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华师大版初中科学九年级上学期 7.4 能量的转化与守恒
一、夯实基础
1．根据能量守恒定律，判断下列说法正确的是（ ）
A．发电机可以产生电能
B．电动机工作时消灭了电能
C．发电机和电动机都是转化能量的机器
D．自然界各种能量不断地相互转化，人类不断地消耗各种能量，总能量在不断减少
2．关于做功或能量转化的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机在压缩冲程中，是内能转化为机械能
B．拉弯的弓将箭射出，其弹性势能主要转化为动能
C．电动机工作过程中，是机械能转化为电能
D．吊车吊着货物沿水平方向移动一段距离，此过程中货物的重力对自身做了功
3．从所用资源的能量形式分析，下列各种发电方式与“水力发电”相同的是（ ）
A．火力发电 B．地热发电 C．核能发电 D．风力发电
4．“永动机”至今没有创造成功，其原因是（ ）
A．科学技术还不够先进
B．机器不能对外输出能量
C．违背了能量守恒定律
D．机器只能转移能量，不能转化能量
5．下列实例中，不是通过化学反应提供能量的是（ ）
A．蓄电池放电
B．水力发电
C．内燃机做功冲程
D．火箭点火升空
6．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于太阳能的利用，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图乙中，太阳能热水器通过做功的方式将太阳能转化为水的内能
C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
7．水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，这句话应理解为（ ）
A．水流在推动水轮机前具有3×108J的能量
B．水流在推动水轮机后具有3×108J的能量
C．水流在推动水轮机的过程中具有3×108J的能量
D．水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J
8．如图所示，其中能量转化形式相同的是（ ）
A．甲和乙 B．乙和丙 C．甲和丙 D．乙和丁
9．各种形式的能量之间可以在一定的条件下相互转化，请写出下列实例中能量的转化情况：
（1）干电池对外供电： 。
（2）用电熨斗熨衣服： 。
（3）热机中的压缩冲程： 。
二、能力提升
10．下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（ ）
A．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能
B．某种化学反应是放热反应，该反应将内能转化为化学能
C．光电池板是把光能转化为电能
D．植物光合作用合成有机物，说明能量可以创生
11．根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
D．给电水壶里沸腾的水断电后，水的沸腾永远不会停止
12．下面的几种说法中，正确的是（ ）
A．电流通过电风扇做功时，电能全部转化为内能
B．电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为光能
C．电流通过电风扇做功时，电能的一部分转化为机械能
D．电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为内能
13．核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（ ）
A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能
C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能
14．如图所示，白炽灯的能量转化示意图表明其工作时的效率为 ；一盏工作时的效率为30%的节能灯，要达到60W白炽灯的亮度，其功率应为 W。节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有 。
15．如图所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而永不停歇。你认为这种机械是否能够一直工作下去？请说明原因。
三、拓展创新
16．如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η等于（ ）
A． ×100% B． ×100%
C． ×100% D． ×100%
17．排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。
（1）解释整个过程中能量是否守恒。
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】A.发电机不能产生电能 ，而是将机械能转化为电能，故A错误；
B.电动机工作时没有消灭电能，而是将电能转化为机械能，故B错误；
C.发电机和电动机都是转化能量的机器，故C正确；
D.自然界各种能量不断地相互转化，人类不断地消耗各种能量，但总能量保持不变，故D错误。
故选C。
2．【答案】B
【知识点】力是否做功的判断；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析。
【解答】A.汽油机在压缩冲程中，是机械能转化为内能，故A错误；
B.拉弯的弓将箭射出，其弹性势能主要转化为动能，故B正确；
C.电动机工作过程中，是电能转化为机械能，故C错误；
D.吊车吊着货物沿水平方向移动一段距离，重力的方向竖直向下，而物体运动的方向水平，二者没在同样同一方向上，因此重力对自身不做功，故D错误。
故选B。
3．【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】“水力发电”，其实就是将水的机械能转化为电能，据此分析判断。
【解答】A.火力发电，将煤的化学能转化为电能，故A不合题意；
B.地热发电，将内能转化为电能，故B不合题意；
C.核能发电，将核能转化为电能，故C不合题意；
D.风力发电，将风的机械能转化为电能，故D符合题意。
故选D。
4．【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】任何一台机械，在它运转的工程中都要克服摩擦，因此能量总是有损耗的；在没有能量补充的条件下，它不可能永远工作。
【解答】无论科学技术有多么先进，使用机械就要克服摩擦消耗能量，因此“永动机”不可能出现，原因在于它违背了能量守恒定律。
故选C。
5．【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】分析各个选项中能量转化的过程即可。
【解答】A.蓄电池放电，将储藏的化学能转化为电能，发生了化学反应，故A不合题意；
B.水力发电，将水的机械能转化为电能，没有发生化学变化，故B符合题意；
C.内燃机做功冲程，燃料燃烧释放出内能转化为活塞的机械能，发生了化学变化，故C不合题意；
D.火箭点火升空，火药燃烧释放出的燃气推动火箭上升，将内能转化为机械能，发生了化学变化，故D不合题意。
故选B。
6．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程；
（2）改变物体内能的方式：做功和热传递；
（3）太阳能电池将太阳能转化为电能；
（4）电动机将电能转化为机械能。
【解答】A. 图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确；
B. 图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B错误；
C. 图丙中，太阳能电池首先将电能转化为电能，然后太阳能交通信号灯将电能转化为信号灯的光能，故C错误；
D.图丁中，首架环球航行的太阳能电池将太阳能转化为电能，然后电动机将电能转化为飞机的机械能，故D错误。
故选A。
7．【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】物体做功的过程，其实就是能量转化的过程，即原来的能量减少了，后来的能量增加了，据此分析即可。
【解答】水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，这句话应理解为：水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
8．【答案】B
【知识点】能量及其存在的不同形式
【解析】【分析】分析各个选项中能量转化的过程即可。
【解答】甲：活塞压缩空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能；
乙：塞子被推出，将气体的内能转化为塞子的机械能，；
丙：两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将燃气的内能转化为活塞的机械能；
丁：灯泡发光，将电能转化为光能和内能。
那么能量转化相同的是乙和丙。
故选B。
9．【答案】（1）化学能转化为电能
（2）电能转化为内能
（3）机械能转化为内能
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）干电池本身具有的是化学能，向外供电提供电能，因此将化学能转化为电能；
（2）电熨斗消耗电能，使自身的温度升高，内能增大，因此将电能转化为内能；
（3）压缩冲程，燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
【解答】（1）干电池对外供电，将化学能转化为电能；
（2）用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能；
（3）热机中的压缩冲程，将机械能转化为内能。
10．【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和守恒的知识分析解答。
【解答】A.用电器通电工作时，将电能转化为其他形式的能，故A错误；
B.某种化学反应是放热反应，该反应将化学能转化为内能，故B错误；
C.光电池板是把光能转化为电能 ，故C正确；
D.植物光合作用合成有机物，即将太阳能转化为化学能，能量发生了转化而不是创生，故D错误。
故选C。
11．【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】能量不会凭空产生，也不会凭空消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，这就是能量守恒定律，据此分析判断。
【解答】A.只要机械运转，就会有能量损耗，因此无论科学技术怎样发展和提高，永动机都不可以制成，故A错误；
B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后，将自身的重力势能转化为动能；冲上右斜面，再将动能转化为重力势能， 根据能量转化的知识可知，这个可能发生，故B正确；
C.机械表的表针旋转，能量来自于自身发条形变后产生的弹性势能。随着时间的推移，发条的弹性势能不断减小，当它变成零时，表针就会停止转动，故C错误；
D.给电水壶里沸腾的水断电后，水的温度虽然等于沸点，但是不能继续吸热，所以水不会永远沸腾，故D错误。
故选B。
12．【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】电流通过电风扇做功时，电能转化为机械能和内能，故A错误，C正确；
电流通过白炽灯做功时，电能转化为光能和热能，故B、D错误。
故选C。
13．【答案】C
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据核电站的工作过程确定能量转化的过程。
【解答】核燃料通过核反应堆将核能转化为内能；然后给水加热，产生大量的高压的水蒸气，通过汽轮机将内能转化为机械能；汽轮机带动发电机旋转发电，即将机械能转化为电能，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
14．【答案】10%；20；方向性
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】（1）根据能量转化效率计算即可；
（2）根据首先根据计算出白炽灯的有效功率，再根据同样的公式计算出节能灯的功率。
（3）根据能量转化和转移的方向性分析解答。
【解答】（1）白炽灯的工作效率；
（2）60W白炽灯的发光功率为：60W×10%=6W；
那么需要节能灯的功率为：；
（3）节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有方向性。
15．【答案】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不能一直工作下去。
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】摩擦会将机械能转化为内能，从而使物体的机械能减少，从这个角度分析下面的水能否被全部抽到上面即可。
【解答】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不能一直工作下去。
16．【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】根据热机效率的定义分析解答。
【解答】热机所做的机械功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。根据图片可知，燃料释放的内能为E，有用的机械能为E2，那么热机的效率为： ×100%，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
17．【答案】（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
【知识点】力与运动的关系；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）根据能量转化和守恒定律分析；
（2）物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动。据此分析动能和势能的改变即可。
【解答】（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
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华师大版初中科学九年级上学期 7.4 能量的转化与守恒
一、夯实基础
1．根据能量守恒定律，判断下列说法正确的是（ ）
A．发电机可以产生电能
B．电动机工作时消灭了电能
C．发电机和电动机都是转化能量的机器
D．自然界各种能量不断地相互转化，人类不断地消耗各种能量，总能量在不断减少
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】A.发电机不能产生电能 ，而是将机械能转化为电能，故A错误；
B.电动机工作时没有消灭电能，而是将电能转化为机械能，故B错误；
C.发电机和电动机都是转化能量的机器，故C正确；
D.自然界各种能量不断地相互转化，人类不断地消耗各种能量，但总能量保持不变，故D错误。
故选C。
2．关于做功或能量转化的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机在压缩冲程中，是内能转化为机械能
B．拉弯的弓将箭射出，其弹性势能主要转化为动能
C．电动机工作过程中，是机械能转化为电能
D．吊车吊着货物沿水平方向移动一段距离，此过程中货物的重力对自身做了功
【答案】B
【知识点】力是否做功的判断；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析。
【解答】A.汽油机在压缩冲程中，是机械能转化为内能，故A错误；
B.拉弯的弓将箭射出，其弹性势能主要转化为动能，故B正确；
C.电动机工作过程中，是电能转化为机械能，故C错误；
D.吊车吊着货物沿水平方向移动一段距离，重力的方向竖直向下，而物体运动的方向水平，二者没在同样同一方向上，因此重力对自身不做功，故D错误。
故选B。
3．从所用资源的能量形式分析，下列各种发电方式与“水力发电”相同的是（ ）
A．火力发电 B．地热发电 C．核能发电 D．风力发电
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】“水力发电”，其实就是将水的机械能转化为电能，据此分析判断。
【解答】A.火力发电，将煤的化学能转化为电能，故A不合题意；
B.地热发电，将内能转化为电能，故B不合题意；
C.核能发电，将核能转化为电能，故C不合题意；
D.风力发电，将风的机械能转化为电能，故D符合题意。
故选D。
4．“永动机”至今没有创造成功，其原因是（ ）
A．科学技术还不够先进
B．机器不能对外输出能量
C．违背了能量守恒定律
D．机器只能转移能量，不能转化能量
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】任何一台机械，在它运转的工程中都要克服摩擦，因此能量总是有损耗的；在没有能量补充的条件下，它不可能永远工作。
【解答】无论科学技术有多么先进，使用机械就要克服摩擦消耗能量，因此“永动机”不可能出现，原因在于它违背了能量守恒定律。
故选C。
5．下列实例中，不是通过化学反应提供能量的是（ ）
A．蓄电池放电
B．水力发电
C．内燃机做功冲程
D．火箭点火升空
【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】分析各个选项中能量转化的过程即可。
【解答】A.蓄电池放电，将储藏的化学能转化为电能，发生了化学反应，故A不合题意；
B.水力发电，将水的机械能转化为电能，没有发生化学变化，故B符合题意；
C.内燃机做功冲程，燃料燃烧释放出内能转化为活塞的机械能，发生了化学变化，故C不合题意；
D.火箭点火升空，火药燃烧释放出的燃气推动火箭上升，将内能转化为机械能，发生了化学变化，故D不合题意。
故选B。
6．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于太阳能的利用，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图乙中，太阳能热水器通过做功的方式将太阳能转化为水的内能
C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程；
（2）改变物体内能的方式：做功和热传递；
（3）太阳能电池将太阳能转化为电能；
（4）电动机将电能转化为机械能。
【解答】A. 图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确；
B. 图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B错误；
C. 图丙中，太阳能电池首先将电能转化为电能，然后太阳能交通信号灯将电能转化为信号灯的光能，故C错误；
D.图丁中，首架环球航行的太阳能电池将太阳能转化为电能，然后电动机将电能转化为飞机的机械能，故D错误。
故选A。
7．水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，这句话应理解为（ ）
A．水流在推动水轮机前具有3×108J的能量
B．水流在推动水轮机后具有3×108J的能量
C．水流在推动水轮机的过程中具有3×108J的能量
D．水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】物体做功的过程，其实就是能量转化的过程，即原来的能量减少了，后来的能量增加了，据此分析即可。
【解答】水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，这句话应理解为：水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
8．如图所示，其中能量转化形式相同的是（ ）
A．甲和乙 B．乙和丙 C．甲和丙 D．乙和丁
【答案】B
【知识点】能量及其存在的不同形式
【解析】【分析】分析各个选项中能量转化的过程即可。
【解答】甲：活塞压缩空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能；
乙：塞子被推出，将气体的内能转化为塞子的机械能，；
丙：两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将燃气的内能转化为活塞的机械能；
丁：灯泡发光，将电能转化为光能和内能。
那么能量转化相同的是乙和丙。
故选B。
9．各种形式的能量之间可以在一定的条件下相互转化，请写出下列实例中能量的转化情况：
（1）干电池对外供电： 。
（2）用电熨斗熨衣服： 。
（3）热机中的压缩冲程： 。
【答案】（1）化学能转化为电能
（2）电能转化为内能
（3）机械能转化为内能
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）干电池本身具有的是化学能，向外供电提供电能，因此将化学能转化为电能；
（2）电熨斗消耗电能，使自身的温度升高，内能增大，因此将电能转化为内能；
（3）压缩冲程，燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
【解答】（1）干电池对外供电，将化学能转化为电能；
（2）用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能；
（3）热机中的压缩冲程，将机械能转化为内能。
二、能力提升
10．下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（ ）
A．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能
B．某种化学反应是放热反应，该反应将内能转化为化学能
C．光电池板是把光能转化为电能
D．植物光合作用合成有机物，说明能量可以创生
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和守恒的知识分析解答。
【解答】A.用电器通电工作时，将电能转化为其他形式的能，故A错误；
B.某种化学反应是放热反应，该反应将化学能转化为内能，故B错误；
C.光电池板是把光能转化为电能 ，故C正确；
D.植物光合作用合成有机物，即将太阳能转化为化学能，能量发生了转化而不是创生，故D错误。
故选C。
11．根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
D．给电水壶里沸腾的水断电后，水的沸腾永远不会停止
【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】能量不会凭空产生，也不会凭空消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，这就是能量守恒定律，据此分析判断。
【解答】A.只要机械运转，就会有能量损耗，因此无论科学技术怎样发展和提高，永动机都不可以制成，故A错误；
B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后，将自身的重力势能转化为动能；冲上右斜面，再将动能转化为重力势能， 根据能量转化的知识可知，这个可能发生，故B正确；
C.机械表的表针旋转，能量来自于自身发条形变后产生的弹性势能。随着时间的推移，发条的弹性势能不断减小，当它变成零时，表针就会停止转动，故C错误；
D.给电水壶里沸腾的水断电后，水的温度虽然等于沸点，但是不能继续吸热，所以水不会永远沸腾，故D错误。
故选B。
12．下面的几种说法中，正确的是（ ）
A．电流通过电风扇做功时，电能全部转化为内能
B．电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为光能
C．电流通过电风扇做功时，电能的一部分转化为机械能
D．电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为内能
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】电流通过电风扇做功时，电能转化为机械能和内能，故A错误，C正确；
电流通过白炽灯做功时，电能转化为光能和热能，故B、D错误。
故选C。
13．核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（ ）
A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能
C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能
【答案】C
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据核电站的工作过程确定能量转化的过程。
【解答】核燃料通过核反应堆将核能转化为内能；然后给水加热，产生大量的高压的水蒸气，通过汽轮机将内能转化为机械能；汽轮机带动发电机旋转发电，即将机械能转化为电能，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
14．如图所示，白炽灯的能量转化示意图表明其工作时的效率为 ；一盏工作时的效率为30%的节能灯，要达到60W白炽灯的亮度，其功率应为 W。节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有 。
【答案】10%；20；方向性
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】（1）根据能量转化效率计算即可；
（2）根据首先根据计算出白炽灯的有效功率，再根据同样的公式计算出节能灯的功率。
（3）根据能量转化和转移的方向性分析解答。
【解答】（1）白炽灯的工作效率；
（2）60W白炽灯的发光功率为：60W×10%=6W；
那么需要节能灯的功率为：；
（3）节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有方向性。
15．如图所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而永不停歇。你认为这种机械是否能够一直工作下去？请说明原因。
【答案】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不能一直工作下去。
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】摩擦会将机械能转化为内能，从而使物体的机械能减少，从这个角度分析下面的水能否被全部抽到上面即可。
【解答】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不能一直工作下去。
三、拓展创新
16．如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η等于（ ）
A． ×100% B． ×100%
C． ×100% D． ×100%
【答案】C
【知识点】能量利用效率
【解析】【分析】根据热机效率的定义分析解答。
【解答】热机所做的机械功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。根据图片可知，燃料释放的内能为E，有用的机械能为E2，那么热机的效率为： ×100%，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
17．排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。
（1）解释整个过程中能量是否守恒。
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
【答案】（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
【知识点】力与运动的关系；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）根据能量转化和守恒定律分析；
（2）物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动。据此分析动能和势能的改变即可。
【解答】（1）排球下落与地面的每次碰撞及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地面碰撞过程中有机械能转化成内能而转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。
（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
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