内容正文:
专题04 能的转化与能量守恒(专项训练)
【答案解析】
1. 光伏板 电能
详解:光伏发电系统的主要部件是光伏组件、蓄电池、控制器和逆变器。光伏发电系统能利用光伏板将光能转换成电能,供生产和生活使用。使用光伏发电没有消耗地球上的资源,也没有排放污染物,实现了节能减排,符合国家大力推进生态文明建设的要求。
2.光能
详解:生活中能量的形式是多种多样的,不同形式的能量之间可以相互转化。灯泡发光时,电能通过灯丝或其他发光材料转化为热能和光能,这是电能转化为其他形式能量的一个典型例子。
3. 石油 煤
详解:常规能源是指已能大规模生产、广泛利用的能源,目前人类利用规模最大的常规能源包括煤、石油和天然气,因此第一个空应填石油。煤作为重要的能源和工业原料,对工业发展至关重要,因此被称为工业的粮食,第二个空应填煤。
4. 轮轴 杠杆
详解:轮轴是由一个轮和一个轴组成的简单机械,像方向盘就是典型的轮轴应用。从杠杆的原理来看,轮轴可以看作是一种变形的杠杆,轮相当于杠杆的动力臂,轴相当于杠杆的阻力臂,当动力作用在轮上时,能够省力,所以轮轴是一种变形的杠杆。
5.势能
详解:势能 (重力势能)是指物体由于被举高或者处于高处而具有的能量。位置越高,质量越大,它的重力势能就越大。动能是指物体由于运动而具有的能量。速度越快,质量越大,它的动能就越大。瀑布顶端的水因为处于很高的位置而蕴藏着巨大的势能。所以,飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的势能。
6. 风能 地热能
详解:新能源是指传统能源之外的各种能源形式,指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能、潮汐能和核聚变能等。
7. 能量 转换
详解:能量是一切活动的源泉,它的存在形式多种多样,有电能、热能、光能、声能等不同的形式。运动的物体也有能量,叫动能。能量还储存在燃料,食物和化学物质中,叫化学能。生活中能量的形式是多种多样的,不同形式的能量之间可以相互转化。
8. 势 动
详解:能量有电能、热能、光能、声能等不同的形式。能量转化是指各种能量之间在一定条件下互相转化过程。小球由于被举高而具有势能,由于运动而具有动能。动能和势能可以相互转换。动能和势能统称为机械能。
9.√
详解:太阳光包含光能,当人体吸收阳光时,部分光能被转化为热能,导致温度升高,因此感到温暖。题目中“光能转换成热能”的描述符合能量转换的科学原理,判断正确。
10.√
详解:机械能可以转化为其他形式的能量。例如,摩擦生热是机械能转化为热能;物体振动发声是机械能转化为声能;发电机工作时,机械运动产生电流,是机械能转化为电能。这些实例均符合能量转换规律。
11.√
详解:煤、石油、天然气由古代生物遗体经长期地质作用形成。古代植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,动物则依赖植物生存。生物遗体内的能量本质来源于太阳能,因此化石燃料的形成与太阳能有关。
12.×
详解:动能:物体由于运动而具有的能叫动能,其大小与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越快,动能越大。
势能(这里指重力势能 ):物体由于被举高而具有的能叫重力势能,其大小与物体的质量和被举高的高度有关,质量越大、被举得越高,重力势能越大。
所以小球被举高具有的是重力势能,运动时具有的是动能,原表述概念混淆,因此该说法错误。
13.√
详解:赛车高速行驶时动能大,撞击时会产生巨大冲击力。轮胎具有弹性,能通过形变延长撞击时间,吸收部分动能,从而减小冲击力。题目正确指出了动能与安全措施的关系。
14.×
详解:杠杆的作用包括省力、改变用力方向和移动距离。根据支点位置不同,杠杆可分为省力、费力、等臂三种类型。例如,镊子是费力杠杆,虽不省力但能扩大手的移动距离,方便操作。因此,并非所有杠杆使用都为了省力。该句判断错误。
15.√
详解:在现代生活中,磁能主要是通过电能转换而来的。例如,电动机、变压器等设备都是通过电能产生磁能,进而实现各种功能。因此,题干中的说法是正确的。
16.√
详解:斜面和杠杆都是简单机械,它们可以通过改变力的作用方式来达到省力的效果,但通常会增加作用距离。因此,这个说法是正确的。
17.A
详解:飞机降落减速时,由于与跑道摩擦,动能(属于机械能)减少,同时摩擦生热,热能增加。因此能量转换是机械能→热能。B选项动能→势能错误,因高度未增加;C选项机械能→势能也不正确。故选A。
18.D
详解:A. 篮球上升时速度减小、高度增加,动能转化为重力势能,描述正确。
B. 足球在最高点时,竖直方向速度为零,水平方向速度不为零,故其速度最小,动能最小,此时高度最大,重力势能最大,描述正确。
C. 下落时高度降低,速度增大,重力势能转化为动能,描述正确。
D. 卡在篮筐的篮球静止,动能为零,但因其具有一定高度,仍具有重力势能,机械能不为零,描述错误。
故选D。
19.B
详解:人体内的化学能来源于食物,在骑自行车时,化学能主要转化为使身体和自行车运动的动能,同时部分转化为维持体温的热能。选项B中的“热能和动能”准确描述了这一转换过程。选项A中的声能并非主要转化形式,选项C的电能和磁能与骑自行车无关。故选B。
20.C
详解:A.钓鱼竿在使用时,动力作用点到支点的距离(动力臂)小于阻力作用点到支点的距离(阻力臂) ,属于费力杠杆,费力但能省距离,不符合省力要求。
B.旗杆上安装的是定滑轮,定滑轮实质是等臂杠杆,动力臂等于阻力臂,使用时不省力,只能改变力的方向 ,不符合题意。
C.辘轳是轮轴的一种,轮半径大于轴半径,动力作用在轮上,阻力作用在轴上,根据轮轴原理,动力臂大于阻力臂,是省力机械,能够省力 ,符合题意。
故选C。
21.B
详解:在自行车上,大齿轮和小齿轮的转动关系是通过齿轮传动实现的。大齿轮的转动会引起小齿轮以不同的速度转动。由于大齿轮的齿数是小齿轮的4倍,因此当大齿轮转一圈时,小齿轮会转4圈。故选B。
22.B
详解:风能是一种清洁、可再生的能源,风力发电不需要依赖化石燃料。风力发电通过风力驱动风力涡轮机转动,进而带动发电机产生电能,这一过程不涉及化石燃料的燃烧,因此可以减少温室气体的排放。另外,风力发电确实受天气和地理位置的影响较大。故选B。
23.D
详解:A.电能是电荷运动的能量。瀑布本身并不直接产生电能,除非通过水力发电等方式进行转换。
B.化学能是物质内部由于化学反应而产生的能量。瀑布中水的流动并不涉及化学反应,因此不包含化学能。
C.风能是空气流动所产生的能量。虽然瀑布的水流会带动周围空气的流动,但瀑布本身蕴含的主要能量并非风能。
D.机械能是物体由于位置或运动而具有的能量。它包括动能(由于运动而具有的能量)和势能(由于位置或高度而具有的能量)。瀑布中的水从高处倾泻而下,既具有势能(因为高度),又具有动能(因为运动)。因此,瀑布蕴含的能量主要是机械能。
故选D。
24.C
详解:杠杆主要是围绕一个固定支点转动的硬棒,不太适合连续地将瓦片提升到房顶。斜面是一种倾斜的斜坡,修房子时把很多瓦片从地面运到房顶,不太现实。像塔吊的吊钩上可以随着重物一起移动的滑轮叫做动滑轮,使用动滑轮可以省力,但不能改变用力方向。修房子时,要把很多瓦从地面运到房顶,可以使用动滑轮。故选C。
25.C
详解:在实验中发现:用一个小球去撞击其他的球,会撞出一个小球;用两个小球去撞击其他的球,会撞出二个小球;用三个小球去撞击其他的球,会撞出三个小球。即:拉起的小球个数与撞出小球的个数相等。故选C。
26.B
详解:常规能源主要包括煤、石油、天然气等,而新能源是指那些尚未大规模利用、具有开发潜力的能源,如太阳能、风能、核能、地热能等。选项A中的石油和选项C中的天然气都属于常规能源,因此不符合题意。选项B中的核能和地热能属于新能源,符合题意。
27.(1) A 高温部分向低温部分
(2) 会 可以
(3)善于
详解:(1)因为酒精灯在图中位置加热,A点距离酒精灯火焰最近,最先受热,温度升高最快,蜡环最先熔化掉落。这表明热可以沿着物体从高温部分向低温部分传递。
(2)由于热可以从酒精灯加热的位置向各个方向传递,所以加热过程中,蜡环E所在的铁丝部分也会受热,蜡环E会掉下,这说明热可以向不同方向传递。
(3)在该实验中,铁丝能够较快地将热量传递,使蜡环熔化,说明铁善于导热。
28.(1) 平衡尺 钩码
(2) 3 1 3
(3) 大于 小于 等于
(4) B A
分析:杠杆尺平衡的条件:左边格数×钩码数=右边格数×钩码数。
详解:(1)根据题干可知,在用平衡尺探究杠杆省力的秘密时,主要用的器材有平衡尺、钩码和支架。
(2)杠杆尺平衡的条件:左边格数×钩码数=右边格数×钩码数。左边第2格挂3个重物,则右边第2格也挂3个重物,杠杆尺平衡;左边第1格挂4个重物,右边第4格挂1个重物,杠杆尺平衡;左边第3格挂2个重物,则右边第2格挂3个重物,杠杆尺平衡。
(3)杠杆有三种类型,分别是省力杠杆、费力杠杆和不省力不费力杠杆。当动力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时,就是省力杠杆;当动力点到支点距离小于阻力点到支点的距离时,就是费力杠杆;当动力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时就是不省力也不费力的杠杆。
(4)如图的杠杆尺处于平衡状态。如果两边各减少一个钩码,根据对杠杆尺平衡条件:杠杆尺左边格数×钩码数=杠杆尺右边格数×钩码数。这时杠杆左侧是:6×1=6,杠杆右侧是:3×3=9,因此,杠杆左侧轻,右侧重,杠杆尺会往右侧下沉。如果将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格,这时杠杆左侧是:5×2=10,杠杆右侧是:2×4=8,因此,杠杆右侧轻,左侧重,杠杆尺会往左侧下沉。
29.(1)被拉起后的小球具有了势能,而其他静止的小球没有。
(2)被拉起的小球会从静止状态开始下落,势能逐渐转化为动能,速度越来越快,直到撞击到相邻的小球。
最右边的那个小球会获得大部分动能,从而被弹射出去。
(3) 1 2
(4)探究不同质量小球的影响
分析:小球由于被举高而具有势能,由于运动而具有动能。动能和势能可以相互转换。动能和势能统称为机械能。
详解:(1)位于高处的物体具有能量,发生形变的物体也具有能量,这是一种“储存”起来的能量,只有在释放后才能显现,这种能量叫作势能。当小球由于被举高而具有势能我们轻轻拉起一个小球,到达一定高度,此时的小球具有势能。
(2)生活中能量的形式是多种多样的,不同形式的能量之间可以相互转化。当我们松开手后,被拉起的这个小球能量的变化是势能转化成动能。其他小球中有一个小球会被该小球碰撞而晃动,由静止变为运动状态。最右边的那个小球会获得大部分动能,从而被弹射出去,获得速度和动能。中间的小球则会发生短暂的形变并传递能量,但通常不会飞出去。
(3)拉起的小球个数与撞出小球的个数相等。题干中是用一个小球去撞击其他的球,此时,被撞出的小球的数量是1个,当我们再拉起2个小球,则被撞出的小球数量为2个。
(4)下一步,可能会尝试以下探究:
探究不同质量小球的影响: 在碰碰球系统中,替换掉其中一个或几个小球,使用质量不同(比如更重或更轻)的小球,观察碰撞后的结果。分析质量差异如何影响动量传递。
分析能量损失: 观察碰撞前后小球的总高度或速度,尝试估算碰撞过程中有多少能量转化为了声能、热能或用于克服空气阻力,导致系统总能量减少。可以比较拉起不同数量小球时,能量损失的相对比例。
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专题04 能的转化与能量守恒(专项训练)
第一部分 知识回顾
一、认识能量的多种形式
1.机械能
(1)动能:物体由于运动而具有的能量(行驶的车、流动的水)。
(2)势能:物体由于位置高低或形状形变具有的能量(高处石头、压缩弹簧)。
2.热能
(1)物体内部大量粒子无规则运动具有的能量。
(2)温度越高,热能一般越大。
3.电能
(1)电流通过用电器时具有的能量。
(2)生活中电灯、电视、风扇都使用电能。
4.光能
(1)由发光物体发出的能量(太阳、灯泡、火焰)。
(2)可传递、可转化为其他能量。
5.化学能
(1)储存在物质内部的能量。
(2)存在于燃料、食物、电池、植物体内。
(3)通过化学反应释放出来。
二、能量的转化
1.能量转化的含义
(1)能量可以从一种形式转化为另一种形式。
(2)也可以从一个物体转移到另一个物体。
2.常见能量转化实例
(1)电灯:电能→光能+热能
(2)电风扇:电能→机械能
(3)钻木取火:机械能→热能
(4)电池供电:化学能→电能
(5)汽车行驶:化学能→热能→机械能
(6)光合作用:光能→化学能
3.能量转化的普遍性
(1)所有用电器、交通工具、生命活动都伴随能量转化。
(2)同一过程可发生多次连续转化。
三、能量守恒定律
1.核心内容(小学简化版)
(1)能量不会凭空产生,也不会凭空消失。
(2)只能从一种形式转化为另一种形式。
(3)或从一个物体转移到另一个物体。
(4)转化/转移过程中,能量的总量保持不变。
2.常见实例理解
(1)滚摆:下落势能→动能;上升动能→势能,总量不变。
(2)铁球下落:势能→动能,总量守恒。
(3)燃烧取暖:化学能→热能,总量不变。
3.小学阶段要求
(1)定性理解“总量不变”。
(2)会判断转化过程,不进行计算。
第二部分 提升训练
一、填空题
1.光伏发电系统能利用________将光能转换成________,供生产和生活使用。
2.灯泡发光时,将电能转化成________和热能。
3.能够产生能量的物质属于能源,煤、______、天然气是目前人类利用规模最大的常规能源,其中______被称为“工业的粮食”。
4.像方向盘一样由一个轮和轴组成的机械叫做__________,它是一种变形的__________。
5.“飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”中飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的______。(填“动能”或“势能”)
6.随着全球对环保和可持续发展的重视,新能源的开发与利用变得越来越重要。现今我国已经开发利用的新能源有太阳能、______、______等。
7.________是一切活动的源泉。它有多种形式,并以不同的方式进行储存、________。
8.小球由于被举高而具有________能,由于运动而具有________能。
二、判断题
9.在阳光下,我们会感觉到温暖,说明光能可以转换成热能。( )
10.我们不仅可以将机械能转换成热能,还能将机械能转换成声能和电能。( )
11.煤、石油、天然气的形成与太阳能有关。( )
12.小球由于被举高而具有动能,由于运动又具有势能。( )
13.赛车比赛时,为了减小撞击的伤害,在赛道两侧通常会堆放轮胎,这是因为飞速行驶的赛车具有较大的动能。( )
14.人们利用杠杆都是为了省力。( )
15.通过适当的装置,生活中大部分磁能都是由电能转换而来。 ( )
16.斜面和杠杆一样省力但费距离。( )
三、选择题
17.飞机降落在跑道上后,速度逐渐减慢,这时发生的能量转换现象是( )。
A.机械能→热能 B.动能→势能 C.机械能→势能
18.体育课上,同学们在进行不同的运动项目,不正确的描述是( )。
A.投篮投出后,上升的过程中动能转换成势能 B.足球踢出后上升到最高点时,势能最大
C.立定跳远的同学,下落过程势能转化成动能 D.卡在篮筐上的篮球此时没有机械能
19.当我们骑自行车时,身体中的化学能主要转换成了( )。
A.声能和热能 B.热能和动能 C.电能和磁能
20.简单机械的发明和使用展现了人类的智慧,以下的应用中能够省力的是( )。
A.钓鱼竿 B.旗杆 C.辘轳
21.在自行车上大齿轮有36齿,小齿轮有9齿,大齿轮转一圈,小齿轮转 ( )。
A.9圈 B.4圈 C.36 圈
22.下列关于风能的描述,错误的是? ( )
A.风能是一种清洁、可再生的能源
B.风能发电需要依赖化石燃料
C.风力发电可以减少温室气体的排放
D.风力发电受天气和地理位置的影响较大
23.李白“飞流直下三千尺”写的是庐山瀑布,瀑布蕴含的能量主要是( )。
A.电能 B.化学能 C.风能 D.机械能
24.修房子时要把很多瓦片从地面运到房顶,常使用的简单机械是( )。
A.杠杆 B.斜面 C.滑轮
25.在玩碰碰球时,拉起的小球个数( )撞出的小球个数。
A.大于 B.小于 C.等于
26.由于常规能源储量有限,人类现在致力于开发新能源以弥补常规能源的储量不足,下列能源属于新能源的是( )。
A.太阳能和石油 B.核能和地热能
C.可燃冰和天然气
四、实验题
27.如图是探究“热是如何在固体中传递”的实验装置图,在铁丝的不同位置穿了 A、B、C、D、E五个蜡环。
(1)当酒精灯在图中位置加热一段时间之后,酒精灯右侧的四个蜡环中,最先掉落的是________(填蜡环序号),由此可以得出:热是一种能量,可以沿着物体从________传递。
(2)加热过程中,蜡环E________(填“会”或“不会”)掉下,由此可以得出热是________(填“可以”或“不可以”)向不同方向传递的。
(3)通过实验,我们得出铁________ (选填“善于”或“不善于”)导热。
28.用平衡尺研究杠杆省力的秘密。
(1)在用平衡尺探究杠杆省力的秘密时,主要用的器材有_________、________和铁架台。
(2)填写表格中的实验记录:
左边
右边
位置
重物个数
位置
重物个数
第2格
3
第2格
第______格
4
第4格
1
第3格
2
第2格
(3)实验结论:当用力点到支点的距离__________阻力点到支点的距离时,杠杆省力;当用力点到支点的距离_________阻力点到支点的距离时,杠杆费力;当用力点到支点的距离_________阻力点到支点的距离时,杠杆不省力也不费力。
(4)图中的杠杆处于平衡状态,如果两侧各去掉一个钩码,杠杆将会____;如果将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格,杠杆将会____。
A.向左端下沉 B.向右端下沉 C.仍然平衡
29.请结合《有趣的碰碰球》一课的探究历程,完成下列题目。
(1)当我们轻轻拉起一个小球,此时被拉起后的小球与其他小球相比,能量有什么不同?
(2)当我们松开手后,被拉起的这个小球有什么变化?其他小球有什么变化?
(3)此时,被撞出的小球数量是____________个,当我们拉起2个小球,则被撞出的小球数量为___________个。
(4)下一步,你需要改进或再想尝试探究的是____________________。
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