第五节 能量的转化和守恒（分层作业）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

12.5 能量的转化和守恒 一、能量的转化 1．以下四种场景与蒸汽机工作原理相符的是（　　） A． B． C． D． 2．现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、Bi2Te3、Sb2Te3等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将热能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　） A．汽车发动机 B．冰箱冷冻室 C．电热毯 D．电暖气 3．在2025年春节联欢晚会上，人形机器人与舞蹈演员配合表演了创意融合舞蹈《秧BOT》节目，展现了现代科技与传统艺术的完美融合，如图所示。下列有关说法正确的是（    ） A．机器人行走时与舞台之间没有摩擦 B．机器人行走时将内能转化为机械能 C．手绢抛出后能向上运动是由于具有惯性 D．匀速转动的手绢运动状态不会发生变化 4．2024年10月全球最大的26兆瓦级海上风力发电机组在福建下线，进一步提升我国制造水平，它发电时利用的能量是（　　） A．核能 B．水能 C．光能 D．风能 5．如图所示，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（   ） A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 二、能量的转移 6．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是 （　　） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 7．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 8．关于能量，下列说法正确的是（　　） A．热水袋取暖时，内能转化为机械能 B．蓄电池充电时，电能转化为化学能 C．电动机工作时，机械能转化为电能 D．暖瓶塞跳起时，机械能转化为内能 9．我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量是与物体运动无关的物理量 B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系 C．不同形式的能量之间可以互相转化 D．能量不可以从一个地方转移到另一个地方 10．下列现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的是（　　） A．夏天铁轨在室外被太阳晒热 B．体育考试时，抛出的实心球从高处落下 C．流星在高空中下落时，发出光和热 D．电流通过电热丝时，电热丝热得发红 三、能量转移或转化的方式 11．下列说法不正确的是（　　） A．茶壶的壶嘴与壶体组成连通器 B．用吸管吸饮料应用了大气压强 C．人提水桶在水平路面上匀速前行，手对水桶做了功 D．能量是守恒的，但依然要倡导节能，因为能量的转化具有方向性 12．2024年4月24日是第九个“中国航天日”物理社团的涵涵制作了水火箭，下图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 13．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　） A．在自然界中不是所有能量都能利用 B．能量的利用是有条件的，也是有代价的 C．不同温度的物体发生热传递时，热量可以自发地从高温物体传到低温物体 D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力 14．下列说法正确的是（　　） A．塑料尺和铅笔芯都属于绝缘体 B．物体做功的过程就是能量转化的过程，能量转化和转移具有方向性 C．原子核是由质子和中子组成的，目前人类利用核能发电的主要方式是核聚变 D．相互紧压后的两块铅块会粘在一起，这一现象说明此时分子间只存在相互作用的引力 15．下列关于能源的说法中正确的是（　　） A．电能属于一次能源 B．核能和地热能都是来自于太阳辐射的能源 C．涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的 D．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的能量 四、能量守恒定律 16．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 17．如图所示，家用电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果。下列说法正确的是（   ） A．制冷剂需选用不容易汽化的物质 B．制冷剂在冷凝器内液化放出热量 C．制冷剂需选用吸热能力弱的物质 D．打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温 18．北京时间2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，发射过程中，燃料燃烧产生巨大能量推动火箭升空。下列相关物理现象的描述及解释正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能全部转化为火箭的机械能，符合能量守恒定律 B．火箭表面的隔热层使用耐高温材料，因其熔点高，可防止高温下发生液化 C．火箭升空时整流罩的烧蚀材料发生升华吸热，利用材料性质保护内部设备 D．发射时周围产生大量“白气”，是发射台下水池中的水吸热产生的水蒸气 19．我国太原卫星发射中心成功将搭载“谷神星一号”运载火箭的“天启星座”33-36星送入预定轨道。如图是其中一颗卫星入轨后绕地球飞行的简化图。下列关于该卫星运行时的说法正确的是（    ） A．相对于地球是静止的 B．受到了平衡力的作用 C．具有的惯性消失了 D．遵循能量守恒定律 20．2025年4月24日下午17时17分在酒泉卫星发射中心，搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号F遥二十”运载火箭成功将飞船送入预定轨道。下列分析正确的是（    ） A．火箭发动机不属于热机 B．“神舟二十号”预定轨道到地面的距离约为359000nm C．火箭在加速上升过程中，离开大气层前受到的大气压不变 D．火箭上升过程中有能量损失，仍遵循能量守恒定律 21．我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。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。 22．2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有 性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 。 23．河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能、太阳能资源充足时发电获得的部分 能，将水抽到高处转化为水的 能储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能、太阳能不稳定且转化的电能难储存的不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。 