第3节 能量的转化和守恒
基础主干落实
1.常见的能量形式及其转化:
(1)自然界中存在着各种形式的能,如 、内能、 、光能、化学能等。
(2)在一定条件下,各种形式的能都可以 。
2.能量守恒定律:
能量既不会凭空 ,也不会凭空 ,它只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持 。
重点案例探析
重点一 能量的转化和转移
【典题1】下列对应各图的能量转化或转移的说法中,正确的是 ( )
A.甲图中蓄电池充电时,化学能转化为电能
B.乙图中瓶塞冲出时,内能转化为机械能
C.丙图中用热水袋暖手时,能量的形式发生了转化
D.丁图中电风扇工作时,机械能转化为电能
【点拨】能量转化和转移的辨析
(1)能量的转化:能量的形式发生变化;
(2)能量的转移:能量的形式没有发生变化,只是能量的载体发生了改变。
关键点:明确能量的形式是否发生变化。
重点二 能量守恒定律的理解
【典题2】(2021·遵义中考)有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是 ( )
A.装置所具有的机械能始终不变
B.如果没有能量补充,装置最终会停下来
C.根据能量守恒定律,装置可以一直转动下去
D.装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
【点拨】正确理解能量守恒定律
(1)“普适性”:能量守恒定律适用于一切变化过程,并且定律的成立是无条件的。
(2)“分析角度”:能量守恒包括“能量转化”和“能量转移”两个方面,无论发生能量转化还是能量转移,能量的总量总不变。
【A层 基础必会】
考点一 能量的转化
1.(2023·聊城中考)如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是 ( )
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电时将电能转化为化学能
C.蓄电池放电时将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
2.汽车前进时内燃机“推动”汽车做功,内燃机使用燃料,燃料燃烧时将 能转化为 能,再转化为 能。
3.如图所示是科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车,车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器,车子的动力是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供的。光电转换器实际就是把光能转化成 能,开车时发动机是将空气的
能转化为机械能。
考点二 能量守恒定律的理解
4.(2024·唐山期中)下列有关能量转化和守恒,说法正确的是 ( )
A.能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B.即使科技再发达也不可能制造出永动机
C.“摩擦生热”是凭空创造了热量
D.根据能量守恒定律,人类不需要节约能源
5.为了节能环保,“圆梦”小组想设计一种“自动发电的电动车”代替传统燃油车,将一小型发电机紧靠车轮处放置,转动的车轮可以带动发电机运转发电,发出的电又继续供给电动机,这样电动车就可以一直自动运动下去。请你判断该设计方案是 (选填“可行”或“不可行”)的,你判断的理由是 。
6.(2023·贵州段考)如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作。请你从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去
易错点 误认为在能量转化过程中各种形式的能量都守恒
7.(易错题)在各种形式的能量相互转化过程中,下列说法正确的是 ( )
A.机械能一定守恒
B.各种形式的能量都守恒
C.各种形式能的总量一定守恒
D.内能一定守恒
纠错:能量守恒定律指的是各种形式能的总量一定守恒不变,而不是所有的能量形式都会出现守恒。
【B层·能力提升】
8.(多项选择)(2024·黔南州期中)如图所示是某科技馆的一台“永动机”,由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片,进入热水后因叶片伸展“划水”推动“永动机”转动,离开热水后形状记忆合金迅速复原。下列关于该“永动机”的说法正确的是 ( )
A.该“永动机”转动过程中,不消耗能量,不遵循能量守恒定律
B.该“永动机”转动过程中,将内能转化为机械能
C.该“永动机”转动过程中,将机械能转化为内能
D.当容器中水的温度与室温相同时,该“永动机”将停止转动
9.(社会责任)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:如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及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
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。第3节 能量的转化和守恒
基础主干落实
1.常见的能量形式及其转化:
(1)自然界中存在着各种形式的能,如 机械能 、内能、 电能 、光能、化学能等。
(2)在一定条件下,各种形式的能都可以 相互转化 。
2.能量守恒定律:
能量既不会凭空 消灭 ,也不会凭空 产生 ,它只会从一种形式 转化 为其他形式,或者从一个物体 转移 到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持 不变 。
重点案例探析
重点一 能量的转化和转移
【典题1】下列对应各图的能量转化或转移的说法中,正确的是 (B)
A.甲图中蓄电池充电时,化学能转化为电能
B.乙图中瓶塞冲出时,内能转化为机械能
C.丙图中用热水袋暖手时,能量的形式发生了转化
D.丁图中电风扇工作时,机械能转化为电能
【点拨】能量转化和转移的辨析
(1)能量的转化:能量的形式发生变化;
(2)能量的转移:能量的形式没有发生变化,只是能量的载体发生了改变。
关键点:明确能量的形式是否发生变化。
重点二 能量守恒定律的理解
【典题2】(2021·遵义中考)有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是 (B)
A.装置所具有的机械能始终不变
B.如果没有能量补充,装置最终会停下来
C.根据能量守恒定律,装置可以一直转动下去
D.装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
【点拨】正确理解能量守恒定律
(1)“普适性”:能量守恒定律适用于一切变化过程,并且定律的成立是无条件的。
(2)“分析角度”:能量守恒包括“能量转化”和“能量转移”两个方面,无论发生能量转化还是能量转移,能量的总量总不变。
【A层 基础必会】
考点一 能量的转化
1.(2023·聊城中考)如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是 (D)
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电时将电能转化为化学能
C.蓄电池放电时将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
2.汽车前进时内燃机“推动”汽车做功,内燃机使用燃料,燃料燃烧时将 化学 能转化为 内 能,再转化为 机械 能。
3.如图所示是科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车,车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器,车子的动力是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供的。光电转换器实际就是把光能转化成 电 能,开车时发动机是将空气的
内 能转化为机械能。
考点二 能量守恒定律的理解
4.(2024·唐山期中)下列有关能量转化和守恒,说法正确的是 (B)
A.能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B.即使科技再发达也不可能制造出永动机
C.“摩擦生热”是凭空创造了热量
D.根据能量守恒定律,人类不需要节约能源
5.为了节能环保,“圆梦”小组想设计一种“自动发电的电动车”代替传统燃油车,将一小型发电机紧靠车轮处放置,转动的车轮可以带动发电机运转发电,发出的电又继续供给电动机,这样电动车就可以一直自动运动下去。请你判断该设计方案是 不可行 (选填“可行”或“不可行”)的,你判断的理由是 违背了能量守恒定律 。
6.(2023·贵州段考)如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作。请你从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去
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,根本不会“永动下去”。
易错点 误认为在能量转化过程中各种形式的能量都守恒
7.(易错题)在各种形式的能量相互转化过程中,下列说法正确的是 (C)
A.机械能一定守恒
B.各种形式的能量都守恒
C.各种形式能的总量一定守恒
D.内能一定守恒
纠错:能量守恒定律指的是各种形式能的总量一定守恒不变,而不是所有的能量形式都会出现守恒。
【B层·能力提升】
8.(多项选择)(2024·黔南州期中)如图所示是某科技馆的一台“永动机”,由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片,进入热水后因叶片伸展“划水”推动“永动机”转动,离开热水后形状记忆合金迅速复原。下列关于该“永动机”的说法正确的是 (B、D)
A.该“永动机”转动过程中,不消耗能量,不遵循能量守恒定律
B.该“永动机”转动过程中,将内能转化为机械能
C.该“永动机”转动过程中,将机械能转化为内能
D.当容器中水的温度与室温相同时,该“永动机”将停止转动
9.(社会责任)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:如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及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
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:(1)汽车行驶时的能量转化分析:汽油的化学能转化为气体内能,然后再转化为活塞的机械能,最后转化为汽车机械能,转化率很低。
损耗途径分析:绝大部分是以热能形式损失的,部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失,还有少量是汽油蒸发损失、发动机摩擦损失。
(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;使汽油充分燃烧;研制和使用混合动力。
