3.8能量的转化与守恒（讲义）（解析版）

浙教版九年级上册第三章第八节能量的转化与守恒【知识点分析】一．能量的相互转化1.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。2.能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化（1）太阳能的转化：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二氧化碳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，将电磁能转化为电能。（2）人体能量的来源及转化：人的生命活动和人体完成的各种动作，都需要能量。所有这些能量都来自于食物。人吃进各种食物，食物消化后被吸收的营养物质从血液输送到人体各处，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。我们每天都在使用电能，电能由发电厂提供。在火力发电厂中，燃烧煤或者天然气来加热水，水沸腾后产生的驱动涡轮机转动，涡轮机带动发电机，发电机发出的电通过输电线传输到各地的用户，对于燃煤发电厂，电能是由化学能经过一系列能量转化后得到的。大量事实表面，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，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。各种形式的能量之间的转化是非常普遍的现象，自然界中的物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。平常我们所说的“消耗能量”、“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。二.能量的转化与守恒定律1.能量转化和守恒定律：大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应的增加多少。同样。某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量就相应的减少了多少，而能的总量保持不变。也就是说：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.能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律只有。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。3.永动机的构想三.能量的转移和转化的方向性“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事件是不可能发生的。那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？2.大量的现象都表面，能量的转化和转移是有一定的方向性的。我们是在能量的转移或转化的过程中利用能量的。【例题分析】【例1】下列能量转化中，由化学能转化为电能的是（

）A．水力发电B．电解水C．化学电池 D．太阳能供热【答案】C【解析】A、水力发电是将势能转化为电能，选项错误；B、电解水是将电能转化为化学能，选项错误；C、化学电池放电时是将化学能转化为电能，选项正确；D、太阳能供热是将太阳能转化为热能，选项错误；【例2】（2021·杭州期中）如图为“海盗船”游乐项目，它相当于大幅度的荡秋千，人坐在上面会有一个向下俯冲、向上爬升的过程，由于摩擦，在多次减幅摆动后最终停止，下列关于该项目的分析正确的是（）A．向下俯冲时，船的动能转化为重力势能B．固定转轴温度升高是因为吸收了热量C．船在最高点和最低点时的机械能是相等的D．不存在内能向机械能转化【答案】D【解析】A．向下俯冲时，船的质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能，故A错误；B．固定转轴温度升高是因为摆动过程克服摩擦力做功，内能增大，温度升高，故B错误；C．船在摆动过程中，除重力做功外，还有摩擦阻力做功，所以机械能不守恒，故C错误；D．船在摆动过程中，克服摩擦力做功，机械能最终全部转化为内能，不存在在内能向机械能转化，故D正确。【例3】（2021·丽水期末）有关单摆实验下列说法正确的是（）A．轻质绳上悬挂一小球，从A点静止释放，运动到点C过程中，重力势能转化为动能B．小球在摆动过程中运动状态保持不变C．当小球运动到最高点C点时，若绳子断裂，小球将被平抛出去D．实验中发现小球每次摆动的最大度越来越低，说明的机械能并不守恒【答案】D【解析】A．小球从A点经过B点再到达C点的过程中，高度先降低再增高，速度先增大再减小，则是重力势能转化为动能再转化为重力势能的过程，故A错误；B．小球摆动过程中速度大小和方向均发生变化，则运动状态发生变化，故B错误；C．当小球运动到最高点C时，速度为零，若绳子断裂，由于只受到重力作用，则小球将做自由落体运动，故C错误；D．小球每次摆动的最大度越来越低，说明能量有所损耗，克服摩擦力做功，则机械能不守恒，故D正确。【例4】（2021·杭州期末）如图所示，下列关于能量的叙述，正确的是（

）A．甲图中闭合开关线圈转动时，电能转化成机械能B．乙图中种子萌发时，太阳能转化成化学能C．丙图的植物光合作用过程中，植物体内的能量减少D．丁图中将锌片和铜片组成的电路，插入稀硫酸中，电流表指针发生偏转，此过程中电能转化成化学能【答案】A【解析】A．闭合图中开关后，导体在力的作用下运动，所以，是将电能转化成机械能，故A正确；B．种子萌发时，组织中的淀粉被水解葡萄糖，为种子萌发提供能量，故B错误；C．植物光合作用过程中，植物体内的能量增加，故C错误；D．将锌片和铜片组成的电路，插入稀硫酸中，发生化学反应，此过程中化学能转化成电能，电流表指针发生偏转，故D错误。【例5】（2021·衢州一模）2019年1月11日，我国西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将“中星2D”卫星发射升空，卫星进入预定轨道。“中星2D”卫星是我国最新研制的通信广播卫星，可为全国广播电台、电视台、无线发射台和有线电视网等机构提供广播电视及宽带多媒体等传输任务。下列说法正确的是（）A．“中星2D”环绕着地球运动是受平衡力的作用B．“中星2D”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能C．“中星2D”离地球越远时动能越大D．“中星2D”离地球越远受地球的引力越小，因此质量也变轻【答案】B【解析】A、物体做匀速直线运动时，受到平衡力的作用，“中星2D”做匀速圆周运动，故没有受到平衡力的作用，错误；B、“中星2D”

所需的电能由太阳能转化而来，正确；C、“中星2D”离地球越远，重力势能越大，动能越小，错误；D、质量是物体的一种属性，与距离无关，错误。【例6】（2021·舟山期末）根据两种用电器铭牌上提供的信息及所学知识判断，下列说法正确的()MD—F电风扇规格：40mm额定电压：220V工作频率：50Hz额定功率：60WCL—95B电冰箱额定电压：220V工作频率：50Hz额定功率：90W耗电量：0.60kW·h/24hA．电风扇消耗的电能全部转化成内能B．电风扇消耗的电能一定比电冰箱少C．两用电器正常运转时，冰箱耗电更快D．两用电器都正常工作24小时，电风扇耗电少【答案】C【解析】A．电风扇工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，故A错误；B．由W=Pt可知，两个用电器消耗电能所用的时间未知，不能比较它们消耗电能的大小关系，故B错误；C．电功率表示用电器消耗电能快慢的物理量，电冰箱的额定功率较大，正常运转时，冰箱耗电更快，故C正确；D．两用电器都正常工作24小时，电风扇消耗的电能W=Pt=0.06kW×24h=1.44kW·h电冰箱消耗的电能是0.60kWh，电风扇消耗的电能较多，故D错误。【例7】如图所示是某火力发电站结构示意图，火力发电，“吃”进的是煤，“吐”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【答案】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。【例8】（2020·浙江·九年级阶段练习）能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是（）A．水果电池化学能→电能B．电磁感应电能→机械能C．光合作用光能→化学能D．钻木取火机械能→内能【答案】B【解析】A．水果电池是化学能转化为电能，故A正确。B．电磁感应是将机械能转化为电能，故B错误。C．光合作用是把光能转化为化学能，故C正确。D．钻木取火是将机械能转化为内能，故D正确。【例9】继高铁之后，“华龙一号”核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是()A．核反应堆：核能转化为内能 B．蒸汽轮机：化学能转化为动能C．发电机：电能转化为机械能 D．电取暖器：电能转化为机械能【答案】A【解析】A．核反应堆将核能转化为内能，使水的温度升高，故A正确；B．水受热后温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误；C．蒸汽轮机带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能，故C错误；D．电取暖器工作时，将电能转化为内能，故D错误。【例10】根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的是()①试管中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【答案】D【解析】①冷水放入热水中，属于热传递，发生了内能的转移；②煤气燃烧时，先将化学能转化为内能，之后内能发生了转移；③一球上升一球下降，属于机械能在两球之间的转移；④小灯泡通电发光，将电能转化为内能和光能。综上所述，只有D正确。【例11】（2021·舟山期末）引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50千克，每次引体向上人整体上升高度约为60厘米，一分钟完成10次，下列说法正确的是()A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为300焦B．小金在这一分钟内引体向上的功率约为150瓦C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒【答案】A【解析】A．小金的重力为G=mg=50kg×10/kg=500N小金完成一次引体向上克服重力做功W=Gh=500N×0.6m=300J故A正确；B．小金在这一分钟内引体向上的功率P===50W故B错误；C．人在做引体向上的过程中，由于存在阻力，机械能减小，所以机械能不守恒，故C错误；D．小金在运动过程中，消耗的化学能大部分转化为机械能，还有一部分因为克服阻力消耗转化为内能和身体散热消耗能量，但能量的总量是守恒的，故D错误。【例12】（2021·杭中期中）环保太阳能公厕已在部分城市投入使用，其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需要的电力供应，经连续三天充分日照后，可供无日照情况下使用一周。这种能量的转换和贮存形式是（）A．太阳能—内能—电能B．太阳能—机械能—电能C．太阳能—电能—化学能—电能D．太阳能—化学能—光能【答案】C【解析】太阳能电池将太阳能转化为电能，在蓄电池内将电能转化为化学能，对外供电时将化学能转化为电能，故这种能量的转换和贮存形式是太阳能→电能→化学能→电能。【例13】下列关于能量转化的实例你认为说法正确的是（）A．燃料燃烧时——内能转化为化学能B．坠落的陨石在空中划过一道亮光时——机械能转化为内能C．弓把箭射出时——动能转化为弹性势能D．给蓄电池充电时——化学能转化为电能【答案】B【解析】A.燃料燃烧时，化学能转化为内能，故A错误。B.坠落的陨石与大气发生摩擦，机械能转化为内能，故B正确。C.弓把箭射出时，弓的弹性势能转化为箭的动能，故C错误。D.给蓄电池充电时，把电能转化成化学能储存在电池里，故D错误。【例14】为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作、生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电。这样白天与晚上的能量转化形式是（）A．白天：太阳能→内能→电能 B．白天：太阳能→电能→化学能C．晚上：化学能→电能→太阳能 D．晚上：化学能→电能→化学能【答案】B【解析】南沙某岛礁上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能利用，也可以将多余的太阳能给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，以便在晚上使用；所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能→电能→化学能；在晚上，蓄电池给探照灯供电，只是将化学能转化成电能使用。故选B。【例15】动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止。关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是（）A．第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能B．第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能C．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能D．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能【答案】B【解析】AB．第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能。减小的动能有一部分转化为电能，一部分转化为内能，即电能小于减小的动能；故A错误，B正确；CD．第二阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化成了电能，所以内能小于减小的动能，故CD错误。【例16】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【答案】B【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，【例17】（杭州期中）下列说法中错误的是（

）A．用声波能粉碎人体内的“石头”，说明声音具有能量B．光使周围变得明亮，变得温暖，说明光具有能量C．空气的流动形成风，可驱动风力发电机产生电能，说明运动的物体具有能量D．植物的光合作用是把光能转化为动能【答案】D【解析】用超声波粉碎人体内的“石头”，是利用超声波传播过程中能引起“石头”振动，粉碎人体内的结石，这说明声音具有能量．故选项A正确

；光使周围变得明亮，变得温暖，将光能转化为内能．所以光具有能量．故选项B正确流动的空气可以做功，驱动风力发电机将风能转化为电能，说明运动的物体具有能量，故选项C正确；植物的光合作用是把光能转化为植物的化学能．故选项D不正确；故选D．【例18】2018年4月2日，天宫一号圆满完成预定任务后返回地球。8.5t重的天宫一号，在100km左右的高空以约22倍音速进入大气层。其中部分器件在大气层中与大气层摩擦烧蚀销毁。最后大约1.5t残骸坠入南太平洋。在这个过程中，天宫一号的部分机械能（）A．通过热传递转化为大气的内能B．通过重力做功转化为大气的内能C．通过摩擦做功转化为大气的内能D．通过重力做功转化为残骸的内能【答案】D【解析】天宫一号飞行器在进入大气层过程中，与空气发生摩擦做功，部分机械能转化为残骸的内能，使残骸温度升高，进而烧蚀销毁；天宫一号在重力的方向上通过了距离，所以通过重力做功，一部分机械能转化为残骸的内能，故D正确，ABC错误。【例19】能量是科学中极其重要的一个基本概念，关于这个概念的说法全部正确的是（

）①做功可以引起能量改变，根据做功的多少可以衡量能量变化的多少②热传递可以引起能量的变化，根据吸收或放出的热量的多少可以衡量能量的变化量③能量的形式多种多样，不同形式的能量间可以无条件地相互转化④不同的物体之间，能量可以无条件地随意转移⑤电路中通过电流时，能量发生了转化，电源消耗的能量等于各部分电路中获得的总能量A．③④⑤ B．①②⑤ C．②④⑤ D．①③⑤【答案】B【解析】①做功可以引起能量改变，做功越多，消耗的机械能越多，所以根据做功的多少可以衡量能量变化的多少。故①正确；②热传递可以引起能量的变化，物体吸收热量、能量增加，放出热量、能量减少，所以根据吸收或放出的热量的多少可以衡量能量的变化量。故②正确；③能量的形式多种多样，不同形式的能量间可以相互转化，但转化都是有条件的。故③错误；④不同的物体之间，能量的转移是有方向的。故④错误；⑤电路中通过电流时，能量发生了转化，电源消耗的能量等于各部分电路中获得的总能量。故⑤正确。【例20】自然界中存在着多种形式的能（1）贮存在食物中的能称为________。（2）电风扇可以将________转化为机械能。【答案】

化学能

电能【解析】(1)能量在食物中以化学能的形式存在；(2)电风扇消耗电能产生机械能。【例21】如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少__________。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，此过程中，水蒸气减少的内能填__________（“大于”“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能。汽油机的__________冲程也发生同样的能量转化。【答案】

热量的散失

大于

做功【解析】双层玻璃镀银并抽成真空，减少了热量向外传递，从而减少热量的散失，起到保温的作用。软木塞跳起的过程，即水蒸气对软木塞做功的过程，此过程中，水蒸气的内能大部分转化成木塞的机械能，一小部分散失到空气当中，所以水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能。汽油机的做功冲程中的能量转化与此过程的能量转化相同。【例22】《今日早报》报道：杭州火车东站将新建一个屋顶光伏发电系统，屋顶光伏建设面积约为12万平方米,若每平方米面积上每分钟接收太阳能4.8×104焦，一天8小时日照，过程①的能量转化效率为25%。该系统与火力发电相比，预计每年可节约标准煤3281.01吨，每燃烧1吨标准煤产生的粉尘约为标准煤总质量的1%。试问：（1）图中过程①实现将_____能转化为电能；过程③实现将电能转化为_____能；（2）该系统一天能发电多少千瓦时_____？（3）与火力发电相比，屋顶光伏发电一年可以减少_____千克粉尘的排放？该系统有什么优势_____？【答案】

太阳

化学

1.92×105千瓦时

32810.1

清洁无污染，减少雾霾合理即可【解析】(1)由图知道，①是太阳光照射到太阳电池，是将太阳能转化为电能。由图知道，③是将电能