专题14.3 能量的转化和守恒--九年级物理人教版.doc

第十四章 内能的利用 第3节 能量的转化和守恒 一、能量的转化 科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能；水电站力水轮机带动发电机，机械能转化为电能；电动机带动水泵把谁送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能等。 二、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____为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和_______。这就是能量守恒定律。学；科网 三、永动机 1．定义：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。 2．永动机失败的原因：它违背了能量守恒定律。学科.网 消失 产生 转化 转移 保持不变 如何确定能量的转化和转移 “转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；而“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。要判断某一过程中发生了怎样的能量转化或转移，首先要明确这一过程中能量的形式有没有改变，然后分析消耗什么能量，获得了什么能量或者能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。 【例题】在学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是 A．做功可以改变物体的内能 B．热传递改变物体内能是不同形式的能量的互相转化 C．在一定条件下各种形式的能量可以相互转化 D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变 参考答案：B 试题解析：改变物体的内能的方式有两种，即做功和热传递，故A正确；热传递是不同物体间的内能相互转移而不是转化，故B错误；自然界中存在不同形式的能量，在一定条件下各种不同形式的能量间可以相互转化，故C正确；能量在转化和转移的过程中总会有损耗，例如电动机的工作原理就是电能转化为机械能，但是因为机械之间存在摩擦，所以有一部分电能转化为内能，所以可以称这部分能量损耗了，但能量的总量总保持不变，故D正确，故选B。 1．（2018·临沂模拟）有一种叫做“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV~20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是 A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．光能转化为内能 D．机械能转化为电能 2．下列对能量转化的描述不正确的是 A．蓄电池充电：电能化学能 B．发电机工作：电能机械能 C．萤火虫发光：生物质能光能 D．双手摩擦，手变热：内能机械能 3．（2018·北京校级期末）近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东效民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里，这种能量转化和储存的方式是 A．太阳能转化为内能，再转化为电能 B．太阳能转化为内能，再转化为化学能 C．太阳能转化为电能，再转化为内能 D．太阳能转化为电能，再转化为化学能 4．（2018·洛阳模拟）根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是 A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进 B．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面 C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年 5．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是 A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大 B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 D．软木塞的机械能守恒 6．（2018·兴化模拟）如图所示实验，观察到滚摆下降时转得越来越快，上升时转得越来越慢，且每次上升的高度逐渐减小，有关此实验的说法正确的是 A．下降时动能转化成重力势能 B．上升时重力势能转化成动能 C．滚摆的机械能不断减少 D．滚摆的机械能保持不变 7．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息。关于这个情境下列说法合理的是 A．它违反了能量守恒定律，但可能发生 B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生 C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生 D．它不违反能量守恒定律，但可能发生 8．下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是 9．（2018·赤峰模拟）关于能的转化，下列说法中正确的是 A．燃料燃烧把内能转化成化学能 B．太阳能电池板把太阳能转化成电能 C．给蓄电池充电把化学能转化成电能 D．内燃机工作时，把机械能转化为燃料的化学能 10．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；摇动手摇发电机，给小灯泡供电。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 A．物体其他形式的能量转化为机械能 B．物体的内能转化为其他形式的能量 C．物体的势能转化为其他形式的能量 D．物体的机械能转化为其他形式的能量 11．下列关于能量的说法，正确的是 A．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的 B．小孩从滑梯上滑下，机械能不变 C．电水壶工作时，将内能转化为电能 D．“神州十号”飞船在加速升空的过程中，它的动能增加，机械能不变 12．（2018·朝阳期中）如图是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是 A．甲图为吸气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙图为压缩冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 C．甲图为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 D．乙图为排气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能 13．（2018·绵阳模拟）下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是 A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能    D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 14．我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是 A．机械能→内能→化学能→电能 B．化学能→内能→机械能→电能 C．化学能→重力势能→动能→电能 D．内能→化学能→机械能→电能 15．随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通百姓人家。如表为小明同学家小汽车的有关数据： 小汽车的总质量1 500 kg 小汽车的额定功率50 kW 汽车轮胎与地面接触的总面积0.1 m2 100 km耗油量8 L 水箱中装满水质量2.5 kg 汽油的密度0.71×107 kg/m3 （1）某次行驶中，若水箱中水温度升高20 ℃，则水吸收多少热量？ （2）假若小汽车发动机的效率为30%，该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶0.5 h，此过程中小汽车消耗的汽油质量是多少？（汽油的热值为4.6×107 J/kg，g=10 N/kg） 16．（2018·恩施质检）如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是 A．由滑梯上滑下，臀部会有灼热感 B．搓手取暖 C．水蒸气将塞子冲出 D．压缩空气 17．（2018·东营质检）如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板提供电能，供电动机正常工作。电动机正常工作时，将电能主要转化为______能。 18．（2018·银川期末）木材燃烧是将化学能转化为________能，这一过程能量的总量将________（填“变大”“变小”或“不变”）。学科/网 19．请在下图的框架图中，补充完整下列能量转化过程中的空缺项： 20．（2018·南昌模拟）如图是某科技馆的一台“水动机”。由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原。则“水动机”在转动过程中水的________能转化为转轮的机械能。 21．如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为_____能，然后再转化为汽车的____能。 22．阅读短文，回答问题 在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施，汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车。小王十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整。 （1）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，___________冲程将机械能转化为内能。 （2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的__________较大的性质。 （3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1 725 kg。当车上载有275 kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2 m2，轿车对地面的压强为________Pa。（g取10 N/kg） （4）若汽车油箱的容积为60升，内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装________kg的汽油。若该车以20 m/s的速度匀速行驶100 km时所消耗的汽油为5 kg，汽车发动机的输出的功率为12 kW，则汽车发动机的效率为________。 （5）通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所示： 当轿车以80 km/h行驶时所对应的制动距离为_________m。 23．（2018·温州卷）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。该过程中发生的能量转换是 A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 24．（2018·内江）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是 A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的 B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面 C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去 D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动 25．（2018·温州卷）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。该过程中发生的能量转换是 A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能 26．（2018·泰安卷）2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步！下列有关说法正确的是 A．火箭点火升空过程中，内能转化为机械能 B．火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失 C．火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能 D．火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力 27．（2017·江西）在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法正确的是 A．燃气的内能减少，温度升高 B．燃气的内能增加，温度升高 C．燃气的内能减少，温度降低 D．燃气的内能增加，温度降低[ 28．（2017·衡阳）2017年4月22日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接，我国航天技术又上升到一个新的台阶，如图所示是在对接前从天宫看天舟的图片，下列有关说法错误的是 A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的比热容大] B．“天舟一号”所使用的供电装置最可行的是太阳能电池 C．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是静止的 D．航天员在飞船外共同作业时需要借助电子设备对话，是因为声音不能在真空中传播 29．（2017·无锡）下列关于内能的说法正确的是 A．0 ℃的物体没有内能 B．做功和热传递都可以改变物体的内能 C．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 30．（2016·西宁）小明同学在家洗澡时接触和应用了不少物理知识，其中错误的是 A．电热水器是将内能转化为电能的电器 B．热水淋在身上感到暖和，热水与皮肤之间发生了热传递 C．浴室内的镜面上常有一层水雾，是液化现象 D．使用沐浴液时室内充满了香味，说明分子在不停地运动 4．B【解析】出膛的子弹射穿木板，将机械能转化为内能，机械能减小，故以更慢的速度继续前进，A说法错误；两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，将重力势能转化为动能，继续冲上右斜面将动能转化为重力势能，B说法正确；电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，因水沸腾的条件是继续吸热，故水的沸腾会停止，C说法错误；孤岛上被人们遗忘的一只机械表，机械手表是利用弹簧的弹性势能工作的，故一段时间后就停止了，D说法错误；故选B。 5．B【解析】水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能减小，温度降低，A不正确；软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程，B正确；热机压缩冲程中把机械能转化成内能，与软木塞被冲出试管口的过程能量的转化不同，C不正确；此过程中软木塞的动能和势能都增大，因此机械能增大，D不正确。故选B。 6．C【解析】滚摆下降时，越滚越快，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度减小，重力势能减小，故重力势能转化为动能，故A错误；滚摆上升时，越滚越慢，质量不变、速度减小，动能减小；质量不变、高度增大，重力势能增大，故动能转化为重力势能，故B错误；滚摆运动时，与空气摩擦，将机械能转化为内能，故C正确，D错误，故选C。 7．B【解析】能量守恒定律是自然界最普遍的定律之一，故不违反能量守恒定律，但是空气不可能自发地聚拢在一处。 10．D【解析】行驶的汽车具有机械能，制动后滑行一段距离，最后停下，机械能转化为内能。流星在夜空中坠落具有机械能，和大气摩擦转化为内能。降落伞匀速下落，动能不变，机械能减小，机械能转化为内能。摇动手摇发电机，将机械能转化为电能。所以上述现象中相同的物理过程是将物体的机械能转化为其他形式的能量。 11．A【解析】在热传递情况下，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热能（内能）从高温物体转移到低温物体，故A正确；小孩从滑梯上滑下，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，故B错误；电水壶工作时，将电能转化为内能，故C错误；“神舟十号”在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，其动能增大，同时其质量不变，高度增大，重力势能增大，机械能增大，故D错误。 12．B【解析】由图甲知道，两气门都关闭，活塞下行，火花塞喷出电火花，所以是做功冲程，此过程将内能转化为机械能；由图乙知道，两气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，此过程将机械能转化为内能，故只有B正确，故选B。 13．D【解析】高山上滚下的石头，速度加快，动能增大，高度降低重力势能减小，所以是重力势能转化为动能，故A正确；酒精燃烧时温度升高，所以是化学能转化为内能，故B错误；发电机的工作原理是把机械能转化为电能，故C正确；能量是不能凭空产生的，D说法违背了能量守恒定律，故是错误的，故选D。 14．B【解析】火力发电是通过煤的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为涡轮的机械能，涡轮带动发电机转动将机械能转化为电能。 15．（1）2.1×105 J （2）6.52 kg 【解析】（1）水吸收的热量：Q吸 =cm（t–t0 ）=4.2×103 J/（kg·℃）×2.5 kg×20 ℃=2.1×105 J； （2）由P=W/t可得，小汽车以额定功率匀速直线行驶0.5 h牵引力所做的功： W=Pt=5×104 W×0.5×3 600 s=9×107 J； 由η=W/Q×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放 =W/η=9×107J/30%=3×108 J， 由Q放 =mq可得，需要消耗的汽油：m′=Q放/q=3×108 J/（4.6×107J/kg）≈6.52 kg。 16．C【解析】A、由滑梯滑下臀部会有灼热感，是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；B、搓手取暖是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；C、水蒸气将木塞冲出，是气体对外做功，将内能转化为机械能，符合题意；D、向下压活塞，对空气做功，机械能转化为内能，不合题意。故选C。 17．机械 【解析】电动机工作时，主要将电能转化为机械能。 18．内 不变 【解析】木材燃烧是将化学能转化为内能，根据能量守恒定律知道，在这一过程中，能量的总量保持不变。 20．内 【解析】由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，它也就不转了；故该过程中消耗了内能，即形状记忆合金吸收热量，形状发生变化，产生了机械能，故是将内能转化为机械能的过程。 21．电 动 【解析】太阳能汽车是靠太阳能电池驱动的，太阳能电池将太阳能转化为电能，然后太阳能汽车消耗电能产生动力，将电能转化为汽车的动能，使汽车运动。学科/网 22．（1）压缩 （2）比热容 （3）5×105 （4）42.6 26.1% （5）32 【解析】（1）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能； （2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的比热容较大的性质，在相同质量的水和其他介质，在温度降低相同时，水带走的热量较多； （3）知轿车总重力为：G=（1 725 kg+275 kg）×10 N/kg=20 000 N； 车轮与地面的总接触面积为S=4.0×10-2 m2，轿车对地面的压强为； （5）通过对1、2、4、5的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系；故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：则由 ，解得80 km/h的制动距离为32 m。 23．C【解析】太阳能板把太阳能（光能）转化为电能，供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；综上所述此过程中发生的能量转换与C一致，故选C。 24．B【解析】A、永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A错误；B、两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确；C、在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故C错误；D、子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故D错误。故选：B。 25．C【解析】太阳能板把太阳能（光能）转化为电能，供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；综上所述此过程中发生的能量转换与答案C一致，故选C。 26．A【解析】A、火箭点火发射时，产生的燃气内能转化为火箭升空的机械能，故A正确；B、火箭点火升空过程中，仍然具有惯性，因为惯性是物体本身的一种性质，故B错误；C、火箭加速上升的过程，质量不变，速度增加，故动能增加，同时高度增加，重力势能增大，故不是重力势能和动能的转化，故C错误；D、火箭加速上升，受力不平衡，火箭受的向上的推力大于向下的重力，合力向上，火箭加速上升，故D错误。故选：A。 27．C【解析】在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，高温、高压的燃气的内能转化为活塞的机械能，高温、高压的燃气的内能减少，温度降低。故选C。 30．A【解析】电热水器是将电能转化为内能的电器，A错误；热水淋在身上感到暖和，热水与皮肤之间发生了热传递，高温的水将温度传递给低温的皮肤，B正确；浴室内的镜面上常有一层水雾，是热的蒸汽遇冷液化成小水珠形成的，C正确；使用沐浴液时室内充满了香味，是沐浴液分子的扩散现象，说明分子在不停地运动，D正确。