17.1 能量的转移和转化（举一反三·讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

17.1 能量的转移和转化 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 能量的转移和转化】 2 【知识点2 能量守恒定律】 3 课后作业 4 图17-1-1所示为小男孩在荡秋千，只要用力推一下，秋千就会带着男孩忽高忽低地来回摆动。此后，秋千摆得越来越低，男孩和秋千的机械能越来越少。减少的机械能去哪儿了？ 【知识点1 能量的转移和转化】 1. 物质不同的运动形式对应不同的能量 （1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。 （3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。 （4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。 （5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （6）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。 2. 能量的转化和转移 不同形式的能量在一定条件下都可以转移或转化。 【例1】下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（　　） ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③火箭发射升空 ④一个球上升一个球下降（不考虑摩擦影响） A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【变式1-1】下列关于能量转化的说法中正确的是（     ） A．洗衣机工作时，机械能主要转化为电能 B．手机电池充电时主要是将电能转化为化学能 C．绿色植物的光合作用将光能转化为内能 D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能 【变式1-2】下列过程中，能量发生转移的是（     ） A．杯中的热水慢慢变凉 B．水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 C．在磨刀石上磨刀时，刀会变热 D．飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 【知识点2 能量守恒定律】 1. 能量守恒定律 能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式转化为其他 ，或者从一个物体转移到其他 ，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总和保持 。 2. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律，是自然界 、 的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 （2）能量守恒定律包括“能量 ”和“能量 ”两个方面。 3. 永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过，因为违背了能量守恒定律。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本 制造出永动机。 4. 能量转化和转移具有方向性。 【例2】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（     ） A．小球弹起的高度越来越小，在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中通过热传递的方式使其内能增加 D．小球和地面之间发生撞击，部分机械能转化为内能 【变式2-1】如图所示，压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统，通过压缩空气储存与释放，实现电网负荷调节。其工作原理是：利用电网用电低谷时，将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内；在用电高峰时释放压缩空气，驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为内能 B．释能过程中，空气膨胀对外做功，空气内能增大 C．释能过程中，能量的总量不断减小 D．电能、机械能、内能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 【变式2-2】小华在做如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。在这个过程中，滚摆的一部分机械能转化成了________能，所以滚摆的机械能________，但总的能量________。（后两空均填“守恒”或“不守恒”） 1. 如图，某款太阳能背包前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列关于该太阳能背包的说法不正确的是（    ） A．太阳能电池板可将太阳能转化为电能 B．蓄电池放电时，将化学能转化为电能 C．电风扇工作时，将电能转化为机械能 D．背包能不断对外放电说明能量可凭空产生 2．下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．