2024年初中物理讲义专题练习9全册（人教版）14.3 能量的转化和守恒（专题训练）【五大题型】（解析版）（淘宝店铺：夺魁文化）

14.3\o"14.3能量的转化和守恒"能量的转化和守恒（专题训练）【五大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1不同形式的能量】 1【题型2能量转化和转移】 4【题型3能量守恒定律】 9【题型4能量的利用效率】 13【题型5能量的转化与转移的方向性】 24【题型1不同形式的能量】 1．（2022•芝罘区一模）关于功和能的关系，下列说法正确的是（）A．物体具有的能越多，它做的功越多 B．物体有了能就一定正在做功 C．能量的转化是通过做功实现的 D．做功的物体不一定具有能【答案】C【分析】一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领也不同，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。【解答】解：A．物体具有的能越多，它做功的本领越大，但不一定做功，故A错误；B．物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，故B错误；CD．能量的转化是通过做功实现的，做功的物体一定具有能，故C正确，D错误；故选：C。2．（2022秋•巴彦县校级月考）能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其它三种能量形式不同的一种是（）A．运动场上奔跑的运动员具有的能量 B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量 C．快速行驶的汽车具有的能量 D．核电站为我们的生活和生产提供的能量【答案】D【分析】判断出四个选项中分别具有哪种能量，分别加以比较。【解答】解：A、运动场上奔跑的运动员具有动能；B、剧烈运动的空气形成的龙卷风具有动能；C、快速行驶的汽车具有动能；D、核电站为我们的生活和生产提供电能；ABC三个选项中具有的能量形式与D选项中具有的能量形式不同，故D符合题意。故选：D。3．（2022秋•钦南区校级期中）为纪念一二•九运动，我县很多学校开展了形式多样的文艺汇演活动，如图为东新中学某班级学生正整整齐齐地站在鲜红的舞台上表演大合唱，则下列分析正确的是（）A．舞台呈红色是因为舞台吸收了白光中的红色光 B．舞台上站得整整齐齐的学生彼此之间都是静止的 C．判断表演的学生站得整整齐齐是利用了光的反射规律 D．舞台上站得整整齐齐的学生没有能量【答案】B【分析】（1）物体的颜色由它反射的色光决定；（2）物体的运动和静止是相对参照物而言的；（3）判断表演的学生站得整整齐齐是利用了光是沿着直线传播的原理；（4）舞台上站得整整齐齐的学生，具有机械能。【解答】解：A、舞台呈现红色，这是因为它反射了红色光，故A错误；B、当参照物是学生时，舞台上站得整整齐齐的学生彼此之间都是静止的，故B正确；C、判断表演的学生站得整整齐齐是利用了光是沿着直线传播的原理，故C错误；D、舞台上站得整整齐齐的学生，具有机械能，故D错误。故选：B。4．（2022秋•达川区期中）说明下列物体具有哪种形式的能量。龙卷风主要具有动能。原子弹、氢弹具有核能。【答案】动；核。【分析】做机械运动的物体具有动能。原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。【解答】解：龙卷风在运动，具有动能，有一定破坏能力。原子弹、氢弹是由于原子核内部发生转变，从而释放巨大的能量，称为核能。故答案为：动；核。5．（2022秋•承德县期末）物理学中，我们把物体位置的变化叫机械运动，能量是与物体运动有关的物理量。现代生活需要的电能来自发电厂，在火力发电厂煤炭燃烧，释放出的能量一部分内能转化成电能，而煤炭是上亿年前的植物储存的化学能。【答案】机械运动；内能；化学。【分析】物体位置变化的运动叫机械运动；火力发电厂燃烧的煤炭是上亿年的植物形成的，植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在植物体内。【解答】解：物理学中，我们把物体位置的变化叫机械运动，能量是与物体运动有关的物理量。现代生活需要的电能来自发电厂，在火力发电厂煤炭燃烧，释放出的能量一部分内能转化成电能，而煤炭是上亿年前的植物储存的化学能。故答案为：机械运动；内能；化学。6．（2021春•栖霞市期中）某同学建立了关于能量的知识结构图，请你帮他补全（1）、（2）、（3）空格处的内容。（1）电；（2）内；（3）裂。【答案】（1）电；（2）内；（3）裂。【分析】①目前，人类利用太阳能有两种方式：加热物体和发电；②人类获得核能的两种方式：裂变和聚变。【解答】解：太阳能电池通过光电转换装置，将太阳能转化为电能；太阳能热水器通过光热转换设备，将太阳能转化为内能；核电站的主要设备是核反应堆，在核反应堆中利用可控的链式反应发生核裂变，人类获得核能。故答案为：（1）电；（2）内；（3）裂。【题型2能量转化和转移】 7．（2023•芙蓉区校级三模）关于下列各图中所涉及到的能量转化进程，描述不正确的是（）A．图甲中水力发电时，机械能转化为电能 B．图乙中搓手取暖时，机械能转化为内能 C．图丙中给手机充电时，化学能转化为电能 D．图丁中电水壶给水加热时，电能转化为内能【答案】C【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。【解答】解：A、水力发电时，通过发电机，将机械能转化为电能，故A正确；B、搓手取暖时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故B正确；C、给手机充电时，消耗电能，获得化学能存储起来，是将电能转化为化学能，故C错误；D、电水壶给水加热时，将电能转化为内能，故D正确。故选：C。8．（2023•海淀区校级三模）如图所示，联合收割机工作时不断向卡车输送粮食，当联合收割机与卡车以相同速度做匀速直线运动时，下列说法中正确的是（）A．卡车对地面压力不断减少 B．卡车相对于地面是静止的 C．卡车的动能保持不变 D．工作中的联合收割机的发动机不断消耗燃料将内能转化为机械能【答案】D【分析】（1）水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力；（2）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止；（3）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；（4）内燃机工程过程中将燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能。【解答】解：A、联合收割机工作时不断向卡车输送粮食，卡车的质量增大，重力增大，对地面的压力增大，故A错误；B、当联合收割机和卡车匀速直线运动时，卡车与地面的位置发生了变化，所以卡车相对于地面是运动的，故B错误；C、联合收割机工作时不断向卡车输送粮食，卡车的质量增大，卡车的运动速度不变，所以卡车的动能不断增大，故C错误；D、工作中的联合收割机不断将燃料的化学能转化内能，内能再转化为机械能，故D正确。故选：D。9．（2023•秀屿区模拟）2023年4月14日晚，我国境内进行了一次陆基中段反导拦截技术试验，试验达到了预期的目的。陆基中段反导拦截技术主要是指在大气层外、洲际弹道导弹的飞行中段拦截来袭导弹，要在飞行中段对来袭导弹进行雷达识别、判断轨迹和速度，并进行跟踪，再发射拦截弹和来袭导弹弹头对撞完成拦截。下列说法不正确的是（）A．燃料在发动机内燃烧，化学能转化为拦截弹的机械能和内能 B．拦截过程中，拦截弹与来袭导弹相对运动 C．拦截导弹在加速升空的过程中，受到非平衡力的作用 D．导弹在上升过程中重力变大【答案】D【分析】（1）燃料在发动机内燃烧，化学能转化为拦截弹的机械能和内能。（2）物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的，物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。（3）拦截导弹在加速升空的过程中，受到非平衡力的作用。（4）导弹在上升过程中，重力不变。【解答】解：A、燃料在发动机内燃烧，化学能转化为拦截弹的机械能和内能，故A正确；B、拦截过程中，拦截弹与来袭导弹的位置在不断变化，是相对运动的，故B正确；C、拦截导弹在加速升空的过程中，运动状态在改变，受到非平衡力的作用，故C正确；D、导弹在上升过程中重力几乎不变，故D错误。故选：D。10．（2023•银川二模）油香是宁夏特色名吃，色泽金黄，口感香软。在油香的制作过程中，以下说法正确的是（）①油香“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动②油香能被炸成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低③木柴燃烧时将化学能转化为内能④油烟机抽走油烟的过程利用了流体中流速大的地方压强小⑤油香被擀成圆形，说明力可以改变物体的形状A．①②③⑤ B．①③⑤ C．①③④⑤ D．②③④⑤【答案】C【分析】（1）扩散现象说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动；（2）油的沸点通常高于水的沸点，所以可达到更高的温度；（3）燃料燃烧是能量的转化过程，实质是燃料的化学能转化为内能的过程；（4）流体压强与流速的关系是：流体流速越快的地方其压强就越小；（5）力可以改变物体的形状，力可以改变物体的运动状态。【解答】解：①油香“香气四溢”，香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故①正确；②油香能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点高，而不是低，故②错误；③木柴燃烧时将化学能转化为内能，故③正确；④抽油烟机是使空气流速加快，油烟机内的空气压强减小，外界压强大，从而把油烟抽走，故④正确；⑤油香被擀成圆形，说明力可以改变物体的形状，故⑤正确。以上说法正确的是①③④⑤，故C符合题意。故选：C。11．（2023•槐荫区三模）（多选）配套千万千瓦级风、光电基地，河北丰宁抽水蓄能电站将低谷过剩电能转换为高峰电能，被誉为世界最大的“超级充电宝”。抽水蓄能电站在用电低谷时，用过剩电力抽水储存，在用电高峰时放水发电。如图所示，当风、光发电盘大用不完时，电站从下水库向上水库抽水蓄能（a）；当风、光发电量不足时，电站则向下水库放水发电（b）。下列说法中正确的是（）A．光伏发电是将光能转化为化学能 B．风力发电是将风能转化为电能 C．电机抽水是将电能转化为机械能 D．放水发电是将水能转化为电能【答案】BCD【分析】根据不同过程中消耗和获得的能量，可对选项中的过程做出判断。【解答】解：A、光伏发电是将光能转化为电能，故A错误；B、风力发电是将风能转化为电能，故B正确；C、电机抽水是将电能转化为水的机械能，故C正确；D、放水发电是将水能（水的机械能）转化为电能，故D正确。故选：BCD。12．（2023•连云港）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中内能转化为电能。【答案】内；电。【分析】热水是系统能量的来源，接触头1从热水中吸收的热量，一部分转化为电流做功，另一部分能量被冷水吸收；温差电压产生的原因是，在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电压，从能量转化角度，热电偶消耗了内能转化成了电能。【解答】解：温差电压产生的原因是，在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电压，从能量转化角度，热电偶消耗了内能转化成了电能。