14.3 能量的轉(zhuǎn)化和守恒 （4大題型）

14.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒知識點1能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移1、能量的存在形式自然界中存在著各種形式的能量，如機械能、化學能、內(nèi)能、電能、光能、核能、潮汐能等。2、能量的轉(zhuǎn)化在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。能量轉(zhuǎn)化的過程是一種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。常見的能量轉(zhuǎn)化如下圖：3、能量的轉(zhuǎn)移能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。能量的形式?jīng)]發(fā)生變化。例如，熱傳遞過程中，熱量從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分。4、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性①轉(zhuǎn)移的方向性：熱量能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，反之，要想使熱量自發(fā)地從低溫物體流入高溫物體是不可能的。②轉(zhuǎn)化的方向性：內(nèi)能和其他形式的能量的相互轉(zhuǎn)化具有方向性。其他形式的能量可以無條件地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可能無條件地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。知識點2能量守恒定律1、能量守恒的探究①現(xiàn)象：停止用力，秋千會越擺越低；掉在地上的彈性小球會跳起，但是越跳越低。②結(jié)論：秋千和小球在運動過程中高度逐漸降低，是因為它們的機械能減少了，但能量并沒有丟失。實際上，秋千和小球在擺動或彈跳時，由于摩擦或碰撞將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了。2、能量守恒定律的內(nèi)容能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變?！咀ⅰ磕芰渴睾愣墒亲匀唤缰凶钇毡?、最重要的基本定律之一。從物理、化學持到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體，小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。3、機械能守恒與能量守恒的區(qū)別①機械能的守恒是有條件的：沒有能量損失或額外的能量補充。機械能守恒是一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化時機械能的總量將保持不變。如果除此之外還存在能量的轉(zhuǎn)化過程，則說明有機械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機械能不再守恒。例如：克服摩擦做功，機械能的總量將減少，損失的機械能將轉(zhuǎn)化為其他形式的能。②量守恒定律的成立則不需要條件。4、永動機①永動機：不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器。②從能量守恒的角度分析永動機不可能實現(xiàn)的原因：在能量轉(zhuǎn)化過程中，只要有運動，摩擦就不可避免，就會產(chǎn)生熱，這樣運動的能量就會減少，如果不補充能量，運動最終會停止；即使機器在沒有能量損失的情況下能夠維持自身的運轉(zhuǎn)，但由于能量守恒，也不可能提供額外的能量源源不斷地對外做功，所以永動機是不可能制成的。識別能量轉(zhuǎn)化的兩種方法①看關(guān)鍵詞：看關(guān)鍵字詞：一般和動作有關(guān)的，有“動”字、“摩擦”、“壓縮”等詞語出現(xiàn)的對應的是機械能；有“熱”字的對應的是內(nèi)能；有“電”字的對應的是電能。②看能量的形式是否發(fā)生變化：發(fā)生變化的則為能量的轉(zhuǎn)化；沒有發(fā)生變化的則為能量的轉(zhuǎn)移。題型一識別能量轉(zhuǎn)化過程【例1】（23-24九年級上·廣東佛山·階段練習）下列對能量轉(zhuǎn)化與守恒分析錯誤的是（）A．水電站主要將機械能轉(zhuǎn)化為電能B．由能量守恒定律可知，永動機是不可以制造成功的C．太陽能熱水器主要將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．由于能量不會憑空消失，所以內(nèi)燃機會將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機械能【變式1-1】（2024·河北廊坊·二模）下列對能量轉(zhuǎn)化的描述錯誤的是（）A．電解水制氫：電能→化學能 B．天然氣燃燒：化學能→內(nèi)能C．蓄電池放電：電能→化學能 D．汽油機的做功沖程：內(nèi)能→機械能【變式1-2】（2024·湖南·模擬預測）抽水蓄能電站在用電低谷期用電能將水抽至上游水庫，在用電高峰期再放水至下游水庫發(fā)電的水電站，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是（）A．蓄能時：電能轉(zhuǎn)化機械能B．發(fā)電時：水的機械能部分轉(zhuǎn)化為電能C．抽水蓄能電站選址時不需要考慮地理位置的問題D．抽水蓄能電站建在核電站附近可以更充分利用能源【變式1-3】（20-21九年級上·河北唐山·階段練習）小芳同學將能量的轉(zhuǎn)化及常見的例子連線，其中一組出現(xiàn)了錯誤請幫她找出（）A．機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能——用磨刀石磨刀 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能——暖水瓶瓶蓋蹦起C．勢能轉(zhuǎn)化為動能——向上運動的乒乓球 D．電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能——電爐工作【變式1-4】（23-24九年級上·廣東深圳·階段練習）人們是在能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中利用能量的，如圖中的各種現(xiàn)象與對應的能的轉(zhuǎn)化不正確的是（）A． B．用電照明：電能轉(zhuǎn)化為光能篝火燃燒：化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能C． D．太陽能熱水器：太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能汽艇在海上行駛：機械能轉(zhuǎn)化為化學能【變式1-5】（23-24九年級上·四川眉山·期中）人們在實際生活中使用下列設(shè)備時，所涉及到的能量轉(zhuǎn)化正確的是（）A．用天然氣灶炒菜，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電梯運行過程中，是機械能轉(zhuǎn)化為電能C．秋千向下擺的過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D．用太陽能電池板，是太陽能轉(zhuǎn)化為電能【變式1-6】（2024·廣東惠州·一模）飛船返回艙在經(jīng)過大氣層時，通過的方式改變內(nèi)能，溫度急劇升高，內(nèi)能（選填“變大”“變小”或“不變”），返回艙和大氣劇烈摩擦產(chǎn)生的巨大熱量很難再被回收利用，說明能量的轉(zhuǎn)化具有性。題型二識別能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移【例2】（23-24九年級下·山東青島·自主招生）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．電池供電，電能轉(zhuǎn)化為化學能 B．電動機工作，電能轉(zhuǎn)化為機械能C．暖瓶塞被熱氣彈開，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．用熱水袋取暖，內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)化【變式2-1】（23-24九年級下·全國·課后作業(yè)）下列四幅圖中僅發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的一組是（）①試管內(nèi)的冷水放入熱水中變熱②煤氣爐將冷水燒熱③火箭發(fā)射升空④一個球上升一個球下降（不考慮摩擦影響）A．①② B．②③C．①④ D．③④【變式2-2】（23-24九年級上·遼寧葫蘆島·期末）下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中，屬于能量轉(zhuǎn)移的是（）A．冬天人們在室外曬太陽，感覺暖和B．植物吸收太陽光進行光合作用C．摩擦生熱D．水電站里水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電【變式2-3】（23-24九年級上·山西晉中·期末）下列有關(guān)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的表述中，錯誤的是（）A．燃料燃燒時，將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．蓄電池充電時化學能轉(zhuǎn)化為電能C．用熱水泡腳，身體會感覺暖和，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移D．電飯鍋工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【變式2-4】（2024·黑龍江哈爾濱·一模）下列現(xiàn)象中屬于能量轉(zhuǎn)移的是，屬于能量轉(zhuǎn)化的是。①煤炭燃燒

