2.5能的转化与能量守恒知识点讲练 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

本讲义聚焦能的转化与守恒核心知识点，系统梳理能量形式（机械能、内能等）、转化与转移现象，阐释能量守恒定律内容，分析永动机无法实现的根本原因及能量转化的单方向性，构建从认识能量到应用规律的完整学习支架。 该资料以生活实例（如太阳能转化、火力发电流程）为载体，通过典例分析与课后巩固题，培养科学观念（能量守恒认知）和科学思维（实例推理论证）。课中辅助教师直观教学，课后助力学生强化练习，有效查漏补缺。

2.5能的转化与质量守恒知识点讲练 【学习目标】 1、认识各类能量形式。 2、 掌握能量转化、转移及能量守恒定律内容。 3、理解永动机无法实现的根本原因。 4、掌握能量转化、转移的单方向性。 知识讲练 一、能的相互转化 能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。 下列物体具有哪种形式的能量？物体的能量发生怎样变化？ 金属勺放入热水中 A物上升，B物下降 森林火灾 特技跳伞 归纳：能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化。 1、能量转化的现象在我们周围经常发生。 太阳光照射到绿色植物的叶片上，叶片通过光合作用把水和CO2合成为淀粉等有机物质，将电磁能（光能）转变为化学能储存在植物里；太阳光照射到大气层中，使大气产生对流，将电磁能转变为空气的动能；太阳光照射到太阳能热水器上，使水的温度升高，将电磁能转变为水的内能；太阳光照射到电池板上，将电磁能转变为电能。 2、人类能量的来源及转化 人体的能量都来自于食物（化学能）。食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 3、化学能与电能的转化 火力发电的工作流程：燃烧煤或天然气→蒸气驱动涡轮机转动→带动发电机发电 火力发电的能量转化：化学能→内能→机械能→电能 青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来自哪里？ 消耗的能量：化学能（储存在体内的有机物）； 能量去向：部分转化为动能，部分以热能形式散失到环境中； 获得的能量：机械能； 能量来源：青蛙体内的化学能（通过代谢转化而来）。 大量事实表明，自然界不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。平常我们所说的“能量消耗”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。 氢氧化钠在水中溶解，温度会升高；硝酸铵在水中溶解，温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的转化？ 氢氧化钠在水中溶解时溶液温度升高，说明溶解时过程放出热量，即化学能转化为内能 ；硝酸铵在水中溶解时溶液温度降低，说明溶解时过程吸收热量，即内能转化为化学能。 二、能量的转化和守恒定律 如图所示，用电动机提升重物时，电动机消耗的电能，是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能量？如果把转化后的各种形式的能量全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ 电动机消耗的电能一部分转化为重物的机械能，一部分转化为内能（克服摩擦做功与电流的热效应）； 转化后的各种形式的能量全部加起来等于电动机消耗的电能。 1、能量转化与守恒定律：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。 2、适用范围：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。 达·芬奇曾设计了一个“ 永动机”：一只圆轮，里面装有可以自由滚动的重钢球。利用隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是滚到另一边距离轮心远些的地方，这样，在钢球的重力作用下，轮子便会转动不息。你认为这个“ 永动机”能旋转不息吗？为什么？ 轮子在转动过程中,由于机械能一部分转化为内能,根据能量的转化和守恒定律,永动机不能旋转不息,说明违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。 三、能量的转移和转化的方向性 炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，最后两者达到相同的温度。铁块不可能自发地从同温度的水中吸收热，使自己变得炽热。 当杂技演员沿竹竿下滑时，重力势能转化为内能，使手和竹竿的温度升高。手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高。 大量的现象表明，遵循能量转化和守恒定律的事件不一定会发生；能量的转移和转化有一定的方向性。 