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能量的转化和守恒
基础练
能量的转化
1 [2023·江苏无锡南闸实验学校期中]下列四幅图中仅发生能量转移的是 ( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
2 二踢脚是一种爆竹,燃放时里面的火药发生爆炸并将它推动飞上高空。如图是燃放二踢脚的情景,那么燃放二踢脚时能的主要转化有 ( )
A.内能→机械能→化学能
B.化学能→内能→机械能
C.化学能→机械能→内能
D.机械能→化学能→内能
3 新趋势跨学科实践 植物在进行光合作用时,把 能转化为 能,从而把能量储存在植物中;木柴在燃烧时,把储存在木柴内的 能转化为 能。
02 能量守恒定律
4 [2023·吉林长春八十七中期中]电动机通电后,电动机带动其他机器运转一段时间后,电动机的外壳就会变得烫手,则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是 ( )
A.电能全部转化为机械能,总的能量守恒
B.电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,总的能量守恒
C.电能全部转化为内能,内能守恒
D.电能转化为机械能和内能,机械能守恒
5 链教材 P29 想想议议改编 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 为其他形式,或者从一个物体 到其他物体,而在这两个过程中,能量的总量保持不变。如图所示为一种人们设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时又带动抽水机从低处将水抽到高处,从而循环工作,实际上,这种永动机 (填“能够”或“不能够”)永远工作下去。
易错练
易错点:混淆机械能守恒和能量守恒的条件
6链教材 P28 图14.3-2 改编如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片,下列说法中正确的是 ( )
A.小球越跳越低,但每次到达地面时的速度相同
B.根据能量守恒定律,在此过程中小球的机械能总量保持不变
C.小球最终会静止,这说明小球具有的机械能凭空消失了
D.小球减小的机械能转化为其他形式的能,但能量的总量保持不变
能力练
7下列实例中,关于能量转化的说法错误的是( )
A.人造地球卫星绕地球从近地点向远地点运行的过程中,动能转化为势能
B.帆船航行时,风能转化为动能
C.自行车运动员奋力蹬车时,人体内的部分化学能转化为动能
D.充电宝在给手机充电过程中,将机械能转化为电能
8[2023·山东德州第九中学期中]如图为麻省理工学院课堂演示情景,教授将一个质量为15.5kg的摆球从下巴处放手,结果摆球摆回时并没有碰到他的下巴,教授的一句“物理生效了,我还活着”让人回味悠长。下列关于此实验说法正确的是 ( )
A.摆球在摆动过程中机械能保持不变
B.摆球在摆动过程中机械能不断减小
C.摆球在摆动过程中内能转化为机械能
D.此过程不符合能量守恒定律
91964年人类制成了世界上第一盏靠海浪发电供能的航标灯。它的气室示意图如图所示,其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后再推入工作室,然后通过发电机发电。下列说法不正确的是 ( )
A.当海水下降时,阀门K 关闭, 阀门 K 开启
B.当海水上升时,阀门K 开启, 阀门 K 关闭
C.航标灯消耗的电能是空气的机械能转化来的
D.航标灯消耗的电能是海水的机械能转化来的
10[2023·吉林长春外国语学校期中]汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为 能,这些能量不能自动地用来驱动汽车;而有些新能源汽车有“动能回收装置”,即在刹车时带动发电机工作,将汽车的动能转化为 能并为电池充电,之后电池又可以再次驱动汽车。
培优练
11某同学观察到气象站每日放飞探空气球,如图甲所示,气球下吊有测量仪器,气球和仪器一起匀速上升,他认为它们的机械能增加了,增加的机械能是什么能量转化来的呢
(1)首先排除了气球增加的机械能是由空气的内能转化而来,理由是 。
(2)那么增加的机械能究竟是什么能量转化而来的呢 老师做了以下实验:先把木块压入水中,当撤去压力时,木块上浮。木块升高了,同时会有一部分水下去填补木块原来占据的位置,当木块漂浮后,水面有所下降。气球在空气中的上升和木块在水中的上浮原理是相同的,从能量转化和守恒角度分析该同学提出的问题: 。
1. D解析①试管中的冷水放入热水中,热水放出热量、冷水吸收热量,属于热传递,只发生了内能的转移;②煤气燃烧时,化学能转化为内能,之后内能发生了转移;③不考虑摩擦影响,一球上升一球下降,上升的机械能增加、下降的机械能减少,只发生了机械能的转移;④小灯泡通电发光,电能转化为内能和光能。故 D 符合题意。
2. B解析燃放二踢脚时,火药的化学能转化为内能,内能推动二踢脚向上运动,内能转化为机械能,故B正确。
3.光化学 化学 内 解析 植物在进行光合作用时,吸收光能,合成有机物,把光能转化为有机物的化学能;木柴在燃烧时,把储存在木柴内的化学能转化为内能。
4. B解析电动机的外壳变得烫手,说明有一部分电能转化为内能,故A 错误;电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,总的能量守恒,故B 正确;电能转化为两部分,一部分电能转化为内能,内能增加了,所以内能不守恒,故C 错误;一部分电能转化为机械能,机械能增加了,所以机械能不守恒,故D 错误。
5.转化 转移 不能够 解析能量守恒定律: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,在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。题中“永动机”工作时存在能量的消耗,所以该永动机违背了能量守恒定律,不能够永远工作下去。
6. D解析 因为小球越跳越低,所以小球在运动过程中一定受到空气阻力的作用,小球的机械能会逐渐减小;小球质量不变,同一高度处小球的重力势能相同,机械能减小了,动能就减小了,即速度减小了,故A 错误。小球运动过程中需要克服空气阻力做功,机械能不断转化为内能,根据能量守恒定律可知,在整个过程中能量的总量保持不变,故 B、C 错误,D 正确。
7. D解析 人造地球卫星从近地点向远地点运行的过程中,动能减小,势能增大,动能转化为势能,高度变大,速度变小
故A 不符合题意。帆船航行时,风推动帆船,使帆船航行,将风能转化为动能,故B 不符合题意。自行车运动员奋力蹬车时,人体内的部分化学能转化为人和车的动能,故C 不符合题意。充电宝在给手机充电过程中,将电能转化为化学能,故D 符合题意。
8. B 解析 摆球在摆动过程中,部分机械能因摆球和空气摩擦转化为内能,从而导致摆球的机械能减少,这一过程同样符合能量守恒定律,即能的总量保持不变,故B 正确。
9. C解析 当海水下降时,气室体积增大,压强减小,阀门K 关闭,阀门 K 开启,将空气吸入气室;当海水上升时,气室体积减小,压强增大,阀门K 开启,阀门 K 关闭,将空气压缩后推入工作室。整个过程是海水推动活塞做功,将海水的机械能转化成了电能,故C符合题意。
10.内电 解析汽车刹车时,由于要克服摩擦做功(摩擦生热),则汽车的动能会转化为内能;有些新能源汽车刹车时能带动发电机工作,将汽车的动能转化为电能并为电池充电。
11.(1)在探空气球上升的过程中,由于克服空气摩擦做功,其内能增加,因此探空气球机械能的增加不是空气的内能转化来的。(2)与木块在水中上浮相似,探空气球在空气中上升,其机械能增加。气球上升后,周围有一部分空气流过来填补气球原来占据的空间,所以空气下降,其机械能减小。所以探空气球的机械能是由空气的机械能转化而来的。