第十四章內能的利用第3節能量的轉化和守恒基礎過關一、能量的轉化和轉移1．以下現象：①煤炭燃燒；②熱水變涼；③搓手取暖；④摩擦生電；⑤溫度計測溫度。屬于能量轉移的是_____________，屬于能量轉化的是_____________。2．如圖所示，滑板車在人的助力下前行且輪子會發光，車停下來輪子就不發光。從能量轉化的角度分析輪子發光原理正確的是（）A．機械能轉化為電能，再轉化為光能 B．電能轉化為機械能，再轉化為光能C．機械能轉化為光能，再轉化為電能 D．光能轉化為機械能，再轉化為電能3．如圖所示，2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富搭乘神舟十三號載人飛船，開始了為期6個月的“太空出差”，六個月后將順利返航。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒時，將化學能轉化為機械能B．火箭加速升空時，動能轉化為重力勢能C．空間站的太陽能電池板將太陽能轉化為化學能D．返回艙進入大氣層后與大氣摩擦，機械能轉化為內能4．各種形式的能在一定的條件下可以相互轉化，請你仿照圖2中給出的兩個示例，寫出電能轉化為機械能、化學能轉化為電能、光能轉化為內能的實例。5．（多選題）自然界的能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從一種形式轉化為其他形式。如圖所示的事例中，能量的形式發生了轉移的是（）A．圖甲：漲潮時海水涌入水壩沖擊水輪機轉動B．圖乙：原來靜止的小球被撞擊之后運動起來C．圖丙：高溫的電爐絲使周圍的空氣溫度上升D．圖丁：試管中高溫水蒸氣彈出管口的橡膠塞二、能量守恒定律6．能量守恒定律的內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式_____________為其他形式，或者從一個物體____________到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的____________保不變。這就是能量守恒定律。7．根據能量守恒定律，以下情形可能發生的是（）A．向上拋出的石頭在向上運動過程中速度越來越快B．電熱水壺的水沸騰后，給該電熱水壺斷電后，水的沸騰永不停止C．上緊發條的玩具小車能從斜面底端沿斜面向上運動D．孤島上被人們遺忘的一只機械表，默默地走了幾十年8．學習了內能及能量的轉化和守恒后，同學們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認為其中不正確的是（）A．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變B．熱傳遞改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化C．各種形式的能在一定條件下都可以相互轉化D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律9．掉在水平地面上的彈性小球會跳起，而且彈跳的高度越來越低。如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片。下列說法正確的是（）A．小球在1位置和2位置的動能相同B．在小球運動的過程中，有一部分機械能轉化成了內能C．小球彈起的高度越來越低，說明小球在此過程中能量不守恒D．此過程機械能是守恒的10．如圖4所示，這是達?芬奇造的一個“永動機”裝置，他認為右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠些，在兩邊不均衡的作用下會使輪子沿箭頭方向轉動不息。如果不施加外力，你認為這個裝置__________（選填“會”或“不會”）永不停歇地運動下去，理由是：________________________________________________。鞏固提高11．如圖所示是一種新型照明燈，它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰挎”照明燈，“腳踩”蓄電池。下列說法中不正確的是（）A．蓄電池白天是將化學能轉化為電能B．照明燈晚上工作時將電能主要轉化為光能C．小風扇利用風力發電時，是將機械能轉化為電能D．太陽能電池板工作時是將太陽能轉化為電能12．（多選題）據澎湃新聞，近日，廣西南寧隆生達發電力科技有限公司（簡稱“隆生達發”）聲稱研發出一款“突破能量守恒定律”的電機組（如圖），引發爭議。該公司官網稱，這一技術名為“一種電容補償式自循環發電系統”，下列分析正確的是（）A．根據能量守恒定律，裝置不可能一直轉動下去B．發電技術突破了能量守恒定律，證明能量可以不守恒C．如果沒有能量補充，裝置最終會停下D．不靠任何能量補充，1度電可變為10度電的裝置可以實現13．從19世紀末世界上建成第一座水電站以來，水力發電站就成了水能利用的主要形式。如圖是水力發電站的原理圖，關于水力發電下列說法正確的一組是（）

①上游的水向下沿著導管運動到下游的過程中，水的機械能保持不變；②運動的水流沖擊水輪機使水輪機轉動，水流的一部分動能轉移為水輪機的動能；③水輪機帶動發電機發電將電能轉化為動能；④要加大水力發電的功率，可以采用“增大落水差”的方法。A．①② B．①③ C．② D．②④14．（1）如圖所示，不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，如圖所示，以下事例中分別屬于哪些能量轉化（只需考慮最主要的能量轉化），請將圖中能量轉化對應的字母序號填寫在相應的橫線上。例：電熱水器工作時K。①熱機的壓縮沖程___________；②給某鋰電池充電時___________；③植物吸收太陽光進行光合作用___________；④電動機帶動水泵把水送到高處時___________；（2）如圖是某汽車汽油機能量流向圖，該汽油機的熱機效率是____________，在一次行駛中消耗了1kg汽油，則汽油完全燃燒產生的熱量是_____________J，轉化的有用機械能是______________J。（汽油的熱值4.6×107J/kg）；若汽車的牽引力是1000N，則汽車行駛的距離是______________m。15．為了紀念偉大的物理學家愛因斯坦在100年前完成的三項重大科學發現，聯合國把2005年定為“國際物理年”，在紀念活動中，小偉展示給大家一幅“特殊燒水裝置”圖，表達了他對自然界中能量轉化規律的理解。（1）請結合本圖內容，說明能量在自然界中的轉化規律。（2）在生產、生活中有許多涉及多次能量轉化的事例，請試舉一例（至少涉及兩次能量轉化）拓展培優16．以下情景中，將電能轉化為機械能的是（）A．核電站利用反應堆產生內能 B．電動機通電轉動的過程C．光伏電池充電的過程 D．汽油機的做功沖程17．下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（）A．燃料燃燒時發熱 B．用熱水袋取暖C．鉆木取火 D．電動機帶動水泵把地下水送到地面18.關于能量守恒定律，下列說法正確的是（）A．能量可以憑空消失B．能量可以憑空產生C．能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變D．熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律19．為了定量研究機械能和內能之間的轉化是否遵循能量守恒定律，小明利用圖所示裝置進行實驗。重物A在下落的過程中通過滑輪、輕繩帶動容器中的金屬葉片與水摩擦生熱，使容器中0.5kg的水溫度升高了0.2℃，則水的內能增加____________J；經過多次實驗，發現重物A的機械能減少量總是稍大于水的內能增加量，為了使此裝置的機械能更多的轉化為水的內能，你建議小明采取的措施是____________

________________________。【重物A的質量及每次下落高度保持不變，c水=4.2×103J/（kg·℃）】20．汽車在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、尾氣污染等問題。材料一：如圖是一輛小汽車行駛時的能耗分配圖。汽油在汽缸內完全燃燒時放出的能量，大約只有13%用于驅動汽車前進，而其余87%的能量則被損耗掉了。材料二：排出的尾氣除了CO2、H2O外，還有CO、NO、NO2及未燃燒的碳氫化合物等有害氣體。結合材料：（1）對汽車行駛時能量形式的轉化與損耗途徑作出分析。（2）請從節能、減排等方面對燃油汽車提出技術改進建議。

第十四章內能的利用第3節能量的轉化和守恒基礎過關一、能量的轉化和轉移1．以下現象：①煤炭燃燒；②熱水變涼；③搓手取暖；④摩擦生電；⑤溫度計測溫度。屬于能量轉移的是_____，屬于能量轉化的是_____。【答案】

②⑤

