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第一节 能量的转化与守恒
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 能量的转移与转化 1
题型2 能量守恒定律 3
题型3 能量转移与转化的方向性 5
题型4 能量转移与转化的效率 6
【能力培优练】 8
【链接中考】 11
【重难题型讲解】
题型1 能量的转化与转移
1．自然界存在着各种不同形式的能量。
（1）机械能：包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：物体所有分子的动能与分子势能的总和。一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能量。
（4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。
（5）电能：电流具有的能量。
（6）核能：也叫原子能。原子核结构发生裂变或聚变时放出的能量。
（7）地热能：高温的熔岩将附近的地下水加热而具有的能量。
（8）潮汐能：海水涨落时释放的能量。
2. .能量的转移
同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。
能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
例如在热传递过程中，内能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。
3.能量的转化：
（1）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。
（2）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化。
4.地球上能量的来源：
我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。
【典例1-1】（2026八年级上·全国·课后作业）自行车、电动自行车、燃油小轿车消耗的能量的类型分别是（　　）
A．生物质能、太阳能、化学能
B．生物质能、电能、化学能
C．生物质能、核能、化学能
D．生物质能、电能、太阳能
【典例1-2】（2026九年级上·全国·课后作业）下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号）
①杯中的热水慢慢变凉
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来
④抱住热水袋，会感到双手暖和
⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热
跟踪训练1 （2026九年级上·全国·课前预习）在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。
（1）摩擦生热， 能转化为 能。
（2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。
（3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。
（4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。
（5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。
跟踪训练2 （2026九年级上·全国·随堂练习）现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、、等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将内能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　）
A．电风扇 B．冰箱
C．电热毯 D．电暖气
题型2 能量守恒定律
1．能量守恒定律：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
2．对能量守恒定律的理解：
（1）普遍性：
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。
（2）定律的成立是无条件的：
能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。
3．分析能量守恒现象：
如图：小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。
【典例2-1】（2026九年级上·全国·课后作业）关于能量守恒定律，下列说法中错误的是（ ）
A．能量守恒定律的成立是有一定条件的
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程
D．热传递改变内能的过程是能量的转移过程
【典例2-2】（2026九年级上·全国·课后作业）下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（ ）
A．抽水时电能转化为水的机械能
B．发电时水的势能最终转化为电能
C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多
D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能
跟踪训练1 （2026·广西南宁·三模）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成 能；在此能量转化过程中， （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
跟踪训练2 （2026九年级上·全国·单元测试）石墨烯是一种具有高强度、优异导电性和导热性、高透明度及化学性质稳定的二维碳材料。如图所示是某平台商家宣传的含有石墨烯的保暖裤，声称该保暖裤具有自发热功能，你认为这种宣传 （选填“属于”或“不属于”）虚假宣传，理由是 。
