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第29讲　能量的转化与守恒　能源
1．研究能源利用，实现可持续发展是21世纪各国共同任务。能源按照不同的方式进行分类，下列四种能源中，能归入图示阴影部分的是( )
A.电能
B．核能
C．太阳能
D．化石能源
2．有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，将一张“发热纸”接在电池两端，不久后“发热纸”就会发热。这种“发热纸”中发生的能量转化是( )
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．内能转化为电能 D．电能转化为内能
C
D
3．下列有关功、热量和能量的说法中，正确的是( )
A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B．一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，温度不变，内能不变
C．内燃机的压缩冲程，是通过做功的方式增加被压缩物质的内能
D．做功的过程就是能量的转化或转移的过程
4．科学活动小组用下图所示的装置做电解水和氢氧燃料电池的实验。先闭合S1，断开S2，水发生电解，观察到正负两个电极产生气体；再闭合S2，断开S1，观察到小灯泡发光，则( )
A.闭合S1，断开S2时，U形管部分相当于电路中的电源
B．水被电解时，将化学能转化为电能
C．闭合S2，断开S1时，将电能转化为化学能
D．电解水实验时，玻璃导管的作用是平衡U形管内外压强
C
D
5．小明用可乐瓶制作水火箭，先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气(如图)；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是( )
A.上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
B．上升过程中，喷出的水对水火箭有向下推力
C．下降过程中，水火箭的动能转化为重力势能
D．下降过程中，水火箭的机械能逐渐增大
A
6．(2024，杭州模拟)一水平放置的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动。下列说法正确的是( )
A.活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动的距离为s，则活塞克服气缸壁摩擦力做的功为W＝Fs
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．恒力F推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
D
7．自动充电储能式电动汽车的前轮装有小型发电机，当电动汽车减速滑行时，就可以连通发电机向蓄电池充电，将部分动能转化为电能储存起来，以达到节能的目的。某电动汽车以100×103 J的初动能在水平路面上减速滑行，受到的阻力大小保持不变。
(1)第一次关闭自动储能装置，让车自由滑行，其动能(Ek)随滑行距离变化关系如图中①所示，则此过程中动能转化为______能，车受到的阻力大小为_______N。
(2)第二次启动自动储能装置，其动能随滑行距离变化
关系如图中②所示。已知储能装置的能量转化效率为
80%，则此过程中电池所充的电能为____________J。
内
103
3.2×104
8．学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。
【分析原理】
(1)支架上最高处的定滑轮作用为___________________。
(2)从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是
_______________________________________。
【装置调试】
①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。
②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。
【项目改进】
(3)小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有_________________________
_________。(写出两种)
改变力的方向
钢球的重力势能转化为小车的动能
增加钢球重力、增加支架
高度
9．氢气是高热值清洁能源，已经得到广泛的研究。
Ⅰ.氢气的制备
(1)①图1、图2给出了全球制氢原料占比和主流制氢方法的经济性对比。目前氢气的主要来源是______________(填“化石能源”“醇类”或“水”)，选择该原料制氢的可能原因是_______________________________。
②电解水制取氢气需要消耗大量电能，下列获取电能的方式中，一定存在碳排放的是_______。
A.水力发电　 B．太阳能发电　 C．燃煤发电
化石能源
制取相同质量的氢气成本较低
C
Ⅱ.氢气的储存方法
(2)方法一：可以将氢气直接加压储存在由铝镁合金材料制成的储氢罐中，从构成物质的分类角度分析，铝镁合金属于___________。(填“纯净物”或“混合物”)
(3)方法二：也可以用储氢合金(如Mg2Cu)储存氢气。
先通过如图3所示反应，将氢气转化为MgH2，写出储氢反应的化学方程式：________________________________________。需要使用氢气时，让MgH2和HCl反应，化学方程式为：MgH2＋2HCl===MgCl2＋2H2↑。储氢反应的产物与足量稀盐酸反应生成的H2质量___________(填“大于”“小于”或“等于”)参加储氢反应的H2质量。
混合物
大于(共20张PPT)
第29讲　能量的转化与守恒　能源
能量及其形式
1．物体具有________的本领，是因为它具有能量。一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。
2．自然界任何物体都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为电磁能、机械能、化学能、内能、核能等。
做功
事例 具有的能量形式
做机械运动的物体 机械能
汽车行驶时需要的燃料 化学能
动听的音乐 声能
各种电池和发电厂提供的电 电能
核电站发电 核能
可见光、红外线、紫外线、微波和X射线 电磁能
高温水蒸气 内能
1．下列关于能量的叙述，错误的是( )
A．运动的物体具有能量，静止的物体没有能量
B．一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量
C．物体具有的能量越大，它能对其他物体做的功就越多
D．能量和功的单位都是焦耳
A
能量的转化与守恒
1．能量的转化与守恒定律
(1)能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一
种形式________为其他形式，或者从一个物体
________到另一个物体。在转化和转移的过程
中，能的_________________。
(2)能量的转化和守恒定律是自然科学最基本的
规律。“永动机”是不可能成功的，因为它违
背了__________________________。
2．能量的转化举例
转化
转移
总量保持不变
能量的转化与守恒定律
3．能量的转化与传递有一定的__________：例如热能可以从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能，但不可能将内能自发地转化成化学能。
4．能量利用效率和节能的关系
(1)能量利用效率是指有效利用的能量与总能量之比。
(2)提高能量利用效率的方法：减少能量浪费和损失；改进机械设备。
方向性
2．(2024，杭州一模)下列说法中正确的是( )
A．电饭锅工作时，将内能转化为电能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
D
3．下图所示是某地使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩
扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是( )
A．光电池板是将电能转化为光能
B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
C．照明灯是将内能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
B
能源及其利用
1．从能源是否可以循环再生的角度看，可将能源分为：
(1)_____________：如太阳能、风能等。
(2)___________________：化石燃料(煤、石油、天然气)、可燃冰。
2．从能源利用角度看，可将能源分为以下两种。
(1)多年来大规模使用的能源，又称为常规能源：煤、石油、天然气。
(2)近年来才逐渐开始使用的能源，又称为新能源：太阳能、核能、地热能等。
可再生能源
不可再生能源
4．下列有关叙述合理的是( )
A．电能、核能、汽油属于新能源
B．用汽油做燃料的汽车排出的废气主要对人体消化道造成严重影响
C．大量使用纯电动公交可以减少尾气排放
D．纯电动公交在充电过程中将化学能转化为电能
C
能量转化的判断
【例1】　图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图(图中a、b、c分别表示某种形式的能量)。下列判断正确的是( )
A．a是电能，b是电能，c是光能
B．a是内能，b是机械能，c是光能
C．a是机械能，b是内能，c是光能
D．a是内能，b是光能，c是电能
A
1．如图所示，是同学们自制的玩具和工具，下列说法正确的是( )
A．橡皮筋动力车能前进利用了二力平衡原理，把弹性势能转化为动能
B．小电扇是利用了电磁感应原理转动的，转动时把电能转化为机械能
C．泡沫塑料切割机是利用电流的磁效应原理工作的，工作时把电能转化为内能
D．太阳灶是把光能转化成内能，利用光的反射来会聚能量的
D
能量的转化与守恒
【例2】　(2024，杭州模拟)如图甲所示，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的物体从离水平面高h的A点由静止释放，最后静止于水平面上的C点，BC长为3 m。如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD长为0.7 m，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。
(1)图甲中，物体从A点滑到水平面时，重力
所做的功为________(用题中物理量表示)。
物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是
______________________________________。
(2)图乙中，最后物体静止于水平面上的位置距B点________m。
mgh
动能转化为内能，直至动能为零
0.2
2．2024年5月，我国第三艘航母福建舰完成首次航行试验。该舰采用的起飞技术原理如下：舰载机位于两条通电轨道的中间，当要起飞时，为轨道加上电流使其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去。通电后舰载机迅速向前，此过程中的能量转化为____________________。若后续福建舰的服役舰载机质量更大，为了顺利起飞，需要如何调整？____________。
我国另外两艘航母起飞方式为舰载机在航母甲板
上全油门加速，借助甲板前端上翘进行滑跃式起
飞，相较于滑跃式起飞，弹射起飞的优点有哪些？
______________(写出一点)。
电能转化为机械能
增大电流
节约能源
新能源的使用
【例3】　(2024，温州鹿城区模拟)干热岩是一种地热能源，是指存在于地壳深处的无水岩体，其温度一般在200 ℃以上。全球陆区干热岩资源量相当于4950万亿吨标准煤，是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍，我国干热岩资源占世界资源量的16 左右。下图为利用其发电的原理图，请回答下列问题。、
(1)由图可知利用干热岩发电，主要涉及的能量转化
有：内能→__________→电能。
(2)高压热蒸汽C经过涡轮机之后变成温水A，其物态
变化过程是：________。
(3)干热岩是未来大力发展新能源之一，与火力发电
相比，该能源的优点是：________________________________。
机械能
液化
能源无污染、可以循环利用
3．氢能源汽车使用的是氢燃料电池，工作原理示意图如图所示。电池工作时，在催化剂的作用下氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A，通过电解液，移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A，经外部电路，通过电动机到达电极B，形成电流。
(1)从能量转化的角度分析，氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为______能。
(2)氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是____________(填“从左到右”或“从右到左”)。
(3)若将在制氢过程中基本上没有碳排放而得到的氢气称为
绿氢。则下列方式可制得绿氢的是__________(填字母)。
A．风力发电制氢 B．太阳能光伏发电制氢
C．火力发电制氢 D．潮汐能发电制氢
电
从右到左
ABD
【例】　我国在不断创新和突破新能源汽车技术，发展新质生产力。如图甲，某品牌增程式电动汽车以“纯电模式”在封闭的平直路段匀速行驶10 km完成测试，蓄电池储存的能量从25%减少至20%。当动力电池的电量降至20%时，将启动“增程模式”工作，增程器发电给蓄电池充电，增程系统综合效率η2为40%，“增程模式”工作流程如图乙所示。
(1)测试中，汽车受到的阻力为600 N，则牵引力所做的功是多少？
(2)汽车蓄电池电池容量为40 kW·h，汽车的电驱综合效率η1是多少？(结果保留整数)
解：(1)汽车的牵引力F＝f＝600 N，汽车牵引力做的功W1＝Fs＝600 N×10×103 m＝6×106 J。
(3)若用“增程模式”完成测试，需要消耗汽油多少？(汽油的热值为3.6×107 J/L)
(4)在汽车行驶路程相同的情况下，选择“经济”或“效能”的视角，通过计算对两种模式进行分析评价。(汽油价格8.7元/L，电费为0.8元/kW·h)
(4)若用“增程模式”完成测试，所需要的费用：0.5 L×8.7元/L＝4.35元，若用
“纯电模式”完成测试，所需要的费用：2 kW·h×0.8元/kW·h＝1.6元，在汽车行驶路程相同的情况下，“纯电模式”所需要的费用比“增程模式”所需要的费用少。
1．太阳能电池中的能量转化：太阳能电板把太阳能转化为电能，其中的蓄电池把电能转化为化学能储存在电池中，蓄电池放电时把化学能转化为电能。
2．能量的转化和守恒是自然界的普遍规律，不需要前提条件，而机械能的守恒需要一定的前提条件。

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