请你举例加以说明，能量的转移和转化有一定的方向性有什么实际意义？ 1、热传递方向性（高温→低温）‌ ‌实例‌：冬天用暖气取暖时，热量会自发地从暖气（高温物体）转移到室内空气（低温物体），使室内温度升高，而不会自发地从室内空气转移到暖气中； ‌实际意义‌：‌指导供暖设计‌（利用高温源自然供热）；‌确立制冷代价‌（冰箱/空调必须耗电才能将热量从低温内部“泵”向高温外部），明确了逆向转移必须消耗外界能量 。 2、‌机械能转内能方向性（有序→无序）‌ ‌实例‌：汽车刹车时，动能通过摩擦完全转化为地面和空气的内能（热能）；这些散失的热能无法自发收集并重新驱动汽车。 ‌实际意义‌：‌设定效率上限‌（表明任何热机的效率都不可能达到100%,即机械能与内能的转化存在效率限制(如热机工作时必然有部分能量以热量形式散失)；‌推动节能技术。 3、‌化学能转内能方向性‌ ‌实例‌：燃料燃烧释放热能是自发的；但散失到环境中的热能无法自发重新聚合成燃料。 ‌实际意义‌：指导人们合理利用能源,避免徒劳尝试制造“永动机”,推动节能技术和能源优化利用的发展。 典例分析 例1：（2026九上•杭州月考）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 【详解】ABC、青草、汽油和食物都蕴含着化学能，这些化学能再通过转化为其它形式的能来为人们服务，故ABC不合题意； D、瀑布奔流而下时，具有重力势能和动能，它们属于机械能，与其它三项的能量形式不同，故D符合题意。 故选：D。 例2：（2026九上•绍兴月考）关于能源和材料，下列说法中正确的是（　　） A．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B．核电站是利用核裂变释放能量进行发电的，是不加控制的 C．超导体材料可应用在电饭锅､电熨斗等电热器上 D．能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少 【答案】A 【详解】A、节能的核心在于减少能量转化过程中的损耗，‌提高能量利用中的转化效率‌是解决节能问题的关键途径，故A正确； ‌B、核电站利用核裂变发电，但反应堆内的链式反应是‌加以控制‌的；不加控制的核裂变是原子弹原理，故B错误； ‌C、超导体电阻为零，无法产生焦耳热（Q=I2Rt），而电饭锅、电熨斗依赖‌电流热效应‌工作，故不能使用超导体，故C错误； ‌D、能量守恒指总量不变，但能量转化具有‌方向性‌且伴随耗散，导致自然界中‌可利用的能量（高品质能量）不断减少‌，从而产生能源危机，故D错误；‌‌ 故选：A。 例3：（2026九上•浙江期中）如图装置可用来研究滚摆的运动，关于该实验，下列说法错误的是（ ） A.滚摆下降过程中，重力势能转化为动能 B.滚摆上升过程中，速度越来越慢，是由于动能全部转化为了重力势能 C.滚摆实验说明动能和重力势能可以相互转化 D.若没有摩擦和空气阻力，滚摆将一直上下运动 【答案】B 【详解】A、滚摆下降过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，该过程重力势能转化为动能，故A正确。 B、滚摆上升过程中，存在摩擦和空气阻力，动能除了转化为重力势能外，还有一部分会克服摩擦、空气阻力做功转化为内能，并非全部转化为重力势能，故B错误。 C、滚摆实验中，下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能，直观说明动能和重力势能可以相互转化，故C正确。 D、若没有摩擦和空气阻力，滚摆的机械能（动能与重力势能之和）守恒，不会有能量损耗，将一直上下运动，故D正确。 故选：B。 例4：（2026九上•宁波期中）如图是某型号手机电池的铭牌，该手机正常通话时平均电流为100mA，待机时平均电流为10mA。 （1）该手机电池的容量也可以标记为________。 （2）该手机电池理论上可让手机待机________。 （3）手机充电时，手机会出现发热现象。这个过程中电能转化为________。 【答案】（1）1700；（2）170；（3）内能 【详解】（1）计算电池容量：由铭牌可知电池充足电后储存的电能W=6.29Wh，根据公式W=UIt=UQ推导得电荷量计算公式： Q=W/U=6.29Wh/3.7V=1.7A•h=1700mA•h （2）计算待机时长：已知待机平均电流I′=10mAI′=10mA，同理根据t=Q/I′计算： t=1700mA•h/10mA=170h （3）手机充电时，电流通过手机内部电路，由于电阻的存在，会有一部分电能转化为内能。 例5：（2026九上•绍兴月考）随着电动汽车的进一步发展，越来越多的家庭开始购买电动汽车，并安装汽车充电桩。 （1）电动汽车充电过程中，电能主要转化为________； （2）如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比，铁电池的凭点有________（列举一点）。 （3）铁电池一次充电后能提供50千瓦时电能，其电能转化率为80%，若电动车保持最去牵引力1800N，理论上充一次电能航行的路程为________。 