题型3 能量转移与转化的方向性
1．能量转移的方向性：
（1）瀑布飞流而下而不会由下往上流，这是因为：自然状态下水总是从高处流向低处。
（2）饮料中的冰块逐渐熔化，这是因为：自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。
（3）归纳：能量的转移是有方向的。
2.能量转化的方向性：
（1）燃料燃烧是把化学能转化为内能，反之燃烧过的燃料则不可能反过来把内能转化为化学能。
（2）在摩擦生热现象中，是把机械能转化为内能，而不是反过来转化。
（3）归纳：能量的转化是有方向的。
3.永动机永远无法实现，因为它违背了能量守恒定律。
【典例3-1】（2026九年级上·全国·课后作业）能量转化的方向性：自发的能量转化和转移过程具有一定的 ，即自然进行的能量转化和转移过程是 的。
【典例3-2】（2026九年级上·全国·单元测试）如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问：
(1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？
(2)这种永动机能不能一直工作下去？
(3)什么定律可以支持你的观点？
跟踪训练1 （2026八年级下·四川自贡·期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　）
A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能
C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能
跟踪训练2 如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对下图方框中能量形式判断正确的是（ ）
A．甲是“内能” B．乙是“电能”
C．丙是“光能” D．丁是“机械能”
题型4 能量转移与转化的效率
1．能量转化效率：
在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。例如：炉子效率、热机效率、机械效率等。
（1）炉子的效率：
A.定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
B.公式：η=Q吸/ Q放 ×100%
（2）热机效率：
A.定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
B.公式：η=W有用/ Q总 × 100%
2．提高能量转化效率：
提高能量利用的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。
【典例3-1】（2026·吉林长春·中考真题）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将化学能转化为内能
C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到100%
【典例3-2】 某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是（　　）
A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
跟踪训练1 （2026九年级上·全国·课后作业）围炉煮茶是一种传统的文化活动，近两年又成为一种新颖、时尚的生活方式。茶水沸腾后，人们发现茶壶盖在不断跳动，同时壶嘴上方产生大量的“白气”，如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．木炭燃烧时将内能转化为化学能 B．木炭燃烧放出的热量全部被茶水吸收
C．壶盖跳动时水蒸气的内能增大 D．整个煮茶过程中能量守恒
跟踪训练2 （2026·山东烟台·中考真题）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：① ② 。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为 kg。
【能力培优练】
1. （2026·山东济宁·中考真题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。
2．（2026·山东济南·中考真题）自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将 转化为机械能和内能，此过程中能的总量 （选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
3. （2026·甘肃白银·中考真题）国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。
4.（2026·江苏南通·中考真题）2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　）
A．热机做功冲程 B．钻木取火过程
C．水力发电过程 D．物体上抛过程
5.（2026·内蒙古呼和浩特·中考真题）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　）

A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置
B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果
D．流水通过水轮后，其机械能减小
6. 关于图中四个事例涉及的能量转化，以下说法错误的是（ ）

A．甲： 风机桨叶带动发电机发电，把机械能转化为电能
B．乙：自行车运动员奋力蹬车时，把化学能转化为机械能
C．丙：行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁：古人“钻木取火”，把内能转化为机械能
7．用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求：