，①③④。【詳解】①煤炭燃燒是化學變化，化學能轉化為內能，屬于能量的轉化；②熱水變涼，熱水放出熱量，溫度降低，屬于能量的轉移；③搓手取暖，克服摩擦做功，機械能轉化為內能，屬于能量的轉化；④摩擦生電，機械能轉化為電能，屬于能量的轉化；⑤溫度計測溫度，溫度計吸收或放出熱量，屬于能量的轉移；綜上所述，屬于能量轉移的是②⑤，屬于能量轉化的是①③④。2．如圖所示，滑板車在人的助力下前行且輪子會發光，車停下來輪子就不發光。從能量轉化的角度分析輪子發光原理正確的是（）A．機械能轉化為電能，再轉化為光能 B．電能轉化為機械能，再轉化為光能C．機械能轉化為光能，再轉化為電能 D．光能轉化為機械能，再轉化為電能【答案】A【詳解】人運動時具有機械能，而輪子發光需要電能，所以滑板車發光的能量轉化是：機械能轉化為電能，電能再轉化為光能，故A正確，BCD錯誤。故選A。3．如圖所示，2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富搭乘神舟十三號載人飛船，開始了為期6個月的“太空出差”，六個月后將順利返航。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒時，將化學能轉化為機械能B．火箭加速升空時，動能轉化為重力勢能C．空間站的太陽能電池板將太陽能轉化為化學能D．返回艙進入大氣層后與大氣摩擦，機械能轉化為內能【答案】D【詳解】A．燃料燃燒時，消耗化學能，得到內能，將化學能轉化為內能，故A錯誤；B．火箭加速升空，質量不變，速度增大，動能增大，同時高度增大，勢能也增大，機械能增大，是燃料燃燒所釋放的內能轉化為機械能，沒有動能轉化為重力勢能，故B錯誤；C．太陽能電池板把太陽能轉化為電能，供空間站工作時使用，故C錯誤；D．返回艙進入大氣層后與空氣劇烈摩擦，克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，故D正確。故選AD。4．各種形式的能在一定的條件下可以相互轉化，請你仿照圖2中給出的兩個示例，寫出電能轉化為機械能、化學能轉化為電能、光能轉化為內能的實例。【答案】見解析。【解析】電風扇在工作過程中消耗電能，轉化為機械能；干電池使用過程中消耗化學能，得到電能；太陽能熱水器工作過程中將光能轉化為內能。5．（多選題）自然界的能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從一種形式轉化為其他形式。如圖所示的事例中，能量的形式發生了轉移的是（）A．圖甲：漲潮時海水涌入水壩沖擊水輪機轉動B．圖乙：原來靜止的小球被撞擊之后運動起來C．圖丙：高溫的電爐絲使周圍的空氣溫度上升D．圖丁：試管中高溫水蒸氣彈出管口的橡膠塞【答案】ABC【詳解】A．漲潮時海水涌入水壩沖擊水輪機轉動，海水的機械能轉移到水輪機上，故A符合題意；B．原來靜止的小球被撞擊之后運動起來，屬于能量的轉移，故B符合題意；C．高溫的電爐絲使周圍的空氣溫度上升，是通過熱傳遞改變空氣的內能，屬于能量的轉移，故C符合題意；D．試管中高溫水蒸氣彈出管口的橡膠塞，是將水蒸氣的內能轉化為橡膠塞的機械能，屬于能量的轉化，故D不符合題意。故選ABC。二、能量守恒定律6．能量守恒定律的內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式______為其他形式，或者從一個物體_________到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的________保不變。這就是能量守恒定律。【答案】轉化，轉移，總量。【解析】能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保不變。這就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各種形式能量之間的聯系。7．根據能量守恒定律，以下情形可能發生的是（）A．向上拋出的石頭在向上運動過程中速度越來越快B．電熱水壺的水沸騰后，給該電熱水壺斷電后，水的沸騰永不停止C．上緊發條的玩具小車能從斜面底端沿斜面向上運動D．孤島上被人們遺忘的一只機械表，默默地走了幾十年【答案】C【詳解】A．向上拋出的石頭在向上運動過程中，高度變大，重力勢能變大，動能轉化為重力勢能，動能變小，質量不變，所以速度越來越小，故A錯誤，不符合題意；B．電熱水壺的水沸騰后，給該電熱水壺斷電后，水無法吸收熱量，由液體沸騰條件知，水會停止沸騰，故B錯誤，不符合題意；C．上緊發條的玩具小車具有彈性勢能，彈性勢能可以轉化小車的動能，動能再轉化為小車的重力勢能，所以小車能從斜面底端沿斜面向上運動，故C正確，符合題意；D．機械表工作靠表內彈簧片的彈性勢能轉化為機械能，機械表零件之間有摩擦，再將機械能轉化為內能，不久就會消耗完畢，不會一直默默地幾十年，故D錯誤，不符合題意。故選C。8．學習了內能及能量的轉化和守恒后，同學們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認為其中不正確的是（）A．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變B．熱傳遞改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化C．