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21．我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将能转化为电能，再将电能转化为能储存在蓄电池里。
【答案】 机械化学
【详解】[1]许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将机械能转化为电能。
[2]再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。
故填：机械；化学。
22．2025 年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1 亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持。
【答案】 方向不变
【详解】[1]在核聚变中，核能可转化为内能，但内能无法自发转化为核能，这体现了能量转化具有方向性，即能量的转化和转移是有特定方向的，不能随意反向进行。
[2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在能量的转化和转移过程中，能量的总量始终保持不变。
23．河北丰宁抽水蓄能电站是2022 年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能、太阳能资源充足时发电获得的部分能，将水抽到高处转化为水的能储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能、太阳能不稳定且转化的电能难储存的不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。
【答案】电 重力势
【详解】[1][2]电站利用风能、太阳发电，为电路提供电能；电站抽水蓄能时消耗了电能，水被抽到高处，水的重力势能增大，这一过程中电能转化为重力势能。
24．手机在充电的过程中存在能量的；用热水袋取暖属于能量的。（均选填“转移”或“转化”）
【答案】 转化转移
【详解】[1]在给手机充电的过程中，电池内部发生了化学反应，所以是将电能变成化学能存储起来，能量的形式发生了变化，所以是能量发生了转化。
[2]用热水袋取暖，能量的形式都是内能，没有发生变化，所以是能量发生了转移。
25．体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小明发现篮球落地后反弹的高度不相同。
【问题】篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？他对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想：猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球内气压大小有关；
猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关；
猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。
【证据】小明选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，每次篮球由静止释放，记录相关数据如表：
实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度/m 反弹的高度/m
1 充满气 瓷砖 0.5 0.4
2 充满气 瓷砖 1 0.75
3 充满气 实木 1 0.5
4 充满气 毛毯 1 0.15
5 未充满气 瓷砖 ①______ 0.2
6 未充满气 瓷砖 ②______ 0.56
【解释】
(1)通过分析三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关；
(2)为了充分验证猜想，你补全漏写的两个数据：①;②;【交流】
(3)实验中发现篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小明解释说，能量不可能消失的，这违背了定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了；
(4)爸爸说，反弹的高度还可能跟篮球的材质有关，于是他们找来了三个不同材质的未充气的篮球和带气压表的气筒，下一步操作是，让篮球从同一高度由静止释放到瓷砖地面，发现反弹的高度不同，说明反弹高度与跟篮球的材质有关；
【拓展】
(5)在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面1mm处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越（大/小），被测物体硬度越大；
(6)在给篮球打气时，小明发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A 处和筒口的B 处，发现A 处很热， 而B 处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是。
【答案】(1)2、3、4
(2)0.51
(3)能量守恒
(4)向球向充入相同气压的空气(5)小
(6)压缩空气做功
【详解】（1）在探究篮球反弹的高度与地面材质是否有关时，要控制“充气程度”和“下落的高度”
等因素相同，“地面材质不相同”进行探究，第2、3、4 三组实验符合要求。
（2）[1][2]探究篮球反弹的高度与篮球内气压大关系时，应改变气压，而保持下落的高度和地面材质相同，所以①填0.5，与第1 组实验对比；为了使实验根据普遍性，需多次实验，所以②填1，
