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3.8 能量的转化与守恒
一、单选题
1.（2021九上·宁波月考）太阳能公路由三层组成：最上层为半透明的保护层，保护内部元件的同时也可以让太阳光透过；中间层为太阳能电池，用来产生电力；最底下的一层则用来隔绝土壤的湿气， 避免其影响到内部的线路。该设计可以将电力储存起来供给照明，同时也可以起加热的作用，避免冬天路面结冰。据上所述，下列说法错误的是（ ）
A. 中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为化学能
B. 最底层主要是为防止电路短路
C. 该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应
D. 冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小
2.下列四种过程中，只发生能量的转移而不发生能量转化的是( )。
A.烧水时，水蒸气顶起壶盖 B.给电动自行车的蓄电池充电
C.冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷 D.闭合开关后，小灯泡发光
3.火力发电站是利用煤来发电的。下列关于它在发电过程中的能量转化的描述，正确的是( )。
A.机械能--内能--化学能--电能 B.化学能--内能--机械能--电能
C.化学能--势能--动能- --电能 D.内能--化学能--机械能--电能
4.（2021八下·柯桥期末）小科用研钵将约20克氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末，倒入一小烧杯。在玻璃片上洒上少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10克氯化铵[NHCl]晶体，并用玻璃棒迅速搅拌，烧杯中产生刺激性气味的气体，静止片刻，提起小烧杯，观察到如图所示现象。下列对现象的观察分析中正确的是( )
A. 用手触摸烧杯外壁，能感觉到发热
B. 化学反应中，不同形式的能之间可以相互转化
C. 把氢氧化钡晶体磨成粉末可以增加最终产生气体的质量
D. 该反应和燃烧一样，反应物总的化学能高于生成物总的化学能
5.（2021·浙江模拟）1月19日，“德清一号”卫星成功发射升空并顺利进入预定轨道。它是全国首颗以县域冠名的卫星，主要围绕测绘、交通、水利、环保、农业、统计等多个行业提供遥感应用服务。下列说法正确的是（ ）
A. “德清一号”环绕着地球运动是受平衡力的作用
B. “德清一号”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能
C. “德清一号”离地球越远时机械能越大
D. “德清一号”从近地点飞向远地点是因为受到惯性的作用
6.“白天让太阳晒晒，晚上就能亮？”这是人们初识太阳能路灯时产生的疑问。现在太阳能路灯已走上各地的街头，为城镇居民驱走夜晚的黑暗。太阳能路灯白天与晚上的能量转化情况分别是( )
A. 太阳能→电能→内能，内能→电能→光能
B. 太阳能→电能→化学能，化学能→电能→光能
C. 太阳能→内能→电能，电能→内能→光能
D. 太阳能→化学能→电能，电能→化学能→光能
7.（2020九上·越城期末）如图是一种“磁悬浮电灯”，由灯泡和底座两部分组成。灯泡悬浮在空中，内部虽没有电池，也没有导线与其相连，但它却能发光。关于“磁悬浮电灯”的说法中，正确的是（ ）
A. “磁悬浮电灯”发光，不需要消耗能量
B. “磁悬浮电灯”是高科技产品，不必遵守能量守恒定律
C. “磁悬浮电灯”不掉下来，是因为它受到的磁力大于重力
D. “磁悬浮电灯”发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取
8.关于能量和能源，下列说法错误的是( )
A. 电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源
B. 我们今天使用的煤、石油、天然气，都是化石能源
C. 能量的转化和转移有时是有方向性的
D. 自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭
9.（2020九上·临海期末）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开启，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
10.如图是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片。进入热水因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是( )
A.科技发展制造出了永动机
B.转动会使水温升得更高
C.记忆合金是一种新型化合物
D.水的内能转化为转轮的机械能
11.（2020九下·绍兴月考）光滑斜面甲与水平面PQ平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到Q点静止，如图甲。在PQ上的N点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知PQ=4PN，如图乙。小球冲到乙斜面上的h高处。则小球最终将停在( )
A. 甲斜面上 B. 乙斜面上 C. P处 D. N处
12.（2020九上·拱墅月考）下列关于能量转化和守恒的说法或理解，正确的是（ ）
A. 自然界中能量的形式是多种多样的，所有形式的能量全部都能被人类利用
B. 根据能量转化和守恒定律，不同能量可以相互转化，无须担心地球能量不足
C. 原子核所释放的能量称核能，可控制地进行核反应的装置称为核反应堆
D. 汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来再作为车行驶的动力
二、填空题
13.如图为伽利略斜面实验图示，这是一种 实验，因为该实验必须在 的前提下才能实现。在该实验中，小球好像“记住”了运动的起始高度，事实上，小球“记住”的是与起始高度相联系的 。
14.地热是一种新能源，怎样利用地热是人类正在探索的一个重大课题。如图所示为一个地热发电装置。地热发电过程中的能量转化可用下图表示，请在空白处填上能量的名称。
15.（2021九下·浙江期末）如图是太阳能燃料电池的组成与功能示意图，请据图回答下列问题：
（1）.电解槽的作用是电解水，写出该反应的化学方程式： 。
（2）.夜晚，太阳能燃料电池工作时的能量转化途径为____(填字母)。
A. 太阳能→电能→热能 B. 化学能→电能→热能
C. 太阳能→化学能→电能→热能 D. 电能→化学能→电能→热能
（3）.太阳能燃料电池中可循环使用的原料是 。
（4）.与单一的太阳能电池相比，太阳能燃料电池的优点是 。
三、实验探究题
16.（2020·龙湾模拟）风能是一种潜在的新能源，风力发电机可以将获得的风能转化为化学能储存在蓄电池中，风力发电机都有一定的能量转化效率。为了研究“风力发电机的能量转化效率是否与风轮叶片数量有关？”小明利用电风扇、秒表、风力发电机模型、电量表(可准确测量蓄电池充电百分比)按照图甲方式进行如下实验。
①将图乙中单叶式风轮安装在风力发电机模型上；
②闭合电风扇开关，调节电风扇档位使其风速最大，计时20分钟，测量并记录蓄电池电量变化；重复3次实验并计算蓄电池电量变化平均值；
③分别换用图乙中双叶式、三叶式风轮，重复步骤②；
④处理相关数据得到“蓄电池含量与时间的关系”如图丙。
（1）本实验通过观察并记录________来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）分析图丙，解释我国大型风力发电厂均采用三叶式风轮发电，其依据是________。
（3）“叶尖速比”为风轮叶片尖端运动速度与风速之比，叶尖速比会影响风力发电机的能量转化效率。当单叶式风轮的叶尖速比为λ时，其能量转化效率达到最大值，已知该风轮半径为r(如图丁)，风轮每秒钟转动2圈，应将风速控制在________时能使该单叶式风力发电机能量转化效率达到最大值(用字母λ、r表示)。
17.（2020七上·杭州月考）小明想探究小球滚上斜面的最大高度与斜面倾角和小球质量的关系，将两个斜面AO与OB对接成如图所示装置，进行实验。
①让质量为5克的小球，在斜面AO上高H处静止释放，沿斜面滚下，经O点滚上斜面OB，测量小球达到的最大高度h，将数据记录在表中；改变斜面OB的倾角θ，重复实验；
②用质量为7克的小球重复上述实验，将数据记录在表中。
实验序号 小球质量/克 小球在斜面AO上释放高度H/厘米 斜面OB的倾角θ 小球在斜面OB上的最大高度/厘米
1 5 10 40 9.0
2 30 8.6
3 20 8.0
4 7 10 40 9.0
5 30 8.6
6 20 8.0
（1）比较实验1、2、3(或4、5、6)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与________有关。
（2）比较实验________(选择序号)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与小球质量无关。
（3）如果斜面没有摩擦，小球在斜面OB能达到的量大高度是________厘米。
18.我市地处沿海，风力资源极为丰富，随着各项大型风力发电项目的建设，我市将成为广东省知名风力发电基地。如图甲是某地风力发电的外景。风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。请回答下列问题：
（1）.风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）.风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度 （选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；叶片性状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同而产生 差，使风叶旋转；
（3）.风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用 原理，把机械能转化为电能；
（4）.某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象可以知道，当风速在V1到V2之间时，风速越大，发电机组的电功率 ；
（5）.请你根据图象判断，台风来临时，能否给风力发电带来最大的经济效益？ （选填“能”或“不能”）。
四、解答题
19.科技馆里有一种“水车”,其装置如图14-3-4所示,它的叶片是由高分子聚合材料制成的.在常温下,叶片是平直的;在高温下,其叶片可向一侧弯曲.当把水车的下半部分放进热水中时,“水车”可以不停地转动起来.有人说这种“水车”是永动机,因为它没有外部动力也能转动.事实是这样吗 试加以说明.
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3.8 能量的转化与守恒
一、单选题
1.（2021九上·宁波月考）太阳能公路由三层组成：最上层为半透明的保护层，保护内部元件的同时也可以让太阳光透过；中间层为太阳能电池，用来产生电力；最底下的一层则用来隔绝土壤的湿气， 避免其影响到内部的线路。该设计可以将电力储存起来供给照明，同时也可以起加热的作用，避免冬天路面结冰。据上所述，下列说法错误的是（ ）
A. 中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为化学能
B. 最底层主要是为防止电路短路
C. 该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应
D. 冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小
【答案】 A
【解析】（1）根据能量转化的知识判断；
（2）常见的水中存在大量的矿物质，为导体；
（3）电流通过导体时都会发热，这就是电流的热效应；
（4）影响摩擦力的因素：①压力；②接触面的粗糙程度。
【解答】A.中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为电能，故A错误符合题意；
B.最底层用来隔绝土壤的湿气，防止水分进入电路发生短路，故B正确不合题意；
C.该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应，故C正确不合题意；
D.冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小，故D正确不合题意。
故选A。
2.下列四种过程中，只发生能量的转移而不发生能量转化的是( )。
A.烧水时，水蒸气顶起壶盖 B.给电动自行车的蓄电池充电
C.冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷 D.闭合开关后，小灯泡发光
【答案】 C
【解析】分析各个选项中的能量变化即可。
【解答】A.烧水时，水蒸气顶起壶盖，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故A不合题意；
B.给电动自行车的蓄电池充电，将电能转化为化学能，故B不合题意；
C.冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，将手的内能转移到金属杆上，故C符合题意；
D.闭合开关后，小灯泡发光，将电能转化为光能和热能，故D不合题意。
故选C。
3.火力发电站是利用煤来发电的。下列关于它在发电过程中的能量转化的描述，正确的是( )。
A.机械能--内能--化学能--电能 B.化学能--内能--机械能--电能
C.化学能--势能--动能- --电能 D.内能--化学能--机械能--电能
【答案】 B
【解析】根据火力发电站的工作过程分析其中的能量转化即可。
【解答】煤炭燃烧，将化学能转化为内能；对水加热生成高温高压的水蒸气，推动汽轮机转动，将内能转化为机械能；汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
4.（2021八下·柯桥期末）小科用研钵将约20克氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末，倒入一小烧杯。在玻璃片上洒上少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10克氯化铵[NHCl]晶体，并用玻璃棒迅速搅拌，烧杯中产生刺激性气味的气体，静止片刻，提起小烧杯，观察到如图所示现象。下列对现象的观察分析中正确的是( )
A. 用手触摸烧杯外壁，能感觉到发热
B. 化学反应中，不同形式的能之间可以相互转化
C. 把氢氧化钡晶体磨成粉末可以增加最终产生气体的质量
D. 该反应和燃烧一样，反应物总的化学能高于生成物总的化学能
【答案】 B
【解析】（1）氯化铵溶于水时会吸热；
（2）氯化铵溶于水吸热的过程，其实就是内能转化为化学能的过程；
（3）反应物的接触面积越大，反应速率越快，但是不会影响最终生成物的种类和质量；
（4）如果反应需要加热，那么反应物的化学能大于生成物的化学能。
【解答】A.氯化铵溶于水时会吸热，则用手触摸烧杯外壁，能感觉到变凉，故A错误；
B.化学反应中，不同形式的能之间可以相互转化，故B正确；
C.把氢氧化钡晶体磨成粉末可以增加气体的生成速度，但是不会增大气体的质量，故C错误；
D.该反应不需加热，则反应物总的化学能等于生成物总的化学能，故D错误。
5.（2021·浙江模拟）1月19日，“德清一号”卫星成功发射升空并顺利进入预定轨道。它是全国首颗以县域冠名的卫星，主要围绕测绘、交通、水利、环保、农业、统计等多个行业提供遥感应用服务。下列说法正确的是（ ）
A. “德清一号”环绕着地球运动是受平衡力的作用
B. “德清一号”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能
C. “德清一号”离地球越远时机械能越大
D. “德清一号”从近地点飞向远地点是因为受到惯性的作用
【答案】 B
【解析】（1）当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，处于平衡状态，受到平衡力；
（2）根据能量转化的知识判断；
（3）根据机械能守恒的知识判断；
（4）一切物体保持运动状态不变的性质叫惯性，据此分析判断。
【解答】A.德清一号”环绕着地球运动时，运动方向和速度大小不断改变，肯定不处于平衡状态，受到的不是平衡力，故A错误；
B.“德清一号”太阳能电池阵帆板能将太阳能转化电能，故B正确；
C.“德清一号”在运行时几乎不受阻力，因此机械能守恒，离开地球距离变大后机械能保持不变，故C错误；
D.“德清一号”从近地点飞向远地点是因为受到万有引力的作用，故D错误。
6.“白天让太阳晒晒，晚上就能亮？”这是人们初识太阳能路灯时产生的疑问。现在太阳能路灯已走上各地的街头，为城镇居民驱走夜晚的黑暗。太阳能路灯白天与晚上的能量转化情况分别是( )
A. 太阳能→电能→内能，内能→电能→光能
B. 太阳能→电能→化学能，化学能→电能→光能
C. 太阳能→内能→电能，电能→内能→光能
D. 太阳能→化学能→电能，电能→化学能→光能
【答案】 B
【解析】根据太阳能路灯的能量转化过程分析判断。
【解答】白天时，路灯不工作，此时不消耗电能，即太阳能通过电池板转化为电能，电能再转化为蓄电池的化学能。晚上时，没有太阳，路灯工作，此时蓄电池将化学能转化为电能，路灯将电能转化为光能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
7.（2020九上·越城期末）如图是一种“磁悬浮电灯”，由灯泡和底座两部分组成。灯泡悬浮在空中，内部虽没有电池，也没有导线与其相连，但它却能发光。关于“磁悬浮电灯”的说法中，正确的是（ ）
A. “磁悬浮电灯”发光，不需要消耗能量
B. “磁悬浮电灯”是高科技产品，不必遵守能量守恒定律
C. “磁悬浮电灯”不掉下来，是因为它受到的磁力大于重力
D. “磁悬浮电灯”发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取
【答案】 D
【解析】（1）（2）（4）根据能量转化和守恒定律分析判断。
（3）根据二力平衡的知识判断。
【解答】能量既不会创生，也不会消失，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，这就是能量转化守恒定律，自然界的所有现象都要遵守，故A、B错误；
根据能量转化和守恒定律可知，“磁悬浮电灯”发光的能量肯定通过某种方式获取，故D正确；
“磁悬浮电灯”不掉下来，处于平衡状态，那么它受到向下的重力和向上的磁力相互平衡，即二者相等，故C错误。
故选D。
8.关于能量和能源，下列说法错误的是( )
A. 电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源
B. 我们今天使用的煤、石油、天然气，都是化石能源
C. 能量的转化和转移有时是有方向性的
D. 自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭
【答案】 C
【解析】根据有关能源和能量的知识分析判断。
【解答】A.电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源，故A正确不合题意；
B.我们今天使用的煤、石油、天然气，都是化石能源，故B正确不合题意；
C.能量的转化和转移是有方向性的，故C错误符合题意；
D.自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故D正确不合题意。
故选C。
9.（2020九上·临海期末）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开启，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
【答案】 B
【解析】根据图片分析海浪发电的工作过程即可。
【解答】根据图片可知，海浪下沉时，活塞向下运动，此时k1关闭，k2打开，外面的空气被吸入气室。当海浪上伏时，活塞向上运动，压缩空气，此时开关k2闭合，k1打开，将空气压入工作室，此时将海浪的机械能转化为空气的内能，推动涡轮机转动，带动发电机发电，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
10.如图是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片。进入热水因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是( )
A.科技发展制造出了永动机
B.转动会使水温升得更高
C.记忆合金是一种新型化合物
D.水的内能转化为转轮的机械能
【答案】 D
【解析】自然界中的能量是守恒，它既不会消灭，也不会创生，但由于能量的转化或转移具有方向性,如：水只能从高处流向低处；热量只能从高温物体传向低温物体。
【解答】此“永动机”的能量来源于热水的内能，由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，将会停止转动，并不是真正的永动机，A错误；转动过程中水的内能转化为转轮的机械能，水温会降低，B错误，D正确；合金是一种混合物，C错误。故选D。
11.（2020九下·绍兴月考）光滑斜面甲与水平面PQ平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到Q点静止，如图甲。在PQ上的N点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知PQ=4PN，如图乙。小球冲到乙斜面上的h高处。则小球最终将停在( )
A. 甲斜面上 B. 乙斜面上 C. P处 D. N处
【答案】 C
【解析】根据能量转化守恒定律分析解答。
【解答】如甲图所示，小球从甲斜面上H处滚下，在水平面上克服摩擦力做功。因为它正好停在Q处，所以它具有的机械能W=fsPQ；
如乙图所示，小球从甲斜面同样高度H滚下，经过平面PN克服摩擦力做功后，爬上乙斜面；然后从乙斜面滚下，再次经过PN克服摩擦做功后爬上甲斜面；然后再从甲滚下重复前面的过程，直到机械能为零。经过PN段克服摩擦消耗的机械能W'=fsPN=fsPQ。可见，小球要在PN段往复4次，由于克服摩擦做功从P点开始，那么当机械能为0时正好回到P点。
故选C。
12.（2020九上·拱墅月考）下列关于能量转化和守恒的说法或理解，正确的是（ ）
A. 自然界中能量的形式是多种多样的，所有形式的能量全部都能被人类利用
B. 根据能量转化和守恒定律，不同能量可以相互转化，无须担心地球能量不足
C. 原子核所释放的能量称核能，可控制地进行核反应的装置称为核反应堆
D. 汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来再作为车行驶的动力
【答案】 C
【解析】根据能量转化和守恒的知识分析判断。
【解答】自然界中能量的形式是多种多样的，根据能量转化和守恒定律，不同能量可以相互转化，但是能量的转化和转移有方向性，例如燃料燃烧释放的内能散失到空气中后就不能再被利用了，故A、B错误；
原子核所释放的能量称核能，可控制地进行核反应的装置称为核反应堆，故C正确；
汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能不能再被收集起来转化为汽车的动能，故D错误。
故选C。
二、填空题
13.如图为伽利略斜面实验图示，这是一种 实验，因为该实验必须在 的前提下才能实现。在该实验中，小球好像“记住”了运动的起始高度，事实上，小球“记住”的是与起始高度相联系的 。
【答案】 理想；没有摩擦；能量
【解析】从斜面最高点滚下，小球的机械能守恒，机械能保持不变；小球会滚到对面斜面上的最高处，此时两点的机械能相同，由于此时动能为0，所以重力势能相同，即高度相同，据此分析解答。
【解答】图为伽利略斜面实验图示，这是一种理想实验，因为该实验必须在没有摩擦的前提下才能实现。在该实验中，小球好像“记住”了运动的起始高度，事实上，小球“记住”的是与起始高度相联系的能量。
14.地热是一种新能源，怎样利用地热是人类正在探索的一个重大课题。如图所示为一个地热发电装置。地热发电过程中的能量转化可用下图表示，请在空白处填上能量的名称。
【答案】 内；机械；机械；电
【解析】结合图片，根据能量转化的知识解答。
【解答】①地热蒸汽具有很多的内能，推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能；
②汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能。
15.（2021九下·浙江期末）如图是太阳能燃料电池的组成与功能示意图，请据图回答下列问题：
（1）.电解槽的作用是电解水，写出该反应的化学方程式： 。
（2）.夜晚，太阳能燃料电池工作时的能量转化途径为____(填字母)。
A. 太阳能→电能→热能 B. 化学能→电能→热能
C. 太阳能→化学能→电能→热能 D. 电能→化学能→电能→热能
（3）.太阳能燃料电池中可循环使用的原料是 。
（4）.与单一的太阳能电池相比，太阳能燃料电池的优点是 。
【答案】 （1）2H2O 2H2↑＋O2↑（2）B（3）水（4）晚上也可以使用
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的方程式；
（2）根据太阳能电池的工作过程确定能量转化情况；
（3）根据图片，分析哪种物质既是反应物，又是生成物，那么它就是可以循环使用的物质；
（4）根据两种电池的使用时间段分析解答。
【解答】（1）水电解时，生成氢气和氧气，那么反应的方程式为： 2H2O 2H2↑＋O2↑ ；
（2）夜晚时，太阳能电池释放电能，即将自身的化学能转化为电能；然后通过热水器，转化为内能，故选B。
（3）太阳能燃料电池中可循环使用的原料是水。
（4）与单一的太阳能电池相比，太阳能燃料电池的优点是晚上也可以使用。
三、实验探究题
16.（2020·龙湾模拟）风能是一种潜在的新能源，风力发电机可以将获得的风能转化为化学能储存在蓄电池中，风力发电机都有一定的能量转化效率。为了研究“风力发电机的能量转化效率是否与风轮叶片数量有关？”小明利用电风扇、秒表、风力发电机模型、电量表(可准确测量蓄电池充电百分比)按照图甲方式进行如下实验。
①将图乙中单叶式风轮安装在风力发电机模型上；
②闭合电风扇开关，调节电风扇档位使其风速最大，计时20分钟，测量并记录蓄电池电量变化；重复3次实验并计算蓄电池电量变化平均值；
③分别换用图乙中双叶式、三叶式风轮，重复步骤②；
④处理相关数据得到“蓄电池含量与时间的关系”如图丙。
（1）本实验通过观察并记录________来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）分析图丙，解释我国大型风力发电厂均采用三叶式风轮发电，其依据是________。
（3）“叶尖速比”为风轮叶片尖端运动速度与风速之比，叶尖速比会影响风力发电机的能量转化效率。当单叶式风轮的叶尖速比为λ时，其能量转化效率达到最大值，已知该风轮半径为r(如图丁)，风轮每秒钟转动2圈，应将风速控制在________时能使该单叶式风力发电机能量转化效率达到最大值(用字母λ、r表示)。
【答案】 （1）相同时间内蓄电池电量变化量
（2）当风速相同时，使用三叶式风轮能量转化效率较高
（3）4πr/λ
【解析】（1）电风扇的转速相同，即相同的时间内产生的风能相同；蓄电池电量增加越多，说明风能转化为电能的比例越大，即能量转化效率越高。
（2）根据丙图确定风轮叶片数和能量转化效率的关系即可；
（3）根据题干定义可知，叶尖速比=；首先计算出风轮叶片尖端的速度，再根据这个公式计算风速即可。
【解答】（1）本实验通过观察并记录相同时间内蓄电池电量变化量来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）根据图丙可知，在20min内，三个叶片的转化效率为20%，此时最高，那么得到结论：当风速相同时，使用三叶式风轮能量转化效率较高，因此我国石油三叶式风轮发电；
（3）风轮转动一周经过的距离为2πr，那么风轮尖端的速度为：；
根据公式叶尖速比=得到,
；
解得：。
17.（2020七上·杭州月考）小明想探究小球滚上斜面的最大高度与斜面倾角和小球质量的关系，将两个斜面AO与OB对接成如图所示装置，进行实验。
①让质量为5克的小球，在斜面AO上高H处静止释放，沿斜面滚下，经O点滚上斜面OB，测量小球达到的最大高度h，将数据记录在表中；改变斜面OB的倾角θ，重复实验；
②用质量为7克的小球重复上述实验，将数据记录在表中。
实验序号 小球质量/克 小球在斜面AO上释放高度H/厘米 斜面OB的倾角θ 小球在斜面OB上的最大高度/厘米
1 5 10 40 9.0
2 30 8.6
3 20 8.0
4 7 10 40 9.0
5 30 8.6
6 20 8.0
（1）比较实验1、2、3(或4、5、6)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与________有关。
（2）比较实验________(选择序号)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与小球质量无关。
（3）如果斜面没有摩擦，小球在斜面OB能达到的量大高度是________厘米。
【答案】 （1）斜面OB的倾角θ（2）1、4(或2、5或3、6)（3）10
【解析】（1）比较实验1、2、3中哪个因素发生改变即可；
（2）根据控制变量法的要求选择对比实验；
（3）根据能量转化和守恒定律判断。
【解答】（1）根据实验1、2、3可知，小球的质量相同，小球在斜面上释放的高度相同，就是斜面OB的倾角不同，因此得到结论：小球在斜面OB上能达到的最大高度与斜面OB的倾角θ有关。
（2）探究小球在斜面OB上能达到的最大高度与小球质量是否有关时，必须控制小球释放的高度和斜面倾角相同，而改变小球的质量，故选1、4(或2、5或3、6)；
（3）如果斜面没有摩擦，那么小球的机械能就保持不变，因此当它爬上斜面OB时的最大重力势能与在A点时的势能相同，也就是在OB上达到的最大高度等于A点的高度10cm。
18.我市地处沿海，风力资源极为丰富，随着各项大型风力发电项目的建设，我市将成为广东省知名风力发电基地。如图甲是某地风力发电的外景。风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。请回答下列问题：
（1）.风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）.风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度 （选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；叶片性状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同而产生 差，使风叶旋转；
（3）.风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用 原理，把机械能转化为电能；
（4）.某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象可以知道，当风速在V1到V2之间时，风速越大，发电机组的电功率 ；
（5）.请你根据图象判断，台风来临时，能否给风力发电带来最大的经济效益？ （选填“能”或“不能”）。
【答案】 （1）可再生（2）小；向上的压力（3）电磁感应（4）增大（5）不能
【解析】（1）可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是取之不尽，用之不竭的能源；
（2）根据公式m=ρV可知，当风机叶片的体积相同时，密度越小，它的质量越小，受到风吹时越容易转动起来；根据机翼产生升力的原理进行分析即可；
（3）发电机的工作原理：电磁感应原理；
（4）根据丙图分析即可；
（5）由图象丙分析，是否风速越大，风机的功率就越大即可。
【解答】（1）风能可以在自然界中源源不断的得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源；
（2）风机叶片材料通常用质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大的复合材料制成；叶片性状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同而产生向上的压力差，使风叶旋转；
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，发电机是利用电磁感应原理，把机械能转化为电能；
（4）由丙图可以知道，当风速在V1到V2之间时，风速越大，发电机组的电功率增大；
（5）由丙图可以知道，风速过大，机组会自动保护，不会产生电能，因此台风来临时，不能给风力发电带来最大的经济效益。
四、解答题
19.科技馆里有一种“水车”,其装置如图14-3-4所示,它的叶片是由高分子聚合材料制成的.在常温下,叶片是平直的;在高温下,其叶片可向一侧弯曲.当把水车的下半部分放进热水中时,“水车”可以不停地转动起来.有人说这种“水车”是永动机,因为它没有外部动力也能转动.事实是这样吗 试加以说明.
【答案】 当“水车”的叶片浸在热水中时,由于温度升高,叶片会向一侧迅速弯曲,给热水一个力,根据力的作用是相互的,热水会对叶片施加一个反作用力,使水车旋转起来,当叶片转出水面时,温度下降,叶片又恢复成平直的状态.这个过程不断地进行,就会使水车不停地转动,该“水车”不是永动机,从能量的转化角度来看,它是将内能转化为机械能的装置,热水在推动叶片运动做功时,要消耗水的内能,水的温度会逐渐降低,如果不及时地补充能量,当水温降至室温时,水车就会停止转动.
【解析】根据水车叶片在热水中的形状变化，分析水车转动具有的机械能的能量来源，然后根据能量守恒的规律，推测水温降低后水车最终的运动状态即可。
【解答】当“水车”的叶片浸在热水中时,由于温度升高,叶片会向一侧迅速弯曲,给热水一个力,根据力的作用是相互的,热水会对叶片施加一个反作用力,使水车旋转起来,当叶片转出水面时,温度下降,叶片又恢复成平直的状态.这个过程不断地进行,就会使水车不停地转动,该“水车”不是永动机,从能量的转化角度来看,它是将内能转化为机械能的装置,热水在推动叶片运动做功时,要消耗水的内能,水的温度会逐渐降低,如果不及时地补充能量,当水温降至室温时,水车就会停止转动。
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