6.2能量的转化与守恒（重难点专练）物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 以能量观念为核心，通过“定义-辨析-应用”三阶训练体系，系统构建能量转化与守恒的解题方法，强化科学推理与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |能量转化与转移的区分|1典例+3变式|转化与转移三要点（形式/本质/过程）辨析法|从定义本质出发，通过对比辨析建立判断标准，形成能量变化分析的底层逻辑| |常见场景的能量转化分析|1典例+3变式|场景分类法（机械/电学/热化学/新能源）|基于能量形式划分应用场景，构建“场景-形式-转化路径”的关联模型，培养物理观念应用能力| |能量守恒定律的核心内涵|1典例+3变式|守恒分析四步法（确定系统-判断转化-列出关系-求解验证）|从定律表述到永动机否定，层层递进揭示守恒思想，通过实际问题强化科学论证与守恒量应用|

6.2能量的转化与守恒（重难点专练） 题型01能量转化与转移的区分 题型02常见场景的能量转化分析 题型03能量守恒定律的核心内涵 ▌题型01能量转化与转移的区分 \解题必备 1.能量转化与转移的核心定义 能量的转化和转移是能量变化的两种基本形式，是自然界能量运动的核心方式，二者本质区别在于能量形式是否发生改变，是本章基础核心考点。 2.能量转化核心特征 能量转化是指能量从一种形式转变为另一种形式，能量载体的运动形式发生改变，必然伴随不同能量形式的变换。转化过程中能量种类改变、总量不变，普遍存在于各类物理、化学、生物过程中。 常见转化场景：机械能与内能相互转化、电能与机械能/内能转化、化学能与内能/电能转化等。 3.能量转移核心特征 能量转移是指能量形式保持不变，仅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，物体的运动形式不发生改变。常见转移场景：热传递(内能转移)、碰撞传能(机械能转移)、电磁波辐射传能(电磁能转移)等。 4.二者关键辨析要点 (1)看形式：形式改变为转化，形式不变为转移； (2)看本质：转化是不同运动形式的能量互换，转移是同种能量的位置传递； (3)看过程：转化多伴随做功过程，转移多伴随传递、辐射过程。 典例精析 例题1、下列说法正确的是（     ） A．能量可以凭空产生或消失 B．选取相同的零势能面，正的重力势能一定比负的大 C．若某系统的机械能守恒，则该系统受到的合外力一定不为零 D．在某过程中各个力对物体做功的绝对值之和，等于物体在该过程中动能的变化量 【答案】B 【详解】A．根据能量守恒定律，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能发生形式转化或物体间转移，总能量保持不变，故A错误； B．重力势能是标量，正负表示大小，选取相同零势能面时，正重力势能数值大于0，负重力势能数值小于0，因此正的重力势能一定比负的大，故B正确； C．机械能守恒的条件是系统内只有重力或弹力做功，其余力不做功。例如光滑水平面上做匀速直线运动的物体，合外力为0，动能、重力势能均不变，机械能守恒，说明机械能守恒时系统合外力可以为0，故C错误； D．根据动能定理，各力对物体做功的代数和等于物体动能的变化量，不是做功绝对值之和，故D错误。 故选B。 举一反三 1．（多选）如图所示，斜面倾角为，在斜面底端垂直斜面固定一挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，质量为的木板与轻弹簧接触、但不拴接，木板被锁定在斜面上。弹簧与斜面平行、且为原长。某时刻在木板右上端一个质量为的小金属块以平行斜面向下的速度冲上木板，沿木板向下运动，冲上木板的同时解除对木板的锁定。金属块与木板间的动摩擦因数为，木板与斜面间的动摩擦因数为。当弹簧上端被压缩l=1m到P点时金属块与木板刚好达到相对静止，用时。已知，，则以下说法正确的是（　　） A．此过程金属块减小的机械能转化为木板的动能、弹簧弹性势能及内能 B．从木板开始运动至到达P点过程中木板与斜面间因摩擦而产生的热量 C．从木板开始运动至到达P点过程中为使金属块不从木板上滑下，木板长度至少8m D．P点弹簧弹性势能 【答案】BD 【详解】A．此过程金属块减小的机械能与木板减少的重力势能之和，转化为木板的动能、弹簧弹性势能及内能，A错误； B．