能量守恒教师版

能量守恒考情透析考情透析考情透析考情透析中考考点考查频率考点难度四冲程内燃机的工作原理★★热机的能量转化★★★热机的效率★★★燃料的热值★★★★热值相关计算★★★★能量守恒定律及应用★★日常生活中的能量转化/转移★★★【考情分析】热机是内能利用最典型的例子。对此考点的考查题型大都是选择题和填空题。主要命题点有：热机工作原理、内燃机四冲程工作过程和能量转化关系等。主要命题点有：热值的概念及相关计算、热机效率相关计算等。能量守恒定律是自然界普遍遵守的规律，所以认识能量转化和转移以及在转化和转移过程中能量的守恒成为常考热点。命题点主要有：能量转化和转移的辨别、能量转化和转移的方向性、能量守恒定律及其应用等。考点突破考点突破关键知识关键知识一、能量守恒定律1.能量的转化和转移：各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化.用热传递的方法改变内能，实质上是内能从高温物体转移到低温物体的过程；用做功的方法改变内能，实质上是内能和机械能相互转化的过程。2.能量守恒定律：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其他形式，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.二、能量转换装置的效率问题这个问题属于难点，是与本节有关的拓展性知识。是学生开拓实验，提高物理思维素养的好素材。能量转换装置的效率等于转换的能量与输入的总能量之比，用百分数表示。根据定义，若W为转换的能量，Q为输入的总能量，η为能量转换装置的效率，则：η=考点01考点01典例题典例题01（2019年•四川省•广安市•历年真题）下列关于能量的说法中，正确的是(

)A.电水壶工作时是将内能转化为电能

B.植物的光合作用是将光能转化为化学能

C.用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转化

D.能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少【答案】B

【解析】【分析】

解决此题的关键是知道各种现象的能量储存方式和转化方式，判断减小的能和获得的能分别是哪一个。

自然界中的能量都以各种形式的能储存起来，在一定条件下可以相互转化。

【解答】

A.电水壶工作时，消耗了电能，得到了内能，因此是将电能转化为内能的过程，故A错误；

B.植物的光合作用是将光能转化为化学能，故B正确；

C.用热水泡脚是通过热传递改变身体内能的，将水的内能转移到身体，故C错误；

D.根据能量守恒可知，能量无论是转化还是转移，能量总和会不变，故D错误。

故选B。典例题典例题02（2024•北京市•市辖区•模拟题）福州江滨大道缤纷园入口处，安装了两盏“风光互补”景观节能灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是(

)A.小风扇是用来给太阳能电池板散热的

B.蓄电池在白天充电时，将电能转化为化学能

C.小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能

D.蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能【答案】B

【解析】A.小风扇的作用可以把风能转化为电能，不是用来散热的，故A不符合题意；B.蓄电池在白天充电时，将电能转化为化学能储存起来，故B符合题意；C.小风扇是利用电磁感应现象把风能转化为电能，故C不符合题意；D.蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D不符合题意。故选B。考点0考点02能量守恒定律典例题典例题03（2023•安徽省•合肥市•模拟题）中国古代玩具饮水鸟(如图所示)被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”，它的神奇之处在于：在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来；可是直立一会儿它又会俯下身去，等到鸟嘴浸到了水，“喝”了一口，又会直立起来，饮水鸟这种“自动喝水”的现象______(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。【答案】遵循

【解析】解：饮水鸟“自动喝水”的现象中发生了能量的转移和转化，遵循能量守恒定律。

故答案为：遵循。

所有能量的转化和转移都遵循能量守恒定律。

本题考查了能量守恒定律、杠杆的特点，属于基础题。典例题典例题04（2024·全国·同步练习）如图所示，从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是(

)

A.小球和木块的机械能都消失了

B.小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变

C.小球与木块都静止后，能量不守恒了

D.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量(如内能等)，但能的总量保持不变【答案】D

【解析】A、由能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；

BCD、最后小球和木块都静止了，说明小球和木块的机械能减小了；由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在，小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故BC错误，D正确。

故选：D。

小球在高处时具有重力势能，当小球滚下时，重力势能转化为动能，在小球与木块共同前进的过程中，机械能再转化为内能。据此来对各选项做出判断。

本题通过一个简单的实验分析能量的转化过程，难度不大，但很典型。典例题典例题05（2024•安徽省•模拟题）在一个标准大气压下，利用酒精灯将烧杯中质量为400g、初温为70℃的水加热至沸腾的过程中完全燃烧了7g酒精，则该加热装置的热效率为_____。[c水【答案】24%

