6.1能量的多种形式（重难点专练）物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 以“能量形式-辨析-转化-应用”为逻辑主线，通过“解题必备+典例精析+举一反三”体系化训练，强化能量观念与科学思维 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |常见能量形式及本质特征|1典例+3题|能量定义→力学/热学/电磁等形式特征分类|从能量基本概念出发，建立“运动形式-能量类型”对应模型| |能量形式辨析与场景|1典例+3题|场景分析→易混能量对比（机械能vs内能等）|通过具体场景巩固能量形式识别，深化概念理解| |能量转化与转移规律|1典例+3题|转化与转移区别→守恒定律→方向性分析|从规律本质到应用条件，构建能量变化分析框架| |生活科技能量转化实例|1典例+3题|实例拆解→能量流向追踪（如电池充放电）|联系生产生活，体现科学态度与社会责任|

6.1能量的多种形式（重难点专练） 题型01常见的能量形式及本质特征 题型02不同能量形式的辨析与对应场景 题型03能量的转化与转移基本规律 题型04生活与科技中的能量转化实例分析 ▌题型01常见的能量形式及本质特征 解题必备 1.能量的基本定义 能量是衡量物体做功本领大小的物理量，一切物质都具有能量，能量不能脱离物质而独立存在。物质的运动形式多种多样，对应的能量形式也各不相同，不同形式的能量对应不同的物质运动形态。 2.力学相关能量形式 (1)机械能：物体做机械运动所具有的能量，是动能和势能的统称。动能是物体由于运动而具有的能量；势能包括重力势能和弹性势能，分别由物体的高度位置、弹性形变产生。 (2)机械能的核心特征：与物体的宏观机械运动相关，是日常生活中最常见的能量形式，可通过机械做功实现转移与转化。 3.热学相关能量形式——内能 物体内所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。一切物体在任何温度下都具有内能，内能与物体的温度、质量、状态、物质种类有关，与物体的宏观机械运动无关。 4.电磁相关能量形式 (1)电能：电荷定向移动或电场、磁场具有的能量，广泛应用于各类电器设备，是现代生活最常用的能量形式。 (2)电磁能：电场和磁场本身具有的能量，电磁波的传播过程本质上是电磁能的传播过程。 5.化学能与核能 (1)化学能：储存在物质化学键中的能量，储存在燃料、食物、电池等物质内部，发生化学反应时可释放或吸收化学能。 (2)核能：原子核发生裂变或聚变反应时释放的能量，能量密度极大，属于高端清洁能源，应用于核电、核科研等领域。 典例精析 例题1、下列说法中正确的是（　　） A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 举一反三 1．如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 2．下列说法正确的是（　　） A．在热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能 B．在热传递中，热量不可能自发地从高温物体传向低温物体 C．热机的效率从理论上讲可以达到100% D．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能存在的 3．如图所示，风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某段时间内该区域的风速大小为v，风向恰好与叶片转动的圆面垂直。已知空气的密度为ρ，风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η，则此风力发电机发电的功率为（　　） A． B． C． D． ▌题型02不同能量形式的辨析与对应场景 解题必备 1.各类能量形式对应场景梳理 (1)机械能：运动的汽车、高空的重物、发生形变的弹簧、流动的河水等，所有涉及宏观机械运动、位置高度、弹性形变的场景均存在机械能。 (2)内能：所有常温物体、燃烧的火焰、发热的电器、温热的水流，只要有物质、有分子热运动，就存在内能。 (3)电能：通电导线、工作的电器、充电电池、雷电现象，电荷运动与电磁场工作场景均涉及电能、电磁能。 (4)化学能：煤炭、石油、天然气等化石燃料，蔬菜水果、肉类等食物，干电池、蓄电池内部储能，均储存大量化学能。 (5)核能：核电站核反应堆、核武器、太阳内部的核聚变反应、核物理实验场景。 (6)光能与声能：太阳光、灯光、激光等为光能；物体振动发声、声波传播过程具有声能。 2.易混淆能量辨析要点 (1)机械能VS内能：机械能对应宏观物体运动，内能对应微观分子无规则运动，二者相互独立、可相互转化。 (2)化学能VS内能：化学能是储存态能量，需通过化学反应释放；内能是物体即时状态的能量，无需反应即可存在。 (3)电能VS电磁能：电能侧重电荷运动的能量，电磁能侧重电磁场本身的能量，本质同源，应用场景不同。 典例精析 例题2、太阳能将成为21世纪人类的主要能源之一，图是太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到热水器单位面积的能量约为，一台热水器的聚热面积约4。若每天太阳的照射等效于直射3h，太阳能的20%可转化为水的内能，则这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为（　　） A． B． C． 举一反三 4．