沪科版（2025秋版）物理9年级第二十一章精讲精练学案（有解析）
文档属性
| 名称 | 沪科版（2025秋版）物理9年级第二十一章精讲精练学案（有解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-28 10:22:16 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
第二十一章 能源、材料与社会
【知识梳理】
考点一 能量的转化与守恒
1.多种形式的能量
（1）机械能：机械能包括动能和势能（势能包括重力势能和弹性势能）
（2）电能：发电机或电池等电源把其他形式的能转化为电能，电流通过用电器把电能转化为人们需要的能量形式
（3）内能：物体内所有分子无规则运动的动能以及分子势能的总和就是物体的内能。一切物体都有内能。
（4）化学能：由于化学反应而产生的能量。
（5）核能：由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。核电站工作、核弹爆炸的能量都来自核能。
（6）太阳能：太阳辐射向地球传递的巨大的能量。
2.能量的转移与转化
（1）能量的转移
同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。
（2）能量的转化
①能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。
②不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。
③地球上能量的来源
我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。
3.能量守恒定律
（1）能量守恒定律的内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律的普遍性
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
③能量守恒定律的成立是无条件的
能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会增加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就增加多少。能量的总量保持不变。
能量转移和转化的方向
（1）能量的转移和转化是有方向性的。
（2）永动机违反了能量守恒定律，是不可能实现的。
5.能量转移和转化的效率
在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率。有用的能量总小于输入总能量，因此，能量转移和转化的效率总小于，所以通常用百分率表示。
提高能量利用的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。我们可利用现代科技尽量减少能量的损耗，提高能量利用效率。
考点二 能源的开发与利用
1.人类对能量的利用
（1）常见的能源
①化石能源：煤、石油、天然气，是干百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的
②生物质能：自然界中有生命的物质提供的能量。食物分解和柴薪燃烧等都能提供生物质能
③太阳能：由太阳辐射提供的能量，主要表现就是常说的太阳光线
④水能、风能：由自然界中的流水和流动的空气提供的能量
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能，来自地球内部的熔岩
⑥电能：由其他形式的能转化而成供各种用电器使用的能源
（2）能源的分类
按照是否可再生可以将能源分为：
①可再生能源：可长期提供或可再生的能源属于可再生能源。如：太阳能、风能、水能等。
②不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源属于不可再生能源。如：煤、石油、天然气和铀矿等。
人类利用能源的历程
火的利用（钻木取火）→化石能源的利用（蒸汽机的应用，第一次工业革命）→电能的利用（电能支撑的城市，电气时代）
能源的大量开发和使用对环境造成了一系列的影响
①燃烧煤、石油、天然气等燃料会产生大量的CO2、 SO2、氮氧化合物等物质，除造成空气污染和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害
②化石能源的利用产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用，汽车尾气就是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一 ，使得全球变暖。
2.核能
由于原子核的变化而释放出的巨大能量叫做核能。核能的开发和利用采用以下两种方式：一种是利用核裂变释放能量；另一种是利用核聚变释放能量。
（1）核裂变
① 概念：较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。研究发现，铀原子核在中子的轰击下将会产生裂变反应。每一个铀原子核的裂变除了要产生大量的热量以外，还要产生2到3个以上的中子。
② 释放能量巨大：原子核在裂变时，能够释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过 2000t 煤完全燃烧时释放的能量。
③链式反应
用中子轰击铀 235原子核 ，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，使其他铀核发生裂变……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量的核能。
④ 核电站
核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。 核反应堆中发生的链式反应是可控的，能缓慢地释放出核能。能量转化：核能→内能→机械能→电能。
⑤ 原子弹
链式反应不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出巨大的能量。
（2）核聚变
①概念：核聚变是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种核反应。它是产生核能的另一种方式。
②核聚变的应用
氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大得多的核武器。太阳内部时刻进行着大规模的聚变，并以电磁波的形式向外释放核能，这就是太阳能的来源。
重视核安全
利用核能的同时也存在一些安全风险，核燃料使用后会产生一些放射性的核废料，为了防止放射性物质泄漏，核能利用装置都采用了严格的防护措施。对核废料的运输、储存，需要专门的运输工具和场地。
3.开发新能源
为了减少对煤、石油、天然气等化石能源的过度使用和依赖，现在人们不仅努力开发核能，而且不断探索对太阳能、风能、地热能、潮汐能等新能源的开发。
（1）太阳能
◆太阳能的优点
① 太阳能的“储量”十分巨大，取之不尽，用之不竭；
② 太阳能分布广阔，不需要运输，投入小，收益太；
③ 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来汚染；
④ 使用方便、安全.
◆太阳能的直接利用
① 把太阳能转化为内能
实质上是光热转换。例如 ，生活中的太阳能热水器、太阳房 、太阳灶、太阳能温室 ，生产中的太阳能干燥系统、太阳能冶炼、太阳能土壤消毒杀菌技术，太阳能空调与太阳能建筑等。
② 把太阳能转化为电能
实质上是光电转换。如：太阳能电池，太阳能电池可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能，它是用半导体硅、硒等材料制作成的将太阳的光能转化为电能的器件，可做人造卫星、航标灯、交通信号灯等的电源。现在不少城市开始使用太阳能路灯，有些家用灯具也使用太阳能电池。
（2）风能
风能是指空气高速流动的能量。风能还可以用来发电，把风的动能转化为电能就是风力发电，风能是一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风能资源的开发和利用对于保护环境、调整能源结构具有重要意义。
（3）地热能
地球内部热量透过岩层向外释放，这种“大地热流”产生的能量称为地热能。 目前世界上巳有近二百座地热电站投入运行。 地热能蕴藏量非常丰富，可供人类消耗几百亿年，是取之不尽、用之不竭的清洁能源。
（3）潮汐能
潮汐是由于月球、太阳对地球的引力作用而产生的。 潮汐能可用于发电，且成本低，污染少，是一种很有发展潜力的新能源。
考点三 材料的利用与开发
1.人类早期对材料的利用
（1）旧石器时代和新石器时代。
原始人把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。原始人智力发展中迈出的重要一步。
（2） 青铜器时代
冶炼青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。
（3）高性能钢铁时代
以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体。为人类大规模制造机器提供了材料基础， 开创了人类历史的又一个新纪元。
（4）材料与社会的关系
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。同时，材料的发展及大量使用也带来了许多资源和环境问题。
2.导电性材料的利用
根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。
（1）导体
导体内部有大量可自由移动的电荷，容易导电，可用它们制作传导电流的电线，如：金属、酸碱盐溶液、石墨、大地等。
（2）绝缘体
绝缘体内部几乎没有能自由移动的电荷，所以不容易导，可用来隔离带电体。如：玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、空气等。
（3）半导体
半导体内部的自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响，所以导电性能介于导体和绝缘体之间，多用于现代电子科技产品中。如：硅、锗、砷化镓等。
半导体元件具有许多独特的功能。例如，半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。半导体三极管可用来放大电信号。
3.开发新材料
（1）超导材料
①超导现象
1911年，昂内斯（H. K. Onnes）在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。
②超导体
发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
③超导材料的特性和应用前景
▲超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
▲超导磁浮：用超导磁浮特性可以实现交通工具的无摩擦运行，可以大大提高交通工具的运行速度。
▲超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机 、电动机的线圈，线圈不会发热，可以大大提高发电机和电动机的效率。
▲超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
（2）纳米材料
①概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。
②特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
③应用
▲研制纳米尺度的微小机器；
▲用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
▲用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
【题型精炼】
考点一 能量的转化与守恒
典例1：（2024秋 新宁县期中）如图所示，从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是（ ）
A．小球和木块的机械能都消失了
B．小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变
C．小球与木块都静止后，能量不守恒了
D．小球和木块的机械能转化成其他形式的能量（如内能等），但能的总量保持不变
【答案】D。
【解析】小球在高处时具有重力势能，当小球滚下时，重力势能转化为动能，在小球与木块共同前进的过程中，机械能再转化为内能。据此来对各选项做出判断。
【解答】A、由能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；
BCD、最后小球和木块都静止了，说明小球和木块的机械能减小了；由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在，小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故BC错误，D正确。
【举一反三】
变式1：（2025 沙坪坝区校级二模）图甲是北宋时期发明的“神臂弩”，如图乙，士兵需要同时脚蹬、手拉才能将弓弦拉开，射程400余米，远超普通弓箭。下列有关士兵射箭的力学知识正确的是（ ）
A．射箭过程中能量是守恒的
B．箭射出后，士兵对箭做了功
C．由于惯性，箭射出后做匀速直线运动
D．射箭时，箭的重力和弦对箭的弹力是一对平衡力
【答案】A。
【解析】（1）根据能量守恒定律可做出判断；
（2）做功的两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是在力的方向上通过的距离；
（3）运动的物体不受任何外力作用时会保持匀速直线运动；
（4）二力平衡的条件：作用在同一物体上、同一直线上，大小相等、方向相反。
【解答】A、根据能量守恒定律，整个发射过程，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，整个过程能量守恒，故A正确；
B、箭射出后，箭由于惯性向前运动，士兵对箭不再有力的作用，对箭不做功，故B错误；
C、箭射出后，受到重力作用和空气阻力作用，做曲线运动，不会做匀速直线运动，故C错误；
D、箭的重力和弦对箭的弹力没有作用在同一直线上，不是一对平衡力，故D错误。
变式2：（2025 雁塔区校级模拟）如图所示是核电站发电和供电的流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料（铀）在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。下列说法正确的是（ ）
A．电能属于一次能源
B．目前核电站是通过可控核聚变释放核能
C．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，所以能量的总量会减小
【答案】C。
【解析】（1）一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，如原煤、原油、天然气、水能、风能等。而智慧灯杆工作时消耗的电能是由其他能源经过加工转换而来的，属于二次能源；
（2）核电站通过可控的链式反应（核裂变）来发电的；
（3）核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能；
（4）自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
【解答】A、电能属于二次能源，故A错误；
B、目前核电站通过可控的链式反应（核裂变）来发电的，故B错误；
C、核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故C正确；
D、根据能量的转化和守恒定律可知，能的总量是保持不变的，故D错误。
变式3：（2025 滨城区二模）北京时间2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，发射过程中，燃料燃烧产生巨大能量推动火箭升空。下列相关物理现象的描述及解释正确的是（ ）
A．燃料燃烧时化学能全部转化为火箭的机械能，符合能量守恒定律
