中小学教育资源及组卷应用平台
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：（2023九上·平湖期中）智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）
A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能
【答案】C
【解析】太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。
【解答】太阳能板，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；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。
故答案为：C。
变式1：（2023九上·萧山期中）下列关于能量转化和转移的实例中， 分析正确的是（ ）
A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能
D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体
【答案】A
【解析】根据能量转化和转移的知识判断。
【解答】A.燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，故A正确；
B.水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故B错误；
C.植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能，故C错误；
D.在热传递中，热量总是从温度高的物体传到温度低的物体，故D错误。
故选A。
变式2：（2023九上·临平期中）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为机械能 B．应用：电能转化为化学能
C．发电机：电能转化为机械能 D．蒸汽轮机：机械能转化为内能
【答案】B
【解析】核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度升高会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能。
【解答】A．在核反应堆中，核能转化为内能，故A错误。
B．电池充电时，是将电能转化为化学能的过程，故B正确。
C．发电机将机械能转化为电能，故C错误。
D．水受热以后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故D错误。故答案为：B。
变式3：（2024九上·南浔期末）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。则小花摆动过程中涉及的能量形式有 能和 能等。
【答案】太阳能；；电能；机械能等（两种即可）
【解析】根据能量存在形式的知识分析解答。
【解答】花盆表面的太阳能电板在光照下，将天阳能转化为电能，产生电流驱动电动机，即将电能转化为机械能，使小花左右摆动。
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：（2023·杭州模拟）过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】首先在不考虑摩擦和空气阻力时，根据各选项过山车在出发点速度是否为零，分别对过山车运行过程中能够达到的最高点与实际最高点相比较，即可分析出过山车能否通过最高点，如果过山车能够通过最高点，再比较右边平台高度与出发点高度的关系，确定能否到达右边平台；最后再结合实际运行过程中存在摩擦和空气阻力导致机械能减少进行判断哪个选项符合要求。【解答】在过山车运动过程中，发生动能和势能的相互转化，下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能。在实际运行中由于摩擦和空气阻力的存在，克服摩擦做功，部分机械能会转化为内能，导致过山车的机械能逐渐减少；设左侧平台的高度为h0；
A.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度必超过h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故A不合题意；
B.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行过程中，肯定会有机械能的损失。如果机械能损失的不多，那么过山车可能到达右边平台，故B不合题意；
C.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度大于h0，图中过山车运行过程中的最高点超过h0，但只要过山车速度足够大，过山车依然能够通过最高点，到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故C不合题意；
D.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车运行过程中的最高点为h0，过山车到达最高点时的速度为零，由于惯性，过山车仍然能够经过最高点；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，则过山车在到达最高点之前速度已经为零，过山车将不能通过最高点，一定无法到达右边平台，故D符合题意。
变式1：（2024九上·临海期末）杭州亚运会滑板男子碗池比赛中，我国运动员陈烨获得冠军。如图是他在转体腾空后继续向上的过程，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，机械能不变 B．动能增大，机械能增大
C．势能减小，机械能不变 D．势能增大，机械能减小
【答案】A
【解析】判断人与滑雪板动能和重力势能大小的变化，从动能和重力势能大小的影响因素考虑。动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】比赛时，她在腾空后继续向上的过程中，如果不计空气阻力，她的机械能是守恒的。此过程中她的质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大。A正确。
故答案为：A。
变式2：（2023九上·柯城期末）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化或转移。
（1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 的（填“变化”或“不变”）。
（2）能量的转化是有方向的，如图所示的几幅图按能量转化的顺序，正确的排列是 。
①树木 ②太阳 ③火力发电厂 ④空调
【答案】（1）不变（2）②①③④
【解析】 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。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量的转化和转移有一定的方向性。
【解答】（1）在能量守恒定律中，能的总量是保持不变的。
（2）能量的转化和转移有一定的方向性，地球上能量的来源最终是来自于太阳，所以能量转化的顺序为太阳→树木→火力发电厂→空调。
变式3：（2023九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面...如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在 点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。
【答案】D；大于
【解析】（1）根据重力势能与弹性势能的转化知识解答；
（2）根据机械能与内能的转化分析。
【解答】（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生 了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大；
（2）第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点 时的机械能。
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：（2023九上·萧山期中）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化或转移。