【解析】解：水的质量为m水=400g=0.4kg；

水吸收的热量为Q吸=c水m水(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.4kg×(100℃−70℃)=5.04×104J；

酒精的质量m酒精典例题典例题06（2024•山东省•德州市•月考试卷）某台汽油机飞轮的转速为1200 r/min，在1 s内，汽油机完成了

个工作循环．若这台汽油机改用天然气做燃料，完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量为

J，若这些热量的30%被水吸收，可将4 kg的水由20℃加热到

【答案】102.94×10

【解析】飞轮转速为1200 r/min=20 r/s，即在1 s内飞轮转20 r，1 s内完成10个工作循环；Q放=Vq天然气=0.07 m3×4.2×107

J/跟踪训练跟踪训练1.如图所示的实验，在软木塞冲出试管口的过程中，下列说法正确的是(

)A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大

B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能

C.软木塞的机械能转化为水蒸气的内能

D.能量的转化形式与热机压缩冲程相同

【答案】B

【解析】【分析】

(1)做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小；

(2)内燃机的压缩冲程中，将机械能转化为内能；做功冲程中，将内能转化为机械能。

本题考查了能量的转化、热机的工作原理，属于基础性题目。

【解答】

ABC、图中的水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，水蒸气的内能减小，软木塞的机械能增加，故AC错误，B正确；

D、图中的能量转化是内能转化为机械能，与热机的做功冲程能量转化相同，故D错误。2.电网白天用电多，深夜用电少．为了使核电站稳定工作和充分利用能源，如图所示，抽水蓄能电站的电动水泵深夜将山下水库的水抽到山顶水库，消耗的电能为E1；白天再把昨晚所抽的水放出，推动水轮机发电，得到的电能为E2.则(

)

A.电能是可再生能源

B.水轮发电机将电能转化为机械能

C.抽水时消耗电能全部转化为水的机械能

D.E【答案】D

【解析】电能是不可再生能源，A错误

水轮发电机是将机械能转化为电能，B错误

抽水时消耗电能一部分转化为水的机械能，不是全部，C错误

电动水泵和发电机的的效率都不可能为100%，所以E2<小孟同学用燃气灶将一壶质量为1500g的水从初温20℃加热到100℃，若此次加热的效率为63%，则至少需要消耗______m3的天然气。[q天然气=3.2×【答案】0.025

【解析】【解答】水吸收的热量：

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

根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸η=5.04×1054.当行驶在水平地面上的汽车，汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内汽油机完成

个冲程。若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出

J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过

的方式增加物体内能的；汽车在制动过程中，速度不断减小，能的总量

(填“减少”、“增加”、“不变”)，转化获得的能量无法自动转化为机械能，这是因为能量的转化具有

性。(汽油热值4.6×10【答案】80；9.2×107【解析】(1)汽油机飞轮的转速为2400r/min，即40r/s；则在1s内转动的圈数是40转，因为四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，所以此时共完成80个冲程；

(2)2kg汽油完全燃烧产生的热量：

Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J。

(3)刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能；

(4)汽车在制动过程中，速度不断减小，一部分机械能转化为内能，但能的总量不变；转化获得的能量无法自动转化为机械能，这是因为能量的转化具有方向性。

故答案为：80；9.2×107；做功；不变；方向。

(1)四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，活塞往复1次，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。

(2)知道汽油的质量和热值，利用Q放=mq5.阅读焦耳热功实验短文，回答文后的问题。大家都知道“摩擦生热”。那摩擦做功与产生热量之间存在怎样的关系？焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功(W)和做功产生的热(1)其中最经典的是1847年焦耳设计的以下实验：如图，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高，焦耳通过测量_____________和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功(W)，测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热(2)焦耳做这个实验的目的是研究摩擦做功与________的关系。(3)根据你所学知识，结合此试验测得的数据，不计能量损耗，理论上可以得到：W、Q两者数值的关系式应该是_______。

【答案】(1)所挂重物的重力(质量)；(2)产生热量；(3【解析】【详解】(1)焦耳通过测量所挂重物的重力(质量)和重物下落的距离，计算出重物所做的功，即W=Gℎ=mgℎ．

(2)根据实验操作可知，这一步的操作是用桶中水的质量和水升高的温度，运用公式Q=cmΔt计算出水吸收的热。

(3)不计热量损耗，根据能量守恒可知，理论上，W、Q两者数值的关系应该是W=Q

即克服摩擦力做的功转化为热量。6.如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg，水的初温为25℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.05m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为84%。[水的比热容为4.2×103(1)0.05m(2)以上过程中，水吸收的热量；(3)密闭的锅内水烧开时的温度。