②熱水自然冷卻

③搓手取暖

④燈泡發(fā)光【變式2-5】（2023·吉林長春·一模）將金屬棒的一端插入到沸水中，很快金屬棒的另一端也變得燙手了，此時金屬棒的內(nèi)能變；金屬棒的另一端溫度升高的過程是能量的（選填“轉(zhuǎn)化”或“轉(zhuǎn)移”）過程。【變式2-6】（21-22九年級·廣東深圳·階段練習）手機在充電的過程中存在能量的（選填“轉(zhuǎn)移”或“轉(zhuǎn)化”）；西電東輸屬于能量的（選填“轉(zhuǎn)移”或“轉(zhuǎn)化”）。題型三能量守恒與機械能守恒【例3】（23-24九年級上·湖北武漢·期中）如圖所示，掉在地上的彈性小球會跳起，但是越跳越低。下列說法正確的是（）A．彈性小球反復跳起落下過程中，小球機械能守恒B．小球越跳越低，說明小球的一部分機械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量C．小球越跳越低，說明能量不可能是守恒的D．小球越跳越低，最終會停止跳動，說明小球的機械能憑空消失【變式3-1】（23-24九年級上·遼寧本溪·階段練習）依據(jù)能量守恒定律，判斷下列說法正確的是（）A．用做功的方法改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移B．單擺的動能與勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，機械能守恒C．能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中，各種形式的能量的總量不變D．物體在做功的過程中，如果有摩擦力存在能量就不守恒【變式3-2】（2024·江蘇鹽城·二模）遙感無人機在勻速下降的過程中，下列說法正確的是（）A．重力勢能增大 B．動能增加 C．機械能守恒 D．能量守恒【變式3-3】（22-23九年級上·湖北荊門·期中）2020.11.24我國在文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程“嫦娥五號”探測器，并順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅，下列關(guān)于發(fā)射過程中說法不正確的是（）A．火箭發(fā)射臺下建一個巨大水池，是要利用水的比熱容較大的特性B．推進劑燃燒過程化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．“嫦娥五號”探測器上升的過程中機械能守恒D．一級火箭與二級火箭分離是為了提高機械效率【變式3-4】（2024·吉林長春·三模）如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，