摩擦生热 C．光伏发电 D．烤火取暖 3．如图所示，2024年9月25日，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射一枚搭载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域，彰显出我国军事的绝对实力。下列有关说法正确的是（     ） A．燃料燃烧过程中，将化学能转化为机械能 B．导弹发射升空的过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为导弹的机械能 C．导弹在大气层内飞行过程中与空气摩擦生热，是通过热传递的方式改变导弹外壳的内能 D．导弹在大气层内飞行过程中需要克服空气阻力做功，能量不守恒 4．如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是因为内能转化为化学能 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能 5．下列现象中机械能转化为内能的是（    ） A．用电暖器取暖 B．晾晒棉被 C．用煤气灶烧水 D．钻木取火 6. 如图是一种设想中的永动机，它利用高处的水流冲击叶片，使叶片转动并对外做功，以带动抽水器从低处将水抽到高处，从而实现永动。这种永动机不能成功的原因是（     ） A．科学技术还不够先进 B．机器不能对外输出能量 C．违背了能量守恒定律 D．机器只能转移能量，不能转化能量 7．下列现象能够说明“能量的转化和转移具有方向性”的是（   ） A．电动机可以将电能转化为机械能，发电机可以将机械能转化为电能 B．水泵将低处的水抽往高处 C．冰箱工作时内部温度降低，外部温度升高 D．汽车行驶时有机械能转化为内能，这些内能无法再自动转化为机械能用来驱动汽车 8．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．重物上升、下降的整个循环过程中，能量会不断消失 B．用电低峰时，重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时，重物下降，电能转化为机械能 D．用电低峰时，重物质量越大，且井的深度越深，能储存的电能越多 9．（多选题）关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（     ） A．甲图，小球弹跳的高度逐渐降低，说明能量会凭空消失 B．乙图，火箭升空时的能量转化类似于汽油机的做功冲程 C．丙图，风力发电将机械能转化为电能 D．丁图，只要坚持不懈，科学家们终有一天会发明出永动机 10．（多选题）如图甲所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法错误的是（     ） A．序号①的实例可以是图丙 B．序号②的实例可以是图丁 C．圆圈内B的能量形式是电能，序号③的实例可以是图乙 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 11．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。以下事例中，能量的形式发生了转化的是（　　） A．太阳能电池给路口的红绿灯供电 B．河水冲击水轮机的转轮叶片转动 C．放入热水中的牛奶温度逐渐升高 D．流星从夜空滑过发出耀眼的光亮 12. 小球在地面弹跳，小球弹起的高度会逐渐减小，同时小球变热。这一过程机械能______，小球把一部分机械能转化成内能，但能量的总量______。（两空均选填“减少”、“增加”或“不变”）。 13．烈日下，操场上的单杠温度升高，内能________（选填“增大”、“不变”或“减小”），这是通过_______方式改变物体内能的，这个过程中能量发生了________（选填“转移”或“转化”）。 14. 如图所示是某款电动汽车充电时的情景，向蓄电池充电的过程中，能量的转化情况是______；电动机工作过程中电能转化为机械能的同时，还要向空气中散热，这些散失的内能无法自动转化为电能，这是因为能量的转移和转化具有_________。汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时亮，同时熄灭，但其中一个转向灯损坏时，另一个转向灯仍能正常工作，则这两个转向灯是___________联的。 15. 如图为某大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这一过程摆球的一部分机械能转化为__________能，机械能__________（选填“减小”或“不变”），这一过程__________（选填“符合”或“不符合”）能量守恒定律。 16. 某老师发明了如图所示的空气动力自行车，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将_______能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行驶时完全不依赖汽油或电池，________（选填“违背”或“不违背”）能量守恒定律。人活动过程中消耗的生物质能不可能重新自动回归身体，说明能量转移和转化具有______。 17. 根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（ ） ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③一球上升一球下降（不考虑摩擦影响） ④小灯泡通电发光 A．①②    B．②③    C．③④    D．①③ 理由：________________________。 18. 如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”，制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为这个装置__________（选填“能”或“不能”）一直转动，判断的依据是违背___________。在能量的转化和转移过程中，能量的总量__________（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。 19. 图甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点静止滑下，从B点冲出，如图乙所示。运动员在空中________（填“能”或“不能”）达到与A点高度相同的C点，这是因为__________。该过程中总能量是_______（填“守恒”或“不守恒”）的。 20．如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。 请回答下列问题： （1）如图乙是汽油机某个缸的______冲程，该气缸内气体的内能_____（选填“增加”或“减少”），若飞轮转速为600r/min，对外做功一次约为3000J，则这台4缸汽油机的功率为_____W； （2）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为_______储存在蓄电池中；而刹车片和轮胎摩擦做功产生的内能耗散到空气中，无法回收利用，这是因为能量的转化和转移具有_______； （3）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%，每年可以节省汽油_______kg。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 17.1 能量的转移和转化 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 能量的转移和转化】 2 【知识点2 能量守恒定律】 3 课后作业 6 图17-1-1所示为小男孩在荡秋千，只要用力推一下，秋千就会带着男孩忽高忽低地来回摆动。此后，秋千摆得越来越低，男孩和秋千的机械能越来越少。减少的机械能去哪儿了？ 【知识点1 能量的转移和转化】 1. 物质不同的运动形式对应不同的能量 （1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。 （3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。 （4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。 （5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （6）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。 2. 能量的转化和转移 不同形式的能量在一定条件下都可以转移或转化。 【例1】下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（　　） ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③火箭发射升空 ④一个球上升一个球下降（不考虑摩擦影响） A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】C 【详解】①试管内的冷水放入热水中变热，属于热传递，发生了内能的转移； ②煤气燃烧时，将煤气的化学能转化为内能，之后发生了内能的转移； ③火箭发射升空，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，是能量发生了转化； ④一个球上升一个球下降，属于机械能的转移。符合题意的是①④，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式1-1】下列关于能量转化的说法中正确的是（     ） A．洗衣机工作时，机械能主要转化为电能 B．手机电池充电时主要是将电能转化为化学能 C．绿色植物的光合作用将光能转化为内能 D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能 【答案】B 【详解】A．洗衣机为用电器，工作时消耗电能，主要获得机械能，是电能转化为机械能，故A错误； B．手机电池充电时，消耗电能，将能量以化学能形式储存，主要是电能转化为化学能，故B正确； C．绿色植物光合作用将光能转化为化学能储存在有机物中，不是内能，故C错误； D．太阳能电池板工作时将太阳能直接转化为电能，不是化学能，故D错误。 故选B。 【变式1-2】下列过程中，能量发生转移的是（     ） A．杯中的热水慢慢变凉 B．水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 C．在磨刀石上磨刀时，刀会变热 D．飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 【答案】A 【详解】A．杯中的热水慢慢变凉，是热水的内能通过热传递的方式转移到周围空气中，内能的形式没有改变，属于能量的转移，故A符合题意。 B．