初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊14 內(nèi)能的利用 專題14-3 能量守恒定律 （教師版）

頁專題14-3能量守恒定律知識(shí)·解讀一、能量守恒定律內(nèi)容能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.二、能量守恒定律的理解1、不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對應(yīng)的能，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)對應(yīng)機(jī)械能，分子熱運(yùn)動(dòng)對應(yīng)內(nèi)能等．(2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，如“摩擦生熱”機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，“電爐取熱”電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等．2、能量守恒定律及意義(1)各種不同形式的能之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)保持總量不變．(2)意義：一切物理過程都適用，比機(jī)械能守恒定律更普遍，是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一．3．永動(dòng)機(jī)是不可能制成的(1)不消耗能量能源源不斷地對外做功的機(jī)器，叫永動(dòng)機(jī)，其前景是誘人的．但因?yàn)橛绖?dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，所以無一例外地歸于失敗．(2)永動(dòng)機(jī)給我們的啟示人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律．典例·解讀類型一、能量的轉(zhuǎn)化例1、一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出．對于這一過程，下列說法中正確的是()A．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能C．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D．子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和【【答案】D.【解析】射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減小，木塊獲得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失．A，B項(xiàng)沒有考慮到系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C項(xiàng)中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能．故正確答案為D.例2、現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時(shí)，鞋會(huì)發(fā)光，站著不動(dòng)就不會(huì)發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是()A.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B.電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為光能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能【【答案】A.【解析】鞋子里有一個(gè)小型的發(fā)電機(jī)，走路時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為小燈泡的光能，使小燈泡發(fā)光．故選A.類型二：能量守恒定律例3、(多選)關(guān)于能量和能量守恒，下列表述正確的是()A．能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式B．能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．滿足能量守恒定律的物理過程一定能自發(fā)進(jìn)行E．永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了能量守恒定律【【答案】ABE.【解析】根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會(huì)下降，故依然要節(jié)約能源，C錯(cuò)誤；自然界的宏觀熱現(xiàn)象的過程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)進(jìn)行，D錯(cuò)誤；永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，E正確。例4、空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？【【答案】5×104J.【解析】選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q.由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.即空氣向外傳遞的熱量為5×104J.培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，下列說法正確的是()A．機(jī)械能守恒B．能量正在消失C．只有動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D．減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒2、汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，沿斜面勻速下滑的過程中()A．汽車的機(jī)械能守恒B．汽車的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化C．汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，汽車的總能量減少D．汽車的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，汽車的總能量守恒3、如圖所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動(dòng)能D．子彈動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能4、如圖所示，直立容器內(nèi)部被隔板隔開的A，B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，加熱氣體，并使兩部分氣體混合均勻，設(shè)此過程中氣體吸熱為Q，氣體內(nèi)能的增量為ΔU，則()A．ΔU＝QB．ΔU<QC．ΔU>QD．無法比較5、關(guān)于內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B．物體對外做功，內(nèi)能一定減少C．物體吸收熱量，同時(shí)對外做功，內(nèi)能可能不變D．物體放出熱量，同時(shí)對外做功，內(nèi)能可能不變6、（多選）一物體獲得一定初速度后，沿著一粗糙斜面上滑，在上滑過程中，物體和斜面組成的系統(tǒng)()A．機(jī)械能守恒B．總能量守恒C．機(jī)械能和內(nèi)能增加D．機(jī)械能減少，內(nèi)能增加7、根據(jù)能量守恒定律，以下情形可能發(fā)生的是（

）A、出膛的子彈射穿木板，以更快的速度繼續(xù)前進(jìn)B、電水壺里的水沸騰了，給該電水壺?cái)嚯?，水的沸騰卻永遠(yuǎn)不會(huì)停止C、兩個(gè)斜面相對接，小球從左斜面滾下后，繼續(xù)沖上右斜面D、孤島上被人們遺忘的一只機(jī)械表，默默地走了幾十年8、水煎包是一種特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色澤金黃，一面焦脆，三面嫩軟，皮薄餡大，香而不膩。在水煎包的制作過程中，以下說法全部正確的是（

）①水煎包“香氣四溢”，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)②水煎包能被煎成金黃色，是因?yàn)橛偷姆悬c(diǎn)比水的沸點(diǎn)低③木柴燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能④往熱鍋內(nèi)倒入水會(huì)產(chǎn)生大量的“白氣”，“白氣”是水汽化形成的⑤鍋蓋不斷被水蒸氣頂起而發(fā)生“跳動(dòng)”，此時(shí)水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為鍋蓋的機(jī)械能A、①③⑤B、①②⑤C、①④⑤D、②③④9、從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，下列說法錯(cuò)誤的是（）A、電風(fēng)扇工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B、鉛蓄電池充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C、發(fā)電機(jī)工作時(shí)主要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D、電熱水壺工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能10、如圖是太陽能汽車在平直公路上勻速行駛的情形,若不計(jì)空氣阻力對汽車的影響,則下列說法正確的是（

）A、汽車的重力和地面對汽車的支持力是相互作用力B、汽車受到兩對平衡力的作用C、由于速度大,所以慣性大,使得汽車急剎車不能立即停止D、太陽能汽車行駛時(shí)是將太陽能直接轉(zhuǎn)化成機(jī)械能11、如圖所示實(shí)驗(yàn)或事例，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（

