(共8张PPT)
第二十一章 能源、材料与社会
实践 制作太阳能烤箱
1. 太阳能是太阳内部氢原子核在超高温条件下发生 聚变 (选填“裂变”或“聚变”)产生的。如图为某路灯照明系统利用太阳能的能量转化图,甲是 电 能,乙是 光 能。
聚变
电
光
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2. 下列利用太阳能的方式中,利用太阳能加热的是( A )
A
1
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4
① 在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1cm深的冷水,用温度计测量初温。
② 将玻璃板(或透明塑料板)盖在盘子上,然后放在阳光下晒一个小时。
③ 移开盖板,用温度计测量水温。发现黑色盘子中的水温高。
3. 物理兴趣小组同学准备尝试制作太阳能烤箱。
他们首先对“黑色物体和白色物体吸收太阳能本领哪个强”进行了探究,实验步骤如下:
1
2
3
4
(1) 得出结论: 黑色物体 的吸热本领强。
(2) 请你根据实验结果,列举出生活中的一个实例来支持实验结论: 夏天人们通常穿白色衣服,冬天常穿黑色衣服(合理即可) 。
黑色物体
夏天人们通
常穿白色衣服,冬天常穿黑色衣服(合理即可)
1
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4. 太阳能烤箱正越来越多地用于降低人们对薪柴等燃料的依赖。太阳能烤箱是一种有效的、节能的烹饪工具。小明制作了一个简易太阳能烤箱。
① 如图甲,将小盒子放在大盒子里面,并在两个盒子之间放满碎报纸。
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② 如图乙,将反光材料(最好不要用锡箔,锡箔在阳光照射后会失去光泽)用双面胶粘在纸板上,粘贴时要紧紧粘在纸板上,不要有任何褶皱。根据阳光角度调整撑杆高度。
(1) 你认为两盒子的材料应具有的属性有 硬度大、着火点高、不易燃烧、隔热性能好等 。
(2) 两个盒子之间放满碎报纸的目的是 减慢热量的散失 。
(3) 有同学建议小盒子内侧要贴上黑色建筑纸,理由是 黑色物体吸热本领较强 。
(4) 请你对这个烤箱作出评价: 可以得到阳光直射,但不能设定温度 。
硬度大、着火点高、不易燃烧、隔热
性能好等
减慢热量的散失
黑色物体吸热本领较
强
可以得到阳光直射,但不能设定温度
1
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(5) 如图丙所示的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与凸透镜一样,都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。我们可以用菲涅尔透镜代替图乙中的 反光材料 ,安装在 盒子正上方适当的位置 。
反光材料
盒子正
上方适当的位置
1
2
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4(共9张PPT)
第二十一章 能源、材料与社会
第二节 跨学科能源的开发与利用
01
新知梳理
02
基础过关
03
能力进阶
目
录
1. 像太阳能、 风能 、 水能 以及 生物质能 等,这类可长期提供或可再生的能源属于 可再生 能源;而像煤、石油、天然气和铀矿,这类一旦消耗就很难再生的能源属于 不可再生 能源。
2. 核能的开发和利用一般有两种方式: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。目前,原子弹和核能发电站是采用 核裂变 的方式,而氢弹是采用 核聚变 的方式。
3. 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。
风能
水能
生物质能
可再生
不可再生
核裂变
核聚变
核裂变
核聚变
太阳
风
地热
潮汐
4. 目前,人们主要采用光转化为 电 、光转化为 热 的方式来开发、利用太阳能。太阳能电池和太阳能热水器分别是采用 光转化为电 、 光转化为热 的方式来利用太阳能。
5. 氢能源是人们关注的一种新能源,氢燃烧的产物是水,没有任何 污染 ,是目前公认的最 清洁 能源。
电
热
光转化为电
光转化为
热
污染
清洁
1. (2024·芜湖一模)新能源在现代社会中有着广泛的应用,太阳能属于 可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
2. 地热能是蕴藏在地球内部的天然绿色能源,举世闻名的西藏羊八井地热电站,就是利用深层地热发电,它将 内 能转化为 电 能。
3. (2024·河北)风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北—雄安特高压交流输变电工程投运后,实现了“张北的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看,“张北的风”属于 可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,它实际上来源于 太阳 能。
可再
生
内
电
可再生
太阳
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4. (2024·苏州)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( A )
A. 火力发电 B. 水力发电
C. 风力发电 D. 光伏发电
A
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5. 因月球、太阳对地球的引力作用而产生潮汐。每天的涨潮与落潮过程蕴含着巨大的能量,这种能量可以用来发电,请回答:
(1) 利用潮汐能发电的过程中,能量的转化情况是海水的 机械 能传递给发电机,通过发电机转化为 电 能。
