14.3 能量的转化和守恒 练习
一、单选题
1．根据能量守恒定律，下列说法正确的是
A．只要科技足够先进，不需要外界能量的永动机是可以制成的
B．我们消耗了电能，电能就转化为其它形式的能量了
C．能量是守恒的，世界不会有能源危机
D．植物吸收太阳光进行光合作用将光能转化为内能
2．要提高能量的利用效率，除了不随便浪费能源外，主要还需改进应用能源的技术．对于常采用的措施，下列说法中不正确的是
A．让燃料充分燃烧 B．采用保温隔热措施，减少热量的散失
C．充分利用余热和减少有害摩擦 D．增加能量的转化环节
3．装机万千瓦的长阳清江抽水蓄能水电站正在兴建。如图所示是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库抽到上库储存；在用电高峰时，从上库向下库放水发电。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．水轮机的效率可以达到
4．如图所示试管中装有水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾后，小叶轮转动，下列说法正确的是
A．小叶轮的转动是热传递的结果
B．小叶轮的转动是内能转化为机械能
C．小叶轮的转动是机械能转化为内能
D．内燃机中的压缩冲程与此相同
5．中国古诗词是对自然现象和社会生活的反映，蕴含着许多科学道理。下列对划线部分的相关科学解释不合理的是（ ）
A．道狭草木长，夕露沾我衣——空气中的水蒸气遇冷凝结形成露珠，是液化现象
B．花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴——温度升高，分子运动加快
C．煮豆然豆其，豆在釜中泣——燃烧秸秆的过程，是热能转化成了化学能
D．流法背曾施力，气爽中宵便负心——扇扇子可以加快水分蒸发，吸收热量
6．关于能量的转化和转移，下列说法正确的是（ ）
A．冬天用热水袋取暖，内能发生了转移
B．给手机充电是将化学能转化为电能
C．暖瓶塞被热气冲开，机械能转化为内能
D．燃料燃烧是将内能转化为化学能
7．下列关于能量转化，说法中正确的是（ ）
A．热机将内能转化为电能
B．发电机发电时，将内能转化为电能
C．手机电池给手机供电时，将电能转化为化学能
D．电动机工作时，电能转化为机械能
8．下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是
A．水轮机带动发电机发电：电能转化为机械能 B．电动机工作：机械能转化为电能
C．燃料燃烧：化学能转化为内能 D．汽油机的压缩冲程：内能转化为机械能
二、多选题
9．用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（ ）
A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的
B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能
C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能减少
10．关于如图所示的实验，下列说法正确的是（ ）
A．这个实验说明物体的内能可用来对外做功
B．对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加
C．此过程中水蒸气内能转化为木塞的机械能
D．酒精燃烧是将内能转化为化学能
三、填空题
11．古人“钻木取火”，摩擦生热，是把 转化为 。
12．写出与下列运动形式对应的能量．
机械运动
电荷运动
分子无规则运动
化学反应
13．给手机充电的过程中，是电能转化为 能和 能．
14．“东风快递，使命必达”，如图所示的是国庆阅兵式上我国首次亮相的高超音速导弹DF﹣17，该导弹的最快速度可达10马赫（1马赫=1倍音速）。DF﹣17采用火箭动力助推火箭发动机 （选填“属于”“不属于”）内燃机。DF﹣17的表面层由耐高温材料制成，这是因为DF﹣17弹头从太空返回地面过程中与大气发生摩擦，将机械能转化为 能，导致温度升高。
15．如图，2021年9月20日，搭载着“天舟三号”货运飞船的“长征七号”遥四运载火箭，在海南文昌航天发射场成功发射。火箭采用液态氢作为燃料，是因为液态氢具有较大的 （选填“比热容”或“热值”）。火箭升空的过程中，燃料的 能最终主要转化为火箭的机械能。
四、实验题
16．如图所示，将一个薄壁金属筒固定在桌面上，筒里放一些乙醚，用塞子将筒口塞紧．拿一根绳子在筒外绕几圈并迅速来回拉动，将会看到塞子跳离筒口．
