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专题09 《能源、材料与社会》素养提升训练
1.（2025秋 法库县期末）如图四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（　　）
A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能
B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能
C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能
D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能
2.（2025秋 建华区期末）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具--冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（　　）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
3.（2026春 济南校级期末）大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能量的总量是 的；但由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。
【答案】不变；方向性。
4.（2025秋 资阳校级期末）即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站，在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”；在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的（　　）
A．重力势能 B．内能 C．动能 D．化学能
1.（2025秋 济宁期末）为了推动风能开发利用，我国规划“十四五”期间风力发电量实现翻倍。风能属于（　　）
A．可再生的清洁能源 B．不可再生的清洁能源
C．可再生的非清洁能源 D．不可再生的非清洁能源
2.（2024秋 大名县期末）2024年3月2日，神舟十七号航天员出舱修复受损的太阳翼，使将太阳能转化为电能的功能恢复正常，如图所示。太阳能、太阳翼分别于（　　）
A．可再生能源、电源 B．可再生能源、用电器
C．不可再生能源、电源 D．不可再生能源、用电器
3.（2024秋 遵化市期末）推动绿色发展，建设美丽家乡是我们共同的追求。下列做法不利于实现这一目标的是（　　）
A．积极植树造林，防沙降尘 B．大力推广使用一次性餐具
C．回收废旧电器，节约资源 D．农业上合理施用化学肥料
4.（2025春 平阴县期末）学习初中物理学科，学会估测是一项重要的基本能力。因此学习物理要热爱生活、热爱科技、善于发现、善于思考、善于观察。下列说法符合实际情况的是（　　）
A．在地球上，一个标准大气压有可能支持20多米高的水柱
B．一名初中生在水中游泳时，他（她）所受到的浮力约为几百牛
C．在炎热的夏天，平阴县的最高气温，有时能达到四十多摄氏度
D．我国已宣布，将采取更加有力的政策和措施，努力争取2060年前实现碳中和
1.（2024秋 宿城区期末）（）如图所示，高铁车顶有一个与高压线接触的物体称为受电弓，受电弓与高压线合称“弓网系统”，用来为高铁动力提供电能。你认为受电弓与高压线接触面上的材料选用较为合适的是（　　）
A．橡胶 B．石墨 C．陶瓷 D．塑料
2.（2024秋 竹山县期末）小米SU7汽车自开售以来热度不减，该款汽车采用气凝胶作为电池芯片的保护材料，可以起到隔热、防火的作用，保护电池安全，且气凝胶作为导电材料，可以有效减少电池热损耗，提高能量转换效率。由以上信息可推断，气凝胶不适合用来制作（　　）
A．高压输电线 B．家用暖气片
C．防火建筑材料 D．保温杯
3.（2024秋 亳州期末）2024年9月20日，华为最新的三折叠屏手机—MateXT非凡大师全渠道发售开售，作为全球首款三折叠屏手机，该手机搭载了华为海思自研的麒麟9010芯片，如图所示。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是（　　）
A．超导体 B．半导体 C．绝缘体 D．导体
4.（2025 城关区模拟）为了制造物美价廉、性能优越的物品，人们不断研究制造新型材料。下列说法不正确的是（　　）
A．超导材料是一种电阻为零的材料
B．硅、锗和砷化镓是常见的半导体材料
C．由纳米材料制成导线，可以大大提高计算机性能，缩小计算机芯片的体积
D．超导体的导电性介于导体和绝缘体之间
1.（2025 丹江口市模拟）目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．太阳释放的能量来自太阳内部发生的核聚变
B．太阳能收集板主要是将太阳能转化为化学能
C．实现“无缆传输”的微波属于超声波的一种
D．太阳能是一种清洁无污染但不可再生的能源
2.（2025 衡阳模拟）三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，是一项非常先进的太阳能光电转换技术，它的光电转换效率超30%，比传统的硅基ROSA薄膜太阳能发电效率提高一倍以上，广泛应用于航天、军事、可穿戴设备等领域。关于三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体
B．太阳能电池板面积越大，发电效率越高
C．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能
D．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近70%转化为电能
3.（2024 铁东区三模）在人造地球卫星家族中，目前最重要的卫星是地球同步卫星。用于通讯、广播、电视、电脑、气象等多个方面。可以对地球表面同一个地区连续工作，下列关于地球同步卫星，说法正确的是（　　）
A．卫星是利用超声波传递信息的
B．卫星相当于地球两点间的微波中继站
C．卫星作用与月球相同，反射阳光给地球提供太阳能
D．卫星相对于地球自西向东运动。
4.（2024 北京）如图所示是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（　　）
A．塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能
B．塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大
C．汽轮发电机发电是电磁感应现象的应用
D．不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶都遵循光的反射定律。
1.【科学思维】（2025秋 高碑店市期中）下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，壶中水的温度升高，内能变大，说明能量可以凭空产生
B．乙图中，小球弹跳的高度逐渐降低，机械能不守恒，但能量总量守恒
C．丙图中，火箭升空时，燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能
D．丁图中，由于能量总量保持不变，所以机械能不变，于是科学家们发明了永动机。
2.【物理观念】（2025秋 德州期中）中国古代玩具饮水鸟被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”，如图所示。它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量汽化后气压增大将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图乙；此时上下球连通气压相同，乙醚流回下球，恢复甲图状态，如此反复。则（　　）
A．“饮水鸟”其能量转化过程不遵循能量守恒定律
B．既使没有能量补充，“饮水鸟”也不会停止运动
C．下球中乙醚汽化的过程，是通过热传递的方式改变了内能大小
D．“饮水鸟”将机械能转化为内能，使乙醚内能增加发生汽化现象
3.【科学探究】（2025秋 越秀区期中）某兴趣小组通过酒精灯烧水，对酒精灯的热效率问题进行探究。（酒精的热值为q,水的比热容为c）
（1）现有如图所示实验器材：铁架台、酒精灯、烧杯、石棉网、温度计、火柴；除了以上实验器材还需要的测量工具是 。
（2）请写出实验步骤：
① ；
② ；
③ ；
④ ；
（3）酒精灯烧水过程中，酒精灯的热效率η= （用题给和实验步骤中出现的符号表示）；请写出一个热量损失的原因： （只需写出一个）。
4.【跨学科实践】（2024 汉川市模拟）阅读短文，回答问题：
太阳能路灯
城市大力发展绿色能源，如图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2-4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流，数据如表：
电压/V 1 1.5 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 3.6 3.7
电流/mA 0 0 0 5 10 60 160 380 390 900 1250
（1）太阳能电池板将太阳能转化为 能，给蓄电池充电时转化为 能。太阳能是 能源（选填“一次”或“二次”）。
（2）为使LED发光二极管正常工作，应将几个LED发光二极管 （选填“串联”或“并联”）才能安全使用。
（3）如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与 （选填“a”或“b”）触点接触。
（4）这种LED发光二极管的电压从2.5V变化到3.6V时，LED的电功率增加了 W
5.【课内实验拓展】（2025秋 邹平市期中）如图是一位“发明家”设计的一种永动机。设想“利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池（一部分电能供用电器使用）。这样不断循环下去，就可以制成一个永动机”。这个永动机 （选填“能”或“不能”）持续运转。实际中，抽水机和发电机工作时会发热，有一部分能量转化为 能。一段时间内，抽水机向上的抽水量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）经水轮发电机流下来的水量。
6.【创新思维】（2022 通州区二模）阅读短文，回答问题
科技赋能，助力绿色冬奥
2022年，科技助力北京冬奥，实现了举办“绿色冬奥”的设想。冬奥场馆温度最低达零下30多度，在如此冷的环境中，如何让颁奖礼仪服装既美观舒适，又能保暖呢？科技人员在衣服内胆里添加了黑色的材料——第二代石墨烯发热材料，石墨烯是一种二维晶体，其电热转换效率达90%，产生的热量均匀辐射出来给人体加热。
如图是北京冬奥会火炬“飞扬”，它造型优美飘逸，质地坚固，握在手上感觉很轻，不觉得冰凉。火炬采用氢作燃料，由于氢气密度非常小，手持火炬体型小，限制了氢气瓶的体积，为储存足量的氢气，研发团队用高压将12克氢气压缩进氢气瓶放入火炬，燃烧时减压阀将瓶内氢气从420公斤力每平方厘米减至接近标准大气压（等于1公斤力每平方厘米），且保持稳定流量，氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。研发团队研制出的一种碳纤维新材料，可经受1200℃的高温，相同体积下较铝合金外壳轻20%以上。
（1）石墨烯通电后产生的热量以 的形式辐射出来。若在一件石墨烯衣服上连接一电压为3.7V，标有10000mAh的充电宝，最多能够产生的热量为 J。
（2）下列对新材料的认识中，正确的是 。
A.石墨烯通电发热说明其导电性能较弱
B.石墨烯没有固定的熔化温度
C.碳纤维的密度比铝合金大
D.碳纤维复合材料的导热性能弱
（3）冬奥会使用的氢能属于 能源，下表为0℃时1kg氢气的气压与体积的关系。
气压p/×106Pa 10 20 30 40 50
体积V/×103mL 112.0 56.0 37.3 28.0 22.4
根据上表，你能得出0℃时1kg氢气的体积与气压的定量关系式为 ；在气压和温度一定时，气体的体积与质量成正比，若奥运火炬“飞扬”存储温度为0℃的12g氢气，氢气瓶的容积应为 mL。（g=10N/kg）
（4）若火炬“飞扬”某次试用400s,匀速喷出的氢气完全燃烧可使1.5千克的水水温升高80℃，水的比热容为c=4.2×103J/（kg ℃），则水吸收的热量为 J；已知氢的热值为1.4×108J/kg,加热水的效率为40%，减压阀喷口的横截面积为0.5×10-4m2，喷出的氢气的密度为0.09kg/m3。求氢气经喷口时喷出的速度v。（写出计算过程）
参考答案及解析
1.（2025秋 法库县期末）如图四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（　　）
A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能
B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能
C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能
D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能
【答案】D。
【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量。
【解答】A、图甲所示，过山车向下运动时高度减小，速度增大，是重力势能转化为动能，故A正确；
B、图乙所示，水力发电，将机械能转化为电能，故B正确；
C、图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能，故C正确；
D、图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将动能转化为内能，故D错误。
故选：D。
2.（2025秋 建华区期末）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具--冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（　　）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【解析】（1）冲击钻在工作时，有电流通过电动机，电流做功，消耗电能转化为机械能，同时也转化为内能，电动机发热；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，消耗机械能转化为内能，使钻头内能增加、温度升高，用手摸，烫手！。
【解答】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
故选：D。
3.（2026春 济南校级期末）大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能量的总量是 的；但由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。
【答案】不变；方向性。
【解析】（1）根据能量守恒定律的内容填空。
（2）能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化。
【解答】能量守恒定律：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化。
故答案为：不变；方向性。
4.（2025秋 资阳校级期末）即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站，在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”；在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的（　　）
A．重力势能 B．内能 C．动能 D．化学能
【答案】A。
【解析】蓄能时，水被抽到山上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能。
【解答】蓄能时，水被抽到山上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能，故A正确。
故选：A。
1.（2025秋 济宁期末）为了推动风能开发利用，我国规划“十四五”期间风力发电量实现翻倍。风能属于（　　）
A．可再生的清洁能源 B．不可再生的清洁能源
C．可再生的非清洁能源 D．不可再生的非清洁能源
【答案】A。
【解析】可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。
风能为清洁能源。
【解答】风能是从自然界直接获取的能源，清洁无污染且可以再生更新、被人类反复利用，属于可再生的清洁能源，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
2.（2024秋 大名县期末）2024年3月2日，神舟十七号航天员出舱修复受损的太阳翼，使将太阳能转化为电能的功能恢复正常，如图所示。太阳能、太阳翼分别于（　　）
A．可再生能源、电源 B．可再生能源、用电器
C．不可再生能源、电源 D．不可再生能源、用电器
【答案】A。
【解析】可以在自然界里源源不断地得到的能源称为可再生能源；使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源是不可再生能源；
太阳翼用的是光伏面板，把太阳能转化为电能储存起来。
【解答】太阳的寿命还有几十亿年，可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源；太阳翼把太阳能转化为电能储存，属于电源。
故选：A。
3.（2024秋 遵化市期末）推动绿色发展，建设美丽家乡是我们共同的追求。下列做法不利于实现这一目标的是（　　）
A．积极植树造林，防沙降尘 B．大力推广使用一次性餐具
C．回收废旧电器，节约资源 D．农业上合理施用化学肥料
【答案】B。
【解析】（1）植树造林，防沙降尘，利于环境保护。
（2）经常使用一次性餐具会造成资源浪费。
（3）回收废旧电器，节约金属资源，减少金属污染。
（4）合理使用化肥、农药可以减少水污染。
【解答】A.植树造林，防沙降尘，利于环境保护，故A正确，不符合题意；
B.经常使用一次性餐具会造成资源浪费，故B错误，符合题意；
C.回收废旧电器，节约金属资源，减少金属污染，故C正确，不符合题意；
D.农业上合理施用化学肥料，合理使用化肥、农药可以减少水污染，故D正确，不符合题意。
故选：B。
4.（2025春 平阴县期末）学习初中物理学科，学会估测是一项重要的基本能力。因此学习物理要热爱生活、热爱科技、善于发现、善于思考、善于观察。下列说法符合实际情况的是（　　）
A．在地球上，一个标准大气压有可能支持20多米高的水柱
B．一名初中生在水中游泳时，他（她）所受到的浮力约为几百牛
C．在炎热的夏天，平阴县的最高气温，有时能达到四十多摄氏度
D．我国已宣布，将采取更加有力的政策和措施，努力争取2060年前实现碳中和
【答案】C。
【解析】（1）标准大气压是指在标准大气条件下海平面的气压，其值为101.325kPa；
（2）人在水中游泳时处于漂浮或悬浮状态，根据物体的浮沉条件，受到的浮力等于其重力；
（3）在炎热的夏天，我国部分地区的最高气温有时能达到四十多摄氏度；
（4）我国已宣布，将采取更加有力的政策和措施，努力争取2060年前实现碳中和，这是我国的重要政策目标。
【解答】A．在地球上，根据p=ρgh,一个标准大气压p=1.013×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g=9.8N/kg,则大气压；
1.（2024秋 宿城区期末）（）如图所示，高铁车顶有一个与高压线接触的物体称为受电弓，受电弓与高压线合称“弓网系统”，用来为高铁动力提供电能。你认为受电弓与高压线接触面上的材料选用较为合适的是（　　）
A．橡胶 B．石墨 C．陶瓷 D．塑料
【答案】B。
【解析】容易导电的物体叫做导体，不容易导电的物体叫做绝缘体；根据受电弓的作用分析。
【解答】受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，因此受电弓与高压线接触面上的材料导电性能要好，而橡胶、陶瓷和塑料是绝缘体，石墨是导体，所以受电弓与高压线接触面上的材料选用较为合适的是石墨。
故选：B。
2.（2024秋 竹山县期末）小米SU7汽车自开售以来热度不减，该款汽车采用气凝胶作为电池芯片的保护材料，可以起到隔热、防火的作用，保护电池安全，且气凝胶作为导电材料，可以有效减少电池热损耗，提高能量转换效率。由以上信息可推断，气凝胶不适合用来制作（　　）
A．高压输电线 B．家用暖气片
C．防火建筑材料 D．保温杯
【答案】B。
【解析】气凝胶可以起到隔热、防火的作用，保护电池安全，是导体可以减小电池热损耗。
【解答】根据气凝胶的特性，它不善于传热，不能用来制作家用暖气片，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
3.（2024秋 亳州期末）2024年9月20日，华为最新的三折叠屏手机—MateXT非凡大师全渠道发售开售，作为全球首款三折叠屏手机，该手机搭载了华为海思自研的麒麟9010芯片，如图所示。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是（　　）
A．超导体 B．半导体 C．绝缘体 D．导体
【答案】B。
【解析】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
【解答】芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
4.（2025 城关区模拟）为了制造物美价廉、性能优越的物品，人们不断研究制造新型材料。下列说法不正确的是（　　）
A．超导材料是一种电阻为零的材料
B．硅、锗和砷化镓是常见的半导体材料
C．由纳米材料制成导线，可以大大提高计算机性能，缩小计算机芯片的体积
D．超导体的导电性介于导体和绝缘体之间
【答案】D。
【解析】（1）超导现象是导体在一定温度下电阻为零的现象，由此可知超导材料是一种电阻为零的材料；
（2）半导体的能力介于导体和绝缘体之间；容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体等；不容易导电的物体叫绝缘体，如玻璃；导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，硅、锗、砷化镓等；
（3）纳米材料的性能包括提高材料的强度、硬度、改变颜色、增强磁性等。纳米技术能制造出纳米“机器人”，进入人体杀死病毒细胞，制作的量子磁盘，能作高密度的磁记录等。
【解答】A、超导材料是一种电阻为零的材料，故A正确；
B、常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，故B正确；
C、由纳米材料制成导线，纳米材料能够缩小计算芯片的体积，大大提高计算机的性能，故C正确；
D、超导体的电阻为零，导电性优于导体和绝缘体，故D错误。
故选：D。
1.（2025 丹江口市模拟）目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．太阳释放的能量来自太阳内部发生的核聚变
B．太阳能收集板主要是将太阳能转化为化学能
C．实现“无缆传输”的微波属于超声波的一种
D．太阳能是一种清洁无污染但不可再生的能源
【答案】A。
【解析】（1）太阳能是太阳内部核聚变释放的能量；
（2）太阳能收集板的实质就是太阳能电池板，据此判断；
（3）微波是电磁波的一种；
（4）太阳能清洁无污染，是可再生能源。
【解答】A、太阳能是通过太阳内部的氢原子发生核聚变获得的，故A正确；
B、从能量转化的角度，太阳能收集板就是太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，故B错误；
C、实现“无缆传输”的微波属于电磁波的一种，故C错误；
D、太阳能可以源源不断的从自然界获得，是一种清洁、无污染的可再生能源，故D错误。
故选：A。
2.（2025 衡阳模拟）三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，是一项非常先进的太阳能光电转换技术，它的光电转换效率超30%，比传统的硅基ROSA薄膜太阳能发电效率提高一倍以上，广泛应用于航天、军事、可穿戴设备等领域。关于三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体
B．太阳能电池板面积越大，发电效率越高
C．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能
D．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近70%转化为电能
【答案】C。
【解析】（1）太阳能电池板的材料是半导体制成的；
（2）太阳能电池板的面积越大，发电功率越大；
（3）太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能；
（4）太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能。
【解答】A、太阳能电池板所用材料三结砷化镓是半导体，故A错误；
B、太阳能电池板面积越大，发电功率越大，故B错误；
C、太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，故C正确；
D、太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能，故D错误。
故选：C。
3.（2024 铁东区三模）在人造地球卫星家族中，目前最重要的卫星是地球同步卫星。用于通讯、广播、电视、电脑、气象等多个方面。可以对地球表面同一个地区连续工作，下列关于地球同步卫星，说法正确的是（　　）
A．卫星是利用超声波传递信息的
B．卫星相当于地球两点间的微波中继站
C．卫星作用与月球相同，反射阳光给地球提供太阳能
D．卫星相对于地球自西向东运动。
【答案】B。
【解析】利用和物理有关的常识进行解答。
【解答】A、卫星是利用电磁波传递信息的，故A错误；
B、卫星相当于地球两点间的微波中继站，利用电磁波传递信息，故B正确；
C、卫星的作用与月球不同，卫星相当于地球两点间的微波中继站，是利用电磁波来传递信息的，卫星不是反射阳光给地球提供太阳能，故C错误；
D、地球同步卫星相对地球是静止的，故D错误。
故选：B。
4.（2024 北京）如图所示是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（　　）
A．塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能
B．塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大
C．汽轮发电机发电是电磁感应现象的应用
D．不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶都遵循光的反射定律。
【答案】BCD。
【解析】（1）根据题干中“太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电”得出塔式光热发电过程中有哪些能量转化；
（2）水蒸气推动汽轮发电机发电的过程，消耗了机械能，转化为了电能，故是利用了电磁感应原理；
（3）无论是镜面反射还是漫反射都遵循反射定律。
【解答】AB、由题干可知，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，使其温度升高，内能增大，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，再由蒸汽推动汽轮机可知蒸汽的内能转化为机械能，最后根据汽轮机带动发电机发电可知机械能转化为电能，所以塔式光热发电过程中能量的转化过程为太阳能→内能→机械能→电能，故A错误，B正确；
C、水蒸气推动汽轮发电机发电的过程，消耗了机械能，转化为了电能，故是利用了电磁感应原理，此时汽轮发电机相当于电源，故C正确；
D、不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶都遵循光的反射定律，故D正确。
故选：BCD。
1.【科学思维】（2025秋 高碑店市期中）下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，壶中水的温度升高，内能变大，说明能量可以凭空产生
B．乙图中，小球弹跳的高度逐渐降低，机械能不守恒，但能量总量守恒
C．丙图中，火箭升空时，燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能
D．丁图中，由于能量总量保持不变，所以机械能不变，于是科学家们发明了永动机。
【答案】B。
【解析】能量既不能凭空产生也不能凭空消失，总是由一种形式的能量转化为另一种形式的能量，在转化的过程中能的总量保持不变。
【解答】A、燃料燃烧时将化学能转化为内能，通过热传递的方式，壶中水吸收热量，温度升高，内能变大，能量不会凭空产生，也不会凭空消失，故A错误；
B、在小球的运动中，每次跳起的高度在减小，表明小球的机械能在减小，原因是小球在运动过程中与空气摩擦有一部分机械能转化成了内能，小球的机械能不守恒，但能量的总量仍然不变，能量守恒，故B正确；
C、火箭升空工作过程中，燃料减少的化学能有一部分被废气带走，所以燃料减少的化学能大于火箭增加的机械能，故C错误；
D、根据能量守恒定律，能量的总量保持不变，但是有一部分能量转化成了其它形式的能，所以能量有损失，故永动机不可能发明出来的，故D错误。
故选：B。
2.【物理观念】（2025秋 德州期中）中国古代玩具饮水鸟被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”，如图所示。它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量汽化后气压增大将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图乙；此时上下球连通气压相同，乙醚流回下球，恢复甲图状态，如此反复。则（　　）
A．“饮水鸟”其能量转化过程不遵循能量守恒定律
B．既使没有能量补充，“饮水鸟”也不会停止运动
C．下球中乙醚汽化的过程，是通过热传递的方式改变了内能大小
D．“饮水鸟”将机械能转化为内能，使乙醚内能增加发生汽化现象
【答案】C。
【解析】自然界中的能量转化和转移都遵循能量守恒定律。
【解答】A、“饮水鸟”的能量转化过程遵循能量守恒定律，故A错误；
B、由题意知，“饮水鸟”与外界通过热传递发生了能量的转移，因此，如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动，故B错误；
C、下球中乙醚汽化的过程，是通过热传递的方式改变了内能大小，故C正确；
D、“饮水鸟”中乙醚通过热传递使内能增加，而不是通过将机械能转化为内能，故D错误。
故选：C。
3.【科学探究】（2025秋 越秀区期中）某兴趣小组通过酒精灯烧水，对酒精灯的热效率问题进行探究。（酒精的热值为q,水的比热容为c）
（1）现有如图所示实验器材：铁架台、酒精灯、烧杯、石棉网、温度计、火柴；除了以上实验器材还需要的测量工具是 。
（2）请写出实验步骤：
① ；
② ；
③ ；
④ ；
（3）酒精灯烧水过程中，酒精灯的热效率η= （用题给和实验步骤中出现的符号表示）；请写出一个热量损失的原因： （只需写出一个）。
【答案】（1）天平；
（2）①用天平测量烧杯内的水m1、酒精灯初始的总质量为m2；
②用温度计测出水的初温为t1；
③按如图组装实验器材，点燃酒精灯加热，用搅拌器轻轻搅动，当水温上升到t2时，移开并马上熄灭酒精灯；
④用天平称出熄灭后的酒精灯的总质量m3;
【解析】（1）实验中需要测量水的质量，燃烧酒精的质量，所以还需要的测量工具是天平。
（2）在实验过程中，酒精燃烧放出的热量，部分被水吸收，则酒精灯的加热效率等于水吸收的热量与酒精完全燃烧发出的热量之比，需要测量：水的质量、水的初温和末温、燃烧酒精的质量，据此设计实验步骤；
（3）利用Q吸=cm（t2-t1）求水吸收的热量，利用Q放=mq求酒精完全燃烧放出的热量，酒精灯的加热效率等于水吸收的热量与酒精完全燃烧发出的热量之比；
热量损失的原因：在加热的过程中，酒精不能完全燃烧，放出的热量不能被水全部吸收，烧杯吸收了部分热量。
【解答】（1）实验中需要测量水的质量，燃烧酒精的质量，所以还需要的测量工具是天平。
（2）实验步骤：
①用天平测量烧杯内的水m1、酒精灯初始的总质量为m2；
②用温度计测出水的初温为t1；
③按如图组装实验器材，点燃酒精灯加热，用搅拌器轻轻搅动，当水温上升到t2时，移开并马上熄灭酒精灯；
④用天平称出熄灭后的酒精灯的总质量m3。
（3）计算：
水吸收的热量：Q吸=cm1（t2-t1），
燃烧酒精的质量m酒精=m2-m3，
酒精完全燃烧放出的热量：Q放=m酒精q=（m2-m3）q,。
4.【跨学科实践】（2024 汉川市模拟）阅读短文，回答问题：
太阳能路灯
城市大力发展绿色能源，如图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2-4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流，数据如表：
电压/V 1 1.5 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 3.6 3.7
电流/mA 0 0 0 5 10 60 160 380 390 900 1250
（1）太阳能电池板将太阳能转化为 能，给蓄电池充电时转化为 能。太阳能是 能源（选填“一次”或“二次”）。
（2）为使LED发光二极管正常工作，应将几个LED发光二极管 （选填“串联”或“并联”）才能安全使用。
（3）如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与 （选填“a”或“b”）触点接触。
（4）这种LED发光二极管的电压从2.5V变化到3.6V时，LED的电功率增加了 W
【答案】（1）电；化学；一次；（2）串联；（3）b；（4）3.215。
【解析】（1）太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置；蓄电池放电是化学能转化成电能，充电是电能转化成化学能；
可以从自然界接获取的能源一次能源；然界直接获，必通过一次能源的耗才能得能源二次能源；
（2）如果将LED灯并联，电压相等，电池板的电压又高于灯的电压会将灯烧坏，将几个灯串联起分压作用；
（3）当开关与b点接触时，LED灯才接入电路。当开关与a点接触时，LED灯处于断路状态；
（4）知道LED灯的电压和电流，由P=UI可求出电功率，然后将两个电功率值相减，得出增加的电功率。
【解答】（1）太阳能电池板是将太阳能转化成电能；
太阳能是直接吸收阳光来利用的，是一次能源；
太阳能电池板给蓄电池充电的过程中，消耗了电能，将电能转化为蓄电池的化学能储存在电池中；
（2）由于太阳能电池板产生的电压较大（24V），而LED发光二极管是一种半导体器件，它工作电压低（2-4V），所以应将它们串联接在电路中；
（3）当开关与a点接触时，LED灯断路，不工作；当开关与b点接触时，LED灯才接入电路正常工作；
（4）当电压为2.5V时，电流为10mA，由P=UI得P1=U1I1=2.5V×0.01A=0.025W，
当电压为3.6V时，电流为900mA，由P=UI得P2=U2I2=3.6V×0.9A=3.24W，
增加的电功率P=P2-P 1=3.24W-0.025W=3.215W。
故答案为：（1）电；化学；一次；（2）串联；（3）b；（4）3.215。
5.【课内实验拓展】（2025秋 邹平市期中）如图是一位“发明家”设计的一种永动机。设想“利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池（一部分电能供用电器使用）。这样不断循环下去，就可以制成一个永动机”。这个永动机 （选填“能”或“不能”）持续运转。实际中，抽水机和发电机工作时会发热，有一部分能量转化为 能。一段时间内，抽水机向上的抽水量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）经水轮发电机流下来的水量。
【答案】不能；内；小于。
【解析】抽水发电过程存在能量消耗转化为内能，抽水量越来越少，不会永久运转。
【解答】利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池，因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去，不可能永远有供用电器工作的电。一段时间内，有部分能量转化为内能，用来抽水的能量越来越少，所以抽水机向上的抽水量小于经水轮发电机流下来的水量。
故答案为：不能；内；小于。
6.【创新思维】（2022 通州区二模）阅读短文，回答问题
科技赋能，助力绿色冬奥
2022年，科技助力北京冬奥，实现了举办“绿色冬奥”的设想。冬奥场馆温度最低达零下30多度，在如此冷的环境中，如何让颁奖礼仪服装既美观舒适，又能保暖呢？科技人员在衣服内胆里添加了黑色的材料——第二代石墨烯发热材料，石墨烯是一种二维晶体，其电热转换效率达90%，产生的热量均匀辐射出来给人体加热。
如图是北京冬奥会火炬“飞扬”，它造型优美飘逸，质地坚固，握在手上感觉很轻，不觉得冰凉。火炬采用氢作燃料，由于氢气密度非常小，手持火炬体型小，限制了氢气瓶的体积，为储存足量的氢气，研发团队用高压将12克氢气压缩进氢气瓶放入火炬，燃烧时减压阀将瓶内氢气从420公斤力每平方厘米减至接近标准大气压（等于1公斤力每平方厘米），且保持稳定流量，氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。研发团队研制出的一种碳纤维新材料，可经受1200℃的高温，相同体积下较铝合金外壳轻20%以上。
（1）石墨烯通电后产生的热量以 的形式辐射出来。若在一件石墨烯衣服上连接一电压为3.7V，标有10000mAh的充电宝，最多能够产生的热量为 J。
（2）下列对新材料的认识中，正确的是 。
A.石墨烯通电发热说明其导电性能较弱
B.石墨烯没有固定的熔化温度
C.碳纤维的密度比铝合金大
D.碳纤维复合材料的导热性能弱
（3）冬奥会使用的氢能属于 能源，下表为0℃时1kg氢气的气压与体积的关系。
气压p/×106Pa 10 20 30 40 50
体积V/×103mL 112.0 56.0 37.3 28.0 22.4
根据上表，你能得出0℃时1kg氢气的体积与气压的定量关系式为 ；在气压和温度一定时，气体的体积与质量成正比，若奥运火炬“飞扬”存储温度为0℃的12g氢气，氢气瓶的容积应为 mL。（g=10N/kg）
（4）若火炬“飞扬”某次试用400s,匀速喷出的氢气完全燃烧可使1.5千克的水水温升高80℃，水的比热容为c=4.2×103J/（kg ℃），则水吸收的热量为 J；已知氢的热值为1.4×108J/kg,加热水的效率为40%，减压阀喷口的横截面积为0.5×10-4m2，喷出的氢气的密度为0.09kg/m3。求氢气经喷口时喷出的速度v。（写出计算过程）
【答案】（1）红外线；119880；（2）D；（3）清洁；pV=1.12×1012Pa mL；320.4；（4）5.04×105；氢气经喷口时喷出的速度为5m/s。
【解析】（1）任何物体都可以辐射红外线，温度越高，红外线越强；根据Q=ηW=ηUIt可求得充满电后，存储的电能转化为热量；
（2）阅读文中的信息，得出石墨烯和碳纤维的特点；
（3）氢气燃烧只生成水，分析表格中的数据，气压与体积的乘积为定值，由此得出结论；由0℃时1kg氢气的体积与气压关系计算氢气的体积；
（4）根据Q吸=cmΔt计算1.5kg的水温升高80℃吸收的热量，根据热效率计算放出的热量，由Q放=qm计算消耗氢燃料的质量，由V=计算氢气的体积，由V=SL=Svt计算速度。
【解答】（1）任何物体都可以辐射红外线，温度越高，红外线越强；石墨烯发热时，温度升高，辐射的红外线增强，产生的热量均匀通过红外线辐射出来给人体加热。
标有10000mAh的充电宝，电池上标有电压为3.7V，
存储的电能：W=UIt=3.7V×10000×10-3A×3600s=133200J，
其电热转换效率达90%，产生的热量：
Q=ηW=90%×133200J=119880J；
（2）A、石墨烯属于导体，因而石墨烯通电发热说明其导电性能较好，故A错误；
B、石墨烯是一种二维晶体，石墨烯有固定的熔化温度，故B错误；
C、碳纤维新材料，相同体积下较铝合金外壳轻20%以上，碳纤维的密度比铝合金小，故C错误；
D、碳纤维新材料，可经受1200℃的高温，且手握部分不烫，碳纤维复合材料的导热性能弱，故D正确；
故选D。
（3）氢气燃烧只生成水，属于清洁能源；
由表格数据可知，0℃时1kg氢气的体积与气压的乘积：pV=10×106Pa×112.0×103mL=……=50×106Pa×22.4×103mL=1.12×1012Pa mL，为定值，所以能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成反比关系；
1公斤力每平方厘米是1标准大气压，则瓶内气压为4.2×107Pa,温度为0℃时1kg氢气的体积和气压的关系：pV=10×106Pa×112.0×103mL=4.2×107Pa×V，
解得：V=26.7×103mL，
在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比，

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