第十一章 物理学与能源技术 检测练习
一、单选题
1．如图所示为一块电流表，则在电流表工作的过程中的能量转化是
A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 C．电能转化为内能 D．内能转化为电能
2．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．随着酒精的不断燃烧，酒精的热值不断减小
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．软木塞被推开的能量转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D．软木塞的机械能守恒
3．“天宫一号”是中国的第一个目标飞行器，于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射升空．在“天宫一号”飞行器的飞行过程中，其携带的太阳能对其提供能量．太阳能电池的作用是 （ ）
A．将太阳能转化为化学能 B．将太阳能转化为机械能
C．将太阳能转化为电能 D．将电能转化为太阳能
4．关于能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．太阳能、风能、天然气是可再生能源
B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的
C．超导体材料可以应用于任何电器元件并使其效率提高
D．光纤通讯主要利用电信号传递信息
5．11月11日，中国空军成立69周年这一天，我国自主研发的歼-20战斗机首次以4机编队亮相珠海航展，振奋人心。以下说法正确的是（ ）
A．歼-20战斗机竖直向上加速升空时，动能转化为重力势能
B．歼-20战斗机要选择热值较大的物质做燃料是因为热值大的物质燃烧时放出的热量一定比热值小的物质燃烧放出的热量多
C．歼-20战斗机采用喷气发动机，工作时将燃料燃烧放出的内能转化为飞机的机械能
D．歼-20战斗机还能实现空中加油，加油过程中，歼-20战斗机匀速飞行，动能不变
6．下列关于太阳能的说法正确的是（ ）
A．太阳能属于二次能源
B．太阳能属于不可再生能源
C．太阳是一个巨大的“核能火炉”
D．太阳能电池直接将太阳能转化为化学能
7．下列说法正确的是（ ）
A．汽车车头的前灯内使用的反射镜是凸面镜
B．汽油机的压缩冲程中，汽缸内的混合物内能增加，温度升高
C．地球绕太阳运行，太阳是宇宙的中心
D．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律
8．关于能源、材料和粒子，下列说法中正确的是（ ）
A．保险丝常用电阻率比较大、熔点比较低的材料制成
B．物体温度升高，一定是吸收了热量
C．铁块很难被压缩说明分子之间存在相互作用的引力
D．核能和化石能源均属于可再生能源
二、多选题
9．下列说法中，错误的是（ ）
A．热机的功率越大，它的效率就越高
B．一桶煤油用去了一半，则剩下的煤油比热容、密度和热值都不变
C．寒冷的冬天，室外冰冻的衣服也会晾干，这是蒸发现象
D．四冲程内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
10．下列供热方式，不利于环境保护的是（ ）
A．用石油作燃料供热
B．用煤作燃料供热
C．用太阳能供热
D．用天然气或煤气作燃料供热
三、填空题
11．利用天然气烧水，把质量为30kg的水，从20℃加热到100℃，需要燃烧0.42m3的天然气，则烧水的效率是 %；在这个过程中能量的总量 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。[天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
12．“滴滴”的不少车主，都会选择以天然气代替柴油或汽油的新燃料车，天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它以其 的特点，成为环保首选车辆；“不能与烟共舞，吸烟有害健康”，这是不少“滴滴”司机的温馨提示，在空不流的轿车里，只要有一个人吸烟，整个车厢都会充满烟味，这是因为 。
13．太阳能属于 （可再生/不可再生）能源；光波 （属于/不属于）电磁波，电磁波在真空中的传播速度是 km/s.
14．人们是在能量的 或 过程中利用能量的。
15．能的转化和守恒定律的内容是：能量既 ，也 ，它只会从一种形式 另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，而能的总量 。
四、实验题
16．如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾．
（1）水沸腾后会出现的现象是 ．这个过程中，燃料的 能转化为 能，又通过做功，把 能转化为 能．
（2）观察实验装置发现试管外面装有金属网，这个金属网的作用是 ．
17．如图所示是一组实验，观察实验完成填空。
（1）如图甲所示，向玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满，封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分 ，观察液面的位置，混合后与混合前相比，总体积 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）如图乙所示，用弹簧测力计提放在水中的玻璃时，弹簧测力计的示数大于玻璃的重力，其原因是 ；
（3）如图丙所示是把红墨水滴入冷水和热水中的情况，对比实验现象，此实验说明 ；
（4）如图丁所示用打气筒往烧瓶里打气，当塞子跳起时，可以看到烧瓶内出现白雾。在这个过程中，气体膨胀，对外 ，温度降低，内能 。
五、综合题
18．如图甲是我国某地区风力发电的外景，风力发电机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、 （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，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向 （选填“上”或“下”）的力使风叶旋转．
（3）风叶产生的动力通过转动系统传递给发电机，利用 原理，实际机械能转化为电能．
（4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有
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）下表给出了再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
对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是 （用文字叙述）．
19．为减少环境污染，许多城市率先推行公共自行车交通服务．许多市民也开始不使用汽车而骑自行车上班.
（1）从环保角度看，这主要有利于减少城市的 污染.
A．大气 B．水 C．土壤 D．白色
（2）骑车上班还有利于身体健康.体重80千克的金老师每天骑车（车的质量约20千克）上班“减肥”．若他以5米/秒的速度匀速前行，受到的阻力约为人与车总重的0.04倍，则他消耗的功率为 瓦.（牛/千克）
（3）不同的运动方式，人体消耗的能量是不同的.由下表中数据可知，金老师运动减肥的最佳方式是 .
运动方式 每小时每千克消耗的能量(千焦)
慢走 12.04
中速跑 42.00
骑自行车 17.97
驾驶汽车 8.82
（4）5月份，国际油价突破每桶130美元.国内许多加油站前汽车排起了长长的车队，结合我国近年石油生产量与消费量比较图，如图所示，谈谈自行车公交化对我国能源发展的意义： .
六、计算题
20．有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示. 将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水.
型 号 JL—88
水容量/L 80
自身质量/kg 40
（1）无锡地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J. 若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？
（2）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
21．某学校每天需将1000kg、20℃的水烧开供师生饮用。
（1）试计算每天烧开水所需要的热量是多少？（当地气压为一标准大气压）
（2）若分别用煤炭、煤气、天然气做燃料，根据课本中的知识和你生活时的经验，简述以上三种燃料中使用哪种燃料对大气污染程度最重以及它对大气的污染物主要是什么？
参考答案：
1．B
【详解】电流表是利用通电导体在磁场中受力的原理制成的，在这一过程中，将电能转化为机械能，使指针发生偏转．故选B.
【点睛】电流表是利用通电导体在磁场中受力的原理制成的，据此可判断其能量的转化情况．
2．B
【详解】A．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，故A错误；
B．软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程，故B正确；
C．软木塞被推开是内能转化为机械能，压缩冲程中是机械能转化为内能，能量转化不相同，故C错误；
D．此过程中软木塞的动能和势能都增大，因此机械能增大，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】太阳能电池对“天宫一号”飞行器提供能量，太阳能电池的作用是将太阳能转化为电能，故选C．
4．B
【详解】A．太阳能、风能是可再生能源，但天然气属于化石能源，是不或再生能源，故A错误；
B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B正确；
C．超导体材料的电阻为0，可以降低由于电阻引起的电能损耗，利用电热工作的用电器是不适用的，故C错误；
D．光纤通讯主要利用激光来传递信息的，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．歼-20战斗机竖直向上加速升空时，动能增大，重力势能也增大。故A错误；
B．热值较大的物质做燃料是因为相同质量的燃料热值大的物质完全燃烧时放出的热量一定比热值小的物质完全燃烧放出的热量多。故B错误；
C．歼-20战斗机采用喷气发动机，工作时将燃料燃烧放出的内能转化为飞机的机械能。故C正确。
D．歼-20战斗机加油过程中匀速飞行，速度不变但质量增大，所以动能增大。故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．太阳能属于一次能源，故A错误；
B．太阳能属于可再生能源，故B错误；
C．太阳内部发生的是核聚变，可以提供大量的能量，太阳是一个巨大的“核能火炉”，故C正确；
D．太阳能电池直接将太阳能转化为电能，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．凹面镜对光由会聚作用，汽车车头的前灯内使用的反射镜就是凹面镜，故A错误；
B．汽油机的压缩冲程中，活塞对汽缸内的混合物做功，将机械能转化为混合物的内能，混合物的温度升高，内能增大，故B正确；
C．地球绕太阳运行，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，故C错误；
D．能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】A．保险丝的作用是在电流异常升高到一定的高度的时候，自身熔断切断电路，从而起到保护电路安全运行的作用，因此保险丝需要用电阻率大、熔点低的材料制作，故A正确；
B．物体温度升高，可能是物体吸收了热量，也可能是对物体做了功，故B错误；
C．铁块很难被压缩说明分子之间存在相互作用的斥力，故C错误；
D．煤、石油、天然气统称化石能源，化石能源和核燃料在地球上的储量是有限的，属于不可再生能源。故D错误。
故选A。
9．ACD
【详解】解答：A. 功率描述做功快慢的物理量；效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，它们是两个完全不同的概念，故A错误；B. 比热容、密度和热值都是物质的特性，跟物体的质量无关，所以一桶煤油用去了一半，则剩下的煤油比热容、密度和热值都不变，说法正确；C. 寒冷的冬天，室外冰冻的衣服也会晾干，这是升华现象，故C说法错误；D. 四冲程内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故D说法错误．
10．ABD
【详解】A B C D．用石油、煤、天然气或煤气作燃料供热，会不同程度地向大气中排放有毒有害气体，造成大气污染，同时散失大量的热，还会加剧温室效应等，不利于环境保护；用太阳能供热，环保无污染，不会对环境造成影响．A B D项符合题意，选项C不符合题意．
11． 75 不变
【详解】[1]烧水的效率为水吸收的热量和天然气燃烧放出的热量之比，水吸收的热量Q吸可直接用热量与比热容的关系式计算得出
根据天然气的热值q和体积V可直接计算出天然气燃烧放出的热量
故天然气烧水的效率
[2]根据能量守恒定律，能量不会无缘无故地产生，也不会无缘无故地消失，所以在天然气燃烧的这个过程中能量的总量是不变的。
12． 不可再生 清洁污染小 分子在永不停息的做无规则运动
【详解】[1]化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源，天然气属于不可再生能源。
[2]由于天然气燃烧后的产物，造成环境污染较小，所以具有清洁污染小的特点。
[3]一个人吸烟，整个车厢都会充满烟味，这是因为分子在永不停息的做无规则运动，发生扩散现象。
13． 可再生 属于 3×105
【详解】太阳能可以源源不断的得到，是可再生能源；光波属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度很快，大约为3×108m/s．
14． 转化 转移
【详解】人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。
15． 不会消失 不会创生 转化为 转移 不变
【分析】根据能量守恒定律的内容填空。
【详解】[1][2]能量既不会消失，也不会创生；
[3]它只能从一种形式转化为另一种形式；
[4]或从一个物体转移到另一个物体；
[5]而总的能量保持不变。
16． 水蒸气会把橡皮塞冲出 化学 内 内 机械 保障人身安全
【详解】解：（1）水沸腾后，会看到水蒸气会把橡皮塞冲出．这个过程中，燃料的化学能转化为内能，水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，将塞子冲开．
（2）试管外面装有金属网是防止试管破裂伤人，保障人身安全．
点睛：本题考查了做功改变物体的内能．对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减小．同时要提高学生的安全防范意识，加强安全教育．
17． 混合 变小 分子之间存在引力 温度越高，分子的无规则运动越剧烈 做功 减小
【详解】（1）[1] [2]由于分子间存在间隙，所以酒精与水充分混合后总体积变小。
（2）[3]由分子热运动理论可知，玻璃与水接触时构成水育玻璃的分子之间相互进入，因为分子之间存在引力，所以弹簧测力计的示数大于玻璃的重力。
（3）[4]分子的无规则运动与温度有关，温度越高，无规则运动越剧烈，墨水扩散的越快。
（4）[5][6]当气体膨胀时，对外做功，内能转化为机械能，故温度降低，内能减小。
18． 可再生 小 上 电磁感应 BD 风机获得的能量与风速的三次方成正比
【详解】（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）①风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长使用寿命，便于安装等；②由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力；
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象；
（4）由丙图知，A、在风很小和很大时，不能产生电能，故A不正确；BC、由图象可知，风速过大时，机组不会产生电能，故B正确、C错误；D、由图象可知，风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变，故D正确；
（5）①由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的23倍，风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的33倍…，所以风机获得的能量与风速的三次方成正比．
19． A 200 中速跑 减少能源消耗，缓解能源紧张
【详解】(1)[1]自行车上班减少了尾气的排放，减少了对空气的污染；
(2)[2]自行车匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，前进的牵引力
F=f=0.04G=0.04mg=0.04×（80kg+20kg）×10N/kg=40N，
由P==Fv得到他消耗的功率约为
P=Fv=40N×5m/s=200W．
(3)[3]从表中数据可以看出中速跑消耗的能量最多，所以金老师运动减肥的最佳方式是中速跑；
(4)[4]自行车公交化对我国能源发展的意义减少能源消耗，缓解能源紧张或调节能源结构等．
20．（1）3.36×107 J；60℃；（2）0.8kg
【详解】分析：（1）首先计算1.5m2每小时接收的太阳能，然后乘以每天日照时间按8h，就可计算出一天中接收的太阳能；一天中接收的太阳能乘以效率就是被水吸收的热量，最后根据热量的变形公式，计算升高的温度．
（2）求出了一天中接收的太阳能，根据E=Q放=mq的变形公式来计算燃烧煤气的质量．
解答：解：
（1）一天中接收的太阳能：
E=2.8×106J/（m2 h）×1.5m2×8h=3.36×107J，
Q吸=ηE=60%×3.36×107J=2.016×107J，
∵Q吸=cm△t，m=ρV=1×103kg/m3×80×10-3m3=80kg，
∴△t==60℃；
（2）由题知，E=Q放=mq=3.36×107J，
m==0.8kg．
答：（1）一天中接收的太阳能（E）约为2.016×106J；这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高60℃．
（2）需要完全燃烧0.8kg煤气．
21．（1）3.36×108J；（2）见解析
【详解】解：（1）在一标准大气压下，水的沸点是100℃，把水烧开，水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1000kg×(100℃﹣20℃)=3.36×108J
（2）煤炭燃烧不完全，产生大量的CO，煤气的成分是CO，燃烧生成CO2，天然气的主要成分是甲烷，燃烧生成CO2和水。所以煤炭、煤气、天然气中，煤炭对大气污染最严重；它对大气的主要污染物是粉尘、二氧化硫等。
答：（1）每天烧开这些水至少需要3.36×108J的热量；
（2）煤炭对大气污染最严重；它对大气的主要污染物是粉尘、二氧化硫等。