故答案为：内；电。13．（2023•藁城区二模）如图所示是航母上简化的蒸汽弹射装置，高压蒸汽推动活塞，使舰载机在2s内达到起飞速度，此过程舰载机受力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”）；蒸汽弹射装置工作时把内能转化为机械能。【答案】不平衡；内。【分析】做功可以改变物体内能，物体对外界做功，物体的内能减小，温度降低；使舰载机在2s内达到起飞速度，此过程舰载机受力为非平衡力。【解答】解：蒸汽弹射装置工作时，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，使舰载机在2s内达到起飞速度，舰载机处于加速运动状态，此过程舰载机受力不平衡，该过程中内能转化为机械能。故答案为：不平衡；内。14．（2023春•南城县校级月考）2018年4月1日，“光谷量子号”有轨电车开始载客试运营，开通了交路1和交路2两条线路。“光谷量子号”采用了能量回收系统，例如电车下坡时，为了保持匀速运动，会带动发电机发电进行“刹车”，这个过程把机械能转化为电能供电车使用，更加节能环保。【答案】机械；电。【分析】电车下坡时，为了保持匀速运动，会带动发电机发电进行“刹车”，将动能转化为电能实现减速。【解答】解：当电车下坡时，会带动发电机发电进行“刹车”，发电机工作时，将机械能转化为电能供电车使用，这样更加节能环保。故答案为：机械；电。【题型3能量守恒定律】 15．（2023•岳阳一模）关于如图所示的实验，说法正确的是（）A．图甲中滚摆上下运动时达到的最高点越来越低，说明这个过程中能量不守恒 B．图乙中试管内的水沸腾后水蒸气将软木塞推出，水蒸气对外做功，内能增加 C．图丙中相同质量的水和煤油加热相同时，煤油升温更高，煤油吸热能力强 D．图丁用发声的音叉接触水面，水面水花四溅，说明声音是由物体振动产生的【答案】D【分析】（1）物体在运动过程中，和空气之间存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，能量的总量不变；（2）当对物体做功时，机械能转化为内能，当物体对外做功时，内能转化为机械能；（3）相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化大的（小）吸热能力弱（强），比热容小（大）；（4）声音是由物体的振动产生的。【解答】解：A、滚摆上下往复运动过程中，要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，机械能减少，但能量守恒，故A错误；B、试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，水蒸气的内能减少，故B错误；C、相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化大的吸热能力弱，比热容小，由此可知水的比热容大于煤油的比热容，故C错误；D、用发声的音叉接触水面，水面水花四溅，由此可知音叉是振动的，说明声音是由物体振动产生的，故D正确。故选：D。16．（2023•兴庆区校级一模）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．热机工作时，将内能转化为机械能 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生【答案】D【分析】①判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能。②能量既不能凭空产生也不能凭空消失，总是由一种能量转化为另一种能量，在转化的过程中能的总量保持不变。【解答】解：A、石块下落时高度降低，速度增大，则重力势能减小，动能增大，所以是重力势能转化为动能，故A正确；B、酒精燃烧时温度升高，放出热量，消耗了化学能，得到了内能，故是化学能转化为内能，故B正确；C、热机工作时，将燃油的化学能转化为内能再利用内能做功转化为机械能，故C正确；D、人们对太阳能的开发和利用，是消耗了太阳能，得到其他形式的能，即将太阳能转化为其他形式的能，能量是不能凭空产生的，此选项的说法违背了能量守恒定律，故D错误。故选：D。17．（2023•苏州）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（）A．这是一台“永动机” B．水在输送过程中重力势能不变 C．转轮转速越快输水做功功率越大 D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮【答案】C【分析】（1）自然界中能量是守恒的，但机械能在转化时往往存在能量的损耗，一部分机械能会转化为内能散失到空气中；（2）重力势能的大小与质量和高度有关；（3）功率是表示做功快慢的物理量；（4）“高转筒车”在转动时，它的轴始终是固定不动的。【解答】解：A、这一装置在工作时，存在摩擦和空气阻力，不是一台“永动机”，故A错误；B、水在输送过程中高度改变，所以重力势能改变，故B错误；C、转轮转速越快，相同时间内输水做功越多，则功率越大，故C正确；D、上、下两个转轮在转动时，它们的轴始终是固定不动的，不符合动滑轮的特点，里面不存在动滑轮，故D错误。故选：C。18．（2023•商水县一模）（多选）如图所示，这是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空。关于这一过程，下列说法正确的是（）A．孔明灯内的空气吸收热量，温度不变 B．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律 C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能 D．