【答案】(1) ‌化学能‌；(2) ‌放电电压更稳定（或放电时间长、输出电压高）‌；(3) ‌8×104m‌。‌‌ 【详解】（1）‌能量转化‌：充电时电能转化为电池内部的化学能储存。 （2）‌铁电池优势‌：对比放电曲线，铁电池在长时间内电压下降极慢，稳定性显著优于锌锰电池。 （3）‌续航计算‌：总电能W总=50kW•h=1.8×108J，有效功W有=W总×η=1.8×108J×80%=1.44×108J，由W=Fs得路程s=W/F=1.44×108J/1800N=80000m。‌‌ 课后巩固 1、（2026九上•湖州期末）如图所示的取暖方式不仅仅发生能量转移的是（  ） A．用取暖器 B．烤火 C．搓手哈气 D．抱热水袋 【答案】C 【分析】能量转移与能量转化的核心区别为：能量转移过程中能量的形式不发生改变，仅在不同物体间转移；能量转化过程中能量的形式会发生变化。 【详解】A、用取暖器取暖是将电能转化为内能，能量形式发生改变，属于能量转化，故A错误。 B、烤火取暖是将木柴储存的化学能转化为内能，能量形式发生改变，属于能量转化，故B错误。 C、搓手哈气‌：“搓手”是机械能转化为内能（做功，‌转化‌），“哈气”是热传递（‌转移‌），该选项‌既含转化又含转移‌，符合“不仅仅发生能量转移”，故C正确。 D、抱热水袋取暖时，热水袋的内能转移到人的手上，能量始终为内能，形式未发生改变，属于能量转移，故D错误。 故选：C。 2、（2026九上•宁波期末）充电宝核心部件使用廉价材料，可能发生短路造成温度升高甚至燃烧。下列说法正确的是（  ） A．充电宝给手机充电时：化学能转化为电能 B．充电宝短路时：电能转化为化学能 C．给充电宝充电时：化学能转化为电能 D．充电宝燃烧时：内能转化为化学能 【答案】A 【详解】‌A、充电宝给手机充电属于‌放电过程‌，内部发生化学反应，将‌化学能转化为电能‌输出，故A正确； ‌B、短路时电流极大，电阻发热，是‌化学能（或电能）迅速转化为内能‌，而非转化为化学能，故B错误； ‌C、给充电宝充电是‌电能转化为化学能‌储存起来，选项表述颠倒，故C错误； ‌D、燃烧是剧烈的氧化反应，将‌化学能转化为内能和光能‌，而非内能转化为化学能，故D错误；‌‌ 故选：A。 3、（2026中考•浙江一模）春晚《武 BOT》节目是我国传统文化创新表达，机器人丝滑的动作将中华武术演绎得淋漓尽致。下列说法正确的是( ) A. 机器人充电时，化学能转化为电能 B. 机器人挥剑舞动时，不需要消耗能量 C. 机器人运动时，电能主要转化为机械能 D. 机器人做空翻动作上升时，重力势能不变 【答案】C 【详解】A、机器人充电时，外部电能输入电池，通过化学反应转化为化学能储存，“化学能转化为电能”描述的是放电过程，与充电过程相反，故A错误。 B、任何机械运动均需能量驱动，机器人依靠电动机工作，必须消耗电能，根据能量守恒定律，无能量输入则无法维持运动，故B错误。 C、机器人运动时，能量路径为化学能→电池电能→电动机机械能+少量内能，虽有部分能量因摩擦、发热转化为内能，但主要输出形式为机械能，用于驱动肢体动作，故C正确。 D、重力势能公式为Ep=mgh，空翻上升阶段高度h增大，质量mm和重力加速度g不变，故重力势能增加，故D错误。 故选：C。 4、（2026中考•嘉兴一模）2026年2月，我国用长征十号运载火箭将“梦舟”载人飞船送入太空，火箭发射经历加速→匀速→再加速三个阶段（如图）。下列有关说法正确的是（  ） A．加速上升时，飞船动能增加 B．匀速上升时，火箭的机械能守恒 C．再加速上升时，飞船势能不变 D．火箭升空时，化学能全部转化为机械能 【答案】A 【详解】A、动能与物体的质量和速度有关，飞船质量不变，加速上升时速度增大，因此动能增加，该选项正确。 B、速上升时，火箭的速度不变，动能不变，但高度增加，重力势能增加，机械能等于动能与势能之和，因此机械能增加，不守恒，该选项错误。 C、再加速上升时，飞船的高度持续增加，重力势能与高度正相关，对应公式为Ep=mgh，h增大则Ep增大，因此势能增加，该选项错误。 D、火箭升空时，燃料的化学能主要转化为机械能，但同时会因摩擦、发热等转化为内能，并非“全部”转化为机械能，该选项错误。 故选：A。 5、（2026九上•舟山期末）历史上许多科学家尝试制造永动机，均以失败告终，其根本原因是（　　） A．永动机的设计原理过于复杂 B．制造永动机的材料不够先进 C．违背了能量转化与守恒定律 D．科学发展没有达到一定水平 【答案】C 【详解】A、永动机失败的根本原因并非设计原理复杂，即便原理简单，基于能量不能凭空产生的规律，永动机也无法制成，故A错误。 B、材料是否先进不能改变能量守恒的客观规律，即便材料足够先进，永动机也因违背能量转化与守恒定律无法成功，故B错误。 C、能量转化与守恒定律指出能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中总量不变。永动机试图不消耗能量却持续对外做功，这直接违背了该定律，所以无法制造成功，故C正确。 D、永动机失败是因为违背基本物理规律（能量转化与守恒定律），而非科学发展水平问题，即便科学水平极高，也无法突破定律制造永动机，故D错误。 