24．手机在充电的过程中存在能量的 ；用热水袋取暖属于能量的 。（均选填“转移”或“转化”） 25．体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小明发现篮球落地后反弹的高度不相同。 【问题】篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？他对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想： 猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球内气压大小有关； 猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关； 猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。 【证据】小明选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，每次篮球由静止释放，记录相关数据如表： 实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度/m 反弹的高度/m 1 充满气 瓷砖 0.5 0.4 2 充满气 瓷砖 1 0.75 3 充满气 实木 1 0.5 4 充满气 毛毯 1 0.15 5 未充满气 瓷砖 ①______ 0.2 6 未充满气 瓷砖 ②______ 0.56 【解释】 (1)通过分析 三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关； (2)为了充分验证猜想，你补全漏写的两个数据：① ；② ； 【交流】 (3)实验中发现篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小明解释说，能量不可能消失的，这违背了 定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了； (4)爸爸说，反弹的高度还可能跟篮球的材质有关，于是他们找来了三个不同材质的未充气的篮球和带气压表的气筒，下一步操作是 ，让篮球从同一高度由静止释放到瓷砖地面，发现反弹的高度不同，说明反弹高度与跟篮球的材质有关； 【拓展】 (5)在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面1mm处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越 （大/小），被测物体硬度越大； (6)在给篮球打气时，小明发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A处和筒口的B处，发现A处很热，而B处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是 。 26．【探究名称】探究影响篮球反弹高度的因素 【问题】学考体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小语同学发现篮球落地后反弹的高度不相同。篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？ 【证据】 （1）为了更好地确定篮球的弹性，小语准备了若干篮球，可选择下列哪个设计方案来解决这个问题 ； A．把它们向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离 B．用手触摸，看哪一个球较硬 C．让它们同时从离地面相等的高度自由落下，观察哪一个反弹得高 D．把它们向地面掷下，测量它们反弹的高度 （2）确定了上述方案后，她对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想： 猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球的充气情况有关； 猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关； 猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。 为了验证猜想3，小语选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，记录相关数据如下表； 实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度 反弹的高度 1 充满气 瓷砖 2 充满气 瓷砖 3 充满气 实木 4 充满气 毛毯 5 未充满气 瓷砖 6 未充满气 瓷砖 【解释】 （1）通过分析1、2两组实验数据可知，篮球反弹的高度与 有关； （2）通过分析 三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关。 【交流】通过实验小语还发现，无论地面是什么材质，篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小语解释说，能量不可能减小的，这违背了 定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了。 【拓展】 （1）在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越 （选填“大”或“小”），被测物体硬度越大； （2）在给篮球打气时，小语同学发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A处和筒口的处，发现A处很热，而处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是 ，这是通过 的形式改变了筒壁的内能。 27．如图所示为家用电冰箱原理图，液态致冷剂是极易液化和汽化的物质，通过物态变化把冰箱里面的“热”搬到处面据图回答问题。 (1)解释冰箱能致冷的原理 (2)冰箱的电动压缩机工作时能量转化过程； (3)炎炎夏日，气温很高，小李同学想打开冰箱门给室内降温，他能起到降温效果吗，为什么？ (4)家用空调致冷的原理与冰箱相同，为什么空调可以给室内降温？ 28．阅读短文，回答问题。 近几年风力发电、光伏发电的兴起，为我们的工业发展提供了能源、降低了化石能源的消耗、减少了排放对环境的污染。但是，太阳能电厂、风力发电厂发电时段无法控制，导致大量的绿色能源不能充分利用。2025年1月9日，中国能建集团公司建设的“能储一号”全球首座300兆瓦压气储能工程全容量并网发电，解决了绿色能源不能充分利用的问题。该项目实现100%国产化，创造了单机功率、储能规模和转换效率“三个全球纪录”。 压气储能电站工作原理图如图。用电低谷时，富余的电能驱动压缩机，将空气压缩进入盐穴。压缩空气过程中产生的热量，则以储热介质——熔盐升温的方式储存在地面的集热装置（储热罐）中。用电高峰时，地下储气库释放所储存的高压空气，集热装置（储热罐）释放所储存的热量。高压空气被加热后具有极大的膨胀力，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电，产生电能向电网供电。该项目蓄储1度电最终能放出0.72度电。储能容量达1500兆瓦时，预计年发电量接近5亿千瓦时，相当于可以满足25万家庭一年的生活用电需求。“能储一号”每年将节约标准煤约16万吨，减少二氧化碳排放41.1万吨，可有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性，把用电低谷时，富余的电能像“充电宝”一样存储，为电网安全稳定运行和新能源消纳发挥重要作用。 (1)在压气储能电站工作过程中，请分析：如图方框中的 工作部位与汽油机压缩冲程能量转化相同；通过这一部位的工作使空气温度升高，增加空气的 能。 (2)地下盐穴里释放的常温高压空气在“换热器2”里面通过热传递 （填“吸热”或“放热”）。 (3)储热介质选用熔盐是因为熔盐的热容量大，即单位质量熔盐改变单位温度时吸收或放出的热量多。由此可以说明熔盐的 大。 (4)该项目的能量转换效率为 %；假设每年节约的标准煤完全燃烧，会释放 J的能量（标准煤热值为）。 29．据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为 能。 (2)当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力。 (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度。 ②求卡车所受摩擦力。 ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107J/kg） 30．请阅读《空气储能》并回答问题。 空气储能电站 2024年4月30日，由我国自主研发和建设的全球最大压缩空气储能电站并网发电，如图1所示。这一新型储能技术不仅展示了我国在新能源领域的实力，也为全球能源转型提供了新的范例。 该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约19万吨，减少二氧化碳排放约49万吨。可连续放电6小时，使用期长达40年。 该电站的建成将进一步提升我国新能源利用效率，为构建清洁、低碳、安全高效的现代能源体系奠定坚实基础。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为 能。 (2)常温高压空气通过“换热器2”转换成高温高压空气的过程需要 （选填“吸热”或“放热”）。 (3)该项目的能量转换效率为 %，该项目每年发电6亿度，则消耗 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数） 31．阅读短文，回答问题。 DMI5.0双模混合动力技术 2024年5月28日，我国某新能源汽车生产厂家自主研发的第五代DM技术发布会暨两款新车发布会在陕西西安举行，作为插电式混合动力的研发成果，该第五代DM技术可实现发动机的效率最高达，最低百公里亏电油耗3L和最长综合续航2100公里，这些数据在全球汽车市场首屈一指。 DMI5.0是该厂家的最新一代的双模混合动力技术，该动力系统的汽车，在电池电量充足的情况下，电池为电动机供电，当电池电量不足时，系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。其驱动原理如图甲所示：行驶动力可由电动机或发动机单独提供，也可以由二者同时提供。 为节约能源，该混合动力汽车采用再生制动器，开启时它把汽车刹车制动时消耗的一部分动能转化为电能储存在蓄电池中。普通汽车刹车时可看作动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除了用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，开启再生制动器，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。 (1)“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，汽车用水冷却发动机是因为水的 较大。 (2)发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于简单电路中的 。 (3)当电池电量不足时，插电式混合动力汽车的动力由发动机提供。发动机是内燃机，通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功，发动机产生动力的冲程是 （填选项）。 A． B． C． D． (4)在测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程与对应的速度大小，计算出动能，画出随变化的图像如图乙所示。图乙中， （选填“①”或“②”）表示开启再生制动器的图线。 (5)若汽车亏电时在平直道路上匀速行驶100km，消耗汽油3L，在此过程中所受阻力为400N，发动机的效率为，且剩余能量全部用于为电池充电。则消耗的汽油完全燃烧放出的能量为 J，电池所增加的电能为 J。（汽油密度取，汽油热值取） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.5 能量的转化和守恒 一、能量的转化 1．以下四种场景与蒸汽机工作原理相符的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．蒸汽机工作时将内能转化为机械能。太阳能发电将太阳能转化为电能，故A不符合题意； B．图中水沸腾过程中将自身内能转化为瓶塞的机械能，与蒸汽机工作原理相符，故B符合题意； C．风力发电将机械能转化为电能，故C不符合题意； D．钻木取火是将机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 2．现阶段发现，像石墨烯、过渡金属二硫化物、Bi2Te3、Sb2Te3等高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面。热电材料能够直接将热能转换为电能，或反过来通过电能产生温差。下列场景中能够让此类材料充分发挥其将废热转化为电能作用的是（　　） A．汽车发动机 B．冰箱冷冻室 C．电热毯 D．电暖气 【答案】B 【详解】A．汽车发动机主要将内能转化为机械能，故A不符合题意；     B．冰箱冷冻室通过物态变化实现热量转移，高性能热电材料在能源转换领域具有重要的应用前景，特别是在废热回收和固态制冷方面，冰箱冷冻室可以将废热转化为电能，故B符合题意； CD．电热毯、电暖气都是将电能转化为内能，故CD不符合题意。 故选B。 3．在2025年春节联欢晚会上，人形机器人与舞蹈演员配合表演了创意融合舞蹈《秧BOT》节目，展现了现代科技与传统艺术的完美融合，如图所示。下列有关说法正确的是（    ） A．机器人行走时与舞台之间没有摩擦 B．机器人行走时将内能转化为机械能 C．手绢抛出后能向上运动是由于具有惯性 D．匀速转动的手绢运动状态不会发生变化 【答案】C 【详解】A．机器人行走时，若与舞台之间没有摩擦，机器人就无法前进，因为摩擦力是使物体前进的动力之一，故A错误； B．机器人行走时，通常是消耗电能转化为机械能，而不是内能转化为机械能，故B错误； C．手绢抛出后能向上运动，是因为手绢具有惯性，要保持原来向上的运动状态，故C正确； D．匀速转动的手绢，其运动方向在不断变化，而运动状态包括速度大小和运动方向，所以运动状态发生了变化，故D错误。 故选C。 4．2024年10月全球最大的26兆瓦级海上风力发电机组在福建下线，进一步提升我国制造水平，它发电时利用的能量是（　　） A．核能 B．水能 C．光能 D．风能 【答案】D 【详解】风力发电机将风能转化为电能，因此它发电时利用的能量是风能，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．如图所示，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（   ） A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 【答案】A 【详解】A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料，液态氢放出的热量更多，故A正确； B．液态氢在燃烧过程中，将化学能转化为内能，故B错误； C．火箭在大气层中加速升空时，其机械能变大，但总的能量仍遵循能量守恒定律，能量守恒，故C错误； D．火箭在大气层中加速升空时，其质量不变、速度变大，动能变大，故D错误。 故选A。 二、能量的转移 6．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是 （　　） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 【详解】①高温电炉丝使周围空气温度上升，将热量传递给空气，能量发生转移，故①符合题意； ②流星从夜空快速滑过，与大气摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体温度升高，发出耀眼的光亮，此过程中能量发生了转化，故②不符合题意； ③试管中高温水蒸气将管口的橡胶塞弹出，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，此过程中能量发生了转化，故③不符合题意； ④涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机，将海水的机械能转移到水轮机上，使水轮机转动，故④符合题意。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 7．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 【答案】D 【详解】A．用锤敲石头，石头和锤都要发热，这是利用对物体做功的办法来增加物体内能的，是机械能转化为内能，故A不符合题意； B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高，水吸收了热量，内能增大，通过热传递增加内能，是能量转移的过程，故B不符合题意； C．冬天，人站在阳光下，吸收了热量，温度升高，内能增大，所以感到暖和，这个是通过热传递改变内能，是能量的转移过程，故C不符合题意； D．点燃爆竹，爆竹的内能增大，对外做功，将内能转化为机械能，所以爆竹能腾空而起，故D符合题意。 故选D。 8．关于能量，下列说法正确的是（　　） A．热水袋取暖时，内能转化为机械能 B．蓄电池充电时，电能转化为化学能 C．电动机工作时，机械能转化为电能 D．暖瓶塞跳起时，机械能转化为内能 【答案】B 【详解】A．利用热水袋取暖时，热水袋温度降低内能减少，人体获得热量，所以是内能的转移，故A错误； B．蓄电池充电时，消耗电能得到化学能，储存起来，所以是电能转化为化学能。故B正确； C．电动机工作时，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能。故C错误； D．暖瓶塞跳起时，瓶内空气的内能减少，瓶塞获得了机械能，所以是内能转化为机械能，故D错误。 故选B。 9．我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法正确的是（　　） A．能量是与物体运动无关的物理量 B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系 C．不同形式的能量之间可以互相转化 D．能量不可以从一个地方转移到另一个地方 【答案】C 【详解】AB．能量与物体的运动形式有关，从宏观到微观，物质运动形式的多样性（如机械运动、分子运动、电磁运动等），决定了能量形式的多样性，即物质运动的多样性与能量形式的多样性之间有关系，故AB错误； C．由能量守恒定律可知，不同形式的能量之间可以互相转化，故C正确； D．由能量守恒定律可知，能量可以从一个地方转移到另一个地方，或者由一个物体转移到另一个物体，故D错误。 故选C。 10．下列现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的是（　　） A．夏天铁轨在室外被太阳晒热 B．体育考试时，抛出的实心球从高处落下 C．流星在高空中下落时，发出光和热 D．电流通过电热丝时，电热丝热得发红 【答案】A 【详解】A．夏天铁轨在室外被太阳晒热是通过热传递改变了铁轨的内能，是能量的转移过程，故A符合题意； B．体育考试时，抛出的实心球从高处落下，重力势能转化为动能，是能量的转化过程，故B不符合题意； C．流星在高空中下落时，发出光和热，属于机械能转化为光能和内能，是能量的转化过程，故C不符合题意； D．电流通过电热丝时，电热丝热得发红，是电能转化为内能，是能量的转化过程，故D不符合题意。 故选A。 三、能量转移或转化的方式 11．下列说法不正确的是（　　） A．茶壶的壶嘴与壶体组成连通器 B．用吸管吸饮料应用了大气压强 C．人提水桶在水平路面上匀速前行，手对水桶做了功 D．能量是守恒的，但依然要倡导节能，因为能量的转化具有方向性 【答案】C 【详解】A．茶壶的壶嘴与壶体满足上端开口，底端连通，是连通器，故A正确，不符合题意； B．用吸管吸饮料，饮料被大气压压入吸管，应用了大气压强，故B正确，不符合题意； C．人提水桶在水平路面上匀速前行，手对水桶的力与运动方向垂直，手对水桶没有做功，故C错误，符合题意； D．能量虽然是守恒的，但是由于能量的转化具有方向性，故有些有用能量会越来越少的，所以我们依然要倡导节能，故D正确，不符合题意。 故选C。 12．2024年4月24日是第九个“中国航天日”物理社团的涵涵制作了水火箭，下图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 【答案】D 【详解】A.水的作用是作为推进剂，当压缩空气膨胀时，水被高速向下喷出，产生反作用力推动火箭升空。热值是指燃料在完全燃烧时释放的能量，但水火箭中的水并非燃料，它没有被燃烧。故A错误； B.内燃机的排气冲程主要是将燃烧后的废气排出气缸，这是一个被动过程，不直接产生推力，而水火箭中水喷出的过程是主动产生推力的关键，压缩空气的内能转化为水的动能和火箭的动能，类似于火箭推进或内燃机的做功冲程，而非排气冲程。故B错误； C.打气筒向系统打气，人做功，转化为压缩空气的内能，随后水喷出时，内能转化为水火箭的动能和势能，同时有能量损失，如热散失、空气阻力等，水火箭本身的能量，在整个过程中不断变化。故C错误； D.使用打气筒打气时，人通过活塞运动对气体做功，机械能转化为气体的内能，表现为气体压强和温度升高。汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动压缩气缸内的空气-燃料混合物，同样是将机械能转化为气体的内能。两者的能量转化过程本质相同，机械能转化为内能。故D正确。 故选D。 13．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　） A．在自然界中不是所有能量都能利用 B．能量的利用是有条件的，也是有代价的 C．不同温度的物体发生热传递时，热量可以自发地从高温物体传到低温物体 D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力 【答案】D 【详解】A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确，不符合题意； B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确，不符合题意； C．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故C正确，不符合题意； D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其它变化地完全转化为机械能，说能量转化具有方向性，故D错误，符合题意。 故选D。 14．下列说法正确的是（　　） A．塑料尺和铅笔芯都属于绝缘体 B．物体做功的过程就是能量转化的过程，能量转化和转移具有方向性 C．原子核是由质子和中子组成的，目前人类利用核能发电的主要方式是核聚变 D．相互紧压后的两块铅块会粘在一起，这一现象说明此时分子间只存在相互作用的引力 【答案】B 【详解】A．塑料尺属于绝缘体，铅笔芯属于导体，故A错误； B．物体做功的过程就是能量转化的过程，能量转化和转移具有方向性，这种转化是不可逆的，故B正确； C．原子核是由质子和中子组成的，目前人类利用核能发电的主要方式是核裂变释放的核能，故C错误； D．分子间的引力和斥力同时存在，相互紧压后的铅块会粘在一起，是因为分子间有相互作用的引力，但是不能说明分子间只存在相互作用的引力，故D错误。 故选B。 15．下列关于能源的说法中正确的是（　　） A．电能属于一次能源 B．核能和地热能都是来自于太阳辐射的能源 C．涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的 D．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的能量 【答案】C 【详解】A．电能是由一次能源经过加工转换而成的能源产品，属于二次能源，如火力发电是将煤炭等一次能源的化学能转化为电能，水力发电是将水的机械能转化为电能等，故A错误； B．核能是通过核反应从原子核释放的能量，它来自于地球内部的核燃料，与太阳辐射无关；地热能是地球内部蕴藏的热能，是地球形成时产生的，也不是来自太阳辐射，故B错误； C．热现象的能量转化和转移过程具有方向性，例如热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体；能量在转化过程中也会有一部分以热的形式散失到周围环境中，无法再完全转化为其他形式的能量，所以是不可逆的，故C正确； D．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的能量，而不是裂变。核聚变是轻原子核结合成较重原子核的过程，太阳就是通过氢核聚变产生光和热的，故D错误。 故选C。 四、能量守恒定律 16．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 【答案】A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 17．如图所示，家用电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果。下列说法正确的是（   ） A．制冷剂需选用不容易汽化的物质 B．制冷剂在冷凝器内液化放出热量 C．制冷剂需选用吸热能力弱的物质 D．打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温 【答案】B 【详解】A．制冷剂利用汽化吸热，需选用容易汽化的物质，故A错误； B．制冷剂在冷凝器内放出热量，液化成液态，故B正确； C．制冷剂利用汽化吸热，需选用吸热能力强的物质，故C错误； D．根据能量守恒可知，打开工作中的冰箱门，最终不能使整个房间内降温，故D错误。 故选B。 18．北京时间2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，发射过程中，燃料燃烧产生巨大能量推动火箭升空。下列相关物理现象的描述及解释正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能全部转化为火箭的机械能，符合能量守恒定律 B．火箭表面的隔热层使用耐高温材料，因其熔点高，可防止高温下发生液化 C．火箭升空时整流罩的烧蚀材料发生升华吸热，利用材料性质保护内部设备 D．发射时周围产生大量“白气”，是发射台下水池中的水吸热产生的水蒸气 【答案】C 【详解】A．因为存在热损失，燃料燃烧时化学能不可能全部转化为火箭的机械能，但符合能量守恒定律，故A错误； B．火箭表面的隔热层使用耐高温材料，因其熔点高，可防止高温下发生熔化，故B错误； C．火箭升空时与大气发生剧烈摩擦，温度升高，整流罩的烧蚀材料会升华吸热，利用材料性质保护内部设备，故C正确； D．发射时周围产生大量“白气”，是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故D错误。 故选C。 19．我国太原卫星发射中心成功将搭载“谷神星一号”运载火箭的“天启星座”33-36星送入预定轨道。如图是其中一颗卫星入轨后绕地球飞行的简化图。下列关于该卫星运行时的说法正确的是（    ） A．相对于地球是静止的 B．受到了平衡力的作用 C．具有的惯性消失了 D．遵循能量守恒定律 【答案】D 【详解】A．卫星绕地球飞行，相对于地球位置不断变化，是运动的，故A错误； B．卫星做曲线运动，运动状态改变，受非平衡力，故B错误； C．惯性是物体固有属性，卫星在任何情况下都有惯性，故C错误； D．能量守恒定律是自然界的基本定律之一，卫星的运行必然遵循该定律，故D正确。 故选D。 20．2025年4月24日下午17时17分在酒泉卫星发射中心，搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号F遥二十”运载火箭成功将飞船送入预定轨道。下列分析正确的是（    ） A．火箭发动机不属于热机 B．“神舟二十号”预定轨道到地面的距离约为359000nm C．火箭在加速上升过程中，离开大气层前受到的大气压不变 D．火箭上升过程中有能量损失，仍遵循能量守恒定律 【答案】D 【详解】A．火箭发动机是利用内能对外做功，将内能转化为机械能，属于热机，故A错误； B．“神舟二十号”预定轨道到地面的距离约为359km，合359000m，故B错误； C．由于大气压随高度的增大而减小，故火箭在加速上升过程中，离开大气层前受到的大气压减小，故C错误； D．火箭上升过程中有能量损失，但根据能量守恒定律可知，仍遵循能量守恒定律，故D正确。 故选D。 21．我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。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】 机械 化学 【详解】[1]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，将机械能转化为电能。 [2]再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。 故填：机械；化学。 22．2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有 性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 。 【答案】 方向 不变 【详解】[1]在核聚变中，核能可转化为内能，但内能无法自发转化为核能，这体现了能量转化具有方向性，即能量的转化和转移是有特定方向的，不能随意反向进行。 [2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在能量的转化和转移过程中，能量的总量始终保持不变。 23．河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能、太阳能资源充足时发电获得的部分 能，将水抽到高处转化为水的 能储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能、太阳能不稳定且转化的电能难储存的不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。 【答案】 电 重力势 【详解】[1][2]电站利用风能、太阳发电，为电路提供电能；电站抽水蓄能时消耗了电能，水被抽到高处，水的重力势能增大，这一过程中电能转化为重力势能。 24．手机在充电的过程中存在能量的 ；用热水袋取暖属于能量的 。（均选填“转移”或“转化”） 【答案】 转化 转移 【详解】[1]在给手机充电的过程中，电池内部发生了化学反应，所以是将电能变成化学能存储起来，能量的形式发生了变化，所以是能量发生了转化。 [2]用热水袋取暖，能量的形式都是内能，没有发生变化，所以是能量发生了转移。 【点睛】 25．体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小明发现篮球落地后反弹的高度不相同。 【问题】篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？他对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想： 猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球内气压大小有关； 猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关； 猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。 【证据】小明选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，每次篮球由静止释放，记录相关数据如表： 实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度/m 反弹的高度/m 1 充满气 瓷砖 0.5 0.4 2 充满气 瓷砖 1 0.75 3 充满气 实木 1 0.5 4 充满气 毛毯 1 0.15 5 未充满气 瓷砖 ①______ 0.2 6 未充满气 瓷砖 ②______ 0.56 【解释】 (1)通过分析 三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关； (2)为了充分验证猜想，你补全漏写的两个数据：① ；② ； 【交流】 (3)实验中发现篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小明解释说，能量不可能消失的，这违背了 定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了； (4)爸爸说，反弹的高度还可能跟篮球的材质有关，于是他们找来了三个不同材质的未充气的篮球和带气压表的气筒，下一步操作是 ，让篮球从同一高度由静止释放到瓷砖地面，发现反弹的高度不同，说明反弹高度与跟篮球的材质有关； 【拓展】 (5)在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面1mm处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越 （大/小），被测物体硬度越大； (6)在给篮球打气时，小明发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A处和筒口的B处，发现A处很热，而B处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是 。 【答案】(1)2、3、4 (2) 0.5 1 (3)能量守恒 (4)向球向充入相同气压的空气 (5)小 (6)压缩空气做功 【详解】（1）在探究篮球反弹的高度与地面材质是否有关时，要控制“充气程度”和“下落的高度”等因素相同，“地面材质不相同”进行探究，第2、3、4三组实验符合要求。 （2）[1][2]探究篮球反弹的高度与篮球内气压大关系时，应改变气压，而保持下落的高度和地面材质相同，所以①填0.5，与第1组实验对比；为了使实验根据普遍性，需多次实验，所以②填1，与第2组实验对比。 （3）篮球由于碰撞，部分能量转移到空气和地面上去了，但能的总量保持不变，因为要遵守“能量守恒定律”，所以能量消失的说法违背了能量守恒定律。 （4）要探究反弹的高度跟篮球的材质的关系，应改变篮球的材质，控制球内气压及其他因素不变，所以下一步操作是向球内充入空气，使球内气压相等。 （5）被测物体硬度越大，碰撞时接触时间越短，能量损失越小，反弹速度大小变化越小。 （6）A、B两处都有活塞摩擦的情况下，温度不同，说明主要原因不是由于摩擦生热。空气在A处比B处压缩的程度更大，A处温度更高，说明主要原因是因为压缩空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高，将热量热传递到筒壁，使筒壁变热。 26．【探究名称】探究影响篮球反弹高度的因素 【问题】学考体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小语同学发现篮球落地后反弹的高度不相同。篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？ 【证据】 （1）为了更好地确定篮球的弹性，小语准备了若干篮球，可选择下列哪个设计方案来解决这个问题 ； A．把它们向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离 B．用手触摸，看哪一个球较硬 C．让它们同时从离地面相等的高度自由落下，观察哪一个反弹得高 D．把它们向地面掷下，测量它们反弹的高度 （2）确定了上述方案后，她对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想： 猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球的充气情况有关； 猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关； 猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。 为了验证猜想3，小语选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，记录相关数据如下表； 实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度 反弹的高度 1 充满气 瓷砖 2 充满气 瓷砖 3 充满气 实木 4 充满气 毛毯 5 未充满气 瓷砖 6 未充满气 瓷砖 【解释】 （1）通过分析1、2两组实验数据可知，篮球反弹的高度与 有关； （2）通过分析 三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关。 【交流】通过实验小语还发现，无论地面是什么材质，篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小语解释说，能量不可能减小的，这违背了 定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了。 【拓展】 （1）在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越 （选填“大”或“小”），被测物体硬度越大； （2）在给篮球打气时，小语同学发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A处和筒口的处，发现A处很热，而处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是 ，这是通过 的形式改变了筒壁的内能。 【答案】 C 下落的高度 2、3、4 能量守恒 小 压缩空气做功导致发热 热传递 【详解】[1]A．将球向墙扔去，球反弹的距离大小与用力的大小有关，不能根据反弹时离墙的距离区分它们弹性的大小，故A不符合题意； B．球的硬度不能决定弹性的大小，故B不符合题意； C．将球于离地等高处由静止下落，除了球自身所受到的重力，不受其他作用力，比较它们反弹的高度，这种办法是合理的，故C符合题意； D．把球向地面掷下，球反弹的高度与用力的大小有关，故D不符合题意。 故选C。 [2]通过分析1、2两组实验数据可知，充气情况、接触面的材质相同，自由下落的高度不同，反弹的高度不同，说明篮球反弹的高度与下落的高度有关。 [3]在探究篮球反弹的高度与地面材质是否有关时，要控制“充气程度”和“下落的高度”等因素相同，“地面材质不相同”进行探究，第2、3、4三组实验符合要求。 [4]篮球由于碰撞，能量转移到空气和地面上去了，能的总量保持不变，遵守“能量守恒定律”。 [5]被测物体硬度越大，接触时间越短，能量损失越小，反弹速度大小变化越小。 [6][7]从题图中可以看出，A、两处都有活塞摩擦的情况下，温度不同，说明不是由于摩擦生热造成的，空气在A处比处压缩的程度更大，处温度更高，说明是因为压缩空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高，将热量热传递到筒壁，使筒壁变热。 27．如图所示为家用电冰箱原理图，液态致冷剂是极易液化和汽化的物质，通过物态变化把冰箱里面的“热”搬到处面据图回答问题。 (1)解释冰箱能致冷的原理 (2)冰箱的电动压缩机工作时能量转化过程； (3)炎炎夏日，气温很高，小李同学想打开冰箱门给室内降温，他能起到降温效果吗，为什么？ (4)家用空调致冷的原理与冰箱相同，为什么空调可以给室内降温？ 【答案】(1)见解析 (2)将机械能转化为机械能 (3)不能，见解析 (4)见解析 【详解】（1）冷凝器里的液态氟利昂，经过一段很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子里，在这里迅速汽化，从冰箱的内部吸收热量，使冰箱内部的温度降低。 （2）压缩机实际上是一个电动机，电动机工作时，把电能转化为机械能。 （3）不能起到降温效果，冰箱内外发生热传递，冰箱起不到制冷的效果，有部分电能转化为内能，使室内温度升高。 （4）空调的压缩机安在室外，相当于把“热”从屋内移至屋外，可以起到降温作用。 28．阅读短文，回答问题。 近几年风力发电、光伏发电的兴起，为我们的工业发展提供了能源、降低了化石能源的消耗、减少了排放对环境的污染。但是，太阳能电厂、风力发电厂发电时段无法控制，导致大量的绿色能源不能充分利用。2025年1月9日，中国能建集团公司建设的“能储一号”全球首座300兆瓦压气储能工程全容量并网发电，解决了绿色能源不能充分利用的问题。该项目实现100%国产化，创造了单机功率、储能规模和转换效率“三个全球纪录”。 压气储能电站工作原理图如图。用电低谷时，富余的电能驱动压缩机，将空气压缩进入盐穴。压缩空气过程中产生的热量，则以储热介质——熔盐升温的方式储存在地面的集热装置（储热罐）中。用电高峰时，地下储气库释放所储存的高压空气，集热装置（储热罐）释放所储存的热量。高压空气被加热后具有极大的膨胀力，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电，产生电能向电网供电。该项目蓄储1度电最终能放出0.72度电。储能容量达1500兆瓦时，预计年发电量接近5亿千瓦时，相当于可以满足25万家庭一年的生活用电需求。“能储一号”每年将节约标准煤约16万吨，减少二氧化碳排放41.1万吨，可有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性，把用电低谷时，富余的电能像“充电宝”一样存储，为电网安全稳定运行和新能源消纳发挥重要作用。 (1)在压气储能电站工作过程中，请分析：如图方框中的 工作部位与汽油机压缩冲程能量转化相同；通过这一部位的工作使空气温度升高，增加空气的 能。 (2)地下盐穴里释放的常温高压空气在“换热器2”里面通过热传递 （填“吸热”或“放热”）。 (3)储热介质选用熔盐是因为熔盐的热容量大，即单位质量熔盐改变单位温度时吸收或放出的热量多。由此可以说明熔盐的 大。 (4)该项目的能量转换效率为 %；假设每年节约的标准煤完全燃烧，会释放 J的能量（标准煤热值为）。 【答案】(1) 空气压缩机 内 (2)吸热 (3)比热容 (4) 72 【详解】（1）[1]汽油机压缩冲程中，活塞对气体做功，将机械能转化为内能；压气储能电站中，空气压缩机用电能驱动，对空气做功使其压缩，同样是机械能转化为内能，与汽油机压缩冲程的能量转化一致。 [2]空气压缩机压缩空气时，通过做功的方式增大了空气的内能，将机械能转化为内能。 （2）用电高峰时，储热罐中的熔盐释放热量，高压空气通过换热器 2 时，会吸收熔盐的热量，从而被加热以驱动膨胀机发电。 （3）储热介质选用熔盐是因为熔盐的比热容大。比热容是指单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量，熔盐的比热容大，意味着其储热能力强，适合作为储热介质。 （4）[1]该项目的能量转换效率为 [2]假设每年节约的标准煤完全燃烧，释放的能量为 29．据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为 能。 (2)当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力。 (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度。 ②求卡车所受摩擦力。 ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107J/kg） 【答案】(1)电 (2)3500N (3)①20m/s；②8600N；③132kg。 【详解】（1）如图所示，氢气输入到氢燃料电池中，氢燃料电池将化学能直接转化为电能，为电动机供电。 （2）根据压强的定义可得瓶内壁1cm2的面积上受到的压力为F压=pS=3.5×107Pa×1×10-4m2=3500N （3）①由题意可知，卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，则其速度为 ②由题意可知，卡车在水平路面上做匀速直线运动，处于平衡状态，则由二力平衡条件可知F牵=f，由公式P=F牵v可得卡车所受摩擦力大小为 ③由题意可知，卡车在水平路面上匀速行驶1h，发动机输出的有用功为W有=Pt=172000W×3600s=6.192×108J 若改用燃油卡车，发动机效率取36%，则需燃料提供的能量为 需要消耗燃油的质量为 释放的二氧化碳的质量为m0=40×3.3kg=132kg 30．请阅读《空气储能》并回答问题。 空气储能电站 2024年4月30日，由我国自主研发和建设的全球最大压缩空气储能电站并网发电，如图1所示。这一新型储能技术不仅展示了我国在新能源领域的实力，也为全球能源转型提供了新的范例。 该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约19万吨，减少二氧化碳排放约49万吨。可连续放电6小时，使用期长达40年。 该电站的建成将进一步提升我国新能源利用效率，为构建清洁、低碳、安全高效的现代能源体系奠定坚实基础。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为 能。 (2)常温高压空气通过“换热器2”转换成高温高压空气的过程需要 （选填“吸热”或“放热”）。 (3)该项目的能量转换效率为 %，该项目每年发电6亿度，则消耗 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数） 【答案】(1)内 (2)吸热 (3) 72 8.3 【详解】（1）电网中多余的电能通过电动机转化为机械能。机械能再通过空气压缩机将空气压缩到地下盐穴中，因为压缩空气做功，此时空气的内能增加，因此机械能转化为空气的内能。 （2）常温高压空气通过换热器2变成高温高压空气，说明空气的温度升高。温度升高需要吸收热量，因此常温高压空气在“换热器2”处吸热。 （3）[1]题目中给出“储存1度电最终能放出0.72度电”，该项目的能量转换效率为 [2]已知每年发电量为6亿度，效率为72%，因此消耗的电能为 31．阅读短文，回答问题。 DMI5.0双模混合动力技术 2024年5月28日，我国某新能源汽车生产厂家自主研发的第五代DM技术发布会暨两款新车发布会在陕西西安举行，作为插电式混合动力的研发成果，该第五代DM技术可实现发动机的效率最高达，最低百公里亏电油耗3L和最长综合续航2100公里，这些数据在全球汽车市场首屈一指。 DMI5.0是该厂家的最新一代的双模混合动力技术，该动力系统的汽车，在电池电量充足的情况下，电池为电动机供电，当电池电量不足时，系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。其驱动原理如图甲所示：行驶动力可由电动机或发动机单独提供，也可以由二者同时提供。 为节约能源，该混合动力汽车采用再生制动器，开启时它把汽车刹车制动时消耗的一部分动能转化为电能储存在蓄电池中。普通汽车刹车时可看作动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除了用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，开启再生制动器，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。 (1)“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，汽车用水冷却发动机是因为水的 较大。 (2)发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于简单电路中的 。 (3)当电池电量不足时，插电式混合动力汽车的动力由发动机提供。发动机是内燃机，通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功，发动机产生动力的冲程是 （填选项）。 A． B． C． D． (4)在测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程与对应的速度大小，计算出动能，画出随变化的图像如图乙所示。图乙中， （选填“①”或“②”）表示开启再生制动器的图线。 (5)若汽车亏电时在平直道路上匀速行驶100km，消耗汽油3L，在此过程中所受阻力为400N，发动机的效率为，且剩余能量全部用于为电池充电。则消耗的汽油完全燃烧放出的能量为 J，电池所增加的电能为 J。（汽油密度取，汽油热值取） 【答案】(1)比热容 (2)用电器 (3)B (4)② (5) 【详解】（1）由于水的比热容较大，相同质量的水和其它物质，升高相同的温度，水能吸收更多的热量，所以汽车用水冷却发动机。 （2）发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，相当于电路中的用电器。 （3）A．发动机产生动力的冲程是做功冲程，由A选项图可知，是进气门打开，排气门关闭，所以是吸气冲程，故A不符合题意； B．由B选项图可知，进气门和排气门都关闭，活塞下移，是做功冲程，故B符合题意； C．由C选项图可知，进气门和排气门都关闭，活塞上移，是压缩冲程，故C不符合题意； D．由D选项图可知，是进气门关闭，排气门打开，所以是排气冲程，故D不符合题意。 故选B。 （4）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，开启再生制动器，有部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，因此汽车运动的距离减小，所以开启再生制动器的图线是②。 （5）[1]由题意可知，最低百公里亏电油耗3L，则汽车消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.8×103kg/m3×3×10-3m3=2.4kg 汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q=2.4kg×5×107J/kg=1.2×108J [2]由题意可知，最高发动机的效率高达46%，汽油机输出的有用能量W有用=Q放η=1.2×108J×46%=5.52×107J 汽车所受阻力为400N，汽车做匀速直线运动，受力平衡，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力F=f=400N 汽车克服阻力所做的功W=Fs=400N×100×103m=4×107J 则最终蓄电池增加的能量W电=W有用-W机械=5.52×107J-4×107J=1.52×107J 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$