孔明灯升空和热机工作原理相同【答案】CD【分析】根据对孔明灯工作过程，工作原理和能量转化的了解，可对选项中的描述逐一做出判断。【解答】解：A、点燃底部的蜡烛后，孔明灯内空气吸收热量，温度升高，故A错误；B、任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此，孔明灯自动升空也遵循能量守恒定律，故B错误；CD、孔明灯上升过程中，将蜡烛燃烧释放的内能转化为孔明灯的机械能；热机是将内能转化为机械能的机器，由此可知孔明灯升空和热机的工作原理相同，故CD正确。故选：CD。19．（2023•红山区校级三模）（1）盛夏，在赤蜂红山公园，小明和妈妈撑着遮阳伞在赏荷桥上欣赏荷花，闻到阵阵花香。遮阳伞可有效阻挡紫外线对皮肤的伤害，闻到花香是荷花分子的扩散现象。（2）2022年10月12日进行的“天宫课堂”太空授课中，陈冬老师将T字扳手在空中旋转后，扳手时而头朝下，时而头朝上翻转不停（如图），这个现象中“会翻身的扳手”遵循（选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。用扳手拧螺丝时，扳手属于省力（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。【答案】（1）紫；扩散；（2）遵循；省力【分析】（1）过量的紫外线照射容易使皮肤受伤；分子都在不停地做无规则运动；（2）所有能量的转化和转移都遵循能量守恒定律；根据动力臂和阻力臂的大小分析杠杆的类型。【解答】解：（1）太阳中有大量的紫外线，遮阳伞可有效阻挡紫外线对皮肤的伤害；闻到花香是荷花分子的扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；（2）“会翻身的扳手”在运动的过程中，遵循能量守恒定律；用扳手拧螺丝时，动力臂大于阻力臂，所以扳手属于省力杠杆。故答案为：（1）紫；扩散；（2）遵循；省力。20．（2022秋•斗门区期末）如图所示是小朋友玩摔炮的情景。摔炮与地面发生碰撞时，通过做功的方式使它的内能增大，导致火药爆炸。爆炸时火药的化学能转化为其他形式的能量，爆炸过程遵循（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。【答案】做功；化学；遵循。【分析】（1）改变物体内能的方式有两种，分别是做功和热传递。对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减小。（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。（3）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。【解答】解：鞭炮与地面发生碰撞时，对鞭炮做功，内能增加，温度升高，导致火药爆炸。爆炸时火药的化学能转化为其他形式的能量，爆炸过程遵循能量守恒定律。故答案为：做功；化学；遵循。21．（2023•武威）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定方向性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量保持不变（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。【答案】方向；保持不变。【分析】在刹车过程中需克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这些能量无法再转化为使电动自行车行驶所需要的能量，是因为能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变。【解答】解：在刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能。转化后，这些能将无法再自动转化为使电动自行车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有方向性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持不变。故答案为：方向；保持不变。【题型4能量的利用效率】 22．（2021秋•巴林左旗期末）人们通常用砖砌成炉灶烧煤来加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器，这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水（如图乙）。这样做有利于（）A．提高煤的热值 B．煤的充分燃烧 C．提高炉子的效率 D．水壶内水吸收热量【答案】C【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；热值是燃料的特性，决定于燃料的种类，与质量无关。（2）炉子烧水的效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧释放的热量之比。【解答】解：A、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以其热值不变，故A错误；BCD、由题意可知，双加热煤炉相对于普通煤炉，在给壶内水加热的同时，还可将炉壁间的水加热，减少了热量的损失，提高了炉子的效率；对煤的充分燃烧和水壶内水吸收热量没有影响；故C正确；BD错误。故选：C。23．（2022•济南二模）为了节能环保，很多家庭将白炽灯换成了LED灯，LED灯的亮度是同功率的白炽灯亮度的6倍左右。通过观察发现LED灯工作时几乎不发热，而白炽灯工作时，热到烫手。从能量转化的角度来看，白炽灯之所以被淘汰可能是因为它工作时的（）A．消耗电能多 B．电功率高 C．使用寿命短 D．发光效率低【答案】D【分析】白炽灯泡正常发光时，电能转化为光能和内能。