2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 5．2024年5月1日国家发改委公布，中国新能源汽车产销量已连续9年位居全球首位，我国电动化技术总体处于全球领先水平。一辆新能源电动汽车所用电池是锂电池，在水平公路上加速启动，在此过程中电能向其他形式的能量转化，下列说法正确的是（    ） A．电能转化为化学能和内能 B．电能转化为重力势能和内能 C．电能转化为动能和重力势能 D．电能转化为动能和内能 6．一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是（　　） A．小风扇是用来给太阳能电池板散热的 B．小风扇是小型电动机，将电能转化为风能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 ▌题型03能量的转化与转移基本规律 解题必备 1.能量转化与转移的区别 (1)能量转化：能量从一种形式变为另一种形式，能量的种类发生改变，是不同运动形式对应的能量变换。例如：摩擦生热是机械能转化为内能。 (2)能量转移：能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式保持不变。例如：热传递过程中内能从高温物体转移到低温物体。 2.能量守恒基本定律 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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。这是自然界最普遍、最基本的规律之一，适用于一切物理、化学、生物过程。 3.能量转化的方向性特点 自然界中自发的能量转化、转移过程具有方向性。例如：内能可以自发从高温物体转移到低温物体，但不能自发反向转移；机械能可以自发转化为内能，但内能不能自发全部转化为机械能。 4.能量损耗的本质 生活中很多能量利用过程存在损耗，并非能量消失，而是部分能量转化为内能等难以被利用的能量形式，散失到环境中，总能量依然守恒。 典例精析 例题3、在2023杭州亚运会上，我国撑杆跳运动员李玲再次夺取金牌，下图为她在比赛中的几个画面。下列说法中正确的是（　　） A．运动员通过最高点时的速度为0 B．撑杆恢复形变的过程中，弹性势能完全转化为动能 C．运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小 D．运动员要成功跃过横杆，其重心必须高于横杆 举一反三 7．科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 8．受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 9．（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 ▌题型04生活与科技中的能量转化实例分析 解题必备 1.日常生活常见能量转化实例 (1)摩擦生热、搓手取暖：机械能→内能 (2)燃料燃烧(煤炭、汽油、天然气)：化学能→内能 (3)白炽灯发光发热：电能→光能+内能 (4)电风扇、电动机工作：电能→机械能(少量内能损耗) (5)太阳能热水器、光伏板：光能→内能、光能→电能 (6)食物消化供能：化学能→机械能、内能 2.工业与科技设备能量转化 (1)发电机、水力发电、风力发电：机械能→电能 (2)蓄电池充电：电能→化学能；蓄电池放电：化学能→电能 (3)核电站发电：核能→内能→机械能→电能 (4)火箭升空、汽车行驶：燃料化学能→内能→机械能 3.自然现象中的能量转化 (1)光合作用：光能→化学能(植物储存能量) (2)雷电现象：电磁能→光能、声能、内能 (3)瀑布下落：重力势能→动能、内能 典例精析 例题4、如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 举一反三 10．一辆汽车以80km/h的速度匀速行驶，每10km耗油约1L，根据汽油的热值进行简单的计算可知，此时消耗的功率约为70kW。如图为汽车行驶时功率分配的大致比例图，具体来说，在70kW中，约有1kW由于汽油的蒸发而“消失”，化学能无法利用成为化学污染源，大约只有17kW用于做功，而其余的52kW包括了排气管排出的废热和散热器的热量，两者约各占一半，用于做功的17kW也有不少损耗，约5kW用于发动机的水箱循环和空调，约3kW消耗于传动装置，最后只有9kW到达驱动轮。下列说法正确的是（　　） A．汽油属于可再生能源 B．整辆车的总效率仅有13%左右 C．汽车匀速行驶时所受的阻力约为3150N D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约5.2104J 11．下列做法，可节约用电的是（     ） A．将LED更换为白炽灯 B．电器长时间不用时，关闭其电源 C．频繁开关冰箱门 D．炎热夏天在办公室使用空调时，温度设置为18℃ 12．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.1能量的多种形式（重难点专练） 题型01常见的能量形式及本质特征 题型02不同能量形式的辨析与对应场景 题型03能量的转化与转移基本规律 题型04生活与科技中的能量转化实例分析 ▌题型01常见的能量形式及本质特征 解题必备 1.能量的基本定义 能量是衡量物体做功本领大小的物理量，一切物质都具有能量，能量不能脱离物质而独立存在。物质的运动形式多种多样，对应的能量形式也各不相同，不同形式的能量对应不同的物质运动形态。 