁其燃放能改善环境，故B不符合题意； C．不随地扔垃圾，显然能减少城市环境的破坏，能在一定程度改善环境，故C不符合题意； D．化石能源在燃烧过程排放温室气体二氧化碳以及一些有害气体，如一氧化碳、二氧化硫等。使用清洁能源代替化石能源，减少使用化石能源有利于改善环境，故D不符合题意。 故选A。 跟踪训练1 2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（    ） A．火箭使用液氢做燃料是因为液氢的热值较大 B．火箭加速上升过程中，飞船的机械能保持不变 C．随着科技的发展，火箭发动机的热机效率可达100% D．火箭点火时将燃料的化学能直接转化为火箭的机械能 【答案】A 【解析】A．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，燃烧相同质量的氢和其它燃料相比，氢放出的热量多，故A正确； B．火箭加速上升过程中，火箭的质量不变，速度和高度都增大，所以动能和势能均增大，故飞船的机械能增大，故B错误； C．发动机在工作时避免不了热量损失、机械损失，故火箭发动机的热机效率不可能达到100%，故C错误； D．火箭点火时将燃料的化学能转化为内能，再由内能转化为火箭的机械能，故D错误。 故选A。 跟踪训练2 在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比 ；从环保角度分析它突出的优点是 。 【答案】热值大 污染小 【解析】[1]根据热值的知识可知，相等质量的物质，热值大的放热就多。 [2]根据能源的知识可知，天然气燃烧污染小，煤燃烧还要放出别的废气，污染大。 【能力培优练】 1．《天工开物》一书中有关于利用铜铸币的情景。铸币时，燃料燃烧的过程是化学能转化为 的过程。将熔化成液态的铜倒入钱币模子，在凝固过程中，铜的内能 （选填“增大”减小或不变） 【答案】内能 减小 【解析】[1]燃料燃烧的过程，能量转化是化学能转化为内能。 [2]液态的金属凝固成固态的过程中，放出热量，温度降低，内能减小。 2．自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为 能；电动机带动抽水机把水送到高处，电能转化为 能。 【答案】 内 机械 【解析】[1]摩擦生热的能量转化是将机械能转化为内能。 [2]电动机带动抽水机把水送到高处的能量转化是电能转化为机械能。 3．LED灯带在装饰材料中被广泛应用。小明在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经直流电源适配器（类似于手机充电器）接入家庭电路，灯不亮；对调电池正负极后灯亮了（　　） A．一只LED灯正常工作时的电压是220V B．灯带中一只LED灯断路其它灯不亮 C．LED灯工作时主要将电能转化为内能 D．灯带中一只LED灯装反了其它灯还能亮。 【答案】B 【解析】A．LED灯总电压是220V，根据串联分压的特点，一只LED灯正常工作时的电压小于220V，故A不符合题意； B．因为灯带中的LED灯是串联的，所以灯带中一只LED灯断路后其它灯将不亮，故B符合题意； C．用手试摸，说明LED灯主要是将电能转化为光能，故C不符合题意； D．LED灯是半导体材料制成，所以灯带中一只LED灯装反了其它灯不能亮，故D不符合题意。 故选B。 4．2023年5月17日西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。下列说法中正确的是（    ） A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大 B．与液氢相比，氢气的分子间作用力更大 C．火箭所使用的喷气式发动机也属于热机 D．火箭升空时与空气摩擦生热，温度升高，且机械能增大，此过程不遵循能量守恒定律 【答案】C 【解析】A．发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A错误； B．同种物质状态不同，分子间的作用力大小不同。氢气与液氢相比，氢气的分子间距离更大，使得分子间的作用力更小一些，故B错误； C．各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机。故火箭的喷气式发动机是热机的一种，故C正确； D．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。火箭升空过程中，外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，温度升高，且燃料燃烧释放的内能转化机械能，其机械能增大，此过程遵循能量守恒定律，故D错误。 故选C。 5．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉发射成功。火箭加速升空时，通过燃烧助推将燃料的化学能最终转化为整体的 能；几分钟后，第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，这是利用 的方法改变物体的内能 【答案】机械能和内 做功 【解析】[1]火箭加速升空时，通过燃烧燃料将燃料的化学能转化为向后喷出的燃气的内能，最终通过助推转化为整体的机械能和内能。 [2]第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，坠落过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，温度升高，内能变大，其内能的改变是通过做功的方式实现的。 6．如图，在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花会被点燃。原因是活塞压缩空气做功，空气内能 ，温度升高，达到硝化棉的燃点。其中硝化棉燃烧时将 能转化为内能。 