名师导学——3.9 能量的转化与守恒

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3.9能量的转化与守恒
点击要点
1．能的转化和守恒定律：能量既不会 ，也不会 ，它只会从 转化为 ，或者 转移到 ，而在转化和转移的过程中，能的总量 。
2．能的转化和守恒定律，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。
3．能量的转移和转化有一定的 。
(1)“永动机”不可能成功是因为它违背了
(2)自然界事物的运动和变化都必须遵循 ，但符合能量转化和守恒定律的事件却 能够发生。
典题分析
例1 下列说法错误的是( )
A．用线悬挂的物体，因为没有做功所以没有能
B．物体具有能说明它有做功的本领，但未必就在做功
C．一个物体对别的物体做了功，这个物体的能量可能会减小
D．物体在能量的转化过程中，机械能不一定守恒
巩固训练1 如图所示，在空可乐瓶内滴一滴酒精，用装有气
门芯的橡皮塞塞紧瓶1:1，再用打气筒通过气门芯向瓶内打气。
当瓶内气压达到足够大时，塞子将从瓶口冲出，且原来透明的瓶
内充满了白雾，这一实验现象表明( )
A气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少
B．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能增加
C．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少
D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加
例2 既然能量是守恒的，那么为什么还会出现能源危机呢
巩固训练2 能量可以相互转化。将图中各能量间转化的实例根据例①的形式将其他空填完：
①钻木取火。
② 。
③ 。
④ 。
⑥ 。
⑤ 。
⑦ 。
跟踪演练
一、选择题
1．汽车关闭发动机后在水平地面上继续运动一段距离后停止，此过程中汽车的( )
A．动能转化为热能 B．动能转化为势能
C．机械能保持不变 D．能量消失了
2．(2010莆田)下列关于内能的说法中正确的是( )
A．静止的物体没有内能
B．0℃以下的物体没有内能
C．内能和机械能是同一种形式的能量
D．内能与物体的温度有关
3．(2010肇庆)根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是( )
A①② 8．②③ C．③④ D．①③
4．一物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑，物体在下滑的过程中( )
A．动能不变，势能减小，机械能不变
B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能增大，势能减小，机械能减小
5．(2010德州)荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会的一个比赛项目。小娟同学荡秋千时，在从一侧的最高点荡到另一侧的最高点这一过程中，小娟的( )
A．重力势能一直减小 B．动能一直增大
C．动能先减小后增大 D．重力势能先减小后增大
6．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质铁锅，从而形成无数个小涡流(即电流)，加速锅底分子运动，使锅底自身发热达到加热食品的目的，它具有安全可靠、节能环保等优点，是现代家庭中的理想灶具，其工作原理如图所示。下列有关电磁炉的说法中正确的是( )
A电磁炉在使用中利用了电流的磁效应和化学效应
B．电磁炉在使用中会产生烟尘和废气
C电磁炉加热食物时把电能转化为内能
D．铁、铝、铜锅均可在电磁炉上使用
二、填空题
7．小雨通过学习了解到火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个发电过程中，能量转化的情况如下，请你帮她在方框中填入相应的能量形式：
8．氢气球释放后，若它的运动可看成是匀速上升，则上升过程中氢气球的动能 ，重力势能 ，机械能 (填“增大”、“不变”或“减小”)。常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把内能转化为 能的机器。内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以 能的形式耗散掉了。
9．(2010广东)改变内能有不同的方式，如图(甲)是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，当迅速压下活塞时，可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过一方式使玻璃筒内的空气 增加，温度升高，达到棉花的燃点，使棉花燃烧。如图(乙)是通过 方式把试管里的水加热至沸腾。
三、分析计算题
10．电能便于输送，还可以方便地转化成其他形式的能来满足人们多方面的需求。从发电站发出来的电能，要经过输电线送到用电的地方，如图是电能输送的示意图。在输电线上，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成热能而损失掉，导线越长，损失越多。目前远距离送电主要采取高压送电的方式来减少线路上的损失。请回答下列问题：
(1)在图下的横线上填写与输电过程相对应的名称。
(2)在保证输送功率不变的情况下，为什么采用高压送电
(3)输电是输送能量的一种方式。如果从云南利用高压输电线路输送功率为l00万千瓦的电到广东，按热值为3×107J·kg-1的标准煤来折算，这相当于每天运输标准煤
吨。
提高班习题精选
1．(2010扬州)下列实例中属于机械能转化为内能的是( )
A．内燃机的活塞在燃气推动下运动 B．点燃的火箭飞向太空
C．夏天，广场上的石凳被晒得发烫 D．陨石坠人地球大气层成为流星
2．不同的物理现象往往遵循同一物理规律。例如：跳伞运动员从空中徐徐下降；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站。这些现象中能量转化有共性的是( )
A．物体的动能全部转化为重力势能 B．其他形式的能量转化为物体的机械能
C．物体的机械能转化为其他形式的能量 D．物体白勺、重力势能转化为其他形式的能量
3．一只热气球的下方用细线吊一只小皮球，当小皮球随热气球匀速上升到高度H位置时，细线突然断开，那么在不计空气阻力下，在皮球落地无能量损失时，皮球落地又反弹后上升的最大高度的说法中正确的是( )
A．皮球上升到H处 B．皮球上升的高度大于H
C．皮球上升的高度小于H D．无法确定皮球能上升的最大高度
4．将质量相同的甲、乙两乒乓球，在离地面相同高度处，分别以，和功速度竖直向上抛出，且>。则下列说法正确的是( )
A．甲球的机械能小于乙球的机械能
B．两球达到最高点时，甲球动能大于乙球动能
C．两球达到最高点时，甲球重力势能大于乙球重力势能
D．下落相同高度时，两球机械能相等
5．流动的空气形成了风，风具有一定的能量，称为风能。风
力发电利用自然界的风，通过风力发电系统来为人类提供
电能。风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头
发电机发电。
(1)风力发电机是将 能转化成 能的设备。
(2)某小型风力发电机参数如下表所示，小明的父亲想用它解决出海渔船的用电问题，若他用这台风力发电机直接给用电器供电，在选择用电器时要注意的问题是：
① ；
② 。
××型风力发电机
额定功率(w) 200
输出电压／V 36
起动风速／m／s 3
额定风速／m／s 6
风能利用系数 0.38
(3)南通毗邻黄海，有较丰富的风力资源，即将并网的“十万千瓦”风力发电机组，预计年发电量2.5×108kW·h，相当于完全燃烧 kg的煤放出的能量。(煤的热值为3.0×107J／kg)
(4)请你结合本地实际及上图中的有关信息，说说目前风力发电开发的困难和前景。
6．我国对家用电冰箱、空调这两个产品率先实施能源效率标识制度。
(1)据有关部门科学预测，在推行能效标识后未来的l0年间，家用空调器和冰箱可累计节电548亿度。这些电能相当于多少吨标准煤完全燃烧时所释放的热量 (已知标准煤的热值为2.9×107J／kg)
(2)目前，一台电功率为ll60W的高效节能制冷空调A，售价大致为3000元，另一台制冷效果相同的一般节能制冷空调B电功率为l500W，售价大致为2000元。若空调的使用寿命为12年，家用平均每年使用500h，1度电的价格按0.50元计算。试求出使用12年，高效节能空调比一般节能空调所节约的电费。
答案
【点击要点】
1．消失刨生一种形式其他形式从一个物体另一个物体保持不变3．方向性 (1)能的转化和守恒定律(2)能量转化和守恒定律不一定
【典题分析】
典题例题l A解析：学生对能量与做功的关系理解往往较肤浅，回答上述问题容易出现错误。一些同学错误地认为用线悬挂的物体既然没有做功，就可能没有做功的本领，它是不具有能的。具有能的物体只是有潜在的做功本领，这种本领不一定非得发挥出来。如果发挥出来对别的物体做了功，它本身的做功本领(即能量)将会变小，(除非另外得到能量的补充，如汽车加油)，这个物体的能量将转移(或转化)到别的物体土。能量转化过程中，若仅限于动能与势能之间的相互转化，则机械能守恒；若机械能与其它形式的能发生转化，则机械能不守恒，但总能量仍是守恒的。
巩固训练l C
例2 解析：能量是守恒的，但由于能量的转化和转移是有方向的，能源却不是取之不尽、用之不竭的物质，化石能源、核能等是不可再生的能源，现在开采得越多，留给子孙后代的就越少。为了人类的未来，我们必须要节约能源。比如冰箱里的能量不会自动转移到外部，而必须消耗其他的能量(电能)才能把能量转移出来，使冰箱内部变冷。
巩固训练2 (2)电风扇通电旋转 (3)热电站发电(4)酒精燃烧(5)电灯发光(6)蓄电池充电 (7)植物光合作用
【跟踪演练】
1．A 2．D 3．C 4．B 5．D 6．C 7．内机械8．不变增大增大机械内9．做功 内能热传递10．(1)升压变压器高压输电线 (2)由焦耳定律Q=FRt可知：减小f，可以减小电能的损失，又由P=UI可知，当P一定时，要减小I，必需增大U(3)2.88×103
【提高班习题精选】
1．D 2．C 3．B 4．C 5．(1)风电(2)应选用额定电压为36V的用电器 用电器总功率不超过200W(3)3×107(4)困难：风力不稳定；前期投资大，导致风力发电成本较高等前景：随着技术不断的成熟，成本下降较快，有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等
6．(1)Q放=548×108kWh×3.6×106J=1.973×1017J，
m===6.8×109kg=6.8×106t
(2)W省=WB一WA=PBt—PAt=(PB—PA)t=(1.5kW一1.16kW)×12×500h=2040kW·h l2年共节约电费：2040kW·h×0.5元／kW·h=1020元
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