从木板开始运动至到达P点过程中木板与斜面间因摩擦而产生的热量为 ，B正确； C．设金属块下滑的加速度为a1，根据牛顿第二定律得 解得 金属块在木板上做匀速运动，2s末的位移为 木板的最小长度为 ，C错误； D．金属块和木板的共同速度为 对木板根据动能定理得 根据功和能的关系得 解得，D正确。 故选BD。 2．如图所示，质量为的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少； （2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）石头从开始运动到洞口，设上升高度为，由能量守恒定律有 解得 （2）关闭发动机后瞬间，三轮车向右减速运动，石头向上减速运动，钢丝对石头的拉力为，对三轮车由牛顿第二定律有 对石头由牛顿第二定律有 解得 三轮车最大速度为 关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率 3．如图甲，绞车记载于北宋曾公亮的《武经总要》，其原理如图乙，将一根圆轴削成同心而半径不同的大小辘轳，其上绕以绳索，绳下加动滑轮，滑轮下挂上重物，人转动把手带动辘轳旋转便可轻松将重物吊起。a、b分别是大小辘轳边缘上的两点。在起吊过程中，下列说法正确的是（　　）。 A．a点的线速度等于b点的线速度 B．人对把手做的功等于重物机械能的增加量 C．滑轮对重物的力与重物的重力是一对作用力与反作用力 D．滑轮会顺时针转动 【答案】D 【详解】A．a、b两点为同轴转动，角速度相同，a点做圆周运动的半径大于b点做圆周运动的半径，由线速度与角速度的关系公式可知，a点的线速度大于b点的线速度，A错误； B．由能量守恒定律可知，人对把手做的功等于重物机械能的增加量、轮轴动能及摩擦产生的热三者的和，B错误； C．滑轮对重物的力与重物的重力都作用在重物上，不是一对作用力与反作用力，C错误； D．重物在起吊过程中，人顺时针转动把手，由于 a点的线速度大小大于b点的线速度大小，则在相同时间内，滑轮的左侧上升的距离大，滑轮的右侧下降的距离小，因此滑轮会顺时针转动，D正确。 故选D。 ▌题型02常见场景的能量转化分析 解题必备 1.机械运动相关能量转化 (1)摩擦、撞击、压缩做功：机械能→内能，是生活中最常见的能量转化形式； (2)物体自由下落、弹簧弹开：重力势能/弹性势能→动能，机械能内部相互转化； (3)起重机提升重物：电能→机械能，伴随少量内能损耗。 2.电学设备能量转化 (1)纯电阻用电器(电热毯、电热水器)：电能→内能； (2)非纯电阻用电器(电机、风扇)：电能→机械能+少量内能； (3)电源放电：化学能/核能/光能→电能；电源充电：电能→化学能。 3.热学与化学相关能量转化 (1)燃料燃烧(煤、油、天然气)：化学能→内能(主要)+光能； (2)食物消化、电池反应：化学能→机械能、内能、电能； (3)热机工作(汽油机、柴油机)：化学能→内能→机械能。 4.自然与新能源场景转化 (1)光合作用：光能→化学能； (2)光伏发电、光热系统：光能→电能、光能→内能； (3)核能发电：核能→内能→机械能→电能； (4)水力、风力发电：机械能→电能。 典例精析 例题2、科技馆中有一个球体上移的装置，一个球体放在一个架子上，架子是倾斜的，球可以从架子的低处向高处滚动。简化装置如图所示，两条支撑杆是向上抬起的，但是杆间距离在不断增大，在球向高处滚动的过程中，不计—切阻力，下列说法正确的是（　　） A．球的重心升高 B．杆的支持力逐渐增大 C．杆的支持力方向垂直于杆竖直向上 D．违背了能量守恒定律 【答案】B 【详解】AD．该过程满足能量守恒定律，向高处滚的过程中，实际上重心在降低，重力势能减小，动能增大，故AD错误； BC．对小球受力分析可知，杆的支持力垂直于杆指向小球球心，与水平方向夹角为，满足 滚动过程中在减小，则支持力在逐渐增大，故B正确，C错误。 故选B。 举一反三 4．如图甲所示，滑沙运动是一项惊险刺激的娱乐活动，可简化为如图乙所示的模型。点是斜面与水平地面的连接处，质量为的物块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，最后停在点。物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为。