（1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 的（填“变化”或“不变”）。
（2）运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，重力势能怎么变 。
（3）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，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】（1）不变
（2）先变大后变小
（3）方向；裂变
【解析】（1）根据能量转化和守恒定律解答；
（2）重力势能与质量和高度大小有关；
（3）根据能量转化和转移的方向性解答。根据核电站的工作原理解答。
【解答】(1)根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是不变的。
(2)运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，它的质量不变，高度先增大后碱性，则重力势能先变大后变小；
(3)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方向的。核电站是利用核能进行发电的，电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核裂变。
变式1：汽油机的效率一般为20～30%，下列选项可能符合家用轿车等热机能量流向的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】根据计算出输出的机械能，再用Q散失=Q-W有计算出散失的热量即可。
【解答】汽油机的效率最高为30%，则输出的有用功为：W有=ηQ=30%×1000J=300J；
散失的热量为：Q散失=Q-W有=1000J-300J=700J。
变式2：（2023九上·义乌月考）中国科研团队再传喜讯，中国新一代“人造太阳”装置等离子体电流突破100万安培，创造了新纪录。点亮“人造太阳”，将来有望实现源源不断的清洁能源供应，实现能源自由。
（1）“人造太阳”获得核能的方式是 （填“核裂变”或“核聚变”）；
（2）水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有 ，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。
【答案】（1）核聚变（2）方向性
【解析】（1）根据太阳能量的来源解答；
（2）根据能量转化和转移的方向性解答。
【解答】(1)“人造太阳”获得核能的方式是核聚变；
(2)水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有方向性，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。
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．（2023九上·杭州月考）2023年5月18日，我国神舟十六号返回舱成功着陆。如图所示为返回舱返回地面时的情境，返回舱打开降落伞后到着陆前，其运动可视为竖直向下的减速运动，则返回舱在这段时间内（ ）
A．动能不变 B．重力势能不变
C．所受重力不做功 D．机械能减小
【答案】D
【解析】（1）动能的影响因素是质量和速度；重力势能的影响因素是质量和高度；动能和势能统称机械能；
（2）做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在该力的方向上通过的距离。
【解答】ABD、返回舱匀速下落的过程中，其质量不变，速度变小，所以动能变小；质量不变，高度减小，则重力势能减小；因为机械能等于动能与势能的总和，所以返回舱的机械能减小，故AB错误、D正确；
C、返回舱竖直向下匀速运动，在重力的方向上通过了距离，其所受的重力做功，故C错误。
故选：D。
2．（2023九上·台州月考）为了比较体内不同种类的有机物在呼吸作用中释放的能量多少，通过分别燃烧花生仁、大米、牛肉干来加热试管中的水，并比较水的温度变化的实验来推测三种食物所含能量的高低。下列选项与这个实验的科学原理、方法无直接关系的是（ ）
A．能量转化与守恒定律 B．变量控制
C．氧化反应程度 D．同化作用
【答案】D
【解析】分析题目描述实验的实验原理、使用研究方法，然后对各个选项进行判断即可。
【解答】A.该实验通过燃烧食物，将食物中储存的化学能转化为水的热能，通过比较水的内能变化判断化学能的大小，就是利用了能量从一种形式向另一种形式的转化，依据就是能量转化和守恒定律，故A不合题意；
B.要比较不同种食物所含能量的高低，必需使食物的量相同，加热前水的温度和量相同，而要控制的是食物的种类不同，否则实验结果就没有可比性，因此该实验使用了控制变量法，故B不合题意；
C.食物中的有机物在体内的氧化分解是缓慢进行的，而在体外燃烧的氧化反应速度是比较剧烈的，能量的释放也是很快的，同时，不同物质的氧化反应程度也不一样，故C不合题意；
D.同化作用是指人体从外界摄取营养物质，经过一系列的变化，转化成自己身体的一部分，并且储存了能量的过程；异化作用是指构成身体的一部分物质不断地分解，同时释放出能量，并且把分解所产生的废物排出体外的过程，可见该实验与同化作用无直接关系，故D符合题意。
故选D。
3．（2023九上·滨江期中）如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
【答案】A
【解析】白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一 部分机械能转化为内能，据此分析判断即可。
【解答】C.白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲>乙+丁，故C正确不合题意；
A.乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁>乙，故A错误符合题意；
B.丙点时白球竞争，则白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙>丙，故B正确不合题意；
D.白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊，故D正确不合题意。
故选A。
4．（2024九下·义乌开学考）如图，AB、AC、AD为三个光滑斜面，其中AD为曲面，小球M从A点分别沿三个面自由滑下，撞击放在B、C、D三点完全相同的物块上，物块在粗糙程度相同的同一水平面上移动相同距离停下，则（ ）
A．物块克服阻力做功一样多 B．小球M对B点的动能最大
C．物块克服阻力做功C点最大 D．小球M对D点的动能最小
【答案】A
【解析】（1）根据W=fs判断；
（2）（3）（4）根据W=Gh比较小球的重力做的功，即确定重力势能的大小，再根据动能和重力势能的转化比较动能的大小。
【解答】物块完全相同，则它在水平面上受到的摩擦力f相等，且三个物块移动的距离s相等，根据W=fs可知，物块客服阻力做功一样多，故A正确；
小球M的重力相同，下落的高度相同，根据W=Gh可知，重力做功相同，则小球到达三个位置时的动能相等，故B、C、D错误。
故选A。
5．（2023九上·安吉月考）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员会师天宫，如图。下列说法正确的是（ ）
A．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B．漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
【答案】C
【解析】重力势能大小跟质量和高度有关，质量越大高度越高，势能越大，据此对各个选项分析判断。
【解答】A.飞船在升空过程中，由于需要克服空气的阻力做功，所以机械能会转化为内能，并不是只存在动能和势能的相互转化，故A错误；
B.漂浮在空间站中的宇航员具有一定的高度，虽然宇航员处于“失重”状态，但重力并不为零，所以其重力势能不为零，故B错误；
C.空间站组合体在轨运行过程中由于是真空环境，不会受到空气阻力，只存在机械能的相互转化，所以机械能守恒，故C正确；
D.飞船在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，由远地点到近地点的过程中，高度变小，重力势能变小，速度变快，动能变大，到达近地点时，动能最大，重力势能最小，故D错误。
故选C。
6．（2023九上·奉化期中）轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上(保持弹簧与水平面平行)，当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是（ ）
A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变
B．从N到M的过程中，弹的弹性势能先减小后增大
C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变
D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力
【答案】B
【解析】轻质弹簧在O点的时候是原长，此时弹性势能为零；拉伸到N点时，形变量最大，此时弹性势能最大。由N点开始释放，向左运动到O点，弹簧形变量越来越小，所以弹性势能是由大变小；从O点到M点继续向左运动，弹簧又处于压缩状态，并且形变量越来越大，所以弹性势能又开始变大，所以整个过程的弹性势能，是由大变小再变大。又由于水平面是粗糙的，有摩擦，所以机械能不守恒。
【解答】A、因为摩擦损耗，整个过程机械能越来越小，A错误。
B、根据上述分析，B正确。
C、物体的运动方向是向左的，所以摩擦力方向向右，C错误。
D、M点时物体静止，受到了向右的推力，要保持静止状态，肯定受到平衡力的作用，那么摩擦力的方向是向左，D错误。
故答案为：B
7．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
【答案】C
【解析】（1）分析小球到达B点的运动状态及受力情况，并根据其受力判断其运动情况。
（2）在只有动能和势能进行转化时，机械能的总量是守恒的，据此结合图中的实验现象进行分析。
【解答】A．小球从A点由静止下落，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球运动过程中的机械能都等于A点时的重力势能，图中a曲线的最高点超过了A点的高度，故A不合题意；
B．b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b曲线中小球的机械能大于A点的机械能，故B不合题意；
C．c曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故C符合题意；
D．小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，小球不可能沿d曲线运动，故D不合题意。故选C。
8．（2023九上·金华期中）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快。对此过程，下列描述不正确的是（ ）
A．扣环打开前，弹性绳的弹性势能最大
B．到达B点时，弹性绳处于原长位置
C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能先增加后减少
D．人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能
【答案】B
【解析】A.弹性势能大小与质量和高度变化有关；
B.当合力与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为零时，物体加速停止，即此时速度最大；
CD.动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与形变程度有关，据此分析判断。
【解答】A.扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，故A正确不合题意；
B.人在B点时速度最快，此时受到的合力为零，即弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，则不是绳的原长位置，故B错误符合题意；
C.人从A到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；AB段速度逐渐变大，动能逐渐变大；。BC段速度逐渐变 小，动能逐渐变小，动能先增加后减少，故C正确不合题意；
D.从A到B的过程中，人的质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大，所以机械能增大。人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能，故D正确不合题意。故选B。
9．（2023·宁波模拟） 2022年，工程师开发出一种“可穿戴微电网”，当人体运动时，穿戴设备通过摩擦发电，这些电可以收集并存储起来为小型电子设备供电。“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是 能转化成电能，该过程中能量 (填“守恒”或“不守恒”)。
【答案】机械；守恒
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）根据能量转化和守恒定律分析解答。
【解答】“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是机械能转化成电能，该过程中能量守恒。
10．（2023九上·瑞安期中） 2022年11月，“神舟十五号”航天飞船在酒泉卫星发射中心用“长征二号”F型运载火箭发射升空。“长征二号”F型运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，是因为偏二甲肼中储存着 能，“神舟十五号”航天飞船有着巨大的电池板，可将太阳能转化为 能储存在电池板中。
【答案】化学；电
【解析】（1）燃料本身具有化学能，通过燃烧的方式转化为内能；
（2）根据能量转化的知识解答。
【解答】（1）“长征二号”F型运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，是因为偏二甲肼中储存着化学能；
（2）“神舟十五号”航天飞船有着巨大的电池板，可将太阳能转化为电能储存在电池板中。
11．（2023九上·宁海期末）阳光给我们送来了光和热，阳光是地球上万物生长之源，没有阳光
（1）太阳的热是以 方式来到地球的。（选填“热传导”、“热辐射”或“热对流”）
（2）如图所示为某型号太阳能路灯：其顶层是太阳能电池板，下方是电子节能灯。太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为 能。
【答案】（1）热辐射（2）电
【解析】（1）根据热的传导方式的知识解答；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）太阳的热是以热辐射方式来到地球的。
（2）太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为电能。
12．（2023九上·浙江模拟）2022年10月，中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M)等离子体电流突破100万安培(1兆安)，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录。如图所示为科学家设计的核聚变发电原理图。
（1）装置①是核聚变发生的场所，核聚变时的能量转化是 。
（2）装置②内液态水变成高温水蒸气时，改变水内能的方式是 。
（3）此原理图中，循环利用的物质有 。
【答案】（1）核能转化为内能
（2）热传递
（3）液态锂铅、水
【解析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；外界对物体做功，内能增加；物体对外界做功，内能减小；热传递，将热量从高温物体传递到低温物体的过程；核聚变是无法控制的，核聚变原理的是太阳内部结构以及氢弹；核裂变是可控的，如原子弹和核电站的应用；
【解答】（1）装置①可以看出从液态锂铅变成高温液态锂铅，说明核聚变时能量的转化时核能转化为内能；
（2） 装置②内液态水变成高温水蒸气时，改变水内能的方式是热传递；
（3）从图中可以看出循环利用的物质有：液态锂铅、水 ；
故答案为：（1） 核能转化为内能 （2） 热传递 （3） 液态锂铅、水
13．（2023九上·嘉兴期末）如图是小嘉制作的“能的转化与守恒”概念图（部分），请完成以下问题。
（1）请你在概念图中填入合适的内容① ② 。
（2）当人沿竹竿下滑时，人的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高，但相反的过程不会自发地发生。这是因为能量的转化具有 。
【答案】（1）机械能；做功
（2）方向性
【解析】（1）根据机械能的定义解答。根据能量转化的形式解答。
（2）根据能量转化和转移的方向性解答。
【解答】（1）动能和势能统称为机械能，故①为机械能。能量通过做功的形式进行相互转化，故②为做功。
（2）当人沿竹竿下滑时，人的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高，但相反的过程不会自发地发生。这是因为能量的转化具有方向性。
14．（2023九上·温州期末）把一个篮球竖直向上抛出，运动到最高点并下落。A、B是篮球运动轨迹中的两个点，其动能和重力势能如表所示。
A点 B点
动能/J 7 9
重力势能/J 6 5
（1）篮球B处往A处的运动方向可能是
。
（2）A点与B点的篮球机械能不等，减少的机械能转化为
。
【答案】（1）篮球由B点上升到A点（2）内能
【解析】（1）在篮球的运动过程中，由于与空气摩擦，因此机械能会不断转化为内能，据此比较A、B两点机械能的大小即可；
（2）根据机械能和内能的转化解答。
【解答】（1）根据“机械能=动能+重力势能”可知，A点的机械能为13J，B点的机械能为14J。由于篮球运动时机械能肯定不断减小，因此篮球从B点运动到A点。由于A点的重力势能大于B点，因此篮球的高度在增大，即篮球从B点上升到A点。
（2）A点与B点的篮球机械能不等，减少的机械能转化为内能。
15．（2023·衢州模拟）阅读材料并回答问题：
材料一：1970年4月，长征一号运载火箭（如图甲）成功发射东方红1号卫星开始到现在，我国火箭研究与应用处于世界领先水平。
材料二：现代火箭大多是利用喷气发动机（如图乙）升空的，而喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力。
（1）如图甲所示，火箭上升过程中与大气摩擦产生大量的热，这是通过 的方式改变物体的内能。
（2）在喷气发动机工作的过程中，能量的转化是 。
【答案】（1）做功（2）化学能转化为机械能
【解析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递；
（2）根据能量转化的知识解答。
【解答】（1）如图甲所示，火箭上升过程中与大气摩擦产生大量的热，这是通过做功的方式改变物体的内能。
（2）在喷气发动机工作的过程中，能量的转化是化学能转化为机械能。
16．（2024九下·义乌开学考）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】（1）不变（2）大于
【解析】（1）分析小球运动过程中是否存在能量的损失即可；
（2）首先分析最高点时二者速度的大小，然后确定该点时动能的大小，进而确定重力势能的大小，最后比较最高点的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升过程中，斜面光滑，即不会克服阻力而消耗机械能，因此其机械能总量不变。
（2）小球在斜面上到达最高点时，它的速度为零，动能为零；小球被抛出到达最高点时，它在水平方向上的速度不为零，即动能不为零。根据机械能=动能+重力势能可知，前面的重力势能肯定大于后者的重力势能，即前面到达的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
17．（2023九上·萧山期末）小明将重为0.02牛的乒乓球，从1米高的地方静止释放，第一次弹起的高度为0.6米(如图甲)，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高的地方静止释放，乒乓球弹起的高度远大1米(如图乙)。图甲，乒乓球从A点到B点的过程中，机械能减少了 焦；图乙，乒乓球弹起的高度远大于1米，请从能量转化的角度分析原因： 。
【答案】0.008焦；落地的瞬间，水的部分机械能转化为乒乓球的机械能或乒乓球弹起的瞬间，杯内的水对乒乓球做功，使乒乓球的机械能增加(合理即可)
【解析】（1）根据W=Gh分别计算出A和B点时的重力势能，然后相减得到机械能的减小量；
（2）注意分析水的机械能转化为乒乓球的机械能即可。
【解答】（1） 图甲，乒乓球从A点到B点的过程中，机械能减少 ：WA-WB=GhA-GhB=0.02N×（1m-0.6m）=0.008J；
（2） 图乙，乒乓球弹起的高度远大于1米， 原因是： 落地的瞬间，水的部分机械能转化为乒乓球的机械能或乒乓球弹起的瞬间，杯内的水对乒乓球做功，使乒乓球的机械能增加 。
18．（2023·温州模拟）随着电动汽车的进一步发展，越来越多的家庭开始购买电动汽车，并安装汽车充电桩。
（1）电动汽车充电过程中，电能主要转化为 。
（2）如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比，铁电池的优点有 （列举一点）。
（3）铁电池一次充电后能提供 50 千瓦时电能，其电能转化率为 80%，若电动车保持最大牵引力 1800N，理论上充一次电能航行的路程为 米。
【答案】（1）化学能（内能）
（2）放电时间长或电压更稳定
（3）80000
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）从放电时间长短和电压的稳定性等角度分析；
（3）根据W有=Wη计算转化成的机械能，最后根据计算航行的路程。
【解答】（1）电动汽车充电过程中，电能主要转化为化学能（内能）。
（2）如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比，铁电池的优点有：放电时间长或电压更稳定。
（3）铁电池一次充电后转化而成的机械能：W有=Wη=50×3.6×106J×80%=1.44×108J；
理论上充一次电航行的路程为：。
19．（2023九上·义乌期中）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。( 忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。
（2）C点距离水平面的高度为 。
【答案】（1）mgH
（2）2h－H
【解析】（1）根据W=Gh计算出重力做的功；
（2）物体在水平面上损失的机械能等于物体在A、B两处时重力势能的差值。而物体最终达到C点时，在水平面上往复两次，用A点的机械能减去两次消耗的机械能，得到C点的机械能，最后再计算C点的高度即可。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为：W=Gh=mgH；
（2）物体在水平面上运动一次消耗的机械能：mgH-mgh=mg（H-h）；
物体再次回到C点时的机械能：mgH-2mg（H-h）=2mgh-mgh；
则C点的高度为：。
20．（2023九上·杭州期中）如图所示，AB为光滑弧形槽，滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下滑，运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度(弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失)。第1次反弹后能沿着弧形槽上升到h/2处(不计空气阻力)
（1）小球由A到B的过程中，机械能 (填“守恒”“不守恒”)
（2）整个过程中，小球速度最大值Vmax位于第一次经过 点(填“A、B、C、D”)
（3）小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功 (用相应的字母表示)
【答案】（1）守恒
（2）B
（3）mgh/4
【解析】（1）根据“光滑弧形槽”分析从A到B时是否存在能量损耗即可；
（2）根据能量转化的知识确定动能最大的位置即可；
（3）没有摩擦，小球的机械能守恒，据此推算克服摩擦力做功。
【解答】（1）AB为光滑弧形槽，不计空气阻力，小球由A到B的过程中，不受摩擦力阻力，机械能守恒，因而重力势能转化为动能，机械能的总量守恒。
（2）BC段是粗糙程度相同的平面，此过程由摩擦阻力，机械能减小。CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下滑，运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度，弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失， 从C到D到返回C，机械能的总量不变，然后C到B机械能减小，故第一次经过B点时机械能最大，因为重力势能没有改变，所以B点的动能最大，即此时速度最大。
（3）根据以上分析，只有在BC和CB上克服摩擦力做功，减小了机械能，两次的摩擦力和距离相同，克服摩擦力做功相同，因而小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功是减小的机械能的一半为（mgh-mg ）= mgh。
21．（2022九上·舟山月考）如图轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L，现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。光滑水平轨道与光滑半圆轨道相切。AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 能；
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，能到达的最高位置 （图中字母表示），此时到达该位置具有 能，大小为 。
【答案】（1）弹性势
（2）C；重力势；mgL
【解析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（2）根据能量转化的知识计算出弹簧水平压缩到L时具有的弹性势能，再确定最终物体的高度。根据W=Gh计算物体具有的重力势能。
【解答】（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的弹性势能；
（2）将质量为m的物体放在弹簧上静止时，弹簧长度为L，此时弹簧缩短：2L-L=L。
此时弹簧的弹性势能等于物体下落L减小的重力势能，即为W=Gh=mgh。
在水平面上，将同一弹簧压缩到L，则此时弹性势能为mgh；
根据能量转化和守恒定律可知，当物体到达最高点时，物体具有的重力势能肯定等于弹簧的弹性势能，即大小为mgh。因为半圆形轨道的报警为L，所以能达到的最高位置为C。
22．（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
23．（2023·江山模拟）碳排放一般指温室气体排放，造成温室效应，使全球气温上升。我国体现大国责任，推动以二氧化碳 为主的温室气体 减排。二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。
（1）植物的光合作用是自然界消耗二氧化碳的最重要途径之一，人们称其为地球上最重要的能量转化过程：
①写出植物光合作用的文字表达式： ；
②此转化过程是否遵守能量守恒定律？ （选填“遵守”或“不遵守”）；
（2）你能为实现“碳中和”目标做些什么？（至少2点） 。
（3）为实现“碳中和”目标，未来，风能、太阳能和生物质能将成为主要的能源来源。某小区路灯利用与太阳能电池板相连的蓄电池作电源，其电压为、容量为（表示安小时），若路灯的规格为“12V24W”。如果电池充满后给灯泡供电，电量下降至20%停止工作，电池充满一次可以供路灯工作多少小时？
【答案】（1）二氧化碳+水有机物+氧气；遵守
（2）绿色出行、随手关灯。
（3）路灯的规格为“12V，24W”，路灯的额定电流是，
如果电池充满后给灯泡供电，电量下降至20%停止工作，电池充满一次可以供路灯工作的时间是：
。
【解析】（1）①根据二氧化碳和水在光照、叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气进行分析；
②根据自然界的能量是守恒的进行分析；
（2）根据生活中常见的减少二氧化碳的排放的方法进行解答；
（3）根据P=UI，按路灯的规格计算出路灯的电流，然后计算工作的时间。
【解答】
（1）①二氧化碳和水在光照、叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气，文字表达式为：二氧化碳+水有机物+氧气 ；
②自然界的能量是守恒的，所以这个过程能量守恒；
（2）为实现“碳中和”目标的做法是：绿色出行、随手关灯、使用节能灯、不使用一次性的筷子和包装袋、节约用水和用粮、少开空调。
24．（2022·萧山模拟）“轴（元素符号为U)”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U-235和U-238，其中U-235具有放射性。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩轴，U-235丰度大于80%的轴为高浓缩轴，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩轴，主要用于制造核武器。仙矿中U-235含量极低，只占0.64%，绝大部分是U-238，占了99.2%。目前从轴矿中提取U-235的主要方法是“气体扩散法”，即让这两种原子处于气体状态，利用U-235原子和U-238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U-235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海影响，日本福岛第一核电站1至3号机组维芯熔毁。截至目前，已储存了125万吨核污水。丧心病狂的日本政府，不顾国内外反对声浪，在其它手段没有用尽的前提下，坚持决定在2023年夏开启“核废水排海”计划，请根据以上信息分析：
（1）U-235和U-238在原子结构上的主要区别 。
（2）用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，属于 （选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”)。在气体状态时，U-235的运动速度 AU-238(选填“大于”、“等于”或“小于”)，你判断的依据是 。
（3）如图是核电站的工作原理图，在机组反应维芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为： 。核电站在发电的过程中，能量的转化过程为
A.核能→机械能→内能→电能B.核能→内能→机械能→电能
C.核能→电能→内能→机械能D.核能→电能→机械能→内能
（4）福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘-131和铯-137，一旦排放后，在海洋环境中，放射性物质会通过 最终进入人体，在人体内富集。并对人体基因造成损害。这种类型的伤害 遗传给下一代（选填“会”或“不会”）。
【答案】（1）中子数不同
（2）物理变化；大于；微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难
（3）Zr+2H2O=ZrO2+2H2；B
（4）食物链；会
【解析】（1）同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素；
（2）物理变化和化学变化的区别为有无新物质生成的变化；
（3）核电站在发电的过程中，能量的转化过程为核能→内能→机械能→电能；
（4）有毒物质会随着食物链逐渐累积。
【解答】（1） U-235和U-238 同位素的中子数不同‘
（2） 气体扩散法分离U-235和U-238的方法属于物理变化，质量小的速度大，故在气体状态时，U-235的运动速度大于AU-238；判断的依据是微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难；
（3）反应方程式为：Zr+2H2O=ZrO2+2H2 ；能量转化过程为核能→内能→机械能→电能（B）；
（4） 海洋环境中，放射性物质会通过 食物链进入人体， 这种类型的伤害会遗传给下一代。
25．（2023·路桥模拟）地铁建造过程中需要将树木进行迁移，施工完成后再进行恢复。如图甲所示为吊车吊运树木恢复绿化的场景，吊车吊臂前端的滑轮组装置可以等效为乙图。若被吊树木的质量为80千克。（不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦）
（1）关于树木迁移的细节，下列叙述正确的是 。
A．移栽时根部带一个土坨，有利于保护根毛
B．阴天移载有利于降低蒸腾作用
C．移裁时剪去部分枝叶是为了减弱呼吸作用
D．移栽后给树木“挂吊瓶”可补充水和无机盐
（2）将树木匀速抬高2米，钢丝绳自由端拉力F所做的功是多少？
（3）地铁隧道一般是两边高中间低，如图丙所示。这样有利于节能，出站的列车由于下坡而很快地提高速度，进站的列车借助于上坡来降低速度，这种建造方法在运营时更加节能降耗。请说出这样节能的理由 。
【答案】（1）A；B；D
（2）图中的滑轮组有两段绳子承担重物的重，所以拉力方向上移动的距离为s＝2h＝2×2m＝4m；
不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，拉力为：
拉力所做功为：W＝Fs＝400N×4m＝1600J
（3）利用动能和势能的相互转化
【解析】树木的迁移时，根部带一个土坨，有利于保护根毛，根毛是植物吸收水分和无机盐的主要部位，阴天移栽有利于降低植物的蒸腾作用，移栽时剪去部分枝叶是为了减弱植物叶的蒸腾作用，避免散失更多的水分同时 移栽后给树木“挂吊瓶”可补充水和无机盐 ；定滑轮的作用是改变力的方向，但是不省力；动滑轮的特点是不改变力的方向，但是可以省力；动能的影响因素的是质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；
【解答】（1）树木迁移的细节中ABD都是正确的，C中移栽时剪去部分枝叶是为了减弱植物叶的蒸腾作用，避免散失更多的水分；
（2） 图中的滑轮组有两段绳子承担重物的重，所以拉力方向上移动的距离为s＝2h＝2×2m＝4m；
不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，拉力为：
拉力所做功为：W＝Fs＝400N×4m＝1600J
（3）动能的影响因素的是质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；此设计利用了动能和势能的转化来实现的；向下运动时，重力势能转化为动能，速度加快；向上运动时，动能转化为车的重力势能，速度减慢；
故答案为：（1）ABCD
（2） 图中的滑轮组有两段绳子承担重物的重，所以拉力方向上移动的距离为s＝2h＝2×2m＝4m；
不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，拉力为：
拉力所做功为：W＝Fs＝400N×4m＝1600J
（3）利用动能和势能的相互转化
26．2021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。
27．（2023九上·诸暨月考）能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。
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和其速度的乘积来量度；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，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，哪位科学家的观点与“功”概念相符合____；
A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔
（2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能 （选填“增大”或“减小”）；
（3）结合材料分析，以下观点正确的是____。（可多选）
A．面对前人的观点要敢质疑
B．时间久远的理论是没有科学价值的
C．测量工具的发展有助于科学理论研究
D．对科学的认识是不断修正完善的过程
【答案】（1）C
（2）增大
（3）A；C；D
【解析】（1）功等于力与力的方向上通过的距离的乘积，公式为：W=Fs。
（2）做功改变内能的实质是能量的转化。
（3）根据自己对科学探究的认识和理解分析。
【解答】（1）功是力和力的方向上通过的距离的乘积，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度，所以科学家达朗贝尔的观点与“功”概念相符合，故选C；
（2）通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能增大。
（3）A．面对前人的观点要敢质疑，有自己的见解，故A正确；
B．时间久远的理论是有科学价值的，故B错误；
C．测量工具的发展有助于科学理论研究，故C正确；
D．对科学的认识是不断修正完善的过程，故D正确。
故选ACD。
28．（2023九上·余杭月考）为了探究能量的转化，小科将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐两端并分别固定在罐盖和罐底上（如图所示）。尝试推动一下铁罐，发现铁罐转动后，皮筋会因为铁块的惯性而缠绕起来。接下来他让铁罐从不太陡的斜面上滚下，会观察到什么现象？请从能量的转化角度加以解释。
【答案】解：滚到一定位置后铁罐会从斜面底部自动滚上来；铁罐在下滚过程中，橡皮筋不断卷紧，动能转化为弹性势能。后来弹性势能又转化为铁罐的重力势能，所以铁罐又向上滚动。
【解析】根据影响动能及重力势能的因素及能量的转化情况进行解答。
【解答】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关。
29．（2023·乐清模拟）我国西部地区的青海省塔拉滩，土地呈半荒漠化，寸草不生，不适宜人们居住，但中国建设者们通过多年的努力，将这里打造成了全球最大的光伏发电园区，一年可发电量达14.94亿千瓦时，减少二氧化碳排放约122.66万吨，生态环境得到极大的改善（如图)。
资料一：塔拉滩地势平缓，土地辽阔，阳光辐射强烈，日照时间长。光伏发电板板面太阳辐射越强或遮挡越少，发电量越多；温度越高，发电量越低。
资料二：建设者们将光伏发电板朝南倾斜一定角度；聘请当地牧民定期适时给光伏发电板清洗；植物长出后，牧民将羊群赶至园区吃掉过于茂盛的杂草。在附近的龙羊峡水电站修建水库，将日间剩余发电量输送过去，利用水泵将水库蓄满。
结合上述信息并综合运用所学知识，对建设者们打造光伏园区的相关措施作出解释。
【答案】其他答案合理即可
满分示例：
①根据塔拉滩的地理环境，将光伏发电板建立在此，并朝南倾斜一定角度，有利于太阳直射，增强太阳辐射，提高发电量。
②聘请当地牧民定期清洗光伏发电板可以避免沙尘遮挡，清洁下来的水也有利于植物的生长。
③待植物生长过高遮挡光伏发电板时，利用羊群吃掉杂草。既给当地人民提供工作岗位，也带动畜牧经济。④光伏发电板阻挡了大风，遮挡了烈日，有利于植物吸收水分，进行光合作用。
⑤植物的蒸腾作用又能降低周围的温度，提高光伏发电板的发电量。
⑥利用光伏发电站日间剩余的电能将龙羊峡水电站的水输送到高处，待夜间和阴雨天时，通过水电站将水的机械能再转化为电能，合理利用资源。
(⑦建立发电量庞大的光伏发电站，有利于绿色能源的利用，减少环境的污染。)
【解析】 塔拉滩地势平缓，土地辽阔，阳光辐射强烈，日照时间长。 有利于发电； 建设者们将光伏发电板朝南倾斜一定角度，可以增加太阳辐射面积，有利于发电；聘请当地牧民定期适时给光伏发电板清洗，可以给植物提供水分，并且保证植物的存活，可以通过植物的蒸腾作用，降低周围的温度，提高发电量，而且带动了当地的就业；植物长出后，牧民将羊群赶至园区吃掉过于茂盛的杂草。 可以减少杂草对光伏发电板的遮挡，提高其发电量；在附近的龙羊峡水电站修建水库，将日间剩余发电量输送过去，利用水泵将水库蓄满，待夜间和阴雨天时，通过水电站将水的机械能再转化为电能，合理利用资源。
30．（2023九上·余姚期末）图甲是2022北京冬奥会自由式滑雪大跳台，在自由式滑雪大跳台运动过程中涉及到的能量变化和运动轨迹可用图乙简化分析，图乙中木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B， C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC (AB、BC两个面粗糙程度相同)。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，请你分析木块从A运动到D的过程中动能的变化情况。
【答案】AB段：木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则木块的动能不变；
BC段：由于克服BC段摩擦做功，导致动能减小；
CD段：不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，动能增加.
