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专项集训10
能量的转化与守恒
一、单选题
1.下列用电器把电能主要转化为机械能的是
(??
)
A.电风扇???????B.电灯????????C.电饭煲????????D.电熨斗
2.如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是
(??
)
A.该模型表示的是核聚变??????B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C.该反应不会产生放射性物质??
?D.不能用该反应获得能量的方式来发电
第2题图
第4题图
3.在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程，先加速竖直降落，后匀速竖直降落。雨滴(忽略质量变化)在
(??
)
A.加速降落过程中只受重力作用??????????B.加速降落过程中机械能逐渐增大
C.匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能??D.匀速降落过程中机械能保持不变
4.如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是
(??
)
A.t0时刻运动员正好在B点位置
B.运动员重力大小等于F0
C.从O点到B点过程中运动员动能增大
D.蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变
5.小科在科普书籍上看到一个有趣的实验后，决定亲自动手实践。他将一把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动，摆动幅度逐渐减小。下列说法正确的是
(??
)
A.铁锁由最低点摆动到最高点，其动能全部转化为重力势能
B.铁锁摆动到最高点时受力平衡
C.无论铁锁是否从静止释放，都不会碰到小科的鼻子
D.摆动过程中，无论绳子在何处突然断开，接下来铁锁都不会做匀速直线运动
第5题图
第6题图
6.对下列各现象的分析不正确的是
(??
)
A.甲图中，滚摆由最低点向最高点运动的过程中，动能减少，重力势能增加
B.乙图中，活塞压缩空气做功，空气内能增加，温度升高
C.丙图中，人在最高点时重力势能最大
D.丁图中，人落到蹦床上，从B点到C点人的动能逐渐减小
7.油电混合动力汽车是指同时装备两种动力源——热动力源（传统的汽油机或者柴油机）与电动力源（电池与电动机）的汽车。混合动力汽车的发动机要使用燃油，在起步、加速时，由于有电动机的辅助，所以可以降低油耗。以下说法不正确的是
(??
)
A.汽油机和柴油机都属于内燃机
B.当油电混合动力汽车的电动机工作时，将电能的一部分转化为机械能
C.汽油机的做功冲程将内能转化为机械能
D.上述汽油机的工作原理示意图中③为压缩冲程
第7题图
第9题图
8.2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法不正确的是
(??
)
A.新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同
B.目前核电站是利用核裂变反应发电的
C.任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能
D.超高温是核聚变反应需要满足的条件之一
9.如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50
J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是
(??
)
A.小球到达底端时动能大于50J
B.小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能
C.小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D.小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
10.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
11.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是
(??
)
A.a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B.b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C.在a状态时弹簧的弹性势能最大??
D.在c状态时小金的机械能达到最大
12.在某次演习中，解放军在海拔6000米的高空空投重达8吨的新型履带式伞兵战车。空投下来的战车在后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。下列观点正确的是
(??
)
A.伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车受到惯性的作用?
B.后阶段匀速下降的过程中机械能守恒
C.空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，则飞机的势能比空投前减小?
D.伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功4.8×107J
13.如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是
(??
)
①图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增大，与热机的压缩冲程原理相同。
②图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同。
③图乙，瓶塞跳起前，打气筒对瓶内气体打气、加压时，空气的内能不断增加，与热机的做功冲程原理相同。
④图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同。
⑤图丙，试管内的水在被点燃的酒精灯加热的过程中，能量时刻只发生着转移。
⑥图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能不断增大，是热机的做功冲程。
A.①②④??????B.③④⑥??????C.③④⑤???????D.①④⑤
第13题图
第14题图
14.如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦)，下列说法错误的是
(??
)
A.小球在A点的重力势能最大???????????B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和B点的机械能相等?????????D.小球不能到达D点
15.小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力)。让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示：小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别是ha、hb、hc。下列说法中正确的是
(??
)
A.由乙图可知，此橡皮筋的伸长与拉力不成正比
B.小球从A点运动到C点的过程中，小球下落动能的变化情况是先变大后变小
C.小球从P点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能
D.当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于平衡状态
第15题图
第16题图
16.原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2L，如图所示。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能Ek随运动距离s变化的关系图象可能是
(??