水沸腾时，水壶盖被向上顶起来，是水蒸气的内能转化为水壶盖的机械能，属于能量的转化，故B不符合题意。 C．在磨刀石上磨刀时，刀会变热，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意。 D．飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴，是流星克服空气摩擦做功，机械能转化为内能和光能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选A。 【知识点2 能量守恒定律】 1. 能量守恒定律 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其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总和保持不变。 2. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 3. 永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过，因为违背了能量守恒定律。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 4. 能量转化和转移具有方向性。 【例2】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（     ） A．小球弹起的高度越来越小，在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中通过热传递的方式使其内能增加 D．小球和地面之间发生撞击，部分机械能转化为内能 【答案】D 【详解】A. 小球弹起高度越来越小，是因为部分机械能转化为内能等其他形式的能，但根据能量守恒定律，自然界中总能量守恒，故A错误； B. 小球弹跳过程中要克服空气阻力做功、和地面撞击时也有能量损耗，机械能会不断转化为其他形式的能，因此机械能总量减小，故B错误； C. 小球运动中克服空气阻力做功，撞击地面时做功，通过做功的方式使其内能增加，故C错误； D. 小球和地面撞击时，会有部分机械能转化为内能，这也是小球弹起高度逐渐降低的原因之一，故D正确。 故选D。 【变式2-1】如图所示，压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统，通过压缩空气储存与释放，实现电网负荷调节。其工作原理是：利用电网用电低谷时，将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内；在用电高峰时释放压缩空气，驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为内能 B．释能过程中，空气膨胀对外做功，空气内能增大 C．释能过程中，能量的总量不断减小 D．电能、机械能、内能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 【答案】A 【详解】A．储能过程中，剩余电能驱动压缩机压缩空气，对空气做功，电能先转化为压缩机的机械能，最终转化为空气的内能储存起来，故A正确； B．释能过程中，空气膨胀对外做功，空气的内能会减小，而非增大，故B错误； C．根据能量守恒定律，能量既不会凭空消失，总能量保持不变，故C错误； D．虽然电能、机械能、内能可以相互转化，但能量的转化是有方向性的，比如耗散到环境中的内能无法自发收集重新利用，故D错误。 故选A。 【变式2-2】小华在做如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。在这个过程中，滚摆的一部分机械能转化成了________能，所以滚摆的机械能________，但总的能量________。（后两空均填“守恒”或“不守恒”） 【答案】 内 不守恒 守恒 【详解】因滚摆运动时需克服摩擦与空气阻力做功，故一部分机械能转化为内能，滚摆机械能总量减小，因此机械能不守恒；由能量守恒定律可知，能量在转化和转移过程中总量保持不变，故总的能量守恒。 1. 如图，某款太阳能背包前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列关于该太阳能背包的说法不正确的是（    ） A．太阳能电池板可将太阳能转化为电能 B．蓄电池放电时，将化学能转化为电能 C．电风扇工作时，将电能转化为机械能 D．背包能不断对外放电说明能量可凭空产生 【答案】D 【详解】A．太阳能电池板工作时消耗太阳能，得到电能，将太阳能转化为电能，故A正确； B．蓄电池放电时消耗化学能，得到电能，将化学能转化为电能，故B正确； C．电风扇工作时消耗电能，得到机械能，将电能转化为机械能，故C正确； D．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，背包对外放电消耗的是蓄电池储存的电能，并非能量凭空产生，故D错误。 本题选择描述错误选项，故选D。 2．下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．摩擦生热 C．光伏发电 D．烤火取暖 【答案】D 【详解】能量转移是指能量从一个物体传递到另一个物体，且能量形式不变；能量转化是指能量从一种形式转换为另一种形式。 A．钻木取火，通过摩擦将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，使木头燃烧，属于能量转化，故A不符合题意； B．摩擦生热，两个物体摩擦时，机械能转化为内能，属于能量转化，故B不符合题意； C．