14.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒（原卷版）

14.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒（原卷版）考點直擊考點直擊典例分析＋變式訓(xùn)練典例分析＋變式訓(xùn)練考點1能量及其存在的不同形式1、能量是物質(zhì)運動的量化轉(zhuǎn)換，簡稱“能”，在物理學(xué)中，能量是一個間接觀察到的物理量，它往往被視為某一個物體對其他的物體做功的能力，由于功被定義為力作用一段距離，因此能量總是等同于沿著一定的長度阻擋大自然基本力量的能力；2、能量也有不同的形式，如機械運動的動能和勢能，熱運動的內(nèi)能，電磁運動的電磁能，化學(xué)運動的化學(xué)能等，他們分別以各種運動形式特定的狀態(tài)參量來表示；3、當(dāng)運動形式發(fā)生變化或運動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個系統(tǒng)傳遞給另一個系統(tǒng)；在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變；4、自然界的能包括：天然氣，核能，風(fēng)能，海洋溫差能，水能，汽油，太陽能，電能，煤炭，氫能，煤氣，蒸汽，柴油，石油，地?zé)崮?，潮汐能，生物質(zhì)能等。

【典例1】（2021秋?柳州期末）熱機的特點是將燃料燃燒獲得內(nèi)能，然后通過做功驅(qū)動機器。它們都是利用了儲存在燃料中的（）A．勢能 B．電能 C．化學(xué)能 D．機械能【典例2】（2021秋?蘭州期末）關(guān)于能的概念，下列說法中正確的是（）A．一個物體只有做了功，才能說明它具有能 B．一個物體被站立的人舉在手中，物體不能做功，所以物體沒有能 C．一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能 D．一個物體已經(jīng)做的功越多，說明它具有的能越多【典例3】（2021秋?臨平區(qū)期中）小陽和小樂在收聽新聞中發(fā)現(xiàn)：海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。他們分頭查閱了許多資料，得到了如下的一些信息：①發(fā)生海嘯時，海洋中聚積的能量造成滔天巨浪，形成一堵堵水墻狠命向岸.上拍擊，造成嚴重的人員財產(chǎn)損失②潮汐能也是蘊含在海洋中的一種能量，利用潮汐來推動發(fā)電機發(fā)電的技術(shù)已日趨成③火山爆發(fā)時，將大量的地?zé)崮軒У降孛?，熾熱巖漿將所到之處的動植物化為焦土④地?zé)崮?，被看作是人類歷史上開辟的又一個新能源，它可直接用在住宅取暖、溫室、供熱和工業(yè)上的發(fā)電⑤水力發(fā)電是利用江河水流從高處流到低處釋放的勢能發(fā)電⑥雨季，長江洪水爆發(fā)，就會沖毀堤壩，淹沒大批農(nóng)田和城鎮(zhèn)⑦泥石流經(jīng)常突然爆發(fā)，所到之處破壞性極大，一切盡被摧毀⑧封山育林、停耕還林可以固結(jié)表土，降低泥石流的發(fā)生頻率（1）他們經(jīng)過討論將上述能量釋放分為了兩大類：一類屬于有益的能量，如：（填序號）：另一類屬于有害的能量，如：（填序號）。（2）他們發(fā)現(xiàn)海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)、潮汐能、水能的共同特點是蘊含了大量的能和能，一旦釋放可以產(chǎn)生強大的破壞力。（3）他們了解到災(zāi)害的直接原因是由動能引起的，他們又查閱了資料，得知動能的大小Ek＝mv2?？梢酝茢喑鰟幽艽笮「矬w的和有關(guān)?！咀兪接?xùn)練1】（2021春?歷下區(qū)期末）流動著的水、風(fēng)、張開的弓都可以對別的物體做功，說明它們都具有能。那么關(guān)于功和能，下列說法不正確的是（）A．物體已經(jīng)做的功越多，具有的能越多一B．物體做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程C．能的單位與功的單位相同，都是焦耳 D．物體有時既具有動能也具有重力勢能【變式訓(xùn)練2】（2022?福田區(qū)校級模擬）下列關(guān)于功和能量的說法正確的是（）A．1J、1N?m都可以表示功的單位 B．一個物體只有對其他物體做了功，這個物體才具有能量 C．推出后的鉛球在空中飛行的過程中，沒有力對鉛球做功 D．吊裝碼頭上，只要貨物受到的合力為0，它的機械能就不變【變式訓(xùn)練3】（2021秋?青白江區(qū)期末）在聲音共鳴中，與聲源發(fā)生共鳴的物體吸收了隨聲波傳播來的；家庭所用電力部分來自火力發(fā)電廠，火力發(fā)電廠燃燒的煤炭是上億年的植物形成的，植物里儲存的能量來自。考點2能量守恒定律及其應(yīng)用（1）能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變。這就是能量守恒定律，如今被人們普遍認同。

