14.3 能量的转化和守恒 （4大题型）（含答案解析）.docx

14.3能量的转化和守恒

知识点1能量的转化和转移

1、能量的存在形式

自然界中存在着各种形式的能量，如机械能、化学能、内能、电能、光能、核能、潮汐能等。

2、能量的转化

在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。常见的能量转化如下图：

3、能量的转移

能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。能量的形式没发生变化。例如，热传递过程中，热量从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分。

4、能量转化和转移的方向性

①转移的方向性：热量能自发地从高温物体转移到低温物体，反之，要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可能的。

②转化的方向性：内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能量可以无条件地转化为内能，而内能不可能无条件地转化为其他形式的能量。

知识点2能量守恒定律

1、能量守恒的探究

①现象：停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。

②结论：秋千和小球在运动过程中高度逐渐降低，是因为它们的机械能减少了，但能量并没有丢失。实际上，秋千和小球在摆动或弹跳时，由于摩擦或碰撞将机械能转化为内能了。

2、能量守恒定律的内容

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。【注】能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学持到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。

3、机械能守恒与能量守恒的区别

①机械能的守恒是有条件的：没有能量损失或额外的能量补充。机械能守恒是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。如果除此之外还存在能量的转化过程，则说明有机械能与其他形式的能之间的转化，机械能不再守恒。例如：克服摩擦做功，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量守恒定律的成立则不需要条件。

4、永动机

①永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。

②从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因：在能量转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动最终会停止；即使机器在没有能量损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能量源源不断地对外做功，所以永动机是不可能制成的。

识别能量转化的两种方法

①看关键词：看关键字词：一般和动作有关的，有“动”字、“摩擦”、“压缩”等词语出现的对应的是机械能；有“热”字的对应的是内能；有“电”字的对应的是电能。

②看能量的形式是否发生变化：发生变化的则为能量的转化；没有发生变化的则为能量的转移。

题型一识别能量转化过程

【例1】（23-24九年级上·广东佛山·阶段练习）下列对能量转化与守恒分析错误的是（）

A．水电站主要将机械能转化为电能

B．由能量守恒定律可知，永动机是不可以制造成功的

C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能

D．由于能量不会凭空消失，所以内燃机会将内能全部转化成机械能

【答案】D

【解析】A．水电站是将水流动的机械能最终转化为电能的，故A正确，不符合题意；

B．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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，所有能量转化的过程都服从能量守恒定律。所以由能量守恒定律可知，永动机是不可能制造成功的，故B正确，不符合题意；

C．太阳能热水器是吸收太阳能来加热水的，是将太阳能转化为内能，故C正确，不符合题意；

D．由于能量不会凭空消失，内燃机在将内能转化为成机械能时，会有部分能量转移到空气中，不会全部转化成机械能，故D错误，符合题意。

故选D。

【变式1-1】（2024·河北廊坊·二模）下列对能量转化的描述错误的是（）

A．电解水制氢：电能→化学能 B．天然气燃烧：化学能→内能

C．蓄电池放电：电能→化学能 D．汽油机的做功冲程：内能→机械能

【答案】C

【解析】A．电解水制氢是消耗电能获得氢气，氢气具有化学能，所以电能转化为化学能，故A正确，不符合题意；

B．天然气燃烧过程中消耗天然气的化学能，获得内能，是电能转化为内能，故B正确，不符合题意；

C．蓄电池放电过程是将化学能转化为电能的过程，故C错误，符合题意；D．汽油机工作是化学能转化为内能，内能又转化为机械能，故D正确，不符合题意。

故选C。

【变式1-2】（2024·湖南·模拟预测）抽水蓄能电站在用电低谷期用电能将水抽至上游水库，在用电高峰期再放水至下游水库