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第8节 能量的转化与守恒
考点一、能量的相互转化
（一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
(1)太阳能的转化
照射到植物叶片上----植物的化学能
照射到大气层中------空气的动能
照射到太阳能热水器--水的内能
照射到电池板上------电能
(2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。
(3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
（二）能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
典例1：（2022·浙江衢州·九年级期末）关于下列装置工作时发生能量转化的说法中，正确的是（ ）
A．干电池将电能转化为化学能
B．汽油机将内能转化为电能
C．电动机将电能转化为机械能
D．发电机将电能转化为内能
【答案】C
【解析】A．干电池工作时，将化学能转化为电能，故A错误；
B．汽油机工作时，将内能转化为机械能，故B错误；
C．电动机工作时，消耗了电能，获得了机械能，其能量转化是电能转化为机械能，故C正确；
D．发电机发电时，将机械能转化为电能，故D错误。
变式1：（2022·浙江舟山·中考真题）白鹤滩水电站装机容量位列全球第二，年平均发电量达624亿千瓦时，这些能量来自大坝拦截的水所具有的（ ）
A．机械能 B．内能 C．化学能 D．电能
【答案】A
【解析】水电站是通过水的机械能转化为电能，因此这些能量来自大坝拦截的水所具有的机械能。
变式2：（2022·浙江·宁波市第七中学九年级阶段练习）2020年6月23日9时43分，我国在四川西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射了北斗导航系统最后一颗组网卫星，标志着北斗导航卫星全球组网成功，能够为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。长征三号乙运载火箭发动机用的是偏二甲肼作为燃料，其热值是4.25×107J/kg。以下说法正确的是（ ）
A．若完全燃烧 2吨偏二甲肼，共放出 8.5×107J 热量
B．用偏二甲肼作为燃料，因为偏二甲肼的比热容大
C．火箭加速升空时，将动能转化为重力势能
D．“北斗”卫星导航系统利用电磁波向地球传递信息
【答案】D
【分析】（1）已知偏二甲肼的质量和热值，可利用公式Q=mq计算热量。
（2）热值是燃料一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量越多，在选择火箭燃料时要选择热值较大的燃料。
（3）发射火箭时，燃料燃烧将化学能转化为内能，又将内能转化为火箭的机械能。
（4）电磁波可以在真空中传播。
【解析】A．Q放=mq=2000kg×4.25×107J/kg=8.5×1010J，故不符合题意；
B．运载火箭采用偏二甲肼作为火箭的燃料，是因为偏二甲肼具有较高的热值，完全燃烧相同质量的偏二甲肼时，可以释放出更多的热量，故不符合题意；
C．火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能，然后燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能，故不符合题意；
D．电磁波可以在真空中传播，因此北斗导航卫星与地球之间通讯是利用电磁波传播的，故符合题意。
变式3：（2022·浙江·温州市南浦实验中学九年级开学考试）2021年5月10日，成都市某小区的个别居民为图方便，将电瓶车停在电梯内过夜，从而发生一起电瓶车自燃事故。
（1）电瓶车自燃的原因很多，常见的是由于电源短路，形成大电流并产生大量的热。这一过程中，化学能转化为电能，电能再转化为___________能；
（2）电瓶车在电梯内比空旷车库里更易自燃，原因是___________；
（3）电动汽车一般由电池包供电。若电池包意外进水，可能引发电动汽车自燃，其机理如下：水电解→可燃性气体累积→遇明火，气体燃烧→引燃整车，这里产生可燃性气体的化学方程为__________。
【答案】内 见解析
【解析】（1）电瓶车电源短路，形成大电流并产生大量的热，将化学能转化为电能，再转化为内能。
（2）[2]电瓶车在电梯内比空旷车库里更易自燃，因为电梯内空气不流通，不易散热，温度易达到可燃物着火点。
（3）水电解过程，即水在通直流电条件下分解为氢气和氧气，反应方程式为
考点二、能量的转化与守恒定律
（一）内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
（二）意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
（三）永动机一不可能成功
所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。
（四）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指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。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，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)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
典例1：（2022·浙江·宁波市九年级期末）2020年12月17日，探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这次返回任务采用了高速再入轨道技术。如返回轨道图所示，返回器以“打水漂”的方式返回，避免了返回器由于速度过快存在燃烧殆尽的风险。以下有关返回器分析不正确的是（ ）
A．返回过程中，返回器始终机械能守恒
B．反弹过程中，返回器的动能部分转换为势能
C．返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能
D．刚进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小
【答案】A
【解析】AC．返回过程中，飞船外壳与空气摩擦温度不断升高，这是通过做功的方式将机械能转化为内能，故返回器机械能不守恒，故A错误，C正确，故A符合题意；
B．反弹过程中，克服引力做功，返回器的动能部分转换为势能，故B正确，不符合题意；
D．刚进入大气层时，由于克服摩擦做功，所以，返回器的动能第二次比第一次小，故D正确，不符合题意。故选A。
变式1：（2021·浙江·慈溪实验中学九年级阶段练习）科技人员研发了一种智能电动百叶窗，其叶片表面贴有柔性太阳能面板（如图），在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。此过程发生的能量转化是（ ）
A．光能→电能→机械能 B．电能→机械能→光能
C．光能→机械能→电能 D．机械能→电能→光能
【答案】A
【解析】太阳能面板在光照时发电，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；故整个过程中发生的能量转化是光能→电能→机械能。
变式2：（2021·浙江杭州·二模）人类在探索自然规律的过程中，提出了质量守恒定律、能量的转化与守恒定律等守恒观。下面事实属实并能用相关守恒定律解释的是（ ）
选项 事实 解释
A 被生产者固定的太阳能，可以在生态系统中循环流动 能量转化与守恒定律
B 木块从粗糙的斜面静止释放，其动能的增加量等于重力势能的减少量 能量转化与守恒定律
C 石灰石与盐酸充分反应后，固体质量大大减少 质量守恒定律
D 双氧水与二氧化锰制取氧气后，二氧化锰的质量没有变化 质量守恒定律
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A.被生产者固定的太阳能在生态系统中是单向流动的，无法证明其能量守恒，故A错误。
B.下面粗糙，木块的重力势能有一部分转化为内能，所以其动能的增加量不等于重力势能的减少量，故B错误。
C.石灰石与盐酸充分反应后，生成氯化钙、水和二氧化碳气体，则固体质量大大减少，故C正确。
D.二氧化锰是催化剂，不参与反应，无法证明质量守恒，故D错误。
变式3：（2021·浙江·九年级专题练习）文艺复兴时期，意大利的达·芬奇设计了如图所示的装置。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，在两边不平衡力的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。但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。下列有关该装置的说法中正确的是（ ）
A．如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量同时不断地对外做功
B．如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中的能量损耗，给它一个初速度，它能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时，并不能对外做功
C．右边所有小球施加于轮子的动力并不大于左边所有小球施于轮子的阻力，所以不可能在不消耗能量的同时，不断地对外做功
D．在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以永不停息地转动，在不消耗其他能量的基础上，还能源源不断地对外做功
【答案】BC
【解析】机器在转动过程中，克服空气阻力及摩擦力要消耗机械能，使原有的机械能越来越少，机器的转动会逐渐减慢，最终停止。当轮子转动时，虽然右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，但是右边小球的个数总比左边的少，实际上右边所有小球施加于轮子的动力等于左边所有小球施于轮子的阻力，轮子在不受到外力作用时将保持平衡状态。如果没有摩擦力和空气阻力，且忽略碰撞中的能量损耗，给轮子一个初速度，轮子就能依靠惯性永不停息地转动，故BC正确。
考点三、能量转化和转移的方向性
（一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。
（二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
典例1：（2022·浙江宁波·中考真题）核酸检测采样时使用的“采样拭子”，其顶端是如图所示的植绒拭子，安全、无毒。有一种植绒方式是：植绒机产生数万伏的高压静电，通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷，然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂，移动喷头靠近被植绒物体，绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面，呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识，下列描述不合理的是（ ）
A．喷头中的绒毛带上负电荷，是由于绒毛得到了电子
B．以移动的喷头为参照物，被植绒物体是运动的
C．绒毛能在高压静电作用下运动，是由于能量可以创生
D．绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面，是由于力能改变物体的运动状态
【答案】C
【解析】A．当物体带上多余的电荷，对外显负电，所以绒毛带上负电荷是得到了电子，故A正确，不符合题意；
B．喷头在移动时，靠近被植绒物体，即被植绒物体相对喷头有位置变化，是运动的，故B正确，不符合题意；
C．绒毛在高压静电作用下从喷头飞升到被植绒物体的过程是，电能转化为机械能的过程。据能量守恒定律，能量只能从一个物体转移到另一个物体，或由一种形式转化为另一种形式，不能凭空消失，也不能凭空产生，故C错误，符合题意；
D．绒毛能从喷头中飞升到被植绒物体表面，是由于绒毛受到力的作用，而这个力的作用，让绒毛改变了运动状态，故D正确，不符合题意。
变式1：（2021·浙江·九年级专题练习）如图所示是某家用电器工作时的能量输入和输出情况，据此推测该家用电器可能是（ ）
A．电饭锅 B．电风扇 C．电热水器 D．LED照明灯
【答案】B
【解析】由图可知，该用电器主要将电能转化为机械能。电饭锅和电热水器是利用电流的热效应工作的，主要将电能转化为内能；电风扇主要将电能转化为机械能；LED照明灯主要将电能转化为光能。故该用电器可能是电风扇。
变式2：（2022·浙江金华·九年级期末）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有___________的。核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核___________（选填“聚变”或“裂变”）。
【答案】方向 裂变
【解析】[1]由于能量的转化和转移都是具有方向性的，所以“水往低处流”、空气不会自行聚拢、在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水不可能结冰。
[2]获取核能的主要途径为核裂变和核聚变，目前核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。