光伏发电，太阳能电池将光能转化为电能，属于能量转化，故C不符合题意； D．烤火取暖，火的内能传递到人体，能量形式不变，属于能量转移，故D符合题意。 故选D。 3．如图所示，2024年9月25日，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射一枚搭载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域，彰显出我国军事的绝对实力。下列有关说法正确的是（     ） A．燃料燃烧过程中，将化学能转化为机械能 B．导弹发射升空的过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为导弹的机械能 C．导弹在大气层内飞行过程中与空气摩擦生热，是通过热传递的方式改变导弹外壳的内能 D．导弹在大气层内飞行过程中需要克服空气阻力做功，能量不守恒 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧过程中，消耗化学能，产生内能，是将化学能转化为内能，故A错误； B．导弹发射升空的过程中，燃气膨胀对导弹做功，将燃料燃烧产生的内能转化为导弹的机械能，故B正确； C．导弹在大气层内飞行过程中与空气摩擦生热，克服摩擦做功，是通过做功的方式改变导弹外壳的内能，故C错误； D．导弹在大气层内飞行过程中需要克服空气阻力做功，机械能转化为内能，但能量的总量保持不变，能量守恒，故D错误。 故选B。 4．如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是因为内能转化为化学能 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能 【答案】B 【详解】A．蜡烛燃烧是将化学能转化为内能，放出热量，水吸收热量变热，故A错误； BD．蒸汽船运动时，是水蒸气对外做功，内能转化为船的机械能；热机的做功冲程同样是将内能转化为机械能，二者能量转化方式相同，故B正确，D错误； C．水沸腾时的热量散失只是内能转移到了周围环境中，整个过程的总能量保持不变，依然遵循能量守恒定律，故C错误。 故选B。 5．下列现象中机械能转化为内能的是（    ） A．用电暖器取暖 B．晾晒棉被 C．用煤气灶烧水 D．钻木取火 【答案】D 【详解】A．电暖器是电热器，使用电暖器取暖，电能转化为内能，故A不符合题意； B．晾晒棉被，属于热传递改变内能，是内能的转移，故B不符合题意； C．用煤气灶烧水，属于热传递改变内能，是内能的转移，故C不符合题意； D．钻木取火，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于做功改变内能，故D正确。 故选D。 6. 如图是一种设想中的永动机，它利用高处的水流冲击叶片，使叶片转动并对外做功，以带动抽水器从低处将水抽到高处，从而实现永动。这种永动机不能成功的原因是（     ） A．科学技术还不够先进 B．机器不能对外输出能量 C．违背了能量守恒定律 D．机器只能转移能量，不能转化能量 【答案】C 【详解】能量守恒定律表明：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。 C．这个设想的永动机中，高处的水流冲击叶片做功时，有一部分能量会因为摩擦、散热等损耗掉，最终能用来抽水的能量会比初始水流的能量少，无法把水抽到原来的高度，循环会逐渐停止，不可能实现永动，本质是违背了能量守恒定律，故C符合题意； A．永动机无法实现和技术水平无关，是物理规律决定的，故A不符合题意； B．这个机器的设计本身就是要对外做功输出能量，这不是它失败的原因，故B不符合题意； D．机器既可以转移能量，也可以实现能量的转化（比如这个装置里水的重力势能可以转化为叶片的动能），故D不符合题意。 故选C。 7．下列现象能够说明“能量的转化和转移具有方向性”的是（   ） A．电动机可以将电能转化为机械能，发电机可以将机械能转化为电能 B．水泵将低处的水抽往高处 C．冰箱工作时内部温度降低，外部温度升高 D．汽车行驶时有机械能转化为内能，这些内能无法再自动转化为机械能用来驱动汽车 【答案】D 【详解】A．电动机（电能→机械能）和发电机（机械能→电能）展示了能量的双向转化，并没有体现“转化过程不可逆”的方向性，故A不符合题意； B．水泵把水从低处抽到高处，是消耗电能来实现的，只是一个能量转移的过程，没有体现“自发过程的不可逆性”，故B不符合题意； C．冰箱内部降温、外部升温，是消耗电能让热量从低温物体转移到高温物体，这是非自发过程，但题目要的是“说明方向性”，这个现象本身是“方向性的逆过程”，并不能直接体现方向性，故C不符合题意； D．汽车行驶时，机械能通过摩擦转化为内能（比如轮胎、刹车发热），这些内能会散失到环境中，无法自动重新转化为机械能来驱动汽车。这直接体现了：机械能可以自发转化为内能，但内能不能自发转化为机械能，完美说明了能量转化的方向性，故D符合题意。 故选D。 8．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．重物上升、下降的整个循环过程中，能量会不断消失 B．用电低峰时，重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时，重物下降，电能转化为机械能 D．用电低峰时，重物质量越大，且井的深度越深，能储存的电能越多 【答案】D 【详解】A．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会发生转化或转移，故A错误； B．