2.力学相关能量形式 (1)机械能：物体做机械运动所具有的能量，是动能和势能的统称。动能是物体由于运动而具有的能量；势能包括重力势能和弹性势能，分别由物体的高度位置、弹性形变产生。 (2)机械能的核心特征：与物体的宏观机械运动相关，是日常生活中最常见的能量形式，可通过机械做功实现转移与转化。 3.热学相关能量形式——内能 物体内所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。一切物体在任何温度下都具有内能，内能与物体的温度、质量、状态、物质种类有关，与物体的宏观机械运动无关。 4.电磁相关能量形式 (1)电能：电荷定向移动或电场、磁场具有的能量，广泛应用于各类电器设备，是现代生活最常用的能量形式。 (2)电磁能：电场和磁场本身具有的能量，电磁波的传播过程本质上是电磁能的传播过程。 5.化学能与核能 (1)化学能：储存在物质化学键中的能量，储存在燃料、食物、电池等物质内部，发生化学反应时可释放或吸收化学能。 (2)核能：原子核发生裂变或聚变反应时释放的能量，能量密度极大，属于高端清洁能源，应用于核电、核科研等领域。 典例精析 例题1、下列说法中正确的是（　　） A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 【答案】C 【详解】A．能量的转换过程具有方向性，并不是所有能量守恒过程均可以自发进行，故A错误； B．热的传导具有方向性，摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，故B错误； C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，故C正确； D．虽然总能量是守恒的；但对能源的过度消耗将使自然界的能量的品质不断降低，形成“能源危机”，故D错误。 故选C。 举一反三 1．如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 【答案】A 【详解】A．太阳能可以持续获取，短时间能恢复，是可再生能源，故A正确； B．太阳能电池板把太阳能转化为电能；给蓄电池充电过程中将电能转化成化学能，故B错误； C．在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m²太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W，由于该太阳能电池板面积为0.025m2，且光电转化效率（即发电效率）为20%，故功率为，故C错误； D．节能灯正常发光10h消耗的电能为，故D错误。 故选A。 2．下列说法正确的是（　　） A．在热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能 B．在热传递中，热量不可能自发地从高温物体传向低温物体 C．热机的效率从理论上讲可以达到100% D．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能存在的 【答案】A 【详解】A．根据热力学第二定律，热机工作时必须有热量释放到低温热源，无法将全部内能转化为机械能，A正确； B．热量自发传递的方向是从高温物体到低温物体，而反向传递需外界做功，B错误； C．热机效率的理论上限由卡诺定理决定（），无法达到100%，C错误； D．能量守恒指总量不变，但可用能源会因品质降低而减少，导致能源危机，D错误。 故选A。 3．如图所示，风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某段时间内该区域的风速大小为v，风向恰好与叶片转动的圆面垂直。已知空气的密度为ρ，风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η，则此风力发电机发电的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设在时间t内通过叶片的空气动能 则发电机发电的功率 联立解得 故选D。 ▌题型02不同能量形式的辨析与对应场景 解题必备 1.各类能量形式对应场景梳理 (1)机械能：运动的汽车、高空的重物、发生形变的弹簧、流动的河水等，所有涉及宏观机械运动、位置高度、弹性形变的场景均存在机械能。 (2)内能：所有常温物体、燃烧的火焰、发热的电器、温热的水流，只要有物质、有分子热运动，就存在内能。 (3)电能：通电导线、工作的电器、充电电池、雷电现象，电荷运动与电磁场工作场景均涉及电能、电磁能。 (4)化学能：煤炭、石油、天然气等化石燃料，蔬菜水果、肉类等食物，干电池、蓄电池内部储能，均储存大量化学能。 (5)核能：核电站核反应堆、核武器、太阳内部的核聚变反应、核物理实验场景。 (6)光能与声能：太阳光、灯光、激光等为光能；物体振动发声、声波传播过程具有声能。 2.易混淆能量辨析要点 (1)机械能VS内能：机械能对应宏观物体运动，内能对应微观分子无规则运动，二者相互独立、可相互转化。 (2)化学能VS内能：化学能是储存态能量，需通过化学反应释放；内能是物体即时状态的能量，无需反应即可存在。 (3)电能VS电磁能：电能侧重电荷运动的能量，电磁能侧重电磁场本身的能量，本质同源，应用场景不同。 典例精析 例题2、太阳能将成为21世纪人类的主要能源之一，图是太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到热水器单位面积的能量约为，一台热水器的聚热面积约4。若每天太阳的照射等效于直射3h，太阳能的20%可转化为水的内能，则这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为（　　） A． B． C． 【答案】C 【详解】这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为 故选C。 举一反三 4．2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 【答案】B 【详解】A．千瓦是功率单位，故A错误； B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故B正确； C．风能、太阳能、地热能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故C错误； D．虽然水能是可再生能源，但不论科技如何发展，利用水能的机器，效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 5．2024年5月1日国家发改委公布，中国新能源汽车产销量已连续9年位居全球首位，我国电动化技术总体处于全球领先水平。一辆新能源电动汽车所用电池是锂电池，在水平公路上加速启动，在此过程中电能向其他形式的能量转化，下列说法正确的是（    ） A．电能转化为化学能和内能 B．电能转化为重力势能和内能 C．电能转化为动能和重力势能 D．电能转化为动能和内能 【答案】D 【详解】普通路面上摩擦力都是不能忽略不计的，另外电动汽车车轮与轴之间也有摩擦，由于摩擦生热，部分电能向内能转化，另外电池和电动机均有电阻，电流通过这些电阻的过程中将产生焦耳热，在水平公路上加速启动，速度增大，动能增大，所以电能转化为动能和内能。 故选D。 6．一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是（　　） A．小风扇是用来给太阳能电池板散热的 B．小风扇是小型电动机，将电能转化为风能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 【答案】C 【详解】A B．“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用，故AB错误； C．“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，故C正确； D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D错误。 故选C。 ▌题型03能量的转化与转移基本规律 解题必备 1.能量转化与转移的区别 (1)能量转化：能量从一种形式变为另一种形式，能量的种类发生改变，是不同运动形式对应的能量变换。例如：摩擦生热是机械能转化为内能。 (2)能量转移：能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式保持不变。例如：热传递过程中内能从高温物体转移到低温物体。 2.能量守恒基本定律 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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。这是自然界最普遍、最基本的规律之一，适用于一切物理、化学、生物过程。 3.能量转化的方向性特点 自然界中自发的能量转化、转移过程具有方向性。例如：内能可以自发从高温物体转移到低温物体，但不能自发反向转移；机械能可以自发转化为内能，但内能不能自发全部转化为机械能。 4.能量损耗的本质 生活中很多能量利用过程存在损耗，并非能量消失，而是部分能量转化为内能等难以被利用的能量形式，散失到环境中，总能量依然守恒。 典例精析 例题3、在2023杭州亚运会上，我国撑杆跳运动员李玲再次夺取金牌，下图为她在比赛中的几个画面。下列说法中正确的是（　　） A．运动员通过最高点时的速度为0 B．撑杆恢复形变的过程中，弹性势能完全转化为动能 C．运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小 D．运动员要成功跃过横杆，其重心必须高于横杆 【答案】C 【详解】A．运动员通过最高点时还具有水平分速度，速度不为零。如果速度为零，接下来将会做自由落体运动而碰到杆，故A错误； BC．运动员起跳过程中，杆先由直变弯，运动员的动能转化为杆的弹性势能和运动员的重力势能，然后杆再由弯变直，弹性势能又转化为机械能，所以在运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小，故B错误，C正确； D．从图中可看出，运动员越过横杆时身体向下弯曲，其重心可能在腰部下方，即重心可能在横杆的下方，故D错误。 故选C。 举一反三 7．科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 【答案】B 【详解】A．匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻改变，加速度不为零，合外力不为零，不是平衡状态，A错误； B．根据万有引力提供向心力可知 解得 由此可知，轨道半径越大，角速度越小，B正确； C．根据万有引力定律 可知，其它情况相同时，轨道半径越大，万有引力越小，C错误； D．“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，需要其它动力提供能量，故机械能增大，而不是减小，D错误。 故选B。 8．受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 【答案】B 【详解】A．下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，则空气阻力 由牛顿第二定律得 解得 则加速下落过程中冰雹变小，故A错误； B．由冰雹的动能，可知加速下落过程中冰雹的速度增大，动能增大，故B正确； C．冰雹加速下落过程中，空气阻力做负功，冰雹的机械能减小，故C错误； D．克服空气阻力做功的功率 所以克服空气阻力做功的功率与其速度的平方成正比，故D错误。 故选B。 9．（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 【答案】AD 【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为 A正确； B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知 解得速度为 B错误； C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为 电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为 C错误； D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则 D正确。 故选AD。 ▌题型04生活与科技中的能量转化实例分析 解题必备 1.日常生活常见能量转化实例 (1)摩擦生热、搓手取暖：机械能→内能 (2)燃料燃烧(煤炭、汽油、天然气)：化学能→内能 (3)白炽灯发光发热：电能→光能+内能 (4)电风扇、电动机工作：电能→机械能(少量内能损耗) (5)太阳能热水器、光伏板：光能→内能、光能→电能 (6)食物消化供能：化学能→机械能、内能 2.工业与科技设备能量转化 (1)发电机、水力发电、风力发电：机械能→电能 (2)蓄电池充电：电能→化学能；蓄电池放电：化学能→电能 (3)核电站发电：核能→内能→机械能→电能 (4)火箭升空、汽车行驶：燃料化学能→内能→机械能 3.自然现象中的能量转化 (1)光合作用：光能→化学能(植物储存能量) (2)雷电现象：电磁能→光能、声能、内能 (3)瀑布下落：重力势能→动能、内能 典例精析 例题4、如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 【答案】D 【详解】AB．水力发电不会有污染，同时将水的机械能转化为电能，故AB正确； C．如果仅将水落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确； D．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。 该题选择错误选项，故选D。 举一反三 10．一辆汽车以80km/h的速度匀速行驶，每10km耗油约1L，根据汽油的热值进行简单的计算可知，此时消耗的功率约为70kW。如图为汽车行驶时功率分配的大致比例图，具体来说，在70kW中，约有1kW由于汽油的蒸发而“消失”，化学能无法利用成为化学污染源，大约只有17kW用于做功，而其余的52kW包括了排气管排出的废热和散热器的热量，两者约各占一半，用于做功的17kW也有不少损耗，约5kW用于发动机的水箱循环和空调，约3kW消耗于传动装置，最后只有9kW到达驱动轮。下列说法正确的是（　　） A．汽油属于可再生能源 B．整辆车的总效率仅有13%左右 C．汽车匀速行驶时所受的阻力约为3150N D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约5.2104J 【答案】B 【详解】A．汽油属于不可再生能源，故A错误； B．整辆车的总效率仅有 故B正确； C．汽车匀速行驶时所受的阻力等于牵引力 故C错误； D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约 E=70103J-9103J=61103J 故D错误。 故选B。 11．下列做法，可节约用电的是（     ） A．将LED更换为白炽灯 B．电器长时间不用时，关闭其电源 C．频繁开关冰箱门 D．炎热夏天在办公室使用空调时，温度设置为18℃ 【答案】B 【详解】A．LED灯是将电能直接转化为光能，能量利用率高，而白炽灯时通光电热丝发热而产生光能，更多的将电能转化为了热能，能量利用率低，因此，将LED更换为白炽灯更耗能，故A错误； B．电器长时间不用时，关闭其电源，避免能量损耗，故B正确； C．频繁开关冰箱门，导致冰箱压缩机频繁启动，浪费电能，故C错误； D．炎热夏天在办公室使用空调时，温度设置为18℃，压缩机会持续工作以达到设定温度，从而消耗更多的电能，因此应将温度设定高些，故D错误。 故选B。 12．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 【答案】D 【详解】设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有 第二次启动自动充电装置，由功能关系有 代入数据解得 故选D。 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $