能量守恒教師版

能量守恒考情透析考情透析考情透析考情透析中考考點(diǎn)考查頻率考點(diǎn)難度四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理★★熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)化★★★熱機(jī)的效率★★★燃料的熱值★★★★熱值相關(guān)計(jì)算★★★★能量守恒定律及應(yīng)用★★日常生活中的能量轉(zhuǎn)化/轉(zhuǎn)移★★★【考情分析】熱機(jī)是內(nèi)能利用最典型的例子。對此考點(diǎn)的考查題型大都是選擇題和填空題。主要命題點(diǎn)有：熱機(jī)工作原理、內(nèi)燃機(jī)四沖程工作過程和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系等。主要命題點(diǎn)有：熱值的概念及相關(guān)計(jì)算、熱機(jī)效率相關(guān)計(jì)算等。能量守恒定律是自然界普遍遵守的規(guī)律，所以認(rèn)識能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移以及在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中能量的守恒成為?？紵狳c(diǎn)。命題點(diǎn)主要有：能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的辨別、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性、能量守恒定律及其應(yīng)用等?？键c(diǎn)突破考點(diǎn)突破關(guān)鍵知識關(guān)鍵知識一、能量守恒定律1.能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移：各種形式的能量都可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化.用熱傳遞的方法改變內(nèi)能，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體的過程；用做功的方法改變內(nèi)能，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的過程。2.能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.二、能量轉(zhuǎn)換裝置的效率問題這個(gè)問題屬于難點(diǎn)，是與本節(jié)有關(guān)的拓展性知識。是學(xué)生開拓實(shí)驗(yàn)，提高物理思維素養(yǎng)的好素材。能量轉(zhuǎn)換裝置的效率等于轉(zhuǎn)換的能量與輸入的總能量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。根據(jù)定義，若W為轉(zhuǎn)換的能量，Q為輸入的總能量，η為能量轉(zhuǎn)換裝置的效率，則：η=考點(diǎn)01考點(diǎn)01典例題典例題01（2019年?四川省?廣安市?歷年真題）下列關(guān)于能量的說法中，正確的是(

)A.電水壺工作時(shí)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能

B.植物的光合作用是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.用熱水泡腳，身體會感覺暖和，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化

D.能量無論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，能量總和會逐漸減少【答案】B

【解析】【分析】

解決此題的關(guān)鍵是知道各種現(xiàn)象的能量儲存方式和轉(zhuǎn)化方式，判斷減小的能和獲得的能分別是哪一個(gè)。

自然界中的能量都以各種形式的能儲存起來，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

【解答】

A.電水壺工作時(shí)，消耗了電能，得到了內(nèi)能，因此是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故A錯(cuò)誤；

B.植物的光合作用是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B正確；

C.用熱水泡腳是通過熱傳遞改變身體內(nèi)能的，將水的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到身體，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)能量守恒可知，能量無論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，能量總和會不變，故D錯(cuò)誤。

故選B。典例題典例題02（2024?北京市?市轄區(qū)?模擬題）福州江濱大道繽紛園入口處，安裝了兩盞“風(fēng)光互補(bǔ)”景觀節(jié)能燈，它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”太陽能電池板。關(guān)于節(jié)能燈的設(shè)計(jì)解釋合理的是(

)A.小風(fēng)扇是用來給太陽能電池板散熱的

B.蓄電池在白天充電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

D.蓄電池在夜晚放電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】B

【解析】A.小風(fēng)扇的作用可以把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，不是用來散熱的，故A不符合題意；B.蓄電池在白天充電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，故B符合題意；C.小風(fēng)扇是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故C不符合題意；D.蓄電池在夜晚放電時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D不符合題意。故選B?？键c(diǎn)0考點(diǎn)02能量守恒定律典例題典例題03（2023?安徽省?合肥市?模擬題）中國古代玩具飲水鳥(如圖所示)被譽(yù)為“愛因斯坦也吃驚的玩具”，它的神奇之處在于：在鳥的面前放上一杯水，鳥就會俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起來；可是直立一會兒它又會俯下身去，等到鳥嘴浸到了水，“喝”了一口，又會直立起來，飲水鳥這種“自動喝水”的現(xiàn)象______(選填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律?！敬鸢浮孔裱?/p>