（2）能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天體，小到原子核，無論是物理學(xué)的問題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人類認識自然、利用自然、保護自然的有力武器。能量守恒定律告訴我們，有一種形式的能量減少或消失，一定有另一種形式的能量增加或產(chǎn)生，能量的總量是不變的。

（3）應(yīng)用：能量守恒定律對于科學(xué)研究、工程技術(shù)工作有著重要的指導(dǎo)意義?！镜淅?】（2022?武進區(qū)校級模擬）“加水就能跑的神車”一度成為輿論熱點，該汽車實際是利用水解制氫技術(shù)獲得氫氣，通過氫燃料電池給車提供動力（該技術(shù)成本很高，目前仍處在試驗階段），但被曲解為“加水就能跑”。下列對該事件的看法正確的是（）A．該車行駛的效率能達到100% B．氫燃料電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C．水解技術(shù)制取氫氣的過程不需要消耗其它能量 D．“加水就能跑的神車”不需要遵循能量守恒定律【典例5】（2021秋?畢節(jié)市期末）根據(jù)能量守恒定律，下列情形中可能發(fā)生的是（）A．出膛的子彈射穿木板，以更快的速度繼續(xù)前進 B．電水壺里的水沸騰了，給該電水壺斷電，水的沸騰卻永遠不會停止 C．不考慮空氣阻力時，小球從光滑的U形槽斜面由靜止?jié)L下后，會永不停息地在兩側(cè)來回運動 D．孤島上被人們遺忘的一只機械表，默默地走了幾十年【典例6】（2021秋?洛陽期末）廣泛使用在營養(yǎng)計量中的“卡路里”簡稱“卡”，是能量的一個單位，“1卡”等于一標準大氣壓下，1g水溫度升高1℃所吸收的熱量，那么1卡等于J。人吃下食物后，食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、機械能等其它形式的能量，在這個過程中，能的總量（選填“增大”、“減小”或“保持不變”）。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]【變式訓(xùn)練1】（2021秋?召陵區(qū)期末）據(jù)澎湃新聞，近日，廣西南寧隆生達發(fā)電力科技（簡稱“隆生達發(fā)”）聲稱研發(fā)出一款“突破能量守恒定律”的電機組，引發(fā)爭議．該公司官網(wǎng)稱，這一技術(shù)名為“一種電容補償式自循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”，下列分析正確的是（）A．發(fā)電技術(shù)突破了能量守恒定律，證明能量可以不守恒 B．如果沒有能量補充，裝置最終會停下 C．根據(jù)能量守恒定律，裝置可以一直轉(zhuǎn)動下去 D．不靠任何能量補充，1度電可變?yōu)?0度電的裝置可以實現(xiàn)【變式訓(xùn)練2】（2021秋?邵陽縣期末）下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和守恒的說法，不正確的是（）A．“既要馬兒跑，又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律 B．酒精燃燒時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．用熱水袋取暖，說明內(nèi)能是可以發(fā)生轉(zhuǎn)移的 D．人們對太陽能的開發(fā)和利用，說明能量可以憑空產(chǎn)生【變式訓(xùn)練3】（2022?雨花區(qū)校級模擬）“收官之作，星耀全球”。2020年6月2日，長征三號乙運載火箭搭載著北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，標志著我國全面完成北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署。燃料燃燒時，將能轉(zhuǎn)化為能?；鸺铀偕諘r，能的總量是（選填“增大”、“減小”或“不變”）的?！咀兪接?xùn)練4】（2021秋?蓬安縣期中）能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體到其他物體，而在其轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。因此不可能制造出來?？键c3能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移1、正確理解能量守恒定律中的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”