不计物块经过点时的能量损失；已知，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的正中间的位移为，、两点的连线与地面的夹角，重力加速度，，，下列说法正确的是（　　） A．物块沿斜面下滑的加速度大小为 B．物块与接触面间的动摩擦因数为0.8 C．物块的重力势能的减少量小于 D．物块从运动到，因摩擦产生的热量为 【答案】D 【分析】本题通过滑沙运动考查考生的认识理解能力、建立模型能力和分析综合能力。 本题考查的知识有匀变速直线运动规律、平均速度、动能定理、能量守恒定律等，需要考生正确分析物块的运动过程，选用相应的规律解题。 【详解】A．设物块沿斜面下滑的加速度为，正中间的位移为，则正中间的平均速度，正中间的平均速度也是物块沿斜面下滑的平均速度，由初速度为0的匀加速直线运动规律有 综合解得 A错误； B．如图所示，为在地面上的投影，设斜面的倾角为， 物块从到，由动能定理有 由几何关系有 综合可得 又因为 则 B错误； C．设为物块在段因摩擦产生的热量，由、可得，在物块沿斜面下滑过程中，由能量守恒定律有 可得重力势能的减小量为 即物块重力势能的减少量大于，C错误； D．物块从运动到，设为物块在段因摩擦产生的热量，由能量守恒定律有 D正确。 故选D。 5．（多选）如图所示，水平固定的粗糙直杆上套有一质量为m的小球。轻弹簧一端固定在O点，另一端与小球相连，弹簧与直杆在同一竖直面内，直杆上有a、b、c、d四点，ab=bc，b在O点正下方，小球在a、d两点时，弹簧弹力大小相等。开始时，小球静止于d点，然后给小球一水平向右的初速度v0，小球经过cb两点时速度大小分别为vc、vb，到达a点时速度恰好减小为0。则下列说法正确的是（　　） A．小球能在a点静止 B．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球不能到达d点 C．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过b点时速度大于vb D．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过c点时速度大小为 【答案】ACD 【详解】A．小球开始时静止于d点，则Ffd≤μFNd，假设小球可以在a点静止，由受力分析可知，小球在d点受到的支持力FNd小于在a点受到的支持力FNa，小球在d点受到的摩擦力大于小球在a点受到的摩擦力，一定有Ffa<μFNa，则小球在a点静止，A正确； B．在d点和a点弹簧弹力大小相等，弹簧的弹性势能相等，因此弹簧在a、c、d位置，弹性势能均相等，由能量守恒可知，设小球从d到a运动中克服摩擦力做功W1，满足 若在a点给小球一水平向左的初速度v0，则小球从a点到d点运动中克服摩擦力做功也为W1，同样满足 因此小球可以到达d点，B错误； C．设小球从d到b运动中克服摩擦力做功W2，小球从a到b运动中克服摩擦力做功W3，设b点弹簧的弹性势能为Eb，小球从d到b运动中，有 同理小球从a到b运动中，有 由于 W2>W3 所以 vb<vb＇ C正确； D．小球从c到a运动中，有 小球从a到c运动中，设小球经c点时速度大小为vc＇，有 由于 Wfca=Wfac 解得 D正确。 故选ACD。 6．（多选）2016年10月19日凌晨3点31分，天宫二号在离地球393公里的近圆轨道上绕地球500多圈后与神舟十一号在太空牵手，完成了交会对接。由于组合体运行的轨道处有极稀薄的气体，若组合体只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，将组合体的轨道看作圆周。则组合体在之后的运动过程中，下列判断正确的是：（　　） A．卫星的高度将逐渐降低 B．由于气体阻力做负功，卫星动能将逐渐减少 C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量 【答案】AD 【详解】A．由于受到稀薄气体的阻力作用，卫星的轨道半径减小，则卫星的高度将逐渐降低，故A正确； B．根据 得 半径减小，则速度增大，所以动能增大，故B错误； C．由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少，故C错误； D．