各種形式的能在一定條件下都可以相互轉化D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律【答案】B【詳解】A．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，例如電動機的工作原理就是電能轉化為機械能，但是因為機械之間存在摩擦，摩擦生熱，所以有一部分電能轉化為內能，而這部分的能量轉化是我們不需要的，所以可以稱這部分能量損耗了；根據能量守恒定律，自然界中所有能量的總量保持不變，說法正確，故A不符合題意；B．熱傳遞改變物體的內能是內能從高溫物體轉移到低溫物體，是能的轉移，不是轉化，說法錯誤，故B符合題意；C．自然界中存在不同形式的能量，各種不同的能量可以相互轉化，說法正確，故C不符合題意；D．能量守恒定律是19世紀自然科學的三大發現之一，也是自然界最普遍、最重要的基本規律之一，小到原子世界，大到宇宙天體，只要有能的變化，無論是什么變化，都遵循它，此定律的內容是：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而能的總量保持不變，說法正確，故D不符合題意。故選B。9．掉在水平地面上的彈性小球會跳起，而且彈跳的高度越來越低。如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片。下列說法正確的是（）A．小球在1位置和2位置的動能相同B．在小球運動的過程中，有一部分機械能轉化成了內能C．小球彈起的高度越來越低，說明小球在此過程中能量不守恒D．此過程機械能是守恒的【答案】B【詳解】A．由圖可知，小球在1位置的機械能大于2位置的機械能，而小球在1位置和2位置的高度相同，重力勢能相等，機械能為動能和勢能之和，所以小球在1位置的動能大于在2位置的動能。故A錯誤；BD．小球彈起的高度越來越低，說明小球的機械能減少，因為在小球運動的過程中，需要克服阻力做功，有一部分機械能轉化成了內能，機械能不守恒。故B正確，D錯誤；C．小球運動的過程中，需要克服阻力做功，有一部分機械能轉化成了內能，但在能的轉化和轉移過程中，能的總量保持不變。故C錯誤。故選B。10．如圖4所示，這是達?芬奇造的一個“永動機”裝置，他認為右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠些，在兩邊不均衡的作用下會使輪子沿箭頭方向轉動不息。如果不施加外力，你認為這個裝置______（選填“會”或“不會”）永不停歇地運動下去，理由是：________________________________________________。【答案】

不會

見解析【詳解】如果不施加外力，裝置在運行過程中會克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，該裝置的機械能會越來越少，裝置最終會停下來，不可能永不停歇地運動下去。鞏固提高11．如圖所示是一種新型照明燈，它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰挎”照明燈，“腳踩”蓄電池。下列說法中不正確的是（）A．蓄電池白天是將化學能轉化為電能B．照明燈晚上工作時將電能主要轉化為光能C．小風扇利用風力發電時，是將機械能轉化為電能D．太陽能電池板工作時是將太陽能轉化為電能【答案】A【詳解】AD．蓄電池白天充電，光電池板是將太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能，故A錯誤，符合題意，D正確，不符合題意；B．照明燈工作時，將電能主要轉化為光能，故B正確，不符合題意；C．利用風力發電時，“小風扇”將機械能轉化為電能，故C正確，不符合題意。故選A。12．（多選題）據澎湃新聞，近日，廣西南寧隆生達發電力科技有限公司（簡稱“隆生達發”）聲稱研發出一款“突破能量守恒定律”的電機組（如圖），引發爭議。該公司官網稱，這一技術名為“一種電容補償式自循環發電系統”，下列分析正確的是（）A．根據能量守恒定律，裝置不可能一直轉動下去B．發電技術突破了能量守恒定律，證明能量可以不守恒C．如果沒有能量補充，裝置最終會停下D．不靠任何能量補充，1度電可變為10度電的裝置可以實現【答案】AC【詳解】AC．根據能量守恒定律，該裝置工作過程總會因為機械摩擦等原因，有一部分能量會轉化為內能損失掉，如果沒有能量補充，裝置最終會停下，不可能一直轉動下去，故AC正確；B．能量守恒定律是自然界最基本的規律，任何機械在任何時候都要遵守能量守恒，故C錯誤；D．根據能量守恒定律，能量不會憑空消失，也不會憑空產生，不靠任何能量補充，1度電不可變為10度電，故D錯誤。故選AC。13．從19世紀末世界上建成第一座水電站以來，水力發電站就成了水能利用的主要形式。如圖是水力發電站的原理圖，關于水力發電下列說法正確的一組是（）