（1）能的轉(zhuǎn)化：a．在一定條件下，一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化成另一種形式的能量，這種現(xiàn)象即為能量的轉(zhuǎn)化。如內(nèi)燃機工作時，燃料在汽缸內(nèi)燃燒，燃料內(nèi)部儲存的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化成高溫燃氣的內(nèi)能，高溫燃氣膨脹推動活塞運動做功，燃氣的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動機器轉(zhuǎn)動。如果使用內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)電，機械能又可以轉(zhuǎn)化成電能，電能輸送到各種用電器（電燈、電動機?電熱器等），電能又轉(zhuǎn)化為其他形的能量（光能機械能內(nèi)能等）；

b．能量的轉(zhuǎn)化有方向性：我們利用的各種形式的能最終會自然地轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，散失到周圍空氣中，但內(nèi)能不會自然地轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。如電燈在工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，被周圍的空氣吸收，最終都變成了空氣的內(nèi)能，這是自然發(fā)生的，而空氣的內(nèi)能不能自動變成其他形式的能量。

（2）能的轉(zhuǎn)移：a．指同一種形式的能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，能的形式并沒有發(fā)生變化。能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化，但存在的位置發(fā)生了變化，這就是能的轉(zhuǎn)移。內(nèi)能夠發(fā)生轉(zhuǎn)移，其他形式的能也能夠發(fā)生轉(zhuǎn)移，如風(fēng)吹帆船運動，流動空氣的部分動能；

b．能量的轉(zhuǎn)移也有方向性：在熱傳遞過程中，熱量總是自然地由高溫物體傳向低溫物體，故內(nèi)能也總是自然地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不會自然地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。所以能量的轉(zhuǎn)移是有方向的?！⒁饽芰康霓D(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移、都是有方向性的，要逆向轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移能量，就會消耗其他的能量。例如冰箱里的熱不會自動轉(zhuǎn)移到溫度較高的外部，而必須要消耗其他的能量（電能）才能把冰箱里的熱量轉(zhuǎn)移到冰箱外部。