根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，而引力做的功等于引力势能的减少，即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量，故D正确。 故选AD。 ▌题型03能量守恒定律的核心内涵 解题必备 1.能量守恒定律完整表述 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；在能量的转化和转移全过程中，能量的总量保持不变。该定律是自然界最普遍、最基本的守恒定律，适用于宏观、微观，物理、化学、生物等一切自然过程，无任何例外情况。 2.定律三大核心要点 (1)不生不灭：能量无法凭空创造、凭空消失，杜绝“无中生有”“凭空消失”的错误认知； (2)形式可变：能量可在机械能、内能、电能、化学能、核能等所有形式间相互转化； (3)总量恒定：无论转化、转移多少次，系统内所有能量的总和始终保持恒定。 3.系统能量守恒分析方法 分析能量问题需确定封闭系统，系统内部能量可相互转化、转移，系统与外界无能量交换时，总能量守恒；若存在外界能量输入或输出，需计入交换能量后总量依然守恒。 4.永动机的原理否定 第一类永动机(不消耗能量持续做功)违背能量守恒定律，无法实现，从理论上证明了无能量输入、持续对外做功的机器不存在。 典例精析 例题3、如图所示，农民通过抽水泵抽取河水灌溉农田。已知抽水泵由电动机、水泵、输水钢管组成。抽水时，河水由上游水流补给，水面与水泵出水口的竖直距离始终为，水流由出水口水平喷出时的速度为，每秒出水量为。已知水泵由功率为的电动机带动，电动机额定电压为，水泵的抽水效率为，水的密度为，则（　　） A．出水口钢管横截面积为 B．水泵的输入功率为 C．每秒内水流机械能增加 D．电动机线圈的电阻为 【答案】B 【详解】A．由于出水口每秒出水量为，根据， 解得，故A错误； BC．水流每秒增加的机械能为 水泵的输入功率为，故B正确，C错误； D．通过电动机的电流为，由 解得，故D错误。 故选B。 举一反三 7．利用质量为的滑轮，按照图甲、乙两种方式，分别在相同时间内，将质量为的货物匀速提升到相同的高度，拉力大小分别为、，不计绳重和滑轮的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．甲图中的滑轮可以省力 B．甲、乙两图中拉力、的功率均为 C．甲、乙两图中滑轮做的有用功均为 D．甲、乙两图中滑轮的机械效率均为 【答案】C 【详解】A．甲图为定滑轮，货物匀速上升，根据平衡条件有 因此拉力大小等于货物重力，定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误； B．货物匀速上升，速度为 甲图中绳端速度与货物速度相同，拉力的功率为 乙图中动滑轮与货物共同匀速上升，根据平衡条件有 解得 乙图中绳端速度为2v，拉力的功率为 两图中拉力的功率不相等，故B错误； C．机械装置的有用功是克服货物重力所做的功，两图中货物质量和提升高度均相同，因此有用功均为，故C正确； D．甲图中定滑轮的位置不变，且不计摩擦，输入功全部转化为货物的重力势能；乙图中还需克服动滑轮重力做功，两图的机械效率分别为， 只有乙图的机械效率为，故D错误。 故选C。 8．某游乐场的游乐装置可简化为如图所示的竖直面内轨道，左侧为半径的光滑圆弧轨道，轨道的上端点和圆心的连线与水平方向的夹角，下端点与粗糙水平轨道相切，为倾角的光滑倾斜轨道，一轻质弹簧上端固定在点处的挡板上。现有质量为的小滑块（可视为质点）从空中的点以的初速度水平向左抛出，恰好从点沿轨道切线方向进入轨道，沿着圆弧轨道运动到点之后继续沿水平轨道滑动，经过点（不计经过点时的能量损失）后沿倾斜轨道向上运动至点（图中未标出），弹簧恰好压缩至最短。已知、之间和、之间距离都为，小滑块与轨道间的动摩擦因数，取，不计空气阻力。求： (1)小滑块经过圆弧轨道上点的速度大小； (2)小滑块到达圆弧轨道上的点时，受到轨道的弹力大小； (3)弹簧的弹性势能的最大值； (4)试判断滑块返回时能否从点飞出，若能，求飞出点的速度大小；若不能，判断滑块最后停在何处。 