①上游的水向下沿著導管運動到下游的過程中，水的機械能保持不變；②運動的水流沖擊水輪機使水輪機轉動，水流的一部分動能轉移為水輪機的動能；③水輪機帶動發電機發電將電能轉化為動能；④要加大水力發電的功率，可以采用“增大落水差”的方法。A．①② B．①③ C．② D．②④【答案】D【詳解】①上游的水向下沿著導管運動到下游的過程中，水的機械能轉化為電能，機械能減小，故①錯誤；②運動的水流沖擊水輪機使水輪機轉動，水流的一部分動能轉移為水輪機的動能，然后轉化為電能，故②正確；③水輪機帶動發電機發電將動能轉化為電能，故③錯誤；④可以通過增大落水差增大水的機械能，加大水力發電的功率，故④正確。故ABC錯誤，D正確。故選D。14．（1）如圖所示，不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，如圖所示，以下事例中分別屬于哪些能量轉化（只需考慮最主要的能量轉化），請將圖中能量轉化對應的字母序號填寫在相應的橫線上。例：電熱水器工作時K。①熱機的壓縮沖程___________；②給某鋰電池充電時___________；③植物吸收太陽光進行光合作用___________；④電動機帶動水泵把水送到高處時___________；（2）如圖是某汽車汽油機能量流向圖，該汽油機的熱機效率是________，在一次行駛中消耗了1kg汽油，則汽油完全燃燒產生的熱量是_________J，轉化的有用機械能是_______J。（汽油的熱值4.6×107J/kg）；若汽車的牽引力是1000N，則汽車行駛的距離是______m。【答案】（1）C；J；O；A；（2）35%；4.6×107；1.61×107；1.61×104.【詳解】（1）①熱機壓縮沖程是機械能轉化為內能，對應的字母是C。②給某鋰電池充電是將電能轉化為化學能，對應的字母是J。③太陽能光合作用是將光能轉化為化學能的過程，對應的字母是O。④電動機是將電能轉化為機械能，對應的字母是A。（2）該汽油機的熱機效率η=100%-25%-40%=35%汽油完全燃燒產生的熱量Q燃放=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J轉化的有用機械能W機=ηQ燃放=35%×4.6×107J=1.61×107J由W=Fs可知汽車行駛的距離s=W機/F=1.61×107J/1000N=1.61×104m15．為了紀念偉大的物理學家愛因斯坦在100年前完成的三項重大科學發現，聯合國把2005年定為“國際物理年”，在紀念活動中，小偉展示給大家一幅“特殊燒水裝置”圖，表達了他對自然界中能量轉化規律的理解。（1）請結合本圖內容，說明能量在自然界中的轉化規律。（2）在生產、生活中有許多涉及多次能量轉化的事例，請試舉一例（至少涉及兩次能量轉化）【答案】見解析.【詳解】（1）太陽→西紅柿：太陽能轉化為化學能；人→車輪：人的能量轉化為車輪的機械能；車輪→發電機：機械能轉化為電能；發電機→電爐子：電能轉化為內能；氣體發聲：內能轉化為聲能。規律：自然界中的能量是守恒的；能量既不會消滅，也不會創生；它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體；在轉化和轉移過程中，能量的總量不變。（2）舉例：火電站在工作過程中：燃料燃燒，化學能轉化為內能，熱機把內能轉化為機械能；發電機把機械能轉化為電能。拓展培優16．以下情景中，將電能轉化為機械能的是（）A．核電站利用反應堆產生內能 B．電動機通電轉動的過程C．光伏電池充電的過程 D．汽油機的做功沖程【答案】B【詳解】A．核電站利用反應堆產生內能，將核能轉化為內能，故A不符合題意；B．電動機通電轉動的過程，將電能轉化為機械能，故B符合題意；C．光伏電池充電的過程，將光能轉化為電能，故C不符合題意；D．汽油機的做功沖程，將內能轉化為機械能，故D不符合題意。故選B。17．下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（）A．燃料燃燒時發熱 B．用熱水袋取暖C．鉆木取火 D．電動機帶動水泵把地下水送到地面【答案】B【詳解】A．燃料燃燒時，將化學能轉化為內能，屬于能量的轉化，故A不符合題意；B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內能從熱水袋轉移到其它物體向上，屬于能量的轉移，故B符合題意；C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，屬于能量的轉化，故C不符合題意；D．電動機帶動水泵把地下水送到地面，電動機工作時將電能轉化為機械能，屬于能量的轉化，故D不符合題意。故選B。18.關于能量守恒定律，下列說法正確的是（）A．能