【2019版辅导讲义】人教版九年级物理14.3 能量的转化和守恒（含答案）

第十四章 内能的利用
第3节 能量的转化和守恒

一、能量的转化
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能；水电站力水轮机带动发电机，机械能转化为电能；电动机带动水泵把谁送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能等。
二、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，能量的总和_______。这就是能量守恒定律。
三、永动机
1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。
2．永动机失败的原因：它违背了能量守恒定律。

消失 产生 转化 转移 保持不变

如何确定能量的转化和转移
“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；而“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。要判断某一过程中发生了怎样的能量转化或转移，首先要明确这一过程中能量的形式有没有改变，然后分析消耗什么能量，获得了什么能量或者能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。
【例题】关于能量的转移和转化，下列判断正确的是
A．热量可以从低温物体转移到高温物体
B．能量转移和转化没有方向性
C．电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用
D．汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车
参考答案：A



1．下列提高燃料利用率的方法不正确的是
A．尽量增大受热面积
B．选用热值较高的燃料
C．把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛
D．烧煤时，加大送风量
2． 下列对能量转化的描述不正确的是
A．蓄电池充电：电能 化学能
B．发电机工作：电能 机械能
C．萤火虫发光：生物质能 光能
D．双手摩擦，手变热：内能 机械能
3． 下列关于能量转化的说法中正确的是
A．电动机将电能转化为内能
B．四冲程柴油机的压缩冲程将内能转化为机械能
C．太阳能电池将太阳能转化为电能
D．四冲程柴油机的做功冲程将内能转化为机械能
4．如图是“风光互补”路灯，该路灯装有风力和太阳能发电装置，白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间蓄电池对灯泡供电，下列关于这种路灯的说法正确的是

A．太阳能发电装置是将电能转化为光能
B．风力发电装置是将机械能转化为光能
C．风力发电装置，利用的是电磁感应的原理
D．路灯利用的太阳能和风能都属于不可再生能能源
5． 用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是

A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D．软木塞的机械能守恒
6． 在如图的四种情景中，属于内能转化为机械能的是
A． B． C． D．
7．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息。关于这个情境下列说法合理的是

A．它违反了能量守恒定律，但可能发生
B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生
C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生
D．它不违反能量守恒定律，但可能发生
8． 下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是

9． 如图是一个杂技的道具，点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，汽油机的四个冲程，与道具中能量转化相同的是

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
10．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；摇动手摇发电机，给小灯泡供电。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是
A．物体其他形式的能量转化为机械能
B．物体的内能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
11．下列关于能量的说法，正确的是
A．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的
B．小孩从滑梯上滑下，机械能不变
C．电水壶工作时，将内能转化为电能
D．“神州十号”飞船在加速升空的过程中，它的动能增加，机械能不变
12． 如图所示，有关这个小蒸汽轮机的说法不正确的是

A．烧瓶内的水通过热传递的方式增加了水的内能
B．酒精燃烧将内能转化为化学能
C．蒸气的内能转化为轮子的机械能
D．内能的一个重要应用是可以用来做功
13．某电动机的工作效率是83%，从能量转化看，它表示电动机工作时
A．总共消耗了83%的电能 B．将83%的电能转化成机械能
C．将83%的电能转化成内能 D．将83%的机械能转化成电能
14．我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是
A．机械能→内能→化学能→电能
B．化学能→内能→机械能→电能
C．化学能→重力势能→动能→电能
D．内能→化学能→机械能→电能
15． 随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通百姓人家。如表为小明同学家小汽车的有关数据：
小汽车的总质量1 500 kg 小汽车的额定功率50 kW
汽车轮胎与地面接触的总面积0.1 m2 100 km耗油量8 L
水箱中装满水质量2.5 kg 汽油的密度0.71×107 kg/m3
（1）某次行驶中，若水箱中水温度升高20 ℃，则水吸收多少热量？
（2）假若小汽车发动机的效率为30%，该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶0.5 h，此过程中小汽车消耗的汽油质量是多少？（汽油的热值为4.6×107 J/kg，g=10 N/kg）

16． 下列对热学知识进行的归纳总结中，正确的是

A．下滑时通过做功增加了物体的内能
B．空气推动塞子时内能增加
C．海边昼夜温差小是因为水的比热容小
D．蒸汽轮机利用机械能转化成内能来工作
17． 如图所示，是达·芬奇设想的永动机。你认为________（选填“能”或“不能”）实现，你的理由是________________________________。

18．大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能的总量是________的；但由于能量的转化或转移具有______，因此人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。
19．请在下图的框架图中，补充完整下列能量转化过程中的空缺项：

20． 科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如：摩擦生热是________ 能转化为__________能；水电站里的水轮机带动发电机发电是________能转化为_________能；植物吸收太阳光进行光合作用是_________能转化为__________能；燃料燃烧时发热是________能转化为_______能。
21．如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为_____能，然后再转化为汽车的____能。

22． 阅读短文，回答问题
在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施，汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车。小王十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整。
（1）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，___________冲程将机械能转化为内能。
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的__________较大的性质。
（3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1 725 kg。当车上载有275 kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2 m2，轿车对地面的压强为________Pa。（g取10 N/kg）
（4）若汽车油箱的容积为60升，内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装________kg的汽油。若该车以20 m/s的速度匀速行驶100 km时所消耗的汽油为5 kg，汽车发动机的输出的功率为12 kW，则汽车发动机的效率为________。
（5）通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所示：

当轿车以80 km/h行驶时所对应的制动距离为_________m。

23． 关于下图所示实验的说法，错误的是

A．试管口出现的白雾是液化的结果
B．该实验基本能反映热机的工作原理
C．木塞冲出的过程机械能转化为内能
D．该实验可以说明做功能改变物体的内能
24． 在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法正确的是
A．燃气的内能减少，温度升高 B．燃气的内能增加，温度升高
C．燃气的内能减少，温度降低 D．燃气的内能增加，温度降低[
25． 2017年4月22日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接，我国航天技术又上升到一个新的台阶，如图所示是在对接前从天宫看天舟的图片，下列有关说法错误的是

A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的比热容大]
B．“天舟一号”所使用的供电装置最可行的是太阳能电池
C．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是静止的
D．航天员在飞船外共同作业时需要借助电子设备对话，是因为声音不能在真空中传播
26． 下列关于内能的说法正确的是
A．0 ℃的物体没有内能
B．做功和热传递都可以改变物体的内能
C．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
27． 小明同学在家洗澡时接触和应用了不少物理知识，其中错误的是
A．电热水器是将内能转化为电能的电器
B．热水淋在身上感到暖和，热水与皮肤之间发生了热传递
C．浴室内的镜面上常有一层水雾，是液化现象
D．使用沐浴液时室内充满了香味，说明分子在不停地运动















2．BD【解析】给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故A正确，不符合题意；发电机工作：机械能一电能，故B错误，符合题意；萤火虫发光：生物质能一光能，故C正确，不符合题意；双手摩擦，是克服摩擦做功，将机械能转化为了内能，故D错误，符合题意，故选BD。
3．CD【解析】电动机工作时，将电能转化为了机械能，故A错误；四冲程柴油机的压缩冲程中，将机械能转化为了内能，故B错误；太阳能电池工作时，将太阳能转化为了电能，故C正确；四冲程柴油机的做功冲程中，将内能转化为了机械能，故D正确，故选CD。
4．C【解析】太阳能电池板工作时，先将光能转化为电能，然后再将电能转化为化学能储存在蓄电池中，故A错误；风力发电机发电时是把机械能转化为电能，故B错误；风力发电机就是一种利用风力发电的装置，是利用电磁感应现象制成的，故C正确；路灯利用的太阳能和风能都属于可再生能源。故D错误。
5．B【解析】水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能减小，温度降低，A不正确；软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程，B正确；热机压缩冲程中把机械能转化成内能，与软木塞被冲出试管口的过程能量的转化不同，C不正确；此过程中软木塞的动能和势能都增大，因此机械能增大，D不正确。故选B。

7．B【解析】能量守恒定律是自然界最普遍的定律之一，故不违反能量守恒定律，但是空气不可能自发地聚拢在一处。
8．A【解析】由题图示可知，此冲程中两气门闭合，活塞向下运动，火花塞点燃，是做功冲程，内能转化为机械能；A选项是内能转化机械能，B选项是重力势能转化为动能，C选项是机械能转化为内能，D选项中是热传递改变内能的，故应选A。
9．C【解析】点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，此过程将内能转化为机械能；内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能。点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，此时将化学能转化为内能；木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，此过程将内能转化为机械能；而在汽油机的四冲程中，只有做功冲程将内能转化为机械能。故选C。
10．D【解析】行驶的汽车具有机械能，制动后滑行一段距离，最后停下，机械能转化为内能。流星在夜空中坠落具有机械能，和大气摩擦转化为内能。降落伞匀速下落，动能不变，机械能减小，机械能转化为内能。摇动手摇发电机，将机械能转化为电能。所以上述现象中相同的物理过程是将物体的机械能转化为其他形式的能量。
11．A【解析】在热传递情况下，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热能（内能）从高温物体转移到低温物体，故A正确；小孩从滑梯上滑下，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，故B错误；电水壶工作时，将电能转化为内能，故C错误；“神舟十号”在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，其动能增大，同时其质量不变，高度增大，重力势能增大，机械能增大，故D错误。

13．B【解析】电动机工作时主要将电能转化为机械能，电动机的工作效率是83%，表示其用来做有用功的机械能占消耗电能的总量的83%，即将83%的电能转化成机械能。
14．B【解析】火力发电是通过煤的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为涡轮的机械能，涡轮带动发电机转动将机械能转化为电能。
15．（1）2.1×105 J （2）6.52 kg
【解析】（1）水吸收的热量：Q吸 =cm（t–t0 ）=4.2×103 J/（kg·℃）×2.5 kg×20 ℃=2.1×105 J；
（2）由P=W/t可得，小汽车以额定功率匀速直线行驶0.5 h牵引力所做的功：
W=Pt=5×104 W×0.5×3 600 s=9×107 J；
由η=W/Q×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放 =W/η=9×107J/30%=3×108 J，
由Q放 =mq可得，需要消耗的汽油：m′=Q放/q=3×108 J/（4.6×107J/kg）≈6.52 kg。
16．A【解析】小孩从滑梯上滑下来，摩擦生热，机械能转化成内能，做功改变了物体的内能，A正确；瓶内气体膨胀对瓶塞做功，内能减小，转化成瓶塞的机械能，B错误；水的比热容大，同样受冷或受热时温度变化小，C错误；蒸汽轮机利用蒸汽的内能做功，是内能转化成机械能，D错误。故选A。
17．不能 违背了能量守恒定律
【解析】给永动机一个动力后，由于水银的流动，永动机在一定时间内能够保持转动，但由于摩擦力的存在，将有一部分能量以热量的形式散失掉，如果不补充能量，则机器不能永远运动，所以自然界中不可能存在永动机，它违背了能量守恒定律。
18．守恒 方向性
【解析】由能量守恒定律可知，能量只能转化或转移，总量是不会减少的；能量的转化或转移是有方向性的，并不是都具有可逆性，所以我们要注意节约能源。
19．①风能 ②煤炭 ③水轮机 ④燃烧 ⑤高温 高压蒸汽 ⑥太阳能电池板 ⑦电能
【解析】常规能源包括：风能、水能、天燃气、石油、煤炭；火力发电是通过煤、石油等燃料的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机转动将机械能转化为电能；根据核能发电的过程可知，核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的，核能发电的能量传递和转化过程是：核能→热能→水的内能→机械能→电能；风能带动风车转动，将风车的机械能转化为电能；太阳能电池板就是将太阳能直接转化为电能来工作的。

21．电 动
【解析】太阳能汽车是靠太阳能电池驱动的，太阳能电池将太阳能转化为电能，然后太阳能汽车消耗电能产生动力，将电能转化为汽车的动能，使汽车运动。
22．（1）压缩 （2）比热容 （3）5×105 （4）42.6 26.1% （5）32
【解析】（1）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能；
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的比热容较大的性质，在相同质量的水和其他介质，在温度降低相同时，水带走的热量较多；
（3）知轿车总重力为：G=（1 725 kg+275 kg）×10 N/kg=20 000 N；
车轮与地面的总接触面积为S=4.0×10-2 m2，轿车对地面的压强为；
（4）油箱中最多可装；
该车行驶的时间为：，
消耗的汽油为5 kg，燃烧汽油产生的热量：；
汽车发动机的发动功率为： ，
输出的功率为12 kW，则汽车发动机的效率为；
（5）通过对1、2、4、5的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系；故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：则由 ，解得80 km/h的制动距离为32 m。

24．C【解析】在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，高温、高压的燃气的内能转化为活塞的机械能，高温、高压的燃气的内能减少，温度降低。故选C。
25．A【解析】用液态氢作为燃料是氢的热值较大；用太阳能电池板将太阳能转化为电能，太阳能在太空中是非常丰富的；“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”没有位置的变化，所以是静止的；太空中是真空，真空不能传声，所以对话要借助电子设备；故选A。
26．B【解析】一切物体都有内能，所以0 ℃的物体也有内能，故A错误；做功和热传递都可以改变物体的内能，故B正确；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，故C错误；热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故D错误；故选B。
27．A【解析】电热水器是将电能转化为内能的电器，A错误；热水淋在身上感到暖和，热水与皮肤之间发生了热传递，高温的水将温度传递给低温的皮肤，B正确；浴室内的镜面上常有一层水雾，是热的蒸汽遇冷液化成小水珠形成的，C正确；使用沐浴液时室内充满了香味，是沐浴液分子的扩散现象，说明分子在不停地运动，D正确。