资源简介

第8节　能量的转化与守恒
知识点1　能量的相互转化
自然界中能量有多种表现形式，如机械能、热能、化学能、电能、电磁能等。自然界中各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在不同的物体间相互__转移__。能量转化是个普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互__转化__。
说明　常见物质中，溶解时溶液温度升高的有氢氧化钠、浓硫酸等，溶解时溶液温度降低的有氯化铵、硝酸铵等。这是化学能和内能之间的相互转化。
知识点2　能量的转化与守恒定律
1．能量既不能创生，也不能消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．意义：能量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活动，无论是宇宙天体还是微观粒子，都遵循这个规律。
3．永动机——不可能成功
所谓的“永动机”是指不消耗任何能量，却源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反__能量的转化和守恒__定律的事件是不可能发生的。
说明　能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，成立不需要条件。而机械能守恒是有条件的。
知识点3　能量的转移和转化的方向性
内能可以自发地由高温物体转移到低温物体，却不能自发的由低温物体转移到高温物体；摩擦生热中能量是由机械能转化为内能，却不能自发的出现相反的过程。
大量的现象表明，能量的转移和转化有一定的__方向性__。
易错点1　能量转化形式的分析
例1　下列实例与能量转化相对应的是( C )
A．热机：机械能转化为内能
B．发电机：电能转化为机械能
C．电动机：电能转化为机械能
D．燃料燃烧：内能转化为化学能
【易错说明】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量。
易错点2　能量的转化与转移的方向性
例2　下列关于能量的说法中，正确的是( B )
A．内能的传递一定是从内能多的物体传递给内能少的物体
B．能量之间可以发生转移和转化，但在转移和转化过程中总量保持不变
C．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能，因此能量的转化不具有方向性
D．运动的物体受到平衡力的作用时，其机械能一定保持不变
【易错说明】(1)内能的传递是从温度高的物体向温度低的物体；(2)物体在平衡力的作用下保持平衡状态，则其动能不变，但其机械能不一定不改变。
1．人们是在能的转移和转化过程中利用能量的，图中的各种现象与对应的能的转化不正确的是( D )
　　　
2．有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是( D )
A．能量转化与守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量转化与守恒定律只适用能量转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变
3．如图所示是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成。轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后形状记忆合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是( D )
A.科技发展制造出了永动机
B．转动会使水温升得更高
C．“永动机”依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
D．水的内能转化为转轮的机械能
4．如图为麻省理工大学课堂演示情景，教授将一个质量为15.5千克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( B )
A.摆球在摆动过程中机械能保持不变
B．摆球摆动过程中机械能不断减小
C．摆球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
5．如图一根细绳上端固定，下端系一金属小球，制成一个单摆。现将小球拉到离地面50 cm高的位置A后静止释放，小球摆到右侧最高点C，C点离地面高度为40 cm，随后小球由C点再次摆到左侧最高点D(D点未标出)，则D点离地面的高度可能是( B )
A．40 cm　　B．35 cm　　C．30 cm　　D．25 cm
6．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时(甲、乙物质的物态都不发生改变)，加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是( B )
A．3∶4　　B．1∶1　　C．3∶2　　D．2∶1
7．提高燃料的利用率，节约燃料措施正确的是( D )
A．充分利用余热，减少烟气带走热量
B．增大燃料燃烧面积，提供充足氧气
C．增大受热面积，受热物体尽量使用良导体
D．以上措施都对
8．某电子打火机打火原理如图，压电陶瓷受到撞击时表面电荷重新分布，产生高电压，发出电火花点燃气体。撞击时，通过压电陶瓷实现的能量转化是__机械能转化为电能__；放电时，两块压电陶瓷的连接方式是__并__联。
9．排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。
(1)解释整个过程中能量是否守恒。
(2)排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
答：(1)整个过程中能量守恒。排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度，是因为由于空气的摩擦，有一部分机械能逐渐转化为内能，但能量的总量是守恒的。
(2)排球从接触地面到形变最大的过程中，受到重力和地面给予的弹力的作用，开始时重力大于弹力，速度逐渐增大；当重力等于弹力时，速度达到最大值；最后重力小于弹力，速度逐渐减小，直至速度为零。整体过程中可以认为是动能转化为排球的弹性势能。
1(共25张PPT)
第3章　能量的转化与守恒
3．8　能量的转化与守恒
一、能量的相互转化
1．各种形式的能量：电能、热能、化学能、生物能、机械能(包括动能和势能)、光能、太阳能、水能、风能、核能、地热能、潮汐能等。
2．能量的相互转化实质上是能量的 或 过程，包括“消耗能量”“利用能量”和“获得能量”。
转移
转化
二、能量的转化与守恒定律
能量转化和守恒定律：能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式 为另一种形式或者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的 保持不变。
消灭
创生
转化
转移
总量
三、能量的转移和转化的方向性
1．常见的能量有化学能、太阳能、电能、机械能、动能、势能、内能等，这些能量之间都可以相互 或 。
2．热量只会自发地从高温物体传到低温物体，不会自发地从低温物体传到高温物体；电热器将电能转化为内能，但这些内能无法自动转化为电能。类似的大量现象表明：能量的转移和转化是有方向性的。
转化
转移
C
1．如图所示，滚摆在摆动过程中，
每次上升的高度会逐渐减少，下列
说法正确的是( )
A．只存在着动能和势能的转化
B．能量在逐渐消失
C．滚摆的机械能减少了，减少的机械能转化为内能，但总能量是守恒的
D．滚摆的机械能是守恒的
2．在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是( )
A．机械能一定守恒
B．各种形式的能都守恒
C．各种形式的能量的总和一定守恒
D．内能一定守恒
C
3．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是( )
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
D
4．请分析回答下列有关能量形式
的问题：
(1)某品牌变色眼镜(如图甲)的镜片在强光下会变成暗棕色，当光线变暗时，镜片几乎变成无色透明。原来，变色眼镜是在普通镜片中加入了适量的溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时，溴化银分解为银和溴，使镜片呈现暗棕色。此过程中，光能转化成 能。
化学
(2)如图乙所示为一辆行驶中的太阳能汽车，该车的顶部装有由硅晶制成的太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，电能再转化为 能。
机械
5．永动机真的存在吗？有人设计
出如图所示的“永动机”。实际
上，这种永动机 (选填
“能够”或“不能够”)永远工作下去。因为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。
不能够
转化
转移
6．《今日早报》报道：杭州火车东站将新建一个屋顶光伏发电系统，屋顶光伏建设面积约为12万平方米，若每平方米面积上每分钟接收太阳能4.8×104焦，一天8小时日照，过程①的能量转化效率为25%。该系统与火力发电相比，预计每年可节约标准煤3281.01吨，每燃烧1吨标准煤产生的粉尘约为标准煤总质量的1%。试问：
(1)图中过程①实现将
能转化为电能；
过程③实现将电能转化
为 能。
(2)该系统一天能发电多少千瓦时？
该系统一天能发电W＝4.8×104焦/(米2·分)
×8×60分×120000米2×25%＝1.92×105千瓦时
太阳
化学
(3)与火力发电相比，屋顶光伏发电一年可以减少 千克粉尘的排放？该系统有什么优势？
清洁无污染，减少雾霾(合理即可)
32810.1
7．下列有关能量转化的说法正确的是( )
A．用手反复弯折铁丝，是内能转化为机械能
B．瀑布的水下落过程中水的动能转化为水的重力势能
C．汽油机压缩冲程中内能转化为机械能
D．通电线圈在磁场里转动是电能转化为机械能
D
8．为改善驻守南沙某岛礁边防战士的工作、生活条件，在岛上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电。这样白天与晚上的能量转化形式是( )
A．白天：太阳能→内能→电能
B．白天：太阳能→电能→化学能
C．晚上：化学能→电能→太阳能
D．晚上：化学能→电能→化学能
B
9．下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是( )
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能
B
10．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
B
11．小明想通过实验探究永动机能否制成，他进行了如下实验：
(1)如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾能自动吸水，并从垂在盆外的另一端不停地滴下。
(2)根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了论证上述图乙的设计是否科学可行，他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验，通过观察发现：
棉纱 (填“能”或“不能”，下同)自动地将水从低处抽到高处，相反，它 将上方容器里的水抽向低处。
不能
能
(3)根据图丙中的实验现象，推理出：上述“水滴永动机”是 (填“能”或“不能”)制成的。因为它违背了 定律。
不能
能量转化和守恒
12．混合动力汽车具有节能、
低排放等优点，成为汽车
研究与开发领域的重点。
某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池储存的电
能为5.12×108J，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了10%。求：
(1)汽车牵引力做的功；
解：(1)由 得：s＝vt＝50km/h×0.5h＝25km＝2.5×104m，由图像可知，汽车速度为50km/h时，所受阻力为4000N，由于汽车匀速行驶，汽车的牵引力：F＝f＝4000N，牵引力做功：W＝Fs＝4000N×2.5×104m＝1×108J；
(2)若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料(假设燃料完全燃烧)，则放出的总热量是多少？
(2)燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝8kg×4.5×107J/kg＝3.6×108J；
(3)内燃机的效率。
(3)增加的电能：W电＝5.12×108J×10%＝5.12×107J，有用能量：W有用＝W＋W电＝1×108J＋5.12×107J＝1.512×108J，内燃机的效率： ×100%＝42%。
答：(1)汽车牵引力做的功为1×108J；(2)放出的总热量是3.6×108J；(3)内燃机的效率为42%。

展开更多......

收起↑