(2) 与火力发电相比,潮汐发电的优点是 可再生、环保(合理即可) ,不足之处是 功率不稳定(合理即可) 。
机械
电
可再生、环保(合理即可)
功率不稳定(合理即可)
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6. 如图是小明总结的思维导图的一部分,请你帮助小明补全空缺。
(1) 核裂变 。
(2) 核电站发电(或原子弹) 。
(3) 不可再生 。
核裂变
核电站发电(或原子弹)
不可再生
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7. 下列做法不符合“低碳生活”理念的是( C )
A. 更多利用太阳能等新能源
B. 多种植物,保护森林植被
C. 加大燃油机动车的推广力度
D. 积极开发氢能源,减少使用化石能源
C
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7(共25张PPT)
第二十一章 能源、材料与社会
第二十、二十一章复习
01
知识网络
02
考点突破
03
素养提升
目
录
考点一 电磁波及其应用
1. (2024·芜湖模拟)我国现代农业已进入信息化和数字化时代。如图,农用无人机已能通过北斗导航系统实行精准作业,它们是利用 电磁波 (选填“超声波”或“电磁波”)来传递信息的。
第1题
电磁波
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2. 如图所示为一列波的波形图,A、B间的距离为75m,则这列波的波长为 30 m,频率为 107 Hz。
30
107
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3. 关于电磁波的相关知识,下列说法正确的是( D )
A. 红外线、紫外线不属于电磁波
B. 电磁波只能在空气中传播
C. 收音机既可以接收到电磁波,又可以发射电磁波
D. 将一根导线一端与干电池负极相连,另一端与正极时断时续地接触摩擦,利用收音机可验证电磁波的存在
D
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考点二 电磁波与信息技术
4. 光纤通信是利用电磁波在光导纤维中 反射 (选填“反射”“折射”或“直线传播”)实现信息传输的,它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰等优点。
5. (易错题)(2024·芜湖模拟)5G网络是第五代移动通信网络的简称,其采用的电磁波频率比4G网络更高,网络下载速度比4G网络快数百倍。以下关于5G网络的说法中错误的是( B )
A. 5G网络信号可以在真空中传播
B. 5G电磁波的波速比4G更快
C. 5G电磁波的波长比4G更短
D. 5G网络使用微波进行传递信息
反射
B
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6. (新情境·现代科技)2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学号”历经74天的航程,完成了一项基于北斗卫星的深海通信实验。这次实验突破了海水深度达到6000m的大容量数据的即时传输,解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是( B )
A. 通过声波传递数据
B. 通过电磁波传递数据
C. 通过光纤传递数据
D. 数据传输有较长时间的延迟
B
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7. 在微波的传输过程中,每隔50km左右就要建设一个微波中继站。中继站的作用是( C )
A. 增大微波传输速度
B. 增大微波的频率
C. 处理上一站传来的信号并发射
D. 反射上一站传来的信号
C
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考点三 能量的转化与守恒
8. (2024·芜湖期中)将两根不同的金属丝(铜丝和铁丝)的两端分别连接形成一个闭合回路,接头分别放入热水和冷水中,如图所示,此时回路中会产生微小的电流,这就是著名的“塞贝克热电效应”。该效应的能量转化是 内能转化为电能 。
内能转化为电能
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9. 城市里工厂和交通工具的废热排放与大气污染使城市温度普遍高于郊区,形成了热岛效应。而这些排放的热不能自动收集起来再利用,说明能量的转化或转移具有 方向 性。
10. (跨学科实践·日常生活)某校九年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是( B )
A. 用鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B. 向炉内多加些煤
C. 将煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D. 给炉膛外部增加保温层,减少热量散失
方向
B
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考点四 能源的开发与利用
11. 小阳学习太阳能和核能后,建立了利用核能的知识结构图,请帮他补全空格处的内容。
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12. (2025·扬州)《江苏省推动氢能产业高质量发展行动方案(2025—2030年)》明确重点发展可再生能源制氢,下列属于可再生能源的是( A )
A. 风能 B. 石油 C. 天然气 D. 核能
13. 大亚湾核电站是中国大陆第一座大型商用核电站。下列关于核能说法正确的是( C )
A. 核能是可再生能源
B. 核能可以直接转化为电能
C. 核能是原子核发生变化时释放的能量