变式3：（2022·浙江绍兴·中考真题）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图、汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2，H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳复化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）汽车行驶时能量转化分析：汽油的化学能→气体的内能→活塞的动能→汽车的机械能。
损耗途径分析：绝大部分是以热能形式报失；部分未完全燃烧的碳氢化合物损失；少量汽油蒸发损失。
（2）技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油能充分燃烧；研制和使用混合动力或纯电动的新能源汽车。
1．（2021·浙江温州·九年级期中）关于能量的描述不正确的是（ ）
A．挂在墙上的弹弓具有弹性势能
B．声音也具有能量
C．正在行驶的火车具有动能
D．太阳的光具有光能
【答案】A
【分析】A．挂在墙上的弹弓，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故A错误，符合题意；
B．声音能够将玻璃震碎，因此具有能量，故B正确，不符合题意；
C．正在行驶的火车，由于运动具有动能，故C正确，不符合题意；
D．太阳的光具有光能，故D正确，不符合题意。
2．（2022·浙江宁波·七年级期末）自然界中存在着多种形式的能，能量可以从一种形式转化为另一种形式，下列能量转化过程中，由形变的能转化为动能的是（ ）
A．摩擦双手发热 B．弯弓射箭
C．三峡水力发电 D．狂风摇撼大树
【答案】B
【解析】A．摩擦双手发热，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．弯弓射箭，弓发生弹性形变，具有弹性势能，将箭射出，是弹性势能转化为动能的过程，故B符合题意；
C．三峡水力发电，将机械能转化为电能，故C不符合题意；
D．狂风摇撼大树，狂风具有动能，树弯了腰，发生的弹性形变，说明树具有弹性势能，将动能转化为弹性势能，故D不符合题意。
3．（2021·浙江·八年级专题练习）下列能量转化中，由化学能转化为电能的是（ ）
A．水力发电 B．电解水
C．化学电池 D．太阳能供热
【答案】C
【解析】A、水力发电是将势能转化为电能，选项错误；
B、电解水是将电能转化为化学能，选项错误；
C、化学电池放电时是将化学能转化为电能，选项正确；
D、太阳能供热是将太阳能转化为热能，选项错误；
4．（2021·浙江·八年级专题练习）电瓶车车载蓄电池在充电过程中的能量转化是（ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．电能转化为热能 D．热能转化为电能
【答案】A
【解析】电瓶车车载蓄电池在充电过程中消耗电能，将电能转化为化学能储存在电池中。
5．（2022·浙江·金华市第五中学九年级开学考试）疫情期间，人们利用5G无人配送车实现了非接触安心送，如图为一辆在水平路面上匀速行驶的无人配送车，速度为10千米/时，空载时质量为360千克，轮胎与路面的总接触面积为240厘米2，下列说法正确的是（ ）
A．该车所受的牵引力和阻力是对相互作用力 B．该车行驶过程中机械能守恒
C．该车行驶2千米需要12分钟 D．空载时，轮胎与地面的压强为15帕
【答案】C
【解析】A．该车所受的牵引力和阻力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一个物体上，是平衡力，不是相互作用力，故A错误；
B．该车行驶过程中，由于摩擦，机械能会转化为内能，故不守恒，故B错误；
C．由知道，行驶的时间为故C正确；
D．空载时该车对路面的压强为故D错误。
6．（2022·浙江金华·九年级期末）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有___________的。核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核___________（选填“聚变”或“裂变”）。
【答案】方向 裂变
【解析】[1]由于能量的转化和转移都是具有方向性的，所以“水往低处流”、空气不会自行聚拢、在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水不可能结冰。
[2]获取核能的主要途径为核裂变和核聚变，目前核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。
7．（2022·浙江湖州·中考真题）你一定剪过指甲吧！为什么指甲被剪断之后不是原地掉下来，而是“飞”出去？原来，指甲受到指甲钳的挤压，改变了___________，当指甲被指甲钳剪断后，指甲的___________转化为指甲的动能，让指甲“飞”出去。
【答案】形状 弹性势能
【解析】[1][2]指甲被挤压后发生形变，此时指甲具有弹性势能，当指甲被指甲钳剪断后，指甲的弹性势能转化为指甲的动能。
8．（2022·浙江宁波·七年级期末）近年来风力发电逐渐推广兴盛，宁波市先后建造了白岩山风车公路等八处风电场。每逢春夏之交，高耸的风车和道路两旁璀璨的花海成为了一道靓丽的风景线，如图甲所示。
（1）风车工作时将空气的动能最终转化为___________能。
（2）小宁在风车公路边发现了一种植物，该植物具有真正的根、茎、叶，且叶的背面有孢子囊，如图乙所示。由此他判断该植物属于___________植物。
【答案】电 蕨类
【解析】（1）[1]风车转动发电，动能转化为电能。
（2）[2]蕨类植物有了根、茎、叶的分化，根能吸收大量的水和无机盐，并且体内有输导组织，能为植株输送大量的营养物质供植物生长利用，因此蕨类植物一般长的比较高大。蕨类植物不结种子，在叶背面有孢子囊，内有孢子，用孢子繁殖后代。
9．（2022·浙江·金华市第九中学九年级阶段练习）曾经，航天领域似乎只是俄美两国的专利。然而就在近10年间，探索太空呈现多极化。从月球到火星再到其它行星的探测，中国的身影不断涌现，一时间，太空探索风起云涌，请你也来一起参与下列太空探索中的问题探讨：
（1）我国自主研制的“神舟”系列飞船都在酒泉卫星发射中心发射。用火箭推动“神舟”系列飞船上升过程中的能量转化是______ 。
（2）在完全失重的状态下进行科学实验，下列操作无法正常进行的有( )
A．用温度计测量温度 B．用电子表测时间 C．用过滤器过滤粗盐水
D．用弹簧秤测拉力 E．用刻度尺测长度 F．用放大镜观察物体
G．用天平测质量 H．用电流表测电流
【答案】化学能转化成机械能 C、G
【解析】（1）[1]用火箭推动“神舟”系列飞船上升过程中，燃料中的化学能转化成飞船的机械能。
（2）[2]用温度计测量温度、用电子表测时间、用弹簧秤测拉力、用刻度尺测长度、用放大镜观察物体、用天平测质量、用电流表测电流都与重力无关，故可以在失重的状态下进行；