【答案】 增大 化学 【解析】[1][2]当把活塞迅速压下去时，压缩空气，活塞对空气做功，机械能转化为内能，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃烧点，硝化棉就燃烧起来；硝化棉在燃烧过程中将化学能转化为内能。 7．如图所示的“星球太阳”号是一艘利用太阳能作为动力驱动的双体船，船体上方有500m2的太阳能板为其提供动力。动力船将太阳能最终转化为船的 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】机械 可再生 【解析】[1]动力船上的太阳能电池板将太阳能转化为电能再转化为船的机械能 [2]可以源源不断从自然界获得的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源；太阳能可以源源不断的获得，是可以再生的，故它是可再生能源。 8．青海省位于我国西部，拥有极其丰富的太阳能、风能、水能等多种清洁能源。图中不属于利用清洁能源发电的是 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图，其中丙图是将 能转化成电能。 【答案】甲 机械能 【解析】[1][2]图甲是火力发电，有废气、废渣等的产生，其中不属于利用清洁能源发电的是甲图，其中丙图风力发电，是将机械能转化成电能。 9．扬州是全国著名路灯制造基地，近年智能化光电互补式路灯大量使用，该路灯装有太阳能发电装置，白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间由蓄电池或交流电源对路灯供电，太阳能发电装置是将 能转化为 能，电源是将 能转化为 能的装置。 【答案】 太阳 电 化学 电 【解析】[1][2][3][4]太阳能电池板工作时，先将太阳能转化为电能，然后将电能转化为化学能储存在蓄电池中；夜间路灯发光过程是蓄电池放电过程，蓄电池将化学能转化成电能，供给路灯使用。 10．如图所示，“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，在这期间关闭动力，动车依靠惯性前行并带动发电机发电，速度从250km/h减至90km/h；第二阶段采用“机械刹”，速度从90km/h不断减小直至停下来。“和谐号”动车在进站前减速的第一阶段将机械能转化为 能，第二阶段将机械能转化为 能，整个过程中，遵循 守恒。 【答案】电 内 能量 【解析】[1][2][3]第一阶段减速过程中，由于动车继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能。列车在第二阶段机械制动过程中，采用传统的机械刹车，列车克服摩擦做功，将机械能转化成了内能。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。该过程遵循能量守恒定律。 11．我们能观看太空授课，是靠 将信号从空间站传回到地球的，空间站的电力是由太阳能电池板提供的，太阳能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。 【答案】电磁波 可再生能源 【解析】[1]空间站是真空环境，不能传播声音，我们可以观看太空授课，是空间站通过电磁波，把信号传回到地球。 [2]太阳能可以从自然界源源不断地得到，所以太阳能属于可再生能源。 12．北京时间2023年5月30日9时31分，神舟十六号载人飞船搭载长征二号F遥十六运载火箭成功发射升空。发射过程中宇航员说“很舒服”，声音是通过 波传到地球的。太阳能就是来自太阳内的 （选填“核聚变”或“核裂变”）。 【答案】 电磁 核聚变 【解析】[1]声音的传播需要介质，真空不能传声；电磁波可以在真空中传播。发射过程中宇航员说“很舒服”，声音经过转换为加载到高频电磁波上，是通过电磁波传到地球的。 [2]获得核能的两种途径:核裂变和核聚变，太阳能就是来自太阳内的核聚变。 13．能源是当今社会发展的重要支柱。其中核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。太阳能的应用非常广泛，与火力发电相比，它的优点是 。 【答案】不可再生 核裂变 清洁无污染 【解析】[1]核燃料属于矿产资源，在短期内无法恢复、再生，属于不可再生能源。 [2]核反应堆是一种通过可控链式反应，即核裂变获得核能的装置。 [3]火力发电污染较严重，太阳能发电具有清洁无污染、可再生、取之不尽用之不竭等优点。 14．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 （1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应； （2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】 （3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）    【答案】 可再生 核聚变（热核） 2.52×107J 7度 【解析】（1）[1][2]太阳能是可以源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源；太阳能来自于太阳内部的核聚变反应，聚变又叫热核反应。 （2）[3][4]水的总质量 m=ρV=1×103kg／m3×100×103m3=100kg 水吸收的热量 Q＝c水m（t2一t1）＝4.2×103J／（kg·℃）×100kg×（78—18）℃＝2.52×107J 相当于节约电能 （3）[5]测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。光热转化效率 答：（1）太阳能是可再生。太阳的巨大能量来自于太阳内部的聚变（热核）反应； （2）热水器中的水吸收了2.52×107J的热量；与使用电热水器相比，相当于节约了7度电； （3）太阳能热水器的有效受光面积S和光照时间t；光热转化效率。 