自然界中的一切實際變化過程都具有方向性，朝某個方向的變化是可以自發(fā)發(fā)生的，相反方向的變化卻是受到限制的，這時如果要使變化了的事物重新恢復(fù)到原來的狀態(tài)，一定會對外界產(chǎn)生無法消除的影響，這就是自然界的不可逆性；由此也說明了我們需要節(jié)約能源！【典例7】（2022?興化市模擬）沙溝魚圓是興化特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，可水氽（tǔn），可油氽。水氽魚圓白白嫩嫩，圓圓滾滾，油氽魚圓色澤金黃，油而不膩。在沙溝魚圓的制作過程中，以下說法正確的是（）A．土灶內(nèi)木材燃燒時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．往熱鍋內(nèi)倒入水會產(chǎn)生大量的“白氣”，“白氣”的形成過程是汽化 C．鍋蓋不斷被水蒸氣頂起而發(fā)生“跳動”，此時水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為鍋蓋的機械能 D．油氽魚圓能被煎成金黃色，是因為油的沸點比水的沸點低【典例8】（2021秋?德州期末）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．內(nèi)燃機的壓縮沖程，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B．鍋蓋被白氣頂開，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．用退熱貼給發(fā)燒的病人降溫，讓內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移 D．電動機工作時，機械能轉(zhuǎn)化為電能【典例9】（2022?三元區(qū)模擬）2020年7月23日，“天問一號”衛(wèi)星在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，將負責(zé)執(zhí)行中國第一次自主火星探測任務(wù)。加速上升過程中，火箭燃料的能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，衛(wèi)星的機械能（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！镜淅?0】（2022?建湖縣一模）如圖所示是深受年輕人喜愛的電動平衡車。平衡車剎車時，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能最終散失到空氣中，此過程中所有的能量總和（選填“增大”“不變”“減小”）。散失到空氣中的內(nèi)能無法再直接利用了，這是因為能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有性。【變式訓(xùn)練1】（2022?長沙一模）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．蓄電池充電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．植物進行光合作用，光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．燃料燃燒發(fā)熱時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．發(fā)電機工作時，電能轉(zhuǎn)化為機械能【變式訓(xùn)練2】（2022?五華區(qū)一模）圖中能量的轉(zhuǎn)化相同的是（）A．甲、乙 B．甲、丙 C．乙、丙 D．乙、丁【變式訓(xùn)練3】（2021秋?高新區(qū)期末）由于獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，石墨烯鋰電池被稱為“超級電池”，科學(xué)家甚至預(yù)言其將“徹底改變21世紀”。作為石墨烯生產(chǎn)原料的石墨是（填“半導(dǎo)體”、“導(dǎo)體”或“絕緣體”）；相對于“超級電池”，普通蓄電池充電時能量轉(zhuǎn)化過程為。【變式訓(xùn)練4】（2022?興化市一模）燃油汽車的動力機械是內(nèi)燃機。汽車勻速行駛時，內(nèi)燃機通過燃燒汽油把能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，然后通過做功沖程把能轉(zhuǎn)化成汽車的能；而運動的汽車制時由于摩擦，動能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣的能，這些消耗的能量不能再用來驅(qū)動汽車，可見，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程是有性的?！咀兪接?xùn)練5】（2021秋?龍山縣期末）學(xué)習(xí)了能量守恒定律，請你從能量轉(zhuǎn)化角度分析“正在行駛的汽車”，盡可能多的指出其中不同的能量轉(zhuǎn)化形式。（要求指出現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)化形式）課堂鞏固訓(xùn)練課堂鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．（2021秋?江岸區(qū)校級月考）以下關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒定律說法不正確的是（）A．小華家使用的天然氣熱水器是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．LED燈發(fā)光效率高是因為它將電能絕大部分轉(zhuǎn)化為光能 D．人體維持37℃，是因為人體內(nèi)不斷將食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2．（2021秋?臺安縣期中）如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（）A．小球彈起的高度越來越小，說明小球在此過程中能量不守恒 B．根據(jù)能量守恒定律，在此過程中小球的能量總量是保持不變的 C．在小球的運動中，有一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能 D．此過程說明了能量守恒定律是需要建立在一定的條件之上才能成立的3．（2020秋?臨沭縣期末）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，下列說法錯誤的是（）A．自然界中水能的循環(huán)再生過程不遵循能量守恒定律 B．空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要消耗電能 C．地球上的化石能源歸根結(jié)底來自遠古時期的太陽能 D．熱水自然變涼，能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體4．（2021秋?安徽月考）根據(jù)能量守恒定律，下列四幅圖中僅發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的是（）A．下壓活塞點燃棉花 B．滑下時臀部灼熱 C．水蒸氣推開試管塞 D．一球上升一球下降5．（2021?洪澤區(qū)二模）一杯水的內(nèi)能自發(fā)集中到這杯水的上層，使上面的水劇烈地沸騰，而下面的水卻結(jié)成了冰。這樣的情景是不會出現(xiàn)的原因是（）A．違反能量守恒定律 B．水的比熱容大 C．能量的轉(zhuǎn)移有方向性 D．冰的密度較小二、填空題。6．（2021秋?合江縣月考）基礎(chǔ)知識填空：（1）物理學(xué)中把叫做機械運動，自然界的一切物體都在運動，物質(zhì)世界是個運動世界，所以運動是的，而靜止是的；判斷一個物體是運動的還是靜止的，以及它的運動情況如何，取決于所選的參照物，這就是運動和靜止的。（2）能量是與物體有關(guān)的物理量，不同運動形態(tài)對應(yīng)著不同的能量形式，能量可以，不同形式的能量可以相互。7．（2021秋?禹州市期末）滑滑梯是同學(xué)們小時候喜愛的娛樂活動，如圖所示是從滑梯上滑下時的情景，滑下時會感到臀部發(fā)熱，此過程中能轉(zhuǎn)化為能，能的總量。8．（2022?銀川一模）水力發(fā)電是對自然資源的綜合利用，往往會在用電低峰時，利用多余的電能把水再抽回上游，先儲存起來，此時將能轉(zhuǎn)化為能；用電高峰時，則是將機械能轉(zhuǎn)化為電能。9．（2022?長沙模擬）湖南正全面推進生態(tài)文明建設(shè)，很多地區(qū)建有風(fēng)力發(fā)電場。如圖所示，風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為能的過程，與使用化石燃料相比，請描述風(fēng)力發(fā)電特有的一項優(yōu)點：。10．（2021秋?南雄