【答案】(1) (2) (3) (4)不能；在轨道上，距点处 【详解】（1）小滑块做平抛运动，恰好沿轨道切线方向进入圆弧轨道，设经过点时的速度大小为，由几何关系可知，圆心角，则点的切线方向与水平方向的夹角为，则有 解得 （2）小滑块从点到点的过程中，由动能定理得 解得 在点，由牛顿第二定律得 解得 （3）小滑块从点运动到点的过程中，由能量守恒定律得 解得弹簧的弹性势能最大值为 （4）滑块返回到点时的动能为 解得 滑块从点返回点需要克服重力做功为 因为，所以滑块不能从点飞出，滑块在圆弧轨道内上滑后再次返回点时动能不变，继续向右运动到点，克服摩擦力做功 此时滑块在点的动能为 滑块冲上光滑斜面后返回点，动能仍为，然后在轨道上向左滑动直至停止，设滑动的距离为，由动能定理得 解得 所以滑块最后停在轨道上，距点处。 9．（多选）粘滞性是流体内部阻碍各流体层之间相对滑动的特性，又称内摩擦。液体内部以及液体与容器壁之间均存在粘滞力（又称内摩擦力），粘滞系数是表征流体内摩擦大小的物理量。对于粘滞系数较大且较透明的液体，通常采用落球法测量其粘滞系数。足够深的透明容器中盛有密度为的均匀、静止的粘性液体，密度为、半径为r的均质小球从液面处由静止释放，如图所示。小球在该液体中下落（无转动），忽略容器壁影响，其受到的粘滞阻力F满足斯托克斯公式：，式中v为小球运动的速度，即为该液体的粘滞系数。已知重力加速度为g，小球最终的速度为，下列说法正确的是（     ） A．下落过程中，重力做功与浮力做功的代数和等于小球动能的增加量 B．下落过程中，小球减小的重力势能全部转化为内能 C．下落过程中，粘滞阻力与浮力所做总功的绝对值等于小球机械能的减少量 D．该液体的粘滞系数 【答案】CD 【详解】A．由动能定理可知，小球动能的增加量等于重力、浮力和粘滞阻力所做功的代数和，即，不是仅等于重力做功与浮力做功的代数和，A错误； B．小球下落过程中，减小的重力势能一部分转化为小球动能，一部分通过克服浮力和粘滞阻力做功转化为其他形式能量，不是全部转化为内能，B错误； C．以小球为研究对象，重力为保守力，浮力和粘滞阻力为非保守力，小球机械能的变化量等于浮力和粘滞阻力所做功的代数和，即。下落过程中浮力和粘滞阻力均做负功，所以二者所做总功的绝对值等于小球机械能的减少量，C正确； D．小球最终匀速下落时受力平衡，有，解得，D正确。 故选CD。 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.2能量的转化与守恒（重难点专练） 题型01能量转化与转移的区分 题型02常见场景的能量转化分析 题型03能量守恒定律的核心内涵 ▌题型01能量转化与转移的区分 \解题必备 1.能量转化与转移的核心定义 能量的转化和转移是能量变化的两种基本形式，是自然界能量运动的核心方式，二者本质区别在于能量形式是否发生改变，是本章基础核心考点。 2.能量转化核心特征 能量转化是指能量从一种形式转变为另一种形式，能量载体的运动形式发生改变，必然伴随不同能量形式的变换。转化过程中能量种类改变、总量不变，普遍存在于各类物理、化学、生物过程中。 常见转化场景：机械能与内能相互转化、电能与机械能/内能转化、化学能与内能/电能转化等。 3.能量转移核心特征 能量转移是指能量形式保持不变，仅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，物体的运动形式不发生改变。常见转移场景：热传递(内能转移)、碰撞传能(机械能转移)、电磁波辐射传能(电磁能转移)等。 4.二者关键辨析要点 (1)看形式：形式改变为转化，形式不变为转移； (2)看本质：转化是不同运动形式的能量互换，转移是同种能量的位置传递； (3)看过程：转化多伴随做功过程，转移多伴随传递、辐射过程。 典例精析 例题1、下列说法正确的是（     ） A．能量可以凭空产生或消失 B．选取相同的零势能面，正的重力势能一定比负的大 C．若某系统的机械能守恒，则该系统受到的合外力一定不为零 D．在某过程中各个力对物体做功的绝对值之和，等于物体在该过程中动能的变化量 举一反三 1．（多选）如图所示，斜面倾角为，在斜面底端垂直斜面固定一挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，质量为的木板与轻弹簧接触、但不拴接，木板被锁定在斜面上。弹簧与斜面平行、且为原长。某时刻在木板右上端一个质量为的小金属块以平行斜面向下的速度冲上木板，沿木板向下运动，冲上木板的同时解除对木板的锁定。金属块与木板间的动摩擦因数为，木板与斜面间的动摩擦因数为。当弹簧上端被压缩l=1m到P点时金属块与木板刚好达到相对静止，用时。已知，，则以下说法正确的是（　　） A．