【链接中考】 1．（2025·青海·中考真题）物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是（ ） A.中国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了次声波 B.青海绿电资源丰富，目前主要利用的有水能、太阳能、风能 C.在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息 D.“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电 【答案】A 【详解】A,5G信号传递利用的是电磁波，而次声波是频率低于20H的声波，不能用于5G信号传递，故A说法错误。 B，青海地区水能，太阳能，风能资源丰富，目前这些都是主要利用的绿电资源，故B说法正确。 C，光导纤维利用激光的全反射原理，激光频率高，在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息，故C说法正确。 D，华龙一号利用核裂变发电，核裂变是可控的，故D说法正确。 故选：A。 2．（2025·江苏镇江·中考真题）核电站利用核反应堆提供的能量发电，以下说法正确的是 （ ）  A.核能属于可再生能源 B.核能转化为电能的效率可达100% C.核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动加剧 D.核反应堆产生的中子带正电 【答案】C 【详解】A，核能是不可能在短期内从自然界得到补充的能源。属于不可再生能源，故A错误； B，由于有不可避免的损耗，核燃料能量转化的效率不可能达100%，故B错误； C，核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动将加剧，故 C正确； D，核反应堆产生的中子不带电，故D错误。 故选：C。 3．（2025·甘肃武威·中考真题）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 【答案】会聚 核聚变 【详解】由题干中"将纸巾点燃"可知，冰透镜对阳光有会聚作用。 太阳辐射出巨大的光和热。就是我们通常所说的太阳能。太阳能来自于太阳内部发生的核聚变反应。 故本题答案为：会聚 核聚变。 4．（2025·山东滨州·中考真题）2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 【答案】核聚变 【详解】题目描述了'新一代人造太阳'的'中国环流三号'托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，这表明该装置是利用可控的核聚变释放的核能来工作的。 确定能量来源是核聚变还是核裂变。根据题目描述，该装置的工作原理与太阳发光发热的原理一样，即通过可控的核聚变来释放能量。 故答案为：核聚变。 5．（2025·四川凉山·中考真题）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。 【答案】电；聚 【详解】太阳能电池板将太阳能转化电能，再通过蓄电池将电能转化为化学能储存起来； 由较轻的原子核聚合成较重的原子核时，会释放出巨大的能量，这是太阳内部每时每刻进行的核聚变反应。 故答案为：电；聚。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 能源的转化与能量守恒 第4节 能源、环境与可持续发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能到转移和转化 1 题型2 能量守恒与能在转移过程中的方向性 2 题型3 能源与环境 3 【能力培优练】 5 【链接中考】 8 【重难题型讲解】 题型1 能到转移和转化 1．什么叫能量的转移与转化？ 答：自然界中的能量不仅可以从一个物体 到其他物体，而且在一定条件下，形式不同的能量之间还可以相互 。 2．说出下列过程中能量转化或转移的情况： (1)火箭点燃后腾空而起： → ； (2)飞驰的流星拖着一条发光的尾巴： → ； (3)电饭煲通电煮饭： → ； (4)晒太阳感到暖和： → ； (5)植物的光合作用： → 。 【典例1-1】如图所示试管中装有水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾后，小叶轮转动，下列说法正确的是(　　) A．玻璃管口冒出的“白气”是汽化成的水蒸气 B．小叶轮的转动是内能转化为机械能 C．小叶轮的转动是机械能转化为内能 D．内燃机中的压缩冲程与此相同 【典例1-2】人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（　　） A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能 B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能 C．秋千向下摆的过程中，动能转化为重力势能 D．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 跟踪训练1 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（　　） 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 跟踪训练2 如图，小明同学拍摄了一张小球掉落地面弹跳的频闪照片，在这个过程中小球有一部分机械能转化成了 ，能量的总量 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 题型2 能量守恒与能在转移过程中的方向性 1．