(1)拉动绳子克服摩擦做功，是将机械能转化为 能；
(2)请说出该实验中某一现象并简述其原因．
现象： ；
原因： ．
17．小杨一家暑假期间自驾车到贵阳旅游，途中小杨发现在高速公路的旁边有一些避险车道的标志和避险车道，好奇的小杨问了爸爸避险车道的作用。小杨爸爸解释道：“避险车道是指在长陡下坡路段行车道外侧增设的供速度失控（刹车失灵）车辆驶离正线安全减速的专用车道。避险车道主要由引道、制动车道、服务车道及辅助设施（路侧护栏、防撞设施、施救锚栓、呼救电话、照明）等组成。”爸爸的话引起了小杨的思考：避险车道要修多长才能让车辆避免失控造成危险呢？在设计避险车道的长度时，人们要考虑失控车辆的哪些因素呢？对此，小杨做出了以下猜想：
猜想一：避险车道的长度与车辆的速度有关；猜想二：避险车道的长度与车辆的质量有关；
假期结束后，针对这个问题与自己的猜想，小杨与同学们用下图的器材进行了实验探究：
（1）汽车冲上避险车道后机械能不断的 （选填“变大”、“不变”、“变小”）；
（2）用图乙所示的探究装置研究猜想一，图中用斜面 代表避险车道，斜面1和斜面2相对而立且与水平面平滑连接，让质量相同的小车从斜面1的不同高度处由静止自由滑下，这样做的目的是为了改变小车冲上斜面2之前的 ，然后测出小车冲上斜面2的长度；
（3）多次实验后，两个斜面上均留下了多个释放位置和滑行距离的标记，无法区分哪次实验与哪个标记对应。为了避免这个问题，实验时可以采取的方法是 。分析数据最后得出避险车道的长度与车辆的速度有关；
（4）该小组的其他同学在探究“避险车道的长度与车辆质量的关系”时将实验装置改成图丙，弹簧右端固定在墙上（平面与斜面平滑连接），用两个质量不同的小车将同一弹簧压缩到相同的位置，放手后将小车弹出并冲上斜面2，测出小车在斜面2上滑行的长度就可以探究避险车道的长度与车辆质量的关系。你认为这种方案是否可行？ ，理由是 。
五、综合题
18．小华体型肥胖，老师留心观察发现，小华经常吃玉米棒子和快餐面。老师上网查得我们生活中常见主食提供的能量如表所示，小华午餐主食经常食用一个玉米棒子（约200g）和一袋快餐面（100g）；
食物名称 每百克食物提供的能量/kJ
米饭 479
玉米 1407
馒头 979
方便面 1982
(1)食物也是一种“燃料”，在人体内燃烧时 能转化为 能；
(2)一般我们洗淋浴时将温度调到42℃左右，若小华午餐食物提供的能量全部用来加热水，这些能量大约可以让多少kg的水从20℃升高到42℃？ [c水＝4.2×103J/（kg·℃），计算结果保留整数]
19．随着科技的发展，机器人越来越多的进入了我们的生活．在广州某餐厅就出现了机器人服务员．当客人一走进餐厅，就闻到诱人的香味，坐下后，机器人就会双手奉上菜单且向客人问好，随后机器人会亲自为客人端上可口的饭菜．此外，该机器人还会跳舞，更让人赞叹的是该机器人每天工作十多个小时，只需充电一次，充电一次的电费仅为二元左右．请写出两个上述情景中涉及到的物理现象和对应的物理知识．
示例：物理现象：机器人能够向前行走；对应知识：机器人受到地面对它向前的摩擦力．
物理现象： ；对应知识： ．
物理现象： ；对应知识： ．
六、计算题
20．如图所示，一种便携式燃气炉，用瓶装丁烷气体作燃料，已知某品牌瓶装丁烷气体的质量为250g，丁烷的热值为q＝7×107J/kgC水＝4.2×103J/（kg ℃）问：
（1）丁烷气体在燃烧时，能量转化是 ．
（2）完全燃烧0.1kg的丁烷气体，可以发出多少热量 ？
（3）若该燃气炉的效率为30%，丁烷燃烧放出的热量被水吸收，一瓶气体能使多少千克的水温度升高50℃ ？
21．某家庭用的燃气热水器，将40kg的水从12℃加热到62℃，完全燃烧了0.42m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），煤气的热值为4×107J/m3。试求：
（1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）该热水器烧水的效率是多少？
参考答案：
1．B
【详解】A．永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故A项错误；
B．能量在转化的过程中，即不能凭空产生，也不能凭空消失，电能转化为其他形式的能量也是如此，不会消失，故B项正确；
C．能量在使用中发生转化和转移，总量是不会变化的，但能源不是取之不尽用之不竭，也会发生危机，故C项错误；
D．植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能，储存在植物体内，故D项错误。
2．D
【分析】能量的利用效率是有效利用的能量与总能量之比．要提高能量的利用率就需要不浪费能源、减少能量的损失．
【详解】A、让燃料充分燃烧可以提高能量的利用率，故A正确，不符合题意；
B、采用保温隔热措施，减少热量的损失也可以提高燃料的利用率，故B正确，不符合题意；
C、充分利用余热和减少有害摩擦，减少了能量的损失，提高了燃料的利用率，故C正确，不符合题意；
D、增加能量的转化环节，不一定能提高能量的利用率，有可能使能量在转化过程中造成损失，故D错误，符合题意．
故选D．
3．D
【详解】AB．该抽水蓄能水电站抽水蓄能时，消耗电能，将电能转化为机械能储存起来；发电时，水的重力势能减小，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，水具有的重力势能机械能越多，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．水轮机工作过程中需要克服摩擦力做功，所以其效率不可能达到，故D错误，符合题意。
故选D。
4．B
【详解】燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，这种内能传递给水，水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，转化成了叶轮的机械能，是内能做功的结果；故选项AC错误，选项B正确；内燃机的压缩冲程是压缩空气做功，将机械能转为内能，故D错误．
5．C
【详解】A．道狭草木长，夕露沾我衣——空气中的水蒸气遇冷凝结形成露珠，是液化现象，故A正确，A不符合题意；
B．花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴——温度升高，分子运动加快，故B正确，B不符合题意；
C．煮豆然豆其，豆在釜中泣——燃烧秸秆的过程，是化学能转化成了内能，故C错误，C符合题意；
D．流法背曾施力，气爽中宵便负心——扇扇子可以加快水分蒸发，吸收热量，故D正确，D不符合题意。
故选C。
6．A
【详解】A．冬天用热水袋取暖，是内能发生了转移，是通过热传递来改变物体的内能，故A正确；
B．给手机充电是将电能转化为化学能，故B错误；
C．暖瓶塞被热气冲开，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C错误；
D．燃料燃烧是将化学能转化为内能，故D错误。
故选A。
7．D
【详解】A．热机工作时将内能转化为机械能。故A项错误；
B．发电机发电时，将其他形式的能转化为电能。故B项错误；
C．手机电池给手机供电时，将化学能转化为电能。故C项错误；
D．电动机工作时，消耗了电能，获得了机械能，其能量转化是电能转化为机械能。故D项正确。
故选D。
8．C
【详解】A、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故A错误；
B、电动机工作时，将电能转化为机械能，故B错误；
C、燃料燃烧都是将化学能转化为内能，故C正确．
D、汽油机的压缩冲程中，将机械能转化为内能，故D错误；
故选C．
9．CD
【详解】A．试管中的水是靠热传递的方式增加内能的，故A错误；
B．水蒸气对木塞做功，把内能转化为机械能，故B错误；
C．水蒸气对木塞做功，把内能转化为机械能，与汽油机做功冲程原理相同，故C正确；
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，所以水蒸气的内能减少，故D正确。
故选CD。
10．AC
【详解】A．由图看出水蒸气对木塞做功，使木塞飞出，可以说明物体的内能可用来对外做功，故A正确；
B．水蒸气对木塞做功，水蒸气温度降低，内能减小，故B错误；
C．水蒸气对木塞做功，水蒸气温度降低，内能减小，转化为木塞的机械能，使木塞飞出，故C正确；
D．酒精燃烧，发生化学变化，是将化学能转变为内能，故D错误。
故选AC。
11． 机械能 内能
【详解】[1][2]古人“钻木取火”是摩擦生热过程，消耗了机械能，使物体的内能增大，即机械能转化为内能。
12． 为机械能 电磁能 内能 化学能
【详解】不同的运动形式对应着不同的能量形式，我们将机械运动而产生的能量，称为机械能；电荷运动对应电磁能，分子的无规则运动体现在物体的内能上；而化学反应所具有的能我们称之为化学能．
13． 化学能 内
【详解】给手机充电的过程中，电能主要转化为化学能储存起来，同时有一部分电能转化为内能散失掉．
14． 不属于 内
【详解】[1]喷气发动机工作时它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，不是燃料在汽缸内部燃烧，不属于内燃机。
[2]DF﹣17弹头从太空返回地面过程中与大气发生摩擦，弹头克服摩擦做功，将机械能转化成内能，导致温度升高。
15． 热值 化学
【详解】[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，是因为完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，因而原因是液态氢具有较高的热值。
[2]火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出燃料内部的化学能，最终主要转化为火箭的机械能。
16． 内 塞子跳离筒口 乙醚蒸汽对外做功，内能转化为机械能
【详解】解答：（1）拉动绳子时，克服绳子与筒壁相互摩擦做功，使其内能增大，温度升高，所以机械能转化为内能；（2）现象①：塞子被弹起；原因：筒内气体膨胀对活塞做功，内能转化为机械能．现象②：筒口出现白雾；原因：气体膨胀做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小液滴．
17． 变小 2 速度 每次斜面1的高度和冲上斜面2的位置都标上对应的序号 不可行 没有控制小车的速度相同
【详解】（1）[1]避险车道粗糙不平，汽车冲上避险车道后需克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能不断变小。
（2）[2][3]由于小车从不同的高度滑下，到达水平面时的速度是不同的，因此用图乙所示的探究装置研究猜想一，小车冲上斜面2，图中用斜面2代表避险车道，斜面1和斜面2相对而立且与水平面平滑连接，让质量相同的小车从斜面1的不同高度处由静止自由滑下，这样做的目的是为了改变小车冲上斜面2之前的速度，然后测出小车冲上斜面2的长度，从而探究猜想一。
（3）[4]多次实验后，两个斜面上均留下了多个释放位置和滑行距离的标记，无法区分哪次实验与哪个标记对应，对实验结果产生一定的影响。为了避免这个问题，实验时可以采取的方法是每次斜面1的高度和冲上斜面2的位置都标上对应的序号，这样便于实验的探究。
（4）[5][6]根据控制变量法可知，该小组的其他同学在探究“避险车道的长度与车辆质量的关系”时，必须控制速度相同。将实验装置改成图丙，弹簧右端固定在墙上（平面与斜面平滑连接），用两个质量不同的小车将同一弹簧压缩到相同的位置，弹簧的弹性势能相同，转化为小车的动能相同，而质量不同，则小车的速度不同，故这种方案不可行，理由是没有控制速度相同。
18． 化学 内 52kg
【详解】(1)[1][2]食物也是一种“燃料”，燃料具有化学能，在人体内燃烧时化学能转化为内能。
(2)[3]午餐提供能量
由题意可知，水吸收的热量
由可得，加热水的质量
这些能量大约可以让52kg的水从20℃升高到42℃。
答：(1) 食物也是一种“燃料”，在人体内燃烧时化学能转化为内能。
(2)若小华午餐食物提供的能量全部用来加热水，这些能量大约可以让52kg的水从20℃升高到42℃。
19． 机器人使用一段时间需要充电 充电的过程中，是把电能转化为化学能 机器人给客人端菜 机器人对菜盘施加了一个竖直向上的支持力
【详解】材料中所涉及到的物理现象与相关知识有：物理现象1:机器人使用一段时间需要充电．对应知识1:充电的过程中，是把电能转化为化学能．物理现象2:机器人给客人端菜．
对应知识2:机器人对菜盘施加了一个竖直向上的支持力．物理现象3:机器人能够跳舞和行走对应知识3:把机器人的电能转化为机械能．
20． 化学能转化为内能 7×106J 25kg
【分析】（1）用打火机点火是利用燃料燃烧将化学能转化为内能；
（2）已知丁烷气体的质量和热值，利用Q放=mq得到完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量；
（3）根据效率的公式得到水吸收的热量，根据Q吸=cm△t可求水的质量．
【详解】（1）丁烷气体燃烧时，此过程中的能量转化关系是将燃料的化学能转化为内能；
（2）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：Q放=mq=0.1kg×7×107J/kg=7×106J；
（3）由题知，完全燃烧0.25kg的丁烷气体可以放出的热量：，
水吸收的热量：，
水的质量：．
21．（1）1.68×107J；（2）8.4×106J；（3）50%
【详解】（1）煤气完全燃烧放出的热量为
（2）水吸收的热量为
（3）该热水器烧水的效率为
答：（1）煤气完全燃烧放出的热量为。
（2）水吸收的热量为。
（3）该热水器烧水的效率为50%。
