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教科版九年级下册 第十一章《能源与可持续发展》单元测试 提高卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．从能量转化的角度来看，下列说法正确的是（　　）
A．电风扇工作时主要将电能转化为内能
B．手机电池充电时主要将电能转化为内能
C．燃料燃烧时将内能转化为机械能
D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
2．近年来我国在材料、能源等领域都有所突破。下列应用与物理知识对应正确的是（　　）
A．新能源电车———电能是一次能源
B．无人机的控制芯片——利用超导体材料
C．火箭发动机——热机效率可达100%
D．中国空间站的太阳能电池翼——将太阳能转化为电能
3．某热机的能量流向图如图所示（箭头粗细不代表能量多少），已知其工作效率为80%，输出机械能为400J，以下说法中正确的是（　　）
A．能量A为电能，能量B为内能
B．能量A为内能，能量B为电能
C．能量A和B均为内能，能量B为500J
D．能量A和B均为内能，能量B为100J
4．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
5．随着可持续发展理念的深入人心，绿色能源和智慧城市建设成为人们关注的焦点，如图是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池板，底部蓄电池可以储存电能，下列对景观照明灯储能和照明时的能量转化说法正确的是（　　）
A．风力发电机将电能转化成机械能
B．太阳能电池板能把太阳能全部转化成电能
C．蓄电池放电时，将电能转化成化学能
D．在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变
6．二十大报告中指出要全方位、全地域、全过程加强生态环境保护。创新能源也是一种环保。有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，末端接上电池不久后就会发热，用它可以包装面包等小食品，这种“发热纸”中发生的能量转化是（　　）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．内能转化为电能 D．电能转化为内能
7．我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（　　）
A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等
B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等
C．乙是“电能”
D．丁是“化学能”
8．下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（　　）
A．内能和机械能可以相互转化，说明能量的转化不具有方向性
B．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒
C．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量的总量减少了
D．一个物体具有的能量增加，必然有别的物体具有的能量减少
9．核能的开发和利用给人类解决能源危机带来了希望，但同时也可能带来严重的环境污染，1986年切尔诺贝利核电站和2011年3月日本福岛核电站都发生了严重的核泄漏，其中，福岛第一核电站核泄漏使我国31个省市受到不同程度的核辐射污染，则关于核辐射及核能的利用，以下说法正确的是（　　）.
A．放射性元素放出的射线有α射线、β射线、γ射线
B．α射线是高速运动的电子流，β射线是带正电的氦原子核流，γ射线是穿透能力很强的电磁波
C．接受少量的放射性核辐射、强剂量或长时间的照射，对人体都是有害的
D．核反应堆是一种控制的链式反应装置，地震等自然灾害不会对它产生影响
10．如图是自然界中水的循环示意图，下列说法正确的是（　　）
A．高山上的积雪升华，直接变成小水滴，升入天空
B．水蒸气在高空遇冷时，有的凝固成小冰晶，有的液化成小水滴
C．过量开采地下水可以解决部分饮水问题，且对环境不会造成影响
D．江河湖海、土壤、植物中的水通过汽化，变成水蒸气升入天空
二、多选题（每题3分，共9分）
11．北京时间9月25日7时33分，酒泉卫星发射中心力箭一号固体运载火箭（PR-1）成功将“济钢1号”“济钢2号”发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功，浩瀚星空又多了两颗“济南造”。下列说法正确的是（　　）
A．火箭使用的新型固体燃料热值较高
B．火箭的燃料燃烧时，化学能转化为内能
C．火箭喷火时，底座的温度升高，其内能增大
D．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
12．如图是甘肃敦煌100MW熔盐塔式太阳能光热电站。发电站周围安装了约12000面定日镜，每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制，能准确地将太阳光聚集到高处的熔盐吸热塔的吸热器上，热盐液和水进入蒸汽发生器，形成高温高压的水蒸气关于熔盐塔式太阳能光热电站的说法正确的是（　　）
A．定日镜利用了凸透镜对太阳光的会聚作用
B．熔化形成的盐液通过热传递改变水的内能
C．发电机利用了电流的周围存在磁场的原理
D．太阳能是可再生能源，但使用时仍需要节约
13．如图所示为我国科学家研制的一种柔性太阳能电池，它可以组合成所需要的各种形状、面积，甚至可以贴在玻璃上制成太阳能发电窗户，应用场景非常广泛。假定该太阳能电池正常工作时把光能转化为电能的效率为20%，太阳光照射到电池表面单位面积上的平均功率按0.6kW/m2计算。下列说法正确的是
A．该太阳能电池工作时把太阳能全部转化为电能
B．面积为1m2的该电池正常工作时，发电平均功率为120W
C．面积为1m2的该电池正常工作时，平均每小时可以产生0.6度电
D．若该电池能使额定功率为60W的用电器正常工作，则该电池的面积为0.5m2
三、填空题（每空2分，共12分）
14．《天工开物》记载了菜籽油的榨取过程：“榨具已整理，则取诸麻菜籽入釜，文火慢炒透出香气。”在某次炒菜籽的过程中，需要将10kg的菜籽从20℃加热到140℃，若加热这些菜籽需要燃烧2kg的干木柴，干木柴完全燃烧放出的热量为　 　J，加热菜籽的热效率为　 　。（菜籽的比热容，干木柴的热值为）
15．核能是一种　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。
16．图甲是我国古代传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶带动纸片小人转动，这一过程的能量转化与内燃机　 　冲程相似。图乙为四缸四冲程内燃机的剖面图，内燃机飞轮的转速为3600r/min，该内燃机 1s对外做功　 　次。
四、实验探究题（每空2分，共8分）
17．如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置东方超环，在亿度超高温度下运行秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　选填“聚变”或“裂变”释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，是利用电流的　 　 ；要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有　 　选填“热效应”或“磁效应”；用超导材料绕制线圈，零下的超低温中工作，实现线圈的超导状态工作，即工作期间线圈的电阻值为　 　 。
（3）人造太阳的加热功率为，利用人造太阳发电的效率为，则工作秒时间，发电量为　 　。
五、计算题（共9分）
18．如图所示是一款远程无人驾驶清扫车，自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况，该款车以10m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶5min，消耗汽油0.3kg。已知，清扫车行驶过程中的受到阻力为1350N，汽油的热值为 求：
（1）0.3kg汽油完全燃烧放出的热量；
（2）在此过程中清扫车的牵引力做的功；
（3）在此过程中清扫车发动机的效率；
（4）假设汽油完全燃烧放出的热量全部用来加热水。在不考虑其他热损失的情况下，可使质量为90kg的水升高多少度。
六、科普阅读题（每空2分，共22分）
19．阅读短文，回答问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构、原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器、将从A 处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B处源源不断流出热交换器、低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如右表所示，”额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率、能效等级是根据热效率来划分的，其中三级能效的热效率不得低于84%，二级能效的热效率不得低于88%，而一级能效的热效率则不得低于 96%。
适用燃气 天然气
热值
额定耗气量
（1）两个指示灯是二极管灯泡，该灯泡由　 　(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制作，两个指示灯之间的连接方式是　 　联：
（2）在热交换器中冷水变热，是通过　 　的方式改变了水的内能：
（3）下列措施中不能提高燃气热水器效率的是____。
A．使燃料充分燃烧 B．减少燃烧产生能量的损失
C．尽量降低散热 D．换用热值更高的燃气
（4）某次洗浴，热交换器在 10min内将质量为 100kg的水的温度升高25℃，则该过程中水吸收的热量为　 　J；(水的比热容为
（5）此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作 10min，请根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于　 　级；
20．阅读短文，回答下列问题。
光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电简易原理如图甲所示，电池板上具有大量的不稳定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流，该电流通过控制器和逆变器就可以成为我们生产生活所用电流。但光伏发电受环境影响较大，阴影遮挡是最常见的环境影响之一。如图乙是在特定测试环境下某电池板X的遮挡比例（遮挡比例指电池板被阴影遮挡的面积与总面积之比）与最大输出功率Pm及功率损失关系图，如图丙，电池板X每个正方形小格子的边长为20cm。
（1）光伏发电的主要能量转化是光能转化为　 　能。
（2）电池板中有两层纯硅掺杂形成的　 　（选填“绝缘体”“半导体”或“导体”）材料，该材料在光照下导电性增强，其中电极1相当于电源的　 　极。
（3）若电池板X没有被遮挡，光电能量转化效率为25%，则在1000W/m2的光照强度下，每小时输出的能量相当于节省了　 　kg的煤（假设煤能完全燃烧，其热值取q=3×107J/kg）。
（4）在该特定测试环境中，如图丙所示电池板X在全受光过程中出现了阴影停留，则此时功率损失约为　 　%。
七、综合题（每空2分，共10分）
21．重力储能是一种新型储能方式，它可以将发电机组产生的富余电能通过提升重物实现储存，再通过释放重物实现能量输出，其转化过程如图甲所示，如图乙所示为某重力储能综合项目，其中发电机组的平均发电功率为，某次系统利用发电的富余电能，将的重物A从地面提升至40m的高度处，实现能量储存，根据相关信息，完成以下问题（g取10N/kg）。
（1）储能系统产生的电能为____（选填以下字母）；
A．一次能源 B．二次能源
C．可再生能源 D．不可再生能源
（2）发电机组发电60s平均产生的电能　 　J，这部分能量相当于完全燃烧　 　kg酒精获得的能量（）；
（3）储能系统将重物A匀速提升至40m高处的过程中，系统对重物所做的功是多少？
（4）重物A在某高处的重力势能为，从静止释放重物A，将重力势能转化为电能，实现发电，重物A落到地面时，重力势能变为0，此过程产生的电能为，则该过程重力势能转化为电能的效率是多少？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】 解：A、电风扇工作时主要将电能转化为机械能，少部分电能转化成为内能，故A错误；
B、手机电池充电时主要将化学能转化为电能，故B错误；
C、燃料燃烧时将化学能转化为内能，故C错误；
D、太阳能电池板正常工作时，将太阳能直接转化为电能，故D正确。
故选：D。
【分析】 不同的能量之间可以进行相互的转化，根据选项中描述的物体或现象，分析其消耗了哪种能量，又得到了哪种能量，从而做出判断。
2．【答案】D
【知识点】热机的效率；能源及其分类；太阳能及其利用与转化；半导体特点及作用
【解析】【解答】A．电能是通过火力、水力等其它能源转化来的，是二次能源，故A错误；
B．控制芯片是半导体材料制成的，故B错误；
C．存在能量损耗，导致火箭发动机的热机效率不可能达到100%，故C错误；
D．中国空间站的太阳能电池翼，将太阳能转化为电能，故D正确。
故选 D。
【分析】一次能源：自然界可以直接获取的能源，不需要加工的能源：如太阳能、风能、海洋能二次能源，不可以直接获取的能源，需要加工的能源，如电能
能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能
半导体的应用：常用作发光二极管、芯片。
3．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律
【解析】【解答】热机是一种将内能转换为机械能的装置，因此图中能量A和B都属于内能形式。题目给出该热机的工作效率为80%，输出的机械能为400J。根据热机效率公式：，可以计算出输入的总内能A（即Q放）为：，
根据能量守恒原理，未被转化为机械能的部分（能量B）为：QB=Q放-W=500J-400J=100J，
综上所述，选项A、B、C的表述均不正确，只有选项D符合计算结果。
正确答案为D。
【分析】1、能量守恒：能量在转化或者转移过程中，能量不会消失也不会凭空产生，即遵循能量守恒。
2、效率的计算：公式为。
4．【答案】C
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化；电源及其能量转化
【解析】【解答】AB．储能时，太阳能电池板工作，将太阳能转化为电能，再将电能转化为化学能，储存在电池内部，故AB错误；
CD．照明时，蓄电池向外供电，将化学能转化为电能，为灯泡提供能量，灯泡发光，将电能转化为光能，故C正确；故D错误。
故选C。
【分析】太阳能电能，将太阳能转化为电能，为蓄电池充电，将电能转化为化学能；电池提供电能，化学能转化为电能。
5．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律
【解析】【解答】A．风力发电机叶片转动时，将机械能转化成电能，故A错误；
B．太阳能电池板是将太阳能转化为电能和部分热能，故B错误；
C．蓄电池放电时，将储存的化学能转化为电能，故C错误；
D．由能量守恒定律可知，在能的转化和转移过程中，能量的总量不变，故D正确。
故选D。
【分析】ABC.根据自然界能量转化的知识判断；
D.根据能量转化和守恒定律分析。
6．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移
【解析】【解答】 ABCD、根据题目描述，“发热纸” 末端接上电池后会发热，这是利用了电流的热效应。在这个过程中，电池提供电能，“发热纸” 消耗电能并产生内能，从而使温度升高，实现对食品的加热，所以能量转化是电能转化为内能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【分析】由题中对发热纸的描述分析解答。
7．【答案】B
【知识点】电能的输送；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】解：由风力发电、存储、使用的过程可知，风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，因此，甲为电能、乙为化学能、丙为电能、丁为光能。甲和丙虽然都是电能，但电能在转化为化学能和化学能再转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为内能，因此，甲和丙的大小不相等。综上所述，B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】 风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，据此分析。
8．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】A、 能量转化具有方向性，机械能可自发转化为内能，但内能转化为机械能需要外界条件辅助，并非任意双向转化，故A错误；
B、 能量守恒定律适用于所有情况，摩擦力和阻力只会导致能量形式转化（如机械能转内能），不会使总能量改变，故B错误；
C、 小球弹跳高度降低是因为机械能转化为内能，但能量总量（机械能+内能）始终不变，故C错误；
D、 根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，一个物体能量增加时，必然有其他物体能量减少，以保证总能量不变，故D正确；
故选D。
【分析】 本题考查能量的转化与守恒定律（含能量转化的方向性）：
能量转化的方向性：机械能向内能的转化可自发进行，反之则需外界条件，说明能量转化具有方向性；
能量守恒的普遍性：无论是否存在摩擦、阻力，能量总量始终守恒，只是形式会发生转化（如机械能转内能）；
实际现象的能量本质：小球弹跳高度降低是机械能向内能的转化，总能量不变；
能量守恒的内涵：能量在转化或转移过程中总量不变，因此一个物体能量增加必然伴随其他物体能量减少。
解题关键是准确理解能量守恒定律的普适性、能量转化的方向性，以及实际现象中能量形式的转化本质，避免对“守恒”和“转化方向”的误解。
9．【答案】A
【知识点】核能
【解析】【解答】A、放射性元素放出的射线有α射线、β射线、γ射线，A正确；
B、α射线是带正电的氦原子核流，β射线是高速运动的电子流，B错误；
C、接受少量的放射性核辐射对人体影响不大，只有强剂量或长时间的照射，对人体才是有害的，C错误；
D、核反应堆是一种控制的链式反应装置，地震等自然灾害可能对它产生影响，导致核泄漏，D错误。
故选A。
【分析】思维点拨 核辐射主要是α、β、γ三种射线：α射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β射线是电子流，照射皮肤后烧伤明显.这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近，只要辐射源不进入体内，影响不会太大.γ射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波.γ射线和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远.宇宙、自然界能产生放射性的物质不少但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤害.
10．【答案】D
【知识点】物质的三态；能源与可持续发展
【解析】【解答】A．积雪是固态的，直接变成气态的水蒸气，是升华现象，故A错误；
B．水蒸气在高空遇冷，形成液态的小水滴是液化现象，形成固态的小冰晶，是凝华现象，故B错误；
C．过量开采地下水虽然可以解决饮水问题，但对环境造成严重影响，故C错误；
D．江河、湖海、土壤、植物中的水，由液态变成气态，是汽化现象，故D正确。
故选D。
【分析】从固体变为气体是升华现象；气体变为固体是凝华现象，气体变为液体，是液化现象；液体变为气体是汽化现象。
11．【答案】A,B,C
【知识点】燃料的热值；热机；热机的效率；能量的转化或转移
【解析】【解答】 A.火箭使用的新型固体燃料热值较高，故A正确；
B.火箭的燃料燃烧时，化学能转化为内能，故B正确；
C.火箭喷火时，底座吸收火焰的热量，则温度升高，其内能增大，故C正确；
D.火箭发动机工作过程中的热机效率不可能是100%，因为热损耗始终存在，故D错误；
故选ABC。
【分析】 结合热机的效率、燃料热值的概念以及能量的转化等知识点进行分析。
12．【答案】B,D
【知识点】凸面镜和凹面镜；热传递改变物体内能；能源及其分类；发电机的构造和原理
【解析】【解答】A．定日镜能反射光线，是凹面镜，能会聚太阳光，故A错误；
B．熔化形成的盐液把热量传递给水，是通过热传递改变水的内能，故B正确；
C．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故C错误；
D．太阳能取之不尽，用之不竭，是可再生能源，但使用时仍需要节约，故D正确。
故选BD。
【分析】凹面镜能反射光，对光有会聚作用；温度不同时，物体间通过热传递改变内能；发电机的工作原理是电磁感应；太阳能是可再生能源。
13．【答案】B,D
【知识点】电功率与电能、时间的关系；能量的利用效率
【解析】【解答】光能转化为电能的效率，太阳光照射到电池表面单位面积上的平均功率 P入=0.6kW/m2=600W/m2
A、题目中明确给出转化效率为20%，说明只有部分太阳能转化为电能，并非全部，故错误。
B、面积为1m2的电池，接收的入射功率为0.6kW=600W。发电功率P出=P入=600W0.2=120W，故正确。
C、面积1m2的电池，发电功率为120W=0.12kW。每小时产生的电能W=P出t=0.12kW1h=0.12kW·h （即 0.12 度），而非 0.6 度。故错误。
D、用电器额定功率 P用=60W，所需电池输出功率P出=60W。设电池面积为S，则P出=SP入。
S=。故正确。
故答案为：BD。
【分析】1、能量转化效率，本题中，效率表示转化为电能的功率与入射光功率的比值。
2、功率与电能的计算
电能（度）与功率的关系：W=Pt（W单位为kW·h，P单位为kW，t单位为h）。
单位换算：1kW=1000W，1kW·h=1度。
3、面积与功率的关系
单位面积入射功率P入乘以面积S得到总入射功率，再乘以效率得到输出电功率。
14．【答案】；5%
【知识点】比热容的定义及其计算公式；燃料的热值；能量的利用效率
【解析】【解答】结合热值，计算干木柴燃烧放出的热量为：
计算菜籽吸收的热量：，
加热效率为：。
【分析】利用，计算热量；根据，计算吸收的热量；根据，计算加热效率。
15．【答案】不可再生；核聚变
【知识点】能源及其分类；核聚变；核裂变
【解析】【解答】核能依赖铀等核燃料，这类矿产资源储量有限，消耗后无法在短期内再生，因此属于不可再生能源。
“人造太阳”（东方超环）的原理和太阳发光发热一致，是通过核聚变（轻原子核聚合成重原子核）来释放巨大能量的。
故答案为：不可再生；核聚变。
【分析】1、能源的分类
不可再生能源：在短期内无法从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能等。
可再生能源：可以从自然界源源不断得到补充的能源，如太阳能、风能等。
2、核聚变与核裂变的区别
核聚变：轻原子核（如氘、氚）聚合成重原子核（如氦），释放巨大能量，是“人造太阳”和太阳的能量来源。
核裂变：重原子核（如铀-235）分裂成轻原子核，释放能量，是核电站和核潜艇的能量来源。
3、“人造太阳”的意义
它是未来清洁能源的重要发展方向，有望解决人类的能源短缺问题。
16．【答案】做功；120
【知识点】热机的四个冲程；有关热机的计算；能量的转化或转移
【解析】【解答】走马灯工作时，蜡烛燃烧的内能转化为扇叶和纸片小人的机械能。这一过程与内燃机的做功冲程完全一致，因为做功冲程也是将燃气的内能转化为活塞的机械能。
已知飞轮转速为3600r/min，换算为每秒转速：3600r/min==60r/s。对于四冲程内燃机，每2转完成一个工作循环，对外做功1次。单缸机每秒做功=30次。题目中是四缸内燃机，因此每秒总做功次数为：304=120次。
故答案为：做功；120。
【分析】1、能量转化：内能与机械能的相互转化，做功冲程和走马灯均为内能转化为机械能。
2、四冲程内燃机工作原理：一个工作循环包含4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。
3、多缸内燃机做功次数计算：总做功次数=单缸每秒做功次数×汽缸数。
17．【答案】（1）聚变
（2）磁效应；热效应；
（3）
【知识点】核能；电功的计算；电流的热效应；通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
故填聚变.
（2）根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应；根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为0Ω的现象称为超导现象，该导体材料较超导材料；
故填磁效应；热效应；0Ω.
（3）人造太阳”每小时发电量为W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=7.2×1012J=2×106kW·h；
故填2×106.
【分析】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量。
（2）根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应；根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为0Ω的现象称为超导现象。
（3）利用W=ηPt计算人造太阳每小时发电量。
18．【答案】（1）解： 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量：
答： 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量
（2）解：清扫车行驶的路程：
在此过程中清扫车的牵引力做的功：
答： 在此过程中清扫车的牵引力做的功
（3）解： 在此过程中清扫车发动机的效率：
答： 在此过程中清扫车发动机的效率
（4）解：水升高的温度：Δt===35.7℃
答： 可使质量为90kg的水升高多少度 35.7℃
【知识点】热量的计算；速度公式及其应用；功的计算及应用；能量的利用效率
【解析】【分析】(1) 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量：核心：燃料完全燃烧放热的计算。
涉及知识点：燃料燃烧放热公式（为燃料质量，为燃料热值）。
常见易错点：
记错汽油热值的数量级（如误写为）；
质量单位代入错误（如误将“0.3kg”写成“3kg”）。
(2) 清扫车的牵引力做的功：核心：匀速直线运动的受力平衡与功的计算。
涉及知识点：
二力平衡：清扫车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等（）；
速度公式：（计算行驶路程）；
功的公式：（计算牵引力做功）。
常见易错点：
时间单位未换算（如将“5min”直接代入，未转化为“300s”）；
忽略“匀速行驶”的条件，错误认为牵引力不等于阻力，导致牵引力数值代入错误。
(3) 清扫车发动机的效率：核心：热机效率的概念（有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值）。
涉及知识点：热机效率公式（为有用功，为燃料完全燃烧放出的热量）。
常见易错点：
混淆“有用功（牵引力做功）”与“燃料完全燃烧放出的热量”，误将两者颠倒代入公式；
计算比值时忘记乘以“100%”，导致结果未以百分比形式呈现。
(4) 水升高的温度
核心：热平衡条件（无热损失时，）与物体吸热公式的应用。
涉及知识点：
热平衡：无其他热损失时，水吸收的热量等于汽油燃烧放出的热量（）；
物体吸热公式：，变形得。
19．【答案】（1）半导体；并
（2）热传递
（3）D
（4）1.05×107
（5）三
【知识点】热传递改变物体内能；热量的计算；串联电路和并联电路的辨别；半导体特点及作用；能量的利用效率
【解析】【解答】(1)二极管灯泡的制作材料为半导体，指示灯之间互不干扰，属于并联；
（2）热交换器中，燃气燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，通过热传递使得冷水变热；
（3）A、使得燃料充分燃烧可以提高有用功的占比，减少额外功的产生，所以可以提高效率，故A正确；
B、减少能量的损失，可以提高效率，故B正确；
C、降低散热，减少能量损耗，故C正确；
D、热值的大小和能量效率无关，故D错误；
综上选D；
（4）水吸收的热量；
（5）洗浴时，天然气产生热量Q=Vq=1.8m3/6×=1.2×107J，所以效率，所以处于三级能效。
【分析】1、电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路；
2、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能；
3、效率的计算：，即有用功占总功的比值，提高机械效率的方法为提高有用功，或者减小额外功。
20．【答案】（1）电
（2）半导体；负
（3）0.072
（4）80
【知识点】热量的计算；能量的转化或转移；电路的构成及电路图；半导体特点及作用；电功的计算
【解析】【解答】 解：（1）当太阳光照射到电池板上时，光伏发电的主要过程是将太阳能转化为电能。
（2）电池板中有两层纯硅掺杂形成的极板，硅属于半导体材料，说明电池板是半导体。
在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向电源的正极，且电流方向与电子定向移动的方向相反；图甲中电子在电源内部做定向移动，且电子定向移动的方向向上，则电流的方向向下，即在电源内部电流从电极1流向电极2，所以电极1相当于电源的负极。
（3）由图丙可得电池板X的长为10×0.2m=2m
宽为6×0.2m=1.2m
则其面积为S=2m×1.2m=2.4m2
则电池板总功率为P=1000W/m2×2.4m2=2400W
一小时产生的电能为W=Pt=2400W×3600s×25%=2.16×106J
每小时输出的能量相当于节省的煤质量为
（4）阴影的面积约为S=0.6m×0.4m=0.24m2
遮挡比例为
由图乙可知，此时功率损失80%。
故答案为：（1）电；（2）半导体；负；（3）0.072；（4）80。
【分析】 （1）光伏发电的主要过程是将太阳能转化为电能。
（2）电池板中有大量的不稳定电子，说明电池板是导体；
在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向电源的正极，且电流方向与电子定向移动的方向相反。
（3）由图丙可得电池板X的长为2m，宽为1.2m，得出其面积；得出电池板总功率，根据W=Pt得出一小时产生的电能，根据Q=qm得出每小时输出的能量相当于节省的煤质量；
（4）得出阴影的面积，得出遮挡比列；由图得出功率损失。
21．【答案】（1）B
（2）6×107；2
（3）可得系统对重物所做的功W'=Gh=6×105N×40m=2.4×107J
（4）该过程重力势能转化为电能的效率
【知识点】势能的影响因素；燃料的热值；能源及其分类；电功率与电能、时间的关系；能量的利用效率
【解析】【解答】（1）电能是由其他能源（如机械能、太阳能等）转化而来的，属于二次能源。
（2）发电机组平均功率P=106W，发电时间t=60s，
发电机组发电60s平均产生的电能W=Pt=106W60s=6107J
由Q=mq得。
（3）系统对重物做的功等于重物增加的重力势能W=Gh=6105N40m=2.4107J。
（4）效率公式：。
故答案为：（1）B；（2）6×107；2；（3）可得系统对重物所做的功W'=Gh=6×105N×40m=2.4×107J；（4）该过程重力势能转化为电能的效率。
【分析】1、能源的分类
一次能源：可直接从自然界获取的能源，如化石能源、太阳能。
二次能源：由一次能源转化而来的能源，如电能、汽油。
2、电能与电功率的计算
公式：W = Pt
3、热值的计算
公式：Q = mq
4、重力势能与功的关系
公式：W = Gh
5、能量转化效率的计算
公式：。
1 / 1教科版九年级下册 第十一章《能源与可持续发展》单元测试 提高卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．从能量转化的角度来看，下列说法正确的是（　　）
A．电风扇工作时主要将电能转化为内能
B．手机电池充电时主要将电能转化为内能
C．燃料燃烧时将内能转化为机械能
D．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】 解：A、电风扇工作时主要将电能转化为机械能，少部分电能转化成为内能，故A错误；
B、手机电池充电时主要将化学能转化为电能，故B错误；
C、燃料燃烧时将化学能转化为内能，故C错误；
D、太阳能电池板正常工作时，将太阳能直接转化为电能，故D正确。
故选：D。
【分析】 不同的能量之间可以进行相互的转化，根据选项中描述的物体或现象，分析其消耗了哪种能量，又得到了哪种能量，从而做出判断。
2．近年来我国在材料、能源等领域都有所突破。下列应用与物理知识对应正确的是（　　）
A．新能源电车———电能是一次能源
B．无人机的控制芯片——利用超导体材料
C．火箭发动机——热机效率可达100%
D．中国空间站的太阳能电池翼——将太阳能转化为电能
【答案】D
【知识点】热机的效率；能源及其分类；太阳能及其利用与转化；半导体特点及作用
【解析】【解答】A．电能是通过火力、水力等其它能源转化来的，是二次能源，故A错误；
B．控制芯片是半导体材料制成的，故B错误；
C．存在能量损耗，导致火箭发动机的热机效率不可能达到100%，故C错误；
D．中国空间站的太阳能电池翼，将太阳能转化为电能，故D正确。
故选 D。
【分析】一次能源：自然界可以直接获取的能源，不需要加工的能源：如太阳能、风能、海洋能二次能源，不可以直接获取的能源，需要加工的能源，如电能
能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能
半导体的应用：常用作发光二极管、芯片。
3．某热机的能量流向图如图所示（箭头粗细不代表能量多少），已知其工作效率为80%，输出机械能为400J，以下说法中正确的是（　　）
A．能量A为电能，能量B为内能
B．能量A为内能，能量B为电能
C．能量A和B均为内能，能量B为500J
D．能量A和B均为内能，能量B为100J
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律
【解析】【解答】热机是一种将内能转换为机械能的装置，因此图中能量A和B都属于内能形式。题目给出该热机的工作效率为80%，输出的机械能为400J。根据热机效率公式：，可以计算出输入的总内能A（即Q放）为：，
根据能量守恒原理，未被转化为机械能的部分（能量B）为：QB=Q放-W=500J-400J=100J，
综上所述，选项A、B、C的表述均不正确，只有选项D符合计算结果。
正确答案为D。
【分析】1、能量守恒：能量在转化或者转移过程中，能量不会消失也不会凭空产生，即遵循能量守恒。
2、效率的计算：公式为。
4．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
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化；电源及其能量转化
【解析】【解答】AB．储能时，太阳能电池板工作，将太阳能转化为电能，再将电能转化为化学能，储存在电池内部，故AB错误；
CD．照明时，蓄电池向外供电，将化学能转化为电能，为灯泡提供能量，灯泡发光，将电能转化为光能，故C正确；故D错误。
故选C。
【分析】太阳能电能，将太阳能转化为电能，为蓄电池充电，将电能转化为化学能；电池提供电能，化学能转化为电能。
5．随着可持续发展理念的深入人心，绿色能源和智慧城市建设成为人们关注的焦点，如图是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池板，底部蓄电池可以储存电能，下列对景观照明灯储能和照明时的能量转化说法正确的是（　　）
A．风力发电机将电能转化成机械能
B．太阳能电池板能把太阳能全部转化成电能
C．蓄电池放电时，将电能转化成化学能
D．在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律
【解析】【解答】A．风力发电机叶片转动时，将机械能转化成电能，故A错误；
B．太阳能电池板是将太阳能转化为电能和部分热能，故B错误；
C．蓄电池放电时，将储存的化学能转化为电能，故C错误；
D．由能量守恒定律可知，在能的转化和转移过程中，能量的总量不变，故D正确。
故选D。
【分析】ABC.根据自然界能量转化的知识判断；
D.根据能量转化和守恒定律分析。
6．二十大报告中指出要全方位、全地域、全过程加强生态环境保护。创新能源也是一种环保。有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，末端接上电池不久后就会发热，用它可以包装面包等小食品，这种“发热纸”中发生的能量转化是（　　）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．内能转化为电能 D．电能转化为内能
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移
【解析】【解答】 ABCD、根据题目描述，“发热纸” 末端接上电池后会发热，这是利用了电流的热效应。在这个过程中，电池提供电能，“发热纸” 消耗电能并产生内能，从而使温度升高，实现对食品的加热，所以能量转化是电能转化为内能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【分析】由题中对发热纸的描述分析解答。
7．我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（　　）
A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等
B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等
C．乙是“电能”
D．丁是“化学能”
【答案】B
【知识点】电能的输送；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】解：由风力发电、存储、使用的过程可知，风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，因此，甲为电能、乙为化学能、丙为电能、丁为光能。甲和丙虽然都是电能，但电能在转化为化学能和化学能再转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为内能，因此，甲和丙的大小不相等。综上所述，B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】 风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，据此分析。
8．下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（　　）
A．内能和机械能可以相互转化，说明能量的转化不具有方向性
B．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒
C．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量的总量减少了
D．一个物体具有的能量增加，必然有别的物体具有的能量减少
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】A、 能量转化具有方向性，机械能可自发转化为内能，但内能转化为机械能需要外界条件辅助，并非任意双向转化，故A错误；
B、 能量守恒定律适用于所有情况，摩擦力和阻力只会导致能量形式转化（如机械能转内能），不会使总能量改变，故B错误；
C、 小球弹跳高度降低是因为机械能转化为内能，但能量总量（机械能+内能）始终不变，故C错误；
D、 根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，一个物体能量增加时，必然有其他物体能量减少，以保证总能量不变，故D正确；
故选D。
【分析】 本题考查能量的转化与守恒定律（含能量转化的方向性）：
能量转化的方向性：机械能向内能的转化可自发进行，反之则需外界条件，说明能量转化具有方向性；
能量守恒的普遍性：无论是否存在摩擦、阻力，能量总量始终守恒，只是形式会发生转化（如机械能转内能）；
实际现象的能量本质：小球弹跳高度降低是机械能向内能的转化，总能量不变；
能量守恒的内涵：能量在转化或转移过程中总量不变，因此一个物体能量增加必然伴随其他物体能量减少。
解题关键是准确理解能量守恒定律的普适性、能量转化的方向性，以及实际现象中能量形式的转化本质，避免对“守恒”和“转化方向”的误解。
9．核能的开发和利用给人类解决能源危机带来了希望，但同时也可能带来严重的环境污染，1986年切尔诺贝利核电站和2011年3月日本福岛核电站都发生了严重的核泄漏，其中，福岛第一核电站核泄漏使我国31个省市受到不同程度的核辐射污染，则关于核辐射及核能的利用，以下说法正确的是（　　）.
A．放射性元素放出的射线有α射线、β射线、γ射线
B．α射线是高速运动的电子流，β射线是带正电的氦原子核流，γ射线是穿透能力很强的电磁波
C．接受少量的放射性核辐射、强剂量或长时间的照射，对人体都是有害的
D．核反应堆是一种控制的链式反应装置，地震等自然灾害不会对它产生影响
【答案】A
【知识点】核能
【解析】【解答】A、放射性元素放出的射线有α射线、β射线、γ射线，A正确；
B、α射线是带正电的氦原子核流，β射线是高速运动的电子流，B错误；
C、接受少量的放射性核辐射对人体影响不大，只有强剂量或长时间的照射，对人体才是有害的，C错误；
D、核反应堆是一种控制的链式反应装置，地震等自然灾害可能对它产生影响，导致核泄漏，D错误。
故选A。
【分析】思维点拨 核辐射主要是α、β、γ三种射线：α射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β射线是电子流，照射皮肤后烧伤明显.这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近，只要辐射源不进入体内，影响不会太大.γ射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波.γ射线和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远.宇宙、自然界能产生放射性的物质不少但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤害.
10．如图是自然界中水的循环示意图，下列说法正确的是（　　）
A．高山上的积雪升华，直接变成小水滴，升入天空
B．水蒸气在高空遇冷时，有的凝固成小冰晶，有的液化成小水滴
C．过量开采地下水可以解决部分饮水问题，且对环境不会造成影响
D．江河湖海、土壤、植物中的水通过汽化，变成水蒸气升入天空
【答案】D
【知识点】物质的三态；能源与可持续发展
【解析】【解答】A．积雪是固态的，直接变成气态的水蒸气，是升华现象，故A错误；
B．水蒸气在高空遇冷，形成液态的小水滴是液化现象，形成固态的小冰晶，是凝华现象，故B错误；
C．过量开采地下水虽然可以解决饮水问题，但对环境造成严重影响，故C错误；
D．江河、湖海、土壤、植物中的水，由液态变成气态，是汽化现象，故D正确。
故选D。
【分析】从固体变为气体是升华现象；气体变为固体是凝华现象，气体变为液体，是液化现象；液体变为气体是汽化现象。
二、多选题（每题3分，共9分）
11．北京时间9月25日7时33分，酒泉卫星发射中心力箭一号固体运载火箭（PR-1）成功将“济钢1号”“济钢2号”发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功，浩瀚星空又多了两颗“济南造”。下列说法正确的是（　　）
A．火箭使用的新型固体燃料热值较高
B．火箭的燃料燃烧时，化学能转化为内能
C．火箭喷火时，底座的温度升高，其内能增大
D．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
【答案】A,B,C
【知识点】燃料的热值；热机；热机的效率；能量的转化或转移
【解析】【解答】 A.火箭使用的新型固体燃料热值较高，故A正确；
B.火箭的燃料燃烧时，化学能转化为内能，故B正确；
C.火箭喷火时，底座吸收火焰的热量，则温度升高，其内能增大，故C正确；
D.火箭发动机工作过程中的热机效率不可能是100%，因为热损耗始终存在，故D错误；
故选ABC。
【分析】 结合热机的效率、燃料热值的概念以及能量的转化等知识点进行分析。
12．如图是甘肃敦煌100MW熔盐塔式太阳能光热电站。发电站周围安装了约12000面定日镜，每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制，能准确地将太阳光聚集到高处的熔盐吸热塔的吸热器上，热盐液和水进入蒸汽发生器，形成高温高压的水蒸气关于熔盐塔式太阳能光热电站的说法正确的是（　　）
A．定日镜利用了凸透镜对太阳光的会聚作用
B．熔化形成的盐液通过热传递改变水的内能
C．发电机利用了电流的周围存在磁场的原理
D．太阳能是可再生能源，但使用时仍需要节约
【答案】B,D
【知识点】凸面镜和凹面镜；热传递改变物体内能；能源及其分类；发电机的构造和原理
【解析】【解答】A．定日镜能反射光线，是凹面镜，能会聚太阳光，故A错误；
B．熔化形成的盐液把热量传递给水，是通过热传递改变水的内能，故B正确；
C．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故C错误；
D．太阳能取之不尽，用之不竭，是可再生能源，但使用时仍需要节约，故D正确。
故选BD。
【分析】凹面镜能反射光，对光有会聚作用；温度不同时，物体间通过热传递改变内能；发电机的工作原理是电磁感应；太阳能是可再生能源。
13．如图所示为我国科学家研制的一种柔性太阳能电池，它可以组合成所需要的各种形状、面积，甚至可以贴在玻璃上制成太阳能发电窗户，应用场景非常广泛。假定该太阳能电池正常工作时把光能转化为电能的效率为20%，太阳光照射到电池表面单位面积上的平均功率按0.6kW/m2计算。下列说法正确的是
A．该太阳能电池工作时把太阳能全部转化为电能
B．面积为1m2的该电池正常工作时，发电平均功率为120W
C．面积为1m2的该电池正常工作时，平均每小时可以产生0.6度电
D．若该电池能使额定功率为60W的用电器正常工作，则该电池的面积为0.5m2
【答案】B,D
【知识点】电功率与电能、时间的关系；能量的利用效率
【解析】【解答】光能转化为电能的效率，太阳光照射到电池表面单位面积上的平均功率 P入=0.6kW/m2=600W/m2
A、题目中明确给出转化效率为20%，说明只有部分太阳能转化为电能，并非全部，故错误。
B、面积为1m2的电池，接收的入射功率为0.6kW=600W。发电功率P出=P入=600W0.2=120W，故正确。
C、面积1m2的电池，发电功率为120W=0.12kW。每小时产生的电能W=P出t=0.12kW1h=0.12kW·h （即 0.12 度），而非 0.6 度。故错误。
D、用电器额定功率 P用=60W，所需电池输出功率P出=60W。设电池面积为S，则P出=SP入。
S=。故正确。
故答案为：BD。
【分析】1、能量转化效率，本题中，效率表示转化为电能的功率与入射光功率的比值。
2、功率与电能的计算
电能（度）与功率的关系：W=Pt（W单位为kW·h，P单位为kW，t单位为h）。
单位换算：1kW=1000W，1kW·h=1度。
3、面积与功率的关系
单位面积入射功率P入乘以面积S得到总入射功率，再乘以效率得到输出电功率。
三、填空题（每空2分，共12分）
14．《天工开物》记载了菜籽油的榨取过程：“榨具已整理，则取诸麻菜籽入釜，文火慢炒透出香气。”在某次炒菜籽的过程中，需要将10kg的菜籽从20℃加热到140℃，若加热这些菜籽需要燃烧2kg的干木柴，干木柴完全燃烧放出的热量为　 　J，加热菜籽的热效率为　 　。（菜籽的比热容，干木柴的热值为）
【答案】；5%
【知识点】比热容的定义及其计算公式；燃料的热值；能量的利用效率
【解析】【解答】结合热值，计算干木柴燃烧放出的热量为：
计算菜籽吸收的热量：，
加热效率为：。
【分析】利用，计算热量；根据，计算吸收的热量；根据，计算加热效率。
15．核能是一种　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。
【答案】不可再生；核聚变
【知识点】能源及其分类；核聚变；核裂变
【解析】【解答】核能依赖铀等核燃料，这类矿产资源储量有限，消耗后无法在短期内再生，因此属于不可再生能源。
“人造太阳”（东方超环）的原理和太阳发光发热一致，是通过核聚变（轻原子核聚合成重原子核）来释放巨大能量的。
故答案为：不可再生；核聚变。
【分析】1、能源的分类
不可再生能源：在短期内无法从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能等。
可再生能源：可以从自然界源源不断得到补充的能源，如太阳能、风能等。
2、核聚变与核裂变的区别
核聚变：轻原子核（如氘、氚）聚合成重原子核（如氦），释放巨大能量，是“人造太阳”和太阳的能量来源。
核裂变：重原子核（如铀-235）分裂成轻原子核，释放能量，是核电站和核潜艇的能量来源。
3、“人造太阳”的意义
它是未来清洁能源的重要发展方向，有望解决人类的能源短缺问题。
16．图甲是我国古代传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶带动纸片小人转动，这一过程的能量转化与内燃机　 　冲程相似。图乙为四缸四冲程内燃机的剖面图，内燃机飞轮的转速为3600r/min，该内燃机 1s对外做功　 　次。
【答案】做功；120
【知识点】热机的四个冲程；有关热机的计算；能量的转化或转移
【解析】【解答】走马灯工作时，蜡烛燃烧的内能转化为扇叶和纸片小人的机械能。这一过程与内燃机的做功冲程完全一致，因为做功冲程也是将燃气的内能转化为活塞的机械能。
已知飞轮转速为3600r/min，换算为每秒转速：3600r/min==60r/s。对于四冲程内燃机，每2转完成一个工作循环，对外做功1次。单缸机每秒做功=30次。题目中是四缸内燃机，因此每秒总做功次数为：304=120次。
故答案为：做功；120。
【分析】1、能量转化：内能与机械能的相互转化，做功冲程和走马灯均为内能转化为机械能。
2、四冲程内燃机工作原理：一个工作循环包含4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。
3、多缸内燃机做功次数计算：总做功次数=单缸每秒做功次数×汽缸数。
四、实验探究题（每空2分，共8分）
17．如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置东方超环，在亿度超高温度下运行秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　选填“聚变”或“裂变”释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，是利用电流的　 　 ；要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有　 　选填“热效应”或“磁效应”；用超导材料绕制线圈，零下的超低温中工作，实现线圈的超导状态工作，即工作期间线圈的电阻值为　 　 。
（3）人造太阳的加热功率为，利用人造太阳发电的效率为，则工作秒时间，发电量为　 　。
【答案】（1）聚变
（2）磁效应；热效应；
（3）
【知识点】核能；电功的计算；电流的热效应；通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
故填聚变.
（2）根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应；根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为0Ω的现象称为超导现象，该导体材料较超导材料；
故填磁效应；热效应；0Ω.
（3）人造太阳”每小时发电量为W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=7.2×1012J=2×106kW·h；
故填2×106.
【分析】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量。
（2）根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应；根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为0Ω的现象称为超导现象。
（3）利用W=ηPt计算人造太阳每小时发电量。
五、计算题（共9分）
18．如图所示是一款远程无人驾驶清扫车，自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况，该款车以10m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶5min，消耗汽油0.3kg。已知，清扫车行驶过程中的受到阻力为1350N，汽油的热值为 求：
（1）0.3kg汽油完全燃烧放出的热量；
（2）在此过程中清扫车的牵引力做的功；
（3）在此过程中清扫车发动机的效率；
（4）假设汽油完全燃烧放出的热量全部用来加热水。在不考虑其他热损失的情况下，可使质量为90kg的水升高多少度。
【答案】（1）解： 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量：
答： 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量
（2）解：清扫车行驶的路程：
在此过程中清扫车的牵引力做的功：
答： 在此过程中清扫车的牵引力做的功
（3）解： 在此过程中清扫车发动机的效率：
答： 在此过程中清扫车发动机的效率
（4）解：水升高的温度：Δt===35.7℃
答： 可使质量为90kg的水升高多少度 35.7℃
【知识点】热量的计算；速度公式及其应用；功的计算及应用；能量的利用效率
【解析】【分析】(1) 0.3kg汽油完全燃烧放出的热量：核心：燃料完全燃烧放热的计算。
涉及知识点：燃料燃烧放热公式（为燃料质量，为燃料热值）。
常见易错点：
记错汽油热值的数量级（如误写为）；
质量单位代入错误（如误将“0.3kg”写成“3kg”）。
(2) 清扫车的牵引力做的功：核心：匀速直线运动的受力平衡与功的计算。
涉及知识点：
二力平衡：清扫车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等（）；
速度公式：（计算行驶路程）；
功的公式：（计算牵引力做功）。
常见易错点：
时间单位未换算（如将“5min”直接代入，未转化为“300s”）；
忽略“匀速行驶”的条件，错误认为牵引力不等于阻力，导致牵引力数值代入错误。
(3) 清扫车发动机的效率：核心：热机效率的概念（有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值）。
涉及知识点：热机效率公式（为有用功，为燃料完全燃烧放出的热量）。
常见易错点：
混淆“有用功（牵引力做功）”与“燃料完全燃烧放出的热量”，误将两者颠倒代入公式；
计算比值时忘记乘以“100%”，导致结果未以百分比形式呈现。
(4) 水升高的温度
核心：热平衡条件（无热损失时，）与物体吸热公式的应用。
涉及知识点：
热平衡：无其他热损失时，水吸收的热量等于汽油燃烧放出的热量（）；
物体吸热公式：，变形得。
六、科普阅读题（每空2分，共22分）
19．阅读短文，回答问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构、原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器、将从A 处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B处源源不断流出热交换器、低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如右表所示，”额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率、能效等级是根据热效率来划分的，其中三级能效的热效率不得低于84%，二级能效的热效率不得低于88%，而一级能效的热效率则不得低于 96%。
适用燃气 天然气
热值
额定耗气量
（1）两个指示灯是二极管灯泡，该灯泡由　 　(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制作，两个指示灯之间的连接方式是　 　联：
（2）在热交换器中冷水变热，是通过　 　的方式改变了水的内能：
（3）下列措施中不能提高燃气热水器效率的是____。
A．使燃料充分燃烧 B．减少燃烧产生能量的损失
C．尽量降低散热 D．换用热值更高的燃气
（4）某次洗浴，热交换器在 10min内将质量为 100kg的水的温度升高25℃，则该过程中水吸收的热量为　 　J；(水的比热容为
（5）此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作 10min，请根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于　 　级；
【答案】（1）半导体；并
（2）热传递
（3）D
（4）1.05×107
（5）三
【知识点】热传递改变物体内能；热量的计算；串联电路和并联电路的辨别；半导体特点及作用；能量的利用效率
【解析】【解答】(1)二极管灯泡的制作材料为半导体，指示灯之间互不干扰，属于并联；
（2）热交换器中，燃气燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，通过热传递使得冷水变热；
（3）A、使得燃料充分燃烧可以提高有用功的占比，减少额外功的产生，所以可以提高效率，故A正确；
B、减少能量的损失，可以提高效率，故B正确；
C、降低散热，减少能量损耗，故C正确；
D、热值的大小和能量效率无关，故D错误；
综上选D；
（4）水吸收的热量；
（5）洗浴时，天然气产生热量Q=Vq=1.8m3/6×=1.2×107J，所以效率，所以处于三级能效。
【分析】1、电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路；
2、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能；
3、效率的计算：，即有用功占总功的比值，提高机械效率的方法为提高有用功，或者减小额外功。
20．阅读短文，回答下列问题。
光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电简易原理如图甲所示，电池板上具有大量的不稳定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流，该电流通过控制器和逆变器就可以成为我们生产生活所用电流。但光伏发电受环境影响较大，阴影遮挡是最常见的环境影响之一。如图乙是在特定测试环境下某电池板X的遮挡比例（遮挡比例指电池板被阴影遮挡的面积与总面积之比）与最大输出功率Pm及功率损失关系图，如图丙，电池板X每个正方形小格子的边长为20cm。
（1）光伏发电的主要能量转化是光能转化为　 　能。
（2）电池板中有两层纯硅掺杂形成的　 　（选填“绝缘体”“半导体”或“导体”）材料，该材料在光照下导电性增强，其中电极1相当于电源的　 　极。
（3）若电池板X没有被遮挡，光电能量转化效率为25%，则在1000W/m2的光照强度下，每小时输出的能量相当于节省了　 　kg的煤（假设煤能完全燃烧，其热值取q=3×107J/kg）。
（4）在该特定测试环境中，如图丙所示电池板X在全受光过程中出现了阴影停留，则此时功率损失约为　 　%。
【答案】（1）电
（2）半导体；负
（3）0.072
（4）80
【知识点】热量的计算；能量的转化或转移；电路的构成及电路图；半导体特点及作用；电功的计算
【解析】【解答】 解：（1）当太阳光照射到电池板上时，光伏发电的主要过程是将太阳能转化为电能。
（2）电池板中有两层纯硅掺杂形成的极板，硅属于半导体材料，说明电池板是半导体。
在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向电源的正极，且电流方向与电子定向移动的方向相反；图甲中电子在电源内部做定向移动，且电子定向移动的方向向上，则电流的方向向下，即在电源内部电流从电极1流向电极2，所以电极1相当于电源的负极。
（3）由图丙可得电池板X的长为10×0.2m=2m
宽为6×0.2m=1.2m
则其面积为S=2m×1.2m=2.4m2
则电池板总功率为P=1000W/m2×2.4m2=2400W
一小时产生的电能为W=Pt=2400W×3600s×25%=2.16×106J
每小时输出的能量相当于节省的煤质量为
（4）阴影的面积约为S=0.6m×0.4m=0.24m2
遮挡比例为
由图乙可知，此时功率损失80%。
故答案为：（1）电；（2）半导体；负；（3）0.072；（4）80。
【分析】 （1）光伏发电的主要过程是将太阳能转化为电能。
（2）电池板中有大量的不稳定电子，说明电池板是导体；
在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向电源的正极，且电流方向与电子定向移动的方向相反。
（3）由图丙可得电池板X的长为2m，宽为1.2m，得出其面积；得出电池板总功率，根据W=Pt得出一小时产生的电能，根据Q=qm得出每小时输出的能量相当于节省的煤质量；
（4）得出阴影的面积，得出遮挡比列；由图得出功率损失。
七、综合题（每空2分，共10分）
21．重力储能是一种新型储能方式，它可以将发电机组产生的富余电能通过提升重物实现储存，再通过释放重物实现能量输出，其转化过程如图甲所示，如图乙所示为某重力储能综合项目，其中发电机组的平均发电功率为，某次系统利用发电的富余电能，将的重物A从地面提升至40m的高度处，实现能量储存，根据相关信息，完成以下问题（g取10N/kg）。
（1）储能系统产生的电能为____（选填以下字母）；
A．一次能源 B．二次能源
C．可再生能源 D．不可再生能源
（2）发电机组发电60s平均产生的电能　 　J，这部分能量相当于完全燃烧　 　kg酒精获得的能量（）；
（3）储能系统将重物A匀速提升至40m高处的过程中，系统对重物所做的功是多少？
（4）重物A在某高处的重力势能为，从静止释放重物A，将重力势能转化为电能，实现发电，重物A落到地面时，重力势能变为0，此过程产生的电能为，则该过程重力势能转化为电能的效率是多少？
【答案】（1）B
（2）6×107；2
（3）可得系统对重物所做的功W'=Gh=6×105N×40m=2.4×107J
（4）该过程重力势能转化为电能的效率
【知识点】势能的影响因素；燃料的热值；能源及其分类；电功率与电能、时间的关系；能量的利用效率
【解析】【解答】（1）电能是由其他能源（如机械能、太阳能等）转化而来的，属于二次能源。
（2）发电机组平均功率P=106W，发电时间t=60s，
发电机组发电60s平均产生的电能W=Pt=106W60s=6107J
由Q=mq得。
（3）系统对重物做的功等于重物增加的重力势能W=Gh=6105N40m=2.4107J。
（4）效率公式：。
故答案为：（1）B；（2）6×107；2；（3）可得系统对重物所做的功W'=Gh=6×105N×40m=2.4×107J；（4）该过程重力势能转化为电能的效率。
【分析】1、能源的分类
一次能源：可直接从自然界获取的能源，如化石能源、太阳能。
二次能源：由一次能源转化而来的能源，如电能、汽油。
2、电能与电功率的计算
公式：W = Pt
3、热值的计算
公式：Q = mq
4、重力势能与功的关系
公式：W = Gh
5、能量转化效率的计算
公式：。
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