故选：C。 6、（2026九上•杭州期中）自然界中存在着多种形式的能，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体上，下列关于能的叙述不正确的是（　　） A．太阳是“能源之母”，地球上大多数能源本质上来自太阳能 B．超声波能够粉碎人体结石，主要是因为其携带强大的光能 C．电磁能用途广泛，可以转化为光能、内能等多种能量形式 D．各类燃料如煤炭、汽油、天然气等，都储存着大量化学能 【答案】‌B‌‌‌ 【详解】‌A、太阳是地球大多数能源（如化石燃料、风能、水能、生物质能）的最终来源，故A正确； ‌B、超声波粉碎结石依靠的是其携带的‌机械能‌（高频振动产生的冲击力），而非光能，故B错误； ‌C、电磁能可转化为光能（如照明）、内能（如加热）等多种形式，故C正确； ‌D、煤炭、汽油、天然气等燃料通过化学键储存大量化学能，燃烧时释放，故D正确； 故选：B。 7、（2026九上•杭州月考）如图为电磁波家族的一部分，可见光是电磁波家族的一员，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。下列说法正确的是（  ） A．该过程发生的能量转换是电能→机械能→光能 B．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能 C．太阳能板吸收的太阳能最终全部转化为机械能 D．百叶窗开合过程中不遵循能量守恒定律 【答案】‌B‌‌ 【详解】‌‌A、实际能量转换路径为‌光能→电能→机械能‌，选项顺序完全颠倒且终点错误，故A错误。 ‌B、太阳核心在超高温高压下发生‌氢核聚变‌（四个氢核聚变为氦核），依据质能方程释放巨大核能，这是太阳能的根本来源，故A正确。 ‌C、能量转化存在损耗（如发热、摩擦），太阳能板将光能转为电能，电机将电能转为机械能，‌不可能 100% 转化‌，必有部分能量以热能等形式散失，故C错误。 ‌D、任何宏观物理过程均严格遵循‌能量守恒定律‌，百叶窗开合中机械能减少的部分转化为内能等，总能量保持不变，故D错误。‌‌ 故选：B。 8、（2026九上•杭州月考）搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。请在下列横线上填上合适的能的形式： （1）运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，其中储存了_______。 （2）火箭发射过程中发出巨大的声音时具有_______。 （3）升空过程中的火箭具有_______。 （4）神舟十八号载人飞船展开两块巨大的电池板吸收太阳发出的_______。 【答案】（1）化学能（2）声能（3）机械能（4）‌光能‌（或太阳能） 【详解】（1）运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，其中储存了‌化学能‌。燃料通过燃烧反应将化学能释放出来，转化为其他形式的能量。 （2）火箭发射过程中发出巨大的声音时具有‌声能‌。声音是由物体振动产生的，这种振动携带的能量即为声能。 （3）升空过程中的火箭具有‌机械能‌。火箭在升空过程中速度增大（动能增加）且高度升高（重力势能增加），动能和势能统称为机械能。 （4）神舟十八号载人飞船展开两块巨大的电池板吸收太阳发出的‌光能‌（或太阳能）。太阳能电池板利用光电效应将光能转化为电能，为飞船设备供电。 9、（2026九上•湖州期中）如图是小科制作的“能的转化与守恒”概念图（部分），请完成以下问题。 （1）请你在概念图中填入合适的内容：①________，②________。 （2）用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，能量转化情况为________。 （3）氢能源是二十一世纪最有前途的绿色能源之一，但到目前为止，氢能源没有被大面积推广，其主要原因是________。 【答案】（1）化学能；机械能； （2）重力势能转化为动能； （3）运输储存困难（或制取成本高、安全性要求高）。 【详解】（1）自然界中能量有多种形式，除机械能外，还有化学能、电能、光能等，因此①可填“化学能”；动能和势能统称为机械能，故②填“机械能”。 （2）摆锤向下摆动时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，故能量转化情况为重力势能转化为动能。 （3）氢能源虽清洁高效，但制取成本高，且氢气的密度小、易燃易爆，储存和运输需要高压或低温条件，技术难度大、成本高，因此尚未大面积推广。 10、（2026九上•杭州期中）如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点。 （1）小球从E点到F点的过程中，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）小球在C点的动能_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）在F点的动能。 （3）小球从D点离开地面到达E点的过程中，动能转化为_________________。 【答案】(1) ‌减小‌；(2) ‌大于‌；(3) ‌重力势能‌。‌‌ 【详解】（1）‌机械能变化‌：小球在运动过程中需克服空气阻力做功，且与地面碰撞存在能量损耗，部分机械能转化为内能，导致全程机械能持续减少，故E到F过程机械能‌减小‌。 （2）‌动能比较‌：C、F 两点等高，重力势能相等；因C点时刻早于F点，机械能损耗更少（E机C>E机F），根据E机=Ek+Ep，推得C点动能‌大于‌F点动能。 （3）‌能量转化‌：D到E为上升过程，高度增加（重力势能增大）、速度减小（动能减小），主要发生‌动能转化为重力势能‌的过程 。‌‌ 11、（2026九上•宁波期末）太阳能电池板是空间站运行的主要能量来源，其光电转化效率为25%，单片电池板面积为20m2，太阳光垂直照射时每平方米的功率约为1.35×103W。太阳光垂直照射单片电池板1小时，可产生的电能是____________kW·h。空间站经过某些区域时会进入地球阴影区，此时需依靠蓄电池供电，蓄电池可将储存的____________能转化为电能。若某次阴影区持续时间为30分钟，空间站进入阴影区前至少储存10kW•h的电能，则空间站可持续输出____________kW的功率。 【答案】6.75；化学；20kW； 【详解】第一空：太阳光垂直照射时每平方米功率为1.35×103W，单片电池板面积20m2，则总辐射功率P总=1.35×103W/m2×20m2=2.7×104W=27kW；光电转化效率25%，则电池板功率P=25%×27kW=6.75kW；照射1小时产生的电能W=Pt=6.75kW×1h=6.75kW•h。 第二空：蓄电池工作时将储存的化学能转化为电能。 第三空：阴影区持续时间t=30min=0.5h，储存电能W=10W•h， 则可持续输出功率P=W/t=10kW•h/0.5h=20kW。 12、（2026九上•绍兴期中）电能因其易于运输和转化被广泛运用，长远看太阳能和核能将有广阔的发展空间。 （1）图甲是某家庭电能表月初、月末的两次示数，该户本月消耗的电能为________千瓦时； （2）原子核在转变过程中所释放出来的能量，称为核能。太阳辐射的巨大能量来自图乙中________所示的核反应（填“A”或“B”）。 （3）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有________性。 【答案】(1) ‌150‌；(2) ‌A‌；(3) ‌方向‌。‌‌ 【详解】（1）‌本月耗电量‌：电能表月末示数减去月初示数（最后一位通常为小数位），典型考题数据差值为 150 kW·h 。 （2）‌太阳能量来源‌：原子核在转变过程中所释放出来的能量，称为核能。太阳辐射的巨大能量来自核聚变，图乙中A所示的核聚变反应。B是裂变反应。故填 A。 （3）‌能量特性‌：内能不能自发变回核能，体现能量转化与转移的‌方向性‌（不可逆）。‌‌ 13、（2026九上•杭州月考） 电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。某款电动汽车有慢充和快充两种。能量回收系统是该车的智慧功能，当司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时给汽车的电池充电。该电动汽车的部分参数如表： 整车质量 电池容量 电池能量密度 1800kg 60kW·h 0.15（kW·h）/kg （1）该能量回收系统的能量转化形式是______。 （2）从题中信息中可获知该电动汽车配备的电池质量是______千克。 （3）该车在快充模式下，其额定电压为400伏，额定电流为150安。使其从20%的电量充到80%的电量，需要多少小时？ （4）该汽车在标准工况下的耗电量为15千瓦时/100千米。在此状态下沿水平路面上匀速行驶100千米的过程中，受到的平均阻力为400牛，则该汽车将电能转换为机械能的效率是多少？（结果保留整数） 【答案】（1）电；化学；（2）400；（3）0.6h；（4）74.1%。 【详解】（1）电池充电过程中，将电能转化为化学能储存起来； （2）由题可知，电池容量60kW•h，电池能量密度0.15（kW•h）/kg， 根据能量密度的定义可知，电池质量为：m=60kW•h×0.15（kW•h）/kg=400kg； （3）从20%的电量充到80%的电量为：W′=（80%-20%）W=（80%-20%）×60kW•h=36kW•h， 快充的充电功率：P=UI=400V×150A=60000W=60kW， 由P=W/t可知，需要充电时间为：t=W'/P=36kW•h/60kW=0.6h； （4）根据题意可知，行驶100km消耗的电能：W总=15kW•h=15×3.6×106J=5.4×107J， 根据二平衡条件可知，汽车匀速行驶过程中牵引力F=f=400N， 匀速行驶100千米的过程中有用功：W有=Fs=400N×100×103m=4×107J， 机械效率：η=W有/W总×100%=4×107J/5.4×107J×100%≈74.1%。 14、（2026九下•浙江开学考）2025年9月29日，我国嫦娥六号任务团队获国际宇航联合会世界航天奖团体奖。嫦娥六号由下图所示的四部分结构组成。 （1）嫦娥六号探测任务中，喷出的燃气帮助着陆器减速，该过程体现了________科学原理； （2）上升器的燃料中含有偏二甲肼，偏二甲肼的化学式是，热值为。6千克的偏二甲肼含有氮元素________千克，完全燃烧最多可以使嫦娥六号获得________焦的能量； （3）嫦娥六号肩负月球背面采集月壤的重任，完成采集后从月球表面发射，需要速度达到一定大小才能摆脱月球引力回到地球。为尽可能多的将月壤运输回地球，设计师提出降低其他结构的质量，请你从能量转化的角度分析以上设计方案的合理性：________。 【答案】（1）‌物体间力的作用是相互的（2）2.8kg；2.55×108J 【详解】（1）喷出的燃气帮助着陆器减速，该过程体现了‌物体间力的作用是相互的‌（或‌牛顿第三定律‌）科学原理。着陆器向下喷出燃气，燃气对着陆器产生向上的反作用力，从而实现减速。 （2）偏二甲肼的化学式为C2H8N2，其热值为4.25×107J/kg。‌‌ 偏二甲肼 (C2H8N2) 的相对分子质量为12×2+1×8+14×2=60。 氮元素的质量分数为（14×2）/60=28/60。 6 千克偏二甲肼中含有氮元素的质量为：6kg×28/60=2.8kg。 （3）完全燃烧 6 千克偏二甲肼释放的能量为： Q=mq=6kg×4.25×107J/kg=2.55×108J。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.5能的转化与质量守恒知识点讲练 【学习目标】 1、认识各类能量形式。 2、 掌握能量转化、转移及能量守恒定律内容。 3、理解永动机无法实现的根本原因。 4、掌握能量转化、转移的单方向性。 知识讲练 一、能的相互转化 能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。 下列物体具有哪种形式的能量？物体的能量发生怎样变化？ 金属勺放入热水中 A物上升，B物下降 森林火灾 特技跳伞 归纳：能量可以在两个物体之间 ，能量形式也可以 。 1、能量转化的现象在我们周围经常发生。 太阳光照射到绿色植物的叶片上，叶片通过光合作用把水和CO2合成为淀粉等有机物质，将电磁能（光能）转变为 储存在植物里；太阳光照射到大气层中，使大气产生对流，将电磁能转变为空气的 ；太阳光照射到太阳能热水器上，使水的温度升高，将电磁能转变为水的 ；太阳光照射到电池板上，将电磁能转变为 。 2、人类能量的来源及转化 人体的能量都来自于食物（化学能）。食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 3、化学能与电能的转化 火力发电的工作流程：燃烧煤或天然气→蒸气驱动涡轮机转动→带动发电机发电 火力发电的能量转化：化学能→ → →电能 青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来自哪里？ 消耗的能量： 能量去向： 获得的能量： 能量来源： 大量事实表明，自然界不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。平常我们所说的“能量消耗”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互 或 过程。 氢氧化钠在水中溶解，温度会升高；硝酸铵在水中溶解，温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的转化？ 氢氧化钠在水中溶解时溶液温度升高，说明溶解时过程放出热量，即 ； 硝酸铵在水中溶解时溶液温度降低，说明溶解时过程吸收热量，即 。 二、能量的转化和守恒定律 如图所示，用电动机提升重物时，电动机消耗的电能，是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能量？如果把转化后的各种形式的能量全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ 1、能量转化与守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会 ，或者 。而在转化和转移的过程中，能的总量 。 2、适用范围：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。 达·芬奇曾设计了一个“ 永动机”：一只圆轮，里面装有可以自由滚动的重钢球。利用隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是滚到另一边距离轮心远些的地方，这样，在钢球的重力作用下，轮子便会转动不息。你认为这个“ 永动机”能旋转不息吗？为什么？ 三、能量的转移和转化的方向性 炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，最后两者达到相同的温度。铁块 自发地从同温度的水中吸收热，使自己变得炽热。 