）A、由滑梯上滑下，臀部會(huì)有灼熱感B、搓手取暖C、鉆木取火D、水蒸汽將軟木塞沖出二、填空題1、如圖所示，小明利用兩個(gè)傾角不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．若斜面粗糙程度相同，則將同一木塊分別從兩斜面底端勻速拉至斜面頂端時(shí)，拉力所做的額外功W甲______W乙，若甲乙斜面光滑，則拉力F甲_____F乙．將木塊分別從兩光滑斜面頂端自由釋放，則木塊到達(dá)斜面底端的速度υ甲______υ乙．2、如圖所示為一種人們設(shè)想中的永動(dòng)機(jī)，高處的水流下落________能轉(zhuǎn)化為________能，沖擊葉片，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)抽水機(jī)從低處將水抽到高處，從而循環(huán)工作，這種永動(dòng)機(jī)不能夠永遠(yuǎn)工作下去，因?yàn)樗`背了________．3、目前中科院與清華聯(lián)合研制出世界首臺(tái)自主運(yùn)動(dòng)可變形液態(tài)金屬機(jī)器，世界科學(xué)界為之震撼．液態(tài)金屬機(jī)器（液態(tài)合金）可通過“攝入”一些物質(zhì)燃料，實(shí)現(xiàn)高速、高效的長時(shí)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能向________能的轉(zhuǎn)化．液態(tài)金屬機(jī)器能在各種結(jié)構(gòu)槽道中蜿蜒前行，遇到拐彎時(shí)則略有停頓，好似略作思索后繼續(xù)行進(jìn)，在拐彎時(shí)液態(tài)金屬機(jī)器受________（平衡力/非平衡力）作用．在物質(zhì)燃料耗盡后，液態(tài)金屬機(jī)器由于具有________仍然可以繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離．4、（1）伽利略認(rèn)為，如果圖示中的斜面是光滑的，那么當(dāng)小球從左側(cè)某一高度向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論右側(cè)斜面坡度如何，小球都會(huì)沿斜面上升到相同的高度。這是因?yàn)樾∏蛟谶@一運(yùn)動(dòng)過程中，能的總量是的__________。（2）眾所周知，內(nèi)能會(huì)從溫度高的物體轉(zhuǎn)移到溫度低的物體，但不可能自動(dòng)地從溫度低的物體轉(zhuǎn)移到溫度高的物體；由于摩擦總會(huì)有一些機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失到空氣中，但散失到空氣中的內(nèi)能不可能自動(dòng)地再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移具有__________。5、利用兩種或兩種以上能源的汽車稱為混合動(dòng)力型汽車。如圖所示為“并聯(lián)混合動(dòng)力型汽車”的原理圖，這種汽車在制動(dòng)減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的飛輪與汽車輪子摩擦，電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了_______能，實(shí)現(xiàn)了對電池的充電，混合動(dòng)力型汽車節(jié)約了汽油，減少了尾氣排放，是節(jié)約能源的一種可行的辦法。6、由于地球和月球、太陽相互產(chǎn)生的能量，一日兩次，日稱潮，夜稱汐．世界上潮汐能蘊(yùn)藏量為10億kW，我國為1.1億kW．我國東南沿海某海灣經(jīng)測量面積為1.0×107m2時(shí)，漲潮時(shí)水深為20m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20m不變，退潮時(shí)，壩外水位降至18m．假如利用此水壩建成潮沙水力發(fā)電站，水的勢能變?yōu)殡娔艿男适?0%，每天有2次漲潮，問該電站一天能發(fā)的電能是____________焦？（g=10N/kg）

專題14-3能量守恒定律例1、【答案】D.【解析】射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減小，木塊獲得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失．A，B項(xiàng)沒有考慮到系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C項(xiàng)中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能．故正確答案為D.例2、【答案】A.【解析】鞋子里有一個(gè)小型的發(fā)電機(jī)，走路時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為小燈泡的光能，使小燈泡發(fā)光．故選A.例3、【答案】ABE.【解析】根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會(huì)下降，故依然要節(jié)約能源，C錯(cuò)誤；自然界的宏觀熱現(xiàn)象的過程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)進(jìn)行，D錯(cuò)誤；永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，E正確。例4、【答案】5×104J.【解析】選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q.由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.即空氣向外傳遞的熱量為5×104J.培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、D解析自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度減小，說明機(jī)械能在減少，減少的機(jī)械能等于克服阻力做的功，增加了內(nèi)能．2、C解析汽車能勻速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分內(nèi)能散發(fā)出去，汽車的總能量減少．3、D解析子彈在射入沙箱瞬間，要克服摩擦阻力做功，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能．4、B解析因A部分氣體密度小，B部分氣體密度大，以整體氣體為研究對象，開始時(shí)，氣體的重心在中線以下，混合均勻后，氣體的重心應(yīng)在中線上，所以有重力做負(fù)功，使氣體的重力勢能增大，由能量守恒定律可知，吸收的熱量Q有一部分增加氣體的重力勢能，另一部分增加內(nèi)能．故正確答案為B.5、C解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律，ΔU＝W＋Q，物體內(nèi)能的變化與做功及熱傳