（1）2kg煤气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）燃气灶烧水的效率。
8．阅读短文，回答问题。
风力发电
风电技术就是利用风能发电的技术，风能是可再生环保能源，所以开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略，见图甲。
见图乙，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电。发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户。风电是清洁能源，每生产1度电，就可相应节约0.4千克标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。
回答下列问题：
（1）风力发电是将风能转化为 能的一种技术，风机中的发电机是利用 原理进行发电的；
（2）华锐风电科技集团研发的SL6000风力发电机组，最大发电功率为6×106W；此风力发电机组满功率工作5h，可生产 J的电能，相当于 kg热值为3×107J/kg的煤完全燃烧释放的热能；可向大气减少排放 kg的二氧化碳。
【链接中考】
1．（2026·吉林长春·三模）国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。
(1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式是 （选填“相同”或“不同”）的。
(2)在核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能，这说明能量的转化和转移具有 性。
(3)“人造太阳”工作时主要用水进行冷却，这是利用水的 的特点。
2．（2026·河南郑州·三模）完成太空之旅后，航天员需要乘坐返回舱“回家”。返回舱在进入大气层时，与大气层剧烈摩擦，速度由7.9千米每秒降至几百米每秒，实现“超级减速”，忽略返回舱质量的变化，在该过程中返回舱内能的增加量与返回舱重力势能的减少量的关系为E1 E2（选填“＞”“＜”或“＝”），原因是 ；由于摩擦而产生的部分热量会传至舱内使返回舱温度升高，请你写出一条能保持返回舱内温度适宜的方法 （合理即可）。
3．（2026·青海西宁·二模）如图所示是不同形式能量的相互转化图，其中圆圈内B的能量形式是 能，序号1的实例可以是 。
4．（2022·湖南益阳·中考真题）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　）
A．燃料燃烧时发热
B．用热水袋取暖
C．钻木取火
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
5．（2021·贵州遵义·中考真题）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　）
A．装置所具有的机械能始终不变
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
6．（2026·河南郑州·三模）对于下列四幅图所示的情景，说法正确的是（　　）
A．图甲中，紧固锤头时主要是利用了锤柄的惯性
B．图乙中，降落伞和人一起减速时，人对绳的拉力和绳对人的拉力不是相互作用力
C．图丙中，跳台滑雪运动时，运动员滑到空中最高点C时速度不为0
D．图丁中，天荒坪蓄水电站开闸发电时可以将水的机械能全部转化为电能
7．（2026·陕西西安·一模）现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、Bi2Te3、Sb2Te3等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将热能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　）
A．汽车发动机 B．冰箱冷冻室 C．电热毯 D．电暖气
8．（2026·贵州铜仁·三模）2024年10月全球最大的26兆瓦级海上风力发电机组在福建下线，进一步提升我国制造水平，它发电时利用的能量是（　　）
A．核能 B．水能 C．光能 D．风能21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第一节 能量的转化与守恒
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【重难题型讲解】 1
题型1 能量的转移与转化 1
题型2 能量守恒定律 5
题型3 能量转移与转化的方向性 7
题型4 能量转移与转化的效率 8
【能力培优练】 12
【链接中考】 18
【重难题型讲解】
题型1 能量的转化与转移
1．自然界存在着各种不同形式的能量。
（1）机械能：包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：物体所有分子的动能与分子势能的总和。一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能量。
（4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。
（5）电能：电流具有的能量。
（6）核能：也叫原子能。原子核结构发生裂变或聚变时放出的能量。
（7）地热能：高温的熔岩将附近的地下水加热而具有的能量。
（8）潮汐能：海水涨落时释放的能量。
2. .能量的转移
同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。
能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
例如在热传递过程中，内能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。
3.能量的转化：
（1）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。
（2）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化。
4.地球上能量的来源：
