143能量的转化和守恒（重难点突破）

20222023学年九年级物理重难点分类突破14.3能量的转化和守恒（重难点突破）一．重点：能量的转移与转化（共7小题）1．各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。能量转化实例示例光能转化为化学能植物进行光合作用（1）电能转化为内能用电热水壶烧水（2）机械能转化为电能风力发电机发电【解析】用电热水壶烧水时消耗电能，水的内能增大，温度升高，所以用电热水壶烧水将电能转化为内能；风力发电机发电时，将风的机械能转化为电能。【答案】（1）电能转化为内能；（2）风力发电机发电。2．观察自己家中的家用电器的能量转化，填写表格。电器名称方式洗衣机电灯热水器电扇电视电热毯电能转变成其他能量形式【解析】洗衣机在工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程；电灯在工作时，消耗电能产生光能热能，故是将电能转化为光能、内能的过程；热水器在工作时，消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程；电扇在工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程；电视在工作时，消耗电能，产生光能和内能，故是将电能转化为光能和内能的过程；电热毯在工作时，消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程。【答案】电器名称方式洗衣机电灯热水器电扇电视电热毯电能转变成其他能量形式机械能光能、内能内能机械能光能、内能内能3．下列各种能的转化或转移情况是：（1）双手掌用力搓，手心会发热机械能转化为内能（2）打开开关后，电风扇会转动电能转化为机械能（3）冬天将脚泡在热水里，觉得暖和热传递。【解析】（1）双手掌用力搓，手心会发热，是克服摩擦做功，消耗机械能，得到内能，将机械能转化为内能；（2）打开开关后，电风扇会转动，是利用电流来做功，消耗电能，得到机械能，将电能转化为机械能；（3）冬天将脚泡在热水里，觉得暖和，是通过热传递的方式来增大物体内能的。【答案】（1）机械能转化为内能；（2）电能转化为机械能；（3）热传递。4．2017年1月，北京举行全系列环卫电动车交付仪式，车辆应用了铁电池，直流交流逆变等多项全新技术，铁电池放电过程中把化学能转化为电能，电动环卫车所用的电动机在工作时把电能转化为机械能。【解析】铁电池放电过程中消耗化学能，得到电能，是化学能转化为电能的过程；电动环卫车在工作时消耗电能，得到机械能，是电能转化为机械能。【答案】化学；电；电。5．下列对能量转化的描述不正确的是（）A．发电机工作：机械能﹣﹣电能 B．蓄电池放电：电能﹣﹣化学能 C．萤火虫发光：生物质能﹣﹣光能 D．内燃机工作：化学能﹣﹣内能﹣﹣机械能【解析】A、发电机工作：机械能转化为电能，故A正确；B、蓄电池放电时，蓄电池相当于电源，将电能转化其他形式的能，故B错误；C、萤火虫发光：将自身的生物质能（化学能）转化为光能，故C正确；D、内燃机工作时，燃料的化学能转化为内能，内能转化为机械能，故D正确。【答案】B。6．如图所示，小球在A点由静止开始释放向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A，C两点到B点的竖直距离hA＞hC．，下列说法中不正确的是（）A．A点的机械能最大 B．小球的机械能总量逐渐变小 C．小球的机械能总量保持不变 D．小球的动能和重力势能可以相互转化【解析】小球从A到B的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，同时高度降低，重力势能变小，大部分重力势能转化为动能；从B到C的过程中，质量不变，速度变小，同时高度升高，大部分动能转化为重力势能。由于与空气有摩擦，摆动过程中部分机械能转化为内能，所以A点的机械能最大，摆动过程中机械能总量逐渐变小。故ABD正确，C错误。【答案】C。7．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【解析】太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。【答案】C。二．重点：能量守恒定律（共9小题）8．有关能量守恒定律下列说法错误的是（）A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律 C．能量守恒定律是人们认识自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变【解析】A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化。故A错误；B、只要有能的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律，故B正确。C、能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器，我们可以利用它为人类服务。故C正确。D、任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变。故D正确。【答案】A。9．如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器将水从低处抽到高处，从而循环工作。这种永动机不能成功的原因是（）A．科学技术还不够先进 B．违背了能量守恒定律 C．机器不能对外输出能量 D．机器只能转移能量，不能转化能量【解析】设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故B正确，ACD错误。【答案】B。10．如图所示是某科技馆的一台“永动机”，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，离开热水后形状记忆合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是（）A．科技发展制造出了永动机 B．转动会使水温升得更高 C．“永动机”依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 D．水的内能转化为转轮的机械能【解析】A、从能量守恒定律可知，科技再发展也不可能制造出永动机，故A错误；B、永动机转动时，不断从热水中吸收热量，热水的温度会降低，故B错误；C、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；D、轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，其具有热涨冷缩的性质，当其进入热水后受热膨胀而伸展，在水的反作用力作用下而转动，水的内能转化为机械能，故D正确。【答案】D。11．如图，两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面的相同高度同时由静止滚下，结果装水的瓶子会先到达终点，原因是装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的内能较少，从而获得较大的动能。【解析】水与沙子相比，水和瓶的摩擦小，沙子和瓶的摩擦大（沙子较粗糙）；瓶子滚下时，水和瓶子的摩擦比沙子的小，克服摩擦做功把机械能转化为的内能较少，则装水的瓶子获得较大的动能，其速度较大，会先到达终点。【答案】水；装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的内能较少，从而获得较大的动能。12．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【解析】A、B、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，即电能小于减小的动能；故A错误，B正确；C、D、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C错误，D错误。【答案】B。13．如图所示，是小孩玩的滑梯游戏。（1）若不计摩擦和空气阻力，小孩在下滑过程中，机械能不变。（2）若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，他的机械能变小。（3）若小孩在滑梯上下滑时，屁股有灼热的感觉，在这一过程中，机械能转化为内能。（4）根据能力守恒定律，小孩开始滑下时具有1600J机械能，而滑到中点时他只剩下1300J的机械能，设小孩受到的摩擦力大小不变，那么滑到滑梯底端时，他的动能为1000J，整个过程有600J的机械能转化为内能。【解析】（1）若不计摩擦和空气阻力，则小孩在下滑的过程中，动能增大，重力势能减小，机械能没有损失，总量不变；（2）若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，动能不变，重力势能减小，因此他的机械能变小；（3）若小孩在滑梯上下滑时，臀部有灼热的感觉，在这一过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。（4）根据能量守恒定律，依题意，滑行一半路程所放出的热能为Q1＝1600J﹣1300J＝300J，由于摩擦阻力的大小不变，在另一半路程还将有同样多的热能放出，即Q2＝Q1＝300J，故知：整个过程有Q＝Q1+Q2＝600J机械能转化为内能所以滑到滑梯底端时，他还剩下的机械能为1600J﹣600J＝1000J了，在底端，他的势能为零，所剩下的机械能即为他的动能。【答案】（1）不变；（2）变小；（3）机械；内；（4）1000；600。14．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把内能转化为汽车的机械能。某一时刻，汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3。你认为E1、E2、E3的大小关系是E1＞E2＞E3。【解析】汽油机属于内燃机，汽油机工作过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板，汽车把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E1＞E2；当汽车再次起步时，电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E2＞E3；故E1、E2、E3的大小关系是：E1＞E2＞E3。【答案】内；机械；E1＞E2＞E3。15．2013年6月11日我国在酒泉卫星发射中心发射“神舟十号”飞船。（1）火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能；火箭的机械能增大（填“增大”、“减小”或“不变”），它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中物体间力的作用是相互的规律。（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小且热值大；（3）当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会增大，这是通过做功的方式改变物体的内能；航天飞船进入太空以后，在没有太阳照射时，其表面的温度会急剧下降，这时飞船的内能会减小（选填“增大”或“减小”），这种改变内能的方式属于热传递。（4）已知飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则“天宫一号”在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，势能变小，速度变大。（变大/变小/不变）【解析】（1）火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能；火箭上升时，速度增大、高度增大，所以机械能增大；利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中物体间力的作用是相互的规律。（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小，所以同体积时质量较小，同时其热值大，燃烧相同的液态氢会放出更多的热量；（3）当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会增大，这是通过做功的方式改变物体的内能；航天飞船进入太空以后，在没有太阳照射时，其表面的温度会急剧下降，这时飞船的内能会减小，这种改变内能的方式属热传递。（4）飞行器在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，其质量不变，高度变小，故重力势能变小；同时其质量不变，速度变快，即其动能变大。【答案】（1）内能；机械能；增大；物体间力的作用是相互的；（2）热值；（3）升高；增大；做功；减小；热传递；（4）变小；变大。16．神舟五号﹣﹣﹣﹣我们的飞天梦2003年10月15日9时，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国第一艘载人航天飞船“神舟五号”送入太空，实现了中华民族五千年的飞天梦，（见图所示）资料库﹣﹣火箭发动机它是喷氯发动机的一种，自带烯料和氧化剂，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作。点火时，燃料和氧化剂在烯烧室混合燃烧，向后喷出强大的气液，同时气体对火箭产生一个向前的反作用力，从而推动火箭前进。长征二号F火箭的发动机是一种二级火箭发动机。小宇利用星期天到青岛会展中心观看了有关“神舟五号”的航天展