而用过滤器过滤粗盐水和用天平测质量与重力有关，所以，在完全失重的状态下操作无法正常进行的有：C用过滤器过滤粗盐水、G用天平测质量。
10．（2021·浙江·九年级专题练习）在绕地球转5至7圈后，我国首颗“人造月球卫星”——“嫦娥一号”将脱离地心引力，飞进浩瀚无垠的太空，奔向38万公里之遥的月球，航天技术的发展为科学研究开辟了新的领域。
（1）“嫦娥一号”在离开地球加速上升的过程中能量转化为______ ；
（2）“嫦娥一号”在经过几次变轨加速飞往月球的过程中受到______（填“平衡力”或“非平衡力”）的作用
（3）纯黄色玉米种子，由太空返回后进行种植，长成高大植株，经过自花传粉后出现从未有过的“红色”性状。这是由于细胞核中______改变引起的。
（4）火星大气与地球的原始大气很相似，其主要成分是二氧化碳。科学家想使人类在未来移居火星成为可能，必须改变火星大气的组成，提高氧气含量。为此，请参照地球的进化历程，你认为在细菌、真菌、蓝绿藻（原核生物，体内含有叶绿体）、樟树四种生物中，适宜被送上火星进行实验的是______。
（5）将正在发芽的种子带入太空中进行实验，一段时间后会观察到种子萌发出的根的生长方向是______。
【答案】化学能转化为动能和重力势能 非平衡力 基因 蓝绿藻 水平生长
【解析】（1）[1]“嫦娥一号”在离开地球加速上升的过程中化学能转化为动能和重力势能。
（2）[2]“嫦娥一号”加速上升过程中速度不断发生变化，所以受非平衡力的作用。
（3）[3]基因是具有遗传效应的DNA片段，能控制生物的性状。纯黄色玉米种子，由太空返回后进行种植，长成高大植株，经过自花传粉后出现从未有过的“红色”性状。这是由于细胞核中基因改变引起的。
（4）[4]细菌和真菌无法进行光合作用，不能提高氧气含量；樟树是高等植物，需要大量的氧气和水，不适合在火星上生存；蓝绿藻（原核生物，体内含有叶绿体）能进行光合作用，且容易在极端条件下生存，所以选择蓝绿藻送上火星。
（5）植物的根生长具有向地性，太空中处于失重状态，因此种子萌发出的根的生长方向是水平生长。
11．（2022·浙江·仙居县白塔中学九年级开学考试）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将 _______ 能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有_________；
（2）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为 ________ 焦。（q 汽油=4.6×107 焦/千克）
【答案】化学 方向性 4.6×108
【解析】（1）[1][2]汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有方向性，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变。
（2）[3]这些汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
12．（2021·浙江·九年级专题练习）2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
（1）12月3日，嫦娥五号的上升器与着陆器顺利分离（如图甲），携带返回器返回地球。在分离过程中，以着陆器为参照物，上升器是______的。
（2）飞离月球时，若上升器在牛的推力作用下，沿推力方向飞行了米，在该过程中，推力做功______焦。
（3）如图乙为返回器的两种返回技术。嫦娥五号返回器采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小。请从能量的转化角度分析其原因：______。
【答案】运动 4.5×107 见解析
【解析】（1）[1]以着陆器为参照物，上升器相对于着陆器的位置发生改变，上升器是运动的。
（2）[2]在该过程中，推力做功W=Fs=3×103N×1.5×104m=4.5×107J
（3）[3]返回器采用“跳跃式返回”，这样能延长返回器与空气的摩擦时间，通过克服摩擦做功来减小返回器的机械能，机械能转化为内能，着陆时的速度更小。
13．（2021·浙江·九年级专题练习）如图甲为全球首款量产太阳能混动汽车，其能量存储系统原理如图乙所示。
（1）图乙中①过程可实现将太阳能转化为蓄电池中的___________能。
（2）该车重约14000牛，在太阳下照射4小时，可存储能量约焦。若其在匀速行驶过程中所受阻力为车重的0.1倍，求阳光照射4小时所存储的能量可供该车行驶多少距离___________？（需要计算过程）
（3）该车研发人员强调，使用太阳能电池板车顶比全景玻璃车顶质量更轻，能进一步减少汽车匀速行驶过程中的能量损耗。请从做功的角度解释这一观点。___________
【答案】化学 见解析
【解析】（1）[1]太阳能蓄电池充电时，将太阳能转化为化学能。
（2）[2]匀速行驶，该车受到的阻力和牵引力是平衡力，牵引力
阳光照射4小时所存储的能量可供该车行驶的距离=5×103m
（3）[3]太阳能电池板车顶比全景玻璃车顶质量更轻，根据可知物体的重力更小，行驶过程中受到的阻力也比较小，根据可知，在行驶相同距离情况下，克服阻力做功越少，能量损耗越少。
14．（2021·浙江台州·九年级期末）能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。
材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。
材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。
（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是________。
（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中________（填能的一种形式）转化为水的内能。
（3）结合材料分析，以下观点正确的是________。
A．伟大科学家的观点都是正确的
B．测量工具的发展有助于科学理论的研究
C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程
【答案】kg·m/s 机械能 BC
【解析】（1）[1]笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”，所以“能量”的单位是kg·m/s。
（2）[2]焦耳实验的装置中，重物的上下运动，重物具有机械能，带动叶片转动，这个过程中机械能转化为水的内能。
（3）[3]A．伟大科学家的观点不一定都是正确的，故A错误；
B．测量工具的发展有利于实验数据的精确获得，有助于科学理论的研究，故B正确；
C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程，故C正确。故选BC。
15．（2021·浙江衢州·中考真题）“加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池（如图所示）。电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流。
（1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为______能。
（2）氢气是氢燃料电池的原料，可以在用电低谷时，利用电网多余电能电解水来制取。已知1.2kg氢气大约可供某款氢能源汽车行驶100km，请根据化学方程式计算，制取1.2kg氢气至少需要电解多少质量的水______。
（3）氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是：______。
（4）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是______。
A．水力发电制氢 B．太阳能发电制氢
C．火力发电制氢 D．核能发电制氢
【答案】电 解：设制取1.2kg氢气需要电解水的质量为x
x=10.8kg
答：需要电解水的质量为10.8kg。 B→电动机→A或B→A或向左 ABD
【解析】（1）电池是将化学能转化为电能的装置，故氢燃料电池是将化学能直接转化为电能。
（2）解析见答案。
（3）由题目信息电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流，而电流的方向与电子的流向相反，故电动机内电流从B极到A极。
（4）在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢；
A、水力发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢；
B、太阳能属于清洁能源，太阳能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢；
C、火力发电，燃烧化石燃料，排放二氧化碳，不能制得绿氢；
D、核能发电制氢过程中不排放碳，可制得绿氢。
故选ABD。
16．（2022·浙江杭州·一模）如图所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连。质量为m的物体，以一定的速度从A点出发，最高到达离水平面高度为h的C点，然后下滑，经B点后停在D点；D点恰为AB的中点。（忽略空气阻力）
（1）物体从A点到B点的过程中，受到的摩擦力方向是水平向___________；
（2）物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是___________；
（3）物体从A点出发到停在D点的过程中，克服摩擦力做的功是___________。
【答案】左 动能转化为重力势能 3mgh
【解析】（1）[1]物体从A点到B点的过程中，受到的摩擦力方向与物体相对水平面运动的方向相反，即水平向左。
（2）[2]物体在B点时有一定的速度，具有一定的动能，到C点的过程中，其速度为0，动能为0，具有一定的高度，重力势能最大，故物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是动能转化为重力势能。
（3）[3]因BC段光滑，故物体在这段路程中机械能守恒（没有克服摩擦力做功），从C点到B点，重力做的功为W=mgh
物体做功的过程就是能的转化过程，物体下滑到B点时重力势能全部转化为动能，即B点的动能为mgh，已知物体经B点后停在D点（动能为0），故这个过程中克服摩擦力做的功为动能减小量，即为mgh；AB段粗糙程度相同，物体对水平面的压力相同，根据影响滑动摩擦力大小的因素可知，物体在水平面上运动时受到的滑动摩擦力大小保持不变，因AD=DB，根据W=fs，故从A点出发运动到D点克服摩擦力做的功等于物体从B点运动D点做的功，等于物体从D点运动B点做的功,故物体从A点出发到停在D点的过程中，克服摩擦力做的功是W总=3W=3mgh
17．（2021·浙江·舟山市定海区第二中学九年级阶段练习）2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部。已知祝融号火星车机身是可升降的主动悬架结构，能自由转向，六个轮子均能独立驱动，火星车的质量为240kg，根据信息回答下列问题：
（1）图中火星车采用的材料中含有铝合金，铝的化学性质很活泼，但铝制品却很耐腐蚀的原因是_______________________________________________________________________。
（2）距离火星10千米的高空巨大的降落伞在火星上空打开，速度骤降，直至安全着陆火星，在此过程中祝融号火星车重力做了多少功？________________________（火星车质量不变，火星引力约为地球引力的三分之一，地球表面g=10N/kg）
（3）火星车上有太阳能光电板和锂离子蓄电池组，为火星车提供充足的能量供应和储备。
①太阳能光电板工作时将太阳能转化为____________________。
②为了满足火星车夜间用电需求，还装有锂离子蓄电池组。若夜间所需要的电能由4组蓄电池组提供，每组蓄电池组参数如表所示。
输出电压 150V
容量 5000mAh
若在太阳光的照射下，火星车太阳能光电板平均每小时每平方米吸收太阳能3×106J，它吸收的太阳能最终有40%转化为电能，如果每天光照10小时，其中40%电能用于对蓄电池充电，要将这四组蓄电池充电50%，太阳能光电板的面积至少为多少平方米？________________________
（4）火星与月球的距离比火星与地球的距离近。未来，假如我过客在月球基地发射火星探测器——“天问N号”，与在地球发射相比，运载火箭携带的燃料将大幅减少，请从能量的角度予以解释（写两点）。________________________
【答案】铝制品会与氧气反应在表面形成一层致密氧化膜，可防止铝进一步被氧化 8×106J 电能 1.125m2 在月球上发射比在地球上发射克服重力做功少；月球表面没有大气无需克服摩擦力做功
【解析】（1）[1]铝的化学性质很活泼，但铝制品却很耐腐蚀的原因是：铝制品会与氧气反应在表面形成一层致密氧化膜，可防止铝进一步被氧化。
（2）[2]在此过程中祝融号火星车重力做功
（3）[3]①太阳能光电板工作时将太阳能转化为电能；
[4]②4组蓄电池充满电的电能为
则充电为50%时，蓄电池中储存的电量为
设太阳能光电板的面积至少为S，则
解得S=1.125m2
（4）[5]因为在月球上发射比在地球上发射克服重力做功少和月球表面没有大气无需克服摩擦力做功，所以与在地球发射相比，运载火箭携带的燃料将大幅减少。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第8节 能量的转化与守恒
考点一、能量的相互转化
（一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
(1)太阳能的转化
照射到植物叶片上----植物的化学能
照射到大气层中------空气的动能
照射到太阳能热水器--水的内能
照射到电池板上------电能
(2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。
(3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
（二）能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
典例1：（2022·浙江衢州·九年级期末）关于下列装置工作时发生能量转化的说法中，正确的是（ ）
A．干电池将电能转化为化学能
B．汽油机将内能转化为电能
C．电动机将电能转化为机械能
D．发电机将电能转化为内能
变式1：（2022·浙江舟山·中考真题）白鹤滩水电站装机容量位列全球第二，年平均发电量达624亿千瓦时，这些能量来自大坝拦截的水所具有的（ ）
A．机械能 B．内能 C．化学能 D．电能
变式2：（2022·浙江·宁波市第七中学九年级阶段练习）2020年6月23日9时43分，我国在四川西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射了北斗导航系统最后一颗组网卫星，标志着北斗导航卫星全球组网成功，能够为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。长征三号乙运载火箭发动机用的是偏二甲肼作为燃料，其热值是4.25×107J/kg。以下说法正确的是（ ）
A．若完全燃烧 2吨偏二甲肼，共放出 8.5×107J 热量
B．用偏二甲肼作为燃料，因为偏二甲肼的比热容大
C．火箭加速升空时，将动能转化为重力势能
D．“北斗”卫星导航系统利用电磁波向地球传递信息
变式3：（2022·浙江·温州市南浦实验中学九年级开学考试）2021年5月10日，成都市某小区的个别居民为图方便，将电瓶车停在电梯内过夜，从而发生一起电瓶车自燃事故。
（1）电瓶车自燃的原因很多，常见的是由于电源短路，形成大电流并产生大量的热。这一过程中，化学能转化为电能，电能再转化为___________能；
（2）电瓶车在电梯内比空旷车库里更易自燃，原因是___________；
（3）电动汽车一般由电池包供电。若电池包意外进水，可能引发电动汽车自燃，其机理如下：水电解→可燃性气体累积→遇明火，气体燃烧→引燃整车，这里产生可燃性气体的化学方程为__________。
考点二、能量的转化与守恒定律
（一）内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
（二）意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
（三）永动机一不可能成功
所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。
（四）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指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。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，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)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
典例1：（2022·浙江·宁波市九年级期末）2020年12月17日，探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这次返回任务采用了高速再入轨道技术。如返回轨道图所示，返回器以“打水漂”的方式返回，避免了返回器由于速度过快存在燃烧殆尽的风险。以下有关返回器分析不正确的是（ ）
A．返回过程中，返回器始终机械能守恒
B．反弹过程中，返回器的动能部分转换为势能
C．返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能
D．刚进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小
变式1：（2021·浙江·慈溪实验中学九年级阶段练习）科技人员研发了一种智能电动百叶窗，其叶片表面贴有柔性太阳能面板（如图），在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。此过程发生的能量转化是（ ）
A．光能→电能→机械能 B．电能→机械能→光能
C．光能→机械能→电能 D．机械能→电能→光能
变式2：（2021·浙江杭州·二模）人类在探索自然规律的过程中，提出了质量守恒定律、能量的转化与守恒定律等守恒观。下面事实属实并能用相关守恒定律解释的是（ ）
选项 事实 解释
A 被生产者固定的太阳能，可以在生态系统中循环流动 能量转化与守恒定律
B 木块从粗糙的斜面静止释放，其动能的增加量等于重力势能的减少量 能量转化与守恒定律
C 石灰石与盐酸充分反应后，固体质量大大减少 质量守恒定律
D 双氧水与二氧化锰制取氧气后，二氧化锰的质量没有变化 质量守恒定律
A．A B．B C．C D．D
变式3：（2021·浙江·九年级专题练习）文艺复兴时期，意大利的达·芬奇设计了如图所示的装置。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，在两边不平衡力的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。但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。下列有关该装置的说法中正确的是（ ）
A．如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量同时不断地对外做功
B．如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中的能量损耗，给它一个初速度，它能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时，并不能对外做功
C．右边所有小球施加于轮子的动力并不大于左边所有小球施于轮子的阻力，所以不可能在不消耗能量的同时，不断地对外做功
D．在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以永不停息地转动，在不消耗其他能量的基础上，还能源源不断地对外做功
考点三、能量转化和转移的方向性
（一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。
（二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
典例1：（2022·浙江宁波·中考真题）核酸检测采样时使用的“采样拭子”，其顶端是如图所示的植绒拭子，安全、无毒。有一种植绒方式是：植绒机产生数万伏的高压静电，通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷，然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂，移动喷头靠近被植绒物体，绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面，呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识，下列描述不合理的是（ ）
A．喷头中的绒毛带上负电荷，是由于绒毛得到了电子
B．以移动的喷头为参照物，被植绒物体是运动的
C．绒毛能在高压静电作用下运动，是由于能量可以创生
D．绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面，是由于力能改变物体的运动状态
变式1：（2021·浙江·九年级专题练习）如图所示是某家用电器工作时的能量输入和输出情况，据此推测该家用电器可能是（ ）
A．电饭锅 B．电风扇 C．电热水器 D．LED照明灯
变式2：（2022·浙江金华·九年级期末）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有___________的。核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核___________（选填“聚变”或“裂变”）。
变式3：（2022·浙江绍兴·中考真题）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图、汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2，H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳复化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。
1．（2021·浙江温州·九年级期中）关于能量的描述不正确的是（ ）
A．挂在墙上的弹弓具有弹性势能
B．声音也具有能量
C．正在行驶的火车具有动能
D．太阳的光具有光能
2．（2022·浙江宁波·七年级期末）自然界中存在着多种形式的能，能量可以从一种形式转化为另一种形式，下列能量转化过程中，由形变的能转化为动能的是（ ）
A．摩擦双手发热 B．弯弓射箭
C．三峡水力发电 D．狂风摇撼大树
3．（2021·浙江·八年级专题练习）下列能量转化中，由化学能转化为电能的是（ ）
A．水力发电 B．电解水
C．化学电池 D．太阳能供热
4．（2021·浙江·八年级专题练习）电瓶车车载蓄电池在充电过程中的能量转化是（ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．电能转化为热能 D．热能转化为电能
5．（2022·浙江·金华市第五中学九年级开学考试）疫情期间，人们利用5G无人配送车实现了非接触安心送，如图为一辆在水平路面上匀速行驶的无人配送车，速度为10千米/时，空载时质量为360千克，轮胎与路面的总接触面积为240厘米2，下列说法正确的是（ ）
A．该车所受的牵引力和阻力是对相互作用力 B．该车行驶过程中机械能守恒
C．该车行驶2千米需要12分钟 D．空载时，轮胎与地面的压强为15帕
6．（2022·浙江金华·九年级期末）俗语说：“水往低处流”；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，上面的水不可能沸腾，下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题：能量的转化和转移都是有___________的。核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核___________（选填“聚变”或“裂变”）。
7．（2022·浙江湖州·中考真题）你一定剪过指甲吧！为什么指甲被剪断之后不是原地掉下来，而是“飞”出去？原来，指甲受到指甲钳的挤压，改变了___________，当指甲被指甲钳剪断后，指甲的___________转化为指甲的动能，让指甲“飞”出去。
8．（2022·浙江宁波·七年级期末）近年来风力发电逐渐推广兴盛，宁波市先后建造了白岩山风车公路等八处风电场。每逢春夏之交，高耸的风车和道路两旁璀璨的花海成为了一道靓丽的风景线，如图甲所示。
（1）风车工作时将空气的动能最终转化为___________能。
（2）小宁在风车公路边发现了一种植物，该植物具有真正的根、茎、叶，且叶的背面有孢子囊，如图乙所示。由此他判断该植物属于___________植物。
9．（2022·浙江·金华市第九中学九年级阶段练习）曾经，航天领域似乎只是俄美两国的专利。然而就在近10年间，探索太空呈现多极化。从月球到火星再到其它行星的探测，中国的身影不断涌现，一时间，太空探索风起云涌，请你也来一起参与下列太空探索中的问题探讨：
（1）我国自主研制的“神舟”系列飞船都在酒泉卫星发射中心发射。用火箭推动“神舟”系列飞船上升过程中的能量转化是______ 。
（2）在完全失重的状态下进行科学实验，下列操作无法正常进行的有( )
A．用温度计测量温度 B．用电子表测时间 C．用过滤器过滤粗盐水
D．用弹簧秤测拉力 E．用刻度尺测长度 F．用放大镜观察物体
G．用天平测质量 H．用电流表测电流
10．（2021·浙江·九年级专题练习）在绕地球转5至7圈后，我国首颗“人造月球卫星”——“嫦娥一号”将脱离地心引力，飞进浩瀚无垠的太空，奔向38万公里之遥的月球，航天技术的发展为科学研究开辟了新的领域。
（1）“嫦娥一号”在离开地球加速上升的过程中能量转化为______ ；
（2）“嫦娥一号”在经过几次变轨加速飞往月球的过程中受到______（填“平衡力”或“非平衡力”）的作用
（3）纯黄色玉米种子，由太空返回后进行种植，长成高大植株，经过自花传粉后出现从未有过的“红色”性状。这是由于细胞核中______改变引起的。
（4）火星大气与地球的原始大气很相似，其主要成分是二氧化碳。科学家想使人类在未来移居火星成为可能，必须改变火星大气的组成，提高氧气含量。为此，请参照地球的进化历程，你认为在细菌、真菌、蓝绿藻（原核生物，体内含有叶绿体）、樟树四种生物中，适宜被送上火星进行实验的是______。
（5）将正在发芽的种子带入太空中进行实验，一段时间后会观察到种子萌发出的根的生长方向是______。
11．（2022·浙江·仙居县白塔中学九年级开学考试）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将 _______ 能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有_________；
（2）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为 ________ 焦。（q 汽油=4.6×107 焦/千克）
12．（2021·浙江·九年级专题练习）2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
（1）12月3日，嫦娥五号的上升器与着陆器顺利分离（如图甲），携带返回器返回地球。在分离过程中，以着陆器为参照物，上升器是______的。
（2）飞离月球时，若上升器在牛的推力作用下，沿推力方向飞行了米，在该过程中，推力做功______焦。
（3）如图乙为返回器的两种返回技术。嫦娥五号返回器采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小。请从能量的转化角度分析其原因：______。
13．（2021·浙江·九年级专题练习）如图甲为全球首款量产太阳能混动汽车，其能量存储系统原理如图乙所示。
（1）图乙中①过程可实现将太阳能转化为蓄电池中的___________能。
（2）该车重约14000牛，在太阳下照射4小时，可存储能量约焦。若其在匀速行驶过程中所受阻力为车重的0.1倍，求阳光照射4小时所存储的能量可供该车行驶多少距离___________？（需要计算过程）
（3）该车研发人员强调，使用太阳能电池板车顶比全景玻璃车顶质量更轻，能进一步减少汽车匀速行驶过程中的能量损耗。请从做功的角度解释这一观点。___________
14．（2021·浙江台州·九年级期末）能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。
材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。
材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。
（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是________。
（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中________（填能的一种形式）转化为水的内能。
（3）结合材料分析，以下观点正确的是________。
A．伟大科学家的观点都是正确的
B．测量工具的发展有助于科学理论的研究
C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程
15．（2021·浙江衢州·中考真题）“加氢几分钟，畅行数百里”，这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池（如图所示）。电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B，形成电流。
（1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为______能。
（2）氢气是氢燃料电池的原料，可以在用电低谷时，利用电网多余电能电解水来制取。已知1.2kg氢气大约可供某款氢能源汽车行驶100km，请根据化学方程式计算，制取1.2kg氢气至少需要电解多少质量的水______。
（3）氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是：______。
（4）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是______。
A．水力发电制氢 B．太阳能发电制氢
C．火力发电制氢 D．核能发电制氢
16．（2022·浙江杭州·一模）如图所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连。质量为m的物体，以一定的速度从A点出发，最高到达离水平面高度为h的C点，然后下滑，经B点后停在D点；D点恰为AB的中点。（忽略空气阻力）
（1）物体从A点到B点的过程中，受到的摩擦力方向是水平向___________；
（2）物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是___________；
（3）物体从A点出发到停在D点的过程中，克服摩擦力做的功是___________。
17．（2021·浙江·舟山市定海区第二中学九年级阶段练习）2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部。已知祝融号火星车机身是可升降的主动悬架结构，能自由转向，六个轮子均能独立驱动，火星车的质量为240kg，根据信息回答下列问题：
（1）图中火星车采用的材料中含有铝合金，铝的化学性质很活泼，但铝制品却很耐腐蚀的原因是_______________________________________________________________________。
（2）距离火星10千米的高空巨大的降落伞在火星上空打开，速度骤降，直至安全着陆火星，在此过程中祝融号火星车重力做了多少功？________________________（火星车质量不变，火星引力约为地球引力的三分之一，地球表面g=10N/kg）
（3）火星车上有太阳能光电板和锂离子蓄电池组，为火星车提供充足的能量供应和储备。
①太阳能光电板工作时将太阳能转化为____________________。
②为了满足火星车夜间用电需求，还装有锂离子蓄电池组。若夜间所需要的电能由4组蓄电池组提供，每组蓄电池组参数如表所示。
输出电压 150V
容量 5000mAh
若在太阳光的照射下，火星车太阳能光电板平均每小时每平方米吸收太阳能3×106J，它吸收的太阳能最终有40%转化为电能，如果每天光照10小时，其中40%电能用于对蓄电池充电，要将这四组蓄电池充电50%，太阳能光电板的面积至少为多少平方米？________________________
（4）火星与月球的距离比火星与地球的距离近。未来，假如我过客在月球基地发射火星探测器——“天问N号”，与在地球发射相比，运载火箭携带的燃料将大幅减少，请从能量的角度予以解释（写两点）。________________________
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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