我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。
【典例1-1】（2026八年级上·全国·课后作业）自行车、电动自行车、燃油小轿车消耗的能量的类型分别是（　　）
A．生物质能、太阳能、化学能
B．生物质能、电能、化学能
C．生物质能、核能、化学能
D．生物质能、电能、太阳能
【答案】B
【详解】人骑行自行车消耗生物质能（人的化学能属于生物质能范畴），电动自行车消耗电能（电池提供），燃油小轿车消耗化学能（燃油的化学能）。
故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【典例1-2】（2026九年级上·全国·课后作业）下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号）
①杯中的热水慢慢变凉
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来
④抱住热水袋，会感到双手暖和
⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热
【答案】 ②③⑤ ①④
【详解】[1][2]能量转化是一种形式的能量转变为另一种形式的能量；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。
①杯中的热水慢慢变凉：热水的内能转移到空气中，能量形式不变，是能量转移。
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴：流星与空气摩擦，机械能转化为内能和光能，是能量转化。
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来：水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，是能量转化。
④抱住热水袋，会感到双手暖和：热水袋的内能转移到手上，能量形式不变，是能量转移。
⑤在磨刀石上磨刀，刀会变热：机械能转化为内能，是能量转化。
所以能量发生转化的是②③⑤，能量发生转移的是①④。
跟踪训练1 （2026九年级上·全国·课前预习）在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。
（1）摩擦生热， 能转化为 能。
（2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。
（3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。
（4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。
（5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。
【答案】 相互转化 机械 内 机械 电 电 机械 光 化学 化学 内
【详解】[1]自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，即在一定条件下，各种形式的能量是可以转化的。
（1）[2][3]摩擦生热，指的是克服摩擦做功，使相互摩擦的两个物体温度升高。这是机械能转化为内能。
（2）[4][5]水轮机带动发电机发电，水轮机对发电机做了功，结果产生了电能，这是机械能转化为电能。
（3）[6][7]电动机带动水泵把水送到高处，消耗了电能，水泵对水做了功，这是电能转化为机械能。
（4）[8][9]植物吸收太阳光进行光合作用，是将太阳能转化为化学能。
（5）[10][11]燃料燃烧时发热，发生化学反应，放出内能，是将化学能转化为内能。
跟踪训练2 （2026九年级上·全国·随堂练习）现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、、等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将内能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　）
A．电风扇 B．冰箱
C．电热毯 D．电暖气
【答案】B
【详解】A．电风扇工作时主要是将电能转化为机械能，使扇叶转动，吹出风，不存在废热转化为电能的过程，故A不符合题意；
B．冰箱在工作时，压缩机等部件会产生热量，这些热量属于废热。如果利用热电材料，就可以将这些废热转化为电能，故B符合题意；
C．电热毯工作时是将电能转化为内能，用来取暖，而不是将废热转化为电能，故C不符合题意；
D．电暖气工作时同样是将电能转化为内能，用于提升室内温度，不是将废热转化为电能，故D不符合题意。
故选B。
题型2 能量守恒定律
1．能量守恒定律：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
2．对能量守恒定律的理解：
（1）普遍性：
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。
（2）定律的成立是无条件的：
能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。
3．分析能量守恒现象：
如图：小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。
【典例2-1】（2026九年级上·全国·课后作业）关于能量守恒定律，下列说法中错误的是（ ）
A．能量守恒定律的成立是有一定条件的
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程
D．热传递改变内能的过程是能量的转移过程
【答案】A
【详解】A．能量守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一，在任何过程中都成立，不需要条件，故A错误，符合题意；
B．各种形式的能量（如机械能、内能、电能、化学能等）在一定条件下可以相互转化，例如摩擦生热是机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C．做功改变内能时，是不同形式的能量发生转化（如机械能与内能的转化），故C正确，不符合题意；
D．热传递改变内能时，是内能从高温物体转移到低温物体，属于能量的转移过程，故D正确，不符合题意。
故选A。
【典例2-2】（2026九年级上·全国·课后作业）下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（ ）
A．抽水时电能转化为水的机械能
B．发电时水的势能最终转化为电能
C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多
D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能
【答案】D
【详解】AB．该抽水蓄能水电站抽水蓄能时，消耗电能，将电能转化为水的机械能储存起来；发电时，水的重力势能减小，可将水的重力势能重新转化为电能，故AB正确，不符合题意；
C．一定量的水，上下水位差越大，水具有的重力势能越多，带动发电机工作时能发出的电越多，故C正确，不符合题意；
D．若不计内能产生，水的势能大部分转化为电能，水向下流动时还会保留一部分动能，还有一小部分转化为水轮机的机械能，故D错误，符合题意。
故选D。
跟踪训练1 （2026·广西南宁·三模）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成 能；在此能量转化过程中， （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
【答案】 电 遵循
【详解】[1]光伏发电过程中，消耗太阳能，产生电能，此过程将太阳能转化为电能。
[2]由能量守恒定律可知：自然界中，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另一种形式，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，则在能量转化过程中遵循能量守恒定律。
跟踪训练2 （2026九年级上·全国·单元测试）石墨烯是一种具有高强度、优异导电性和导热性、高透明度及化学性质稳定的二维碳材料。如图所示是某平台商家宣传的含有石墨烯的保暖裤，声称该保暖裤具有自发热功能，你认为这种宣传 （选填“属于”或“不属于”）虚假宣传，理由是 。
【答案】 属于 根据能量守恒定律，能量不能凭空产生，石墨烯本身不能产生能量。
【详解】[1][2]根据能量守恒定律，能量不能凭空产生。保暖裤要发热，需要有能量的来源，而石墨烯本身并不能产生能量，所以声称含有石墨烯的保暖裤具有自发热功能是不符合科学原理的，属于虚假宣传。
题型3 能量转移与转化的方向性
1．能量转移的方向性：
（1）瀑布飞流而下而不会由下往上流，这是因为：自然状态下水总是从高处流向低处。
（2）饮料中的冰块逐渐熔化，这是因为：自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。
（3）归纳：能量的转移是有方向的。
2.能量转化的方向性：
（1）燃料燃烧是把化学能转化为内能，反之燃烧过的燃料则不可能反过来把内能转化为化学能。
（2）在摩擦生热现象中，是把机械能转化为内能，而不是反过来转化。
（3）归纳：能量的转化是有方向的。
3.永动机永远无法实现，因为它违背了能量守恒定律。
【典例3-1】（2026九年级上·全国·课后作业）能量转化的方向性：自发的能量转化和转移过程具有一定的 ，即自然进行的能量转化和转移过程是 的。
【答案】 方向性 不可逆
【详解】[1][2]能量转化和转移具有方向性，例如热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体；在能量转化时，像机械能可以通过摩擦等方式自发地转化为内能，但内能却不能自发地、全部地转化为机械能而不产生其他影响。所以自发的能量转化和转移过程具有一定的方向性，即自然进行的能量转化和转移过程是不可逆的。
【典例3-2】（2026九年级上·全国·单元测试）如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问：
(1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？
(2)这种永动机能不能一直工作下去？
(3)什么定律可以支持你的观点？
【答案】(1)机械能会减少
(2)该永动机不能一直工作下去
(3)能量守恒定律可以支持这一观点
【详解】（1）机械能包括动能和势能（重力势能、弹性势能），在只有动能和势能相互转化的理想情况下，机械能的总量保持不变。但在实际情况中，水下落时会受到空气阻力的作用，同时水流冲击叶片的过程中，部分机械能会转化为叶片和水的内能（比如摩擦生热），还有少量机械能会以声音的形式散失（比如水流冲击的声音）。这些转化出去的能量无法再全部恢复为水的机械能，所以水在实际下落过程中，机械能会减少。
（2）这种永动机的设计思路是让水流冲击叶片带动抽水器，将低处的水抽回高处，从而实现循环工作。但结合小问 1 的分析，水在下落过程中机械能会不断减少，导致水流冲击叶片的能量越来越小。叶片获得的能量减少后，带动抽水器抽水时，能抽到高处的水的量会逐渐减少，或者抽水的高度会逐渐降低，无法维持最初将水抽到足够高度的状态。随着时间推移，机械能的损失会不断累积，最终整个装置会因为能量不足而停止运转，所以这种永动机不能一直工作下去。
（3）能量守恒定律指出：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这种永动机的设想试图让系统在没有外部能量补充的情况下，持续循环工作并对外输出能量（或维持自身运转），但实际上在运转过程中，机械能不断转化为内能、声能等其他形式的能量，这些能量无法再全部转化为推动装置循环的机械能，导致系统内可利用的机械能逐渐减少，违背了能量守恒定律。因此，能量守恒定律可以支持“这种永动机不能一直工作下去”的观点。
跟踪训练1 （2026八年级下·四川自贡·期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　）
A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能
C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能
【答案】D
【详解】火箭燃料燃烧时，先将燃料储存的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的机械能推动火箭运动，所以能量转化顺序是化学能→内能→机械能，故D正确，ABC错误。
故选D。
跟踪训练2 如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对下图方框中能量形式判断正确的是（ ）
A．甲是“内能” B．乙是“电能”
C．丙是“光能” D．丁是“机械能”
【答案】B
【详解】给电池充电时是将电能转化为化学能，故甲是“电能”，电池供电时再将化学能转化为电能，故乙是“电能”，电动机工作时将电能转化为机械能，故丙是“机械能”，照明灯工作时将电能主要转化为光能，故丁是“光能”，故ACD错误，B正确。
故选B。
题型4 能量转移与转化的效率
1．能量转化效率：
在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。例如：炉子效率、热机效率、机械效率等。
（1）炉子的效率：
A.定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
B.公式：η=Q吸/ Q放 ×100%
（2）热机效率：
A.定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
B.公式：η=W有用/ Q总 × 100%
2．提高能量转化效率：
提高能量利用的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。
【典例3-1】（2026·吉林长春·中考真题）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将化学能转化为内能
C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到100%
【答案】BC
【详解】A．热值是燃料的特性，与质量和是否完全燃烧无关，则燃料燃烧过程中，其热值不变，故A错误；
B．燃料燃烧时消耗化学能，获得内能，将化学能转化为内能，故B正确；
C．根据能量守恒定律可知燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变，故C正确；
D．效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃料释放的热量之比，火箭发动机在工作时不可避免的做额外功，所以发动机的效率不可能达到100%，故D错误。
故选BC。
【典例3-2】 某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是（　　）
A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
【答案】B
【解析】A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧，可以使煤燃烧的更充分，可以提高燃料的利用率，故A不符合题意；
B．向炉内多加些煤，加大火力，这是消耗更多的燃料，不能提高炉子的效率，故B符合题意；
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛，可以使煤充分燃烧，可以提高炉子的效率，故C不符合题意；
D．用各种办法增大受热面积，可以让热量被充分吸收，可以提高炉子的效率，故D不符合题意。
故选B。
跟踪训练1 （2026九年级上·全国·课后作业）围炉煮茶是一种传统的文化活动，近两年又成为一种新颖、时尚的生活方式。茶水沸腾后，人们发现茶壶盖在不断跳动，同时壶嘴上方产生大量的“白气”，如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．木炭燃烧时将内能转化为化学能 B．木炭燃烧放出的热量全部被茶水吸收
C．壶盖跳动时水蒸气的内能增大 D．整个煮茶过程中能量守恒
【答案】D
【详解】A．木炭燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能，故A错误；
B．木炭燃烧放出的热量给茶水加热的过程中，会向周围散失掉部分能量，因此不能完全被茶水吸收，故B错误；
C．壶盖跳动时水蒸气对壶盖做功，将内能转化为机械能，由于水蒸气对外做功，水蒸气的内能会减小，故C错误；
D．能量守恒定律是自然界最基本、最重要的定律之一，在围炉煮茶过程中，木炭燃烧将化学能转化为内能，内能通过热传递传递给茶水使其沸腾，虽然存在热量的散失等情况，但整个系统的能量总和是守恒的，故D正确。
故选D。
跟踪训练2 （2026·山东烟台·中考真题）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：① ② 。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为 kg。
【答案】 1.61×105 机械 3.5×10-3
【详解】[1][2]汽油机中燃料完全燃烧放出的热量等于损失的能量和有用的机械能之和，燃料完全燃烧放出的热量Q放=W损失+W有用=1.2×105J+4.1×104J=1.61×105J
[3]该工作过程中消耗的汽油质量为
【能力培优练】
1. （2026·山东济宁·中考真题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。
【答案】 内能 方向
【详解】小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。
2．（2026·山东济南·中考真题）自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将 转化为机械能和内能，此过程中能的总量 （选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
【答案】 电能 保持不变
【详解】泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，消耗电能，使水获得机械能，同时电动机发热，产生部分内能，因此电动机将电能转化为机械能和内能，此过程中能的总量保持不变，遵循能量守恒定律。
3. （2026·甘肃白银·中考真题）国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。
【答案】 机械 化学
【详解】汽车由运动变成静止，机械能减少，同时电路中产生电流，所以将剩余的机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池中，所以能量回收方式是踩下制动踏板时，将机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。
4.（2026·江苏南通·中考真题）2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　）
A．热机做功冲程 B．钻木取火过程
C．水力发电过程 D．物体上抛过程
【答案】A
【详解】火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，该过程为内能转化成机械能。
A．热机做功冲程中内能转化成机械能，故A符合题意；
B．钻木取火过程机械能转化成内能，故B不符合题意；
C．水力发电过程为机械能转化成电能，故C不符合题意；
D．物体上抛过程中克服阻力做功，机械能转化成内能，故D不符合题意。
故选A。
5.（2026·内蒙古呼和浩特·中考真题）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　）

A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置
B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果
D．流水通过水轮后，其机械能减小
【答案】B
【详解】A．根据能量转化可知，甲、乙两图的水轮是将水能转化成水轮动能的装置，故A正确，不符合题意；
B．流水冲击水轮，带动发电机发电，由于不可避免要克服摩擦做功，因此减少的水能不能全部转化为发电机产生的电能，即减少的水能不等于发电机产生的电能，故B错误，符合题意；
C．拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的重力势能，使得水下落时可以获得更多的动能，故C正确，不符合题意；
D．流水通过水轮后，由于有部分机械能转化为水轮的动能，因此其机械能减小，故D正确，不符合题意。
故选B。
6. 关于图中四个事例涉及的能量转化，以下说法错误的是（ ）

A．甲： 风机桨叶带动发电机发电，把机械能转化为电能
B．乙：自行车运动员奋力蹬车时，把化学能转化为机械能
C．丙：行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁：古人“钻木取火”，把内能转化为机械能
【答案】D
【详解】A．甲图中风力发电是将机械能（风能）转化为电能，故A正确，不符合题意；
B．乙图中骑车时用力蹬车，是消耗人体的化学能转化成车子运动的机械能，故B正确，不符合题意；
C．丙图中的高速电动列车行驶时消耗电能，转化为车子前进的机械能，故C正确，不符题意；
D．丁图中钻木取火是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故D错误，符合题意。
故选D。
7．用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求：
（1）2kg煤气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）燃气灶烧水的效率。
【答案】（1）8.4×107J；（2）4.2×107J；（3）50%。
【解析】（1）2kg煤气完全燃烧放出的热量
Q放=mq=2kg×4.2×107J/kg=8.4×107J
（2）水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（70℃-20℃）=4.2×107J
（3）燃气灶烧水的效率
η＝=
=50%
8．阅读短文，回答问题。
风力发电
风电技术就是利用风能发电的技术，风能是可再生环保能源，所以开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略，见图甲。
见图乙，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电。发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户。风电是清洁能源，每生产1度电，就可相应节约0.4千克标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。
回答下列问题：
（1）风力发电是将风能转化为 能的一种技术，风机中的发电机是利用 原理进行发电的；
（2）华锐风电科技集团研发的SL6000风力发电机组，最大发电功率为6×106W；此风力发电机组满功率工作5h，可生产 J的电能，相当于 kg热值为3×107J/kg的煤完全燃烧释放的热能；可向大气减少排放 kg的二氧化碳。
【答案】 电 电磁感应现象 1.08×1011 3600 2.991×104
【详解】（1）风力发电的工作过程是将风能转化为叶片的动能，再通过发电机将叶片的动能转化为电能，其原理是电磁感应现象。
（2）由题意可知，最大发电功率为P=6×106 W，此风力发电机组满功率工作的时间为
根据电功公式W=Pt可知，可产生的电能为
可产生的电能为1.08×1011J。
这些电能大小等于这些煤完全燃烧释放的热能，即
再由热值公式Q=qm可知，这些煤的质量为
这些煤的质量为3600kg。
由题意可知，每生产1度电，减少污染排放0.997kg二氧化碳，产生的电能为
则可减少污染排放二氧化碳的质量为
可向大气减少排放二氧化碳的质量为2.991×104kg。
【链接中考】
1．（2026·吉林长春·三模）国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。
(1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式是 （选填“相同”或“不同”）的。
(2)在核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能，这说明能量的转化和转移具有 性。
(3)“人造太阳”工作时主要用水进行冷却，这是利用水的 的特点。
【答案】(1)不同
(2)方向
(3)比热容较大
【详解】（1）“人造太阳”通过核聚变释放能量，而核电站通过核裂变获得能量，两者方式不同。
（2）核反应过程中，核能可以转化为内能，而内能无法自动转化为核能，说明能量转化具有方向性。
（3）水的比热容较大，相同质量与升高的温度相同时，水能吸收更多热量，因此常用于冷却系统。
2．（2026·河南郑州·三模）完成太空之旅后，航天员需要乘坐返回舱“回家”。返回舱在进入大气层时，与大气层剧烈摩擦，速度由7.9千米每秒降至几百米每秒，实现“超级减速”，忽略返回舱质量的变化，在该过程中返回舱内能的增加量与返回舱重力势能的减少量的关系为E1 E2（选填“＞”“＜”或“＝”），原因是 ；由于摩擦而产生的部分热量会传至舱内使返回舱温度升高，请你写出一条能保持返回舱内温度适宜的方法 （合理即可）。
【答案】 ＞ 见解析 返回舱用隔热性好的材料制造
【详解】[1][2]根据能量守恒定律，返回舱下降时重力势能减少、动能减少、内能升高，故内能增加量E1应该等于重力势能减少量E2和动能减少量之和，故E1应该大于E2。
[3]为了使舱内温度不会升高太高，可以使返回舱整体用隔热性好的材料，减少热量传入舱内；也可以在返回舱的内侧放置一层熔点低的物质，在热量传进来时，让该物质熔化吸热。
3．（2026·青海西宁·二模）如图所示是不同形式能量的相互转化图，其中圆圈内B的能量形式是 能，序号1的实例可以是 。
【答案】 电 发电机
【详解】[1]由图可知，加热器不存在发电的功能，但可以将电能转化为内能，因此圆圈内A的能量形式是内能，B是电能。
[2]序号1是机械能转化为电能，故实例可以是发电机。
4．（2022·湖南益阳·中考真题）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　）
A．燃料燃烧时发热
B．用热水袋取暖
C．钻木取火
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
【答案】B
【详解】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意；
B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意；
C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意；
D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。
故选B。
5．（2021·贵州遵义·中考真题）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　）
A．装置所具有的机械能始终不变
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
【答案】B
【详解】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确；
D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。
故选B。
6．（2026·河南郑州·三模）对于下列四幅图所示的情景，说法正确的是（　　）
A．图甲中，紧固锤头时主要是利用了锤柄的惯性
B．图乙中，降落伞和人一起减速时，人对绳的拉力和绳对人的拉力不是相互作用力
C．图丙中，跳台滑雪运动时，运动员滑到空中最高点C时速度不为0
D．图丁中，天荒坪蓄水电站开闸发电时可以将水的机械能全部转化为电能
【答案】C
【详解】A．锤头松动时，把锤柄的一端在水泥地上撞几下，即该过程中，锤头和锤柄都处于运动状态，当锤柄撞击到地面时运动停止，而锤头由于惯性仍保持运动状态，从而使锤头套紧，故A错误；
B．降落伞和人一起减速时，人对绳的拉力和绳对人的拉力同时作用在绳和人上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，符合相互作用力的特点，是相互作用力，故B错误；
C．跳台滑雪运动时，运动员滑到空中最高点C时在水平方向上仍有一定速度，故速度不为0，故C正确；
D．在能量转化过程中，总存在一定的能量损耗，天荒坪蓄水电站开闸发电时不可能将水的机械能全部转化为电能，故D错误。
故选C。
7．（2026·陕西西安·一模）现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、Bi2Te3、Sb2Te3等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将热能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　）
A．汽车发动机 B．冰箱冷冻室 C．电热毯 D．电暖气
【答案】B
【详解】A．汽车发动机主要将内能转化为机械能，故A不符合题意；
B．冰箱冷冻室通过物态变化实现热量转移，高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面，冰箱冷冻室可以将废热转化为电能，故B符合题意；
CD．电热毯、电暖气都是将电能转化为内能，故CD不符合题意。
故选B。
8．（2026·贵州铜仁·三模）2024年10月全球最大的26兆瓦级海上风力发电机组在福建下线，进一步提升我国制造水平，它发电时利用的能量是（　　）
A．核能 B．水能 C．光能 D．风能
【答案】D
【详解】风力发电机将风能转化为电能，因此它发电时利用的能量是风能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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