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第五节 能量的转化和守恒
一、单选题
1．内能是一种常见的能量形式，关于内能，下列说法正确的是（　　）
A．内能是机械能的一种形式
B．温度高的物体一定比温度低的物体内能多
C．运动的物体一定比静止的物体内能大
D．内能在转化或转移过程中会有能量损失
2．刀削面是山西的一种传统特色面食，因其风味独特而驰名中外。用刀削出的面条，中厚边薄，形似柳叶，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．面条晾凉的过程中，分子运动加快
B．面条被煮熟，是通过做功的方式增加了内能
C．“白气”弥散是水蒸气分子在不停地做无规则运动
D．水沸腾后锅盖被顶开与热机做功冲程的能量转化相同
3．有关能量守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．根据能量守恒定律，自然界中的能量总和不变
4．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是 （　　）
①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升
②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮
③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞
④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
5．黄石现代有轨电车采用超级电容储能技术，进站时能回收制动能量。电车从黄石北站出发，在平直轨道上加速、匀速、减速进站。关于此过程的描述，错误的是（　　）
A．加速时，牵引力大于阻力
B．匀速时，电车受力平衡
C．减速进站时，主要利用了惯性
D．制动时，部分机械能转化为电能储存
6．下列关于热机的说法中，错误的是（　　）
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．热机是把机械能转化为内能的装置
C．对内燃机不断革新，也不能把气体的内能全部转化为机械能
D．即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
二、填空题
7．2024年5月，中柬“金龙—2024”联演中亮相的机器狗（如图也称“战犬”）背负突击步枪，瞄准目标，准确射击，大杀四方，在国际上引起轰动。机器狗行走时电能转化为　 　。水平行走时，重力　 　（填写做功、不做功），机器狗匀速转弯的过程中受　 　（填写平衡力、非平衡力），足底的滑轮设计是为了　 　摩擦力（填写增大、减小）。
8．
（1）如图所示，烧杯中装有一定量的水，将蓝色的浓硫酸铜溶液缓慢注入烧杯内水的底部，几周之后，可以看到：　 　，这属于扩散现象。
（2）如图所示，给试管内的水加热一段时间，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去，在这个过程中水蒸气的内能转化为橡胶塞的　 　能。
9．十九大报告指出：绿水青山就是金山银山。近几年达州市也响应号召，积极行动，极大改善了环境。在丰富多彩的赏花节中，游客徜徉在花海中闻到阵阵花香，这是因为分子在　 　。汗流满面的游客打开电动小风扇的开关按钮，小风扇便转动起来，这个过程是通过将　 　能转化为　 　能。
10．2012年3月，英国科学家研发出“激光橡皮”，专门用来去除白纸上的黑色碳粉字迹．激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接　 　（填物态变化名称）为高温碳蒸气，同时字迹消失，这是　 　能转化为　 　能的过程．为防止高温对纸张的破坏，激光照射时间需严格控制．
11．据报道，我国的歼20隐形战斗机已经成功换用自主研发的太行发动机，太行发动机在做功冲程中将　 　转化为　 　。在这个过程中能量　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。
12．如图所示是某单缸四冲程汽油机的做功冲程，该冲程的能量转化是将　 　能转化成机械能；若该汽油机的汽缸活塞面积为6×10-3m2，活塞行程为0.1m，做功冲程燃气的平均压强为6.0×105Pa，飞轮转动的速度是3600revs/min，则汽油机每秒对外做功　 　次，每秒燃气对活塞所做的功为　 　J。
三、计算题
13．如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。
（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
14．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，——顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）
（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；
（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
（3）若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
15．小玲家新装的天然气热水器，它的铭牌表明其热效率为89%，小玲想估测这款热水器的效率，她把家里自动洗衣机的“水量”设置为40 L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40 L时，洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度为 40 ℃，注水前后燃气表上显示的余气量分别为165.50m3和165.35m3.
（1）热效率89%表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的89%的　 　 能转化为水的内能。
（2）40L自来水吸收的热量是多少焦耳？
（3）通过计算判断该款热水器实际热效率是否与铭牌完全相符？
四、综合题
16．写出下列现象中能量的转化
（1）干电池供电　 　；
（2）用钢锉摩擦工件　 　。
五、科普阅读题
17．阅读短文，回答文后问题。
电动汽车
电动汽车是以车载电池为动力的车辆，用电动机驱动车轮行驶。电动汽车的电池为电动机供电，同时也给汽车的空调、车灯等耗电系统供电，动力电池容量的大小很大程度上影响电动汽车充电一次行驶的最大路程，即续航里程，单位质量电池中储存的电能叫做电池的能量密度，增加续航里程最直接的方式就是增加电池质量。电池质量越大，储存的电能就越多，但是汽车总质量越大，行驶过程中能耗就越高。为了避免电池损坏，通常电池消耗电能不得超过最大电能的。
（1）电动汽车行驶时，动力电池把　 　能转化为电能；
（2）电动汽车内由电池供电的电动机、空调、车灯的连接方式是　 　 联；
（3）如果某电动汽车的总质量为，其中电池质量为，电池的能量密度为，汽车以某一速度匀速行驶时，阻力为车重的倍，则该车的续航里程为　 　取；
（4）为了增加电动汽车的续航里程下列做法不可行的是　 　 。
A.增加电池带电量
B.整车轻量化
C.降低传动摩擦
D.增大耗电系统功率
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】内能的概念；能量的转化或转移
2．【答案】D
【知识点】做功改变物体内能；能量的转化或转移；分子热运动
3．【答案】D
【知识点】能量守恒定律
4．【答案】C
【知识点】能量的转化或转移
5．【答案】C
【知识点】能量的转化或转移；惯性及其现象；平衡状态的判断；力的合成与应用
6．【答案】B
【知识点】热机；能量的转化或转移
7．【答案】机械能；不做功；非平衡力；减小
【知识点】能量的转化或转移；平衡状态的判断；增大或减小摩擦的方法；是否做功的判断
8．【答案】（1）两种液体混合均匀
（2）机械
【知识点】能量的转化或转移；分子热运动
9．【答案】不停地做无规则运动；电；机械
【知识点】能量的转化或转移；分子热运动
10．【答案】升华；光；内
【知识点】升华及升华吸热；能量的转化或转移
11．【答案】内能；机械能；守恒
【知识点】热机；能量守恒定律
12．【答案】内；30；10800
【知识点】热机的四个冲程；能量的转化或转移；功的计算及应用
13．【答案】（1）解：若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是
答：若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是6×105J；
（2）解：水吸收的热量为
答：水吸收的热量是2.1×105J；
（3）解：小明测得固体酒精炉的热效率为
答：小明测得固体酒精炉的热效率是35%；
（4）解：燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。
答：燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。
【知识点】燃料的热值；热机的效率；能量的转化或转移
14．【答案】（1）解：水流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和提水的重力势能。
答：水流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和提水的重力势能。
（2）解：接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，则筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功
答：该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功为1920J；
（3）解：筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的功率为40W，则筒车旋转一周取水的机械效率
答：若水流冲击筒车的功率为40W，筒车旋转一周取水的机械效率为80%。
【知识点】能量的转化或转移；机械效率的计算；功的计算及应用
15．【答案】（1）化学
（2）
（3）不完全相符
【知识点】密度公式及其应用；比热容的定义及其计算公式；燃料的热值；能量的转化或转移
16．【答案】（1）化学能转化为电能
（2）机械能转化为内能
【知识点】能量的转化或转移
17．【答案】（1）化学
（2）并
（3）216
（4）D
【知识点】能量的转化或转移
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