)
A.?B.?C.D.
二、填空题
17.科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
（1）在“使用动滑轮”活动中，小科利用如图所示装置，用竖直向上的大小为10N的拉力F使物体A匀速提升了0.1m。如果该装置的机械效率为70%，则这一过程中，克服物体A的重力所做的功为________J，这个值也是物体A增加的机械能。
（2）把质量为2kg，温度为25℃的水加热到100℃，至少需要完全燃烧________g的酒精。上述过程中，水的内能增加是通过________(填“做功”或“热传递”)的途径实现的。【已知:酒精的热值为3.0×107J/kg】
第17题图
第18题图
第19题图
18.2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层，采用了类似“打水漂”的方式来减速，其运动轨迹简化如图箭头所示。
（1）从A至B过程中，返回器机械能会________（选填“增大”、“保持不变”或“减小”），到达C点时的速度________（选填“大于”、“等于”或“小于”）A点速度；
（2）在C至D过程中，月壤样品的重力势能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
19.中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图所示，跳水运动员为获得充足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的________(选填“动能”或“弹性势能”)让自己上升的更高。不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，________时(选填“离开跳板”、“最高点”或“入水”）时动能最大。
20.王力同学自己动手在家做实验，水壶嘴上有一个能够绕轴活动的金属片，水没有开的时候，金属片将壶嘴盖住，水烧开的时候，“热气”总是将壶嘴盖（金属片）冲开。
（1）王力同学联想到课本介绍的汽油机，一个工作循环包含四个冲程，图中“热气”冲开金属片现象相当于下图中甲乙丙丁的图________（填序号），该冲程叫________冲程。
（2）一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600转/分，做功冲程一次对外做功大约为1500焦。那么这台汽油机的功率为________瓦特。
第20题图
第21题图
21.在水平地面上铺一张白纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从
h1、h2
高度处由静止自由下落，分别在纸上留下黑色圆斑
A、B，如图所示。
（1）分析图中两个圆斑大小，可推断
h1________h2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量________（选填“不变”、“减少”或“增大”）。
22.最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶8km消耗汽油1.2千克（汽油热值为4.5×107J/kg），假设汽油完全燃烧，放出热量________J；若其中30%的能量为推动汽车前进的机械能，则为________J，受到的阻力是________N。
第22题图
第23题图
第24题图
23.滚摆从如图的位置1静止释放，下降经过位置2继续下降，再上升到达最高点位置3。在这三个位置中，滚摆机械能最大的位置是________，你的依据是________。
三、实验探究题
24.如图是小胡晴霞探究物体动能大小与哪些因素有关的实验装置，第一次她将钢球从高h处的斜糟上由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离S1．第二次让同一钢球从高1.5h处由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离S2．根据实验回答下列问题：
（1）这两次实验说明了动能大小与________关系；
（2）本实验通过________来反映钢球动能大小。
（3）针对小胡晴霞的实验，小张认为应该让小球处于多个不同高度放下，多次实验，小张主张多次实验的目的是________。
25.某同学在探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”时，建立了如下假设：
假设一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
假设二：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
假设三：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关；
假设四：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
他选用材料不同其他条件相同的两根弹簧甲、乙，
一个木块及刻度尺等，按如图所示装置进行实验，得出以下数据：
实验次数
弹簧类型
弹簧被压缩的程度/cm
木块移动的距离/cm
1
弹簧甲
5
S1
2
弹簧甲
8
S2
3
弹簧乙
5
S3
4
弹簧乙
8
S4
（1）他验证的是假设________________________________________________。
（2）“木块移动的距离”的测量起点在________
A.任意选择水平面上的某固定位置
B.木块离开弹簧时所在的位置
C.弹簧恢复原长时木块所在的位置
D.弹簧被压缩一定距离时木块所在的位置
（3）若以上装置的水平面绝对光滑，本实验能否达到探究目的，并说出理由________________。
26.热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%-8%之间。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。
（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由下图中的__________冲程实现。
A.
B.
C.
D.
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于________的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的________(选填“吸气“、“压缩”、“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
27.为探究影响重力势能的大小的因素，小金利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图甲所示的实验。
（1）要探究重力势能的大小与高度的关系，应选择图甲中的哪两个图比较？答：________。
（2）小金为了探究“重力势能大小与物体质量是否有关”，选择了b和c进行实验，老师说她的选择是错误的，请你分析原因：________________________________。
（3）本实验中，主要采用的科学研究方法是控制变量法和________。
（4）图a中重物被手释放由静止下落到接触小方桌的过程中，下落高度与时间的关系如图乙所示。
在如图丙所示的四个选项中，描述重力对重物做功大小与下落时间关系最接近正确的是________。
28.如图甲所示是“探究水与煤油升高相同温度时吸收热量的多少”的实验装置。实验方法是：用两个相同的酒精灯分别给质量相同的煤油和水加热，在吸收热量相同时，通过比较它们温度升高的多少来判断吸热能力的大小。小科经过分析思考，将实验装置甲加以改进，如图乙所示。
（1）与图甲的实验装置相比，图乙的优点是：更容易控制________相同。
（2）图乙的实验操作中存在的一处错误是________________。
（3）根据实验测得的数据画出它们升高的温度ΔT随时间t变化的图像如图丙所示，它们都是过原点的直线，即ΔT＝kt。用m表示水和煤油的质量，c1和
c2分别表示水和煤油的比热容，则两条直线k的比值k水∶k煤油等于________。(用含有c1、c2的式子表示)
四、解答题
29.图中小朋友在玩滑梯游戏，小朋友坐在滑梯顶端，用手轻推滑梯，沿着滑梯开始下滑，滑动速度越来越大，同时感觉屁股发烫，到达底端时还会滑出一段距离。请说出其中蕴含的科学道理。
30.在探究动能影响因素实验时，常用如图实验装置(不计摩擦)。为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落高度相同，这是为什么呢？查阅资料得：某处物体的重力势能的大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体所做的功。
（1）质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能大小Ep为
________；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为
mv2，v为此时的速度。则Ep________Ek(选填“大于”或“等于”或“小于”)；
（3）请推导证明：小球在水平面上运动的初始速度v只与高度h有关。
31.总长为l的橡皮筋一端固定在Ｏ点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从Ｏ点释放，运动到A点后开始向上返回，Ｏ和A两点间距离为2l，如图所示．请用所学知识分析并画出钢球从Ｏ点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的大致关系图像，并作出说明．
32.如图甲所示的电压力锅的传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路
图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3Kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。
33.图甲是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图。为了使用安全，电热水袋在用电加热到一定温度时温控开关S会自动切断电路，与此同时专用插头上的红色指示灯L会熄灭，起提示作用。
（1）电热水袋里面一般用水作储能物质，除了水容易获得、成本低廉的原因外，还有一个重要原因是________。
（2）温控开关S的内部结构如图丙所示：双金属片由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同，金属层________(填“a”或“b”)膨胀较快，达到一定温度时，双金属片向上拱起，从而切断电路。如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会因内部压强过高而爆炸。为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关________起来使用。
（3）某电热水袋的性能指标如下表，当热水袋原来的温度是10℃时，在正常电压下加热10min指示灯就熄灭了，试求该电热水袋的效率。
额定电压
额定加热功率
指示灯功率
袋内充水
自动断电温度
220V
700W
≤0.2W
1L
80℃
220V
700W
≤0.2W
1L
80℃
34.1845年焦耳做了最好的用摩擦加热液体的实验。实验如图所示:他在容器里装一定质量的水，中间安上带有叶轮的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与重物相连。当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，容器里的水温度升高。通过测量和计算，可以比较重物减少的机械能与水增加的内能的关系。该实验为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础