与第2 组实验对比。
（3）篮球由于碰撞，部分能量转移到空气和地面上去了，但能的总量保持不变，因为要遵守“能量守恒定律”，所以能量消失的说法违背了能量守恒定律。
（4）要探究反弹的高度跟篮球的材质的关系，应改变篮球的材质，控制球内气压及其他因素不变，所以下一步操作是向球内充入空气，使球内气压相等。
（5）被测物体硬度越大，碰撞时接触时间越短，能量损失越小，反弹速度大小变化越小。
（6）A、B 两处都有活塞摩擦的情况下，温度不同，说明主要原因不是由于摩擦生热。空气在A处比B处压缩的程度更大，A处温度更高，说明主要原因是因为压缩空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高，将热量热传递到筒壁，使筒壁变热。
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26．【探究名称】探究影响篮球反弹高度的因素
【问题】学考体育训练课上，同学们在进行篮球投篮练习，小语同学发现篮球落地后反弹的高度不相同。篮球反弹的高度与哪些因素有关呢？
【证据】
（1）为了更好地确定篮球的弹性，小语准备了若干篮球，可选择下列哪个设计方案来解决这个问题；
A．把它们向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离
B．用手触摸，看哪一个球较硬
C．让它们同时从离地面相等的高度自由落下，观察哪一个反弹得高
D．把它们向地面掷下，测量它们反弹的高度
（2）确定了上述方案后，她对影响同一篮球反弹的高度因素进行以下猜想：猜想1：篮球反弹的高度可能与篮球的充气情况有关；
猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关；
猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关。
为了验证猜想3，小语选用家中三种不同材质的接触面（瓷砖地面、实木地面、毛毯地面）进行实验，记录相关数据如下表；
实验序号 充气情况 地面材质 下落的高度/m 反弹的高度/m
1 充满气 瓷砖 0.5 0.4
2 充满气 瓷砖 1 0.75
3 充满气 实木 1 0.5
4 充满气 毛毯 1 0.15
5 未充满气 瓷砖 0.5 0.2
6 未充满气 瓷砖 1 0.56
【解释】
（1）通过分析1、2 两组实验数据可知，篮球反弹的高度与有关；
（2）通过分析三组实验可知，篮球反弹的高度与地面材质有关。
【交流】通过实验小语还发现，无论地面是什么材质，篮球都无法反弹到原有的高度，最后停在地上。边上的弟弟说篮球的能量消失了，小语解释说，能量不可能减小的，这违背了定律，这些能量只是“跑”到别的地方去了。
【拓展】
（1）在工业生产中，有一种检测硬度的方法，它的原理是使用具有一定质量的物体冲击被检测物体表面，测量该物体在距被测物表面1mm 处的冲击前速度大小和冲击后的反弹速度大小，从而计 算出被测物体的硬度。请你根据以上分析：反弹速度大小变化越（选填“大”或“小”），被测物体硬度越大；
（2）在给篮球打气时，小语同学发现打气筒的筒壁变得很热。为了确定筒壁变热是因为活塞摩擦生热还是打气筒压缩空气做功使空气变热，她用手分别摸了筒底的A 处和筒口的B 处，发现A处很热，而B 处不怎么热，则筒壁发热的主要原因是，这是通过的形式改变了筒壁的内能。
【答案】 C 下落的高度 2、3、4 能量守恒 小 压缩空气做功导致发
热热传递
【详解】[1]A．将球向墙扔去，球反弹的距离大小与用力的大小有关，不能根据反弹时离墙的距离区分它们弹性的大小，故A 不符合题意；
B．球的硬度不能决定弹性的大小，故B 不符合题意；
C．将球于离地等高处由静止下落，除了球自身所受到的重力，不受其他作用力，比较它们反弹的高度，这种办法是合理的，故C 符合题意；
D．把球向地面掷下，球反弹的高度与用力的大小有关，故D 不符合题意。
故选C。
[2]通过分析1、2 两组实验数据可知，充气情况、接触面的材质相同，自由下落的高度不同，反弹的高度不同，说明篮球反弹的高度与下落的高度有关。
[3]在探究篮球反弹的高度与地面材质是否有关时，要控制“充气程度”和“下落的高度”等因素相同，“地面材质不相同”进行探究，第2、3、4 三组实验符合要求。
[4]篮球由于碰撞，能量转移到空气和地面上去了，能的总量保持不变，遵守“能量守恒定律”。
[5]被测物体硬度越大，接触时间越短，能量损失越小，反弹速度大小变化越小。
[6][7]从题图中可以看出，A、B 两处都有活塞摩擦的情况下，温度不同，说明不是由于摩擦生热造成的，空气在A处比B 处压缩的程度更大，A处温度更高，说明是因为压缩空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高，将热量热传递到筒壁，使筒壁变热。
27．如图所示为家用电冰箱原理图，液态制冷剂是极易液化和汽化的物质，通过物态变化把冰箱里面的“热”搬到外面，据图回答问题。
(1)解释冰箱能制冷的原理
(2)冰箱的电动压缩机工作时能量转化过程；
(3)炎炎夏日，气温很高，小李同学想打开冰箱门给室内降温，他能起到降温效果吗，为什么？
(4)家用空调制冷的原理与冰箱相同，为什么空调可以给室内降温？
【答案】(1)见解析
(2)将机械能转化为机械能
(3)不能，见解析
(4)见解析
【详解】（1）冷凝器里的液态氟利昂，经过一段很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子里，在这里迅速汽化，从冰箱的内部吸收热量，使冰箱内部的温度降低。
（2）压缩机实际上是一个电动机，电动机工作时，把电能转化为机械能。
（3）不能起到降温效果，冰箱内外发生热传递，冰箱起不到制冷的效果，有部分电能转化为内能，使室内温度升高。
（4）空调的压缩机安在室外，相当于把“热”从屋内移至屋外，可以起到降温作用。
28．阅读短文，回答问题。
近几年风力发电、光伏发电的兴起，为我们的工业发展提供了能源、降低了化石能源的消耗、减少了排放对环境的污染。但是，太阳能电厂、风力发电厂发电时段无法控制，导致大量的绿色能源不能充分利用。2025 年1月9 日，中国能建集团公司建设的“能储一号”全球首座300兆瓦压气储能工程全容量并网发电，解决了绿色能源不能充分利用的问题。该项目实现100%国产化，创造了单机功率、储能规模和转换效率“三个全球纪录”。
压气储能电站工作原理图如图。用电低谷时，富余的电能驱动压缩机，将空气压缩进入盐穴。压缩空气过程中产生的热量，则以储热介质——熔盐升温的方式储存在地面的集热装置（储热罐）中。用电高峰时，地下储气库释放所储存的高压空气，集热装置（储热罐）释放所储存的热量。高压空气被加热后具有极大的膨胀力，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电，产生电能向电网供电。该项目蓄储1 度电最终能放出0.72 度电。储能容量达1500 兆瓦时，预计年发电量接近5 亿千瓦时，相当于可以满足25万家庭一年的生活用电需求。“能储一号”每年将节约标准煤约16万吨，减少二氧化碳排放41.1万吨，可有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性，把用电低谷时，富余 的电能像“充电宝”一样存储，为电网安全稳定运行和新能源消纳发挥重要作用。
(1)在压气储能电站工作过程中，请分析：如图方框中的工作部位与汽油机压缩冲程能量转化相同；通过这一部位的工作使空气温度升高，增加空气的能。
(2)地下盐穴里释放的常温高压空气在“换热器2”里面通过热传递（填“吸热”或“放热”）。
(3)储热介质选用熔盐是因为熔盐的热容量大，即单位质量熔盐改变单位温度时吸收或放出的热量多。由此可以说明熔盐的大。
(4)该项目的能量转换效率为%；假设每年节约的标准煤完全燃烧，会释放J的能量（标准煤热值为3×107J / kg）。
【答案】(1) 空气压缩机内
(2)吸热
(3)比热容
(4)724.8×1015
【详解】（1）[1]汽油机压缩冲程中，活塞对气体做功，将机械能转化为内能；压气储能电站中，空气压缩机用电能驱动，对空气做功使其压缩，同样是机械能转化为内能，与汽油机压缩冲程的能量转化一致。
[2]空气压缩机压缩空气时，通过做功的方式增大了空气的内能，将机械能转化为内能。
（2）用电高峰时，储热罐中的熔盐释放热量，高压空气通过换热器 2 时，会吸收熔盐的热量，从而被加热以驱动膨胀机发电。
（3）储热介质选用熔盐是因为熔盐的比热容大。比热容是指单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量，熔盐的比热容大，意味着其储热能力强，适合作为储热介质。
（4）[1]该项目的能量转换效率为
[2]假设每年节约的标准煤完全燃烧，释放的能量为Q = mq = 16×104×103kg×3×107 J/kg = 4.8×1015 J
29．据统计，每燃烧1kg 燃油约排放3.3kg 二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。
(1)氢燃料电池将化学能直接转化为能。
(2)当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力。
(3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。
①求卡车的行驶速度。
②求卡车所受摩擦力。
③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km 可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q 取4.3×107J/kg）
【答案】(1)电
(2)3500N
(3)①20m/s；②8600N；③132kg。
【详解】（1）如图所示，氢气输入到氢燃料电池中，氢燃料电池将化学能直接转化为电能，为电动机供电。
（2）根据压强的定义可得瓶内壁1cm2的面积上受到的压力为F 压=pS=3.5×107Pa×1×10-4m2=3500N
（3）①由题意可知，卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，则其速度为
②由题意可知，卡车在水平路面上做匀速直线运动，处于平衡状态，则由二力平衡条件可知F 牵=f，由公式P=F 牵v 可得卡车所受摩擦力大小为f = F牵
③由题意可知，卡车在水平路面上匀速行驶1h，发动机输出的有用功为W 有=Pt=172000W×3600s=6.192×108J
若改用燃油卡车，发动机效率取36%，则需燃料提供的能量为 需要消耗燃油的质量为
释放的二氧化碳的质量为m0=40×3.3kg=132kg
30．请阅读《空气储能》并回答问题。
空气储能电站
2024 年4月30 日，由我国自主研发和建设的全球最大压缩空气储能电站并网发电，如图1 所示。这一新型储能技术不仅展示了我国在新能源领域的实力，也为全球能源转型提供了新的范例。
该项目工作原理如图2 所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”，储存1 度电最终能放出0.72 度电，装机功率300 兆瓦。每年发电量可达6 亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约19万吨，减少二氧化碳排放约49万吨。可连续放电6小时，使用期长达40年。
该电站的建成将进一步提升我国新能源利用效率，为构建清洁、低碳、安全高效的现代能源体系奠定坚实基础。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为能。
(2)常温高压空气通过“换热器2”转换成高温高压空气的过程需要（选填“吸热”或“放热”）。
(3)该项目的能量转换效率为%，该项目每年发电6 亿度，则消耗亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1 位小数）
【答案】(1)内
(2)吸热
(3)728.3
【详解】（1）电网中多余的电能通过电动机转化为机械能。机械能再通过空气压缩机将空气压缩
到地下盐穴中，因为压缩空气做功，此时空气的内能增加，因此机械能转化为空气的内能。
（2）常温高压空气通过换热器2 变成高温高压空气，说明空气的温度升高。温度升高需要吸收热量，因此常温高压空气在“换热器2”处吸热。
（3）[1]题目中给出“储存1 度电最终能放出0.72 度电”，该项目的能量转换效率为
[2]已知每年发电量为6 亿度，效率为72%，因此消耗的电能为E消耗 亿度31．阅读短文，回答问题。
DMI5.0 双模混合动力技术
2024 年5月28 日，我国某新能源汽车生产厂家自主研发的第五代DM 技术发布会暨两款新车发布会在陕西西安举行，作为插电式混合动力的研发成果，该第五代DM技术可实现发动机的效率最高达46%，最低百公里亏电油耗3L 和最长综合续航2100公里，这些数据在全球汽车市场首屈一指。
DMI5.0是该厂家的最新一代的双模混合动力技术，该动力系统的汽车，在电池电量充足的情 况下，电池为电动机供电，当电池电量不足时，系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。其驱动原理如图甲所示：行驶动力可由电动机或发动机单独提供，也可以由二者同时提供。
为节约能源，该混合动力汽车采用再生制动器，开启时它把汽车刹车制动时消耗的一部分动能转化为电能储存在蓄电池中。普通汽车刹车时可看作动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除了用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，开启再生制动器，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。
(1)“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，汽车用水冷却发动机是因为水的较大。
(2)发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于简单电路中的。
(3)当电池电量不足时，插电式混合动力汽车的动力由发动机提供。发动机是内燃机，通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功，发动机产生动力的冲程是（填选项）。
A． B． C． D．
(4)在测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s 与对应的速度大小v，计算出动能EK，画出EK随s 变化的图像如图乙所示。图乙中，（选填“①”或“②”) 表示开启再生制动器的图线。
(5)若汽车亏电时在平直道路上匀速行驶100km，消耗汽油3L，在此过程中所受阻力为400N，发动机的效率为46%，且剩余能量全部用于为电池充电。则消耗的汽油完全燃烧放出的能量为J，电池所增加的电能为J。（汽油密度取0.8×103 kg / m3 ，汽油热值取5×107J / kg）
【答案】(1)比热容
(2)用电器
(3)B
(4)②
(5) 1.2×1081.52×107
【详解】（1）由于水的比热容较大，相同质量的水和其它物质，升高相同的温度，水能吸收更多的热量，所以汽车用水冷却发动机。
（2）发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，相当于电路中的用电器。
（3）A．发动机产生动力的冲程是做功冲程，由A 选项图可知，是进气门打开，排气门关闭，所以是吸气冲程，故A 不符合题意；
B．由B 选项图可知，进气门和排气门都关闭，活塞下移，是做功冲程，故B符合题意；
C．由C 选项图可知，进气门和排气门都关闭，活塞上移，是压缩冲程，故C 不符合题意；
D．由D 选项图可知，是进气门关闭，排气门打开，所以是排气冲程，故D 不符合题意。故选B。
（4）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，开启再生制动器，有部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，因此汽车运动的距离减小，所以开启再生制动器的图线是②。
（5）[1]由题意可知，最低百公里亏电油耗3L，则汽车消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.8×103kg/m3×3×10-3m3=2.4kg
汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q=2.4kg×5×107J/kg=1.2×108J
[2]由题意可知，最高发动机的效率高达46%，汽油机输出的有用能量W 有用=Q放η=1.2×108J×46%=5.52×107J
汽车所受阻力为400N，汽车做匀速直线运动，受力平衡，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力F=f=400N
汽车克服阻力所做的功W=Fs=400N×100×103m=4×107J
则最终蓄电池增加的能量W 电=W 有用-W 机械=5.52×107J-4×107J=1.