用电低峰时，电动机工作将重物提升，消耗电能，增加重物的机械能，是电能转化为机械能，故B错误； C．用电高峰时，重物下降带动发电机发电，消耗机械能，产生电能，是机械能转化为电能，故C错误； D．用电低峰时，电动机克服重力做功，将电能转化为重力势能储存。克服重力做功。重物质量m越大，井深h越大，储存的能量越多，故D正确。 故选D。 9．（多选题）关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（     ） A．甲图，小球弹跳的高度逐渐降低，说明能量会凭空消失 B．乙图，火箭升空时的能量转化类似于汽油机的做功冲程 C．丙图，风力发电将机械能转化为电能 D．丁图，只要坚持不懈，科学家们终有一天会发明出永动机 【答案】BC 【详解】A．小球弹跳高度降低，是因为小球的机械能通过克服空气阻力、碰撞摩擦转化为了内能，能量并没有凭空消失，能量守恒定律指出能量既不会凭空产生也不会凭空消失，故A错误； B．火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能；汽油机的做功冲程同样是将燃气的内能转化为活塞的机械能，二者能量转化形式一致，故B正确； C．风力发电机是利用风力带动叶片转动，将风的机械能转化为电能，故C正确； D．永动机违背了能量守恒定律，不可能被制造出来，故D错误。 故选BC。 10．（多选题）如图甲所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法错误的是（     ） A．序号①的实例可以是图丙 B．序号②的实例可以是图丁 C．圆圈内B的能量形式是电能，序号③的实例可以是图乙 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 【答案】BCD 【详解】由图甲中“加热器”由B指向A、“电灯”由B指向光能可知，A为内能，B为电能。 A．①表示机械能转化为内能，图丙搓手摩擦生热，机械能转化为内能，故A正确； B．②表示化学能转化为电能，图丁手机充电，电能转化为化学能，故B错误； C．圆圈内B的能量形式是电能，③表示光能转化为化学能，图乙太阳能电池板，是光能转化为电能，故C错误； D．能量的转化和转移具有方向性，是有条件的，例如内能无法自发地、无条件地转化为机械能，故D错误。 题目要求选择错误的，故选BCD。 11．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。以下事例中，能量的形式发生了转化的是（　　） A．太阳能电池给路口的红绿灯供电 B．河水冲击水轮机的转轮叶片转动 C．放入热水中的牛奶温度逐渐升高 D．流星从夜空滑过发出耀眼的光亮 【答案】AD 【详解】A．太阳能电池给路口的红绿灯供电，是太阳能转化为电能，故A符合题意； B．河水冲击水轮机转动，是机械能转移，故B不符合题意； C．放入热水中的牛奶温度升高，是内能的转移，故C不符合题意； D．流星划过夜空发光，是机械能转化为内能，故D符合题意。 故选AD。 12. 小球在地面弹跳，小球弹起的高度会逐渐减小，同时小球变热。这一过程机械能______，小球把一部分机械能转化成内能，但能量的总量______。（两空均选填“减少”、“增加”或“不变”）。 【答案】 减少 不变 【详解】因小球弹跳过程中克服空气阻力、地面摩擦做功，部分机械能转化为内能，故机械能减少； 由能量守恒定律可知，能量转化和转移过程中，总量保持不变。 13．烈日下，操场上的单杠温度升高，内能________（选填“增大”、“不变”或“减小”），这是通过_______方式改变物体内能的，这个过程中能量发生了________（选填“转移”或“转化”）。 【答案】 增大 热传递 转移 【详解】烈日下，操场上的单杠吸收热量，内能增加，温度升高，通过热传递的方式改变物体的内能，热传递过程中发生内能的转移，无能量形式的转化。 14. 如图所示是某款电动汽车充电时的情景，向蓄电池充电的过程中，能量的转化情况是______；电动机工作过程中电能转化为机械能的同时，还要向空气中散热，这些散失的内能无法自动转化为电能，这是因为能量的转移和转化具有_________。汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时亮，同时熄灭，但其中一个转向灯损坏时，另一个转向灯仍能正常工作，则这两个转向灯是___________联的。 【答案】 电能转化为化学能 方向性 并 【详解】[1]蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来。 [2]因能量的转移和转化具有方向性，故散失的内能无法自动转化为电能。 [3]由两个转向灯工作时互不影响，可知两灯是并联的。 15. 如图为某大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这一过程摆球的一部分机械能转化为__________能，机械能__________（选填“减小”或“不变”），这一过程__________（选填“符合”或“不符合”）能量守恒定律。 【答案】 内 减小 符合 【详解】摆球在摆动过程中，需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为内能，因此摆球返回初始位置时的机械能比释放时更小，上升的最大高度低于初始高度，所以不会砸到下巴。 该过程中摆球的机械能总量减小，但只是能量的形式发生了转化，整体的能量总和保持不变，完全符合能量守恒定律。 16. 某老师发明了如图所示的空气动力自行车，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将_______能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行驶时完全不依赖汽油或电池，________（选填“违背”或“不违背”）能量守恒定律。人活动过程中消耗的生物质能不可能重新自动回归身体，说明能量转移和转化具有______。 【答案】 内 不违背 方向性 【详解】压缩空气储存内能，释放后推动车子，内能转化为机械能。因能量守恒定律具有普遍性；它不是凭空产生能量，只是把压缩空气的内能转化，能量总量不变，不违背能量守恒；消耗掉的生物质能不能自动变回身体的能量，说明能量的转移和转化具有方向性。 17. 根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是( ) ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③一球上升一球下降（不考虑摩擦影响） ④小灯泡通电发光 A．①②    B．②③    C．③④    D．①③ 理由：________________________。 【答案】 D 见解析 【详解】能量转移是能量形式不变，仅从一个物体（或部分）到另一个物体（或部分）；能量转化是能量形式发生改变。 ①冷水放入热水中，属于热传递，热水的内能转移到冷水，能量的形式不变，故发生的是能量的转移； ②煤气燃烧时，先将化学能转化为内能，通过热传递将冷水加热成为热水，发生了能量的转化和转移； ③一球上升一球下降，属于机械能在两球之间的转移，发生了能量转移； ④小灯泡通电发光，将电能转化为内能和光能，发生了能量的转化； 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 ①③中只有能量的转移，②中既有能量转化又有能量转移，④中只有能量转化，故仅发生能量转移的是①③，故D符合题意，应选D。 18. 如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”，制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为这个装置__________（选填“能”或“不能”）一直转动，判断的依据是违背___________。在能量的转化和转移过程中，能量的总量__________（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。 【答案】 不能 能量守恒定律 保持不变 【详解】这个装置在转动过程中，不可避免会存在摩擦阻力，部分机械能会不断转化为内能散失，无法在不补充外界能量的情况下永远以恒定速度转动，这类“永动机”的设想违背了能量守恒定律；能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在能量的转化和转移过程中，能量的总量始终保持不变，不可能无中生有地持续获得能量来维持永久转动。 19. 图甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点静止滑下，从B点冲出，如图乙所示。运动员在空中________（填“能”或“不能”）达到与A点高度相同的C点，这是因为__________。该过程中总能量是_______（填“守恒”或“不守恒”）的。 【答案】 不能 运动员运动过程中需要克服空气阻力和摩擦力做功，部分机械能转化为内能，机械能总量减少 守恒 【详解】在整个运动过程中，运动员会受到空气阻力，同时在滑道上滑动时还存在摩擦力，需要不断克服这些阻力做功，一部分机械能会转化为内能，导致运动员的机械能总量不断减小，因此无法达到与A点高度相同的位置； 根据能量守恒定律，能量只会发生转移或转化，不会凭空产生或消失，因此整个过程的总能量是守恒的。 20．如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。 请回答下列问题： （1）如图乙是汽油机某个缸的______冲程，该气缸内气体的内能_____（选填“增加”或“减少”），若飞轮转速为600r/min，对外做功一次约为3000J，则这台4缸汽油机的功率为_____W； （2）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为_______储存在蓄电池中；而刹车片和轮胎摩擦做功产生的内能耗散到空气中，无法回收利用，这是因为能量的转化和转移具有_______； （3）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%，每年可以节省汽油_______kg。 【答案】（1）做功 减少 60000 （2）化学 方向性 （3）100 【详解】（1）由图可知，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，气体对外做功，内能减少。 汽油机飞轮转速是600r/min，每分钟飞轮转动600圈，完成300个工作循环，对外做功300次；做功冲程工作时，推动活塞一次做功3000J，1min做功 则4缸汽油机1min做功 这台汽油机的功率为 （2）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能储存在蓄电池中。 由于能量的转化和转移具有方向性，所以刹车片和轮胎摩擦做功产生的内能，耗散到空气中的能量却无法回收利用。 （3）设每年可以节省汽油x%，有用功相同，根据和则有 解得 即可以节省25%的汽油，所以节省的汽油的质量为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $