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第3章　能量的转化与守恒
第8节　能量的转化与守恒
基础过关全练
1.(2022浙江义乌稠州中学期中)1964年人类制成世界上第一盏用海浪发电的航标灯,如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后再推入工作室,然后推动涡轮机转动(带动发电机发电)。下列说法正确的是 (　　)
A.当K1、K2开启时,空气的内能转化为海水的机械能
B.当K1开启、K2关闭时,海水的机械能转化为空气的内能
C.当K1开启、K2关闭时,空气的内能转化为海水的机械能
D.当K1关闭、K2开启时,海水的机械能转化为空气的内能
2.(2023浙江舟山定海六中月考)如图为体育测试项目——排球垫球中排球离开手后上升的运动轨迹。相邻的点之间的运动时间相等,D点为上升的最高点。不计空气阻力对运动的影响。
(1)从A点上升到D点的过程中,排球运动的速度越来越小,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)B点与C点的机械能　　　　(选填“相等”或“不相等”)。
3.(2022湖北宜昌中考)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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4.(2021浙江湖州中考,8,★☆☆)太阳是太阳系中唯一的恒星,每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中,错误的是 (　　)
A.煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能
B.生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的
C.地球上的水循环是由太阳能推动的
D.太阳能来源于太阳内部的核裂变
5.(2022海南中考,12,★☆☆)博鳌亚洲论坛2022年年会实现100%“绿电”供应。目前我国“绿电”主要以太阳能光伏发电和风力发电为主,太阳能、风能是　　　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。在日常生活中,你的节能举措有　　　　　　　　(写出一条即可)。
6.(2022浙江舟山中考,17,★★☆)2022年3月,我国最大推力的氢氧发动机在北京完成首次试车。氢氧发动机为火箭腾飞提供“硬核”动力,结构简图如图。
(1)为便于运输和储存,通常采用降温和压缩体积的方式将氢气和氧气　　　　　(填物态变化名称)后分别储存于火箭的液氢贮箱和液氧贮箱。
(2)燃料燃烧产生的高温高压气体,使发动机对火箭持续做功,直至上升到特定轨道,该过程中能量的转化是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.(2022浙江杭州采荷中学教育集团检测,18,★★☆)物体G和弹簧相连固定于墙壁上,开始时弹簧没有形变,物体处于位置B处,用力将其拉至C处,松手后,由C到B时,弹簧的势能　　　(选填“不变”“增大”或“减小”)。物体在A、C间往复运动,如图所示,如果物体G与地面都是光滑的,则物体G由C到A的过程中,物体G的动能最大的点在　　　　　　。如果物体G与地面之间存在一定的摩擦力,则物体G由C到A的过程中物体G的动能最大的点在　　　　　　。(后两空均选填“B点”“A、B之间”或“B、C之间”)(不计空气阻力)
8.【学科素养 · 科学探究】(2022浙江丽水中考,35,★★☆)火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展,生活中的点火方式越来越便捷多样,但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程:划动火柴→擦火皮(含微量易燃物)产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式,若F1=F2>F3,且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同,则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
甲
乙
9.【学科素养 ·科学观念】(2021贵州贵阳中考,19,★★☆)如图所示,斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧,物块从A点由静止开始沿斜面自由下滑,最终在斜面上的B点保持静止。请比较这一过程物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系,并从能量转化的角度说明理由。(不计空气阻力)
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10.【学科素养·科学思维】(2021浙江衢州中考节选)“加氢几分钟,畅行数百里”,这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池(如图所示)。电池工作时在催化剂的作用下,氢原子失去电子形成氢离子,穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子;而电子则从电极A经外部电路通过电动机到达电极B,形成电流。
(1)氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为　　　能。
(3)氢燃料电池工作时,通过电动机的电流方向是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)世界能源组织提出:在制氢过程中基本上没有碳排放而得到的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是　　　。
A.水力发电制氢　　B.太阳能发电制氢
C.火力发电制氢　　D.核能发电制氢
答案全解全析
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1.B　当K1、K2开启时,空气一边进,一边出,海水既不上升也不下降,没有能量的转化,故A错误。当K1开启、K2关闭时,海水上升,气室体积减小,内部气体的压强增大,压缩后将空气推入工作室,海水的机械能转化为空气的内能,故B正确,C错误。当K1关闭、K2开启时,海水下降,气室体积增大,内部气体的压强减小,将空气“吸入”气室,没有能量的转化,故D错误。故选B。
2.(1)相同时间内通过的距离越来越小
(2)相等
解析　(1)从A点上升到D点的过程中,排球运动的速度越来越小,依据是相同时间内通过的距离越来越小。(2)从B点到C点的过程中,排球不受空气阻力,即没有能量的损失,则两点的机械能相等。
3.机械　能量守恒定律
解析　在汽车刹车时带动发电机,发电机将机械能转化为电能,而后转化为蓄电池的化学能储存起来。在能量的转化过程中,一部分机械能转化为内能,有能量的散失,汽车能永远运动下去这种观念违背了能量守恒定律。
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4.D　煤、石油、天然气的化学能归根结底来自太阳能,故A正确,不符合题意;生态系统中能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,故B正确,不符合题意;太阳辐射能维持地表的温度,地球上的水循环是由太阳能推动的,故C正确,不符合题意;太阳能来源于太阳内部的核聚变,故D错误,符合题意。
5.可再生　随手关灯(答案不唯一)
解析　太阳能、风能是可再生能源;在日常生活中,节能举措有节约用水、随手关灯、不使用塑料袋等。
6.(1)液化　(2)化学能→内能→机械能(或化学能→机械能)
解析　(1)物质由气态变成液态的过程称为液化。
(2)燃料燃烧产生的高温高压气体,使发动机对火箭持续做功,直至上升到特定轨道,该过程中能量的转化是化学能→内能→机械能(或化学能→机械能)。
7.减小　B点　B、C之间
解析　物体处于位置B处,用力将其拉至C处,松手后,由C到B时,弹簧的形变程度在不断减小,因此弹簧的势能减小。如果地面是光滑的,那么没有能量损失,即弹簧的弹性势能会全部转化为物体的动能。当物体到达B点时,弹簧恢复原状,此时弹性势能为零,即势能最小,则到达该点时,物体的动能最大。如果物体和地面之间存在摩擦力,那么弹簧的弹性势能会转化为物体的动能和内能。由于有能量损失,因此物体的动能会在到达B点之前就达到最大值,即动能最大的点在B、C之间。
8.解析　火柴头与擦火皮之间的压力越大,产生的摩擦力越大;火柴滑动过程中,克服摩擦力做功越多,机械能转化为内能越多;内能增大,温度升高;温度达到擦火皮上易燃物的着火点,产生火星;放出的热量传递到火柴头,引发火柴头燃烧,综上所述,根据题意可知,B方式更容易将火柴引燃。
9.解析　不计空气阻力,物块在下滑的过程中,重力所做的功W1等于减小的重力势能;物块在下滑的过程中,会克服斜面的摩擦力做功,同时弹簧发生了弹性形变,具有弹性势能;此过程中物体的重力势能最终转化为克服摩擦力做功W2产生的内能和弹簧弹力做功产生的弹性势能,所以W1>W2。
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10.(1)电　(3) B→电动机→A(或B→A或向左)　(4)ABD
解析　(1)电池是将化学能转化为电能的装置,故氢燃料电池是将化学能直接转化为电能。(3)电子从电极A经外部电路通过电动机到达电极B,形成电流,而电流的方向与电子的移动方向相反,故电动机内的电流方向是B→电动机→A(或B→A或向左)。(4)在制氢过程中基本上没有碳排放而得到的氢气称为绿氢;水力发电制氢过程中不排放碳,可制得绿氢;太阳能属于清洁能源,太阳能发电制氢过程中不排放碳,可制得绿氢;火力发电,燃烧化石燃料,排放二氧化碳,不能制得绿氢;核能发电制氢过程中不排放碳,可制得绿氢。故选A、B、D。

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