D. 核能是清洁能源,所以核废料可以随意埋放
A
C
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考点五 材料的利用与开发
14. 在物理科研团队的努力下,我国的超高精密机械和电子技术、纳米和激电机技术、高温和低温超导原理技术等多项关键技术进步显著。上述中的纳米是 长度 的单位,超导材料可以用于制作 电能输送导线 (选填“电能输送导线”或“电饭锅发热部件”)。
15. 2024年3月19日,某公司首台可搭载国产AI算力芯片的服务器在合肥成功交付。制造芯片的主要材料是( A )
A. 半导体材料 B. 超导材料
C. 磁性材料 D. 绝缘材料
长
度
电能输送导线
A
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16. (易错题)如图,“银纳米线”的直径在10~200nm之间,除具有银的相关属性之外,还具有优异的导电性、导热性、透光性、耐曲挠性(可反复折叠不留折痕),被视为新的透明电极材料,下列关于这种材料的说法中错误的是( A )
A. “银纳米线”最大直径约为2×108m
B. “银纳米线”可应用于手机折叠屏
C. 这种材料不能用来制作保温杯
D. 利用这种材料制成导线可以减小损耗
A
第16题
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17. 某广播电视台发射的电磁波的频率是1.2×105kHz,电磁波的传播速度取3.0×105km/s,则电磁波的波长为 2.5 m。
18. 如图是小明总结的思维导图的一部分,请你帮助小明补全空缺。
(1) 电磁波 ;(2) 反射 。
2.5
电磁波
反射
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19. (2024·安庆期中)现代电动汽车很多都安装了能量回收装置,电动汽车在刹车时可将部分机械能转化为电能回收储存起来。有人认为,只要不断改进,这种电动汽车就可以一边行驶一边发电,永远运动下去。这种想法能否实现 请说明理由: 不能;能量的转化和转移具有方向性,能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做额外功消耗掉,这些能量不能重新加以利用 。
20. (跨学科实践·社会发展)如图所示是仅次于三峡水电站的中国第二大水电站——白鹤滩水电站,是实施国家“西电东送”战略,优化能源结构的重要骨干工程。水电站将水能转化为电能供我们使用,水能属于 可再生 (选填
“不可再生”或“可再生”)能源。
不能;能量的转化和转移具有方向性,能量在转化过程中必然会有一部分转
化为内能或做额外功消耗掉,这些能量不能重新加以利用
可再生
第20题
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21. (2024·芜湖模拟)超导体指在某一温度下,电阻为零的导体。超导技术是21世纪具有战略意义的一项技术,当超导材料及技术普及后,会给社会带来变革性的影响。如果将来我们生活中的导体全部用超导体来代替,将会怎么样 导线上将不会产生热损失,能够节约大量电能(合理即可) (写一点)。
22. 5G手机逐步普及,下列说法正确的是( B )
A. 5G信号的频率越高,波长越长
B. 5G手机的话筒的工作原理是电磁感应
C. 5G手机的技术非常先进,听筒的膜片无需振动就能直接发出声音
D. 5G手机接收的手机信号包括声波、电磁波、无线电波
导线上将不
会产生热损失,能够节约大量电能(合理即可)
B
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23. 下列关于电磁波的说法正确的是( D )
A. 电磁波在空气中的传播速度是340m/s
B. 电磁波只能传递声音信号,不能传递图像信号
C. 电磁波的传播需要介质
D. 北斗卫星导航系统既能发射电磁波,也能接收电磁波
D
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24. 如图所示为电磁波谱及电磁波的应用实例,下列说法正确的是( B )
A. 手机只能发射电磁波
B. 胸透机所使用的电磁波频率比雷达用的电磁波高
C. 无线电波在真空中的传播速度比可见光快
D. 我国的北斗卫星导航系统是利用X射线来传递信息的
B
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25. 纳米陶瓷具有耐高温、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性、耐磨性和完全无磁性等特点,克服了工程陶瓷的许多不足。下列物品中不适合使用纳米陶瓷制作的是( C )
A. 水果刀
B. 航空发动机扇叶外表涂层
C. 银行卡芯片
D. 装浓硫酸的容器
C
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26. (新情境·社会热点)近年来,我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是( D )
D
A. 图甲:国内AI大模型DeepSeek的后台高算力芯片是由超导材料制成的
B. 图乙:2025年春晚机器人跳舞的过程中将机械能转化为电能
C. 图丙:核聚变装置“中国环流三号”获得核能的方式与核电站相同
D. 图丁:“神舟十九号”的航天员是靠电磁波与地面保持联系的
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27. 科技发展和社会进步离不开人们对能量、能源的深刻认识。小佳在假期游玩途中,根据所观察到的现象,理解正确的是( D )
A. 电能是当今社会的核心能源,来源广阔,是可再生能源
B. 能量在转移和转化过程中总量保持不变,所以无需节约能源
C. 新能源汽车在发展过程中的能量转化效率最终可以达到100%
D. 太阳能路灯白天将太阳能转化为电能,再将电能转化为化学能储存起来
D
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第二十一章 能源、材料与社会
第三节 跨学科材料的利用与开发
01
新知梳理
02
基础过关
03
能力进阶
目
录
1. 我们把直接取自自然界的材料称为 天然材料 ,如木材、棉花和陶土等;而由人工合成的材料称为 人造材料 ,如塑料与合金等。
2. 100多万年前,原始人就学会利用不同性能的天然材料了。随着制造技能的不断提高,人类经历了 旧石器时代 和新石器时代。
3. 大约在5000年前,人类学会了冶炼金属铜并用其制造工具。青铜的利用提高了社会生产力,人类从此进入了 青铜器 时代。 铁 的利用开创了人类历史的又一个新纪元。
天然材料
人造材料
旧石器时代
青铜器
铁
4. 半导体材料的导电性能介于 导体 与 绝缘体 之间。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。
5. 超导材料是一种电阻为 零 的材料。人们可利用超导体的 零电阻 特性实现远距离大功率输电;可利用超导 磁浮 现象实现交通工具的无摩擦运行。
6. 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。
导体
绝缘体
单向导
电
放大
零
零电阻
磁浮
1~100nm
10~1000
1. (2024·阜阳太和期末)2024年11月19日,国产的全球首颗全调度以太网(GSE)DPU芯片发布。制造芯片的主要材料是 半导体 (选填“半导体”“超导体”或“绝缘体”)。
2. 石墨烯是一种由单层碳原子组成的片状结构材料,它在一定条件下电阻可以降为零,该特点可以在生活中用于 电动机线圈 (选填“电饭锅发热丝”“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”)。
半导体
电动机线圈
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A. 超导材料 B. 磁性材料
C. 纳米材料 D. 绝缘材料
3. (跨学科实践·社会发展)某智能手机所搭载的7nm麒麟980芯片,“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”,实现了性能与能效提升的新突破,这都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是( C )
C
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4. 如图所示是半导体材料制成的LED灯带,灯带中的LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的。将一只LED灯接在电池两端后不亮,对调电池正、负极后LED灯亮了,说明LED灯具有 单向导电 性。
单向导电
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5. (跨学科实践·社会发展)数千年来,寻找和开发新材料造福社会是人类的核心追求之一。半导体材料的应用促进科技日新月异的发展,这意味着人类已经步入了( D )
A. 石器时代 B. 青铜器时代
C. 铁器时代 D. “硅器”时代
D
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6. (易错题)“新材料”是相对于传统材料而言的。“新材料”的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述错误的是( B )
A. “超导材料”“半导体材料”和“纳米材料”都属于新材料
B. “超导材料”可以应用于任何用电器并使其效率提高
C. “纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级,并且具有特殊性能的材料
D. “半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片
B
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6(共16张PPT)
第二十一章 能源、材料与社会
第一节 能量的转化与守恒
01
新知梳理
02
基础过关
03
能力进阶
目
录
1. 大量事实说明,能量不但可从一个物体 转移 到其他物体,而且可从一种形式 转化 为其他形式。
2. 能量守恒定律: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,而能量的总量 保持不变 。
3. 能量的转移与转化具有 方向性 。研究表明,自然界所有与热现象有关的过程都具有 方向性 。
4. 在能量转移和转化的过程中,输出的有用能量与输入的总能量之比称为 能量转化效率 ,通常用 百分率 表示。
转移
转化
消灭
创生
转
化
保持不
变
方向性
方向性
能
量转化效率
百分率
1. (2024·六安霍邱二模)如图所示,取一支按压式圆珠笔,将笔的按压式小帽朝下按在桌面上,放手后笔将会向上弹起一定的高度。按压过程中,通过人做功,化学能转化为弹簧的 弹性势能 。
弹性势能
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2. (2024·安庆期末)冬天班里的学生都喜欢用发热贴焐手,此过程中发生的是能量的转移,而在整个过程中能量的总量 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
3. (2024·长春)生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。2024年6月5日,国产C919飞机加注了我国自主研发的生物航煤,成功完成试飞任务。生物航煤燃烧时将化学能转化为内能,但内能不能自发地转化为化学能,说明能量的转化具有 方向性 。
不变
方向性
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4. (跨学科实践·社会发展)随着新能源汽车的逐步推广,新能源汽车的技术得到了迅速的发展,其中电池技术是最关键的技术之一。相比于燃油车,电动汽车的能量转化效率得到了巨大的提升,有厂家宣称:将来有一天电动汽车的能量转化效率可以达到100%。这种说法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 存在能量的损失,所以任何机器的效率不可能达到100% 。
5. 人和动物从食物中获取的能量属于( C )
A. 内能 B. 贮存能
C. 化学能 D. 机械能
错误
存在能量
的损失,所以任何机器的效率不可能达到100%
C
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6. (教材P201作业T1变式)下列能量转化或转移的情景中,属于能量转移的是( B )
A. 给电炉通电,电热丝发红
B. 阳光下棉被被晒得热乎乎的
C. 钻木取火
D. 电动机带动水泵把地下水送到地面
B
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7. 能量是与物体运动有关的物理量,不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其他三种能量形式不同的是( D )
A. 运动场上奔跑的运动员具有的能量
B. 剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量
C. 快速行驶的汽车具有的能量
D. 核电站为我们的生活和生产提供的能量
D
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8. 关于能量守恒定律,下列说法中正确的是( C )
A. 能量可以凭空消灭
B. 能量可以凭空创生
C. 热机的工作过程遵循能量守恒定律
D. 由能量守恒定律可知可以利用电冰箱实现密闭房间制冷
C
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9. (2024·滁州定远段考)如图所示是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达E点后返回,摆球荡起的高度会越来越低,这一过程摆球 遵循 (选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。
遵循
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10. (易错题)电冰箱工作时,将冰箱内的能量转移到外部,是因为消耗了 电 能,才能把热量转移出来使冰箱内部变冷。这一现象说明能量的转化、转移是 有 (选填“有”或“无”)条件的,同时也说明在能量转化或转移时要消耗其他形式的 能 。
11. 如图,滚摆在运动过程中,上升的高度逐渐降低,它的机械能逐渐转化为 内 能,散失到空气中,但能的总量 保持不变 ;这些散失到空气中的能量,不能自动地再次驱动滚摆,这说明能量在转化和转移时 有 (选填“有”或“无”)方向性。
电
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能
内
保持不变
有
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12. 下列各种现象中,只有能量的转移而不发生能量的转化的是( A )
A. 冬天,人用手摸户外的东西时感到冷
B. 植物吸收太阳光进行光合作用
C. 水蒸气把壶盖顶起来
D. 电灯发光
13. (2024·安徽模拟)下列现象中,电能主要转化为机械能的是( D )
A. 电灯发光 B. 电饭锅煮饭
C. 给蓄电池充电 D. 洗衣机洗衣服
A
D
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14. (新情境·现代科技)如图所示为一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法中错误的是( D )
A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能
B. 给蓄电池充电将电能转化为化学能
C. 蓄电池放电将化学能转化为电能
D. 小风扇工作将化学能转化为机械能
D
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15. 如图所示为有人设想的“永动机”。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( B )
A. 装置所具有的机械能始终不变
B. 如果没有能量补充,那么该装置最终会停下来
C. 根据能量守恒定律,该装置可以一直转动下去
D. 装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
B
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16. 根据能量守恒定律,下列情形中可能发生的是( B )
A. 出膛的子弹射穿木板,以更快的速度继续前进
B. 不考虑空气阻力时,小球从光滑的U形槽斜面由静止滚下后,会永不停息地在两侧来回运动
C. 电水壶里的水沸腾了,给该电水壶断电,水的沸腾却永远不会停止
D. 孤岛上被人们遗忘的一块机械表,默默地工作了几十年
B
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17. (拓展题)如图所示,在粗糙水平面上的一物体做匀速直线运动,要通过测量求出物体与粗糙水平面相互作用后增加的内能,现有器材为温度计、量筒、弹簧测力计、天平、烧杯和刻度尺,应选取的器材为 弹簧测力计 和 刻度尺 。
弹簧测力计
刻度尺
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