名师导学——3.1 能量的相互转化

第3章能量的转化与守恒
3.1能量的相互转化
学习指要
一、知识要点
1．各种形式的能量：电能、热能、化学能、生物能、机械能(包括动能和势能)、光能、太阳能、水能、风能、核能、地热能、潮汐能等。
2．能量的相互转化实质上是能量的转移或转化过程，包括“消耗能量”“利用能量”和“获得能量”。
二、重要提示
1．能量的转化是普遍存在的，如动能可以转化为势能，化学能可以转化为电能，生物能可以转化为势能，电能可以转化为光能和热能等。
2．常见物质中，溶解时溶液温度升高的有氢氧化钠、浓硫酸等，溶解时溶液温度降低的有氯化铵、硝酸铵等。
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向地球要热
地球是一个巨大的热库。地球中心——地核的温度在3700℃～4500℃之间，如果人们真的能乘坐地下火箭”去地核探险，必须穿上绝热材料制作的防护衣并且戴上深色墨镜。因为那里可以说是一片火海了。
地球内部的热量主要是地球内放射性元素衰变时释放出来的。这些放射性元素每年要放出27.3万亿亿焦耳的热。但是，地壳是热的不良导体，阻碍着地热外流，每年平均只有8.4万亿亿焦耳的热散发到宇宙空间，其余的内能就储存在巨大的地下热库里了。
有人估计，仅陆地部分地面以下3千米之内的地壳，它的地热能储量大约相当于l40万亿吨标准煤，是全世界煤炭远景储量的13倍以上。我国已经发现的温泉有两千多处，地下热水温度大多在60℃以上。个别地方甚至达到l00℃～l40℃呢!
利用地热发电，是开发地热的好办法。在我国的西藏高原，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。电厂用过的热水冷却后可以游泳。远处是白色的雪山，近处是热气腾腾的温泉浴池，看起来别有一番感受，如图3—1所示。
直接把地下热水取来供暖，也是开发地热的一种好办法。北京市区已经开发了多处地热井，直接用来冬季供暖。
地热是一种新能源，怎样利用地热，还是一个正在探索的重大课题。
解题指导
【例l】请将对应的能量转化情况(前端用字母表示)的字母填在相应的现象(前端用数字表示)后的横线上。
(1)水力发电 ；(2)电动水泵抽水到屋顶 ；(3)利用火箭发射人造卫星 ；(4)万物生长靠太阳 。
A．太阳能(光能)转化为化学能
B．化学能转化为热能再转化为机械能
C．水能(机械能)转化为电能
D．电能转化为水能(机械能)
【解析】水力发电是利用水流来推动水轮机及发电机，消耗了水能(机械能)，得到了电能。电动水泵抽水到屋顶是利用电流通过水泵，促使风叶运转，带动水流运动，消耗了电能，得到了水能(机械能)。利用火箭发射人造卫星时，火箭里的燃料燃烧，产生了大量的热，化学能减少，热能增加；剧热的气体将推动火箭向上运动，热能减少，机械能增加。万物生长靠太阳，消耗了太阳能(光能)，发生了光合作用，获得了化学能。
【答案】 (1)C (2)D (3)B (4)A
【例2】下列关于能量转化的实例和分析，你认为正确的是 ( )
A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能
B．燃料燃烧——化学能转化为内能
C．钻木取火——内能转化为机械能
D．给蓄电池充电——化学能转化为电能
【解析】发电机发电是将机械能转化为电能；钻木取火是将机械能转化为内能；蓄电池充电是将电能转化为化学能储存起来。燃料具有化学能，燃烧时将化学能转化为内能。
【答案】B
同步训练 A组
1．长江三峡水电站建成后装机容量将达到l820万千瓦，这些电能最终来源于 ( )
A．水的势能 B．水的动能 C．太阳能 D．水本身具有的能量
2．自然界中，各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生转化和转移。下列过程是能量转化还是转移?请在括号内注明。
(1)金属汤匙插入开水中，金属柄会烫手。 ( )
(2)用煤气灶烧水，水被烧开。 ( )
(3)冬天在户外晒太阳，全身会热起来。( )
(4)手电筒开关打开，电灯发光。 ( )
3．小明的爸爸有一把能充电的剃须刀，充电时能转化为 能，当小明的爸爸在使用
剃须刀时 能转化为 能。
4．“神舟八号”飞船于2011年11月17日晚返回地面，为防止飞船从太空返回地面的过程中因高温而损坏，飞船的表面层用耐高温材料制成。飞船表面层温度升高，你认为其中发生的能量转化主要是 ( )
A．化学能转化为内能 B．机械能转化为化学能
C．内能转化为机械能 D．机械能转化为内能
5．2011年9月29日21时16分3秒，“天宫一号”在酒泉卫星发射中心成功发射，这是中国第一个目标飞行器。火箭发射时燃气燃烧产生的热能转化为火箭的 能，“天宫一号”与火箭分离后，便打开了太阳能电池帆板，太阳能电池帆板是为“天宫一号”提供能源的装置，它的作用是将 能直接转化为 能。
6．小明同学将能量的转化及常见的例子进行连线，其中错误的一组是 ( )
A．机械能转化为内能——用磨刀石磨刀
B．光能转化为化学能——植物的光合作用
C．电能转化为内能——电炉工作
D．机械能转化为电能——电动机
7．如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是 ( )
A．叶片将光能转化为化学能
B．电动机将机械能转化为电能
C．太阳能电池板将太阳能转化为电能
D．小花将动能转化为化学能
8．日常生活中常见的用电设备有：电茶壶、白炽灯、电风扇、洗衣机、电饭锅等。请你从中选出能量转化形式不同的两种用电器，并填入下表：
用电器名称
主要的能量转化
9．请分析回答下列有关能量形式的问题：
(1)某品牌变色眼镜(如图①)的镜片在强光下会变成暗棕色，当光线变暗时，镜片几乎变成无色透明。原来，变色眼镜是在普通镜片中加入了适量的 溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时，溴化银分解为银和溴，使镜片呈现暗棕色。此过程中，光能转化成 能。
(2)干电池是生活中常用的电池，它是把能转化成电能。
(3)如图②所示为一辆行驶中的太阳能汽车，该车的顶部装有由硅晶制成的太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，电能再转化为 能。
同步训练 B组
10．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是 ( )
A．太阳能一电能一机械能 B．太阳能一机械能一电能
C．电能一太阳能一机械能 D．机械能一太阳能一电能
11．阅读下面的短文，然后回答问题。
光电池是一种将光能转化为电能的电池。硅光电池(如图甲)是一种典型的光电池，它的主要部分用硅制成。这种电池性能稳定，使用寿命长，已广泛应用在电子计算器(如图乙)、收音机、玩具等小型电器中。在人造卫星和其他太空仪器上也常用硅光电池作为电源。但由于目前生产光电池的成本高，而且能量转化效率较低，这些原因都限制了它的应用范围。
(1)光电池是一种将 能转化为能的电池。
(2)硅光电池的优点是 ；不足之处是 。
(3)与普通化学电池相比，你认为光电池还有什么优点?
参考答案
第3章能量的转化与守恒
3.1 能量的相互转化
1．C 2．(1)能的转移 (2)能的转化 (3)能的转移 (4)能的转化 3．电化学化学动 4．D 5．机械 太阳 电 6．D 7．C 8．略 9．(1)化学 (2)化学 (3)机械 l0．A[解析：因受到阳光照射，说明利用了太阳能，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，而电动机将电能转化为机械能。] 11．(1)光 电 (2)性能稳定、使用寿命长成本高、能量转化率低 (3)废弃的光电池不会污染环境