下列說法中正確的是（）A．小球彈起的高度越來越小，說明在此過程中能量不守恒B．在此過程中小球的機械能總量是保持不變的C．小球運動到相同的高度，具有相同的動能D．在小球的運動中，有一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能【變式3-5】（22-23九年級上·湖北武漢·階段練習）下列說法正確的是（）A．甲圖中，壺中水的溫度升高，內(nèi)能變大，說明能量可以憑空產(chǎn)生B．乙圖中，小球彈跳的高度逐漸降低，機械能不守恒，但能量總量守恒C．丙圖中，火箭升空時，燃料減少的化學能等于火箭增加的機械能D．丁圖中，由于能量總量保持不變，所以機械能不變，于是科學家們發(fā)明了永動機題型四能量守恒定律的應用【例4】（23-24九年級上·甘肅武威·期中）下列說法正確的是（）A．摩擦生熱創(chuàng)造了熱，不符合能量守恒定律B．能量守恒定律只適用于沒有摩擦和空氣阻力的情況C．不可能造出永動機，是因為它違反了能量守恒定律D．火箭升空時，其勢能和動能都在增大，能量守恒定律不適用【變式4-1】（2024·河南鄭州·一模）人類文明，一脈相傳。從遠古的高轉(zhuǎn)筒車，到今天的水電站，都是人類對水能的開發(fā)與利用。圖甲是高轉(zhuǎn)筒車，下方轉(zhuǎn)輪安裝在河道中，流水驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動，系在傳動繩索上的竹筒將水從河里源源不斷輸送到上方農(nóng)田中；圖乙是水電站，流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機發(fā)電。下列說法正確的是（

）A．圖甲是一臺“永動機”B．圖甲中竹筒將水從河里輸送到上方農(nóng)田中，增加了水的內(nèi)能C．高轉(zhuǎn)筒車和水電站在工作過程中，能量的總量保持不變D．圖乙中流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機發(fā)電，減少的水能等于發(fā)電機產(chǎn)生的電能【變式4-2】（23-24九年級上·廣東廣州·期中）文藝復興時期，意大利的達·芬奇設(shè)計了如圖所示的“永動機”裝置。他設(shè)計時認為，在輪子轉(zhuǎn)動過程中，右邊的小球總比左邊的小球離輪心更遠些，在兩邊不平衡的力作用下會使輪子沿箭頭方向轉(zhuǎn)動不息，而且可以不斷地向外輸出能量。下列對該裝置開始轉(zhuǎn)動后的分析正確的是（

）A．裝置所具有的機械能始終不變B．裝置中小球的動能和重力勢能不會相互轉(zhuǎn)化C．如果沒有能量補充，裝置最終會停下來D．根據(jù)能量守恒定律，裝置可以一直轉(zhuǎn)動下去【變式4-3】（23-24九年級上·陜西渭南·階段練習）如圖所示是一種設(shè)想中的永動機，根據(jù)能量守恒定律可知，這種永動機（選填“能”或“不能”）制造出來?；鸺l(fā)射升空時，燃料燃燒將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為燃氣的能，再轉(zhuǎn)化為火箭的能?！咀兪?-4】（22-23九年級上·北京·階段練習）如圖是一位“發(fā)明家”設(shè)計的一種永動機。設(shè)想“利用上水池的水使水輪發(fā)電機發(fā)電，然后，利用發(fā)電機發(fā)出的電能驅(qū)動抽水機把下水池的水再抽回上水池（一部分電能供用電器使用）。這樣不斷循環(huán)下去，就可以制成一個永動機”。這個永動機（選填“能”或“不能”）持續(xù)運轉(zhuǎn)。實際中，抽水機和發(fā)電機工作時會發(fā)熱，有一部分能量轉(zhuǎn)化為能。一段時間內(nèi)，抽水機向上的抽水量（選填“大于”“等于”或“小于”）經(jīng)水輪發(fā)電機流下來的水量?！咀兪?-5】（2024·山西忻州·三模）閱讀短文，回答問題。超材料體素超材料體素具有輕量化、高性能、易制造、組裝速度快等特性。簡單來說，超材料體素就像是一塊網(wǎng)格狀樂高積木，以它為材料來排列組合，可以組建賽車、機器人等各類復雜事物。如圖是目前已經(jīng)研發(fā)出來的一款由超材料體素組成的賽車，當撞上障礙物后，賽車網(wǎng)格狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形后反彈吸收沖擊力，使得賽車幾乎不受到損壞。已有資料顯示，超材料體素運用在風力渦輪機的葉片上，可實現(xiàn)葉片現(xiàn)場組裝拆卸乃至回收利用。用超材料體素制作的飛機機翼可以在具有高強度特性的同時更加靈活，更貼近鳥類翅膀，可以順勢、持續(xù)改變形狀來應對氣壓或風速的變化。超材料體素運用在機器人領(lǐng)域，可使機器人完成各類靈活動作，