专题20 能量转移转化及其能量守恒定律问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】热学知识体系必考重点（专练）

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专题20 能量转移转化及其能量守恒定律问题
一、选择题
1. 下列生活现象与其对应的物理知识，说法不正确的是（ ）

A.轮胎有花纹可以增大摩擦B.由于惯性，刹车时人体容易前倾
C荡秋千时，小孩机械能守恒D.盘山公路可省力，但费距离
【答案】C
【解析】A．轮胎有花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故A正确，不符合题意；
B．刹车时，由于惯性，人要保持原来的运动状态继续向前运动，因此人体容易前倾，故B正确，不符合题意；
C．荡秋千时，由于小孩要克服空气阻力做功，因此小孩的机械能不守恒，故C错误，符合题意；
D．盘山公路相当于斜面，可省力，但要费距离，故D正确，不符合题意。
2．目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（ ）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
3.下列设备在工作时，体现的能量转化说法正确的是（ ）

A.电风扇转动 B.用电暖气取暖 C.摩擦生热 D.太阳能热水器
A. 电风扇转动电能转化为机械能
B. 用电暖气取暖电能转化为内能
C. 摩擦生热机械能转化为内能
D. 太阳能热水器太阳能转化为内能
【答案】ABCD
【解析】A. 电风扇转动电能转化为机械能。
B. 用电暖气取暖电能转化为内能。
C. 摩擦生热机械能转化为内能。
D. 太阳能热水器太阳能转化为内能。
4.下列现象中属于内能转化为机械能的是（ ）
A.植物进行光合作用 B.太阳能板发电 C.行驶的内燃机车 D.灯泡发光
【答案】C
【解析】A. 植物进行光合作用是太阳能转化为化学能
B. 太阳能板发电是太阳能转化为电能
C. 行驶的内燃机车是内能转化为机械能
D. 灯泡发光是电能转化为光能
5.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）

水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】AD
【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能
B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能
D. 电磁感应现象是机械能转化为电能
6.如图，弧形轨道 ab 段光滑，bc 段粗糙，小球从a 点经最低点b 运动至c 点。下列分析正确的是（ ）

A. 从a 到b 的过程中，小球动能转化为重力势能
B. 经过b 点时，小球动能最大
C. 从b 到c 的过程中，小球动能增大
D. 从a 到c 的过程中，小球机械能守恒
【答案】 B
【解析】A.从a到b的过程中，小球的高度减小，重力势能减小；因为表面光滑，所以没有摩擦力，那么重力势能会全部转化为动能，故A错误；
B.因为b点是整个运动过程的最低点，所以这点的重力势能最小，而动能最大，即小球的速度最大，故B正确；
C.从b到c的过程中，小球的高度增加，重力势能增大，因此它的动能会逐渐减小，故C错误；
D.由于bc段粗糙，所以这段过程中机械能会转化为内能，故D错误。
7．前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法错误的是（ ）
A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能
B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量
C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹
D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源
【答案】D
【解析】（1）燃料中的化学能可通过技术手段最终再转化为电能；
（2）根据能量守恒可做出判断；
（3）从科学角度来认识生活中的热点事件，据此判断；
（4）水也是一种能源。但在这里的能源并不能说是水提供的。
A.氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的，故A正确；
B.根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故B正确；
C.由科学常识可知，对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹，故C正确；
D.该车行驶的能量最终来源于用水制出的氢气，但不能直接说水是这里的能源，故D错误。
8.如图，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（ ）
A. 小球的动能不断增加
B. 弹簧的弹性势能不断减少
C. 小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D. 在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
【答案】 D
【解析】由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A.小球的动能先增加后减少，A不符合题意；
B.弹簧的弹性势能先减少后增大，B不符合题意；
C.小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，C不符合题意；
D.水平台面光滑，且AO＝OB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D符合题意。
9.下列关于能量转化的说法，正确的是（ ）
A．图中，风力发电将空气的动能转化为电能
B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大
C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能
【答案】A
【解析】A.风力发电是将机械能转化为电能，故A正确；
B.拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能，当放开石子时，弹弓的弹性形变程度变小，所以弹性势能变小，故B错误；
C.当飞船减速着陆时，飞船的质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小，机械能减小，故C错误；
D.汽车在水平路面上匀速行驶的过程中，质量不变，速度和高度也不变，则汽车的动能和重力势能都不变，故D错误。
10．如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）

A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
D．过山车在运行过程中机械能守恒
【答案】B
【解析】（1）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了；动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。
（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
（3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
A.刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故A错误；
B.过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；
C.通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误；
D.过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。
11.下列现象中属于化学能转化为光能的是（ ）

甲：敲鼓发声 乙：风车发电 丙：蜡烛照明 丁：天然气燃烧
A.甲图是机械能转化为声能 B.乙图是机械能转化为电能
C.丙图是化学能转化为光能 D.丁图是化学能转化为内能
【答案】C
【解析】蜡烛照明是燃烧蜡烛发光，化学能转化为光能。
12. （2023湖南湘潭）如图所示，指尖陀螺中间是轴承，内有滚珠，边上有三个金属制作的飞叶，拨动后，飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动。下列分析正确的是（ ）

A. 指尖陀螺的重心在飞叶上
B. 飞叶转动时遵循能量守恒定律
C. 轴承内的滚珠，有利于减小摩擦
D. 指尖陀螺受到的重力和支持力是一对相互作用力
【答案】BC
【解析】A．三叶指尖陀螺的重心在三叶中间连线的交点上，不在飞叶上，故A错误；
B．自然界中能量总是守恒的，不会创生，也不会消失，所以飞叶转动时遵循能量守恒定律，故B正确；
C．轴承内的滚珠，是变滑动为滚动，有利于减小摩擦，故C正确；
D．指尖陀螺在竖直方向上静止，受到的重力和支持力是一对平衡力，故D错误。
故选BC。
13. 内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）
A. 7%B. 28%C. 31%D. 34%
【答案】D
【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。故选D。
14．（2023湖北宜昌）2023年5月30日9时31分，随着一声“点火”令下，我国的长征二号F遥十六运载火箭向下喷出高温燃气，顺利发射升空，将神舟十六号载人飞船送到太空预定轨道。关于火箭，下列说法错误的是（ ）

A．燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态
B．升空时，燃气对火箭向上的推力大于火箭对燃气向下的推力
C．火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能
D．火箭发动机是利用内能做功的机械
【答案】B
【解析】A．发射升空过程中运动状态发生改变，是燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态，故A正确，不符合题意；
B．升空时，燃气对火箭向上的推力和火箭对燃气向下的推力是相互作用力，大小相等，故B错误，符合题意；
C．火箭燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，故C正确，不符合题意；
D．火箭发动机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能，故D正确，不符合题意。
故选B。
15．（2023云南）2023年3月30日，长征二号丁运载火箭将宏图一号01组卫星发射升空，该组卫星是国际上首个四星编队飞行的对地成像系统。下列说法正确的是（ ）
A．火箭用液态氢作燃料，因为氢的热值较大
B．火箭升空过程中，以火箭为参照物，发射台是运动的
C．卫星在绕地球运行过程中运动状态不变
D．卫星升空过程中，动能增大，重力势能不变
【答案】AB
【解析】A．用液态氢作火箭的燃料，是因为液态氢的热值较大，完全燃烧相同质量的氢与其它燃料相比，放出的热量更多，故A正确；
B．以火箭为参照物，火箭升空过程中，与发射台的位置不断发生变化，所以发射台是运动的，故B正确；
C．该卫星在绕行过程中速度和高度不断变化，所以运动状态是变化的，故C错误；
D．卫星在升空的过程中，由于质量不变，速度和高度都增大，所以动能和重力势能都增大，故D错误。
故选AB。
16. （2023内蒙古通辽）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量，下列四个装置中与此原理相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意可知，汽车刹车时的能量回收装置是利用电磁感原理工作的，其工作时闭合电路中的线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能。
A．将通电导线靠近小磁针后，小磁针会发生偏转，说明电流周围有磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．电铃的主要部件是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，故B不符合题意；
C．对着动圈式话筒说话，声波引起膜片振动，会带动线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能，其原理是电磁感应现象，故C符合题意；
D．动圈式扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力振动，将电能转化为机械能而发声，故D不符合题意。
故选C。
17. （2023北京） 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。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 水的机械能不变
B. 水的重力势能增大，动能减小
C. 水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
D. 上游水位越高，能够发出的电能越多
【答案】D
【解析】AC．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，在水轮机处带动发电机发电。将水的机械能转化为电能，因此水的机械能减小，故AC错误；
B．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，水的质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为水的动能，则水的动能增加，故B错误；
D．水电站发电时，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能够转化的动能就越多，带动水轮机发出的电能就越多，故D正确。故选D。
18. （2023湖南株洲）某电动车电机工作的效率为95%，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能转化为电能的比例为95%B. 电能转化为机械能的比例为95%
C. 内能转化为电能的比例为95%D. 电能转化为内能的比例为95%
【答案】B
【解析】电动车电机是将电能转化为机械能，为电动车提供动力。因此电动车电机工作的效率为95%是电能转化为机械能的比例为95%。故B正确，ACD错误。故选B。
19. 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
【解析】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。
二、填空题
1．利用两种或两种以上能源的汽车称为混合动力型汽车，如图所示为“并联混合动力型汽车”的原理图，这种汽车在制动减速时，电动机的飞轮与汽车轮子摩擦，电动机作为发电机使用，把动能转化成了 能，实现了对电池的充电，混合动力型汽车节约了汽油，减少了尾气排放，是节约能源的一种可行的办法。
【答案】电
【解析】混合动力型汽车在制动时，汽车的动能一部分转化为内能；电动机作为发电机使用，把汽车的一部分动能转化为电能；
混合动力型汽车制动时，由于要克服摩擦做功，所以汽车的一部分动能转化为内能，而另一部分动能通过发电机转化为电能。
2.（2023甘肃威武） 汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定________性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量_________（选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。
【答案】 方向 保持不变
【解析】汽车在刹车过程中，机械能可以自发地转化为地面和轮胎的内能，但这些内能将无法自发地转化为汽车的机械能，这说明自发的能量转化过程是有一定方向性的。
由能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，能的总量保持不变。
3．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为 能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为 能并为电池充电，之后电池又可以再次驱动汽车。
【答案】内；电。
【解析】汽车刹车时，机械能会转化为内能，这些能量无法再转化利用。发电机时根据电磁感应现象的原理工作的。
汽车刹车时，由于要克服摩擦做功（摩擦生热），则汽车的动能会转化为内能；
刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为电能并为电池充电。
4．2019年1月，嫦娥四号球探测器成功着陆月球背面，它是人类首次着陆月球背面的探测器。
（1）为抵御漫长而赛冷的月夜，嫦娥四号携带了小型核电池提供能量，该电池利用放射性核物质衰变产生的能量而发电，其能量转化的过程是 。
（2）人类在地球上只能看到月球正面的月相变化，但事实上，月球背面与正面有同等的光照机会。若月球正面的月相恰好是满月，此时月球背面呈现的“月相”应是 。
【答案】（1）核能转化为电能；（2）新月。
【解析】（1）小型核电池发电时能量转化的过程是将核能转化为内能，再转化成为电能；
（2）因为月球背面与正面有同等的光照机会，而且人类在地球上只能看到月球正面的月相变化，所以当月球正面的月相恰好是满月，此时月球背面呈现的“月相”应是新月。
5.在摩擦生热的现象中机械能能转化为________能；在气体膨胀做功的现象中内能转化为_____能；在热传递的过程中，高温物体的内能______，低温物体的内能________，内能从高温物体转移到低温物体，而能的总量________．
【答案】内；机械；减少；增加；保持不变．
【解析】分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关键的词，当能量发生转化时一定表现为：一种形式的能减少而变化成另一种形式的能，则另一种形式的能增大．而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间，或同一物体的不同部分间发生了数量的变化，即增加与减少，而没有形式的变化．但能的总量却保持不变．所以无论在摩擦生热现象中，气体膨胀做功的过程中及热传递的过程中，都服从“能量守恒”定律．
6.用热传递的方法来改变物体的内能，实质上是能量的___________过程；用做功的方法来改变物体的内能，实质上是能量的_________过程。
【答案】转移 转
【解析】在能量守恒定律中，能量的“转化”是指：一种形式的能量转化成为另一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式发生了变化，如“钻木取火”是机械能转化为内能，“电车运动”是电能转化为机械能；而能量的“转移”是指：一个物体所具有的一种形式的能量，转移到另一个物体上后，还是同一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式并没有发生变化，只是能量发生了转移，如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上，前后都是内能。
7．由金属杆组成如图所示的导轨，其中水平面上两平行导轨足够长且全部置于竖直向上的磁场中，与倾斜放置的导轨ABCD平滑且固定连接．将一金属棒ab从倾斜导轨上一定高度由静止释放，运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦，请你判断ab棒在水平导轨上的运动情况： ；并从能量转化的角度简述理由： ．
【答案】减速运动，最后静止；导体棒在下滑过程中，重力势能转化动能；滑到水平导轨上后，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，速度越来越慢，最后静止．
【解析】导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能；滑到水平导轨上后，根据右手定则判断出导体棒中的电流方向，再根据左手定则判断出导体棒受到安培力的方向，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，动能越来越小．
导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能，做加速运动；滑到水平导轨上后，导体棒做切割磁感线运动，根据右手定则可以判断出导体棒中的电流方向为b﹣a，再根据左手定则判断出导体棒受到安培力的方向和导体棒运动方向相反，对导体棒的运动起到阻碍作用，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，所以做减速运动，最后静止．
8. 图表示四冲程汽油机处于________冲程。汽车尾气带走的能量________（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有_________。
【答案】 排气 不能 方向性
【解析】由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料的化学能，这是因为能量的转化具有方向性。
9. （2023山东东营） 2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的______能转化为内能，然后再转化为卫星的_______能。

【答案】 化学 机械
【解析】燃烧时，放出热量，燃料的化学能转化为内能。
高温高压燃气膨胀，将火箭向前推动，燃料的内能转化为火箭和卫星的机械能。
10. 知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。
（1）___________；（2）___________；（3）___________；（4）___________
【答案】 （1）能 （2）机械能 （3）内能 （4）动能
【解析】能量的种类比较多：有光能、机械能、内能等；其中机械能包括动能和势能。
11. （2023江苏连云港）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中______能转化为_______能。

【答案】 内 电
【解析】触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，两杯水中有温差，会发生热传递，即两杯水中的内能发生变化，回路中电流表指针就会发生偏转，说明有电流产生，则此过程中内能转化为电能。
12．（2023四川泸州）我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。2023年4月12日，中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒，该装置是为了开发利用 _____能；电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 _______能转化为电能，再将电能转化为 _______能储存在蓄电池里。
【答案】核 机械 化学
【解析】获得核能的两种途径，核裂变和核聚变，所以，2023年4月12日，中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒，该装置是为了开发利用核能。
汽车的发电机可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。
三、分析交流题
1．各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例。
【答案】见解析。
【解析】能量的转化和转移普遍存在，能量的利用和浪费实质上是能量的转化或转移过程。
电风扇在工作过程中消耗电能，转化为机械能；
干电池使用过程中消耗化学能，得到电能；
太阳能热水器工作过程中将光能转化为内能。
2．排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度．
（1）解释整个过程中能量是否守恒．
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小△V之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系．
【答案】（1）整个过程中能量守恒．排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度，是因为由于空气的摩擦，有一部分机械能逐渐转化为内能，但能量的总量是守恒的．
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，受到重力和地面给予的弹力的作用，开始时重力大于弹力，速度逐渐增大；当重力等于弹力时，速度达到最大值；最后重力小于弹力，速度逐渐减小，直至速度为零．同时这一过程中动能转化为排球的弹性势能．
【解析】根据能量守恒定律的观点，结合机械能与内能的转化可做出解释；排球从接触地面到形变最大的过程中，受到重力与弹力的作用，同时动能转化为球的弹性势能，据此分析．
3.在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由．
【答案】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变；
（2）乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零．
【解析】本题考点有动能和势能的转化与守恒；平衡状态的判断．
（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能．在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析．
（2）处于平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进行受力分析即可解答．
4.如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作。这种永动机不能够永远工作下去。请你用能量转化和守恒定律解释。

【答案】见解析。
【解析】由于从上面流到下面水池过程中，由于用来打磨物体消耗能量，故流下来的水不能全部被抽送到上面的水池中．即流下来的水要比抽上去的水多，随着时间的推移，上面水池中的水越来越少，一定时间后便不再有水从上面流下来，所以这个装置不能够“永动”。
5. 飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，可得物体间力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改变物体的运动状态；有力产生时至少出现两个物体，可得力是物体对物体的作用。
（2）燃料燃烧过程中，化学能转化为内能；火箭加速上升过程中，内能转化为机械能；与空气摩擦过程中，机械能转化为内能。
四、综合计算题
1．近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器4000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为3m2，假设某天有效光照时间为6h，每平方米太阳的平均辐射功率为2.4×106J/h，将热水器内初温为15℃的水温度升高到70℃．（太阳能热水器的工作效率为50%）
（1）家用燃气热水器的工作效率为60%，把相同质量的水从15℃加热到70℃，使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为4×107J/kg）
（2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用 将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过 将太阳能转化为化学能。
【答案】（1）使用太阳能热水器可节约0.9千克液化石油气；
（2）太阳能电池（光伏电池）；光合作用（植物）。
【解析】根据效率公式先求出水吸收的热量，再求出液化石油气完全燃烧放出的热量，然后利用Q＝mq求出液化石油气的质量；光电转换是指把太阳能转化为电能，比如太阳能电池可以把太阳能转化为电能；
光化转换是指把太阳能转化为化学能，比如绿色植物的生长是将太阳能转化为化学能储存在体内。
（1）太阳能热水器接收太阳能：
W太＝2.4×106J/（h•m2）×6h×3m2＝4.32×107J，
太阳能热水器的工作效率为50%，由η100%得，水吸收的热量：
Q吸＝η1W太＝50%×4.32×107J＝2.16×107J，
都把相同质量的水从15℃加热到70℃，则水吸收的热量相同，且家用燃气热水器的工作效率为60%，液化石油气完全燃烧放出的热量：
Q放=3.6×107J，
由Q＝mq得，需要燃烧液化石油气的质量：
M=0.9kg，
所以，使用太阳能热水器可节约0.9kg液化石油气。
（2）“光电转换”是通过太阳能电池（光伏电池）把太阳能转化为电能；
“光化转换”是通过植物的光合作用把太阳能转化为化学能。
2. 北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢=1.4×108J/kg，g取10N/kg）
（1）行驶的平均速度为多少km/h；
（2）牵引力做功；
（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。
【答案】（1）56km/h；（2）2.8×107J；（3）50%
【解析】（1）氢燃料电池车0.5h内行驶了28km的路程，根据可得，车行驶的平均速度为
（2）氢燃料电池车总质量为5×103kg，受到的重力为
G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N
车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，汽车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，所以车受到的牵引力为
F=f=0.02G=0.02×5×104N=103N
牵引力做的功为
W=Fs=103N×28×103m=2.8×107J
（3）消耗0.4kg的氢能源，放出的热量为
Q放=mq=0.4kg×1.4×108J/kg=5.6×107J
氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为