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第29讲　能量的转化与守恒　能源
1．物质与能量是构成自然世界的基本要素，能量的形式多种多样。下列图示中，其中的能量形式与其他三项不同的是( )
2．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
D
A.青草的能量 B.汽油的能量 C.食物的能量 D.瀑布的能量
C
3．2025年1月7日，我国二十五号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于卫星燃料补加与延寿服务技术验证。燃料燃烧推进卫星运动，主要发生的能量转化是( )
A．化学能→内能→机械能
B．电能→光能→化学能
C．核能→内能→动能
D．太阳能→电能→热能
A
4．(2025，杭州西湖区三模)如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。在上游一定量的水经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是( )
A．水的机械能始终保持不变
B．水的重力势能增大，动能减小
C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能
D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
C
5．一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
6．(2025，深圳)5月29日，我国探月工程天宫一号顺利升空，琴琴和小林同学一起观看了这一过程，琴琴同学提出：火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出的热量_________(填“全部”或“部分”)转化为机械能，天宫一号进入轨道后，_______
(填“有”或“无”)惯性。
7．(2025，山东)2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066 s的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有_________性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持_________。
部分
有
方向
不变
8．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
9．温岭市地处东南沿海风能带，风能开发利用潜力很大。近日，我市已计划建造“温岭1号”和“温岭2号”两个海上风力场项目，其装机总容量可达100万千瓦，建成后将大大缓解我市的用电高峰压力。
(1)风能是清洁的、___________(填“可再生”或“不可再生”)
能源。
(2)风力发电机组的叶片横截面的设计原理如图所示，当风从正
面垂直吹向静止的叶片时，从正面看，叶片A会___________(填
“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3)两个海上风力场项目建成后，假设装机总容量100万千瓦的发电机组同时工作，发电10小时输出的电能相当于多少千克的煤完全燃烧放出的热量？(q煤＝3.0×107 J/kg)
可再生
顺时针
10．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”)储存氢气的质量。
混合物
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第29讲　能量的转化与守恒　能源
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
能量及其形式
1．出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能也不尽相同。电力机车、油车所消耗能量的形式分别是( )
A．电能　电能
B．电能　化学能
C．化学能　化学能
D．化学能　电能
B
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
能量的转化与守恒
3．能量的转移与转化有一定的__________：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．关于能量守恒定律的理解，下列说法正确的是( )
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律既适用于能量的转化，又适用于能量的转移
C．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
D．凡是能量守恒的过程，就一定会发生能量的转化
B
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
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。如煤、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。如太阳能、核能、地热能等。
可再生能源
不可再生能源
能源及其利用
4．杭州亚运会场馆采用清洁能源和可再生能源供电。下列能源符合要求的是( )
A．石油　　　　
B．太阳能
C．天然气
D．核能
B
【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
能量转化的判断
1．如图是某空间站能量转化系统局部示意图，下列有关说法错误的是( )
A．光电转换器是将光能转换为电能
B．燃料电池系统将化学能转化为电能
C．氢元素在循环过程中总质量减少
D．该能量转化系统中的水可以回收使用
C
【例2】　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
能量的转化与守恒
2．(2025，浙江模拟)小科将装有水和乒乓球的纸杯在一定高度由静止释放，下落到达地面后，现象如图所示。乒乓球从静止释放到其反弹到最高点的过程中，下列说法正确的是( )
A．乒乓球动能变大
B．乒乓球重力势能变小
C．乒乓球机械能变大
D．该过程不遵循能量守恒定律
C
3．(2025，温州一模)为了研究小球运动时能量转化的关系，小明设计了如下方案，使小球从左侧平台由静止沿轨道运动，其中小球能沿轨道到达右侧平台的是( )
A
【例3】　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1/6 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的新能源之一，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
新能源的使用
4．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A到B”或“从B到A”)。
(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B到A
ABD
【例】　(2025，杭州钱塘区一模)短短300年间，人们的出行方式经历了多次质的飞跃：
(1)1804年理查德·特里维西克发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的__________转化为内能，再转化为__________，从而使机车运行。
(2)1886年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车，该汽油机的效率可达到15%。若该内燃机完全燃烧0.5 kg的汽油能获得机械能____________J(汽油热值4.6×107 J/kg)；19世纪，乙醇汽油[将乙醇(C2H6O)和汽油按体积比1∶9进行混合]的使用大大减少了对空气的污染。从能源的获取方式上看，乙醇汽油属于____________。
化学能
机械能
3.45×106
二次能源
(3)我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国，某品牌电车的电耗为16 kW·h/100 km，若某次充电的平均功率为160 kW，充电30 min，理论上可供该车行驶_______km。
(4)若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀－235等核燃料的__________(填“核裂变”或“核聚变”)释放能量。
500
核裂变
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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