什么叫能量守恒定律？ 答：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体 到其他物体，或者从一种形式 为其他形式。能量在转移和转化过程中，能的总量 。这就是能量守恒定律。 2．为什么制作“永动机”是永远失败的？ 答：因为“永动机”不符合 。 3．既然能量是守恒的，那么地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源呢？ 答：能量的转化和转移具有 性，有些能量可以利用，有些则不能。我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 4．冬天，暖气把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，我们不能把这些能量重新收集起来供来年再用，一般情况下，内能只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。上述事例说明：能量的转化、能量的转移，都是有 性的。 【典例2-1】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体；(2)汽车制动时，由于摩擦，汽车的机械能转变为地面．空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，以上两个事实说明能量的转化和转移具有(　　) A．任意性 B．方向性 C．单一性 D．不确定性 【典例2-2】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 为其他形式，或者从一个物体 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。能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都不能无中生有的制造能量，因此 (填“能”或“不能”)制造出永动机。 跟踪训练1 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（    ） A．机械能守恒 B．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 C．只有动能和重力势能的相互转化 D．能量正在消失 跟踪训练2 现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的 能转化为电能，为电池充电。有人认为，只要进行技术再革新，汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了，请评价这种观点的科学性： 。    题型3 能源与环境 1．什么叫温室效应？有什么严重后果？ 答：过量的 、 (又称氟利昂)等气体排放到大气中后，会集聚成一个 气体层，使地球表面的辐射热不易向空间散发出去，导致全球的平均温度 ，形成了 ，会造成如下严重后果： ①地球南、北极的冰盖逐渐消融，使海平面上升；②海平面升高，近海岸和岛国居民将面临失去家园的危险；③生物圈的平衡遭破坏，生物难以生存；④海水倒灌，良田因盐碱化而变成荒地。 2．酸雨是怎样形成的？有什么危害？ 答： 和 排放到大气中，会生成酸性物质，溶在雨水中便成了酸雨。酸雨具有很大的破坏力，它会导致 ，使 等植物难以生长。 3．空气中铅尘增加有什么危害？ 答：空气中铅的含量增加，将导致儿童 ，也易使成年人患 、 、 等疾病。 4．(西宁中考)六月五日是世界环境日，小青望着川流不息的城市车流，心想石油是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源；化石能源的大量使用给城市造成了环境污染和热岛效应，请你设想提出一种新型能源来解决这个问题建议： 。 5．(济宁中考)为配合济宁市“五城同创”活动，小梦提出下列环保建议：①开发新能源，减少化石燃料的燃烧；②多用手帕，减少餐巾纸的使用；③市内出行乘公交车或骑自行车，少开私家车；④使用一次性发泡塑料餐具或塑料袋；⑤分类回收垃圾。其中你认为可行的是(　　 ) A．①②③⑤　　　B．①③④⑤　　　C．①③⑤　　　D．①②③④⑤ 【典例3-1】巩店中学组织学生进行水资源状况调查，调查报告中的下述观点错误的是(　　) A．地球表面约71%被水覆盖，可利用的淡水资源十分丰富 B．水的污染加重了淡水危机 C．可以考虑海水淡化解决淡水危机，蒸馏法是海水淡化的方法之一 D．节约用水是每个公民应尽的义务 【典例3-2】随着人们环保意识的增强，我市环境有很大改善。以下做法不利于改善环境的是（　　） A．农村大量使用秸秆作为燃料 B．严禁燃放烟花爆竹 C．不随地乱扔垃圾 D．使用清洁能源代替化石能源 跟踪训练1 2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（    ） A．火箭使用液氢做燃料是因为液氢的热值较大 B．火箭加速上升过程中，飞船的机械能保持不变 C．随着科技的发展，火箭发动机的热机效率可达100% D．火箭点火时将燃料的化学能直接转化为火箭的机械能 跟踪训练2 在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比 ；从环保角度分析它突出的优点是 。 【答案】热值大 污染小 【解析】[1]根据热值的知识可知，相等质量的物质，热值大的放热就多。 [2]根据能源的知识可知，天然气燃烧污染小，煤燃烧还要放出别的废气，污染大。 【能力培优练】 1．《天工开物》一书中有关于利用铜铸币的情景。铸币时，燃料燃烧的过程是化学能转化为 的过程。将熔化成液态的铜倒入钱币模子，在凝固过程中，铜的内能 （选填“增大”减小或不变） 2．