【解析】在木块运动过程中，如果重力做功大于克服摩擦做功，那么会有重力势能转化为动能，即动能增大；如果二者相等，那就动能不变；如果只有克服摩擦做功，那么动能会减小，据此分析解答。
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
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
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：（2023九上·平湖期中）智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）
A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能
变式1：（2023九上·萧山期中）下列关于能量转化和转移的实例中， 分析正确的是（ ）
A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能
D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体
变式2：（2023九上·临平期中）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为机械能 B．应用：电能转化为化学能
C．发电机：电能转化为机械能 D．蒸汽轮机：机械能转化为内能
变式3：（2024九上·南浔期末）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。则小花摆动过程中涉及的能量形式有 能和 能等。
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：（2023·杭州模拟）过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（ ）
A． B．
C． D．
变式1：（2024九上·临海期末）杭州亚运会滑板男子碗池比赛中，我国运动员陈烨获得冠军。如图是他在转体腾空后继续向上的过程，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，机械能不变 B．动能增大，机械能增大
C．势能减小，机械能不变 D．势能增大，机械能减小
变式2：（2023九上·柯城期末）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化或转移。
（1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 的（填“变化”或“不变”）。
（2）能量的转化是有方向的，如图所示的几幅图按能量转化的顺序，正确的排列是 。
①树木 ②太阳 ③火力发电厂 ④空调
变式3：（2023九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面...如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在 点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。
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：（2023九上·萧山期中）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化或转移。
（1）根据能量守恒定律，在能量发生转化或转移的过程中，能的总量是 的（填“变化”或“不变”）。
（2）运动会抛出去的实心球从脱手到落地过程，重力势能怎么变 。
（3）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，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1：汽油机的效率一般为20～30%，下列选项可能符合家用轿车等热机能量流向的是（ ）
A． B．
C． D．
变式2：（2023九上·义乌月考）中国科研团队再传喜讯，中国新一代“人造太阳”装置等离子体电流突破100万安培，创造了新纪录。点亮“人造太阳”，将来有望实现源源不断的清洁能源供应，实现能源自由。
（1）“人造太阳”获得核能的方式是 （填“核裂变”或“核聚变”）；
（2）水从高处流向地处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有 ，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。
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．（2023九上·杭州月考）2023年5月18日，我国神舟十六号返回舱成功着陆。如图所示为返回舱返回地面时的情境，返回舱打开降落伞后到着陆前，其运动可视为竖直向下的减速运动，则返回舱在这段时间内（ ）
A．动能不变 B．重力势能不变
C．所受重力不做功 D．机械能减小
2．（2023九上·台州月考）为了比较体内不同种类的有机物在呼吸作用中释放的能量多少，通过分别燃烧花生仁、大米、牛肉干来加热试管中的水，并比较水的温度变化的实验来推测三种食物所含能量的高低。下列选项与这个实验的科学原理、方法无直接关系的是（ ）
A．能量转化与守恒定律 B．变量控制
C．氧化反应程度 D．同化作用
3．（2023九上·滨江期中）如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
4．（2024九下·义乌开学考）如图，AB、AC、AD为三个光滑斜面，其中AD为曲面，小球M从A点分别沿三个面自由滑下，撞击放在B、C、D三点完全相同的物块上，物块在粗糙程度相同的同一水平面上移动相同距离停下，则（ ）
A．物块克服阻力做功一样多 B．小球M对B点的动能最大
C．物块克服阻力做功C点最大 D．小球M对D点的动能最小
5．（2023九上·安吉月考）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员会师天宫，如图。下列说法正确的是（ ）
A．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B．漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
6．（2023九上·奉化期中）轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上(保持弹簧与水平面平行)，当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是（ ）
A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变
B．从N到M的过程中，弹的弹性势能先减小后增大
C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变
D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力
7．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
8．（2023九上·金华期中）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快。对此过程，下列描述不正确的是（ ）
A．扣环打开前，弹性绳的弹性势能最大
B．到达B点时，弹性绳处于原长位置
C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能先增加后减少
D．人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能
9．（2023·宁波模拟） 2022年，工程师开发出一种“可穿戴微电网”，当人体运动时，穿戴设备通过摩擦发电，这些电可以收集并存储起来为小型电子设备供电。“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是 能转化成电能，该过程中能量 (填“守恒”或“不守恒”)。
10．（2023九上·瑞安期中） 2022年11月，“神舟十五号”航天飞船在酒泉卫星发射中心用“长征二号”F型运载火箭发射升空。“长征二号”F型运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，是因为偏二甲肼中储存着 能，“神舟十五号”航天飞船有着巨大的电池板，可将太阳能转化为 能储存在电池板中。
11．（2023九上·宁海期末）阳光给我们送来了光和热，阳光是地球上万物生长之源，没有阳光
（1）太阳的热是以 方式来到地球的。（选填“热传导”、“热辐射”或“热对流”）
（2）如图所示为某型号太阳能路灯：其顶层是太阳能电池板，下方是电子节能灯。太阳能电池板在工作时是将太阳能转化为 能。
12．（2023九上·浙江模拟）2022年10月，中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M)等离子体电流突破100万安培(1兆安)，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录。如图所示为科学家设计的核聚变发电原理图。
（1）装置①是核聚变发生的场所，核聚变时的能量转化是 。
（2）装置②内液态水变成高温水蒸气时，改变水内能的方式是 。
（3）此原理图中，循环利用的物质有 。
13．（2023九上·嘉兴期末）如图是小嘉制作的“能的转化与守恒”概念图（部分），请完成以下问题。
（1）请你在概念图中填入合适的内容① ② 。
（2）当人沿竹竿下滑时，人的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高，但相反的过程不会自发地发生。这是因为能量的转化具有 。
14．（2023九上·温州期末）把一个篮球竖直向上抛出，运动到最高点并下落。A、B是篮球运动轨迹中的两个点，其动能和重力势能如表所示。
A点 B点
动能/J 7 9
重力势能/J 6 5
（1）篮球B处往A处的运动方向可能是
。
（2）A点与B点的篮球机械能不等，减少的机械能转化为
。
15．（2023·衢州模拟）阅读材料并回答问题：
材料一：1970年4月，长征一号运载火箭（如图甲）成功发射东方红1号卫星开始到现在，我国火箭研究与应用处于世界领先水平。
材料二：现代火箭大多是利用喷气发动机（如图乙）升空的，而喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力。
（1）如图甲所示，火箭上升过程中与大气摩擦产生大量的热，这是通过 的方式改变物体的内能。
（2）在喷气发动机工作的过程中，能量的转化是 。
16．（2024九下·义乌开学考）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
17．（2023九上·萧山期末）小明将重为0.02牛的乒乓球，从1米高的地方静止释放，第一次弹起的高度为0.6米(如图甲)，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高的地方静止释放，乒乓球弹起的高度远大1米(如图乙)。图甲，乒乓球从A点到B点的过程中，机械能减少了 焦；图乙，乒乓球弹起的高度远大于1米，请从能量转化的角度分析原因： 。
18．（2023·温州模拟）随着电动汽车的进一步发展，越来越多的家庭开始购买电动汽车，并安装汽车充电桩。
（1）电动汽车充电过程中，电能主要转化为 。
（2）如图乙所示为铁电池与锌锰电池放电曲线。与锌锰电池相比，铁电池的优点有 （列举一点）。
（3）铁电池一次充电后能提供 50 千瓦时电能，其电能转化率为 80%，若电动车保持最大牵引力 1800N，理论上充一次电能航行的路程为 米。
19．（2023九上·义乌期中）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。( 忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。
（2）C点距离水平面的高度为 。
20．（2023九上·杭州期中）如图所示，AB为光滑弧形槽，滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下滑，运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度(弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失)。第1次反弹后能沿着弧形槽上升到h/2处(不计空气阻力)
（1）小球由A到B的过程中，机械能 (填“守恒”“不守恒”)
（2）整个过程中，小球速度最大值Vmax位于第一次经过 点(填“A、B、C、D”)
（3）小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功 (用相应的字母表示)
21．（2022九上·舟山月考）如图轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L，现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。光滑水平轨道与光滑半圆轨道相切。AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 能；
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，能到达的最高位置 （图中字母表示），此时到达该位置具有 能，大小为 。
22．（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___________。
23．（2023·江山模拟）碳排放一般指温室气体排放，造成温室效应，使全球气温上升。我国体现大国责任，推动以二氧化碳 为主的温室气体 减排。二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。
（1）植物的光合作用是自然界消耗二氧化碳的最重要途径之一，人们称其为地球上最重要的能量转化过程：
①写出植物光合作用的文字表达式： ；
②此转化过程是否遵守能量守恒定律？ （选填“遵守”或“不遵守”）；
（2）你能为实现“碳中和”目标做些什么？（至少2点） 。
（3）为实现“碳中和”目标，未来，风能、太阳能和生物质能将成为主要的能源来源。某小区路灯利用与太阳能电池板相连的蓄电池作电源，其电压为、容量为（表示安小时），若路灯的规格为“12V24W”。如果电池充满后给灯泡供电，电量下降至20%停止工作，电池充满一次可以供路灯工作多少小时？
24．（2022·萧山模拟）“轴（元素符号为U)”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U-235和U-238，其中U-235具有放射性。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩轴，U-235丰度大于80%的轴为高浓缩轴，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩轴，主要用于制造核武器。仙矿中U-235含量极低，只占0.64%，绝大部分是U-238，占了99.2%。目前从轴矿中提取U-235的主要方法是“气体扩散法”，即让这两种原子处于气体状态，利用U-235原子和U-238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U-235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海影响，日本福岛第一核电站1至3号机组维芯熔毁。截至目前，已储存了125万吨核污水。丧心病狂的日本政府，不顾国内外反对声浪，在其它手段没有用尽的前提下，坚持决定在2023年夏开启“核废水排海”计划，请根据以上信息分析：
（1）U-235和U-238在原子结构上的主要区别 。
（2）用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，属于 （选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”)。在气体状态时，U-235的运动速度 AU-238(选填“大于”、“等于”或“小于”)，你判断的依据是 。
（3）如图是核电站的工作原理图，在机组反应维芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为： 。核电站在发电的过程中，能量的转化过程为
A.核能→机械能→内能→电能B.核能→内能→机械能→电能
C.核能→电能→内能→机械能D.核能→电能→机械能→内能
（4）福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘-131和铯-137，一旦排放后，在海洋环境中，放射性物质会通过 最终进入人体，在人体内富集。并对人体基因造成损害。这种类型的伤害 遗传给下一代（选填“会”或“不会”）。
25．（2023·路桥模拟）地铁建造过程中需要将树木进行迁移，施工完成后再进行恢复。如图甲所示为吊车吊运树木恢复绿化的场景，吊车吊臂前端的滑轮组装置可以等效为乙图。若被吊树木的质量为80千克。（不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦）
（1）关于树木迁移的细节，下列叙述正确的是 。
A．移栽时根部带一个土坨，有利于保护根毛
B．阴天移载有利于降低蒸腾作用
C．移裁时剪去部分枝叶是为了减弱呼吸作用
D．移栽后给树木“挂吊瓶”可补充水和无机盐
（2）将树木匀速抬高2米，钢丝绳自由端拉力F所做的功是多少？
（3）地铁隧道一般是两边高中间低，如图丙所示。这样有利于节能，出站的列车由于下坡而很快地提高速度，进站的列车借助于上坡来降低速度，这种建造方法在运营时更加节能降耗。请说出这样节能的理由 。
26．2021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）。________________________
27．（2023九上·诸暨月考）能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。
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和其速度的乘积来量度；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，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，哪位科学家的观点与“功”概念相符合____；
A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔
（2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能 （选填“增大”或“减小”）；
（3）结合材料分析，以下观点正确的是____。（可多选）
A．面对前人的观点要敢质疑 B．时间久远的理论是没有科学价值的
C．测量工具的发展有助于科学理论研究 D．对科学的认识是不断修正完善的过程
28．（2023九上·余杭月考）为了探究能量的转化，小科将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐两端并分别固定在罐盖和罐底上（如图所示）。尝试推动一下铁罐，发现铁罐转动后，皮筋会因为铁块的惯性而缠绕起来。接下来他让铁罐从不太陡的斜面上滚下，会观察到什么现象？请从能量的转化角度加以解释。
29．（2023·乐清模拟）我国西部地区的青海省塔拉滩，土地呈半荒漠化，寸草不生，不适宜人们居住，但中国建设者们通过多年的努力，将这里打造成了全球最大的光伏发电园区，一年可发电量达14.94亿千瓦时，减少二氧化碳排放约122.66万吨，生态环境得到极大的改善（如图)。
资料一：塔拉滩地势平缓，土地辽阔，阳光辐射强烈，日照时间长。光伏发电板板面太阳辐射越强或遮挡越少，发电量越多；温度越高，发电量越低。
资料二：建设者们将光伏发电板朝南倾斜一定角度；聘请当地牧民定期适时给光伏发电板清洗；植物长出后，牧民将羊群赶至园区吃掉过于茂盛的杂草。在附近的龙羊峡水电站修建水库，将日间剩余发电量输送过去，利用水泵将水库蓄满。
结合上述信息并综合运用所学知识，对建设者们打造光伏园区的相关措施作出解释。
30．（2023九上·余姚期末）图甲是2022北京冬奥会自由式滑雪大跳台，在自由式滑雪大跳台运动过程中涉及到的能量变化和运动轨迹可用图乙简化分析，图乙中木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B， C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC (AB、BC两个面粗糙程度相同)。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，请你分析木块从A运动到D的过程中动能的变化情况。
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
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