（1）若实验中两个重物的总质量为25kg，下降高度为10m，则这两个重物减少的总机械能为________J
（2）若容器中水的质量为0.5kg，实验测得水温升高1°C，请计算水内能的增加量
（3）某兴趣小组多次重复以上实验，发现实验结果和能量守恒定律并不吻合。请写出造成这种结果的可能原因________(写一种即可)
35.甲、乙两位同学对雨滴的下落速度很感兴趣，于是他们对此展开研究。雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r，密度为ρ，球的体积为V=4/3πr。(注：所有结果均用字母表示)
（1）半径为r的雨滴重力为
________。
（2）在接近地面时，雨滴在下落过程中机械能________?(选填“增大”“不变”“减小”)。
（3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它做了多少功？
36.随着地铁1号、2号、4号等线的开通运营，杭州已进入地铁时代。某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：
车类
功率
(W)
燃油热值(J/kg)
平均速度(km/h)
牵引力(N)
额定载客量(人)
XX型号地铁机车
106
/
60
5×104
500
XX型号公交汽车
/
4×107
15
3000
40
根据上述信息，回答下列问题。
（1）该区间内，地铁机车运行1.8km消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，行驶1.8km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
37.一项“中国原创”重大发明成为世界关注的焦点！它被称为“空中奔跑的巴士”（又称巴铁），其模型如图所示。巴铁车靠电力驱动在钢轨上行驶，相当于40辆柴油公交车的运量。假定1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为60kW，发动机的效率为30%，每消耗1kg柴油排放二氧化碳约为3kg，柴油的热值近似取q＝4.0×107J/kg。
（1）若巴铁在100s内沿直线行驶了1500m，求这段时间内巴铁的平均速度；
（2）按柴油公交车每日行驶10h计算，杭州若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车，则每日可减少二氧化碳排放量多少千克？
（3）巴铁车内电器每天需消耗60kW?h的电能，若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供。已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，光电转化效率为20%，每天日照时间按
6h计算。求需太阳能电池板的最小面积.
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精品试卷·第
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能量的转化与守恒
参考答案
一、单选题
1.A
解析：A.电风扇的主要结构为电动机，而电动机旋转时将电能转化为机械能，故A符合题意；
B.电灯主要将电能转化为光能，故B不合题意；
CD.电饭煲和电熨斗，将电能转化为内能，故C、D不合题意。
2.B
解析：A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；
B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；
C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；
D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。
3.C
解析：A.加速降落过程中既受重力作用，又与空气摩擦受到摩擦阻力，故A错误；
B.加速降落过程中，机械能会不断转化为空气的内能，因此机械能逐渐减小，故B错误；
C.匀速降落过程中，机械能会不断转化为空气的内能而减小，而重力势能减小动能却是不变的，因此减少的重力势能全部转化为内能，故C正确；
D.匀速降落过程中，重力势能减小而动能不变，根据机械能=动能+重力势能可知，机械能是减小的，故D错误。
4.C
解析：A.根据图乙可知，B点时弹性绳的弹力恰好等于运动员的重力，那么此时弹力肯定不为零；根据图丙可知，t0时，弹性绳的弹力为零，故A错误；
B.根据图丙可知，最终静止下来时，弹性绳的弹力小于F0；此时运动员的重力和弹性绳的弹力相互平衡，因此运动员的重力肯定小于F0
，
故B错误；
C.从O到A，运动员不受弹力，只受重力，合力向下；从A到B，运动员受到向下的重力始终大于弹力，合力还是向下，因此这段过程中，合力的方向与运动方向相同，运动员做加速运动，它的动能不断增大，故C正确；
D.根据图丙可知，运动员每次到达最低点时所受的弹力越来越小，即弹性势能越来越小。而它的弹性势能由运动员的机械能转化而来，因此运动员的机械能越来越小，故D错误。
5.D
解析：A.铁锁由最低点摆动到最高点，由于克服摩擦做功，所以其动能转化为重力势能和空气的内能，故A错误；?
B.铁锁摆动到最高点时虽然暂时处于静止状态，它受到绳子的拉力和重力不在同一方向上，肯定受力不平衡，故B错误；
C.如果铁锁是释放时就有一定的速度，即开始时有动能，那么它转化而成的重力势能就会增大，即铁锁的高度会增大，很可能会碰到鼻子，故C错误；
D.摆动过程中，无论绳子在何处突然断开，铁锁都只有向下的重力作用，合外力不为零，所以接下来铁锁都不会做匀速直线运动，故D正确。
6.D
解析：A.甲图中，滚摆由最低点向最高点运动的过程中，速度减小，动能减少；高度增大，即重力势能增加，故A正确；?
B.乙图中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能，所以空气内能增加，温度升高，故B正确不合题意；?
C.丙图中，人在最高点时重力势能最大，故C正确；?
D.丁图中，人落到蹦床上后，受到向上的弹力和向下的重力，在开始的一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此人继续做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；此后弹力大于重力，合力向上，与运动方向相反，做减速运动，因此从B点到C点人的动能先增大后减小，故D错误。
7.D
解析：A.汽油机和柴油机，燃料都在气缸内燃烧，都属于内燃机
，故A正确；
B.当油电混合动力汽车的电动机工作时，将电能的一部分转化为机械能，故B正确；
C.汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，故C正确；?
D.上述汽油机的工作原理示意图中③，进气门打开，为吸气冲程，故D错误。
8.C
解析：A.新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，都是核聚变，故A正确；?
B.目前核电站是利用可控核裂变反应发电的，故B正确；
C.任何原子内部都有原子核，但是在当前的技术条件下，并不是任何原子能都能被释放出来利用，故C错误；
D.超高温是核聚变反应需要满足的条件之一，故D正确。
9.C
解析：A.小球在A点时动能肯定不为零，重力势能为50J，根据机械能=动能+重力势能可知，它的机械能肯定大于50J。小球到达底端时时，重力势能全部转化为动能，那么动能肯定大于50J，故A正确；
B.小球从顶端到达底端的过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能，故B正确；
CD.根据机械能守恒定律可知，小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能，故C错误，D正确。
10.C
解析：AB.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；
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，故C正确；?
D.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。
11.C
解析：开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小希的速度达到最大，此时动能动能最大；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小金做减速运动；而b→c的过程中，小金在重力作用下做减速运动。
A.从a→b的过程中，弹簧的弹性势能不断转化为小金的机械能，故小金的机械能不断增加；在b状态时，此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段，因此速度并不是最大，故在b时动能不是最大，故A错误；
B.b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大；弹簧已经恢复原长，此时没有弹性势能，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故B错误；
C.a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大，故C正确；
D.b→c的过程中，小金需要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，故机械能不断减小，故在c状态时小金的机械能不是最大，故D错误。
12.C
解析：A.伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车具有惯性，故A错误；?
B.在匀速下降的过程中，战车的质量不变，高度减小，那么重力势能减小；速度不变，那么动能不变。根据机械能=动能+重力势能可知，机械能不断减小，故B错误；
C.空投战车后，飞机的质量减小而高度不变，因此它的势能减小，故C正确；
D.战车的重力为G=mg=8×103kg×10N/kg=8×104N；
战车的重力做功：W=Gh=8×104N×6000m=4.8×108J，故D错误。
13.A
解析：①图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，将机械能转化为内能，空气的内能增大，与热机的压缩冲程原理相同，故①正确；
②图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，内能转化为塞子的机械能，空气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同，故②正确；
③图乙，瓶塞跳起前，打气筒对瓶内气体打气、加压时，机械能转化为内能，空气的内能不断增加，与热机的压缩原理相同，故③错误；
④图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同，故④正确；
⑤图丙，试管内的水在被点燃的酒精灯加热的过程中，能量时刻即发生着转移，又发生着转化，故⑤错误；
⑥图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，内能转化为活塞的机械能，气体的内能不断减小，是热机的做功冲程，故⑥错误。
那么正确的是①②④。
14.C
解析：A.小球在A点时高度最大，因此它的重力势能最大，故A正确不合题意；
B.在小球下滑的过程中，它的重力势能会转化为动能，因为B点的高度最小，因此它的重力势能转化为的动能最大，即小球的速度最大，故B正确不合题意；
C.由于小球要克服摩擦消耗机械能，所以C点的机械能小于B点，故C错误符合题意；
D.由于能量损耗，最终小球的重力势能会小于A点的重力势能，因此它不能到达与A点等高的D点，故D正确不合题意。
15.B
解析：A.根据丙图可知，从0~ha的过程中，速度直线上升，说明此时小球只受到重力，没有受到橡皮筋的弹力，也就是说橡皮筋没有受力拉力，自然这段距离内拉力为零。根据乙图可知，此后橡皮筋的伸长越大，拉力越大，因此伸长与拉力成正比，故A错误；
B.根据丙图可知，从A到C的过程中，小球速度先增大后减小，因此动能先变大后变小，故B正确；
C.小球从P到A的过程中，橡皮筋没有伸长，因此重力势能转化为动能；从A到B，橡皮筋伸长，重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，故C错误；
D.当橡皮筋的伸长量最大时，此时小球受到的弹力最大，且大于重力，因此合力不为零，没有处于平衡状态，故D错误。
16.D
解析：橡皮筋长为l,小球从初始状态下降至l过程中,重力势能转化为动能,小球做加速运动,
动能逐渐变大;
小球从l继续下降至2l过程中,受到橡皮筋的拉力作用,速度逐渐减小,最后变为零,动能转化为橡皮筋的弹性势能,最后动能为零，D符合题意。
二、填空题
17.（1）1.4
（2）21；热传递
解析：（1）拉力移动的距离据s=nh=0.1m×2=0.2m；
拉力做的总功W总=Fs=10N×0.2m=2J；
克服物体A重力做的功W有=W总η=2J×70%=1.4J。
（2）水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
要燃烧酒精的质量。
上述过程中，水的内能增加是通过热传递的途径实现的。
18.（1）减小；小于
（2）减小
解析：（1）从A至B过程中，返回器与空气摩擦，会将机械能转化为内能，因此机械能会减小。C点时和A点时返回器的高度相同，重力势能相同，而机械能减小，根据机械能=重力势能+动能可知，C点时动能减小，即速度小于A点时的速度；
（2）从C到D的过程中，样品的质量不变高度减小，那么重力势能减小。
19.弹性势能；入水
解析：（1）跳水前用力下压跳板，跳板发生弹性形变而具有弹性势能，可以让运动员上升的更高；
（2）不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，即将重力势能转化为动能。因为入水时下降的高度最大，所以重力势能转化为的动能最多，所以入水时动能最大。
20.（1）丙；做功
（2）7500
解析：（1）“热气”冲开金属片的过程，其实就是将水蒸气的内能转化为金属片的机械能的过程。根据图片可知，甲为吸气冲程，乙为排气冲程、丙为做功冲程，而丁为压缩冲程。因此相当于图丙中的做功冲程。
（2）四冲程内燃机工作时，飞轮转动2次，做功1次，那么每分钟做功的次数为：600÷2=300（次）。
这台汽油机的功率为：。
21.（1）小于
（2）减少
解析：（1）分析图中两个圆斑大小，可推断
h1小于h2；
（2）皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量减少。
22.5.4×107；1.62×107；2025
解析：汽油放出的热量Q=mq=4.5×107J/kg×1.2kg=5.4×107J；
推动汽车前进的机械能：W=30%Q=30%×5.4×107J=1.62×107J；
受到的阻力：。
23.1；滚摆下降过程中受到空气阻力和绳子摩擦力的作用，导致机械能总量不断减少
解析：在滚摆运动的过程中，由于空气阻力和摩擦的作用，因此会有机械能不断的转化为内能，从而使机械能减小，因此运动开始时的机械能是最大的，也就是位置a。
三、实验探究题
24.（1）速度
（2）小球运动的距离
（3）避免偶然性，得出普遍规律
解析：（1）同一钢球质量相同，从斜面上不同高度滚下，那么小球到达水平面时的速度不同，因此两次实验说明了动能大小与速度有关；
（2）本实验通过小球运动的距离来反映钢球动能大小。
（3）小张认为应该让小球处于多个不同高度放下，多次实验，小张主张多次实验的目的是：避免偶然性，得出普遍规律。
25.（1）一、四
（2）D
（3）不能。水平面光滑，木块将作匀速直线运动，无法测出木块移动的距离
解析：（1）根据表格可知，实验中改变的因素为弹簧的类型和弹簧被压缩的程度，因此他验证的是假设一、四。
（2）“木块移动的距离”的测量起点在弹簧被压缩一定距离时木块所在的位置，故选D；
（3）若以上装置的水平面绝对光滑，本实验不能达到探究目的，理由：水平面光滑，木块将作匀速直线运动，无法测出木块移动的距离。
26.（1）C
（2）燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高
（3）排气
解析：（1）A：进气门打开为吸气冲程；B：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；C：两个气门关闭，火花塞大火，为做功冲程；D：排气门打开，为排气冲程。
四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”来自与做功冲程，故选C。
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，排出燃烧后的废气，其目的与内燃机的排气冲程的原理相似。
27.（1）a、b
（2）实验中没有控制物体下落高度相同
（3）转换法
（4）C
解析：（1）探究重力势能与高度的关系时，需要控制质量相同而改变高度，故选a、b；
（2）探究重力势能的大小与物质质量的关系时，必须控制高度相同而改变质量，而b、c两个实验中没有控制物体下落高度相同；
（3）本实验中，将重力势能的大小转化为铁钉插入沙箱中的深度，使用了的转换法；
（4）根据W=Gh可知，当物体的重力相同时，功与高度成正比，那么功随时间变化的图像的形状应该与高度随时间变化的图像的形状相似，故选C。
28.（1）吸收的热量
（2）煤油与水的质量不相等(或没有控制煤油与水的质量相同)
（3）c2∶c1
解析：（1）与图甲的实验装置相比，图乙的优点是：更容易控制吸收的热量相同。
（2）图乙的实验操作中存在的一处错误是：煤油与水的质量不相等(或没有控制煤油与水的质量相同)。
（3）将△T=kt代入吸热公式Q=cm△t得到：Q=cmkt；
那么直线k的比值为：；
则两条直线k的比值为：；
因为水和煤油的质量相同，吸热相同，加热时间相同，
所以得到：。
四、解答题
29.①“用手轻推沿着滑梯开始下滑”是利用力的作用是相互的，②力能改变物体
的运动状态；③“速度越来越大”是重力势能转化为动能，相同物体，动能越大，速度越
大；④“屁股发烫”是克服摩擦力做功，机械能转化为热能；⑤“会滑出一段距离”是因为
物体具有惯性，保持原有运动状态。
解析：①从力的作用的相互性和力和运动的关系两个角度对“用手轻推沿着滑梯开始下滑”进行分析；
②从动能和势能转化的角度分析“速度越来越大”；
③从能量转化的角度分析“屁股发烫”；
④从惯性的角度分析“会滑出一段距离”。
30.（1）mgh
（2）等于
（3）
mv2=mgh，v=
，即小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关
解析：（1）
质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能：
Ep
=W=Gh=mgh；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为?
，
v为此时的速度。则Ep=Ek；
（3）根据Ep=Ek得到：
=mgh，
解得：
v=??；
因此：小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关
。
31.橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，小球受到重力作用，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l继续下降过程中，受到橡皮筋的拉力作用，但拉力小于重力，所以小球继续做加速运动，动能继续变大，重力势能转化为动能和弹性势能，当拉力等于重力时，动能达到最大；继续下降至2l过程中，拉力大于重力，小球做减速运动，动能逐渐变小，速度逐渐减小，最后变为零，重力势能和动能转化为弹性势能，最后动能为零．
动能随运动距离变化的大致关系图象如下图．
解析：（1）在弹性限度内，弹簧产生的弹力与伸长的长度成正比，它的弹性势能也与伸长的长度成正比；
（2）如果物体受到的合力与运动方向相同，那么物体将做加速运动；合力的方向与运动方向相反，那么物体将做减速运动；
（3）当质量相等时，物体的速度越大，动能越大；
（4）小球的运动过程可以分为三个阶段，
①从开始下降到橡皮筋的长度达到l，这个过程橡皮筋没有伸长，因此小球不受弹力，只受重力作用；
②从橡皮筋的长度为l到弹力等于重力，这个过程弹力小于重力，合力与运动方向相同；
③从橡皮筋的弹力等于重力到橡皮筋的长度为2l，这个过程弹力大于重力，合力与运动方向相反。
利用（1）（2）（3）中的规律对小球的速度变化进行分析，从而得到动能的大小变化规律即可。
32.（1）解：R1
的电功率P1＝P﹣P保＝1000W﹣200W＝800W
（2）解：加热过程消耗的电能：W加热＝Pt＝1000W×28×60s＝1.68×106J（3）解：水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率：
解析：（1）根据乙图可知，当开关与a、b接触时，两个电阻并联。此时功率最大，为加热状态，功率为1000W；当开关与c接触时，只有R2自己工作，此时功率最小，为保温状态，功率为200W。根据P1＝P-P保计算出电阻R1的功率，再利用公式
计算R1的阻值；
（2）从丙图中找到加热时间t，再根据公式W加热=P加热t计算加热过程消耗的电能；
（3）根据吸热公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量，再根据公式
计算加热效率。
33.（1）水的比热容大
（2）a；串联
（3）热水袋消耗的电能W电＝Pt＝700W×600s＝420000J；
热水袋内水的质量
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg；
水吸收的热量
Q＝cm△t＝4200J/(kg℃)×1kg×（80℃-10℃）＝294000J；
热水袋的效率为：。
解析：（1）根据公式Q=cm△t可知，当质量和升高的温度相同时，水的比热容最大，所以吸收的热量越多。
（2）双金属片总是向膨胀较快的那边凸起；如果两个开关相互影响，那么它们串联；否则，它们并联；
（3）根据公式
W电＝Pt
计算出热水袋消耗的电能；根据
?m＝ρV
计算出水的质量，再根据公式
?Q＝cm△t
计算出水吸收的热量，最后根据公式计算热水袋的效率。
34.（1）2500
（2）水内能的增加量为：Q=cm△t=
4.2×103J/(Kg?°C?)×0.5kg×1℃=2100J；
（3）由于转轴处存在摩擦或液体散热
解析：（1）
这两个重物减少的总机械能为W=Gh=mgh=25kg×10N/kg×10m=2500J；
（2）水内能的增加量为：Q=cm△t=
4.2×103J/(Kg?°C?)×0.5kg×1℃=2100J；
（3）某兴趣小组多次重复以上实验，发现实验结果和能量守恒定律并不吻合，原因可能是：由于转轴处存在摩擦或液体散热。
35.（1）4/3πr3ρg
（2）减小
（3）4/3πr3ρgh
解析：（1）半径为r的雨滴重力为?G=mg=ρVg=
4/3πr3ρg
；
（2）在接近地面时，雨滴做匀速直线运动，那么它的质量不变，速度不变，因此动能不变；质量不变高度减小，那么它的重力势能减小；根据公式机械能=动能+重力势能可知，雨滴在下落过程中机械减小；
（3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它做功：W=Gh=4/3πr3ρgh。
36.（1）地铁机车运行的时间；
那么地铁机车消耗的电能为：W=Pt=106W×108s=1.08×108J。
（2）燃油放出的热量为：Q=qm=4×107J/kg×（0.3kg×1.8）=2.16×107J；
公交车做的功：W=Fs=3000N×1800m=5.4×106J；
公交车的功率：。
解析：（1）首先根据计算地铁机车运行的时间，再根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）根据Q=qm计算出燃油放出的热量，根据W=Fs计算出公交车做的功，最后根据计算公交车的效率。
37.（1）根据?v=s/t，可得v=1500m/100s=15m/s
（2）1辆柴油消耗功率为P消耗=P输出÷η=60KW÷30%=200KW每日行驶10h消耗的能量W=P消耗t=200KW×10h=2000KWh=7.2×109焦消耗柴油的质量m=Q/q=W/q=7.2×???????109焦/
4.0×107J/kg=180kg减少的二氧化碳排放量m=（180Kg×40×3Kg）=21600Kg
（3）根据η=E电/E光可得，接收的太阳能E光=E电/η=60kW·h=300kW·h
接收光的功率P光=E光/t=300kW·h/6h=50KW，
已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，则电池板的面积S=50kW×1KW.h/m2=50m2
解析：（1）已知时间和路程，利用?v=s/t计算速度。
（2）首先求出燃油放出的热量，再根据Q=mq求出燃油的质量，再进一步求出减少的二氧化碳排放量。
（3）首先根据光电转化效率可求得接收的太阳能，利用P=求出接收光的功率，然后可求太阳能电池板的最小面积。
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