跨学科探究 调查电池的发展并制作水果电池（高效培优讲义）物理苏科版2024九年级上册

跨学科探究 调查电池的发展并制作水果电池 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电池的发展史 1 题型2 制作水果电池 6 【能力培优练】 11 【链接中考】 16 【重难题型讲解】 题型1 电池的发展史 1． 电池的发展历程 意大利生理学家路易吉·伽伐尼在1780年的一次解剖实验中，偶然发现用金属解剖刀触及青蛙的股神经时，蛙腿会发生猛烈痉挛。他当时认为这是由青蛙体内本身存在的“动物电”所引起的，这一现象后来被称为“伽伐尼效应”。伽伐尼将这一发现归因于生物体内存在的电能，奠定了生物电学研究的基础。 意大利物理学家亚历山德罗·伏打对伽伐尼的发现产生了浓厚兴趣，但他并不完全认同“动物电”的解释。伏打通过一系列实验发现，引起蛙腿痉挛的真正原因其实是两种不同金属与电解质接触时产生的电流。 基于这一认识，伏打在1800年发明了世界上第一个化学电池——伏打电堆。该装置由一系列交替堆叠的锌片和铜片组成，片与片之间用浸过盐水的布隔开，从而形成稳定的电流。伏打电堆的发明不仅证实了电可以由非生物方式产生，也标志着人类首次实现持续电流的输出，为电学研究和应用打开了全新的大门。 自伏打电堆问世以来，电池技术经历了多次革命性发展，如今，电池已成为现代社会不可或缺的能源装置。随着全球对清洁能源和可持续发展的需求日益增强，电池产业正迎来前所未有的发展机遇。各国纷纷加大在电池技术研发与产业链建设上的投入，推动电池朝着更高能量密度、更快充电速度、更环保、更安全的方向发展。 2．电池的种类 我国在电池发展领域的创新与贡献是巨大且深远的，已经从过去的“跟跑者”转变为如今的“领跑者”，在全球电池产业中占据了举足轻重的地位。 从技术追随者到技术输出者，在磷酸铁锂、钠离子电池等领域已成为全球标杆。 构建了难以复制的全产业链生态，掌握了产业主导权。 以庞大的市场和应用场景倒逼技术创新，实现了技术与市场的良性循环。 为全球绿色能源转型做出了实质性贡献，通过降低电池成本和提升性能，加速了电动汽车和可再生能源的普及。 未来，随着在固态电池、新材料体系、电池回收与循环利用等前沿领域的持续投入，中国必将在全球电池技术革命的下一篇章中继续扮演核心角色。 【典例1-1】观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，通过比较我们可以发现：（ ） A．两个仪器的工作过程中其能量转化是相同的 B．手摇发电机灯泡会闪烁发光说明通过灯泡的电流方向在改变 C．两灯泡中通过的电流都是直流电 D．若用发光二极管替代小灯泡，同样的速度转动手摇发电机时，二极管每分钟闪烁的次数会减少 【跟踪训练1】如图是锂离子电池原理简图，其电池部分浸没在电解液中，当锂离子电池放电时，锂离子会从右侧电极通过隔膜流向左侧电极，此时小灯泡发光，则（ ） A．左侧电极为锂离子电池的负极 B．电池放电时，电流从左侧电极经灯泡流向右侧电极 C．锂离子电池内部电流从左侧电极流向右侧电极 D．电池放电时，将电能转化为化学能 【跟踪训练2】如图1所示为人们所喜爱的电动自行车，它轻便、节能、环保。只要将图中车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶。 (1)车钥匙实质相当于一个 ，跨上自行车将右手把向后旋转，车子就能前进。给电动车充电时，蓄电池（电瓶）相当于 （选填“电源”或“用电器”）。 (2)图2是电动车的充电插口，内有金属插脚，在使用过程中绝不能拿硬币去触碰；图3是电动车的局部电路图，其中控制器是指电动车利用蓄电池工作的所有用电器。如果人体触碰蓄电池两极，人 （选填“有”或“无”）危险；如果硬币碰到充电插口的两个金属插脚，可能会造成 （选填“蓄电池”、“控制器”或“充电插口”）损坏。 (3)电动自行车两刹车手柄中各有一只开关S1和S2。在行驶中用任一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作，请补画电路图，符合上述要求 。 【典例1-2】如图甲所示的电路中，电源由三节新干电池（每节均按1.5V计）串联组成。闭合开关后，两灯泡均发光，电流表的示数如图乙所示，电压表V2指针如图丙所示。则： （1）流过灯L1的电流是 A； （2）L1和L2两端的电压分别是 V、 V。 【跟踪训练1】请阅读《固态电池》并回答题。 固态电池 为了应对能源危机和环境污染，电动汽车的研究受到国家的高度重视。电池技术是电动汽车的关键核心技术之一，其性能直接影响到电动汽车的续航里程、安全性和经济性。 目前，大多数电动汽车使用的是液态锂电池。它的核心组成包括由锂离子氧化物材料制成的正极、石墨充当的负极、含有锂盐的液态电解质以及隔膜。隔膜材料能使锂离子通过但不导电，能把电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路。图甲、乙分别为液态锂电池充电和放电时的情景。充电时，锂离子（）从正极材料中出来（该过程称为脱嵌），穿过液态电解质和隔膜进入石墨负极中（该过程称为嵌入），实现电能向化学能的转化；放电时，锂离子的运动过程与充电时相反，储存起来的化学能被重新转化为电能。 能量密度是衡量锂电池储能能力的关键指标，它表示单位质量可存储的能量。目前液态锂电池的能量密度约为250W·h/kg，进一步提升遭遇瓶颈。为此，研究人员提出将液态电解质部分或全部替换为固态电解质，这类电池被称为固态电池。固态电池可分为半固态、准固态和全固态3种类型。以全固态电池为例，其整个电解质都变成了固态，没有液态电解质，不需要隔膜，不会发生因隔膜穿破而导致的短路自燃，提高了电池的安全性。使用全固态电解质后，可直接使用锂作为负极，减少了负极材料的用量，去掉隔膜可使正负极之间的距离缩短至几到十几微米，电池的能量密度能提高到500W·h/kg，这使得电动汽车在续航里程上更接近甚至超越传统燃油车，这无疑会加速电动汽车替代传统燃油车的进程。固态电解质具有更高的离子电导率，使固态电池能承受更高的电压，充电速度得到大幅提升。 (1)传统的液态锂电池在放电过程中，其电池内部的电流方向是 。（选填“正极流向负极”或“负极流向正极”） (2)某新型电动汽车配有500kg的全固态电池，电池参数与文中的数据一致。当该汽车以100km/h的速度匀速行驶时，牵引力约为500N，其电动机的能量转化效率约为80%。求该车充满电后以100km/h的速度匀速行驶的最远路程，写出计算过程 。 【跟踪训练2】阅读短文，回答问题 热电偶 把两种不同材料的导体（如铁丝和铜丝）组成如甲图所示的闭合回路，当A、B两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶电路，实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。热电偶所产生的热电压由接触电压和温差电压两部分组成。请根据短文回答下列问题： (1)以下材料组合中。可以制作热电偶电路的是（ ） A．玻璃片、铝薄片 B．铝薄片、锌薄片 C．锌薄片、锌薄片 (2)热电偶相当于一个 （选填“用电器”或“电源”），它的电能是由 能转化而来；若其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中的电流 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。 (3)利用热电偶电路可以把温度信号转化成电信号，做成温度计。热电偶温度计不受液体的沸点、凝固点等因素的影响，测量范围大。因此，在选用适当的金属做热电偶材料时，主要考虑金属材料的（ ） A．熔点 B．密度 C．比热容 (4)如图乙所示，热电偶的温差电压与J1、J2两点间的温度差成正比。当热、冷两点间的温度差为100℃时，产生的温差电压为；若低温J1处的温度为-20℃，热、冷两点间产生的温差电压为，则高温处的温度为 ℃。 题型2 制作水果电池 1． 实验原理 水果电池的本质是一个简单的化学电池。它利用两种活泼性不同的金属作为电极（正极和负极），水果汁液作为电解质溶液（含有酸性物质，如柠檬酸、苹果酸等），通过化学反应产生电流。 负极（更活泼的金属，如锌）：金属原子失去电子，发生氧化反应，电子通过导线流出。 正极（较不活泼的金属，如铜）：电解质溶液中的氢离子得到电子，发生还原反应，生成氢气。 回路：电子从负极经由外部导线（如LED灯或电流表）流向正极，形成电流。 2． 制作中的注意事项 ①必须使用两种不同金属： 这是产生电流的核心。绝不能使用两种相同的金属（如两个铜片），否则无法形成电压。锌-铜组合是最经典、最有效果的选择。 ②保持电极间距： 在水果内部，两极应保持约1-2厘米的距离，距离太远，电流会很小，距离太近或接触，会造成短路，直接导致实验失败。 ③使用鳄鱼夹导线： 建议使用带有鳄鱼夹的导线进行连接。它们能牢牢夹住电极和LED灯脚，避免接触不良——这是实验失败最常见的原因之一。 ④注意刀具安全： 如果需要用刀切割水果以插入电极，务必小心操作，避免伤及手指。 【典例2-1】将两种不同的金属片插入橙子，制成“水果电池”。用电压表测量水果电池的电压，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．水果电池把内能转化为电能 B．铜片是水果电池的负极 C．此时电流从电压表的负接线柱流入，正接线柱流出 D．再串联一个相同的水果电池可获得更高的电压 【跟踪训练1】请阅读以下材料并回答问题： 学习了电学知识后，小秋对水果电池和发光二极管都非常感兴趣，如图甲所示，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V。小秋了解到：发光二极管具有单向导电性，其电学符号与正负极：，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“-”极流入时二极管不能发光。 (1)若把图甲中的电压表换为图乙中的二极管，由于发光二极管具有 性，要使二极管发光，金属片 （选填“A”或“B”）要接二极管负极；水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，要想让二极管的亮度变强，小秋的操作是 。 (2)妈妈从市面上买回一个变光二极管给他。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的___________（填字母）。 A． B． C． D． 【跟踪训练2】根据如图所示的实验回答下列问题。 (1)如图甲所示，把铜片、铁片插入一个苹果，就制成了一个水果电池，从图中可以看出 片是水果电池的正极；该水果电池的电压是 V； (2)如图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来，这是通过 的方式改变了筒内空气的内能，使筒内空气的内能 （选填“增加”“减小”或“不变”），温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），达到了乙醚的着火点而使棉花燃烧。 【典例2-2】在物理实践活动中，“创新”实验小组的同学们将金属片铜和锌插入各种水果中制作成了水果电池（其中铜片和锌片分别作为水果电池的正负极）。同学们交流发现，制作的水果电池电压各不相同，于是猜想：水果电池电压的大小可能与水果种类、金属片间的距离、金属片插入水果深度等因素有关。现有大小相同的橙子、苹果、柠檬各一个，铜、锌金属片，以及导线若干，请你选择其中一个因素，添加适当的器材，设计一个实验方案进行探究。 你选择的研究课题是：水果电池的电压可能与 有关； （1）需要添加的实验器材： ； （2）实验操作： ； （3）现象与结论： 。 【跟踪训练1】实践课上老师向同学们展示了一辆名为“盐水动力玩具车”的手工玩具车，如图甲所示。某小组想要探究玩具车的原理。 【任务一】观察“盐水动力玩具车” 车身上方固定一个塑料杯，杯中装有温度较高的盐水。塑料杯内侧的两边分别固定有一个镁片和一个碳片。当镁片和碳片都浸入盐水中时，玩具车可以缓缓向前移动。 （1）当杯中盐水没有接触镁片和碳片时，小车保持静止状态。向杯中加入温度较高的盐水，当镁片和碳片浸入盐水中一定深度时，小车开始运动。加入盐水除与镁片和碳片构成电源外，还相当于闭合电路中的 。 （2）将电压表并联在水杯两端，电压表的“3”接线柱与碳片相连，“﹣”接线柱与镁片相连，电压表示数如图乙所示。 （3）将电动机拆下换成一个发光二极管，发光二极管的结构如图丙所示。将二极管的长脚与碳片相连，短脚与镁片相连，二极管 （选填“发光”或“不发光”）。对调二极管的长短脚，二极管发光情况改变，说明二极管具有 性。 【任务二】探究水果电池 小组同学提出疑问：使用其它金属片也可以发电么？于是小组同学找到了铜片和锌片以及土豆、柠檬等蔬菜水果用来探究是否可以发电。小组查阅资料找出了水果电池发光的原理： 两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更活泼的那边的金属片能得到电子置换出水果中的酸性物质的氢离子。由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定，所以在组成原电池的情况下，自由电子从回路中保持系统的稳定。这样的话理论上来说水果电池产生电压大小直接和果酸浓度相关，果酸浓度越大，水果电池产生的电压越大。 （4）小组同学首先取出两片柠檬，分别将铜片和锌片插入柠檬中，并将发光二极管连入电路如图丁所示。电路连接完毕后闭合开关二极管发光。水果电池供电时 能转化为电能。 （5）小组同学通过查阅资料找到了初中金属活性顺序表如图戊所示。表中金属的活性从左到右依次减弱。所以在水果电池中，锌片为 极。 （6）小组同学将一个电压表代替发光二极管连入如图丁所示的水果电池中，电压表指针向右偏转。然后小组同学将锌片和铜片从柠檬上取下，分别插入一块桃子中且插入的深度与柠檬中相同（桃子大小与柠檬大小几乎相同）。发现电压表指针依旧向右偏转，但是电压表指针偏转角度减小，说明 的果酸浓度更大。 【跟踪训练2】阅读材料，回答问题。 水果电池 人们的生活离不开电，干电池和蓄电池是最常见的提供电压的一种装置，但它们会产生污染。有没有天然的没有污染的电池呢？有！被称为最天然也最没有污染的电池就是水果电池。因为水果中含有大量的水果酸，是一种很好的电解质。不同水果电池的电压会有所不同，但一个水果电池产生的电压比较小，无法给一般的用电器供电。 取一个番茄，把一片铜片和一片锌片插入其中，就制成了一个“番茄电池”。那么“番茄电池”的电压大小与电极插入番茄的深度有怎样的关系呢？某实验小组用如图甲所示的实验器材对该问题进行探究。 (1)铜片是电池的 极；在番茄中，电流的方向是 （选填“铜片到锌片”或“锌片到铜片”）。 (2)实验时，应保持其他条件不变，只改变 。 (3)小组同学测得的实验数据如下表，当深度为5cm时，电压表的示数如图乙所示，请将电压值填入下表的空格中。 两电极插入的深度h/cm 1 2 3 4 5 6 番茄电池的电压U/V 0.12 0.18 0.22 0.27         0.35 分析表格中的数据，你能得到的实验结论是 。 【能力培优练】 1．关于电学知识，下列说法合理的是（ ） A．电流总是从电源正极流向负极 B．绝缘体不容易导电是因为其内部几乎没有电荷 C．电源只能将化学能转化为电能 D．给充电宝充电时，充电宝是电路中的用电器 2．如图展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下列说法正确的是（ ） A．储能时，太阳能电池板将光能转化成化学能 B．储能时，蓄电池充电过程将电能转化为内能 C．照明时，蓄电池将化学能转化为电能 D．照明时，灯泡将化学能转化为光能和内能 3．如图是“风能﹣太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ） A．风力发电机利用了电生磁原理 B．太阳能来自太阳内部的核聚变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 4．下图是“风能——太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ） A．风能和太阳能都属于可再生能源 B．太阳能来自太阳内部的核裂变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 5．善于动手的小乔做了一个小实验：将一张口香糖包装锡纸剪开，形成中间狭窄的条形，并将锡纸接在 5 号新买电池的正负极（如图所示），随后， 锡纸中间部分竟然快速燃烧起来。下列说法正确的是（ ） A．电池提供电能来自于内能 B．锡纸两端的电压为 1.5V C．锡纸能燃烧的原因是将热能转化为电能 D．锡纸是绝缘体，不能导电，燃烧是因为被电压击燃的 6．如图所示，自制水果电池能使发光二极管发光，其中正极是铜片，负极是铝片，下列说法正确的是（ ） A．发光二极管的发光部分是导体 B．导线中的电流方向与电子定向移动方向一致 C．导线中电流方向是从铝片流向铜片的 D．对调水果电池的正负极，发光二极管不能发光 7．如图甲所示，小明正在用电压表测量自制“菠萝水果电池”的电压；如图乙所示，验电器A带正点，验电器B不带电。小明用带绝缘柄的金属棒连接验电器A和验电器B。下列说法正确的是（ ） A．菠萝作为电池使用时将内能转化成电能 B．图甲中b导线中的电子由“3”接线柱流向铜片 C．图乙中验电器A失去电子，验电器B得到电子 D．图乙金属杆中瞬间电流方向是从B到A 8．在橙子上插入铜片和锌片，制成水果电池，将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示的电路，LED发光。下列说法正确的是（ ） A．铜片相当于电池的负极 B．水果电池将电能转化为化学能 C．LED主要是用半导体材料制成的 D．若将LED正负极上的导线对调，LED仍能发光 9．如图甲，把铁片、铜片插入橙子中，制成一个水果电池，该电池的正极是 片；乙图，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触不带电的验电器金属球，箔片张开，接触时橡胶棒与金属球间的瞬间电流方向为 （选填“橡胶棒到金属球”或“金属球到橡胶棒”）。 10．如图甲所示，课外小组同学们将铜片和锌片插入橙子中，就制成了一个水果电池。观察到电压表指针发生了偏转，如图乙所示。由此可知：水果电池实现的是 能转化为电能；铜片是橙子电池的 极。为提高水果电池的输出电压，可以把若干个水果电池 （选填“串联”或“并联”）起来。 11．图甲为一款支持无线反向充电技术的手机，即手机可以通过无线充电器实现充电，开启无线反向充电后，A手机可以作为 给另一部B手机进行无线充电，此时A手机把 能转化为电能。如图乙所示为宾馆房间的取电房卡，将房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用，房卡应接在该房间照明电路的 （选填“支路”或“干路”）上，房间中各用电器的连接方式为 。 12．利用我们身边的常见物品也可以完成一些物理小实验： (1)将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳尽可能撕成更多的细丝，如图甲，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松。塑料细丝带负电荷，则手带 电荷。 (2)如图乙，a、b所示装置均为比较简易的验电器，它们都可以用来检验某物体是否带电。由图中现象可知，图a装置是依据 原理来检验物体是否带电的，图b装置工作原理是带电体具有 性质。 (3)酸甜多汁的水果不仅可以为我们身体提供能量，还可以发电。图丙是某实验小组制作的水果电池，图中的发光二极管的两根引脚中，C为二极管的正极，此时二极管能发光，说明水果电池的正极是 （选填“A”或“B”）端，导线BC中自由电子的运动方向是 选填“从B到C”或“从C到B”）。在此过程中水果电池将 能转化成 能。 13．学习了电学知识后，小刚对水果电池和发光二极管都非常感兴趣。如图甲所示，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”，与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V； (1)小刚了解到：发光二极管具有 导电性，其电学符号与正负极为，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“一”极流入时二极管不能发光； (2)若把二极管接入水果电池后，二极管发出微弱的光，那么此时水果电池主要实现了把 能转化为 能； (3)妈妈从市面上买回一个变光二极管给他，通过实验发现；电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是下图中的______（选填字母） A． B． C． D． (4)制作导线的主要材料是铜，铜属于 ，而导线外皮选用橡胶或塑料为材料则因为它们是 。（以上两空选填字母） A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体 14．某次科技节时，物理老师展示了水果点亮灯泡的场景，小深和小林同学也跃跃欲试。回家后两人尝试用多种水果使二极管发光，在水果中平行插入两个电极，就构成水果电池。如图，他用电压表测得多种水果电池的电压如下。 水果类型 葡萄 橘子 柠檬 人参果 电压 (1)插入金属片的水果相当于电路中的 ； (2)将二极管两极对调后，不再发光，原因是二极管具有 ； (3)使相同规格的二极管发光，小深用了2个柠檬，小林用了3个柠檬。小深发现两人将电极插入柠檬时电极间距离不一样，猜测柠檬个数不同可能与此有关。他用作电极，按照不同的电极距离将其插入到柠檬中，并测量水果电池的电压，数据如表所示。可得出结论： 。需注意的是，电极间的距离不宜太近，否则易导致 ； 水果类型 柠檬 电极距离 电压 (4)小林说，由于没有控制电极间距离相同，通过表一的数据无法比较多种水果的电压。请你重新设计表格 （添加横竖线、表头和单位，将下面表格补充完整）来探究比较不同水果间电压大小。 【链接中考】 1．（2024·江苏苏州·中考真题）2024年6月2日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ） A．采集的样品返回地球后质量会减小 B．太阳能电池是将光能转变为内能的 C．激光角反射器能使光线方向改变90° D．控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制 2．（2020·江苏宿迁·中考真题）取一个橙子，把铜片、铁片插入其中，就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铁片是水果电池的正极 B．两个相同水果电池串联后可提供更高电压 C．该水果电池的电压是3V D．水果电池将内能转化为电能 3.（2022·江苏泰州·中考真题）如图，小明用电压表测水果电池电压，由图可知：该水果电池的负极是 片，用水果电池给电路供电时，将 能转化为电能。 4．（2025·江苏南京·一模）小明制作的水果电池可以使发光二极管发光（二极管具有单向导电性），其工作时将 能转化为电能对外供电。由图示可知，金属片A是水果电池 （选填“正”或“负”）极；将发光二极管正负极接线对调后，发光二极管不发光，此时水果电池的正负极之间 （选填“有”或“没有”）电压。 5．（2021·江苏宿迁·二模）将A、B两个金属片插入柠檬中制成水果电池，如图是用电压表测量水果电池两端电压的情景。金属片A是水果电池的 极：若想获得3.6V的电压。 需要 个这样的水果电池 联起来。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 跨学科探究 调查电池的发展并制作水果电池 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电池的发展史 1 题型2 制作水果电池 8 【能力培优练】 15 【链接中考】 25 【重难题型讲解】 题型1 电池的发展史 1． 电池的发展历程 意大利生理学家路易吉·伽伐尼在1780年的一次解剖实验中，偶然发现用金属解剖刀触及青蛙的股神经时，蛙腿会发生猛烈痉挛。他当时认为这是由青蛙体内本身存在的“动物电”所引起的，这一现象后来被称为“伽伐尼效应”。伽伐尼将这一发现归因于生物体内存在的电能，奠定了生物电学研究的基础。 意大利物理学家亚历山德罗·伏打对伽伐尼的发现产生了浓厚兴趣，但他并不完全认同“动物电”的解释。伏打通过一系列实验发现，引起蛙腿痉挛的真正原因其实是两种不同金属与电解质接触时产生的电流。 基于这一认识，伏打在1800年发明了世界上第一个化学电池——伏打电堆。该装置由一系列交替堆叠的锌片和铜片组成，片与片之间用浸过盐水的布隔开，从而形成稳定的电流。伏打电堆的发明不仅证实了电可以由非生物方式产生，也标志着人类首次实现持续电流的输出，为电学研究和应用打开了全新的大门。 自伏打电堆问世以来，电池技术经历了多次革命性发展，如今，电池已成为现代社会不可或缺的能源装置。随着全球对清洁能源和可持续发展的需求日益增强，电池产业正迎来前所未有的发展机遇。各国纷纷加大在电池技术研发与产业链建设上的投入，推动电池朝着更高能量密度、更快充电速度、更环保、更安全的方向发展。 2．电池的种类 我国在电池发展领域的创新与贡献是巨大且深远的，已经从过去的“跟跑者”转变为如今的“领跑者”，在全球电池产业中占据了举足轻重的地位。 从技术追随者到技术输出者，在磷酸铁锂、钠离子电池等领域已成为全球标杆。 构建了难以复制的全产业链生态，掌握了产业主导权。 以庞大的市场和应用场景倒逼技术创新，实现了技术与市场的良性循环。 为全球绿色能源转型做出了实质性贡献，通过降低电池成本和提升性能，加速了电动汽车和可再生能源的普及。 未来，随着在固态电池、新材料体系、电池回收与循环利用等前沿领域的持续投入，中国必将在全球电池技术革命的下一篇章中继续扮演核心角色。 【典例1-1】观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，通过比较我们可以发现：（ ） A．两个仪器的工作过程中其能量转化是相同的 B．手摇发电机灯泡会闪烁发光说明通过灯泡的电流方向在改变 C．两灯泡中通过的电流都是直流电 D．若用发光二极管替代小灯泡，同样的速度转动手摇发电机时，二极管每分钟闪烁的次数会减少 【答案】D 【详解】A．手摇发电机灯泡发光的过程是机械能转化为电能，电能再转化为光能，手电筒灯泡发光过程是电池的化学能转化为电能，电能再转化为光能，故A不符合题意； B．灯泡闪烁是因为通过其电流的大小发生改变，不能说明电流方向在改变，故B不符合题意； C．手摇发电机产生的电流方向发生改变，不是直流电，手电筒灯泡中电流方向不变，是直流电，故C不符合题意； D．用发光二极管替代小灯泡，同样的速度转动手摇发电机时，电流方向变化速度相同，但二极管是单向导电性，一个方向的电流发光，另一个方向的电流时不发光，所以每分钟闪烁的次数减少，故D正确。 故选D。 【跟踪训练1】如图是锂离子电池原理简图，其电池部分浸没在电解液中，当锂离子电池放电时，锂离子会从右侧电极通过隔膜流向左侧电极，此时小灯泡发光，则（ ） A．左侧电极为锂离子电池的负极 B．电池放电时，电流从左侧电极经灯泡流向右侧电极 C．锂离子电池内部电流从左侧电极流向右侧电极 D．电池放电时，将电能转化为化学能 【答案】B 【详解】A．当锂离子电池放电时，锂离子会从右侧电极通过隔膜流向左侧电极，左侧电极聚集正电荷为锂离子电池的正极，故A不符合题意； B．左侧电极为锂离子电池的正极，电池放电时，电流从左侧电极经灯泡流向右侧电极，故B符合题意； C．当锂离子电池放电时，锂离子会从右侧电极通过隔膜流向左侧电极，故锂离子电池内部电流从右侧电极流向左侧电极，故C不符合题意； D．电池放电时，将化学能转化为电能，故D不符合题意。 故选B。 【跟踪训练2】如图1所示为人们所喜爱的电动自行车，它轻便、节能、环保。只要将图中车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶。 (1)车钥匙实质相当于一个 ，跨上自行车将右手把向后旋转，车子就能前进。给电动车充电时，蓄电池（电瓶）相当于 （选填“电源”或“用电器”）。 (2)图2是电动车的充电插口，内有金属插脚，在使用过程中绝不能拿硬币去触碰；图3是电动车的局部电路图，其中控制器是指电动车利用蓄电池工作的所有用电器。如果人体触碰蓄电池两极，人 （选填“有”或“无”）危险；如果硬币碰到充电插口的两个金属插脚，可能会造成 （选填“蓄电池”、“控制器”或“充电插口”）损坏。 (3)电动自行车两刹车手柄中各有一只开关S1和S2。在行驶中用任一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作，请补画电路图，符合上述要求 。 【答案】(1) 开关 用电器 (2) 有 蓄电池 (3) 【详解】（1）[1]由题意知，车钥匙可以控制电路的通断，实质相当于一个开关。 [2]给电动车充电时，电瓶消耗电能，将电能储存在电瓶中，故此时电瓶相当于用电器。 （2）[1]对于人体来说安全的电压是不超过36V，而图中电瓶的电压为48V，超过了人的安全电压，故如果人体触碰蓄电池两极，人有危险。 [2]图2是电动车的充电插口，内有金属插脚，相当于电源的两极，如果硬币卡到充电插口的两个金属插脚，相当于将电源两极直接相连，电源短路，可能会造成蓄电池损坏。 （3）根据题意，两开关断开任何一个，电路都不能工作，两开关要同时闭合电机才能工作，故两开关应串联接入电路，如图所示： 【典例1-2】如图甲所示的电路中，电源由三节新干电池（每节均按1.5V计）串联组成。闭合开关后，两灯泡均发光，电流表的示数如图乙所示，电压表V2指针如图丙所示。则： （1）流过灯L1的电流是 A； （2）L1和L2两端的电压分别是 V、 V。 【答案】 0.24 3.3 1.2 【详解】[1]闭合开关，两灯泡串联接入电路，电流表测通过电路的电流，由乙图可知，电流表接入电路的量程为0~0.6 A，分度值为0.02A，示数为0.24A，由于串联电路各处电流相等，所以流过灯L1和L2的电流都是0.24 A。 [2][3]电源由三节新干电池串联组成，所以电源电压 电压表V1测电源电压，电压表V2测灯泡L2两端的电压，所以灯泡L2两端的电压小于电源电压4.5V，则图丙中电压表V2接入电路的量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为1.2V，灯泡L2两端的电压为1.2V；由串联电路总电压等于各部分电压之和，所以灯L1两端的电压 L1和L2两端的电压分别是3.3V和1.2V。 【跟踪训练1】请阅读《固态电池》并回答题。 固态电池 为了应对能源危机和环境污染，电动汽车的研究受到国家的高度重视。电池技术是电动汽车的关键核心技术之一，其性能直接影响到电动汽车的续航里程、安全性和经济性。 目前，大多数电动汽车使用的是液态锂电池。它的核心组成包括由锂离子氧化物材料制成的正极、石墨充当的负极、含有锂盐的液态电解质以及隔膜。隔膜材料能使锂离子通过但不导电，能把电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路。图甲、乙分别为液态锂电池充电和放电时的情景。充电时，锂离子（）从正极材料中出来（该过程称为脱嵌），穿过液态电解质和隔膜进入石墨负极中（该过程称为嵌入），实现电能向化学能的转化；放电时，锂离子的运动过程与充电时相反，储存起来的化学能被重新转化为电能。 能量密度是衡量锂电池储能能力的关键指标，它表示单位质量可存储的能量。目前液态锂电池的能量密度约为250W·h/kg，进一步提升遭遇瓶颈。为此，研究人员提出将液态电解质部分或全部替换为固态电解质，这类电池被称为固态电池。固态电池可分为半固态、准固态和全固态3种类型。以全固态电池为例，其整个电解质都变成了固态，没有液态电解质，不需要隔膜，不会发生因隔膜穿破而导致的短路自燃，提高了电池的安全性。使用全固态电解质后，可直接使用锂作为负极，减少了负极材料的用量，去掉隔膜可使正负极之间的距离缩短至几到十几微米，电池的能量密度能提高到500W·h/kg，这使得电动汽车在续航里程上更接近甚至超越传统燃油车，这无疑会加速电动汽车替代传统燃油车的进程。固态电解质具有更高的离子电导率，使固态电池能承受更高的电压，充电速度得到大幅提升。 (1)传统的液态锂电池在放电过程中，其电池内部的电流方向是 。（选填“正极流向负极”或“负极流向正极”） (2)某新型电动汽车配有500kg的全固态电池，电池参数与文中的数据一致。当该汽车以100km/h的速度匀速行驶时，牵引力约为500N，其电动机的能量转化效率约为80%。求该车充满电后以100km/h的速度匀速行驶的最远路程，写出计算过程 。 【答案】(1) 负极流向正极 (2) 见详解 【详解】（1）根据文意，充电时，锂离子（）从正极材料中出来（该过程称为脱嵌），穿过液态电解质和隔膜进入石墨负极中（该过程称为嵌入），实现电能向化学能的转化；放电时，锂离子的运动过程与充电时相反，即从负极进入正极，电流方向与正电荷定向移动的方向相同，因此其电池内部的电流方向是负极流向正极。 （2）已知电池的能量密度能提高到500W·h/kg，则提供的电能为 输出的机械功为 该车充满电后以100km/h的速度匀速行驶的最远路程为 【跟踪训练2】阅读短文，回答问题 热电偶 把两种不同材料的导体（如铁丝和铜丝）组成如甲图所示的闭合回路，当A、B两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶电路，实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。热电偶所产生的热电压由接触电压和温差电压两部分组成。请根据短文回答下列问题： (1)以下材料组合中。可以制作热电偶电路的是（ ） A．玻璃片、铝薄片 B．铝薄片、锌薄片 C．锌薄片、锌薄片 (2)热电偶相当于一个 （选填“用电器”或“电源”），它的电能是由 能转化而来；若其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中的电流 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。 (3)利用热电偶电路可以把温度信号转化成电信号，做成温度计。热电偶温度计不受液体的沸点、凝固点等因素的影响，测量范围大。因此，在选用适当的金属做热电偶材料时，主要考虑金属材料的（ ） A．熔点 B．密度 C．比热容 (4)如图乙所示，热电偶的温差电压与J1、J2两点间的温度差成正比。当热、冷两点间的温度差为100℃时，产生的温差电压为；若低温J1处的温度为-20℃，热、冷两点间产生的温差电压为，则高温处的温度为 ℃。 【答案】(1)B (2) 电源 内 变小 (3)A (4)980 【详解】（1）根据文中“把两种不同材料的导体组成闭合回路，可形成热电偶电路”。 A．玻璃片是绝缘体，铝薄片是导体，故A不符合题意； B．铝薄片和锌薄片是两种不同的导体，可以制作热电偶电路，故B符合题意； C．两种相同的锌薄片，不符合要求，故C不符合题意。 故选B。 （2）[1][2][3]热电偶电路能产生电流，相当于电源，其电能是由内能（温度差导致的热能）转化而来。原来A处是冰水混合物，温度为0℃，B处温度高于0℃，当把A处换为沸水，温度变为100℃，此时A、B间温度差变小，根据“温度差越大，回路电流越大”可知，电路中的电流变小。 （3）因为热电偶温度计测量范围大，需要能应用于较宽的温度范围，所以在选用金属做热电偶材料时，主要考虑金属材料的熔点，熔点高才能在高温环境下使用，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （4）已知温差电压与温度差成正比，当温差为100℃时，温差电压为1.5mV。设高温处温度为t，则 解得t=980℃。 题型2 制作水果电池 1． 实验原理 水果电池的本质是一个简单的化学电池。它利用两种活泼性不同的金属作为电极（正极和负极），水果汁液作为电解质溶液（含有酸性物质，如柠檬酸、苹果酸等），通过化学反应产生电流。 负极（更活泼的金属，如锌）：金属原子失去电子，发生氧化反应，电子通过导线流出。 正极（较不活泼的金属，如铜）：电解质溶液中的氢离子得到电子，发生还原反应，生成氢气。 回路：电子从负极经由外部导线（如LED灯或电流表）流向正极，形成电流。 2． 制作中的注意事项 ①必须使用两种不同金属： 这是产生电流的核心。绝不能使用两种相同的金属（如两个铜片），否则无法形成电压。锌-铜组合是最经典、最有效果的选择。 ②保持电极间距： 在水果内部，两极应保持约1-2厘米的距离，距离太远，电流会很小，距离太近或接触，会造成短路，直接导致实验失败。 ③使用鳄鱼夹导线： 建议使用带有鳄鱼夹的导线进行连接。它们能牢牢夹住电极和LED灯脚，避免接触不良——这是实验失败最常见的原因之一。 ④注意刀具安全： 如果需要用刀切割水果以插入电极，务必小心操作，避免伤及手指。 【典例2-1】将两种不同的金属片插入橙子，制成“水果电池”。用电压表测量水果电池的电压，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．水果电池把内能转化为电能 B．铜片是水果电池的负极 C．此时电流从电压表的负接线柱流入，正接线柱流出 D．再串联一个相同的水果电池可获得更高的电压 【答案】D 【详解】A．水果电池通过化学反应，化学能转化为电能，而不是内能，故A错误； B．锌比铜更活泼，更易失电子，所以锌片为负极，铜片为正极，故B错误； C．电压表测电压时，电流从正接线柱流入，负接线柱流出；反接后，电压表会显负值，甚至损坏。图中电压表指针右偏，说明接线正确，电流从正接线柱流入，负接线柱流出，故C错误； D．电池串联时，它们的电压会相加，得到更高的总电压。因此，再串联一个相同的水果电池，可以获得更高的电压，故D正确。 故选D。 【跟踪训练1】请阅读以下材料并回答问题： 学习了电学知识后，小秋对水果电池和发光二极管都非常感兴趣，如图甲所示，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V。小秋了解到：发光二极管具有单向导电性，其电学符号与正负极：，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“-”极流入时二极管不能发光。 (1)若把图甲中的电压表换为图乙中的二极管，由于发光二极管具有 性，要使二极管发光，金属片 （选填“A”或“B”）要接二极管负极；水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，要想让二极管的亮度变强，小秋的操作是 。 (2)妈妈从市面上买回一个变光二极管给他。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的___________（填字母）。 A． B． C． D． 【答案】(1) 单向导电 B 多个柠檬串联做电池 (2)C 【详解】（1）[1][2]由电压表的连接方法知，电流必须从其正接线柱流入，从负接线柱流出，故此时与电压表正接线柱相连的是电源的正极，与电压表负接线柱相连的是电源的负极。又因为二极管具有单向导电性，所以金属片A应接二极管的正极，金属片B应接二极管的负极。 [3]要想让二极管的亮度变强，可以增大电源电压，如用多个柠檬串联做电池。 （2）因为二极管具有单向导电性，当电流从二极管的正接线柱流入，负接线柱流出时，二极管将电路接通；当电流从二极管的负接线柱流入时，二极管在电路中处于断开状态；根据题意可知，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，所以两二极管并联，且红发光二极管的正接线柱在P端，负接线柱在Q端，发绿光二极管的正接线柱在Q端，负接线柱在P端，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 【跟踪训练2】根据如图所示的实验回答下列问题。 (1)如图甲所示，把铜片、铁片插入一个苹果，就制成了一个水果电池，从图中可以看出 片是水果电池的正极；该水果电池的电压是 V； (2)如图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来，这是通过 的方式改变了筒内空气的内能，使筒内空气的内能 （选填“增加”“减小”或“不变”），温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），达到了乙醚的着火点而使棉花燃烧。 【答案】(1) 铜 0.6 (2) 做功 增加 升高 【详解】（1）[1]甲图中铜片与电压表的正接线柱相连，且电压表正常发生偏转，说明铜片是水果电池的正极。 [2]图中电压表接入量程为0~3V，分度值是0.1V，则水果电池的电压是0.6V。 （2）[1][2][3]把活塞迅速压下去，活塞对玻璃筒内的空气做功，将机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，是通过做功的方式改变筒内空气的内能。 【典例2-2】在物理实践活动中，“创新”实验小组的同学们将金属片铜和锌插入各种水果中制作成了水果电池（其中铜片和锌片分别作为水果电池的正负极）。同学们交流发现，制作的水果电池电压各不相同，于是猜想：水果电池电压的大小可能与水果种类、金属片间的距离、金属片插入水果深度等因素有关。现有大小相同的橙子、苹果、柠檬各一个，铜、锌金属片，以及导线若干，请你选择其中一个因素，添加适当的器材，设计一个实验方案进行探究。 你选择的研究课题是：水果电池的电压可能与 有关； （1）需要添加的实验器材： ； （2）实验操作： ； （3）现象与结论： 。 【答案】 水果种类 电压表 将相同的铜片和锌片分别插入不同水果中相同的深度，且保持金属片的距离不变，分别用电压表测出各种水果电池的电压值 若所测电压值相同，说明水果电池的电压可能与水果种类无关，如果电压值不同，水果电池的电压可能与水果种类有关 【详解】[1]有大小相同的橙子、苹果、柠檬各一个，可以改变水果的种类，因而研究课题是：水果电池的电压可能与水果种类有关。 （1）[2]探究水果电池的电压可能与水果种类有，测量水果电池的电压，需要用电压表。 （2）[3]实验中应控制其他因素相同，改变水果的种类进行实验。实验操作：将相同的铜片和锌片分别插入不同水果中相同的深度，且保持金属片的距离不变，分别用电压表测出各种水果电池的电压值。 （3）[4]现象与结论：若所测电压值相同，说明水果电池的电压可能与水果种类无关；如果电压值不同，水果电池的电压可能与水果种类有关。 【跟踪训练1】实践课上老师向同学们展示了一辆名为“盐水动力玩具车”的手工玩具车，如图甲所示。某小组想要探究玩具车的原理。 【任务一】观察“盐水动力玩具车” 车身上方固定一个塑料杯，杯中装有温度较高的盐水。塑料杯内侧的两边分别固定有一个镁片和一个碳片。当镁片和碳片都浸入盐水中时，玩具车可以缓缓向前移动。 （1）当杯中盐水没有接触镁片和碳片时，小车保持静止状态。向杯中加入温度较高的盐水，当镁片和碳片浸入盐水中一定深度时，小车开始运动。加入盐水除与镁片和碳片构成电源外，还相当于闭合电路中的 。 （2）将电压表并联在水杯两端，电压表的“3”接线柱与碳片相连，“﹣”接线柱与镁片相连，电压表示数如图乙所示。 （3）将电动机拆下换成一个发光二极管，发光二极管的结构如图丙所示。将二极管的长脚与碳片相连，短脚与镁片相连，二极管 （选填“发光”或“不发光”）。对调二极管的长短脚，二极管发光情况改变，说明二极管具有 性。 【任务二】探究水果电池 小组同学提出疑问：使用其它金属片也可以发电么？于是小组同学找到了铜片和锌片以及土豆、柠檬等蔬菜水果用来探究是否可以发电。小组查阅资料找出了水果电池发光的原理： 两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更活泼的那边的金属片能得到电子置换出水果中的酸性物质的氢离子。由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定，所以在组成原电池的情况下，自由电子从回路中保持系统的稳定。这样的话理论上来说水果电池产生电压大小直接和果酸浓度相关，果酸浓度越大，水果电池产生的电压越大。 （4）小组同学首先取出两片柠檬，分别将铜片和锌片插入柠檬中，并将发光二极管连入电路如图丁所示。电路连接完毕后闭合开关二极管发光。水果电池供电时 能转化为电能。 （5）小组同学通过查阅资料找到了初中金属活性顺序表如图戊所示。表中金属的活性从左到右依次减弱。所以在水果电池中，锌片为 极。 （6）小组同学将一个电压表代替发光二极管连入如图丁所示的水果电池中，电压表指针向右偏转。然后小组同学将锌片和铜片从柠檬上取下，分别插入一块桃子中且插入的深度与柠檬中相同（桃子大小与柠檬大小几乎相同）。发现电压表指针依旧向右偏转，但是电压表指针偏转角度减小，说明 的果酸浓度更大。 【答案】 开关 发光 单向导电 化学 负 柠檬 【详解】（1）[1]依题意得，加入盐水除与镁片和碳片构成电源外，还相当于闭合电路中的开关，控制电路的通断。 （3）[2][3]将二极管的长脚与碳片相连，短脚与镁片相连，电流从二极管的正接线柱流入，二极管发光。对调二极管的长短脚，二极管发光情况改变，此时电流从二极管的负接线柱流入时，二极管不发光，说明二极管具有单向导电性。 （4）[4]水果电池供电时，发生化学反应，产生电能，将化学能转化为电能。 （5）[5]由图戊得，铜的活性小于锌的活性，所以在水果电池中，锌片为负极。 （6）[6]依题意得，桃子的电压较小。由材料信息得，果酸浓度越大，水果电池产生的电压越大，则柠檬的果酸浓度更大。 【跟踪训练2】阅读材料，回答问题。 水果电池 人们的生活离不开电，干电池和蓄电池是最常见的提供电压的一种装置，但它们会产生污染。有没有天然的没有污染的电池呢？有！被称为最天然也最没有污染的电池就是水果电池。因为水果中含有大量的水果酸，是一种很好的电解质。不同水果电池的电压会有所不同，但一个水果电池产生的电压比较小，无法给一般的用电器供电。 取一个番茄，把一片铜片和一片锌片插入其中，就制成了一个“番茄电池”。那么“番茄电池”的电压大小与电极插入番茄的深度有怎样的关系呢？某实验小组用如图甲所示的实验器材对该问题进行探究。 (1)铜片是电池的 极；在番茄中，电流的方向是 （选填“铜片到锌片”或“锌片到铜片”）。 (2)实验时，应保持其他条件不变，只改变 。 (3)小组同学测得的实验数据如下表，当深度为5cm时，电压表的示数如图乙所示，请将电压值填入下表的空格中。 两电极插入的深度h/cm 1 2 3 4 5 6 番茄电池的电压U/V 0.12 0.18 0.22 0.27         0.35 分析表格中的数据，你能得到的实验结论是 。 【答案】(1) 正 锌片到铜片 (2)电极插入番茄的深度 (3) 0.30 番茄电池的电压大小U随电极插入番茄深度的增加而增大 【详解】（1）[1][2]电流从电压表正接线柱流入，铜片连的是电压表的正接线柱，所以铜片是正极；电池内部电流从负极流向正极，电流的方向是锌片到铜片。 （2）实验时，应保持变量唯一，只改变电极插入番茄的深度。 （3）[1]根据表中电压表的示数可知，电压表分度值是0.1V，电压表选用的量程是0-3V，由图示电压表知，电压表示数是0.30V。 [2]由表中实验数据可知，随电极插入深度的增加，电池电压增加，故可以得出结论：番茄电池的电压大小U随电极插入番茄深度的增加而增大。 【能力培优练】 1．关于电学知识，下列说法合理的是（ ） A．电流总是从电源正极流向负极 B．绝缘体不容易导电是因为其内部几乎没有电荷 C．电源只能将化学能转化为电能 D．给充电宝充电时，充电宝是电路中的用电器 【答案】D 【详解】A．在电源的外部，电流是从电源的正极流向负极；但在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极。故A不符合题意； B．绝缘体不容易导电的原因是其内部几乎没有能够自由移动的电荷，而不是几乎没有电荷。故B不符合题意； C．电源是提供电能的装置，它可以将多种形式的能如太阳能、化学能、机械能等转化为电能。故C不符合题意； D．用电器是消耗电能的装置。当给充电宝充电时，充电宝消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，此时充电宝是电路中的用电器，故D符合题意。 故选D。 2．如图展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下列说法正确的是（ ） A．储能时，太阳能电池板将光能转化成化学能 B．储能时，蓄电池充电过程将电能转化为内能 C．照明时，蓄电池将化学能转化为电能 D．照明时，灯泡将化学能转化为光能和内能 【答案】C 【详解】A．储能时，太阳能电池板工作，它是将太阳能（光能）转化为电能，然后再通过充电过程将电能存储到蓄电池中转化为化学能，而不是直接将光能转化为化学能，故A错误； B．储能时，蓄电池充电过程是将电能转化为化学能储存起来，而不是转化为内能，故B错误； C．照明时，蓄电池向外供电，其内部发生化学变化，将储存的化学能转化为电能，为灯泡等用电器提供能量，故C正确； D．照明时，灯泡工作，是消耗电能，将电能转化为光能和内能，而不是将化学能转化为光能和内能，故D错误。 故选C。 3．如图是“风能﹣太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ） A．风力发电机利用了电生磁原理 B．太阳能来自太阳内部的核聚变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 【答案】B 【详解】A．风力发电机是利用电磁感应原理将风能转化为电能，而不是电生磁原理，故A错误； B．太阳能来自太阳内部的核聚变，太阳内部的氢原子核在高温高压下发生聚变反应，释放出巨大的能量，故B正确； C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，故C错误； D．控制器中的集成电路是用半导体材料制成的，而不是超导材料，故D错误。 故选B。 4．下图是“风能——太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ） A．风能和太阳能都属于可再生能源 B．太阳能来自太阳内部的核裂变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 【答案】A 【详解】A．风能和太阳能可以从自然界源源不断地获得，是可再生能源，故A正确； B．核反应有可控的核裂变与不可控的核聚变，太阳能来自太阳内部不可控的核聚变，故B错误； C．给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故C错误； D．控制器中的集成电路主要是用半导体材料制成，而不是超导材料，故D错误。 故选A。 5．善于动手的小乔做了一个小实验：将一张口香糖包装锡纸剪开，形成中间狭窄的条形，并将锡纸接在 5 号新买电池的正负极（如图所示），随后， 锡纸中间部分竟然快速燃烧起来。下列说法正确的是（ ） A．电池提供电能来自于内能 B．锡纸两端的电压为 1.5V C．锡纸能燃烧的原因是将热能转化为电能 D．锡纸是绝缘体，不能导电，燃烧是因为被电压击燃的 【答案】B 【详解】A．电池提供电能来自于化学能，故A错误； B．实验中所用干电池的电压为1.5V，因此锡纸两端的电压为 1.5V，故B正确； C．锡纸能燃烧的原因是将电能转化为内能，故C错误； D．锡纸是导体能够导电，故D错误。 故选B。 6．如图所示，自制水果电池能使发光二极管发光，其中正极是铜片，负极是铝片，下列说法正确的是（ ） A．发光二极管的发光部分是导体 B．导线中的电流方向与电子定向移动方向一致 C．导线中电流方向是从铝片流向铜片的 D．对调水果电池的正负极，发光二极管不能发光 【答案】D 【详解】A．发光二极管的发光部分是半导体，故A错误； B．人为规定电流方向与正电荷定向移动方向相同，导线中的电流是电子定向移动形成的，电流的方向与电子定向移动方向相反，故B错误； C．自制水果电池正极是铜片，负极是铝片，在电池外部的导线，电流从电池的正极流向负极，即从铜片流向铝片，在电池内部的导线，电流从电池的负极流向正极，即从铝片流向铜片，故C错误； D．对调水果电池的正负极，电流方向发生改变，由于发光二极管具有单向导电性，发光二极管不能发光，故D正确。 故选D。 7．如图甲所示，小明正在用电压表测量自制“菠萝水果电池”的电压；如图乙所示，验电器A带正点，验电器B不带电。小明用带绝缘柄的金属棒连接验电器A和验电器B。下列说法正确的是（ ） A．菠萝作为电池使用时将内能转化成电能 B．图甲中b导线中的电子由“3”接线柱流向铜片 C．图乙中验电器A失去电子，验电器B得到电子 D．图乙金属杆中瞬间电流方向是从B到A 【答案】B 【详解】A．菠萝水果电池工作时，是将化学能转化为电能，而不是内能转化为电能，故A错误； B．从图甲电压表的连接可知，铜片是水果电池的正极，铁片是负极。电子带负电，在电路中从负极流向正极，所以 b 导线中的电子由 “3” 接线柱流向铜片，故B正确； C．验电器 A 带正电，说明 A 缺少电子；验电器 B 不带电。当用金属棒连接 A 和 B 时，验电器 B 上的部分电子会转移到验电器 A 上，即验电器 B 失去电子，验电器 A 得到电子，故C错误； D．电流方向规定为正电荷定向移动的方向，与电子定向移动的方向相反。由 C 选项分析可知电子从 B 流向 A，所以金属杆中瞬间电流方向是从 A 到 B，故D错误。 故选B。 8．在橙子上插入铜片和锌片，制成水果电池，将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示的电路，LED发光。下列说法正确的是（ ） A．铜片相当于电池的负极 B．水果电池将电能转化为化学能 C．LED主要是用半导体材料制成的 D．若将LED正负极上的导线对调，LED仍能发光 【答案】C 【详解】A．图中二极管发光，说明二极管的连接是正确的，因此铜片相当于电池的正极，故A错误； B．水果电池将化学能转化为电能，故B错误； C．半导体材料的导电性介于导体与绝缘体之间，LED的材料主要是半导体，故C正确； D．若将LED正负极上的导线对调，LED灯反接，不能发光，故D错误。 故选C。 9．如图甲，把铁片、铜片插入橙子中，制成一个水果电池，该电池的正极是 片；乙图，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触不带电的验电器金属球，箔片张开，接触时橡胶棒与金属球间的瞬间电流方向为 （选填“橡胶棒到金属球”或“金属球到橡胶棒”）。 【答案】 铜 金属球到橡胶棒 【详解】[1]如图甲，把铁片、铜片插入橙子中，制成一个水果电池，该电池的正极是铜片，因为电流必须从电压表的“+”接线柱流进，从“-”接线柱流出。 [2]乙图，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与不带电的验电器金属球接触，橡胶棒上的负电荷通过金属球、金属杆导到箔片上，箔片张开。由于负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，所以橡胶棒与金属球间的瞬间电流方向为金属球到橡胶棒。 10．如图甲所示，课外小组同学们将铜片和锌片插入橙子中，就制成了一个水果电池。观察到电压表指针发生了偏转，如图乙所示。由此可知：水果电池实现的是 能转化为电能；铜片是橙子电池的 极。为提高水果电池的输出电压，可以把若干个水果电池 （选填“串联”或“并联”）起来。 【答案】 化学 正 串联 【详解】[1]如图所示，水果电池工作时，化学能减小，电能增加，将化学能转化为电能。 [2]锌片与电压表负接线柱相连，铜片与电压表的正接线柱相连，此时电压表正向偏转，说明其连接正确，所以铜片是橙子电池的正极。 [3]根据串联分压，电池串起来时，总电压变大，所以为提高水果电池的输出电压，可以把若干个水果电池串联起来。 11．图甲为一款支持无线反向充电技术的手机，即手机可以通过无线充电器实现充电，开启无线反向充电后，A手机可以作为 给另一部B手机进行无线充电，此时A手机把 能转化为电能。如图乙所示为宾馆房间的取电房卡，将房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用，房卡应接在该房间照明电路的 （选填“支路”或“干路”）上，房间中各用电器的连接方式为 。 【答案】 电源 化学 干路 并联 【详解】[1][2]A手机可以作为电源给另一部B手机进行无线充电，手机进行无线反向充电时，其内部电池放电，将存储的化学能转化为电能，再通过线圈将电能以电磁波的形式发射出去，为其他设备充电。 [3]房卡插入槽中，房间内所有用电器才能工作，不插入则所有用电器都不工作，说明房卡控制着整个房间电路的通断，相当于一个总开关，应接在房间照明电路的干路上。 [4]房间中的各用电器，如电灯、电视、空调等，它们可以独立工作，互不影响，根据并联电路的特点，可知房间中各用电器的连接方式为并联。 12．利用我们身边的常见物品也可以完成一些物理小实验： (1)将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳尽可能撕成更多的细丝，如图甲，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松。塑料细丝带负电荷，则手带 电荷。 (2)如图乙，a、b所示装置均为比较简易的验电器，它们都可以用来检验某物体是否带电。由图中现象可知，图a装置是依据 原理来检验物体是否带电的，图b装置工作原理是带电体具有 性质。 (3)酸甜多汁的水果不仅可以为我们身体提供能量，还可以发电。图丙是某实验小组制作的水果电池，图中的发光二极管的两根引脚中，C为二极管的正极，此时二极管能发光，说明水果电池的正极是 （选填“A”或“B”）端，导线BC中自由电子的运动方向是 选填“从B到C”或“从C到B”）。在此过程中水果电池将 能转化成 能。 【答案】(1)正 (2) 同种电荷互相排斥 吸引轻小物体 (3) B 从C到B 化学 电 【详解】（1）摩擦起电，摩擦后的两物体带等量异种电荷，已知塑料细丝带负电荷，则手带等量的正电荷。 （2）[1]图a装置中，当带电物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔也会带上电荷并相互排斥张开。图a装置是依据同种电荷互相排斥原理来检验物体是否带电的。 [2]图b装置中，当带电物体靠近铝箔条时，由于带电物体可以吸引其他轻小物体的性质，铝箔条会被吸引。 （3）[1]C为二极管的正极，而二极管此时能发光说明它的正极连接到了水果电池的正极。因此，水果电池的正极是B端，因为B端通过导线连接到了二极管的正极。 [2]在电路中，电流的方向是从正极流向负极。而自由电子是带负电的粒子，它们的移动方向与电流方向相反。因此，导线BC中自由电子的运动方向是从C到B。 [3][4]水果电池在工作时，对外供电，将自身储存的化学能转化为电能。 13．学习了电学知识后，小刚对水果电池和发光二极管都非常感兴趣。如图甲所示，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”，与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V； (1)小刚了解到：发光二极管具有 导电性，其电学符号与正负极为，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“一”极流入时二极管不能发光； (2)若把二极管接入水果电池后，二极管发出微弱的光，那么此时水果电池主要实现了把 能转化为 能； (3)妈妈从市面上买回一个变光二极管给他，通过实验发现；电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是下图中的______（选填字母） A． B． C． D． (4)制作导线的主要材料是铜，铜属于 ，而导线外皮选用橡胶或塑料为材料则因为它们是 。（以上两空选填字母） A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体 【答案】(1)单向 (2) 化学能 电能 (3)C (4) B A 【详解】（1）发光二极管主要材料为半导体材料，半导体具有单向导电性。 （2）水果电池在工作时，消耗化学能，产生电能，将水果的化学能转化为电能。 （3）因为二极管具有单向导电性，当电流从二极管的正接线柱流入，负接线柱流出时，二极管将电路接通；当电流从二极管的负接线柱流入，正接线柱流出时，二极管将电路处于断开状态；根据题意可知，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，，所以两二极管并联，且发红光的二极管的正接线柱在P端，负接线柱在Q端，发绿光的二极管正接线柱在Q端，负接线柱在P端，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）[1][2]导线的主要材料是铜，主要目的是导电，铜属于导体，故B符合题意；导线外皮选用橡胶或塑料为材料起到保护作用，属于绝缘体，故A符合题意。 14．某次科技节时，物理老师展示了水果点亮灯泡的场景，小深和小林同学也跃跃欲试。回家后两人尝试用多种水果使二极管发光，在水果中平行插入两个电极，就构成水果电池。如图，他用电压表测得多种水果电池的电压如下。 水果类型 葡萄 橘子 柠檬 人参果 电压 (1)插入金属片的水果相当于电路中的 ； (2)将二极管两极对调后，不再发光，原因是二极管具有 ； (3)使相同规格的二极管发光，小深用了2个柠檬，小林用了3个柠檬。小深发现两人将电极插入柠檬时电极间距离不一样，猜测柠檬个数不同可能与此有关。他用作电极，按照不同的电极距离将其插入到柠檬中，并测量水果电池的电压，数据如表所示。可得出结论： 。需注意的是，电极间的距离不宜太近，否则易导致 ； 水果类型 柠檬 电极距离 电压 (4)小林说，由于没有控制电极间距离相同，通过表一的数据无法比较多种水果的电压。请你重新设计表格 （添加横竖线、表头和单位，将下面表格补充完整）来探究比较不同水果间电压大小。 【答案】(1)电源 (2)单向导电性 (3) 对于同一种水果，相同的电极材料，电极间距离越大，电压越小 短路 (4)见解析 【详解】（1）要使用电器工作，电路中必须要有电源；插入金属片的水果能使二极管发光，说明插入金属片的水果能提供电能，所以插入金属片的水果相当于电源。 （2）二极管具有单向导电性，将二极管两极对调后，电流无法通过二极管，二极管不再发光。 （3）[1]由表中数据可知，电极间距离越大，电压越小，故可得出结论：对于同一种水果，相同的电极材料，电极间距离越大，电压越小。 [2]因水果具有导电性，在做实验时电极间的距离不宜太近，否则易导致短路。 （4）要比较多种水果的电压，根据控制变量法可知，应控制电极间距离相同，水果类型不同，记录不同水果间电压大小，据此设计实验表格如下所示： 电极距离 水果类型 电压 【链接中考】 1．（2024·江苏苏州·中考真题）2024年6月2日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ） A．采集的样品返回地球后质量会减小 B．太阳能电池是将光能转变为内能的 C．激光角反射器能使光线方向改变90° D．控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制 【答案】D 【详解】A．质量是物质的一种基本属性，跟物体形状、状态、空间位置等无关，故采集的样品返回地球后质量不变，故A错误； B．太阳能电池是将光能转化为电能的，故B错误； C．激光角反射器能使光线沿原来方向的相反方向反射回去，故使光线方向改变180°，故C错误； D．电磁波可以传递信息，且不需要介质，故控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制，故D正确。 故选D。 2．（2020·江苏宿迁·中考真题）取一个橙子，把铜片、铁片插入其中，就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铁片是水果电池的正极 B．两个相同水果电池串联后可提供更高电压 C．该水果电池的电压是3V D．水果电池将内能转化为电能 【答案】B 【详解】A．电压表使用时，电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出，即电压表的正接线柱与电源的正极相连接，因此铜电极为正极，故A错误； B．两个相同水果电池串联后可提供更高电压，故B正确； C．由图知电压表的量程为0-3V，分度值为0.1V，水果电池的电压为0.6V，故C错误； D．水果电池工作时，将消耗化学能，产生电能，所以是将化学能转化为电能，故D错误。 故选B。 3.（2022·江苏泰州·中考真题）如图，小明用电压表测水果电池电压，由图可知：该水果电池的负极是 片，用水果电池给电路供电时，将 能转化为电能。 【答案】 铁 化学 【详解】[1][2]由图可知，电压表3V的接线柱接在了铜片上，“－”接线柱接在了铁片上，由此可知，铁片为水果电池的负极；用水果电池给电路供电时，水果电池的化学能转化为电能。 4．（2025·江苏南京·一模）小明制作的水果电池可以使发光二极管发光（二极管具有单向导电性），其工作时将 能转化为电能对外供电。由图示可知，金属片A是水果电池 （选填“正”或“负”）极；将发光二极管正负极接线对调后，发光二极管不发光，此时水果电池的正负极之间 （选填“有”或“没有”）电压。 【答案】 化学 正 有 【详解】[1]水果电池发生化学反应，将化学能转化为电能对外供电。 [2]图中金属片A连接的是发光二极管的正极接线柱，此时发光二极管发光，说明金属片A是水果电池正极。 [3]将发光二极管正负极接线对调后，由于发光二极管具有单向导电性，此时发光二极管不发光，但水果电池的正负极之间仍然存在电压。 5．（2021·江苏宿迁·二模）将A、B两个金属片插入柠檬中制成水果电池，如图是用电压表测量水果电池两端电压的情景。金属片A是水果电池的 极：若想获得3.6V的电压。 需要 个这样的水果电池 联起来。 【答案】 负 3 串 【详解】[1]如图，电压表接在水果电池两极之间，电压表指针正向偏转，所以，金属片A是水果电池的负极。 [2][3]如图，电压表选择的是0~3V量程，示数为1.2V，串联电路两端的总电压等于串联电路各部分电压之和，所以，若想获得3.6V的电压，需要多个水果电池串联，水果电池的个数为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $