文档内容
三、 能量转化的基本规律
目录
题型分组练
2
题型01 能量守恒定律.......................................................................................2
题型02 能量转移和转化的方向性...................................................................4
创新拓展练 ...........................................................................................................................5
题型分组练
1 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司题型01 能量守恒定律
1. 能量的“转化”和“转移”的区别：
（1）能量的转化：能量的转化是能的 发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量
了，必然其他形式的能量 了；
（2）能量的转移：能量的转移是指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，能量的形式 。
【答案】 形式 增加 减少 没有改变
【详解】（1）能量的转化中一定存在不同形式的能量，一种形式的能量增加了，一定会有其他的形
式的能量减少，比如，气体膨胀做功，就是内能和机械能两种形式的能量发生了相互转化。
（2）能量的转移只是同种形式的能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另
一部分，比如热传递，就是内能这一种形式的能量的转移。
2. 能量守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他
形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保不变。这就是
能量守恒定律。
【答案】 转化 转移 总量
【详解】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
体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保不变，这就是能量守恒定律。能量守恒定律
是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的联系。
3．广西南宁隆生达发电力科技有限公司声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组。该公司官
网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列有关该装置的分析正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，该装置会一直转动下去
B．如果没有能量补充，该装置最终会停下来
C．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
D．不靠任何能量补充，该装置可实现1度电变为10度电
【答案】B
【详解】A．发电时由于克服摩擦做功，会有一部分能量转化为内能，根据能量守恒定律，装置不能
一直转动下去，故A错误；
B．如果没有能量补充，转化的电能会越来越少，装置最终会停下来，故B正确；
C．发电的过程中，其他形式的能量转化为电能，但在转化过程中，总的能量是守恒的，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置是不可能实现的，故D
错误。
故选B。
4．白炽灯工作及能量转化情况如图所示，为践行“低碳理念”，目前LED灯已几乎全面取代了白炽
2 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司灯。关于白炽灯和LED灯，下列说法正确的是（ ）
A．电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能
B．因为消耗了电能，流过灯泡后的电流变小了
C．LED灯优在能将消耗的电能全部转化成光能
D．光能最终消失了，没有转化成其它形式的能量
【答案】A
【详解】A．电能通过电流做功转化为其他形式的能，电流做多少功，就消耗多少电能，就有多少电
能转化为其它形式的能，故A正确；
B．灯泡以及前后部分是串联的，串联电路中电流处处相等，流过灯泡后的电流不变，故B错误；
C．LED灯不能将消耗的电能全部转化成光能，也会发热，一部分电能转化为了内能，C错误；
D．据能量守恒定律，光能不会消失，只是转化为其他形式的能量，故D错误。
故选A。
5. 如图展示了一个极具想象力的设想，其大意是上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动；叶轮带动打
磨轮和水泵的轴转动；人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水
池中……只要一开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作。
（1）你认为，上面水池中流下来的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？ （选填“能”或
“不能”）。
（2）这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”．请运用你掌握的知识，说明这
个装置是否真能“永动”？ （选填“能”或“不能”）。原因： 。
（3）该装置是否遵循能量守恒定律？ （选填“遵循”或“不遵循”）。
【答案】 不能 不能 详见解析 遵循
【详解】（1）高处水池中水的重力势能，只有部分转化为叶轮的动能；而叶轮的动能部分用来打磨
物体及转动部分摩擦做功，不会全部提供给水泵用来提升水，所以上面水池中流下来的水，不能被水泵全
部抽送到上面水池中；
3 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司（2）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”；
（3）由以上的分析可知，该装置中存在能量的损失，但损失的能量并没有消失，而是转化为其它形
式，该装置仍遵循能量守恒定律．
题型02 能量转移和转化的方向性
6. “钻木取火”的过程中，机械能转化为木柴的内能，这些内能将无法自动地转化为机械能，这种现
象说明自发的能量转化过程是有一定 性，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
【详解】[1] “钻木取火”过程中，机械能转化为内能，但这些内能无法自动转化为机械能，说明自
发的能量转化过程具有方向性。
[2]根据能量守恒定律，在能量转化和转移过程中，能的总量保持不变。
7. 核电站利用核能的途径是 （选填“核聚变”或“核裂变”），一杯水的内能不可能自发集
中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成冰，这说明能量的转化和转移是 的。
不同形式的能在转化过程中，总量是 的。
【答案】 核裂变 有方向性 守恒/不变
【详解】核裂变和核聚变都能释放能量，但是又有区别，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆
就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量。
因能量的转移具有方向性，内能会自发地从高温处向低温处转移，不会逆向转移，因此一杯水的内能
不可能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成冰。
不同形式的能量之间可以相互转化，据能量守恒定律可知，在转化过程中能量的总量不变。
8．卫星是利用 （填“电磁波”或“超声波”）与地面站通信的，而光纤传递信息利用了
光的 （选填“反射”或“折射”）原理：太阳能可以通过太阳能电池转化为电能，再以化学能的方
式存储在蓄电池里，但化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。
【答案】 电磁波 反射 方向
【详解】电磁波可以传递信息，所以卫星是利用电磁波与地面通信的。
光纤通信系统是一种利用光作为信息载体，通过光纤作为传输媒介的通信方式。这种通信方式依赖于
光的全反射原理，即光在光纤内部遇到弯曲处时，由于光纤中心和外皮两种不同介质的折射率不同，当入
射角达到一定角度时，光线会全部反射回来，而不是折射到光纤外部，从而保证了信息能够沿着光纤传输
而不会泄漏。
能量的转移和转化具有方向性，太阳能可以转化为化学能，但化学能不能自动转化为太阳能。
9. 某铁路车站的节能设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。列车刹车过程
中，由于摩擦，一些机械能会转化成内能散失在空气中，散失在空气中的内能却不能自动再转化为
，这是因为能量的转化或转移具有方向性；缓坡设计能够以 （选填“动能”“重力势能”或
“内能”）的形式储存能量，减少因刹车引起的损耗，起到节能作用。
4 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司【答案】 机械能 重力势能
【详解】能量的转化具有方向性，内能不能自动转化为机械能。
缓坡设计增大了列车的高度，从而增大了其重力势能。
创新拓展练
10．灯泡中有电流时，灯泡发光。关于这个过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡消耗的电能全部转化成了光能
B．因为消耗电能，流过灯泡后的电流变小了
C．电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能
D．光能最终消失了，没有转化成其他形式的能量
【答案】C
【详解】A．灯泡在发光时，也会发热，所以消耗的电能转化为光能和内能，故A错误；
BC．因为流过灯泡的电流做功，所以消耗电能，流过的电流大小不变，电流做了多少功，便消耗了多
少电能，故B错误，C正确；
D．据能量守恒定律，光能不会消失，只是转化为其他形式的能量，故D错误。
故选C。
11．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装
在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法
正确的是（ ）
A．这是一台“永动机”
B．水在输送过程中重力势能不变
C．转轮转速越快输水做功功率越大
D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
【答案】C
【详解】A．“高转筒车”转动时，需要水能提供动力，如果没有水能，它将不能转动，因此不是
5 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司“永动机”，根据能量守恒定律可知，世界上不存在“永动机”，故A错误；
B．水从河里被输送到上方的田里，高度增加了，因此水的重力势能变大，故B错误；
C．转轮转速越快，相同时间内对水做的功越多，根据公式P=W/t可知，功率越大，故C正确；
D．上、下两个转轮的轴都是固定不动的，因此都可看做定滑轮，故D错误。
故选C。
12．下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（ ）
A．用打气筒给自行车轮胎打气，筒壁发热，是内能转化为机械能
B．太阳能热水器将水加热，是太阳能转化为水的内能
C．冬天用热水袋取暖，热水袋变凉，是机械能转化为内能
D．如图所示的“永动机”模型，说明能量可以凭空产生
【答案】B
【详解】A．用打气筒打气时，打气筒筒壁发热，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故A错误；
B．太阳能热水器中的水变热，消耗太阳能，产生内能，是太阳能转化为内能，故B正确；
C．冬天用热水袋取暖，热水袋变凉，属于能量的转移，不是能量的转化，故C错误；
D．永动机不可能实现，因为能量转化过程中能量损耗，它没有遵循能量守恒定律，故D错误。
故选B。
13. 掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度越来越低，如图所示是小球在地面弹跳的频
闪照片。下列说法正确的是（ ）
A．小球在甲位置和乙位置的重力势能相同
B．小球在丙位置受到平衡力作用
C．小球运动的过程中机械能是守恒的
D．小球和地面组成的整体能量不守恒
【答案】A
【详解】A．小球在甲位置和乙位置高度相同，质量相同，所以重力势能相同，故A正确；
B．小球弹跳上升到最高点丙位置时，瞬间静止，此时只受重力作用，受力不平衡，故B错误；
C．由图知道，小球弹起的高度越来越低，说明小球的机械能减少，因为在小球运动的过程中，需要
6 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司克服阻力做功，有一部分机械能转化成了内能，所以小球的机械能是不守恒的，故C错误；
D．由能量守恒定律知道，不同的能量之间可以进行相互的转化和转移，所以小球和地面组成的整体
能量守恒，故D错误。
故选A。
14. 恩格斯曾说过：“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开。”如图所
示，“钻木取火”时（ ）
A．创造出了更多的内能 B．能量的转换与热机的压缩冲程相同
C．手握的木钻将内能转移给了木柴 D．木柴燃烧越充分，其热值越高
【答案】B
【详解】A．由能量守恒定律可知能量不会被创造或者减少，只是发生了转化或者转移，在“钻木取
火”时机械能转化为内能，故A错误；
BC．“钻木取火”过程中木钻把机械能转化为内能，热机的压缩冲程中，能量转化形式也是将机械能
转化为内能，所以“钻木取火”过程的能量的转换与热机的压缩冲程相同，故B正确，C错误；
D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，其大小与燃料是否完全燃烧无关，故D错误。
故选B。
15. 著名科学家达·芬奇曾设计过这样一种装置，如图所示，车轮里面安装一些倾斜的滑道，用来装十
几个金属球，它们在运行过程中会保持滚动，并且总是朝着特定的方向倾斜轮子，这样就可以使装置不停
的转动下去。这样的装置 （选填“可能”或“不可能”）实现，理由是 。
【答案】 不可能 违背了能量守恒定律
【详解】能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化成另一种形式，或从一个物
体转移到其它物体，，能量的总量保持不变，如图所示，车轮里面安装一些倾斜的滑道，用来装十几个金
属球，它们在运行过程中会保持滚动，并且总是朝着特定的方向倾斜轮子，这样就可以使装置不停的转动
下去，即可以不断地产生机械能，这违背了上述的能量守恒定律，这样的装置不可能实现。
16. 能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然
气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能、⑧潮汐能等，属于不可再生能源的是 （填序号），其中不来自太
7 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司阳的能源是 （填序号）。根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量
。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能
量的转化具有 。
【答案】 ①②③④ ②⑦⑧ 不变 方向性
【详解】能源中，煤炭、核能、石油、天然气不能源源不断的在环境中获取，属于不可再生能源。
煤炭、石油、天然气、水能、风能等是直接或间接来自太阳，而核能、地热能、潮汐能不是来自太阳。
根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变。
电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明
能量的转化具有方向性，只能朝一个方向自动转化。
17. 现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，汽车在刹车时由于 不能马上停下来，可
带动发电机将汽车的 能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这
种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了 定律。
【答案】 惯性 机械 能量守恒
【详解】汽车在刹车时由于惯性，会继续向前运动，不能马上停下来。
在汽车刹车时带动发电机，发电机将机械能转化为电能储存起来。
汽车就可以一边行驶，一边发电，在能量的转化过程中，需要克服地面摩擦阻力做功消耗能量，所以
汽车不能永远运动下去，这种观念违背了能量守恒定律。
18. 如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。
（1）平衡车采用锂电池组提供电能，行驶时电动机把电能转化为平衡车的 能，实现了碳的
零排放。
（2）平衡车在行驶过程中，以车为参照物，车上的人是 的。
（3）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是为了 （选填“增大”或“减小”）车轮与地
面的摩擦力，防止平衡车打滑。
（4）平衡车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中所有的能
量总和 （选填“增大”“不变”“减小”）．散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来
驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有 性。
【答案】 机械 静止 增大 不变 方向．
【详解】（1）平衡车行驶时电动机把电能转化为平衡车的机械能，实现了碳的零排放；
（2）平衡车在行驶过程中，以车为参照物，车上的人相对于车的位置没有改变，所以处于相对静止
8 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司状态；
（3）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大车轮与地面粗糙程度来增大了摩擦力，防止
平衡车打滑；
（4）根据能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，所有的能量总和是不变的，散失到空气
中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有方向性．
19．英国Pavegen公司研究发明了一种可以用来发电的地砖，它能够从行人步行时的踩踏中收集能量
并转化成电能，“发电地砖”可被设计安装在客流量高的路面上。当受到踩踏时，“发电地砖”会被压缩
大约5mm的距离，从而实现机械能到电能的转换．近年推出的最新发电地砖从原来的四方形结构变成了
三角形，在电能的转化率上提高了很多。
（1）把踩踏的机械能转化成电能，利用了 原理。
（2）根据能量的转化与守恒定律分析，产生的电能 人减少的机械能（选填“大于”“等
于”或“小于”）。
【答案】 电磁感应 小于
【知识点】发电机的构造和工作原理、能量守恒定律
【详解】（1）“发电地砖”可被设计安装在客流量高的路面上．当受到踩踏时，“发电地砖”会被
压缩大约5mm的距离，使得内部的线圈做切割磁感线运动，于是电路中就会产生感应电流，这就是电磁
感应现象。
（2）根据实际过程可知，发电过程是将机械能转化为电能的过程，但并不是所有的机械能都会变成
电能，该过程中一部分机械能会损失到克服摩擦力做功的过程中，所以产生的电能小于人减少的机械能．
20．阅读短文，回答问题。
太阳能汽车
太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车，它主要由太阳能电池板、蓄电池和电动机组成。在车体的
外部贴放太阳能电池板，通过太阳能电池板将太阳能直接转化成电能并储存在蓄电池中，使用时通过蓄电
池提供电能，驱动车辆行驶。相比于传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。太阳能汽车由于
没有内燃机，在行驶时也不会有燃油汽车内燃机的轰鸣声。太阳能汽车的研究开发长期以来一直受到普遍
关注，被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业日益蓬勃发展。
请回答下列问题：
（1）太阳能是原子核 变释放出来的能量，属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）太阳能汽车在阳光下行驶时的能量转化过程是将太阳能先转化为 能，再转化为 能。
9 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司在夜间没有阳光的时候，太阳能汽车也能行驶，这 （选填“违背”或“不违背”）能量守恒定律；
（3）太阳能汽车的速度可通过控制输入电机的 来改变；
（4）为了使车身更为轻便，太阳能汽车大量使用了轻合金、复合材料等来制造，主要原因是它具有
较小的______。
A．质量B．密度 C．比热容
【答案】（1）聚，可；（2）电，机械，不违背；（3）电流；（4）B
【详解】（1）太阳能是原子核聚变释放出来的能量，核聚变释放出的大量太阳能辐射到地球，太阳
能可以源源不断地从太阳获取，属于可再生能源。
（2）太阳能汽车在阳光下行驶时，太阳能电池板将太阳能先转化为电能，汽车消耗电能，再转化为
机械能。在夜间没有阳光的时候，太阳能汽车也能行驶，这是利用了蓄电池储存的电能，将电能转化为汽
车的机械能，这不违背能量守恒定律。
（3）太阳能汽车的速度可通过控制输入电机的电流来改变，电流越大，电机转的越快，速度越大。
（4）为了使车身更为轻便，太阳能汽车大量使用了轻合金、复合材料等来制造，主要原因是它具有
较小的密度，由ρ=m/V可知，车身体积一定时，材料密度越小，车身质量越小；比热容表示物质的吸热能
力，与车身的质量无关，故选B。
10 / 10
学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司