【解答】解：LED灯工作时几乎不发热，而白炽灯工作时，热到烫手，白炽灯在工作时发光、发热，消耗了电能，白炽灯工作时将电能主要转化成了内能，从能量转化的角度来看，白炽灯之所以被淘汰可能是因为它工作时发光效率低，故ABC错误、D正确。故选：D。24．（2022秋•青羊区期末）探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c＝1.5×103J/（kg•℃），下列选项错误的（）A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能 B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同 C．该物质固态时的比热容为3.0×103J/（kg•℃） D．该装置能量的转化效率为50%【答案】D【分析】（1）物体吸收热量，内能变大；（2）利用公式Q＝cmΔt计算吸收的热量；（3）用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，据此求出固态时吸收的热量；根据Q＝cmΔt计算固态时的比热容；（4）由乙图可知加热时间，则可求出从开始加热到实验结束的10min共吸收的热量；再利用燃料的热值公式Q＝mq求出燃料完全燃烧放出的热量；利用效率η＝求出这种装置能量的转化效率。【解答】解：A．由图可知，3至6min，物质吸热但温度保持50℃不变，故该物质是晶体，在熔化的过程中，吸收热量，但温度不变，内能变大，即该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能，故A正确，不符合题意；B．由于用同一个热源加热，在相同时间内，物质吸收的热量是相同的，从开始加热（A点）到开始熔化（B点）用时3分钟，晶体熔化的时间（BC段）用时也是3min，所以，在AB段和BC段该物质吸收的热量相同，故B正确，不符合题意；C．AB段为固态，CD段为液态，固态加热的时间为3min，液态加热的时间2min。用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，即AB段为吸热是CD段的1.5倍，Q固＝1.5Q液①AB段升高的温度为50℃﹣20℃＝30℃，CD段升高的温度为90℃﹣50℃＝40℃，根据Q＝cmΔt，结合①，则有c固m×30℃＝1.5×cm×40℃，该物质固态时的比热容为：＝＝3.0×103J/（kg•℃），故C正确，不符合题意；D．CD段（加热2min）吸收的热量为：Q液＝cm（t﹣t0）＝1.5×103J/（kg•℃）×0.1kg×40℃＝6×103J，由图可知从开始加热到实验结束共用10min，故从开始加热到实验结束该物质吸收的热量为：，4g酒精完全燃烧放出的热量为：Q放＝m酒精q＝0.004kg×3.0×107J/kg＝1.2×105J，这种装置能量的转化效率为：η＝＝×100%＝25%，故D错误，符合题意。故选：D。25．（2023•新安县一模）（多选）下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法错误的是（）A．某电热水器工作的效率是87%，意义是该电热水器可以把87%的电能转化为内能B．某电动机工作的效率是83%，意义是将消耗掉的电能的83%转化为机械能输出 C．某锂电池充电时的效率是99%，意义是将消耗掉的化学能的99%转化为电能储存起来 D．某柴油机工作的效率是35%，意义是柴油燃烧时释放的能量的35%转化为机械能【答案】CD【分析】能量转化率是指输出有效能量与输入能量之比。（1）电热水器工作的输入能量是指消耗的电能，输出的有效能量是转化的内能；（2）电动机工作的输入能量是指消耗的电能，输出的有效能量是指转化的机械能；（3）锂电池充电时的输入能量是指消耗的电能，输出的有效能量是指转化的化学能；（4）柴油机工作的输入能量是指柴油完全燃烧放出的热量，输出的有效能量是指转化的机械能。【解答】解：A、某电热水器工作的效率是87%，意义是该电热水器可以把87%的电能转化为内能，故A正确；B、某电动机工作的效率是83%，意义是将消耗掉的电能的83%转化为机械能输出，故B正确；C、某锂电池充电时的效率是99%，意义是将消耗掉电能的99%转化为化学能储存起来，故C错误；D、某柴油机工作的效率是35%，意义是柴油完全燃烧时释放的能量的35%转化为机械能，故D错误。故选：CD。26．（2023•天长市一模）迟航同学探究煤炉的热效率时，用煤炉给8kg的水加热，此过程中水温随时间变化情况如图所示。烧水过程中，相同时间内燃烧煤的质量相等，则4～6min（填“0～2min”、“2～4min”或“4～6min”）时间段内的热效率最低。【答案】4～6min【分析】根据水在相同时间内升高的温度判定热效率的高低。【解答】解：根据图像可知，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”时间段内，燃料燃烧放出的热量相同；在4～6min时间内，水的温度升高最慢，吸收的热量最少，所以该时间段热效率最低。故答案为：4～6min。27．（2023•安徽一模）在1标准大气压下，将质量为50kg、初温20℃的冷水利用燃气热水器加热到沸腾，已知该燃气热水器在上述工作过程中的效率为84%，则需要完全燃烧0.5m3的天然气。[已知q天然气＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【答案】0.5。【分析】由热量公式Q吸＝cmΔt可以求出水吸收的热量；由效率公式求出天然气完全燃烧释放的热量由燃料完全燃烧放热公式可以求出天然气的质量。【解答】解：水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×107J；完全燃烧天然气放出的热量Q放＝ηQ吸＝＝2×107J，天然气的体积：V天然气＝＝＝0.5m3。故答案为：0.5。28．（2022•江口县三模）随着年龄的增长，各类知识的学习，小明逐渐体会到了在外务工父母的不易，每次放假他都会在家里帮着做些家务，用自己力所能及的小事来减轻父母的负担。五一小长假期间，小明用煤炉烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的煤，在此过程中水吸收了3.36×106J的热量，煤炉的热效率是8%，为预防一氧化碳中毒，我们应规范使用煤炉，装上烟筒并使其完整，用煤炉做饭时要打开窗户，让空气流通，晚上睡觉时将煤炉移至屋外。（c水＝4.2×103J/（kg•℃）、q煤＝3×107J/kg）【答案】3.36×106；8%；打开。【分析】（1）知道水的质量、比热容、初温和末温，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）知道完全燃烧煤的质量和煤的热值，利用Q放＝mq求出煤完全燃烧放出的热量，利用效率公式求出煤炉的热效率；（3）用煤炉做饭时应该开窗通风。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J；（2）煤完全燃烧放出的热量：Q放＝m煤q煤＝1.4kg×3×107J/kg＝4.2×107J，煤炉的热效率：η＝×100%＝×100%＝8%；（3）为预防一氧化碳中毒，我们应规范使用煤炉，装上烟筒并使其完整，用煤炉做饭时要打开窗户，让空气流通，晚上睡觉时将煤炉移至屋外。故答案为：3.36×106；8%；打开。29．（2023•开福区校级三模）一辆电动新能源汽车的质量为1400kg，在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶6min，行驶过程中受到的阻力恒为500N。求：在上述行驶过程中：（1）汽车通过的路程；（2）汽车发动机的功率；（3）若汽车消耗的电能为2kW•h，求汽车能量利用的效率？【答案】（1）汽车通过的路程为8400m；（2）汽车发动机的功率为1×104W；（3）汽车能量利用的效率为50%。【分析】（1）已知汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶7min，由速度公式变形可求得汽车通过的路程；（2）因为汽车在平直公路上匀速行驶，受到的牵引力、阻力是一对平衡力，牵引力F＝f，由P＝＝＝Fv可求得汽车行驶过程中发动机的功率；（3）根据P＝的变形式求出此时汽车牵引力所做的有用功，利用η＝×100%该汽车的能量利用效率。【解答】解：（1）由v＝可得，汽车通过的路程：s＝vt＝20m/s×6×60s＝7200m；（2）因为汽车在平直公路上匀速行驶，受到的牵引力、阻力是一对平衡力，牵引力F＝f＝500N，汽车行驶过程中发动机的功率P＝＝＝Fv＝500N×20m/s＝1×104W；（3）汽车行驶的时间为：t＝6min＝360s，有用功为：W′＝Pt′＝1×104W×360s＝3.6×106J，该汽车的能量利用效率为：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）汽车通过的路程为8400m；（2）汽车发动机的功率为1×104W；（3）汽车能量利用的效率为50%。30．（2023•昭阳区二模）2022年12月7日，标志三年防疫措施已全部放开，旅游、餐饮等行业将迎来发展高峰，人们自驾游喜迎二次生机。小明同学一家计划署假自驾环保电动汽车去韶山参观伟人故居，下表是他们家小车的部分参数。汽车净重1.75t家人及装备质量250kg车轮与地面接触总面积0.1m2定速巡航速度90km/h（1）小车空载时对水平路面的压强是多少？（2）会同到韶山高速路程约378km，以定速巡航速度行驶，几小时后可以下高速？假设高速路上小车所受平均阻力是载客时重力的0.08倍，此过程中牵引力的功率约多少？（3）高速路上若小车百公里耗电50kW•h，试求此过程中的效率（保留两位有效数字）。【答案】（1）小车空载时对水平路面的压强是1.75×105Pa；（2）4.2小时后可以下高速；此过程中牵引力的功率约为4×104W；（3）此过程中的效率为89%。【分析】（1）运输车空载时对地面的压力和自身的重力相等，利用G＝mg求出，然后利用p＝计算压强；（2）知道汽车行驶的定速巡航速度，利用v＝求下高速需要时间；因列车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，利用F＝f＝0.08G求牵引力，再利用P＝＝＝Fv求此过程中牵引力的功率；（3）根据W＝Fs求出百公里牵引力做的功，再根据η＝×100%求出此过程中的效率。【解答】解：（1）运输车空载时对地面的压力：F＝G车＝m车g＝1.75×103kg×10N/kg＝1.75×104N，对路面的压强：p＝＝＝1.75×105Pa；（2）汽车行驶的定速巡航速度v＝90km/h＝25m/s，由v＝得，下高速需要时间：t＝＝＝4.2h；满载的汽车停在水平路面的压力：F＝G＝mg＝（1.75×103kg+250kg）×10N/kg＝2×104N，因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车受到的牵引力：F′＝f＝0.08G＝0.08×2×104N＝1600N，此过程中牵引力的功率：P＝F′v′＝1600N×25m/s＝4×104W。（3）W电＝50kW•h＝50×3.6×106J＝1.8×108J，行驶距离s＝100公里＝100km＝1×105m，百公里牵引力做的功：W＝F′s′＝1600N×1×105m＝1.6×108J，此过程中的效率：η＝×100%＝×100%≈89%。答：（1）小车空载时对水平路面的压强是1.75×105Pa；（2）4.2小时后可以下高速；此过程中牵引力的功率约为4×104W；（3）此过程中的效率为89%。31．（2023•萍乡二模）一新型电动汽车的质量为1.5×103kg。