自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为 能；电动机带动抽水机把水送到高处，电能转化为 能。 3．LED灯带在装饰材料中被广泛应用。小明在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经直流电源适配器（类似于手机充电器）接入家庭电路，灯不亮；对调电池正负极后灯亮了（　　） A．一只LED灯正常工作时的电压是220V B．灯带中一只LED灯断路其它灯不亮 C．LED灯工作时主要将电能转化为内能 D．灯带中一只LED灯装反了其它灯还能亮。 4．2023年5月17日西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。下列说法中正确的是（    ） A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大 B．与液氢相比，氢气的分子间作用力更大 C．火箭所使用的喷气式发动机也属于热机 D．火箭升空时与空气摩擦生热，温度升高，且机械能增大，此过程不遵循能量守恒定律 5．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉发射成功。火箭加速升空时，通过燃烧助推将燃料的化学能最终转化为整体的 能；几分钟后，第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，这是利用 的方法改变物体的内能。 6．如图，在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花会被点燃。原因是活塞压缩空气做功，空气内能 ，温度升高，达到硝化棉的燃点。其中硝化棉燃烧时将 能转化为内能。 7．如图所示的“星球太阳”号是一艘利用太阳能作为动力驱动的双体船，船体上方有500m2的太阳能板为其提供动力。动力船将太阳能最终转化为船的 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 8．青海省位于我国西部，拥有极其丰富的太阳能、风能、水能等多种清洁能源。图中不属于利用清洁能源发电的是 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图，其中丙图是将 能转化成电能。 9．扬州是全国著名路灯制造基地，近年智能化光电互补式路灯大量使用，该路灯装有太阳能发电装置，白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间由蓄电池或交流电源对路灯供电，太阳能发电装置是将 能转化为 能，电源是将 能转化为 能的装置。 10．如图所示，“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，在这期间关闭动力，动车依靠惯性前行并带动发电机发电，速度从250km/h减至90km/h；第二阶段采用“机械刹”，速度从90km/h不断减小直至停下来。“和谐号”动车在进站前减速的第一阶段将机械能转化为 能，第二阶段将机械能转化为 能，整个过程中，遵循 守恒。 11．我们能观看太空授课，是靠 将信号从空间站传回到地球的，空间站的电力是由太阳能电池板提供的，太阳能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。 12．北京时间2023年5月30日9时31分，神舟十六号载人飞船搭载长征二号F遥十六运载火箭成功发射升空。发射过程中宇航员说“很舒服”，声音是通过 波传到地球的。太阳能就是来自太阳内的 （选填“核聚变”或“核裂变”）。 13．能源是当今社会发展的重要支柱。其中核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。太阳能的应用非常广泛，与火力发电相比，它的优点是 。 14．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 （1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应； （2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】 （3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）    【链接中考】 1．（2025·青海·中考真题）物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是（ ） A.中国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了次声波 B.青海绿电资源丰富，目前主要利用的有水能、太阳能、风能 C.在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息 D.“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电 2．（2025·江苏镇江·中考真题）核电站利用核反应堆提供的能量发电，以下说法正确的是 （ ）  A.核能属于可再生能源 B.核能转化为电能的效率可达100% C.核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动加剧 D.核反应堆产生的中子带正电 3．（2025·甘肃武威·中考真题）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 4．（2025·山东滨州·中考真题）2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 5．（2025·四川凉山·中考真题）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $