14.3 能量的转化和守恒 （4大题型）

14.3能量的转化和守恒知识点1能量的转化和转移1、能量的存在形式自然界中存在着各种形式的能量，如机械能、化学能、内能、电能、光能、核能、潮汐能等。2、能量的转化在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。常见的能量转化如下图：3、能量的转移能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。能量的形式没发生变化。例如，热传递过程中，热量从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分。4、能量转化和转移的方向性①转移的方向性：热量能自发地从高温物体转移到低温物体，反之，要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可能的。②转化的方向性：内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能量可以无条件地转化为内能，而内能不可能无条件地转化为其他形式的能量。知识点2能量守恒定律1、能量守恒的探究①现象：停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。②结论：秋千和小球在运动过程中高度逐渐降低，是因为它们的机械能减少了，但能量并没有丢失。实际上，秋千和小球在摆动或弹跳时，由于摩擦或碰撞将机械能转化为内能了。2、能量守恒定律的内容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，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。【注】能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学持到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。3、机械能守恒与能量守恒的区别①机械能的守恒是有条件的：没有能量损失或额外的能量补充。机械能守恒是一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时机械能的总量将保持不变。如果除此之外还存在能量的转化过程，则说明有机械能与其他形式的能之间的转化，机械能不再守恒。例如：克服摩擦做功，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。②量守恒定律的成立则不需要条件。4、永动机①永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。②从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因：在能量转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动最终会停止；即使机器在没有能量损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能量源源不断地对外做功，所以永动机是不可能制成的。识别能量转化的两种方法①看关键词：看关键字词：一般和动作有关的，有“动”字、“摩擦”、“压缩”等词语出现的对应的是机械能；有“热”字的对应的是内能；有“电”字的对应的是电能。②看能量的形式是否发生变化：发生变化的则为能量的转化；没有发生变化的则为能量的转移。题型一识别能量转化过程【例1】（23-24九年级上·广东佛山·阶段练习）下列对能量转化与守恒分析错误的是（）A．水电站主要将机械能转化为电能B．由能量守恒定律可知，永动机是不可以制造成功的C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能D．由于能量不会凭空消失，所以内燃机会将内能全部转化成机械能【变式1-1】（2024·河北廊坊·二模）下列对能量转化的描述错误的是（）A．电解水制氢：电能→化学能 B．天然气燃烧：化学能→内能C．蓄电池放电：电能→化学能 D．汽油机的做功冲程：内能→机械能【变式1-2】（2024·湖南·模拟预测）抽水蓄能电站在用电低谷期用电能将水抽至上游水库，在用电高峰期再放水至下游水库发电的水电站，其工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是（）A．蓄能时：电能转化机械能B．发电时：水的机械能部分转化为电能C．抽水蓄能电站选址时不需要考虑地理位置的问题D．抽水蓄能电站建在核电站附近可以更充分利用能源【变式1-3】（20-21九年级上·河北唐山·阶段练习）小芳同学将能量的转化及常见的例子连线，其中一组出现了错误请帮她找出（）A．机械能转化为内能——用磨刀石磨刀 B．内能转化为机械能——暖水瓶瓶盖蹦起C．势能转化为动能——向上运动的乒乓球 D．电能转化为内能——电炉工作【变式1-4】（23-24九年级上·广东深圳·阶段练习）人们是在能的转移和转化过程中利用能量的，如图中的各种现象与对应的能的转化不正确的是（）A． B．用电照明：电能转化为光能篝火燃烧：化学能转化为内能和光能C． D．太阳能热水器：太阳能转化为内能汽艇在海上行驶：机械能转化为化学能【变式1-5】（23-24九年级上·四川眉山·期中）人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（）A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能C．秋千向下摆的过程中，动能转化为重力势能D．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能【变式1-6】（2024·广东惠州·一模）飞船返回舱在经过大气层时，通过的方式改变内能，温度急剧升高，内能（选填“变大”“变小”或“不变”），返回舱和大气剧烈摩擦产生的巨大热量很难再被回收利用，说明能量的转化具有性。题型二识别能量转化和转移【例2】（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）下列关于能量转化、转移现象的说法中，正确的是（）A．电池供电，电能转化为化学能 B．电动机工作，电能转化为机械能C．暖瓶塞被热气弹开，机械能转化为内能 D．用热水袋取暖，内能发生了转化【变式2-1】（23-24九年级下·全国·课后作业）下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（）①试管内的冷水放入热水中变热②煤气炉将冷水烧热③火箭发射升空④一个球上升一个球下降（不考虑摩擦影响）A．①② B．②③C．①④ D．③④【变式2-2】（23-24九年级上·辽宁葫芦岛·期末）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（）A．冬天人们在室外晒太阳，感觉暖和B．植物吸收太阳光进行光合作用C．摩擦生热D．水电站里水轮机带动发电机发电【变式2-3】（23-24九年级上·山西晋中·期末）下列有关能量的转移和转化的表述中，错误的是（）A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能B．蓄电池充电时化学能转化为电能C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移D．电饭锅工作时电能转化为内能【变式2-4】（2024·黑龙江哈尔滨·一模）下列现象中属于能量转移的是，属于能量转化的是。①煤炭燃烧

②热水自然冷却

③搓手取暖

④灯泡发光【变式2-5】（2023·吉林长春·一模）将金属棒的一端插入到沸水中，很快金属棒的另一端也变得烫手了，此时金属棒的内能变；金属棒的另一端温度升高的过程是能量的（选填“转化”或“转移”）过程。【变式2-6】（21-22九年级·广东深圳·阶段练习）手机在充电的过程中存在能量的（选填“转移”或“转化”）；西电东输属于能量的（选填“转移”或“转化”）。题型三能量守恒与机械能守恒【例3】（23-24九年级上·湖北武汉·期中）如图所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。下列说法正确的是（）A．弹性小球反复跳起落下过程中，小球机械能守恒B．小球越跳越低，说明小球的一部分机械能转化为其它形式的能量C．小球越跳越低，说明能量不可能是守恒的D．小球越跳越低，最终会停止跳动，说明小球的机械能凭空消失【变式3-1】（23-24九年级上·辽宁本溪·阶段练习）依据能量守恒定律，判断下列说法正确的是（）A．用做功的方法改变物体的内能是能量的转移B．单摆的动能与势能在相互转化的过程中，机械能守恒C．能量在转移和转化的过程中，各种形式的能量的总量不变D．物体在做功的过程中，如果有摩擦力存在能量就不守恒【变式3-2】（2024·江苏盐城·二模）遥感无人机在匀速下降的过程中，下列说法正确的是（）A．重力势能增大 B．动能增加 C．机械能守恒 D．能量守恒【变式3-3】（22-23九年级上·湖北荆门·期中）2020.11.24我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，并顺利将探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅，下列关于发射过程中说法不正确的是（）A．火箭发射台下建一个巨大水池，是要利用水的比热容较大的特性B．推进剂燃烧过程化学能转化为内能C．“嫦娥五号”探测器上升的过程中机械能守恒D．一级火箭与二级火箭分离是为了提高机械效率【变式3-4】（2024·吉林长春·三模）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，说明在此过程中能量不守恒B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能【变式3-5】（22-23九年级上·湖北武汉·阶段练习）下列说法正确的是（）A．甲图中，壶中水的温度升高，内能变大，说明能量可以凭空产生B．乙图中，小球弹跳的高度逐渐降低，机械能不守恒，但能量总量守恒C．丙图中，火箭升空时，燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能D．丁图中，由于能量总量保持不变，所以机械能不变，于是科学家们发明了永动机题型四能量守恒定律的应用【例4】（23-24九年级上·甘肃武威·期中）下列说法正确的是（）A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律B．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况C．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律D．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用【变式4-1】（2024·河南郑州·一模）人类文明，一脉相传。从远古的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，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；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是（

）A．图甲是一台“永动机”B．图甲中竹筒将水从河里输送到上方农田中，增加了水的内能C．高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变D．图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能【变式4-2】（23-24九年级上·广东广州·期中）文艺复兴时期，意大利的达·芬奇设计了如图所示的“永动机”装置。他设计时认为，在轮子转动过程中，右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，在两边不平衡的力作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，而且可以不断地向外输出能量。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（

）A．装置所具有的机械能始终不变B．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化C．如果没有能量补充，装置最终会停下来D．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去【变式4-3】（23-24九年级上·陕西渭南·阶段练习）如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的能，再转化为火箭的能。【变式4-4】（22-23九年级上·北京·阶段练习）如图是一位“发明家”设计的一种永动机。设想“利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池（一部分电能供用电器使用）。这样不断循环下去，就可以制成一个永动机”。这个永动机（选填“能”或“不能”）持续运转。实际中，抽水机和发电机工作时会发热，有一部分能量转化为能。一段时间内，抽水机向上的抽水量（选填“大于”“等于”或“小于”）经水轮发电机流下来的水量。【变式4-5】（2024·山西忻州·三模）阅读短文，回答问题。超材料体素超材料体素具有轻量化、高性能、易制造、组装速度快等特性。简单来说，超材料体素就像是一块网格状乐高积木，以它为材料来排列组合，可以组建赛车、机器人等各类复杂事物。如图是目前已经研发出来的一款由超材料体素组成的赛车，当撞上障碍物后，赛车网格状的内部结构发生变形后反弹吸收冲击力，使得赛车几乎不受到损坏。已有资料显示，超材料体素运用在风力涡轮机的叶片上，可实现叶片现场组装拆卸乃至回收利用。用超材料体素制作的飞机机翼可以在具有高强度特性的同时更加灵活，更贴近鸟类翅膀，可以顺势、持续改变形状来应对气压或风速的变化。超材料体素运用在机器人领域，可使机器人完成各类灵活动作，