性能测试时，汽车在平直的公路上匀速直线行驶2.0×103m用时100s，共消耗电能4×106J，测得汽车受到的牵引力为1.6×103N，g取10N/kg。求：（1）汽车的重力；（2）汽车电机输出的机械功率；（3）汽车电机的工作效率。【答案】（1）汽车的重力为1.5×104N；（2）汽车电机输出的机械功率为3.2×104W；（3）汽车电机的效率为80%。【分析】（1）利用G＝mg求汽车的重力；（2）利用速度公式求汽车的速度，利用P＝＝＝Fv求汽车电机输出的机械功率；（3）利用W＝Pt求汽车做的机械功（有用功），汽车的效率等于汽车做的机械功与消耗的电能之比。【解答】解：（1）汽车的重力：G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N；（2）汽车的速度：v＝＝＝20m/s，汽车电机输出的机械功率：P＝＝＝Fv＝1.6×103N×20m/s＝3.2×104W；（3）汽车做的机械功：W机＝Pt＝3.2×104W×100s＝3.2×106J，汽车的效率：η＝＝×100%＝80%。答：（1）汽车的重力为1.5×104N；（2）汽车电机输出的机械功率为3.2×104W；（3）汽车电机的效率为80%。32．（2023•沈丘县三模）“十三五”河南谋划实施一批重大风电项目，国内单体容量最大的平原风电——华能濮阳一期50万千瓦风电项目已经在河南濮阳投产发电。风力发电机就是利用风的动能转化成电能。若某种风力发电机，每片风叶的质量为6t，长为40m。如表给出了1kg空气在不同风速下速度（v）与动能（E）的关系（空气密度取1.2kg/m3，圆周率π＝3.0）。动能E（J）28183250风速v（m/s）246810（1）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.8×105J的电能，则50台这样的风力发电机，一年获得的电能由热电转换效率为50%的天然气热电厂来完成需要燃烧多少千克的天然气？（天然气的热值q＝4.0×107J/m3，天然气的密度ρ＝0.7kg/m3，一年工作时间按3000h计算，煤的热值为3.0×107J/kg）（2）当风速为10m/s时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供2.88×106J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？（3）风能作为一种无污染且取之不尽的发电能源，也有其局限性，请你说一说并提出解决办法。【答案】（1）一年获得的电能相当于完全燃烧3.402×106千克天然气所产生的能量；（2）它将风能转化为电能的效率是10%；（3）风能在利用的过程中，噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等；应该将风力发电机安装到远离人们的地方、常年风力大的地方等【分析】（1）风力发电机获得的电能可以根据每秒输送的电能和时间来计算；根据效率求出天然气完全燃烧产生的能量；根据V＝求出天然气的体积，根据m＝ρV求出天然气的质量；（2）风能即空气的动能，可以根据空气的质量和风速对应的单位质量的动能来求得，已知电能，则可根据求η＝求得转化效率；（3）根据风能的特点分析。【解答】解：（1）50台这样的风力发电机一年获得的电能为：W＝1.8×105J/s×50×3000×3600s＝9.72×1013J；则天然气放出的热量为：Q放＝＝＝1.944×1014J；完全燃烧天然气的体积为：V＝＝＝4.86×106m3；天然气的质量为：m＝ρV＝0.7kg/m3×4.86×106m3＝3.402×106kg；（2）每秒钟通过风轮的空气质量为：m＝ρV＝ρSL＝ρπr2vt＝1.2kg/m3×3.0×（40m）2×10m/s×1s＝57600kg；空气的动能为：W动＝57600kg×50J/kg＝2.88×106J；它将风能转化为电能的效率为：η'＝＝＝10%；（3）风能在利用的过程中，噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等；应该将风力发电机安装到远离人们的地方、常年风力大的地方等。答：（1）一年获得的电能相当于完全燃烧3.402×106千克天然气所产生的能量；（2）它将风能转化为电能的效率是10%；（3）风能在利用的过程中，噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等；应该将风力发电机安装到远离人们的地方、常年风力大的地方等。33．（2023•临潼区模拟）某建筑师设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图甲所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民。酒店、商店这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8×108W，请回答下列问题。（1）当漂浮城市漂浮在水面上时，其受到的浮力等于自身重力。（2）假如某班有50位平均质量为50kg的中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市此时排开水的重力增加多少？（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图乙所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图丙所示，则：①从第50s到100s内牵引力做的功为多少？②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？【答案】（1）等于；（2）漂浮城市受到的浮力增加了2.5×104N；（3）①漂浮城市运动时，从第50s钟到100s钟内牵引力做的功是2×1010J；②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为50%。【分析】（1）（2）漂浮城市漂浮在水面上，此时它所受到的浮力等于它的重力，当有50位中学生从岸上进入漂浮城市，则漂浮城市增加的浮力就是50位中学生的重力。（3）①从速度v与时间t图象乙上看出，在0～50s内物体做加速运动，此时的拉力为24×108N；从v﹣t图象上看出，50s到100s时物体做匀速直线运动，判断此时物体的运动速度，知道拉力F的大小，从而可利用公式W＝Fs＝Fvt计算拉力F做的功。②设时间为t，知道漂浮城市在匀速运动过程中的速度和牵引力F，从而可以利用公式W＝Fs＝Fvt计算牵引力做的功，知道接收太阳能的功率，可利用公式Q＝Pt计算吸收的太阳能，再利用公式η＝计算太阳能转化为机械能的效率。【解答】解：（1）因为漂浮城市漂浮在水面上，浮力等于重力；（2）漂浮城市增加的浮力就是50位中学生的重力，而G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，所以漂浮城市增加的浮力为：F浮＝50G＝50×500N＝2.5×104N。（3）①从速度v与时间t图象乙上看出，50s到100s时物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，即物体所受到的阻力大小与拉力F大小相等，从F的大小与时间t的关系图象甲，50s到100s时，拉力F＝8×108N，由速度与时间图象甲可知，50s到100s时物体做匀速直线运动，v＝0.5m/s，而t＝100s﹣50s＝50s，牵引力F做的功为：W＝Fs＝Fvt＝8×108N×0.5m/s×50s＝2×1010J。②η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）等于；（2）漂浮城市受到的浮力增加了2.5×104N；（3）①漂浮城市运动时，从第50s钟到100s钟内牵引力做的功是2×1010J；②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为50%。【题型5能量的转化与转移的方向性】 34．（2022秋•平泉市校级期末）我们的生产与生活总离不开能量及其转化，下列说法正确的是（）A．全自动洗衣机工作时，电能全部转化为机械能 B．用燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高 C．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 D．能量的转化和转移都没有一定的方向性【答案】C【分析】（1）能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加。分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。结合实例，明确转化过程中能量的变化情况，可做出判断；（2）热效率是指有效利用的能量占燃料完全燃烧释放总能量的百分比，据此分析；（3）现在节能的主要措施核心还是利用科技提高能量的转换率，以及加大对可再生资源的开发利用；（4）能量的转化和转移具有方向性。【解答】解：A、全自动洗衣机工作时，大部分电能转化为机械能，还有少部分转化为内能，故A错误；B、热效率是指有效利用的能量占燃料完全燃烧释放总能量的百分比；用燃气灶烧水时，调大火力，散失的热量也会增加，则水吸收的热量占燃气完全燃烧释放总能量的百分比不一定增大，因此燃气灶的加热效率不一定会提高，故B错误；C、现在节能的主要措施中，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，故C正确；D、能量在转化和转移的过程中，具有一定的方向性，故D错误。故选：C。35．（2022秋•峨山县期中）关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（）A．因为能量守恒，所以“永动机”是可以制成的 B．给手机充电时是将电能转化为化学能 C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机【答案】B【分析】能量是守恒的，但能量转化具有方向性，可利用能能源逐渐减少。【解答】解：A、因为能量守恒，所以不消耗能量而对外做功的“永动机”是不存在的，故A错误；B、给手机充电时是将电能转化为化学能储存起来，故B正确；C、热量总是自发的从高温物体向低温物体移动，存在方向性，制冷时虽然热量由低温到高温传递，但是是外界做功的结果，故C错误；D、能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，能量向品质低的大气内能转化，不能再重复利用，因此要节约能源，故D错误。故选：B。36．（2023•碑林区校级四模）抽水蓄能电站是电力保障项目之一。该电站可以利用风能和光能资源充足时发电获得的部分电能，将水抽到高处转化为水的机械能储存起来，需要时再利用水的势能发电，从而弥补了风能、光能不稳定且转化的电能难储存的不足，实现风、光与水电的互补，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列有关说法正确的是（）A．风能和光能不可从自然界直接获取 B．该电站抽水蓄能时可将电能转化为机械能，发电时可将机械能转化为电能 C．根据能量守恒定律可知，该电站抽水时消耗的电能全部转化为水的机械能 D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的【答案】B【分析】（1）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。（2）电动机工作时，将电能转化为机械能；发电机工作时，将机械能转化为电能。（3）在能量转化过程中，总存在一定的能量损耗。（4）能量的转化、能量的转移都是有方向性的，要逆向转化或转移能