B．火箭表面的隔热层使用耐高温材料，因其熔点高，可防止高温下发生液化
C．火箭升空时整流罩的烧蚀材料发生升华吸热，利用材料性质保护内部设备
D．发射时周围产生大量“白气”，是发射台下水池中的水吸热产生的水蒸气
【答案】C
【解析】（1）因为存在热损失，燃料燃烧时化学能不可能全部转化为火箭的机械能；
（2）晶体熔化时的温度是熔点；
（3）物质从固态直接变为气态是升华，升华需要吸热；
（4）白气是小水滴，水蒸气液化形成的。
【解答】A．因为存在热损失，燃料燃烧时化学能不可能全部转化为火箭的机械能，但符合能量守恒定律，故A错误；
B．晶体熔化时的温度是熔点，熔点高不易熔化，故火箭表面的隔热层使用耐高温材料可防止高温下发生熔化，故B错误；
C．火箭升空时与大气发生剧烈摩擦，温度升高，整流罩的烧蚀材料会升华吸热，利用材料性质保护内部设备，故C正确；
D．发射时周围产生大量“白气”，白气是小水滴，水蒸气液化形成的，故D错误。
考点二 能源的开发与利用
典例1：（2025 碑林区校级模拟）华清池温泉因“温泉水滑洗凝脂”闻名，华清池位于西安市临潼区骊山北麓，这里的地壳运动活跃，地下热源丰富，是中国著名的温泉胜地之一。下列相关物理现象的解释正确的是（ ）
A．温泉水温约为63℃，适宜沐浴疗养
B．地热能是不可再生能源
C．高温泉水将热量通过热传递使空气升温
D．温泉水来自地下，富含大量热量
【答案】C。
【解析】（1）根据人体温度分析解答；
（2）能源从是否可再生角度划分：
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。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能；
（3）热量是总是从高温物体传递给低温物体，热量是过程量。
【解答】A、人体正常体温为37℃，温泉水的温度约为63℃太高，不适宜沐浴，故A错误；
B、地热能可以从自然界中源源不断地得到补充，属于可再生能源，故B错误；
C、高温泉水温度高，周围空气温度低，热量通过热传递使空气升温，故C正确；
D、热量是一个过程量，不能说物体含有热量，故D错误。
【举一反三】
变式1：（2025 济源模拟）近年来，我国在材料、能源、通讯技术等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．中国空间站与地面指挥中心的通信是靠超声波完成的
B．若新能源汽车的动力系统采用超导材料可以提高电动机的效率
C．水力、风力、火力发电都是利用了不可再生能源
D．秦山核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
【答案】B
【解析】（1）超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，且传播速度非常快；
（2）超导材料在低温下电阻为零，电流在超导材料中流动时不会产生热量损失。如果电动机的线圈采用超导材料制成，则电动机的热损失会大大减少，从而提高了电动机的效率；
（3）水能和风能可源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。化石能源在地球上的储量有限，属于不可再生能源；
（4）核电站是利用核裂变反应释放的能量来发电的。
【解答】A．超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，且传播速度非常快，非常适合用于航天通信，故A错误；
B．超导材料在低温下电阻为零，电流在超导材料中流动时不会产生热量损失。如果电动机的线圈采用超导材料制成，则电动机在工作时产生的热量会大大减少，从而提高了电动机的效率，故B正确；
C．水力发电是利用水能转化为电能，风力发电是利用风能转化为电能，水能和风能可源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。火力发电主要是通过煤炭、石油等化石能源燃烧产生的热能转化为电能，这些化石燃料在地球上的储量有限，属于不可再生能源，故C错误；
D．秦山核电站是利用核裂变反应释放的能量来发电的，故D错误。
变式2：（2025 宜宾）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（ ）
A．利用煤的化学能转化为电能
B．利用水的机械能转化为电能
C．利用风能转化为电能
D．利用太阳能转化为电能
【答案】A。
【解析】可再生能源是指可以从自然界中源源不断地得到的能源，如水能、风能、太阳能等；不可再生能源是指不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能等，由此得出符合题意的选项。
【解答】由题知，这个课题是要探索各种可再生能源的利用，各选项中，水的机械能即水能、风能和太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源，而煤是不可能在短期内从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源，所以A不符合题意，BCD符合题意。
变式3：（2025 兴庆区三模）下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．太阳能 B．核能 C．煤炭 D．石油
【答案】A
【解析】可以从自然界直接获取的能源，如：太阳能、风能、水能、化石能源等；
可以从自然界源源不断得到补充的能源叫可再生能源，如：风能、水能、生物质能、太阳能；
短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，如：煤、石油、天然气。
【解答】A、太阳能可以从自然界源源不断的得到，是可再生能源，故A正确；
B、核能短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，故B错误；
C、煤炭不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故C错误；
D、石油不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故D错误。
考点三 材料的利用与开发
典例1：（2025 召陵区三模）自动体外除颤器又称自动体外电击器（简称AED），它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，从而抢救心脏骤停患者。如图所示，急救人员正在对一位心脏骤停患者实施电击除颤：将AED的两个电极贴于患者身上，按下“放电”键即可帮助患者心肺复苏。说明人体是（ ）
A．导体 B．绝缘体 C．超导体 D．半导体
【答案】A
【解析】容易导电的物体叫导体。人体、大地、金属、酸碱盐的水溶液是常见的导体。
【解答】将AED的两个电极贴于患者身上，按下“放电”键即可帮助患者心肺复苏，说明人体可以导电，属于导体，故A正确，BCD错误。
【举一反三】
变式1：（2025 乾县校级三模）2025年3月10日，中国队时隔14年再度获得女子佩剑世界杯团体冠军。在击剑比赛中，双方的剑就像电路开关一样，运动员的剑击中对方导电服时，电路导通，指示灯发亮。如图所示，我国女子佩剑运动员在比赛中快速刺中对手得分。下列说法不正确的是（ ）
A．击中对方时，双方均感到力的作用，说明力的作用是相互的
B．击中对方时，剑停止运动，护具对剑的力等于剑对护具的力
C．击中对方时，裁判面前的指示灯发光，说明剑是导体
D．运动员冲刺时突然急停，惯性消失导致身体前倾
【答案】D。
【解析】（1）（2）物体间力的作用是相互的，相互作用力大小相等；
（3）容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体；
（4）惯性是物体保持原有运动状态不变的性质。
【解答】AB、击中对方时，剑停止运动，双方均感到力的作用，说明力的作用是相互的，此时护具对剑的力与剑对护具的力是一对相互作用力，大小相等，故AB正确；
C、击中对方时，裁判面前的指示灯发光，说明剑容易导电，是导体，故C正确；
D、运动员冲刺时突然急停，下半身静止，而上半身由于惯性保持原有运动状态继续运动，使得身体会向前倾，故D不正确。
变式2：（2024 澄迈县一模）中科院上海微系统与信息技术研究所经过研发，使中国单晶晶圆实现量产。如图所示，“晶圆”是指集成电路制作所用的硅晶片，经过切割加工成为芯片，主要使用的是（ ）
A．复合材料 B．超导材料 C．纳米材料 D．半导体材料
【答案】D。
【解析】导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫半导体。半导体在集成电路中有重要的应用。
【解答】集成电路芯片的主要材料是硅，它属于半导体。
变式3：（2023 柞水县模拟）如图所示，2023年3月由“中车长客”自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，运行速度可达600km/h以上，标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。高温超导材料可在液氮温度（-196℃）以上转变为超导态，超导电动磁浮依靠车载超导磁体与地面“8”字形悬浮线圈相互作用实现自悬浮。下列说法中错误的是（ ）
A．超导材料的电阻为零
B．电流流经超导材料时不发生热损耗
C．车体的流线型及磁悬浮使得车体运行时不受阻力的作用
D．超导材料可以承载更大电流，从而产生超强磁场
【答案】C。
【解析】（1）超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能；
（2）根据焦耳定律进行解答；
（3）减小摩擦力的方式有：滑动变滚动、减小压力、减小接触面粗糙程度、使物体与接触面分离；
（4）电流流经超导材料时不发生热损耗，可以承载更大电流。
【解答】A、超导材料的电阻为零，故A正确；
B、根据焦耳定律知，导材料的电阻为零，电流流经超导材料时不发生热损耗，故B正确；
C、车体的流线型及磁悬浮使得车体运行时受到的阻力作用更小，故C错误；
D、电流流经超导材料时不发生热损耗，可以承载更大电流，从而产生超强磁场，故D正确。
1．某太阳能电池工作的效率是16%．意义：该太阳能电池可以把16%的太阳能转化为电能。则下列说法正确的是（ ）
A．某电动机工作的效率是83% 意义：该电动机可以把83%的机械能转化为电能
B．某锂电池充电时的效率是99% 意义：该锂电池充电时可以把99%化学能转化为电能
C．某柴油机工作的效率是35% 意义：该柴油机可以把35%的化学能转化为内能
D．某电热水器工作的效率是87% 意义：该电热水器可以把87%的电能转化为水的内能
【答案】D
【解析】根据电动机、锂电池充电、柴油机、电热水器工作时能量的转化进行解答。
【解答】解：
A．某电动机工作的效率是83% 意义：该电动机可以把83%的电能转化为机械能，故A错误；
B．某锂电池充电时的效率是99% 意义：该锂电池充电时可以把99%电能转化为化学能，故B错误；
C．某柴油机工作的效率是35% 意义：该柴油机可以把35%的化学能转化为机械能，故C错误；
D．某电热水器工作的效率是87% 意义：该电热水器可以把87%的电能转化为水的内能，故D正确。
故选：D。
2．日前，我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性，结合输运和扫描隧道显微学及谱学数据。团队最终发现二维极限下的单层Bi﹣2212已具备高温超导所需的一切因素。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（ ）
A．输电导线 B．电动机线圈
C．计算机电子元件 D．电炉丝
【答案】D
【解析】超导体在某个温度时电阻就为零，电阻为零就不会发热，就没有能量损失，但无法利用电流的热效应来工作。
【解答】解：A、根据焦耳定律Q＝I2Rt，超导体电阻就为零不会发热，因此用来做输电导线可以减少电能损耗，故A错误；
B、因为超导体电阻为零，所以用超导体做电动机线圈可以提高电动机的效率，减小不必要的能量损耗，故B错误；
C、如果用超导材料来制作电子元件，电子元件在通电时将不会发热，可以延长电子元件的使用寿命且降低电能损耗，同时元件尺寸还可以大大缩小，故C错误；
D、电炉丝是靠电流的热效应来工作的，超导体电阻为零不会发热，故D正确。
故选：D。
3．如图是红旗牌轿车的两种车型，一款依靠汽油在发动机内燃烧产生动力，另一款靠电池驱动电动机产生动力。燃油和电池均蕴含某种相同形式的能量，这种能量最终为车提供了机械能，该能量是（ ）
A．电能 B．内能 C．机械能 D．化学能
【答案】D
【解析】电池蕴含有化学能，汽油也蕴含有化学能。
【解答】解：电池放电时将化学能转化为电能，电动机再将电能转化为机械能，汽油燃烧时将化学能转化为内能，内燃机将内能转化为机械能，电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选：D。
4．纳米陶瓷作为新材料应用广泛，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。下列选项中最不适合使用纳米陶瓷材料的是（ ）
A．装强酸性液体的容器 B．切割金属的刀具
C．录音棚内的吸音材料 D．C919客机的外表涂层
【答案】C
【解析】根据纳米陶瓷的耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点判断各选项的正误。
【解答】解：A、纳米陶瓷耐腐蚀，因此可以用来制造装强酸性液体的容器，故A不符合题意；
B、纳米陶瓷耐磨损，硬度大，适合做切割金属的刀具，故B不符合题意；
C、纳米陶瓷防渗透，因此不能用作录音棚内的吸音材料，故C符合题意；
D、纳米陶瓷耐磨损、耐高温、防渗透，可以作为“C919”客机的外表涂层，故D不符合题意。
故选：C。
5．2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变
B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同
C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料
D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
【答案】B
【解析】（1）在自然界中，能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变；但具体到某个物体，要看它的能量与其它物体的能量之间是否发生转化和转移；
（2）压缩气体做功，机械能转化为内能；
（3）水不能燃烧，不属于燃料；
（4）根据对内燃机冲程的了解可做出判断。
【解答】解：A、整个过程中水火箭与外界发生了能量的转化和转移，因此，就水火箭而言，其能量不守恒，故A错误；
B、使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同，都是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故B正确；
C、水火箭中的“水”不能燃烧，不属于燃料，故C错误；
D、水从水火箭中喷出的过程中，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故D错误。
故选：B。
6．初中物理中，我们学习过机械能、电能、内能等形式的能量，关于能量转化和转移，下列说法正确的是（ ）
A．篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能和重力势能之间的转化
B．陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是内能转化为机械能的过程
C．炒菜的过程中主要是通过做功的方式改变了菜的内能
D．能量的转化和转移是有方向性的
【答案】D
【解析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；物体由于发生弹性形变而具有的能，叫弹性势能；
（2）克服摩擦做功，将内能转化为机械能；
（3）改变物体内能方式有两种：做功和热传递，做功的实质是能量的转化，热传递的实质是能量的转移；
（4）能量的转化和转移具有方向性。
【解答】解：A、篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能、重力势能和弹性势能之间转化，故A错误；