当杂技演员沿竹竿下滑时，重力势能转化为内能，使手和竹竿的温度升高。手和竹竿 自发地降低温度，而使人的位置升高。 大量的现象表明，遵循能量转化和守恒定律的事件 会发生；能量的转移和转化有一定的 。 请你举例加以说明，能量的转移和转化有一定的方向性有什么实际意义？ 1、热传递方向性（高温→低温）‌ ‌实例‌：冬天用暖气取暖时，热量会自发地从暖气（高温物体）转移到室内空气（低温物体），使室内温度升高，而不会自发地从室内空气转移到暖气中； ‌实际意义‌：‌指导供暖设计‌（利用高温源自然供热）；‌确立制冷代价‌（冰箱/空调必须耗电才能将热量从低温内部“泵”向高温外部），明确了逆向转移必须消耗外界能量 。 2、‌机械能转内能方向性（有序→无序）‌ ‌实例‌：汽车刹车时，动能通过摩擦完全转化为地面和空气的内能（热能）；这些散失的热能无法自发收集并重新驱动汽车。 ‌实际意义‌：‌设定效率上限‌（表明任何热机的效率都不可能达到100%,即机械能与内能的转化存在效率限制(如热机工作时必然有部分能量以热量形式散失)；‌推动节能技术。 3、‌化学能转内能方向性‌ ‌实例‌：燃料燃烧释放热能是自发的；但散失到环境中的热能无法自发重新聚合成燃料。 ‌实际意义‌：指导人们合理利用能源,避免徒劳尝试制造“永动机”,推动节能技术和能源优化利用的发展。 典例分析 例1：（2026九上•杭州月考）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 例2：（2026九上•绍兴月考）关于能源和材料，下列说法中正确的是（　　） A．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B．核电站是利用核裂变释放能量进行发电的，是不加控制的 C．超导体材料可应用在电饭锅､电熨斗等电热器上 D．能量守恒定律表明自然界中可利用的能量不会减少 例3：（2026九上•浙江期中）如图装置可用来研究滚摆的运动，关于该实验，下列说法错误的是（ ） A.滚摆下降过程中，重力势能转化为动能 B.滚摆上升过程中，速度越来越慢，是由于动能全部转化为了重力势能 C.滚摆实验说明动能和重力势能可以相互转化 D.若没有摩擦和空气阻力，滚摆将一直上下运动 例4：（2026九上•宁波期中）如图是某型号手机电池的铭牌，该手机正常通话时平均电流为100mA，待机时平均电流为10mA。 （1）该手机电池的容量也可以标记为________。 （2）该手机电池理论上可让手机待机________。 （3）手机充电时，手机会出现发热现象。这个过程中电能转化为________。 例5：（2026九上•绍兴月考）随着电动汽车的进一步发展，越来越多的家庭开始购买电动汽车，并安装汽车充电桩。 （1）电动汽车充电过程中，电能主要转化为________； （2）如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比，铁电池的凭点有________（列举一点）。 （3）铁电池一次充电后能提供50千瓦时电能，其电能转化率为80%，若电动车保持最去牵引力1800N，理论上充一次电能航行的路程为________。 课后巩固 1、（2026九上•湖州期末）如图所示的取暖方式不仅仅发生能量转移的是（  ） A．用取暖器 B．烤火 C．搓手哈气 D．抱热水袋 2、（2026九上•宁波期末）充电宝核心部件使用廉价材料，可能发生短路造成温度升高甚至燃烧。下列说法正确的是（  ） A．充电宝给手机充电时：化学能转化为电能 B．充电宝短路时：电能转化为化学能 C．给充电宝充电时：化学能转化为电能 D．充电宝燃烧时：内能转化为化学能 3、（2026中考•浙江一模）春晚《武 BOT》节目是我国传统文化创新表达，机器人丝滑的动作将中华武术演绎得淋漓尽致。下列说法正确的是( ) A. 机器人充电时，化学能转化为电能 B. 机器人挥剑舞动时，不需要消耗能量 C. 机器人运动时，电能主要转化为机械能 D. 机器人做空翻动作上升时，重力势能不变 4、（2026中考•嘉兴一模） 2026年2月，我国用长征十号运载火箭将“梦舟”载人飞船送入太空，火箭发射经历加速→匀速→再加速三个阶段（如图）。下列有关说法正确的是（  ） A．加速上升时，飞船动能增加 B．匀速上升时，火箭的机械能守恒 C．再加速上升时，飞船势能不变 D．火箭升空时，化学能全部转化为机械能 5、（2026九上•舟山期末）历史上许多科学家尝试制造永动机，均以失败告终，其根本原因是（　　） A．永动机的设计原理过于复杂 B．制造永动机的材料不够先进 C．违背了能量转化与守恒定律 D．科学发展没有达到一定水平 6、（2026九上•杭州期中）自然界中存在着多种形式的能，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体上，下列关于能的叙述不正确的是（　　） A．太阳是“能源之母”，地球上大多数能源本质上来自太阳能 B．超声波能够粉碎人体结石，主要是因为其携带强大的光能 C．电磁能用途广泛，可以转化为光能、内能等多种能量形式 D．