此过程金属块减小的机械能转化为木板的动能、弹簧弹性势能及内能 B．从木板开始运动至到达P点过程中木板与斜面间因摩擦而产生的热量 C．从木板开始运动至到达P点过程中为使金属块不从木板上滑下，木板长度至少8m D．P点弹簧弹性势能 2．如图所示，质量为的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少； （2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。 3．如图甲，绞车记载于北宋曾公亮的《武经总要》，其原理如图乙，将一根圆轴削成同心而半径不同的大小辘轳，其上绕以绳索，绳下加动滑轮，滑轮下挂上重物，人转动把手带动辘轳旋转便可轻松将重物吊起。a、b分别是大小辘轳边缘上的两点。在起吊过程中，下列说法正确的是（　　）。 A．a点的线速度等于b点的线速度 B．人对把手做的功等于重物机械能的增加量 C．滑轮对重物的力与重物的重力是一对作用力与反作用力 D．滑轮会顺时针转动 ▌题型02常见场景的能量转化分析 解题必备 1.机械运动相关能量转化 (1)摩擦、撞击、压缩做功：机械能→内能，是生活中最常见的能量转化形式； (2)物体自由下落、弹簧弹开：重力势能/弹性势能→动能，机械能内部相互转化； (3)起重机提升重物：电能→机械能，伴随少量内能损耗。 2.电学设备能量转化 (1)纯电阻用电器(电热毯、电热水器)：电能→内能； (2)非纯电阻用电器(电机、风扇)：电能→机械能+少量内能； (3)电源放电：化学能/核能/光能→电能；电源充电：电能→化学能。 3.热学与化学相关能量转化 (1)燃料燃烧(煤、油、天然气)：化学能→内能(主要)+光能； (2)食物消化、电池反应：化学能→机械能、内能、电能； (3)热机工作(汽油机、柴油机)：化学能→内能→机械能。 4.自然与新能源场景转化 (1)光合作用：光能→化学能； (2)光伏发电、光热系统：光能→电能、光能→内能； (3)核能发电：核能→内能→机械能→电能； (4)水力、风力发电：机械能→电能。 典例精析 例题2、科技馆中有一个球体上移的装置，一个球体放在一个架子上，架子是倾斜的，球可以从架子的低处向高处滚动。简化装置如图所示，两条支撑杆是向上抬起的，但是杆间距离在不断增大，在球向高处滚动的过程中，不计—切阻力，下列说法正确的是（　　） A．球的重心升高 B．杆的支持力逐渐增大 C．杆的支持力方向垂直于杆竖直向上 D．违背了能量守恒定律 举一反三 4．如图甲所示，滑沙运动是一项惊险刺激的娱乐活动，可简化为如图乙所示的模型。点是斜面与水平地面的连接处，质量为的物块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，最后停在点。物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为。不计物块经过点时的能量损失；已知，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的正中间的位移为，、两点的连线与地面的夹角，重力加速度，，，下列说法正确的是（　　） A．物块沿斜面下滑的加速度大小为 B．物块与接触面间的动摩擦因数为0.8 C．物块的重力势能的减少量小于 D．物块从运动到，因摩擦产生的热量为 5．（多选）如图所示，水平固定的粗糙直杆上套有一质量为m的小球。轻弹簧一端固定在O点，另一端与小球相连，弹簧与直杆在同一竖直面内，直杆上有a、b、c、d四点，ab=bc，b在O点正下方，小球在a、d两点时，弹簧弹力大小相等。开始时，小球静止于d点，然后给小球一水平向右的初速度v0，小球经过cb两点时速度大小分别为vc、vb，到达a点时速度恰好减小为0。则下列说法正确的是（　　） A．小球能在a点静止 B．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球不能到达d点 C．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过b点时速度大于vb D．若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过c点时速度大小为 6．（多选）2016年10月19日凌晨3点31分，天宫二号在离地球393公里的近圆轨道上绕地球500多圈后与神舟十一号在太空牵手，完成了交会对接。由于组合体运行的轨道处有极稀薄的气体，若组合体只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，将组合体的轨道看作圆周。则组合体在之后的运动过程中，下列判断正确的是：（　　） A．卫星的高度将逐渐降低 B．由于气体阻力做负功，卫星动能将逐渐减少 C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量 ▌题型03能量守恒定律的核心内涵 解题必备 1.能量守恒定律完整表述 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；在能量的转化和转移全过程中，能量的总量保持不变。该定律是自然界最普遍、最基本的守恒定律，适用于宏观、微观，物理、化学、生物等一切自然过程，无任何例外情况。 2.定律三大核心要点 (1)不生不灭：能量无法凭空创造、凭空消失，杜绝“无中生有”“凭空消失”的错误认知； (2)形式可变：能量可在机械能、内能、电能、化学能、核能等所有形式间相互转化； (3)总量恒定：无论转化、转移多少次，系统内所有能量的总和始终保持恒定。 3.系统能量守恒分析方法 分析能量问题需确定封闭系统，系统内部能量可相互转化、转移，系统与外界无能量交换时，总能量守恒；若存在外界能量输入或输出，需计入交换能量后总量依然守恒。 4.永动机的原理否定 第一类永动机(不消耗能量持续做功)违背能量守恒定律，无法实现，从理论上证明了无能量输入、持续对外做功的机器不存在。 典例精析 例题3、如图所示，农民通过抽水泵抽取河水灌溉农田。已知抽水泵由电动机、水泵、输水钢管组成。抽水时，河水由上游水流补给，水面与水泵出水口的竖直距离始终为，水流由出水口水平喷出时的速度为，每秒出水量为。已知水泵由功率为的电动机带动，电动机额定电压为，水泵的抽水效率为，水的密度为，则（　　） A．出水口钢管横截面积为 B．水泵的输入功率为 C．每秒内水流机械能增加 D．电动机线圈的电阻为 举一反三 7．利用质量为的滑轮，按照图甲、乙两种方式，分别在相同时间内，将质量为的货物匀速提升到相同的高度，拉力大小分别为、，不计绳重和滑轮的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．甲图中的滑轮可以省力 B．甲、乙两图中拉力、的功率均为 C．甲、乙两图中滑轮做的有用功均为 D．甲、乙两图中滑轮的机械效率均为 8．某游乐场的游乐装置可简化为如图所示的竖直面内轨道，左侧为半径的光滑圆弧轨道，轨道的上端点和圆心的连线与水平方向的夹角，下端点与粗糙水平轨道相切，为倾角的光滑倾斜轨道，一轻质弹簧上端固定在点处的挡板上。现有质量为的小滑块（可视为质点）从空中的点以的初速度水平向左抛出，恰好从点沿轨道切线方向进入轨道，沿着圆弧轨道运动到点之后继续沿水平轨道滑动，经过点（不计经过点时的能量损失）后沿倾斜轨道向上运动至点（图中未标出），弹簧恰好压缩至最短。已知、之间和、之间距离都为，小滑块与轨道间的动摩擦因数，取，不计空气阻力。求： (1)小滑块经过圆弧轨道上点的速度大小； (2)小滑块到达圆弧轨道上的点时，受到轨道的弹力大小； (3)弹簧的弹性势能的最大值； (4)试判断滑块返回时能否从点飞出，若能，求飞出点的速度大小；若不能，判断滑块最后停在何处。 9．（多选）粘滞性是流体内部阻碍各流体层之间相对滑动的特性，又称内摩擦。液体内部以及液体与容器壁之间均存在粘滞力（又称内摩擦力），粘滞系数是表征流体内摩擦大小的物理量。对于粘滞系数较大且较透明的液体，通常采用落球法测量其粘滞系数。足够深的透明容器中盛有密度为的均匀、静止的粘性液体，密度为、半径为r的均质小球从液面处由静止释放，如图所示。小球在该液体中下落（无转动），忽略容器壁影响，其受到的粘滞阻力F满足斯托克斯公式：，式中v为小球运动的速度，即为该液体的粘滞系数。已知重力加速度为g，小球最终的速度为，下列说法正确的是（     ） A．下落过程中，重力做功与浮力做功的代数和等于小球动能的增加量 B．下落过程中，小球减小的重力势能全部转化为内能 C．下落过程中，粘滞阻力与浮力所做总功的绝对值等于小球机械能的减少量 D．该液体的粘滞系数 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $