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九上第2章第5节 能的转化与能量守恒 同步（优生加练）
一、选择题
1．小科通过微信公众号“胜哥课程”了解到“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（　　）
A．光电池板是将电能转化为光能
B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
C．照明灯是将内能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【解答】A．光电池板工作时是将光能转化为电能，选项A错误；B．小风扇利用风力发电，将风能转化为电能，风能属于机械能，选项B正确；C．照明灯是将电能转化为光能，选项C错误；D．蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，选项D错误；故选B
【分析】太阳能和风能是具有大量能量的天然资源，科人们正在研发设备应用它们；风力发电将风能转化为电能，太阳能电池将太阳能转化为电能．
2．如图为“胜哥”击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一 部分机械能转化为内能，据此分析判断即可。
【解答】 C.白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲>乙+丁，故C正确不合题意；
A.乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁>乙，故A错误符合题意；
B.丙点时白球竞争，则白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙>丙，故B正确不合题意；
D. 白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊，故D正确不合题意。
故选A。
3．过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】首先在不考虑摩擦和空气阻力时，根据各选项过山车在出发点速度是否为零，分别对过山车运行过程中能够达到的最高点与实际最高点相比较，即可分析出过山车能否通过最高点，如果过山车能够通过最高点，再比较右边平台高度与出发点高度的关系，确定能否到达右边平台；最后再结合实际运行过程中存在摩擦和空气阻力导致机械能减少进行判断哪个选项符合要求。【解答】在过山车运动过程中，发生动能和势能的相互转化，下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能。在实际运行中由于摩擦和空气阻力的存在，克服摩擦做功，部分机械能会转化为内能，导致过山车的机械能逐渐减少；设左侧平台的高度为h0；
A.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度必超过h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故A不合题意；
B.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台。在实际运行过程中，肯定会有机械能的损失。如果机械能损失的不多，那么过山车可能到达右边平台，故B不合题意；
C.图中过山车在出发点速度v0=v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度大于h0，图中过山车运行过程中的最高点超过h0，但只要过山车速度足够大，过山车依然能够通过最高点，到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故C不合题意；
D.图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车运行过程中的最高点为h0，过山车到达最高点时的速度为零，由于惯性，过山车仍然能够经过最高点；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，则过山车在到达最高点之前速度已经为零，过山车将不能通过最高点，一定无法到达右边平台，故D符合题意。
故选D。
4．“胜哥”将质量为2m的木板静止放在光滑水平面上，一质量为m的木块以水平初速v0由木板左端恰能滑至木板的右端与木板相对静止．木块运动过程中所受摩擦力始终保持不变．现将木板分成长度与质量相等的两段(a、b)后紧挨着仍放在光滑水平面上，让木块仍以相同的初速度v0由木板a的左端开始滑动，则（　　）
A．木块仍能滑到木板b的右端并与木板保持相对静止
B．木块滑到木板b的右端后飞离木板
C．木块滑到木板b的右端前就与木板保持相对静止
D．后一过程产生的热量大于原来过程产生的热量
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】先比较两次运动的区别，木块一直做匀减速直线运动，木板一直做匀加速直线运动，第一次在小木块运动过程中，整个木板一直加速，第二次小木块先使整个木板加速，运动到B部分上后a部分停止加速，只有b加速，加速度大于第一次的对应过程，通过比较小木块的位移确定是否飞离木板。根据摩擦力乘以相对位移等于热量比较小木块两次滑行产生的热量。【解答】在第一次在小木块运动过程中，小木块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小木块先使整个木板加速，运动到b部分上后a部分停止加速，只有b部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小木块与2木板将更早达到速度相等，所以小木块还没有运动到2的右端，故A、B错误，C正确；
根据摩擦力乘以相对位移等于产生的热量，则知在木板上第二次相对运动的位移没有第一次相对运动的长度长，所以产生的热量小于第一次过程产生热量，故D错误。
故选C。
5．“胜哥”将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受空气阻力大小与速度大小成正比，设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的机械能E与物体距离地面高度h的关系，如下图所示中描述正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】只有重力对物体做功时，物体的机械能守恒，由于物体受空气阻力的作用，所以物体的机械能要减小，减小的机械能等于克服阻力做的功．【解答】由于物体受空气阻力的作用，所以物体的机械能要减小，减小的机械能等于克服阻力做的功。设阻力的大小为f，则物体的机械能为E=E0-fh，如果阻力大小恒定，那么上升过程中机械能的减小图像为一条倾斜的直线，但是实际速度逐渐减小，那么空气阻力f也逐渐减小，因此机械能减小的程度在变慢，所以图像为一条略向上弯曲的曲线；
在返回的过程中，如果阻力大小恒定，机械能还是均匀减小的，那么图像是一条倾斜的直线，而实际情况是速度增大，阻力增大，那么机械能减小的速度在变大，因此图像为一条略向下倾斜的直线。
当返回地面时，物体还有动能，所以物体的机械能不会是零，故D正确，而ABC错误。
故选D。
6．如图所示，甲、乙两只完全相同的金属球，甲用细线悬挂在天花板上，乙放在水平地面上。两球是用同种热的良导体材料制成的，水平支持面和细线均为热的不良导体制成。今“胜哥”让两球吸收相同的热量，则热平衡后(热损失不计)（　　）
A．甲球的温度低 B．两球温度一样高
C．乙球的温度低 D．条件不足，无法比较
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移；物体内能的改变方法
【解析】【分析】两个球吸热后膨胀，重心的位置都会发生改变，分析重力做功的正负，进而判断金属球自身内能的变化，从而确定温度的改变即可。【解答】让两球吸收相同的热量，那么它们会膨胀，且膨胀的程度相同。对于甲球，重心变低，重力做正功，那么它的机械能会转化为内能，从而使其温度升高；对于乙球，重心变高，重力做负功，内能转化为机械能，所以温度降低，则最终甲的温度高，乙的温度低。
故选C。
7．图中是“胜哥”制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是(　　)
A．利用电磁感应原理工作
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将电能转化为机械能
D．增大线圈中的电流可改变转动方向
【答案】C
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断；直流电动机的构造原理与工作过程；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】AC.根据电动机的工作原理和能量转化的知识判断；
B.当线圈上的油漆与支架接触时，没有电流经过线圈，此时线圈不会受到力的作用；
D.通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关。
【解答】A. 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动， 故A错误；
B. 该模型中，线圈一端漆全部刮掉，另一端只刮半周：当刮掉漆的半周接触支架时，线圈中有电流，才会受到磁场的作用力；当绝缘漆的半周接触支架时，线圈中没有电流，不受磁场作用力，靠惯性继续转动， 故B错误；
C. 电动机工作过程中，消耗电能，将电能转化为线圈转动的机械能，故C正确；
D. 转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，增大线圈电流只会改变转动的速度（受力大小变化），不会改变转动方向， 故D错误。
故选C。
8．“浙BA”篮球赛正如火如荼地进行着。“胜哥”用击地的方式将篮球传给队友，篮球从距离地面h高处以初速度v斜向下传出。若不计所有能量损耗，则接球的球员可以在图中哪个路径接到篮球，（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】若不计所有能量损耗，篮球的机械能守恒。用击地的方式将篮球传给队友，此时篮球有动能和重力势能，与地接触飞出后，最高位置高于起始位置。
【解答】某球员用击地的方式将篮球传给队友，此时篮球有动能和重力势能，若不计所有能量损耗，篮球的机械能守恒，此时最高位置高于起始位置，则篮球沿着甲路径飞出。
故答案为：A。
二、填空题
9． 小科通过视频号“胜哥课程”观看了《可燃冰》Ai视频，对它产生了浓厚的兴趣。
查阅资料发现，古代低等生物遗骸大量沉积，经过漫长的地质年代形成石油及天然气，海底的天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的固体物质即“可燃冰”。“可燃冰”为甲烷的水合物，遇火即可燃烧且热值高，是一种环保、高效的新能源。
（1）若甲烷的水合物化学式为CH4·8H2O，它的相对分子质量是160，则CH4·8H2O中CH4的质量分数为　 　；
（2）可燃冰储存的巨大的化学能最终来自于古代绿色植物通过　 　固定的太阳能；
（3）可燃冰燃烧时把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，这说明能量的转化具有　 　性；
（4）人类正面临常规能源枯竭的危机，下列有关能源的认识正确的是____。
A．提高能源利用效率
B．积极寻找替代常规能源的新能源
C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源
【答案】（1）10%
（2）光合作用
（3）方向
（4）A；B；C
【知识点】能的多种形式；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据质量分数的计算方法来分析解答（2）根据能量的转化形式来分析
（3）根据能量转化的特点来分析（4）根据能源的利用与保护来分析。
【解答】（1）CH4 8H2O中CH4的质量分数为：。
（2）可燃冰储存的化学能最终来自于古代绿色植物通过光合作用固定的太阳能。
（3）可燃冰燃烧时将化学能转化为光能与热能，所以不会再次自动聚集起来供人类重新利用，这可以说明能量的转化具有方向性。
（4）A、提高能源利用效率，A符合题意。
B、积极寻找替代常规能源的新能源，B符合题意。
C、自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源，C符合题意。
故答案为：（1）10%（2）光合作用（3）方向（4）ABC
10．如图为 SpaceX公司成功用机械臂捕获“星舰”火箭助推器，首次实现发射塔原位回收。火箭下降过程重力势能不断　 　。火箭助推器在下降过程中其喷射器还在工作这是为了减小其接触机械臂时的　 　能。
【答案】减小；动
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】重力势能的大小与物体的质量和高度有关，动能的大小与物体的质量和速度有关。
【解答】火箭下降过程中，质量不变，高度不断降低，根据重力势能公式可知，重力势能不断减小。
火箭助推器在下降过程中其喷射器还在工作，会对火箭产生向上的推力，从而使火箭的下降速度减小。在质量不变的情况下，速度减小，动能减小，这样可以减小其接触机械臂时的动能，便于更稳定地被机械臂捕获。
小科通过微信公众号“胜哥课程”
（1）LED灯工作时是将电能转化为　 　能。
（2）在阳光充足时，太阳能电池板将多余的电能转化为　 　，储存在蓄电池中。
（3）图中标号③所用的是　 　材料（填“金属”“陶瓷”或“有机合成”）。
（4）灯柱用铝合金材料比用铁更耐用，理由是　 　。
【答案】（1）光
（2）化学能
（3）有机合成
（4）铝在空气中，表面会形成致密的氧化铝保护膜，阻止空气与其继续反应；或合金的化学性质比金属单质稳定。（回答一个即可）
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据能量转化来分析；
（2）根据化学反应中的能量转化来分析；
（3）根据材料的分类来分析；
（4）根据铝的化学性质来分析。
【解答】（1）LED灯工作时是将电能转化为光能。
（2）在阳光充足时，太阳能电池板将多余的电能转化为化学能，储存在蓄电池中。
（3）图中标号③塑料灯罩所用的是有机合成材料。
（4）因为铝在空气中，表面会形成致密的氧化铝保护膜，阻止空气与其继续反应，而铁在空气中生锈，铁锈是疏松多孔的，不能阻止里面的铁继续锈蚀。
（1）LED灯工作时是将电能转化为光能。
（2）在阳光充足时，太阳能电池板将多余的电能转化为化学能，储存在蓄电池中。
（3）图中标号③塑料灯罩所用的是有机合成材料。
（4）因为铝在空气中，表面会形成致密的氧化铝保护膜，阻止空气与其继续反应，而铁在空气中生锈，铁锈是疏松多孔的，不能阻止里面的铁继续锈蚀。
12．如图，“胜哥”利用两个倾角不同的斜面进行实验．若甲乙斜面光滑，则拉力F甲　 　F乙．将木块分别从两光滑斜面顶端自由释放，则木块到达斜面底端的速度v甲　 　v乙．（选填“>”、“<”或“=”）
【答案】<；=
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【解答】（1）使用光滑的斜面提升物体时，所用拉力做的功等于克服重力做的功，即Fs=Gh，由于甲斜面长度较大，所以拉力较小，即F甲＜F乙；（2）同一物体在高度相同的光滑斜面上滑下，重力势能全部转化为动能，即木块到达底端的动能相同；又因为是同一物体，质量相同，所以速度相同，即v甲=v乙．
【分析】（1）斜面是一种省力机械，沿斜面将物体由底端拉到顶端的过程中，克服物重的拉力与斜面的长度有关：斜面越长越省力；（2）同一物体从同一高度沿不同的光滑斜面下滑，到达斜面底端的过程中，把重力势能全部转化为动能，根据动能的影响因素可判断速度关系．
三、实验与探究题
13．投石器是古代的攻城利器，“胜哥”组织同学们对投石器开展了以下项目化学习研究：
[项目制作]经讨论后，利用配重、小石块、木杆、细绳、网兜等器材，制成投石器，如图。
[项目研究]
①松开系绳，配重下降，装有石块的一端快速上升，木杆停止后，石块被投出，记录石块投射的距离。
②调整系绳的长度，改变投射角度θ，记录投射距离，重复实验，数据如表。
投石器测试(m石块=50克)
投射角度θ 15° 30° 45° 60° 75°
投射距离(米) 4.2 5.3 6.4 5.5 4.8
（1）小组同学探究的问题是　 　 。
（2）根据表中数据，可得出的结论是　 　。
（3）[项目迭代]为使投石器能将石块投得更远，请你写出一种方法　 　。
【答案】（1）石块投射的距离与投射角度的关系
（2）石块质量不变时，在一定范围内石块的投射距离随投射角度的增大，先变大后变小
（3）增大配重的质量(增加木杆的长度等)
【知识点】科学探究的基本环节；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）科学探究问题的提取：根据实验步骤（改变投射角度）和实验目的（记录投射距离），确定探究的核心问题为投射距离与投射角度的关系。
（2）数据分析与结论归纳：处理表格数据时，需观察随角度变化的趋势。数据先增加后减少，且45 时达到峰值，由此总结出 “先变大后变小” 的规律。
（3）能量转化与增大射程的措施：投石机利用了配重的重力势能转化为石块的动能。要投得更远，需增大石块的初动能，可通过增大配重来增加初始能量，或增加木杆长度来提高投射初速度。
【解答】（1）实验中采用了控制变量法，石块质量固定，仅改变投射角度θ，并测量投射距离。因此小组同学探究的问题是：石块投射的距离与投射角度的关系。
（2）分析表格数据：投射角度从15 增加到45 时，投射距离从4.2 m增大到6.4 m；从45 继续增加到75 时，投射距离从6.4 m减小到4.8 m。由此可得出结论：在石块质量不变时，一定范围内石块的投射距离随投射角度的增大先变大后变小（45 投射距离最远）。
（3）为了使投石机能将石块投得更远，需要增大石块抛出时的初速度或初始能量。
因此可采取的方法有：增大配重的质量（增加可转化的机械能，增大初速度）；
增加木杆的长度（延长力的作用距离，增大石块的初速度）；
或减轻石块的质量（在能量相同时，质量越小速度越大）等。
故答案为：（1）石块投射的距离与投射角度的关系；
（2）在石块质量不变时，一定范围内石块的投射距离随投射角度的增大先变大后变小；
（3）增大配重的质量（或增加木杆长度、减轻石块质量等）。
四、综合题
14．小科通过视频号“胜哥课程”知道了电动汽车快充技术——兆瓦闪充。与常见充电模式相比，该技术可大幅缩短充电时间。常见充电模式及其平均充电功率如表所示。
常见充电模式 平均充电功率/千瓦
传统慢充 7
传统快充 120
兆瓦闪充 1000
（1）用充电桩给电动汽车的电池充电时，该过程中主要是将电能转化为　 　。
（2）某电动汽车使用传统慢充模式充满电需要10小时。若改用兆瓦闪充模式，则充满电需要多少分钟？（假设充电过程中均按表中的平均功率计算，且不计能量损耗）
（3）对于是否应大规模推广兆瓦闪充技术，社会上有不同看法。下列观点中，属于支持大规模推广该技术的有____
A．该技术可大幅缩短充电时间，缓解等侍焦虑
B．采用该技术充电时，电流过大发热严重，会缩短电池寿命
C．同时间大量使用该技术充电会导致功率过大，影响电网稳定
D．与传统充电枪相比，该技术配套的液冷式充电枪的线缆更轻，使用方便
【答案】（1）化学能
（2）设电池充满电所需的电能为W，不计能量损耗时，两种充电模式的电功相等，
，即
时 分钟
即改用兆瓦闪充模式充满电需要 4.2 分钟。
（3）A；D
【知识点】能量的相互转化和转移；电功率
【解析】【分析】（1）能量转化：用充电桩给电动汽车电池充电时，电能输入电池，在电池内部发生化学反应，将电能转化为化学能储存起来，这是电池充电过程的核心能量转化形式。
（2）电功与电功率的计算：电功的计算公式为 W = Pt，在不计能量损耗的情况下，电池充满电所需的电能是固定的，因此不同充电模式下的电功相等。通过该公式可计算出兆瓦闪充模式下的充电时间。
（3）技术推广的利弊分析：支持大规模推广某技术的观点，应聚焦于该技术的优势。
【解答】（1）用充电桩给电动汽车电池充电时，电能转化为化学能储存在电池中，因此该过程主要是将电能转化为化学能。
（3） A：缩短充电时间、缓解等待焦虑，是该技术的显著优势，属于支持推广的观点；
B：电流过大缩短电池寿命，是技术弊端，不支持推广；
C：大量使用影响电网稳定，是技术弊端，不支持推广；
D：配套充电枪线缆更轻、使用方便，是技术优势，属于支持推广的观点。
因此支持大规模推广的观点是 A、D。
故答案为：（1）化学能；
（2）4.2 分钟；
（3）AD。
15．浅层地热能是指蕴藏在地表以下一定深度范围内的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的天然绿色能源。
（1）如图甲所示为一一个地热发电装置简图，地热井口喷出来的水汽混合物经处理后，蒸汽送入汽轮机进行发电。地热发电过程中的能量转化情况是　 　→　 　→电能。
（2）如图乙所示是利用浅层地热能调节室温的原理图。具体做法是：往地下打孔；接入管道，然后通入自来水。冬天，自来水通过管道流入地下，被增温层加热，再循环出来就能提高室内温度；夏天则相反。利用浅层地热调节室温，是通过　 　的方式改变了内能，用自来水作循环工作的物质，是因为水的　 　大。
（3）存在于岩石圈中的地下水是含有各种气体、离子、有机物和微生物等的混合物，主要的气体成分是O2、N2和CO2，有机质的发酵与植物的　 　(填生理过程)使土壤中源源不断产生CO2，并溶入流经土壤的地下水中。
【答案】（1）内能；机械能
（2）热传递；比热容
（3）呼吸作用
【知识点】能的多种形式；能量的相互转化和转移；内能
【解析】【分析】（1）地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在。
（2）比热容指的是单位质量的某种物质温度升高或降低1℃吸收或放出的热量，是物质的一种属性，不同物质的比热容一般不同。
【解答】（1）地热发电站发电时，先利用地下井获得地热将水加热成水蒸气，水蒸气膨胀推动活塞，使水蒸气的内能转化成机械能，汽轮机带动发电机工作，将机械能化为电能。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。发电机就是根据电磁感应原理制成的。
（2）冬天，自来水通过管道伸入地下，被增温层加热，再循环出来就能提高室内温度；夏天则相反，能降低室内温度。用自来水作循环工作的物质，是因为水的比热容最大，相同质量的水和其他液体相比较，升高相同的温度，水吸收的热量多。
（3）植物的呼吸作用会产生二氧化碳，碳酸钙在高温条件下分解成氧化钙和二氧化碳，有机质的发酵与植物的呼吸作用产生二氧化碳，使土壤中源源不断产生二氧化碳并溶入流经土壤的地下水中，在高温下，含碳酸盐类的岩石（以碳酸钙为例），也可以变质生成二氧化碳。
故答案为：（1）内能；机械能（2）热传递；比热容（3）呼吸作用
16． 短短300年间，人们的出行方式经历了多次质的飞跃：
（1）1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的　 　转化为内能，再转化为　 　，从而使机车运行；
（2）1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车，该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能　 　焦（汽油热值）；19世纪，乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看，乙醇汽油属于　 　；
（3）我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国，某品牌电车某次充电的平均功率为，充电30分钟，其电耗为，理论上本次充电可行驶　 　千米；
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀等核燃料的　 　（“核裂变”或“核聚变”）释放能量。
【答案】（1）化学能；机械能
（2）；混合物
（3）500
（4）核裂变
【知识点】能量的相互转化和转移；燃料的热值；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）蒸汽机的能量转化：燃料燃烧时，化学能转化为内能；蒸汽推动机械运动时，内能再转化为机械能，使机车运行。
（2）热机效率计算与物质分类：利用公式 Q放 =mq 计算汽油完全燃烧放出的热量，再根据效率公式 W=Q放 ×η 计算获得的机械能；乙醇汽油由乙醇和汽油混合而成，属于混合物。
（3）电功与续航里程计算：先根据 W=Pt 计算充电获得的电能，再结合电耗计算理论可行驶的里程。
（4）核反应类型：目前核反应堆利用的是核裂变反应，通过铀-235 等核燃料的链式反应释放能量。
【解答】（1）蒸汽机车工作时，煤（燃料）燃烧将化学能转化为内能，蒸汽推动活塞做功，将内能再转化为机械能，从而驱动机车运行。
（2）①汽油完全燃烧放出的热量：
Q放 =mq=0.5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×107 J
根据效率公式，获得的机械能：W=Q放 ×η=2.3×107 J×15%=3.45×106 J
②乙醇汽油是乙醇和汽油按体积比混合而成的物质，由多种物质组成，属于混合物。
（3）充电功率 P=160 kW，充电时间 t=30 分钟=0.5 h，
消耗的电能为，
其电耗为16kW h/100km，
，
解得s=500km，
理论上本次充电可行驶500千米。
（4）核动力汽车的小型核反应堆通过铀 - 235 等核燃料的核裂变（链式反应）释放能量，目前核聚变还未实现可控利用。
故答案为：（1）化学能；机械能；
（2）3.45×106；混合物；
（3）500；
（4）核裂变。
17．小科通过视频号“胜哥课程”观看了东风洲际导弹发射后精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段，如图所示。飞行初段，发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段，发动机关闭，导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段，发动机再次打开，急速坠落的导弹，还会释放多个干扰弹，大大降低拦截成功率。
请回答下列问题：
（1）导弹飞行初段，其能量主要来自燃料储存的　 　。
（2）导弹飞行中段，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系： va　 　vb(选填“大于”“小于”或“等于”)。
（3）导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒。
若某拦截导弹发射点距离攻击点 60km，推力为 最大功率为 该拦截导弹能否成功拦截东风-31AG型洲际导弹，请计算说明。
【答案】（1）化学能
（2）大于
（3）拦截导弹飞行的最短时间20S，该拦截导弹不能成功拦截东风-31AG型洲际导弹
【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 （1）根据能量转化的知识解答；
（2）根据导弹飞行时与空气摩擦生热分析两点机械能大小，根据高度关系比较两点重力势能大小，从而比较两点动能大小即可；
（3）根据P=Fv计算该拦截导弹的速度，拦截导弹发射点距离攻击点60km，根据速度公式计算拦截导弹飞行的时间，
导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒，比较可知该拦截导弹是否能成功拦截东风-31AG型洲际导弹。
【解答】 （1）导弹飞行初段， 动机内燃料燃烧推动导弹加速上升，将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能，则其能量主要来自燃料储存的化学能；
（2）导弹飞行过程中，距离地面等高的a、b两点，其重力势能相等。由于与空气摩擦生热，则导弹的机械能减小，所以b处机械能较小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，b点的动能小，即距离地面等高的a、b两点速度的大小关系是va大于vb；
（3）根据题意可知，该拦截导弹的最大速度：，
拦截导弹发射点距离攻击点60km，拦截导弹飞行的最短时间：，
导弹飞行末段，从被发现到命中攻击点仅需十几秒，
比较可知该拦截导弹不能成功拦截东风-31AG型洲际导弹。
18．列车站是城市交通系统中的重要枢纽，在其设计与布局中也蕴含着许多科学原理。
（1）如图，与站台连接的两侧轨道均设有小的坡度，从能量转化角度分析，这样设计的目的是　 　。
（2）新一代电车依靠架设在轨道上方的电线和车辆搭载的镍氢蓄电池供电，镍氢电池的正极材料为Ni(OH)2，负极材料为某种未知的金属氢化物MH。从物质的分类来讲Ni(OH)2属于　 　（选填“酸”、“碱”或“盐”）。已知MH中的氢元素的化合价为-1，且M的活泼性比钾弱，但比铁强，根据金属活动性顺序，则镍氢电池的负极材料是　 　。
【答案】（1）列车进站时，动能转化为重力势能；出站时重力势能转化为动能，提高能量利用率
（2）碱；NaH
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）能量转化的知识点：动能和重力势能可以相互转化。列车进站时，通过上坡，动能转化为重力势能，实现减速；出站时，通过下坡，重力势能转化为动能，实现加速，从而提高能量利用率。
（2）物质分类与金属活动性的知识点：碱是在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物，电离时产生氢氧根离子，属于碱。金属活动性顺序中，钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁等，MH 中 M 的活泼性比钾弱、比铁强，结合氢元素化合价为 - 1，符合的金属氢化物是（钠的活泼性比钾弱、比铁强）。
【解答】（1）从能量转化角度分析，列车进站时上坡，动能转化为重力势能；出站时下坡，重力势能转化为动能，这样设计的目的是列车进站时，动能转化为重力势能；出站时重力势能转化为动能，提高能量利用率。
（2）在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子，属于碱。
根据金属活动性顺序，M 的活泼性比钾弱、比铁强，且 MH 中氢元素化合价为 - 1，符合的负极材料是 NaH。
19．小科通过视频号“胜哥课程”观看了《中国神光》Ai视频，视频中诞生了一个小太阳。如图所示，中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”取得重大突破。
（1）“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过　 　（选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能；
（2）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有　 　性；
（3）“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达　 　焦。
【答案】（1）聚变
（2）方向
（3）2.16×1015
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）目前人类获取核能的两种基本途径是核聚变和核裂变。
（2）能量转化具有方向性。
（3）根据W=Pt和效率公式进行计算。
【解答】（1）已知太阳是利用核聚变来获得能量的，“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过聚变释放巨大的核能。
（2）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有方向性。
（3）加热需要的热量：，
发电效率为60%，则发电量为：。
（1）已知太阳是利用核聚变来获得能量的，“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过聚变释放巨大的核能。
（2）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有方向性。
（3）加热需要的热量：，发电效率为60%，则发电量为：。
20． 氢能是一种清洁高效的能源，促进制氢技术发展和氢能利用，是我国实现“双碳”目标和能源结构转型的必然途径。阅读材料回答问题：材料1：如图所示为我国科学家研发的循环制氢和贮存氢气的新工艺。
材料2：为了促进氢能利用。科学家设计了如图所示的人工光合作用系统，模拟植物利用太阳能合成糖类的过程。
（1）在“循环制氢”中需要不断补充加入的物质是　 　。氢气储存过程中通入氩气作为保护气，利用氩气的化学性质　 　（填“活泼”或“稳定”）。
（2）以氢气作为燃料的某氢能源汽车的发动机效率为60%，若该车在道路上行驶时，获得的平均牵引力为，则行驶的路程消耗的氢气大约是　 　。
（3）若人工光合作用系统与绿色植物在相同时间内消耗的二氧化碳量相等，则人工系统中糖类的积累量　 　（选填“高于”“低于”或“等于”）绿色植物，请说明理由：　 　。
（4）请说出氢能源汽车的推广使用可以带来得环境好处？　 　（说出一条即可）。
【答案】（1）水；稳定
（2）1
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，绿色植物呼吸作用会消耗合成的糖类
（4）降低二氧化碳排放，缓解温室效应
【知识点】植物的呼吸作用；功的计算公式的应用；能量利用效率；燃料的热值；全球性大气环境问题（酸雨、温室效应、臭氧空洞）
【解析】【分析】（1）①根据图1确定制取氢气过程中不断加入的反应物即可；
②氩气是一种惰性气体，化学性质非常稳定，不易与其他物质发生反应。
（2）首先根据W=Fs计算牵引力做功，然后根据计算氢气燃烧放热，最后根据计算消耗氢气的质量。
（3）植物的呼吸作用消耗有机物产生二氧化碳，据此分析解答；
（4）根据氢气燃烧的产物分析是否污染环境即可。
【解答】（1）① 根据材料1的图示可知，循环制氢过程利用水的分解产生氢气和氧气，即水是反应的原料。为了使反应持续进行，需要不断补充水（H2O）。
② 氩气是一种惰性气体，化学性质非常稳定，不易与其他物质发生反应。因此，在氢气储存过程中通入氩气作为保护气，可以防止氢气与空气或其他物质反应，确保氢气的纯度。
故填：水； 稳定 。
（2） 氢能源汽车行驶100km的路程牵引力做功：W=Fs=8.4×102N×1×105m=8.4×107J；
氢气燃烧放出的热量为：；
那么消耗氢气的质量为：。
（3） 人工系统专注于将二氧化碳转化为糖类，没有呼吸作用或其他生命活动的能量消耗，因此糖类的积累效率更高。 故填：人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，绿色植物呼吸作用会消耗合成的糖类。
（4） 氢气燃烧的产物是水，不产生二氧化碳或其他有害气体，因此可以减少温室气体排放和空气污染。故填：降低二氧化碳排放，缓解温室效应。
21．如图甲所示的家用电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为880W，保温功率为44W，求：
（1）加热状态工作时，电路中的电流。
（2）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。
（3）已知水的比热为 该电热水壶的加热效率为90%，现将1kg水从40℃加热到100℃，求加热的时间为多少秒。(结果保留整数)
【答案】（1）解：根据题意可知， 电水壶加热功率为880W，
则加热状态工作时电路中的电流为：。
（2）解：根据乙图可知，在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路只有R2，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态，
此时电阻R2的阻值：，
当旋钮开关切换到1时，R1和R2串联，此时为保温状态，
此时电路的总电阻：，
因此R1的阻值：R1=R总-R2=1100Ω-55Ω=1045Ω。
（3）解：水壶要吸收的热量：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-40℃）=2.52×105J，
由于不计热量损失，则消耗的电能，
那么加热过程需要的时间：。
【知识点】能量利用效率；热量的计算；电功率计算公式的应用；常用电热器；电阻的串联、并联
【解析】【分析】 （1）根据P=UI计算加热状态工作时通过电路中的电流；
（2）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时为加热状态，根据求出电阻R2的阻值；当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态，由求出总电阻，然后根据R1=R总-R2可求得加热电阻R1的阻值；
（3）根据Q=cmΔt求出水吸收的热量，根据计算消耗的电能，再根据可求得加热过程需要的时间。
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九上第2章第5节 能的转化与能量守恒 同步（优生加练）（学生版）
一、选择题
1．小科通过微信公众号“胜哥课程”了解到“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（　　）
A．光电池板是将电能转化为光能
B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
C．照明灯是将内能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
2．如图为“胜哥”击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
3．过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．“胜哥”将质量为2m的木板静止放在光滑水平面上，一质量为m的木块以水平初速v0由木板左端恰能滑至木板的右端与木板相对静止．木块运动过程中所受摩擦力始终保持不变．现将木板分成长度与质量相等的两段(a、b)后紧挨着仍放在光滑水平面上，让木块仍以相同的初速度v0由木板a的左端开始滑动，则（　　）
A．木块仍能滑到木板b的右端并与木板保持相对静止
B．木块滑到木板b的右端后飞离木板
C．木块滑到木板b的右端前就与木板保持相对静止
D．后一过程产生的热量大于原来过程产生的热量
5．“胜哥”将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受空气阻力大小与速度大小成正比，设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的机械能E与物体距离地面高度h的关系，如下图所示中描述正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，甲、乙两只完全相同的金属球，甲用细线悬挂在天花板上，乙放在水平地面上。两球是用同种热的良导体材料制成的，水平支持面和细线均为热的不良导体制成。今“胜哥”让两球吸收相同的热量，则热平衡后(热损失不计)（　　）
A．甲球的温度低 B．两球温度一样高
C．乙球的温度低 D．条件不足，无法比较
7．图中是“胜哥”制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是(　　)
A．利用电磁感应原理工作
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将电能转化为机械能
D．增大线圈中的电流可改变转动方向
8．“浙BA”篮球赛正如火如荼地进行着。“胜哥”用击地的方式将篮球传给队友，篮球从距离地面h高处以初速度v斜向下传出。若不计所有能量损耗，则接球的球员可以在图中哪个路径接到篮球，（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
二、填空题
9． 小科通过视频号“胜哥课程”观看了《可燃冰》Ai视频，对它产生了浓厚的兴趣。
查阅资料发现，古代低等生物遗骸大量沉积，经过漫长的地质年代形成石油及天然气，海底的天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的固体物质即“可燃冰”。“可燃冰”为甲烷的水合物，遇火即可燃烧且热值高，是一种环保、高效的新能源。
（1）若甲烷的水合物化学式为CH4·8H2O，它的相对分子质量是160，则CH4·8H2O中CH4的质量分数为　 　；
（2）可燃冰储存的巨大的化学能最终来自于古代绿色植物通过　 　固定的太阳能；
（3）可燃冰燃烧时把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，这说明能量的转化具有　 　性；
（4）人类正面临常规能源枯竭的危机，下列有关能源的认识正确的是____。
A．提高能源利用效率
B．积极寻找替代常规能源的新能源
C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源
10．如图为 SpaceX公司成功用机械臂捕获“星舰”火箭助推器，首次实现发射塔原位回收。火箭下降过程重力势能不断　 　。火箭助推器在下降过程中其喷射器还在工作这是为了减小其接触机械臂时的　 　能。
11．小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了节能环保的太阳能路灯（如图）。太阳能路灯由三部分组成：①铝合金灯柱；②太阳能电池板；③塑料灯罩。灯罩内部安装了LED灯。请回答。
（1）LED灯工作时是将电能转化为　 　能。
（2）在阳光充足时，太阳能电池板将多余的电能转化为　 　，储存在蓄电池中。
（3）图中标号③所用的是　 　材料（填“金属”“陶瓷”或“有机合成”）。
（4）灯柱用铝合金材料比用铁更耐用，理由是　 　。
12．如图，“胜哥”利用两个倾角不同的斜面进行实验．若甲乙斜面光滑，则拉力F甲　 　F乙．将木块分别从两光滑斜面顶端自由释放，则木块到达斜面底端的速度v甲　 　v乙．（选填“>”、“<”或“=”）
三、实验与探究题
13．投石器是古代的攻城利器，“胜哥”组织同学们对投石器开展了以下项目化学习研究：
[项目制作]经讨论后，利用配重、小石块、木杆、细绳、网兜等器材，制成投石器，如图。
[项目研究]
①松开系绳，配重下降，装有石块的一端快速上升，木杆停止后，石块被投出，记录石块投射的距离。
②调整系绳的长度，改变投射角度θ，记录投射距离，重复实验，数据如表。
投石器测试(m石块=50克)
投射角度θ 15° 30° 45° 60° 75°
投射距离(米) 4.2 5.3 6.4 5.5 4.8
（1）小组同学探究的问题是　 　 。
（2）根据表中数据，可得出的结论是　 　。
（3）[项目迭代]为使投石器能将石块投得更远，请你写出一种方法　 　。
四、综合题
14．小科通过视频号“胜哥课程”知道了电动汽车快充技术——兆瓦闪充。与常见充电模式相比，该技术可大幅缩短充电时间。常见充电模式及其平均充电功率如表所示。
常见充电模式 平均充电功率/千瓦
传统慢充 7
传统快充 120
兆瓦闪充 1000
（1）用充电桩给电动汽车的电池充电时，该过程中主要是将电能转化为　 　。
（2）某电动汽车使用传统慢充模式充满电需要10小时。若改用兆瓦闪充模式，则充满电需要多少分钟？（假设充电过程中均按表中的平均功率计算，且不计能量损耗）
（3）对于是否应大规模推广兆瓦闪充技术，社会上有不同看法。下列观点中，属于支持大规模推广该技术的有____
A．该技术可大幅缩短充电时间，缓解等侍焦虑
B．采用该技术充电时，电流过大发热严重，会缩短电池寿命
C．同时间大量使用该技术充电会导致功率过大，影响电网稳定
D．与传统充电枪相比，该技术配套的液冷式充电枪的线缆更轻，使用方便
15．浅层地热能是指蕴藏在地表以下一定深度范围内的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的天然绿色能源。
（1）如图甲所示为一一个地热发电装置简图，地热井口喷出来的水汽混合物经处理后，蒸汽送入汽轮机进行发电。地热发电过程中的能量转化情况是　 　→　 　→电能。
（2）如图乙所示是利用浅层地热能调节室温的原理图。具体做法是：往地下打孔；接入管道，然后通入自来水。冬天，自来水通过管道流入地下，被增温层加热，再循环出来就能提高室内温度；夏天则相反。利用浅层地热调节室温，是通过　 　的方式改变了内能，用自来水作循环工作的物质，是因为水的　 　大。
（3）存在于岩石圈中的地下水是含有各种气体、离子、有机物和微生物等的混合物，主要的气体成分是O2、N2和CO2，有机质的发酵与植物的　 　(填生理过程)使土壤中源源不断产生CO2，并溶入流经土壤的地下水中。
16． 短短300年间，人们的出行方式经历了多次质的飞跃：
（1）1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的　 　转化为内能，再转化为　 　，从而使机车运行；
（2）1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车，该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能　 　焦（汽油热值）；19世纪，乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看，乙醇汽油属于　 　；
（3）我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国，某品牌电车某次充电的平均功率为，充电30分钟，其电耗为，理论上本次充电可行驶　 　千米；
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀等核燃料的　 　（“核裂变”或“核聚变”）释放能量。
17．小科通过视频号“胜哥课程”观看了东风洲际导弹发射后精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段，如图所示。飞行初段，发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段，发动机关闭，导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段，发动机再次打开，急速坠落的导弹，还会释放多个干扰弹，大大降低拦截成功率。
请回答下列问题：
（1）导弹飞行初段，其能量主要来自燃料储存的　 　。
（2）导弹飞行中段，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系： va　 　vb(选填“大于”“小于”或“等于”)。
（3）导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒。
若某拦截导弹发射点距离攻击点 60km，推力为 最大功率为 该拦截导弹能否成功拦截东风-31AG型洲际导弹，请计算说明。
18．列车站是城市交通系统中的重要枢纽，在其设计与布局中也蕴含着许多科学原理。
（1）如图，与站台连接的两侧轨道均设有小的坡度，从能量转化角度分析，这样设计的目的是　 　。
（2）新一代电车依靠架设在轨道上方的电线和车辆搭载的镍氢蓄电池供电，镍氢电池的正极材料为Ni(OH)2，负极材料为某种未知的金属氢化物MH。从物质的分类来讲Ni(OH)2属于　 　（选填“酸”、“碱”或“盐”）。已知MH中的氢元素的化合价为-1，且M的活泼性比钾弱，但比铁强，根据金属活动性顺序，则镍氢电池的负极材料是　 　。
19．小科通过视频号“胜哥课程”观看了《中国神光》Ai视频，视频中诞生了一个小太阳。如图所示，中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”取得重大突破。
（1）“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过　 　（选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能；
（2）核能转化为内能，可获得上亿摄氏度的高温，但内能不会自动地转化为核能，这说明能量的转化和转移具有　 　性；
（3）“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达　 　焦。
20． 氢能是一种清洁高效的能源，促进制氢技术发展和氢能利用，是我国实现“双碳”目标和能源结构转型的必然途径。阅读材料回答问题：材料1：如图所示为我国科学家研发的循环制氢和贮存氢气的新工艺。
材料2：为了促进氢能利用。科学家设计了如图所示的人工光合作用系统，模拟植物利用太阳能合成糖类的过程。
（1）在“循环制氢”中需要不断补充加入的物质是　 　。氢气储存过程中通入氩气作为保护气，利用氩气的化学性质　 　（填“活泼”或“稳定”）。
（2）以氢气作为燃料的某氢能源汽车的发动机效率为60%，若该车在道路上行驶时，获得的平均牵引力为，则行驶的路程消耗的氢气大约是　 　。
（3）若人工光合作用系统与绿色植物在相同时间内消耗的二氧化碳量相等，则人工系统中糖类的积累量　 　（选填“高于”“低于”或“等于”）绿色植物，请说明理由：　 　。
（4）请说出氢能源汽车的推广使用可以带来得环境好处？　 　（说出一条即可）。
21．如图甲所示的家用电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为880W，保温功率为44W，求：
（1）加热状态工作时，电路中的电流。
（2）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。
（3）已知水的比热为 该电热水壶的加热效率为90%，现将1kg水从40℃加热到100℃，求加热的时间为多少秒。(结果保留整数)
答案
1．B
2．A
3．D
4．C
5．D
6．C
7．C
8．A
9．（1）10%
（2）光合作用
（3）方向
（4）A；B；C
10．减小；动
11．（1）光
（2）化学能
（3）有机合成
（4）铝在空气中，表面会形成致密的氧化铝保护膜，阻止空气与其继续反应；或合金的化学性质比金属单质稳定。（回答一个即可）
12．<；=
13．（1）石块投射的距离与投射角度的关系
（2）石块质量不变时，在一定范围内石块的投射距离随投射角度的增大，先变大后变小
（3）增大配重的质量(增加木杆的长度等)
14．（1）化学能
（2）设电池充满电所需的电能为W，不计能量损耗时，两种充电模式的电功相等，
，即
时 分钟
即改用兆瓦闪充模式充满电需要 4.2 分钟。
（3）A；D
15．（1）内能；机械能
（2）热传递；比热容
（3）呼吸作用
16．（1）化学能；机械能
（2）；混合物
（3）500
（4）核裂变
17．（1）化学能
（2）大于
（3）拦截导弹飞行的最短时间20S，该拦截导弹不能成功拦截东风-31AG型洲际导弹
18．（1）列车进站时，动能转化为重力势能；出站时重力势能转化为动能，提高能量利用率
（2）碱；NaH
19．（1）聚变
（2）方向
（3）2.16×1015
20．（1）水；稳定
（2）1
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，绿色植物呼吸作用会消耗合成的糖类
（4）降低二氧化碳排放，缓解温室效应
21．（1）解：根据题意可知， 电水壶加热功率为880W，
则加热状态工作时电路中的电流为：。
（2）解：根据乙图可知，在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路只有R2，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态，
此时电阻R2的阻值：，
当旋钮开关切换到1时，R1和R2串联，此时为保温状态，
此时电路的总电阻：，
因此R1的阻值：R1=R总-R2=1100Ω-55Ω=1045Ω。
（3）解：水壶要吸收的热量：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-40℃）=2.52×105J，
由于不计热量损失，则消耗的电能，
那么加热过程需要的时间：。
22．D
23．C
24．（1）先向下后向上
（2）
25．50；小球的机械能转化为弹性势能
26．（1）A
（2）电能转化为机械能
（3）A；C
（4）计算电站一天发电 瓦 秒 焦
根据热电转换效率求煤完全燃烧放出的总热量 焦 焦
由热值公式求煤的质量 焦 焦／千克 千克 吨
27．（1）电能转化为内能
（2）
t=W/P=Q/P=1.68×107J/2000W=8400s=140min
（3）解设每月需要消耗质量为x的镁棒
x=9.6克
月
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