B、陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C、炒菜的过程是通过热传递的方式改变物体内能的，故C错误；
D、能量的转化和转移是具有方向性的，故D正确。
故选：D。
7．2025年3月3日，由西安电子科技大学等机构参与的“祖冲之三号”超导量子计算机问世，该计算机采用超导材料制成芯片，从而高效地进行计算。使用量子计算机，研究人员能根据病毒的传播途径。预测它们的变异方向并提前设计出特效药，还能模拟复杂的原子、分子和化学反应，为加速新材料的研发提供支持。下列说法正确的是（ ）
A．发生超导现象时超导体的电阻很大
B．分子、原子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的
C．手机中的芯片同样是采用超导体材料制成的
D．若用超导体制成输电线，可降低电能损失
【答案】D
【解析】（1）超导体的电阻为零。
（2）按照由小到大的顺序排列是原子、分子、病毒。
（3）芯片主要由半导体材料制成。
（4）若用超导体制成输电线，可降低电能损失。
【解答】解：A、发生超导现象时超导体的电阻为零，故A错误；
B、原子、分子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的，故B错误；
C、手机中的芯片是采用半导体材料制成的，故C错误；
D、若用超导体制成输电线，可降低电能损失，故D正确。
故选：D。
8．如图是“风能——太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ）
A．风力发电机与扬声器的原理相同
B．太阳能属于可再生能源
C．正在充电的蓄电池相当于电源
D．LED作为现代路灯的节能光源是利用超导体材料制成的
【答案】B
【解析】（1）风力发电机的工作原理是通过电磁感应将风能转化为电能，而扬声器是将电信号转化为声音信号的装置，两者的工作原理不同；
（2）能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源；
（3）电源是提供电能的装置，而正在充电的蓄电池是消耗电能并将其转化为化学能储存起来的装置，相当于用电器；
（4）LED灯是利用半导体材料制成的节能光源，而非超导体材料。
【解答】解：A.风力发电机利用电磁感应原理发电，而扬声器利用通电导体在磁场中受力的原理工作，两者原理不同，故A错误；
B.太阳能可以从自然界中短期内得到补充，属于可再生能源，故B正确；
C.正在充电的蓄电池消耗电能，相当于用电器，而非电源，故C错误；
D.LED灯是半导体材料制成的，故D错误；
故选：B。
9．如图是某品牌油电混合动力汽车工作原理图。发动机内燃油燃烧放出的热量用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，在关闭发动机后，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量通过驱动电机反转给蓄电池充电。则（ ）
A．蓄电池在充电过程相当于电源
B．蓄电池在供电过程相当于用电器
C．发动机驱动动力传动，将内能转化为机械能
D．驱动电机驱动动力传动，将机械能转化为电能
【答案】C
【解析】（1）蓄电池充电时电能转化为化学能；蓄电池供电时将化学能转化为电能。
（2）发动机驱动动力传动，消耗了内能获得了机械能。
【解答】解：A．蓄电池在充电时电能转化为化学能，蓄电池相当于用电器，故A错误；
B．蓄电池在供电过程中将化学能转化为电能，蓄电池相当于电源，故B错误；
C．发动机驱动动力传动，消耗了内能，获得了机械能，将内能转化为机械能，故C正确；
D．驱动电机驱动动力传动，消耗了内电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
10．我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
【答案】A
【解析】可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。太阳能、水能、风能、地热能、生物资源都是可再生资源，没有碳排放；
火力发电燃烧煤等物质，有碳排放限制。
【解答】解：太阳能、水能、光伏发电都是可再生资源，没有碳排放，火力发电燃烧煤等物质，有碳排放，故A符合题意。
故选：A。
11．如图所示，航天员正在空间站进行活动，空间站和地面是通过 进行联系（选填“电磁波”、“超声波”或“次声波”）；空间站利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，那么太阳能是 （选填“一次能源”、“二次能源”或“不可再生能源”）。
【答案】电磁波；一次能源。
【解析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
（2）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；
一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源，例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。
【解答】解：（1）电磁波可以在真空中传播，超声波、次声波不能在真空中传播，空间站和地面是通过电磁波进行联系的。
（2）太阳能是从自然界直接获得的，而且可以从自然界源源不断地获得，所以它是一次能源、可再生能源。
故答案为：电磁波；一次能源。
12．冬天，天气干燥，当身体碰到一些金属物品时，经常会有触电的现象发生，这是因为不同材质的衣服之间发生了 现象；飞机飞行时会发生同样的现象，这会干扰飞机无线电设备的正常工作，因此在飞机两侧机翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，它是用 （填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料制成的。若飞机放电刷放电时所形成的瞬间电流方向是由飞机到空气，那么说明飞机在与云层相互作用的过程中 （填“得到”或“失去”）了电子。
【答案】摩擦起电；导体；失去。
【解析】用摩擦的方法使两个不同的物体带电的现象，叫摩擦起电；
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。
【解答】解：当身体碰到一些金属物品时，经常会有触电的现象发生，这是因为身体与衣服之间发生了摩擦起电现象。
在飞机两侧机翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，放掉飞机在空中摩擦所产生的静电，所以它是用导体制成的。
若飞机放电刷放电时所形成的瞬间电流方向是由飞机到空气，由于电流方向与负电荷移动方向相反，电子运动的方向由空气到飞机，则飞机在与云层摩擦的过程中失去电子而带正电。
故答案为：摩擦起电；导体；失去。
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。它可将电网负荷低时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能。将水抽至上水库时，水的 能增大，在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是 的。
【答案】重力势；守恒。
【解析】重力势能与质量和高度有关，能的转化与转移时，遵循能量守恒定律。
【解答】解：重力势能与质量和高度有关，将水抽至上水库时，质量不变，高度增大，水的重力势能增大；在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是守恒的。
故答案为：重力势；守恒。
14．随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种 （填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点（写出一条）： 。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）热机工作时靠燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种可再生能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源。
【解答】解：（1）燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种可再生能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源。
故答案为：（1）内能；机械能；（2）可再生；节约能源或减少污染等。
15．2025年央视春晚，杭州宇树科技旗下的机器人H1惊艳亮相，上演了一场创意融合舞蹈《秧BOT》。人形机器人内置集成电路板上的芯片是用 （选填“绝缘体”“超导体”或“半导体”）材料制成的；手绢被抛出向上运动时相对于地面是 （选填“运动”或“静止”）的。
【答案】半导体；运动。
【解析】芯片主要是由半导体材料制成的；
物体相对参照物的位置变化了，物体是运动的，物体相对参照物位置不变，物体是静止的。
【解答】解：人形机器人内置集成电路板上的芯片是用半导体材料制成的；手绢被抛出向上运动时相对于地面位置发生了变化，手绢是运动的。
故答案为：半导体；运动。
16．手摸静电球，形成如图﹣1所示“怒发冲冠”的景象，是因为 相互排斥形成的。据报道，我国科学家造出“世界上最轻材料——全碳气凝胶”，将一块500cm3的“全碳气凝胶”制成的“碳海绵”放在一朵花上，如图﹣2所示，说明这种材料具有较小的 。如图﹣2所示，随着科技的发展， （选填“纳米”“半导体”或“超导”）材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远距离大功率输电提供了可能。
【答案】同种电荷；密度；超导。
【解析】（1）同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
（2）全碳气凝胶具有较小的密度。
（3）超导体材料的电阻为零。
【解答】解：手摸静电球，形成如图﹣1所示“怒发冲冠”的景象，是因为同种电荷相互排斥形成的。将一块500cm3的“全碳气凝胶”制成的“碳海绵”放在一朵花上，如图﹣2所示，说明这种材料具有较小的密度。
随着科技的发展，超导材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远距离大功率输电提供了可能。
故答案为：同种电荷；密度；超导。
17．如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。
【答案】0.05；0.1；方向性。
【解析】重力做功公式W＝Gh。重力做功的功率P。
小球克服摩擦消耗的机械能：在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）。
能量转化的特点：而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。
【解答】解：重力做功公式W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J，
重力做功的功率P 0.05W。
在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J，所以小球克服摩擦消耗的机械能为0.1J。
而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。
故答案为：0.05；0.1；方向性。
18．如图是有着“超能力”的枪虾，它的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱并形成低压，低压下水在常温下汽化，此时汽化原理是 ，形成气泡后，微小空化气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光，此时发出声音说明有能量转化为 （选填“内能”或“机械能”）。
【答案】压强降低，沸点降低；机械能。
【解析】液体的沸点和气压有关，气压越大，沸点越高；
机械能包括动能和势能。
【解答】解：根据流体压强和流速的关系可知，流速越大，压强越小，当枪虾的大螯猛地合上时水高速射出，压强变小，又因为气压越小，沸点越低，所以足以让水在常温下沸腾，从而产生气泡；
声音是由物体的振动产生的，振动的物体具有动能，此时发出声音说明有能量转化为机械能。
故答案为：压强降低，沸点降低；机械能。
19．（1）以电能为动力源的电动汽车属于新能源汽车，在甲、乙两图中能说明电动机工作原理的是图 （选填“甲”或“乙”），其工作时将电能转化为 机械 能，新能源汽车的使用能有效地减少 能源的使用（选填“可再生”或“不可再生”）。
（2）小明按图丙所示电路图正确连接电路，电阻R标有“5Ω”，灯L标有“3.8V，0.3A”。闭合开关S，L不光，电压表V和V1示数均为3.8V。小明认为出现上述现象的原因是R被短路。该说法是否正确？ ；若正确，写出理由；若不正确，则写出分析过程 。
【答案】（1）乙；机械；不可再生；（2）不正确；若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
【解析】（1）甲图是电磁感应现象，是发电机的工作原理；乙图是通电导体在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理。电动机工作时，将电能转化为机械能。新能源汽车使用电能，能有效减少不可再生能源的使用。
（2）若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光；当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数相同。
【解答】解：（1）甲图是电磁感应现象，是发电机的工作原理；乙图是通电导体在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理，所以能说明电动机工作原理的是图乙。电动机工作时，消耗电能，使电动机转动，得到机械能，即将电能转化为机械能。新能源汽车使用电能，减少了对传统化石能源（如汽油、柴油等）的依赖，化石能源在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，所以新能源汽车的使用能有效减少不可再生能源的使用。
（2）不正确，分析过程：若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
故答案为：（1）乙；机械；不可再生；（2）不正确；若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
20．小明为研究醋的导电性能，将两根裸铜线a、b一端插入醋中，并将裸铜线a、b另一端连入电路，如图所示。闭合开关后，观察到小灯泡不发光，经检查，各元件完好，电路连接无故障。因此，小明判断醋是绝缘体。为否定小明的判断，小红设计并进行了如下实验，在不改变电源的情况下，可添加实验器材，证明醋是导体。请你将小红的实验补充完整：
（1）断开开关，将小灯泡换成 并连入电路；
（2）闭合开关，观察到 ，则说明醋能够导电。
【答案】（1）电流表；（2）电流表指针发生了偏转。
【解析】灯泡不发光的原因可能是开路或通过的电流太小，可以将小灯泡换成电流表，通过指针是否偏转判断电路中是否有电流，进而判断醋能否导电。
【解答】解：本实验中，有电流的形成，就说明能导电，若通过的电流过小，不能使灯泡发光；但可以使电流表的指针摆动，所以小明的实验中，闭合开关后，观察到小灯泡不发光，判断醋是绝缘体，这种判断不可以；可以将灯泡换成电流表进行实验。
小红的实验：
（1）断开开关，将小灯泡换成电流表并连入电路；
（2）闭合开关，观察到电流表指针发生了偏转，则说明醋能够导电。
故答案为：（1）电流表；（2）电流表指针发生了偏转。
21．小明想把冰的熔化和水的沸腾合二为一进行实验，
（1）他根据冰熔化成水直到沸腾这过程记录的数据，绘制成如图所示的温度随时间变化的图象。分析图象发现，造成AB段和CD段升温快慢不同的原因是 。
（1）已知水比热容是4.2×103J/（kg ℃），对500g冰加热的前2min内冰吸热 J。
（2）“加水就能跑的神车”一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），氢燃料电池是将氢气的 转化为 。
【答案】（1）水的比热容比冰的比热容大；4.2×104；（2）化学能；电能。
【解析】（1）根据Q＝cmΔt进行分析判断；
知道冰的比热、质量、温度变化量，根据Q＝cmΔt进行计算；
（2）燃料中的化学能可通过技术手段最终再转化为电能。
【解答】解：
（1）由图知：在AB段2min冰温度升高40℃，即每分钟温度升高20℃，CD段6min冰温度升高100℃，即每分钟温度升高约为17℃，因为相同时间内吸热相同，即吸收相同的热量，且冰化成水质量不变，根据Q＝cmΔt可知，水的比热容比冰的比热容大，所以水的温度变化小；
500g冰加热的前2min内冰吸热：
Q＝cmΔt＝2.1×103J/（kg ℃）×0.5kg×40℃＝4.2×104J；
（2）氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的。
故答案为：（1）水的比热容比冰的比热容大；4.2×104；（2）化学能；电能。
22．请阅读以下资料回答问题：
近年来，“纳米”一词经常出现在我们的生活中，它是长度的度量单位，1nm有多长？假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。而纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，并且有良好的韧性，纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低，例如：金的熔点为1064℃，但10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，因而烧制温度可以大大降低，纳米级的催化剂加入汽油中，还可提高内燃机的效率。
（1）0.05mm＝ nm。
（2）将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度 一般的金属，金属纳米颗粒的熔点 同种金属的熔点。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
（3）如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （选填字母）。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）长度单位间的换算关系是：1km＝103m＝104dm＝105cm＝106mm＝109μm＝1012nm。
（2）根据题意可知，纳米材料的强度和硬度大大高于原来的材料，纳米材料的熔点也低于金属的熔点；
（3）由于原题中提到“纳米陶瓷刀的耐磨性好”，所以只需在相同的时间的情况下，分析哪一曲线的磨损程度最小即为该种材料所制的刀。
【解答】解：
（1）0.05mm＝0.05×106nm＝5×104nm；
（2）金属纳米颗粒制成块状金属材料的强度和硬度大大高于原来的材料；金的熔点为1064℃，10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，这说明金属纳米颗粒的熔点小于同种金属的熔点；
（3）分析上面的曲线，在相同的时间时，c被磨损的程度最小，即其硬度最大，所以它代表的就是纳米陶瓷刀磨损过程；a被磨损的程度最大，即其硬度最小，所以它代表的是普通菜刀的磨损过程。
故答案为：（1）5×104；（2）大于；小于；（3）c。
23．2025年1月13日，中国汽车工业协会发布最新数据，2024年我国汽车产销量双双超过3100万辆，再创历史新高。新能源汽车产销数量均突破1200万辆，连续十年领跑全球。对此感兴趣的小明进行了以下专题研究。
（1）能量来源：
新能源汽车所利用的电能属于 （填“一次”或“二次”）能源；燃油汽车所使用的汽油或柴油属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）能量利用效率：
小明在父母的帮助下进行了一次实验。小明的父母分别驾驶一辆外形相似的燃油汽车和电动汽车，在一段长度为10km的高速路上进行测试。跑完全程后，燃油汽车消耗了质量为0.48kg的汽油，电动汽车消耗的电能为2kW h。
①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少？（该燃油汽车所用汽油的热值约为4.5×107J/kg）
②若两辆车均可视为匀速直线行驶，且在行驶过程中所受的阻力均为648N，则这两辆车中，哪辆车的能量转化效率高？请通过计算说明。
【答案】（1）二次；不可再生；（2）①2.16×107J；②电动汽车的能量转化效率较高，说明详见解析
【解析】（1）一次能源是指可以从自然界直接获取和利用和能源，而二次能源则要通过其它能源转化而来，据此作答；
能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源；
（2）①根据热值公式Q放＝qm可得；
②根据两车做匀速直线运动，可结合二力平衡求出牵引力大小，再根据功的计算公式W＝Fs可计算出牵引力做功大小，最后利用公式η可计算出燃油汽车的能量转化效率，同理也可以η得出电动汽车的能量转化效率，据此比较判断。
【解答】解：（1）电能不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，因此电能属于二次能源。
汽油或柴油不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。
（2）①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝qm＝0.48kg×4.5×107J/kg＝2.16×107J；
②由题可知，两辆车均做匀速直线运动，且行驶过程中所受的阻力均为648N，因此它们所受的牵引力和阻力二力平衡，大小相等，即F牵＝F阻＝648N，
又因为两辆车行驶的路程相等，因此它们的牵引力所做的功相等，均为，
该燃油汽车的能量转化效率，
该电动汽车的能量转化效率，
因此该电动汽车的能量转化效率较高。
故答案为：（1）二次；不可再生；（2）①2.16×107J；②电动汽车的能量转化效率较高，说明详见见解析
24．如图所示，由中国空军1架运﹣20与八一飞行表演队6架歼﹣10表演机组成的飞行表演编队飞越埃及金字塔上空，首次与金字塔历史性“同框”。这是运﹣20首次在国外飞行表演，特别是与歼﹣10表演机编队飞越金字塔，既带来了遥远东方的问候，也飞出了中埃两国共同拥有的美好航迹。
（1）图中运﹣20与6架歼﹣10在飞行表演过程中，6架歼﹣10表演机之间是相对 的。
（2）这架运﹣20曾远赴汤加执行运送救灾物资任务时，经过20h大约一万公里的长途飞行抵达汤加首都努库阿洛法国际机场，运﹣20在这次任务中的平均速度是多少？
（3）图中歼﹣10表演机飞过蔚蓝的天空中留下一条长长的“尾巴”，这种现象俗称为“飞机拉烟”。请分析产生“飞机拉烟”的原因。
（4）请从能量的角度解释飞机装备液体冷却系统的原因。
【答案】（1）静止；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度500km/h；
（3）飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
【解析】（1）如果物体和参照物之间的位置发生了改变，则称物体是运动的；如果物体和参照物之间的位置没有发生改变，则称物体是静止的；
（2）根据速度计算公式分析；
（3）液化现象是物质由气态变为液态的物态变化；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏；液体的比热容较大。
【解答】解：（1）图中运﹣20飞越埃及金字塔上空时，运﹣20与金字塔之间有位置的变化，相对于金字塔是运动的，运﹣20与6架歼﹣10之间没有发生相对位置的变化，是相对静止的；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度：v500km/h；
（3）飞机飞过蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，这种现象俗称为“飞机拉烟”，产生这一现象的原因是飞机在飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
故答案为：（1）静止；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度500km/h；
（3）飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
25．到2022年，唐河县几个处于风口的乡镇，都装上了价值千万的“大风车”一风力发电机。它们所发出的电可就近接入当地现有的变电站（如图），为低碳环保贡献了一份力量。请完成以下问题：
（1）风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，“大风车”是利用 原理发电的。
（2）若每台风力发电机的功率为3.5MW，采用35kV的高压接入当地变电站，则输电线中的电流为多少？
（3）若每台风力发电机每天可发电10小时，如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供，需要消耗多少煤？（煤的热值q＝3.0×107J/kg）
【答案】（1）可再生；电磁感应；（2）输电线中的电流为100A；
（3）需要消耗1.4×104kg的煤。
【解析】（1）使用完后，在短期可以再生的能源称为可再生能源，使用后，在短期不能再生的能源是不可再生能源；发电机的工作原理是电磁感应现象；
（2）根据P＝UI可知高压输电线上的电流；
（3）先根据W＝Pt和Q＝ηW即可求出热电厂提供的热量，然后根据Q＝mq即可求出消耗煤的质量。
【解答】解：（1）风能可以源源不断地从自然界得到补充，是可再生能源；“大风车”属于发电机，是利用电磁感应原理发电的；
（2）根据P＝UI可知高压输电线上的电流为：I100A；
（3）风力发电机一天发出的电能：W＝Pt＝3.5×106W×10×3600s＝1.26×1011J；
热电厂产生的热量：Q4.2×1011J；
由Q＝mq可得，消耗煤的质量：m1.4×104kg。
答：（1）可再生；电磁感应；
（2）输电线中的电流为100A；
（3）需要消耗1.4×104kg的煤。
26．阅读短文，回答问题。
烟雾报警器
随着人们安防意识的增强，对安防产品也越来越重视，尤其是烟雾报警器的应用更是广泛，如图甲所示。当所处环境出现大量烟雾，烟雾报警器就会响起来。
如图乙所示，在烟雾报警器中有一个α粒子源，可以产生α粒子，α粒子与空气中的氮分子或氧分子撞击，会把电子从这些分子中打出，这样就产生了电子和带正电的氮离子、氧离子。烟雾报警器中有两块板，一块带正电，一块带负电。电子向带正电的板运动，氧离子和氮离子向带负电的板运动，这就产生了电流。当电路中有电流时，一切正常。但是，如果空气中有烟尘粒子，一部分α粒子会被烟尘粒子吸收，导致电流减小，触发警报。
（1）α粒子与空气中的氮分子或氧分子撞击产生带 （选填“正”或“负”）电的电子。报警器中的LED灯是由 （选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”）材料制成的。
（2）如图乙所示，两板间的电流方向是 （选填“向上”或“向下”）的。
（3）当有烟雾时，烟雾报警器就会响起来的原因是 。
【答案】（1）负；半导体；（2）向下；（3）α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
【解析】（1）电子带负电；LED指示灯是由半导体材料制成的；
（2）正电荷定向移动的方向规定为电流的方向；
（3）分析题干即可得出结论。
【解答】解：（1）电子带负电荷；报警器中的LED指示灯是由半导体材料制成的；
（2）我们把正电荷定向移动的方向规定为电流方向，由图乙知，正电荷向下运动，故电流方向向下；
（3）由题干可知，警报器响起来的原因是：α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
故答案为：（1）负；半导体；（2）向下；（3）α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
27．广东汕头市南澳风力发电场位于南澳东半岛果老山脉，山巅有风车阵，与蓝天大海，组合成一幅壮丽的南粤山水新风景线（图甲），风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。
（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （可再生/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，通常用密度小，硬度 （选填“大”或“小”）的复合材料制成，叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面 不同产生压强差，而受到向上的力使风叶旋转。
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用 原理，实现机械能转化为 。
（4）（多选）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些 。
A.只要有风，机组就能产生电能
B.风速过大，机组不会产生电能
C.风速越大，机组产生的电功率一定越大
D.风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变
（5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：
平均风速（m/s） 5 10 15 20
1s内获得的能量（×104J） 1 8 27 64
当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，该风机发电的效率是 。
【答案】（1）可再生；（2）大；流速；（3）电磁感应；电能；（4）AD；（5）10%。
【解析】（1）能源从是否可再生角度划分：
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。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能。
（2）叶片是由密度小、硬度大的复合材料制成的。
在流体中，流速越大的位置，压强越小。
（3）风力发电机是利用电磁感应将机械能转化为电能的。
（4）根据图像分析，得出结论。
（5）根据表格中的数据计算出获得的能量，再利用电功和效率公式计算风机发电的效率。
【解答】解：（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、可再生的能源。
（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度大的复合材料成，叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面流速不同产生压强差，而受到向上的力使风叶旋转。
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用电磁感应原理，实现机械能转化为电能。
（4）根据题图可知：
A、只要有风，风车转动起来，带动发电机发电，机组可以得到电能，故A正确；
B、风速过大，机组产生的电能不变，故B错误；
C、风速达到一定的程度，机组发电的功率不变，故C错误；
D、风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变，故D正确。
故选：AD。
（5）当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的能量为：E＝1×104J；
“220V 100W”电灯正常工作10s，消耗的电能为：W＝Pt＝100W×10s＝1000J；
风机发电的效率为：。
故答案为：（1）可再生；（2）大；流速；（3）电磁感应；电能；（4）AD；（5）10%。
知识导图
考点精讲
考点精炼卷
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
第二十一章 能源、材料与社会
【知识梳理】
考点一 能量的转化与守恒
1.多种形式的能量
（1）机械能：机械能包括动能和势能（势能包括重力势能和弹性势能）
（2）电能：发电机或电池等电源把其他形式的能转化为电能，电流通过用电器把电能转化为人们需要的能量形式
（3）内能：物体内所有分子无规则运动的动能以及分子势能的总和就是物体的内能。一切物体都有内能。
（4）化学能：由于化学反应而产生的能量。
（5）核能：由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。核电站工作、核弹爆炸的能量都来自核能。
（6）太阳能：太阳辐射向地球传递的巨大的能量。
2.能量的转移与转化
（1）能量的转移
同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。
（2）能量的转化
①能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。
②不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。
③地球上能量的来源
我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。
3.能量守恒定律
（1）能量守恒定律的内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律的普遍性
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
③能量守恒定律的成立是无条件的
能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会增加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就增加多少。能量的总量保持不变。
能量转移和转化的方向
（1）能量的转移和转化是有方向性的。
（2）永动机违反了能量守恒定律，是不可能实现的。
5.能量转移和转化的效率
在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率。有用的能量总小于输入总能量，因此，能量转移和转化的效率总小于，所以通常用百分率表示。
提高能量利用的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。我们可利用现代科技尽量减少能量的损耗，提高能量利用效率。
考点二 能源的开发与利用
1.人类对能量的利用
（1）常见的能源
①化石能源：煤、石油、天然气，是干百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的
②生物质能：自然界中有生命的物质提供的能量。食物分解和柴薪燃烧等都能提供生物质能
③太阳能：由太阳辐射提供的能量，主要表现就是常说的太阳光线
④水能、风能：由自然界中的流水和流动的空气提供的能量
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能，来自地球内部的熔岩
⑥电能：由其他形式的能转化而成供各种用电器使用的能源
（2）能源的分类
按照是否可再生可以将能源分为：
①可再生能源：可长期提供或可再生的能源属于可再生能源。如：太阳能、风能、水能等。
②不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源属于不可再生能源。如：煤、石油、天然气和铀矿等。
人类利用能源的历程
火的利用（钻木取火）→化石能源的利用（蒸汽机的应用，第一次工业革命）→电能的利用（电能支撑的城市，电气时代）
能源的大量开发和使用对环境造成了一系列的影响
①燃烧煤、石油、天然气等燃料会产生大量的CO2、 SO2、氮氧化合物等物质，除造成空气污染和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害
②化石能源的利用产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用，汽车尾气就是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一 ，使得全球变暖。
2.核能
由于原子核的变化而释放出的巨大能量叫做核能。核能的开发和利用采用以下两种方式：一种是利用核裂变释放能量；另一种是利用核聚变释放能量。
（1）核裂变
① 概念：较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。研究发现，铀原子核在中子的轰击下将会产生裂变反应。每一个铀原子核的裂变除了要产生大量的热量以外，还要产生2到3个以上的中子。
② 释放能量巨大：原子核在裂变时，能够释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过 2000t 煤完全燃烧时释放的能量。
③链式反应
用中子轰击铀 235原子核 ，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，使其他铀核发生裂变……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量的核能。
④ 核电站
核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。 核反应堆中发生的链式反应是可控的，能缓慢地释放出核能。能量转化：核能→内能→机械能→电能。
⑤ 原子弹
链式反应不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出巨大的能量。
（2）核聚变
①概念：核聚变是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种核反应。它是产生核能的另一种方式。
②核聚变的应用
氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大得多的核武器。太阳内部时刻进行着大规模的聚变，并以电磁波的形式向外释放核能，这就是太阳能的来源。
重视核安全
利用核能的同时也存在一些安全风险，核燃料使用后会产生一些放射性的核废料，为了防止放射性物质泄漏，核能利用装置都采用了严格的防护措施。对核废料的运输、储存，需要专门的运输工具和场地。
3.开发新能源
为了减少对煤、石油、天然气等化石能源的过度使用和依赖，现在人们不仅努力开发核能，而且不断探索对太阳能、风能、地热能、潮汐能等新能源的开发。
（1）太阳能
◆太阳能的优点
① 太阳能的“储量”十分巨大，取之不尽，用之不竭；
② 太阳能分布广阔，不需要运输，投入小，收益太；
③ 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来汚染；
④ 使用方便、安全.
◆太阳能的直接利用
① 把太阳能转化为内能
实质上是光热转换。例如 ，生活中的太阳能热水器、太阳房 、太阳灶、太阳能温室 ，生产中的太阳能干燥系统、太阳能冶炼、太阳能土壤消毒杀菌技术，太阳能空调与太阳能建筑等。
② 把太阳能转化为电能
实质上是光电转换。如：太阳能电池，太阳能电池可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能，它是用半导体硅、硒等材料制作成的将太阳的光能转化为电能的器件，可做人造卫星、航标灯、交通信号灯等的电源。现在不少城市开始使用太阳能路灯，有些家用灯具也使用太阳能电池。
（2）风能
风能是指空气高速流动的能量。风能还可以用来发电，把风的动能转化为电能就是风力发电，风能是一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风能资源的开发和利用对于保护环境、调整能源结构具有重要意义。
（3）地热能
地球内部热量透过岩层向外释放，这种“大地热流”产生的能量称为地热能。 目前世界上巳有近二百座地热电站投入运行。 地热能蕴藏量非常丰富，可供人类消耗几百亿年，是取之不尽、用之不竭的清洁能源。
（3）潮汐能
潮汐是由于月球、太阳对地球的引力作用而产生的。 潮汐能可用于发电，且成本低，污染少，是一种很有发展潜力的新能源。
考点三 材料的利用与开发
1.人类早期对材料的利用
（1）旧石器时代和新石器时代。
原始人把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。原始人智力发展中迈出的重要一步。
（2） 青铜器时代
冶炼青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。
（3）高性能钢铁时代
以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体。为人类大规模制造机器提供了材料基础， 开创了人类历史的又一个新纪元。
（4）材料与社会的关系
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。同时，材料的发展及大量使用也带来了许多资源和环境问题。
2.导电性材料的利用
根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。
（1）导体
导体内部有大量可自由移动的电荷，容易导电，可用它们制作传导电流的电线，如：金属、酸碱盐溶液、石墨、大地等。
（2）绝缘体
绝缘体内部几乎没有能自由移动的电荷，所以不容易导，可用来隔离带电体。如：玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、空气等。
（3）半导体
半导体内部的自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响，所以导电性能介于导体和绝缘体之间，多用于现代电子科技产品中。如：硅、锗、砷化镓等。
半导体元件具有许多独特的功能。例如，半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。半导体三极管可用来放大电信号。
3.开发新材料
（1）超导材料
①超导现象
1911年，昂内斯（H. K. Onnes）在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。
②超导体
发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
③超导材料的特性和应用前景
▲超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
▲超导磁浮：用超导磁浮特性可以实现交通工具的无摩擦运行，可以大大提高交通工具的运行速度。
▲超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机 、电动机的线圈，线圈不会发热，可以大大提高发电机和电动机的效率。
▲超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
（2）纳米材料
①概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。
②特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
③应用
▲研制纳米尺度的微小机器；
▲用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
▲用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
【题型精炼】
考点一 能量的转化与守恒
典例1：（2024秋 新宁县期中）如图所示，从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是（ ）
A．小球和木块的机械能都消失了
B．小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变
C．小球与木块都静止后，能量不守恒了
D．小球和木块的机械能转化成其他形式的能量（如内能等），但能的总量保持不变
【答案】D。
【解析】小球在高处时具有重力势能，当小球滚下时，重力势能转化为动能，在小球与木块共同前进的过程中，机械能再转化为内能。据此来对各选项做出判断。
【解答】A、由能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；
BCD、最后小球和木块都静止了，说明小球和木块的机械能减小了；由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在，小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故BC错误，D正确。
【举一反三】
变式1：（2025 沙坪坝区校级二模）图甲是北宋时期发明的“神臂弩”，如图乙，士兵需要同时脚蹬、手拉才能将弓弦拉开，射程400余米，远超普通弓箭。下列有关士兵射箭的力学知识正确的是（ ）
A．射箭过程中能量是守恒的
B．箭射出后，士兵对箭做了功
C．由于惯性，箭射出后做匀速直线运动
D．射箭时，箭的重力和弦对箭的弹力是一对平衡力
【答案】A。
【解析】（1）根据能量守恒定律可做出判断；
（2）做功的两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是在力的方向上通过的距离；
（3）运动的物体不受任何外力作用时会保持匀速直线运动；
（4）二力平衡的条件：作用在同一物体上、同一直线上，大小相等、方向相反。
【解答】A、根据能量守恒定律，整个发射过程，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，整个过程能量守恒，故A正确；
B、箭射出后，箭由于惯性向前运动，士兵对箭不再有力的作用，对箭不做功，故B错误；
C、箭射出后，受到重力作用和空气阻力作用，做曲线运动，不会做匀速直线运动，故C错误；
D、箭的重力和弦对箭的弹力没有作用在同一直线上，不是一对平衡力，故D错误。
变式2：（2025 雁塔区校级模拟）如图所示是核电站发电和供电的流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料（铀）在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。下列说法正确的是（ ）
A．电能属于一次能源
B．目前核电站是通过可控核聚变释放核能
C．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，所以能量的总量会减小
【答案】C。
【解析】（1）一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，如原煤、原油、天然气、水能、风能等。而智慧灯杆工作时消耗的电能是由其他能源经过加工转换而来的，属于二次能源；
（2）核电站通过可控的链式反应（核裂变）来发电的；
（3）核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能；
（4）自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
【解答】A、电能属于二次能源，故A错误；
B、目前核电站通过可控的链式反应（核裂变）来发电的，故B错误；
C、核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故C正确；
D、根据能量的转化和守恒定律可知，能的总量是保持不变的，故D错误。
变式3：（2025 滨城区二模）北京时间2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，发射过程中，燃料燃烧产生巨大能量推动火箭升空。下列相关物理现象的描述及解释正确的是（ ）
A．燃料燃烧时化学能全部转化为火箭的机械能，符合能量守恒定律
B．火箭表面的隔热层使用耐高温材料，因其熔点高，可防止高温下发生液化
C．火箭升空时整流罩的烧蚀材料发生升华吸热，利用材料性质保护内部设备
D．发射时周围产生大量“白气”，是发射台下水池中的水吸热产生的水蒸气
【答案】C
【解析】（1）因为存在热损失，燃料燃烧时化学能不可能全部转化为火箭的机械能；
（2）晶体熔化时的温度是熔点；
（3）物质从固态直接变为气态是升华，升华需要吸热；
（4）白气是小水滴，水蒸气液化形成的。
【解答】A．因为存在热损失，燃料燃烧时化学能不可能全部转化为火箭的机械能，但符合能量守恒定律，故A错误；
B．晶体熔化时的温度是熔点，熔点高不易熔化，故火箭表面的隔热层使用耐高温材料可防止高温下发生熔化，故B错误；
C．火箭升空时与大气发生剧烈摩擦，温度升高，整流罩的烧蚀材料会升华吸热，利用材料性质保护内部设备，故C正确；
D．发射时周围产生大量“白气”，白气是小水滴，水蒸气液化形成的，故D错误。
考点二 能源的开发与利用
典例1：（2025 碑林区校级模拟）华清池温泉因“温泉水滑洗凝脂”闻名，华清池位于西安市临潼区骊山北麓，这里的地壳运动活跃，地下热源丰富，是中国著名的温泉胜地之一。下列相关物理现象的解释正确的是（ ）
A．温泉水温约为63℃，适宜沐浴疗养
B．地热能是不可再生能源
C．高温泉水将热量通过热传递使空气升温
D．温泉水来自地下，富含大量热量
【答案】C。
【解析】（1）根据人体温度分析解答；
（2）能源从是否可再生角度划分：
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。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能；
（3）热量是总是从高温物体传递给低温物体，热量是过程量。
【解答】A、人体正常体温为37℃，温泉水的温度约为63℃太高，不适宜沐浴，故A错误；
B、地热能可以从自然界中源源不断地得到补充，属于可再生能源，故B错误；
C、高温泉水温度高，周围空气温度低，热量通过热传递使空气升温，故C正确；
D、热量是一个过程量，不能说物体含有热量，故D错误。
【举一反三】
变式1：（2025 济源模拟）近年来，我国在材料、能源、通讯技术等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．中国空间站与地面指挥中心的通信是靠超声波完成的
B．若新能源汽车的动力系统采用超导材料可以提高电动机的效率
C．水力、风力、火力发电都是利用了不可再生能源
D．秦山核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
【答案】B
【解析】（1）超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，且传播速度非常快；
（2）超导材料在低温下电阻为零，电流在超导材料中流动时不会产生热量损失。如果电动机的线圈采用超导材料制成，则电动机的热损失会大大减少，从而提高了电动机的效率；
（3）水能和风能可源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。化石能源在地球上的储量有限，属于不可再生能源；
（4）核电站是利用核裂变反应释放的能量来发电的。
【解答】A．超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，且传播速度非常快，非常适合用于航天通信，故A错误；
B．超导材料在低温下电阻为零，电流在超导材料中流动时不会产生热量损失。如果电动机的线圈采用超导材料制成，则电动机在工作时产生的热量会大大减少，从而提高了电动机的效率，故B正确；
C．水力发电是利用水能转化为电能，风力发电是利用风能转化为电能，水能和风能可源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。火力发电主要是通过煤炭、石油等化石能源燃烧产生的热能转化为电能，这些化石燃料在地球上的储量有限，属于不可再生能源，故C错误；
D．秦山核电站是利用核裂变反应释放的能量来发电的，故D错误。
变式2：（2025 宜宾）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（ ）
A．利用煤的化学能转化为电能
B．利用水的机械能转化为电能
C．利用风能转化为电能
D．利用太阳能转化为电能
【答案】A。
【解析】可再生能源是指可以从自然界中源源不断地得到的能源，如水能、风能、太阳能等；不可再生能源是指不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能等，由此得出符合题意的选项。
【解答】由题知，这个课题是要探索各种可再生能源的利用，各选项中，水的机械能即水能、风能和太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源，而煤是不可能在短期内从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源，所以A不符合题意，BCD符合题意。
变式3：（2025 兴庆区三模）下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．太阳能 B．核能 C．煤炭 D．石油
【答案】A
【解析】可以从自然界直接获取的能源，如：太阳能、风能、水能、化石能源等；
可以从自然界源源不断得到补充的能源叫可再生能源，如：风能、水能、生物质能、太阳能；
短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，如：煤、石油、天然气。
【解答】A、太阳能可以从自然界源源不断的得到，是可再生能源，故A正确；
B、核能短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，故B错误；
C、煤炭不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故C错误；
D、石油不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故D错误。
考点三 材料的利用与开发
典例1：（2025 召陵区三模）自动体外除颤器又称自动体外电击器（简称AED），它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，从而抢救心脏骤停患者。如图所示，急救人员正在对一位心脏骤停患者实施电击除颤：将AED的两个电极贴于患者身上，按下“放电”键即可帮助患者心肺复苏。说明人体是（ ）
A．导体 B．绝缘体 C．超导体 D．半导体
【答案】A
【解析】容易导电的物体叫导体。人体、大地、金属、酸碱盐的水溶液是常见的导体。
【解答】将AED的两个电极贴于患者身上，按下“放电”键即可帮助患者心肺复苏，说明人体可以导电，属于导体，故A正确，BCD错误。
【举一反三】
变式1：（2025 乾县校级三模）2025年3月10日，中国队时隔14年再度获得女子佩剑世界杯团体冠军。在击剑比赛中，双方的剑就像电路开关一样，运动员的剑击中对方导电服时，电路导通，指示灯发亮。如图所示，我国女子佩剑运动员在比赛中快速刺中对手得分。下列说法不正确的是（ ）
A．击中对方时，双方均感到力的作用，说明力的作用是相互的
B．击中对方时，剑停止运动，护具对剑的力等于剑对护具的力
C．击中对方时，裁判面前的指示灯发光，说明剑是导体
D．运动员冲刺时突然急停，惯性消失导致身体前倾
【答案】D。
【解析】（1）（2）物体间力的作用是相互的，相互作用力大小相等；
（3）容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体；
（4）惯性是物体保持原有运动状态不变的性质。
【解答】AB、击中对方时，剑停止运动，双方均感到力的作用，说明力的作用是相互的，此时护具对剑的力与剑对护具的力是一对相互作用力，大小相等，故AB正确；
C、击中对方时，裁判面前的指示灯发光，说明剑容易导电，是导体，故C正确；
D、运动员冲刺时突然急停，下半身静止，而上半身由于惯性保持原有运动状态继续运动，使得身体会向前倾，故D不正确。
变式2：（2024 澄迈县一模）中科院上海微系统与信息技术研究所经过研发，使中国单晶晶圆实现量产。如图所示，“晶圆”是指集成电路制作所用的硅晶片，经过切割加工成为芯片，主要使用的是（ ）
A．复合材料 B．超导材料 C．纳米材料 D．半导体材料
【答案】D。
【解析】导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫半导体。半导体在集成电路中有重要的应用。
【解答】集成电路芯片的主要材料是硅，它属于半导体。
变式3：（2023 柞水县模拟）如图所示，2023年3月由“中车长客”自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，运行速度可达600km/h以上，标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。高温超导材料可在液氮温度（-196℃）以上转变为超导态，超导电动磁浮依靠车载超导磁体与地面“8”字形悬浮线圈相互作用实现自悬浮。下列说法中错误的是（ ）
A．超导材料的电阻为零
B．电流流经超导材料时不发生热损耗
C．车体的流线型及磁悬浮使得车体运行时不受阻力的作用
D．超导材料可以承载更大电流，从而产生超强磁场
【答案】C。
【解析】（1）超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能；
（2）根据焦耳定律进行解答；
（3）减小摩擦力的方式有：滑动变滚动、减小压力、减小接触面粗糙程度、使物体与接触面分离；
（4）电流流经超导材料时不发生热损耗，可以承载更大电流。
【解答】A、超导材料的电阻为零，故A正确；
B、根据焦耳定律知，导材料的电阻为零，电流流经超导材料时不发生热损耗，故B正确；
C、车体的流线型及磁悬浮使得车体运行时受到的阻力作用更小，故C错误；
D、电流流经超导材料时不发生热损耗，可以承载更大电流，从而产生超强磁场，故D正确。
1．某太阳能电池工作的效率是16%．意义：该太阳能电池可以把16%的太阳能转化为电能。则下列说法正确的是（ ）
A．某电动机工作的效率是83% 意义：该电动机可以把83%的机械能转化为电能
B．某锂电池充电时的效率是99% 意义：该锂电池充电时可以把99%化学能转化为电能
C．某柴油机工作的效率是35% 意义：该柴油机可以把35%的化学能转化为内能
D．某电热水器工作的效率是87% 意义：该电热水器可以把87%的电能转化为水的内能
【答案】D
【解析】根据电动机、锂电池充电、柴油机、电热水器工作时能量的转化进行解答。
【解答】解：
A．某电动机工作的效率是83% 意义：该电动机可以把83%的电能转化为机械能，故A错误；
B．某锂电池充电时的效率是99% 意义：该锂电池充电时可以把99%电能转化为化学能，故B错误；
C．某柴油机工作的效率是35% 意义：该柴油机可以把35%的化学能转化为机械能，故C错误；
D．某电热水器工作的效率是87% 意义：该电热水器可以把87%的电能转化为水的内能，故D正确。
故选：D。
2．日前，我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性，结合输运和扫描隧道显微学及谱学数据。团队最终发现二维极限下的单层Bi﹣2212已具备高温超导所需的一切因素。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（ ）
A．输电导线 B．电动机线圈
C．计算机电子元件 D．电炉丝
【答案】D
【解析】超导体在某个温度时电阻就为零，电阻为零就不会发热，就没有能量损失，但无法利用电流的热效应来工作。
【解答】解：A、根据焦耳定律Q＝I2Rt，超导体电阻就为零不会发热，因此用来做输电导线可以减少电能损耗，故A错误；
B、因为超导体电阻为零，所以用超导体做电动机线圈可以提高电动机的效率，减小不必要的能量损耗，故B错误；
C、如果用超导材料来制作电子元件，电子元件在通电时将不会发热，可以延长电子元件的使用寿命且降低电能损耗，同时元件尺寸还可以大大缩小，故C错误；
D、电炉丝是靠电流的热效应来工作的，超导体电阻为零不会发热，故D正确。
故选：D。
3．如图是红旗牌轿车的两种车型，一款依靠汽油在发动机内燃烧产生动力，另一款靠电池驱动电动机产生动力。燃油和电池均蕴含某种相同形式的能量，这种能量最终为车提供了机械能，该能量是（ ）
A．电能 B．内能 C．机械能 D．化学能
【答案】D
【解析】电池蕴含有化学能，汽油也蕴含有化学能。
【解答】解：电池放电时将化学能转化为电能，电动机再将电能转化为机械能，汽油燃烧时将化学能转化为内能，内燃机将内能转化为机械能，电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选：D。
4．纳米陶瓷作为新材料应用广泛，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。下列选项中最不适合使用纳米陶瓷材料的是（ ）
A．装强酸性液体的容器 B．切割金属的刀具
C．录音棚内的吸音材料 D．C919客机的外表涂层
【答案】C
【解析】根据纳米陶瓷的耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点判断各选项的正误。
【解答】解：A、纳米陶瓷耐腐蚀，因此可以用来制造装强酸性液体的容器，故A不符合题意；
B、纳米陶瓷耐磨损，硬度大，适合做切割金属的刀具，故B不符合题意；
C、纳米陶瓷防渗透，因此不能用作录音棚内的吸音材料，故C符合题意；
D、纳米陶瓷耐磨损、耐高温、防渗透，可以作为“C919”客机的外表涂层，故D不符合题意。
故选：C。
5．2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变
B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同
C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料
D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
【答案】B
【解析】（1）在自然界中，能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变；但具体到某个物体，要看它的能量与其它物体的能量之间是否发生转化和转移；
（2）压缩气体做功，机械能转化为内能；
（3）水不能燃烧，不属于燃料；
（4）根据对内燃机冲程的了解可做出判断。
【解答】解：A、整个过程中水火箭与外界发生了能量的转化和转移，因此，就水火箭而言，其能量不守恒，故A错误；
B、使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同，都是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故B正确；
C、水火箭中的“水”不能燃烧，不属于燃料，故C错误；
D、水从水火箭中喷出的过程中，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故D错误。
故选：B。
6．初中物理中，我们学习过机械能、电能、内能等形式的能量，关于能量转化和转移，下列说法正确的是（ ）
A．篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能和重力势能之间的转化
B．陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是内能转化为机械能的过程
C．炒菜的过程中主要是通过做功的方式改变了菜的内能
D．能量的转化和转移是有方向性的
【答案】D
【解析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；物体由于发生弹性形变而具有的能，叫弹性势能；
（2）克服摩擦做功，将内能转化为机械能；
（3）改变物体内能方式有两种：做功和热传递，做功的实质是能量的转化，热传递的实质是能量的转移；
（4）能量的转化和转移具有方向性。
【解答】解：A、篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能、重力势能和弹性势能之间转化，故A错误；
B、陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C、炒菜的过程是通过热传递的方式改变物体内能的，故C错误；
D、能量的转化和转移是具有方向性的，故D正确。
故选：D。
7．2025年3月3日，由西安电子科技大学等机构参与的“祖冲之三号”超导量子计算机问世，该计算机采用超导材料制成芯片，从而高效地进行计算。使用量子计算机，研究人员能根据病毒的传播途径。预测它们的变异方向并提前设计出特效药，还能模拟复杂的原子、分子和化学反应，为加速新材料的研发提供支持。下列说法正确的是（ ）
A．发生超导现象时超导体的电阻很大
B．分子、原子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的
C．手机中的芯片同样是采用超导体材料制成的
D．若用超导体制成输电线，可降低电能损失
【答案】D
【解析】（1）超导体的电阻为零。
（2）按照由小到大的顺序排列是原子、分子、病毒。
（3）芯片主要由半导体材料制成。
（4）若用超导体制成输电线，可降低电能损失。
【解答】解：A、发生超导现象时超导体的电阻为零，故A错误；
B、原子、分子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的，故B错误；
C、手机中的芯片是采用半导体材料制成的，故C错误；
D、若用超导体制成输电线，可降低电能损失，故D正确。
故选：D。
8．如图是“风能——太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ）
A．风力发电机与扬声器的原理相同
B．太阳能属于可再生能源
C．正在充电的蓄电池相当于电源
D．LED作为现代路灯的节能光源是利用超导体材料制成的
【答案】B
【解析】（1）风力发电机的工作原理是通过电磁感应将风能转化为电能，而扬声器是将电信号转化为声音信号的装置，两者的工作原理不同；
（2）能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源；
（3）电源是提供电能的装置，而正在充电的蓄电池是消耗电能并将其转化为化学能储存起来的装置，相当于用电器；
（4）LED灯是利用半导体材料制成的节能光源，而非超导体材料。
【解答】解：A.风力发电机利用电磁感应原理发电，而扬声器利用通电导体在磁场中受力的原理工作，两者原理不同，故A错误；
B.太阳能可以从自然界中短期内得到补充，属于可再生能源，故B正确；
C.正在充电的蓄电池消耗电能，相当于用电器，而非电源，故C错误；
D.LED灯是半导体材料制成的，故D错误；
故选：B。
9．如图是某品牌油电混合动力汽车工作原理图。发动机内燃油燃烧放出的热量用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，在关闭发动机后，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量通过驱动电机反转给蓄电池充电。则（ ）
A．蓄电池在充电过程相当于电源
B．蓄电池在供电过程相当于用电器
C．发动机驱动动力传动，将内能转化为机械能
D．驱动电机驱动动力传动，将机械能转化为电能
【答案】C
【解析】（1）蓄电池充电时电能转化为化学能；蓄电池供电时将化学能转化为电能。
（2）发动机驱动动力传动，消耗了内能获得了机械能。
【解答】解：A．蓄电池在充电时电能转化为化学能，蓄电池相当于用电器，故A错误；
B．蓄电池在供电过程中将化学能转化为电能，蓄电池相当于电源，故B错误；
C．发动机驱动动力传动，消耗了内能，获得了机械能，将内能转化为机械能，故C正确；
D．驱动电机驱动动力传动，消耗了内电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
10．我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
【答案】A
【解析】可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。太阳能、水能、风能、地热能、生物资源都是可再生资源，没有碳排放；
火力发电燃烧煤等物质，有碳排放限制。
【解答】解：太阳能、水能、光伏发电都是可再生资源，没有碳排放，火力发电燃烧煤等物质，有碳排放，故A符合题意。
故选：A。
11．如图所示，航天员正在空间站进行活动，空间站和地面是通过 进行联系（选填“电磁波”、“超声波”或“次声波”）；空间站利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，那么太阳能是 （选填“一次能源”、“二次能源”或“不可再生能源”）。
【答案】电磁波；一次能源。
【解析】（1）广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。
（2）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；
一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源，例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。
【解答】解：（1）电磁波可以在真空中传播，超声波、次声波不能在真空中传播，空间站和地面是通过电磁波进行联系的。
（2）太阳能是从自然界直接获得的，而且可以从自然界源源不断地获得，所以它是一次能源、可再生能源。
故答案为：电磁波；一次能源。
12．冬天，天气干燥，当身体碰到一些金属物品时，经常会有触电的现象发生，这是因为不同材质的衣服之间发生了 现象；飞机飞行时会发生同样的现象，这会干扰飞机无线电设备的正常工作，因此在飞机两侧机翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，它是用 （填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料制成的。若飞机放电刷放电时所形成的瞬间电流方向是由飞机到空气，那么说明飞机在与云层相互作用的过程中 （填“得到”或“失去”）了电子。
【答案】摩擦起电；导体；失去。
【解析】用摩擦的方法使两个不同的物体带电的现象，叫摩擦起电；
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。
【解答】解：当身体碰到一些金属物品时，经常会有触电的现象发生，这是因为身体与衣服之间发生了摩擦起电现象。
在飞机两侧机翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，放掉飞机在空中摩擦所产生的静电，所以它是用导体制成的。
若飞机放电刷放电时所形成的瞬间电流方向是由飞机到空气，由于电流方向与负电荷移动方向相反，电子运动的方向由空气到飞机，则飞机在与云层摩擦的过程中失去电子而带正电。
故答案为：摩擦起电；导体；失去。
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。它可将电网负荷低时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能。将水抽至上水库时，水的 能增大，在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是 的。
【答案】重力势；守恒。
【解析】重力势能与质量和高度有关，能的转化与转移时，遵循能量守恒定律。
【解答】解：重力势能与质量和高度有关，将水抽至上水库时，质量不变，高度增大，水的重力势能增大；在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是守恒的。
故答案为：重力势；守恒。
14．随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种 （填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点（写出一条）： 。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）热机工作时靠燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种可再生能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源。
【解答】解：（1）燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种可再生能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源。
故答案为：（1）内能；机械能；（2）可再生；节约能源或减少污染等。
15．2025年央视春晚，杭州宇树科技旗下的机器人H1惊艳亮相，上演了一场创意融合舞蹈《秧BOT》。人形机器人内置集成电路板上的芯片是用 （选填“绝缘体”“超导体”或“半导体”）材料制成的；手绢被抛出向上运动时相对于地面是 （选填“运动”或“静止”）的。
【答案】半导体；运动。
【解析】芯片主要是由半导体材料制成的；
物体相对参照物的位置变化了，物体是运动的，物体相对参照物位置不变，物体是静止的。
【解答】解：人形机器人内置集成电路板上的芯片是用半导体材料制成的；手绢被抛出向上运动时相对于地面位置发生了变化，手绢是运动的。
故答案为：半导体；运动。
16．手摸静电球，形成如图﹣1所示“怒发冲冠”的景象，是因为 相互排斥形成的。据报道，我国科学家造出“世界上最轻材料——全碳气凝胶”，将一块500cm3的“全碳气凝胶”制成的“碳海绵”放在一朵花上，如图﹣2所示，说明这种材料具有较小的 。如图﹣2所示，随着科技的发展， （选填“纳米”“半导体”或“超导”）材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远距离大功率输电提供了可能。
【答案】同种电荷；密度；超导。
【解析】（1）同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
（2）全碳气凝胶具有较小的密度。
（3）超导体材料的电阻为零。
【解答】解：手摸静电球，形成如图﹣1所示“怒发冲冠”的景象，是因为同种电荷相互排斥形成的。将一块500cm3的“全碳气凝胶”制成的“碳海绵”放在一朵花上，如图﹣2所示，说明这种材料具有较小的密度。
随着科技的发展，超导材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远距离大功率输电提供了可能。
故答案为：同种电荷；密度；超导。
17．如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。
【答案】0.05；0.1；方向性。
【解析】重力做功公式W＝Gh。重力做功的功率P。
小球克服摩擦消耗的机械能：在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）。
能量转化的特点：而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。
【解答】解：重力做功公式W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J，
重力做功的功率P 0.05W。
在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J，所以小球克服摩擦消耗的机械能为0.1J。
而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。
故答案为：0.05；0.1；方向性。
18．如图是有着“超能力”的枪虾，它的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱并形成低压，低压下水在常温下汽化，此时汽化原理是 ，形成气泡后，微小空化气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光，此时发出声音说明有能量转化为 （选填“内能”或“机械能”）。
【答案】压强降低，沸点降低；机械能。
【解析】液体的沸点和气压有关，气压越大，沸点越高；
机械能包括动能和势能。
【解答】解：根据流体压强和流速的关系可知，流速越大，压强越小，当枪虾的大螯猛地合上时水高速射出，压强变小，又因为气压越小，沸点越低，所以足以让水在常温下沸腾，从而产生气泡；
声音是由物体的振动产生的，振动的物体具有动能，此时发出声音说明有能量转化为机械能。
故答案为：压强降低，沸点降低；机械能。
19．（1）以电能为动力源的电动汽车属于新能源汽车，在甲、乙两图中能说明电动机工作原理的是图 （选填“甲”或“乙”），其工作时将电能转化为 机械 能，新能源汽车的使用能有效地减少 能源的使用（选填“可再生”或“不可再生”）。
（2）小明按图丙所示电路图正确连接电路，电阻R标有“5Ω”，灯L标有“3.8V，0.3A”。闭合开关S，L不光，电压表V和V1示数均为3.8V。小明认为出现上述现象的原因是R被短路。该说法是否正确？ ；若正确，写出理由；若不正确，则写出分析过程 。
【答案】（1）乙；机械；不可再生；（2）不正确；若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
【解析】（1）甲图是电磁感应现象，是发电机的工作原理；乙图是通电导体在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理。电动机工作时，将电能转化为机械能。新能源汽车使用电能，能有效减少不可再生能源的使用。
（2）若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光；当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数相同。
【解答】解：（1）甲图是电磁感应现象，是发电机的工作原理；乙图是通电导体在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理，所以能说明电动机工作原理的是图乙。电动机工作时，消耗电能，使电动机转动，得到机械能，即将电能转化为机械能。新能源汽车使用电能，减少了对传统化石能源（如汽油、柴油等）的依赖，化石能源在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，所以新能源汽车的使用能有效减少不可再生能源的使用。
（2）不正确，分析过程：若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
故答案为：（1）乙；机械；不可再生；（2）不正确；若R被短路，说明电路为通路，V1示数均为3.8V，说明灯泡两端为其额定电压，灯泡应正常发光，现在灯L不发光，说明判断不正确；灯泡L不亮，电压表V和V1示数均为3.8V 的现象，原因可能是灯泡L断路，当L断路时，电路中无电流，灯泡不亮，此时电压表V测电源电压，电压表V1通过电阻R与电源相连，也测电源电压，所以两电压表示数均为电源电压3.8V。
20．小明为研究醋的导电性能，将两根裸铜线a、b一端插入醋中，并将裸铜线a、b另一端连入电路，如图所示。闭合开关后，观察到小灯泡不发光，经检查，各元件完好，电路连接无故障。因此，小明判断醋是绝缘体。为否定小明的判断，小红设计并进行了如下实验，在不改变电源的情况下，可添加实验器材，证明醋是导体。请你将小红的实验补充完整：
（1）断开开关，将小灯泡换成 并连入电路；
（2）闭合开关，观察到 ，则说明醋能够导电。
【答案】（1）电流表；（2）电流表指针发生了偏转。
【解析】灯泡不发光的原因可能是开路或通过的电流太小，可以将小灯泡换成电流表，通过指针是否偏转判断电路中是否有电流，进而判断醋能否导电。
【解答】解：本实验中，有电流的形成，就说明能导电，若通过的电流过小，不能使灯泡发光；但可以使电流表的指针摆动，所以小明的实验中，闭合开关后，观察到小灯泡不发光，判断醋是绝缘体，这种判断不可以；可以将灯泡换成电流表进行实验。
小红的实验：
（1）断开开关，将小灯泡换成电流表并连入电路；
（2）闭合开关，观察到电流表指针发生了偏转，则说明醋能够导电。
故答案为：（1）电流表；（2）电流表指针发生了偏转。
21．小明想把冰的熔化和水的沸腾合二为一进行实验，
（1）他根据冰熔化成水直到沸腾这过程记录的数据，绘制成如图所示的温度随时间变化的图象。分析图象发现，造成AB段和CD段升温快慢不同的原因是 。
（1）已知水比热容是4.2×103J/（kg ℃），对500g冰加热的前2min内冰吸热 J。
（2）“加水就能跑的神车”一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），氢燃料电池是将氢气的 转化为 。
【答案】（1）水的比热容比冰的比热容大；4.2×104；（2）化学能；电能。
【解析】（1）根据Q＝cmΔt进行分析判断；
知道冰的比热、质量、温度变化量，根据Q＝cmΔt进行计算；
（2）燃料中的化学能可通过技术手段最终再转化为电能。
【解答】解：
（1）由图知：在AB段2min冰温度升高40℃，即每分钟温度升高20℃，CD段6min冰温度升高100℃，即每分钟温度升高约为17℃，因为相同时间内吸热相同，即吸收相同的热量，且冰化成水质量不变，根据Q＝cmΔt可知，水的比热容比冰的比热容大，所以水的温度变化小；
500g冰加热的前2min内冰吸热：
Q＝cmΔt＝2.1×103J/（kg ℃）×0.5kg×40℃＝4.2×104J；
（2）氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的。
故答案为：（1）水的比热容比冰的比热容大；4.2×104；（2）化学能；电能。
22．请阅读以下资料回答问题：
近年来，“纳米”一词经常出现在我们的生活中，它是长度的度量单位，1nm有多长？假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。而纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，并且有良好的韧性，纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低，例如：金的熔点为1064℃，但10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，因而烧制温度可以大大降低，纳米级的催化剂加入汽油中，还可提高内燃机的效率。
（1）0.05mm＝ nm。
（2）将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度 一般的金属，金属纳米颗粒的熔点 同种金属的熔点。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
（3）如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （选填字母）。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）长度单位间的换算关系是：1km＝103m＝104dm＝105cm＝106mm＝109μm＝1012nm。
（2）根据题意可知，纳米材料的强度和硬度大大高于原来的材料，纳米材料的熔点也低于金属的熔点；
（3）由于原题中提到“纳米陶瓷刀的耐磨性好”，所以只需在相同的时间的情况下，分析哪一曲线的磨损程度最小即为该种材料所制的刀。
【解答】解：
（1）0.05mm＝0.05×106nm＝5×104nm；
（2）金属纳米颗粒制成块状金属材料的强度和硬度大大高于原来的材料；金的熔点为1064℃，10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，这说明金属纳米颗粒的熔点小于同种金属的熔点；
（3）分析上面的曲线，在相同的时间时，c被磨损的程度最小，即其硬度最大，所以它代表的就是纳米陶瓷刀磨损过程；a被磨损的程度最大，即其硬度最小，所以它代表的是普通菜刀的磨损过程。
故答案为：（1）5×104；（2）大于；小于；（3）c。
23．2025年1月13日，中国汽车工业协会发布最新数据，2024年我国汽车产销量双双超过3100万辆，再创历史新高。新能源汽车产销数量均突破1200万辆，连续十年领跑全球。对此感兴趣的小明进行了以下专题研究。
（1）能量来源：
新能源汽车所利用的电能属于 （填“一次”或“二次”）能源；燃油汽车所使用的汽油或柴油属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）能量利用效率：
小明在父母的帮助下进行了一次实验。小明的父母分别驾驶一辆外形相似的燃油汽车和电动汽车，在一段长度为10km的高速路上进行测试。跑完全程后，燃油汽车消耗了质量为0.48kg的汽油，电动汽车消耗的电能为2kW h。
①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少？（该燃油汽车所用汽油的热值约为4.5×107J/kg）
②若两辆车均可视为匀速直线行驶，且在行驶过程中所受的阻力均为648N，则这两辆车中，哪辆车的能量转化效率高？请通过计算说明。
【答案】（1）二次；不可再生；（2）①2.16×107J；②电动汽车的能量转化效率较高，说明详见解析
【解析】（1）一次能源是指可以从自然界直接获取和利用和能源，而二次能源则要通过其它能源转化而来，据此作答；
能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源；
（2）①根据热值公式Q放＝qm可得；
②根据两车做匀速直线运动，可结合二力平衡求出牵引力大小，再根据功的计算公式W＝Fs可计算出牵引力做功大小，最后利用公式η可计算出燃油汽车的能量转化效率，同理也可以η得出电动汽车的能量转化效率，据此比较判断。
【解答】解：（1）电能不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，因此电能属于二次能源。
汽油或柴油不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。
（2）①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝qm＝0.48kg×4.5×107J/kg＝2.16×107J；
②由题可知，两辆车均做匀速直线运动，且行驶过程中所受的阻力均为648N，因此它们所受的牵引力和阻力二力平衡，大小相等，即F牵＝F阻＝648N，
又因为两辆车行驶的路程相等，因此它们的牵引力所做的功相等，均为，
该燃油汽车的能量转化效率，
该电动汽车的能量转化效率，
因此该电动汽车的能量转化效率较高。
故答案为：（1）二次；不可再生；（2）①2.16×107J；②电动汽车的能量转化效率较高，说明详见见解析
24．如图所示，由中国空军1架运﹣20与八一飞行表演队6架歼﹣10表演机组成的飞行表演编队飞越埃及金字塔上空，首次与金字塔历史性“同框”。这是运﹣20首次在国外飞行表演，特别是与歼﹣10表演机编队飞越金字塔，既带来了遥远东方的问候，也飞出了中埃两国共同拥有的美好航迹。
（1）图中运﹣20与6架歼﹣10在飞行表演过程中，6架歼﹣10表演机之间是相对 的。
（2）这架运﹣20曾远赴汤加执行运送救灾物资任务时，经过20h大约一万公里的长途飞行抵达汤加首都努库阿洛法国际机场，运﹣20在这次任务中的平均速度是多少？
（3）图中歼﹣10表演机飞过蔚蓝的天空中留下一条长长的“尾巴”，这种现象俗称为“飞机拉烟”。请分析产生“飞机拉烟”的原因。
（4）请从能量的角度解释飞机装备液体冷却系统的原因。
【答案】（1）静止；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度500km/h；
（3）飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
【解析】（1）如果物体和参照物之间的位置发生了改变，则称物体是运动的；如果物体和参照物之间的位置没有发生改变，则称物体是静止的；
（2）根据速度计算公式分析；
（3）液化现象是物质由气态变为液态的物态变化；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏；液体的比热容较大。
【解答】解：（1）图中运﹣20飞越埃及金字塔上空时，运﹣20与金字塔之间有位置的变化，相对于金字塔是运动的，运﹣20与6架歼﹣10之间没有发生相对位置的变化，是相对静止的；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度：v500km/h；
（3）飞机飞过蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，这种现象俗称为“飞机拉烟”，产生这一现象的原因是飞机在飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
故答案为：（1）静止；
（2）运﹣20在这次任务中的平均速度500km/h；
（3）飞行过程中排出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴；
（4）飞机的发动机是热机，热机工作工程中燃料燃烧放出的热量一部分为飞机飞行提供机械能，还由大量的热量损失，如果这些热量不被冷却，这些热量会在飞机上热传递，使飞机的部分部件损坏，且液体的比热容较大，可以及时带走热量。
25．到2022年，唐河县几个处于风口的乡镇，都装上了价值千万的“大风车”一风力发电机。它们所发出的电可就近接入当地现有的变电站（如图），为低碳环保贡献了一份力量。请完成以下问题：
（1）风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，“大风车”是利用 原理发电的。
（2）若每台风力发电机的功率为3.5MW，采用35kV的高压接入当地变电站，则输电线中的电流为多少？
（3）若每台风力发电机每天可发电10小时，如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供，需要消耗多少煤？（煤的热值q＝3.0×107J/kg）
【答案】（1）可再生；电磁感应；（2）输电线中的电流为100A；
（3）需要消耗1.4×104kg的煤。
【解析】（1）使用完后，在短期可以再生的能源称为可再生能源，使用后，在短期不能再生的能源是不可再生能源；发电机的工作原理是电磁感应现象；
（2）根据P＝UI可知高压输电线上的电流；
（3）先根据W＝Pt和Q＝ηW即可求出热电厂提供的热量，然后根据Q＝mq即可求出消耗煤的质量。
【解答】解：（1）风能可以源源不断地从自然界得到补充，是可再生能源；“大风车”属于发电机，是利用电磁感应原理发电的；
（2）根据P＝UI可知高压输电线上的电流为：I100A；
（3）风力发电机一天发出的电能：W＝Pt＝3.5×106W×10×3600s＝1.26×1011J；
热电厂产生的热量：Q4.2×1011J；
由Q＝mq可得，消耗煤的质量：m1.4×104kg。
答：（1）可再生；电磁感应；
（2）输电线中的电流为100A；
（3）需要消耗1.4×104kg的煤。
26．阅读短文，回答问题。
烟雾报警器
随着人们安防意识的增强，对安防产品也越来越重视，尤其是烟雾报警器的应用更是广泛，如图甲所示。当所处环境出现大量烟雾，烟雾报警器就会响起来。
如图乙所示，在烟雾报警器中有一个α粒子源，可以产生α粒子，α粒子与空气中的氮分子或氧分子撞击，会把电子从这些分子中打出，这样就产生了电子和带正电的氮离子、氧离子。烟雾报警器中有两块板，一块带正电，一块带负电。电子向带正电的板运动，氧离子和氮离子向带负电的板运动，这就产生了电流。当电路中有电流时，一切正常。但是，如果空气中有烟尘粒子，一部分α粒子会被烟尘粒子吸收，导致电流减小，触发警报。
（1）α粒子与空气中的氮分子或氧分子撞击产生带 （选填“正”或“负”）电的电子。报警器中的LED灯是由 （选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”）材料制成的。
（2）如图乙所示，两板间的电流方向是 （选填“向上”或“向下”）的。
（3）当有烟雾时，烟雾报警器就会响起来的原因是 。
【答案】（1）负；半导体；（2）向下；（3）α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
【解析】（1）电子带负电；LED指示灯是由半导体材料制成的；
（2）正电荷定向移动的方向规定为电流的方向；
（3）分析题干即可得出结论。
【解答】解：（1）电子带负电荷；报警器中的LED指示灯是由半导体材料制成的；
（2）我们把正电荷定向移动的方向规定为电流方向，由图乙知，正电荷向下运动，故电流方向向下；
（3）由题干可知，警报器响起来的原因是：α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
故答案为：（1）负；半导体；（2）向下；（3）α粒子是被烟尘粒子吸收，导致电流变小，触发警报。
27．广东汕头市南澳风力发电场位于南澳东半岛果老山脉，山巅有风车阵，与蓝天大海，组合成一幅壮丽的南粤山水新风景线（图甲），风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。
（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （可再生/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，通常用密度小，硬度 （选填“大”或“小”）的复合材料制成，叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面 不同产生压强差，而受到向上的力使风叶旋转。
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用 原理，实现机械能转化为 。
（4）（多选）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些 。
A.只要有风，机组就能产生电能
B.风速过大，机组不会产生电能
C.风速越大，机组产生的电功率一定越大
D.风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变
（5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：
平均风速（m/s） 5 10 15 20
1s内获得的能量（×104J） 1 8 27 64
当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，该风机发电的效率是 。
【答案】（1）可再生；（2）大；流速；（3）电磁感应；电能；（4）AD；（5）10%。
【解析】（1）能源从是否可再生角度划分：
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。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能。
（2）叶片是由密度小、硬度大的复合材料制成的。
在流体中，流速越大的位置，压强越小。
（3）风力发电机是利用电磁感应将机械能转化为电能的。
（4）根据图像分析，得出结论。
（5）根据表格中的数据计算出获得的能量，再利用电功和效率公式计算风机发电的效率。
【解答】解：（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、可再生的能源。
（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度大的复合材料成，叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面流速不同产生压强差，而受到向上的力使风叶旋转。
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用电磁感应原理，实现机械能转化为电能。
（4）根据题图可知：
A、只要有风，风车转动起来，带动发电机发电，机组可以得到电能，故A正确；
B、风速过大，机组产生的电能不变，故B错误；
C、风速达到一定的程度，机组发电的功率不变，故C错误；
D、风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变，故D正确。
故选：AD。
（5）当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的能量为：E＝1×104J；
“220V 100W”电灯正常工作10s，消耗的电能为：W＝Pt＝100W×10s＝1000J；
风机发电的效率为：。
故答案为：（1）可再生；（2）大；流速；（3）电磁感应；电能；（4）AD；（5）10%。
知识导图
考点精讲
考点精炼卷
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
同课章节目录