【解析】解：飲水鳥“自動喝水”的現(xiàn)象中發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，遵循能量守恒定律。

故答案為：遵循。

所有能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都遵循能量守恒定律。

本題考查了能量守恒定律、杠桿的特點(diǎn)，屬于基礎(chǔ)題。典例題典例題04（2024·全國·同步練習(xí)）如圖所示，從斜面上滾下的小球能推動平面上的木塊前進(jìn)一段距離，最后小球和木塊都靜止，對此現(xiàn)象，下列說法中正確的是(

)

A.小球和木塊的機(jī)械能都消失了

B.小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到木塊上，但機(jī)械能的總量保持不變

C.小球與木塊都靜止后，能量不守恒了

D.小球和木塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量(如內(nèi)能等)，但能的總量保持不變【答案】D

【解析】A、由能量守恒定律可知，能量不會消失，故A錯(cuò)誤；

BCD、最后小球和木塊都靜止了，說明小球和木塊的機(jī)械能減小了；由于小球跟斜面、小球和木塊與水平面間都有摩擦存在，小球和木塊都要克服摩擦做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但在能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量保持不變，故BC錯(cuò)誤，D正確。

故選：D。

小球在高處時(shí)具有重力勢能，當(dāng)小球滾下時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，在小球與木塊共同前進(jìn)的過程中，機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。據(jù)此來對各選項(xiàng)做出判斷。

本題通過一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)分析能量的轉(zhuǎn)化過程，難度不大，但很典型。典例題典例題05（2024?安徽省?模擬題）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，利用酒精燈將燒杯中質(zhì)量為400g、初溫為70℃的水加熱至沸騰的過程中完全燃燒了7g酒精，則該加熱裝置的熱效率為_____。[c水【答案】24%

【解析】解：水的質(zhì)量為m水=400g=0.4kg；

水吸收的熱量為Q吸=c水m水(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×0.4kg×(100℃?70℃)=5.04×104J；

酒精的質(zhì)量m酒精典例題典例題06（2024?山東省?德州市?月考試卷）某臺汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200?r/min，在1?s內(nèi)，汽油機(jī)完成了

個(gè)工作循環(huán)．若這臺汽油機(jī)改用天然氣做燃料，完全燃燒0.07?m3天然氣釋放的熱量為

J，若這些熱量的30%被水吸收，可將4?kg的水由20℃加熱到

【答案】102.94×10

【解析】飛輪轉(zhuǎn)速為1200?r/min=20?r/s，即在1?s內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)20?r，1?s內(nèi)完成10個(gè)工作循環(huán)；Q放=Vq天然氣=0.07?m3×4.2×107

J/跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1.如圖所示的實(shí)驗(yàn)，在軟木塞沖出試管口的過程中，下列說法正確的是(

)A.水蒸氣對軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能增大

B.水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能

C.軟木塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水蒸氣的內(nèi)能

D.能量的轉(zhuǎn)化形式與熱機(jī)壓縮沖程相同

【答案】B

【解析】【分析】

(1)做功可以改變物體的內(nèi)能，當(dāng)外界對物體做功時(shí)，物體的內(nèi)能增大，當(dāng)物體對外界做功時(shí)，物體的內(nèi)能就會減小；

(2)內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

本題考查了能量的轉(zhuǎn)化、熱機(jī)的工作原理，屬于基礎(chǔ)性題目。

【解答】

ABC、圖中的水蒸氣對軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能，水蒸氣的內(nèi)能減小，軟木塞的機(jī)械能增加，故AC錯(cuò)誤，B正確；

D、圖中的能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與熱機(jī)的做功沖程能量轉(zhuǎn)化相同，故D錯(cuò)誤。2.電網(wǎng)白天用電多，深夜用電少．為了使核電站穩(wěn)定工作和充分利用能源，如圖所示，抽水蓄能電站的電動水泵深夜將山下水庫的水抽到山頂水庫，消耗的電能為E1；白天再把昨晚所抽的水放出，推動水輪機(jī)發(fā)電，得到的電能為E2.則(

)

A.電能是可再生能源

B.水輪發(fā)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

C.抽水時(shí)消耗電能全部轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能

D.E【答案】D

【解析】電能是不可再生能源，A錯(cuò)誤

水輪發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤

抽水時(shí)消耗電能一部分轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能，不是全部，C錯(cuò)誤

電動水泵和發(fā)電機(jī)的的效率都不可能為100%，所以E2<小孟同學(xué)用燃?xì)庠顚⒁粔刭|(zhì)量為1500g的水從初溫20℃加熱到100℃，若此次加熱的效率為63%，則至少需要消耗______m3的天然氣。[q天然氣=3.2×【答案】0.025

【解析】【解答】水吸收的熱量：

Q吸=cm(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃?20℃)=5.04×105J；

根據(jù)題意可知，天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Q吸η=5.04×1054.當(dāng)行駛在水平地面上的汽車，汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)完成

個(gè)沖程。若汽車行駛過程中消耗汽油2kg，則這些汽油完全燃燒能放出

J的熱量。在緊急剎車時(shí)，剎車片會發(fā)燙，這是通過

的方式增加物體內(nèi)能的；汽車在制動過程中，速度不斷減小，能的總量

(填“減少”、“增加”、“不變”)，轉(zhuǎn)化獲得的能量無法自動轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化具有

性。(汽油熱值4.6×10【答案】80；9.2×107【解析】(1)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，即40r/s；則在1s內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)是40轉(zhuǎn)，因?yàn)樗臎_程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，所以此時(shí)共完成80個(gè)沖程；

(2)2kg汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：

Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J。

(3)剎車片發(fā)熱，是剎車片克服摩擦做功，使剎車片的內(nèi)能增加、溫度升高，是通過做功途徑改變物體內(nèi)能；

(4)汽車在制動過程中，速度不斷減小，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但能的總量不變；轉(zhuǎn)化獲得的能量無法自動轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化具有方向性。

故答案為：80；9.2×107；做功；不變；方向。

(1)四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，活塞往復(fù)1次，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對外做功1次。

(2)知道汽油的質(zhì)量和熱值，利用Q放=mq5.閱讀焦耳熱功實(shí)驗(yàn)短文，回答文后的問題。大家都知道“摩擦生熱”。那摩擦做功與產(chǎn)生熱量之間存在怎樣的關(guān)系？焦耳等科學(xué)家運(yùn)用多種方法、不同實(shí)驗(yàn)，測出做功(W)和做功產(chǎn)生的熱(1)其中最經(jīng)典的是1847年焦耳設(shè)計(jì)的以下實(shí)驗(yàn)：如圖，在一個(gè)裝滿水的絕熱桶里放入銅制的翼輪，多次用下落的重物帶動翼輪上的葉片轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的葉片與水摩擦，產(chǎn)生的熱使水的溫度升高，焦耳通過測量_____________和重物下落的距離，計(jì)算出重物做的功，即翼輪克服水的摩擦所做的功(W)，測量絕熱桶中水升高的溫度，從而計(jì)算出水吸收的熱(2)焦耳做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是研究摩擦做功與________的關(guān)系。(3)根據(jù)你所學(xué)知識，結(jié)合此試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，不計(jì)能量損耗，理論上可以得到：W、Q兩者數(shù)值的關(guān)系式應(yīng)該是_______。

【答案】(1)所掛重物的重力(質(zhì)量)；(2)產(chǎn)生熱量；(3【解析】【詳解】(1)焦耳通過測量所掛重物的重力(質(zhì)量)和重物下落的距離，計(jì)算出重物所做的功，即W=G?=mg?．

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作可知，這一步的操作是用桶中水的質(zhì)量和水升高的溫度，運(yùn)用公式Q=cmΔt計(jì)算出水吸收的熱。

(3)不計(jì)熱量損耗，根據(jù)能量守恒可知，理論上，W、Q兩者數(shù)值的關(guān)系應(yīng)該是W=Q

即克服摩擦力做的功轉(zhuǎn)化為熱量。6.如圖所示，某同學(xué)用燃?xì)庠顭o餐具消毒。已知密閉鍋內(nèi)水的質(zhì)量為5kg，水的初溫為25℃，當(dāng)水剛好燒開時(shí)，共消耗了0.05m3的天然氣，該燃?xì)庠顭臒嵝蕿?4%。[水的比熱容為4.2×103(1)0.05m(2)以上過程中，水吸收的熱量；(3)密閉的鍋內(nèi)水燒開時(shí)的溫度。