各类燃料如煤炭、汽油、天然气等，都储存着大量化学能 7、（2026九上•杭州月考）如图为电磁波家族的一部分，可见光是电磁波家族的一员，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。下列说法正确的是（  ） A．该过程发生的能量转换是电能→机械能→光能 B．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能 C．太阳能板吸收的太阳能最终全部转化为机械能 D．百叶窗开合过程中不遵循能量守恒定律 8、（2026九上•杭州月考）搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。请在下列横线上填上合适的能的形式： （1）运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，其中储存了_______。 （2）火箭发射过程中发出巨大的声音时具有_______。 （3）升空过程中的火箭具有_______。 （4）神舟十八号载人飞船展开两块巨大的电池板吸收太阳发出的_______。 9、（2026九上•湖州期中）如图是小科制作的“能的转化与守恒”概念图（部分），请完成以下问题。 （1）请你在概念图中填入合适的内容：①________，②________。 （2）用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，能量转化情况为________。 （3）氢能源是二十一世纪最有前途的绿色能源之一，但到目前为止，氢能源没有被大面积推广，其主要原因是________。 10、（2026九上•杭州期中）如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点。 （1）小球从E点到F点的过程中，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）小球在C点的动能_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）在F点的动能。 （3）小球从D点离开地面到达E点的过程中，动能转化为_________________。 11、（2026九上•宁波期末）太阳能电池板是空间站运行的主要能量来源，其光电转化效率为25%，单片电池板面积为20m2，太阳光垂直照射时每平方米的功率约为1.35×103W。太阳光垂直照射单片电池板1小时，可产生的电能是____________kW·h。空间站经过某些区域时会进入地球阴影区，此时需依靠蓄电池供电，蓄电池可将储存的____________能转化为电能。若某次阴影区持续时间为30分钟，空间站进入阴影区前至少储存10kW•h的电能，则空间站可持续输出____________kW的功率。 12、（2026九上•绍兴期中）电能因其易于运输和转化被广泛运用，长远看太阳能和核能将有广阔的发展空间。 （1）图甲是某家庭电能表月初、月末的两次示数，该户本月消耗的电能为________千瓦时； （2）原子核在转变过程中所释放出来的能量，称为核能。太阳辐射的巨大能量来自图乙中________所示的核反应（填“A”或“B”）。 （3）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有________性。 13、（2026九上•杭州月考） 电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。某款电动汽车有慢充和快充两种。能量回收系统是该车的智慧功能，当司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时给汽车的电池充电。该电动汽车的部分参数如表： 整车质量 电池容量 电池能量密度 1800kg 60kW·h 0.15（kW·h）/kg （1）该能量回收系统的能量转化形式是______。 （2）从题中信息中可获知该电动汽车配备的电池质量是______千克。 （3）该车在快充模式下，其额定电压为400伏，额定电流为150安。使其从20%的电量充到80%的电量，需要多少小时？ （4）该汽车在标准工况下的耗电量为15千瓦时/100千米。在此状态下沿水平路面上匀速行驶100千米的过程中，受到的平均阻力为400牛，则该汽车将电能转换为机械能的效率是多少？（结果保留整数） 14、（2026九下•浙江开学考）2025年9月29日，我国嫦娥六号任务团队获国际宇航联合会世界航天奖团体奖。嫦娥六号由下图所示的四部分结构组成。 （1）嫦娥六号探测任务中，喷出的燃气帮助着陆器减速，该过程体现了________科学原理； （2）上升器的燃料中含有偏二甲肼，偏二甲肼的化学式是，热值为。6千克的偏二甲肼含有氮元素________千克，完全燃烧最多可以使嫦娥六号获得________焦的能量； （3）嫦娥六号肩负月球背面采集月壤的重任，完成采集后从月球表面发射，需要速度达到一定大小才能摆脱月球引力回到地球。为尽可能多的将月壤运输回地球，设计师提出降低其他结构的质量，请你从能量转化的角度分析以上设计方案的合理性：________。 1 学科网（北京）股份有限公司 $