14.3能量的转化和守恒（原卷版）

14.3能量的转化和守恒（原卷版）考点直击考点直击典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1能量及其存在的不同形式1、能量是物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力；2、能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示；3、当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统；在转化和传递中总能量始终不变；4、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。

【典例1】（2021秋•柳州期末）热机的特点是将燃料燃烧获得内能，然后通过做功驱动机器。它们都是利用了储存在燃料中的（）A．势能 B．电能 C．化学能 D．机械能【典例2】（2021秋•兰州期末）关于能的概念，下列说法中正确的是（）A．一个物体只有做了功，才能说明它具有能 B．一个物体被站立的人举在手中，物体不能做功，所以物体没有能 C．一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 D．一个物体已经做的功越多，说明它具有的能越多【典例3】（2021秋•临平区期中）小阳和小乐在收听新闻中发现：海啸、山洪、泥石流、火山爆发等自然灾害频繁发生。他们分头查阅了许多资料，得到了如下的一些信息：①发生海啸时，海洋中聚积的能量造成滔天巨浪，形成一堵堵水墙狠命向岸.上拍击，造成严重的人员财产损失②潮汐能也是蕴含在海洋中的一种能量，利用潮汐来推动发电机发电的技术已日趋成③火山爆发时，将大量的地热能带到地面，炽热岩浆将所到之处的动植物化为焦土④地热能，被看作是人类历史上开辟的又一个新能源，它可直接用在住宅取暖、温室、供热和工业上的发电⑤水力发电是利用江河水流从高处流到低处释放的势能发电⑥雨季，长江洪水爆发，就会冲毁堤坝，淹没大批农田和城镇⑦泥石流经常突然爆发，所到之处破坏性极大，一切尽被摧毁⑧封山育林、停耕还林可以固结表土，降低泥石流的发生频率（1）他们经过讨论将上述能量释放分为了两大类：一类属于有益的能量，如：（填序号）：另一类属于有害的能量，如：（填序号）。（2）他们发现海啸、山洪、泥石流、火山爆发、潮汐能、水能的共同特点是蕴含了大量的能和能，一旦释放可以产生强大的破坏力。（3）他们了解到灾害的直接原因是由动能引起的，他们又查阅了资料，得知动能的大小Ek＝mv2。可以推断出动能大小跟物体的和有关。【变式训练1】（2021春•历下区期末）流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能，下列说法不正确的是（）A．物体已经做的功越多，具有的能越多一B．物体做功的过程就是能量转化的过程C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能【变式训练2】（2022•福田区校级模拟）下列关于功和能量的说法正确的是（）A．1J、1N•m都可以表示功的单位 B．一个物体只有对其他物体做了功，这个物体才具有能量 C．推出后的铅球在空中飞行的过程中，没有力对铅球做功 D．吊装码头上，只要货物受到的合力为0，它的机械能就不变【变式训练3】（2021秋•青白江区期末）在声音共鸣中，与声源发生共鸣的物体吸收了随声波传播来的；家庭所用电力部分来自火力发电厂，火力发电厂燃烧的煤炭是上亿年的植物形成的，植物里储存的能量来自。考点2能量守恒定律及其应用（1）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，如今被人们普遍认同。

（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。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的。

（3）应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。【典例4】（2022•武进区校级模拟）“加水就能跑的神车”一度成为舆论热点，该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法正确的是（）A．该车行驶的效率能达到100% B．氢燃料电池能将化学能转化为电能 C．水解技术制取氢气的过程不需要消耗其它能量 D．“加水就能跑的神车”不需要遵循能量守恒定律【典例5】（2021秋•毕节市期末）根据能量守恒定律，下列情形中可能发生的是（）A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进 B．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 C．不考虑空气阻力时，小球从光滑的U形槽斜面由静止滚下后，会永不停息地在两侧来回运动 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年【典例6】（2021秋•洛阳期末）广泛使用在营养计量中的“卡路里”简称“卡”，是能量的一个单位，“1卡”等于一标准大气压下，1g水温度升高1℃所吸收的热量，那么1卡等于J。人吃下食物后，食物的化学能转化为内能、机械能等其它形式的能量，在这个过程中，能的总量（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【变式训练1】（2021秋•召陵区期末）据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议．该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（）A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒 B．如果没有能量补充，装置最终会停下 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现【变式训练2】（2021秋•邵阳县期末）下列关于能量的转化和守恒的说法，不正确的是（）A．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能 C．用热水袋取暖，说明内能是可以发生转移的 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生【变式训练3】（2022•雨花区校级模拟）“收官之作，星耀全球”。2020年6月2日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将能转化为能。火箭加速升空时，能的总量是（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。【变式训练4】（2021秋•蓬安县期中）能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体到其他物体，而在其转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。因此不可能制造出来。考点3能量的转化和转移1、正确理解能量守恒定律中的“转化”和“转移”

（1）能的转化：a．在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。如内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器（电灯、电动机•电热器等），电能又转化为其他形的能量（光能机械能内能等）；

b．能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。

（2）能的转移：a．指同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能；

b．能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。※注意能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。

自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！【典例7】（2022•兴化市模拟）沙沟鱼圆是兴化特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，可水氽（tǔn），可油氽。水氽鱼圆白白嫩嫩，圆圆滚滚，油氽鱼圆色泽金黄，油而不腻。在沙沟鱼圆的制作过程中，以下说法正确的是（）A．土灶内木材燃烧时将内能转化为化学能 B．往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，“白气”的形成过程是汽化 C．锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气的内能转化为锅盖的机械能 D．油氽鱼圆能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低【典例8】（2021秋•德州期末）下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（）A．内燃机的压缩冲程，是内能转化为机械能 B．锅盖被白气顶开，是机械能转化为内能 C．用退热贴给发烧的病人降温，让内能发生了转移 D．电动机工作时，机械能转化为电能【典例9】（2022•三元区模拟）2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭燃料的能转化为燃气的内能，卫星的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【典例10】（2022•建湖县一模）如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时，转化为内能，内能最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和（选填“增大”“不变”“减小”）。散失到空气中的内能无法再直接利用了，这是因为能量的转化和转移具有性。【变式训练1】（2022•长沙一模）下列关于能量转化现象的说法中，正确的是（）A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．植物进行光合作用，光能转化为内能C．燃料燃烧发热时，化学能转化为内能 D．发电机工作时，电能转化为机械能【变式训练2】（2022•五华区一模）图中能量的转化相同的是（）A．甲、乙 B．甲、丙 C．乙、丙 D．乙、丁【变式训练3】（2021秋•高新区期末）由于独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，石墨烯锂电池被称为“超级电池”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。作为石墨烯生产原料的石墨是（填“半导体”、“导体”或“绝缘体”）；相对于“超级电池”，普通蓄电池充电时能量转化过程为。【变式训练4】（2022•兴化市一模）燃油汽车的动力机械是内燃机。汽车匀速行驶时，内燃机通过燃烧汽油把能转化为气体的内能，然后通过做功冲程把能转化成汽车的能；而运动的汽车制时由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的能，这些消耗的能量不能再用来驱动汽车，可见，能量的转化和转移过程是有性的。【变式训练5】（2021秋•龙山县期末）学习了能量守恒定律，请你从能量转化角度分析“正在行驶的汽车”，尽可能多的指出其中不同的能量转化形式。（要求指出现象及能量转化形式）课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（2021秋•江岸区校级月考）以下关于能量转化与守恒定律说法不正确的是（）A．小华家使用的天然气热水器是将电能转化为内能 B．子弹没击中目标，最后下落陷在土地中，子弹的一部分机械能转化为内能 C．LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能 D．人体维持37℃，是因为人体内不断将食物的化学能转化为内能2．（2021秋•台安县期中）如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（）A．小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的能量总量是保持不变的 C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的3．（2020秋•临沭县期末）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）A．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 B．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 C．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体4．（2021秋•安徽月考）根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的是（）A．下压活塞点燃棉花 B．滑下时臀部灼热 C．水蒸气推开试管塞 D．一球上升一球下降5．（2021•洪泽区二模）一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。这样的情景是不会出现的原因是（）A．违反能量守恒定律 B．水的比热容大 C．能量的转移有方向性 D．冰的密度较小二、填空题。6．（2021秋•合江县月考）基础知识填空：（1）物理学中把叫做机械运动，自然界的一切物体都在运动，物质世界是个运动世界，所以运动是的，而静止是的；判断一个物体是运动的还是静止的，以及它的运动情况如何，取决于所选的参照物，这就是运动和静止的。（2）能量是与物体有关的物理量，不同运动形态对应着不同的能量形式，能量可以，不同形式的能量可以相互。7．（2021秋•禹州市期末）滑滑梯是同学们小时候喜爱的娛乐活动，如图所示是从滑梯上滑下时的情景，滑下时会感到臀部发热，此过程中能转化为能，能的总量。8．（2022•银川一模）水力发电是对自然资源的综合利用，往往会在用电低峰时，利用多余的电能把水再抽回上游，先储存起来，此时将能转化为能；用电高峰时，则是将机械能转化为电能。9．（2022•长沙模拟）湖南正全面推进生态文明建设，很多地区建有风力发电场。如图所示，风力发电是把风能转化为能的过程，与使用化石燃料相比，请描述风力发电特有的一项优点：。10．（2021秋•南雄