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1. 干电池是一种锌锰电池,也有人叫它“碳锌电池”,其负极是用锌做成的圆筒,做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品;正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合剂包围.碳棒和圆筒之间填充氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物,称为“电糊”.电池口用沥青、松香等配成的封口物封牢,这样使得干电池便于携带(如图所示).
(1) 电池的正极是
(2) 干电池在放电时,电池内发生
(1) 电池的正极是
碳棒
,负极是锌筒
.(2) 干电池在放电时,电池内发生
化学变化
,所以人们称它为化学
电池.答案
(1) 碳棒 锌筒
(2) 化学变化 化学
(2) 化学变化 化学
解析
【分析】
这道题围绕常见的锌锰干电池展开，解题时首先可以结合题干给出的电池结构描述，同时对照原电池电子流动的规律：电子在外电路中从负极流出，定向移动流向正极，快速确定正负极。第二问需要结合化学电池的基本定义思考，电池向外供电的过程本质是内部的化学物质发生反应，将化学能转化为电能，由此对应得到两个空的答案。
【解析】
(1) 根据题干信息明确说明干电池的负极为锌制作的圆筒，正极为碳棒，同时结合图中电子的移动方向，电子从锌筒一侧沿外电路流向碳棒一侧，也可验证碳棒为正极，锌筒为负极。
(2) 干电池放电的过程中，电池内部的反应物之间会发生化学反应，将存储的化学能转化为电能对外输出，这类依靠化学反应实现电能输出的电池被称为化学电池。
【答案】
(1) 碳棒 锌筒
(2) 化学变化 化学
【知识点】
原电池正负极判断；化学电源概念
【点评】
本题属于化学电源的基础常识题，难度较低，既可以直接从题干给出的描述提取答案，也可以结合原电池的基础规律推导，主要考察学生对常见干电池结构和基本原理的识记与理解。
【难度系数】
0.9
这道题围绕常见的锌锰干电池展开，解题时首先可以结合题干给出的电池结构描述，同时对照原电池电子流动的规律：电子在外电路中从负极流出，定向移动流向正极，快速确定正负极。第二问需要结合化学电池的基本定义思考，电池向外供电的过程本质是内部的化学物质发生反应，将化学能转化为电能，由此对应得到两个空的答案。
【解析】
(1) 根据题干信息明确说明干电池的负极为锌制作的圆筒，正极为碳棒，同时结合图中电子的移动方向，电子从锌筒一侧沿外电路流向碳棒一侧，也可验证碳棒为正极，锌筒为负极。
(2) 干电池放电的过程中，电池内部的反应物之间会发生化学反应，将存储的化学能转化为电能对外输出，这类依靠化学反应实现电能输出的电池被称为化学电池。
【答案】
(1) 碳棒 锌筒
(2) 化学变化 化学
【知识点】
原电池正负极判断；化学电源概念
【点评】
本题属于化学电源的基础常识题，难度较低，既可以直接从题干给出的描述提取答案，也可以结合原电池的基础规律推导，主要考察学生对常见干电池结构和基本原理的识记与理解。
【难度系数】
0.9
驱动性
问题
2. 目前市面上的电动车 80%～90%用的是铅酸蓄电池,而铅酸蓄电池的一个缺点就是不耐低温. 一般情况下,蓄电池的最佳使用温度为$25\ °\mathrm{C}$,温度每下降$1\ °\mathrm{C}$,电瓶的可用容量下降约0.8%. 铅酸电池利用化学反应进行放电. 进入冬季,气温下降,铅酸电池中的溶液温度降低,其中的物质活性随之下降,转化效率低,引起电池放电电压降低,使得电池的可用容量降低,耗电变快,发生化学反应时,产生和释放的电量就会减少. 一旦温度低于$15\ °\mathrm{C}$,蓄电池的续航能力就变得越来越差,气温降至$0\ °\mathrm{C}$以下,续航里程将会下降$\dfrac{1}{3}$左右. 低温下,充电要更慢一些,因为电池充电需要“加热”. 冬天气温较低,当电池电芯温度低于$0\ °\mathrm{C}$时,系统会先给电池电芯加热,当其温度达到$5\ °\mathrm{C}$时,才会开始给电池充电.
(1) 铅酸蓄电池工作时将
(2) 某天气温为$16∼25\ °\mathrm{C}$,则电瓶的可用容量在当天气温最低时与最佳状态时比较下降约
(3) 为缩短电动车充电时间,请你提出一条冬季电动车充电的合理建议:
问题
2. 目前市面上的电动车 80%～90%用的是铅酸蓄电池,而铅酸蓄电池的一个缺点就是不耐低温. 一般情况下,蓄电池的最佳使用温度为$25\ °\mathrm{C}$,温度每下降$1\ °\mathrm{C}$,电瓶的可用容量下降约0.8%. 铅酸电池利用化学反应进行放电. 进入冬季,气温下降,铅酸电池中的溶液温度降低,其中的物质活性随之下降,转化效率低,引起电池放电电压降低,使得电池的可用容量降低,耗电变快,发生化学反应时,产生和释放的电量就会减少. 一旦温度低于$15\ °\mathrm{C}$,蓄电池的续航能力就变得越来越差,气温降至$0\ °\mathrm{C}$以下,续航里程将会下降$\dfrac{1}{3}$左右. 低温下,充电要更慢一些,因为电池充电需要“加热”. 冬天气温较低,当电池电芯温度低于$0\ °\mathrm{C}$时,系统会先给电池电芯加热,当其温度达到$5\ °\mathrm{C}$时,才会开始给电池充电.
(1) 铅酸蓄电池工作时将
化学
能转化为电
能;给蓄电池充电时,电
能转化为化学
能.(2) 某天气温为$16∼25\ °\mathrm{C}$,则电瓶的可用容量在当天气温最低时与最佳状态时比较下降约
7.2
%.(3) 为缩短电动车充电时间,请你提出一条冬季电动车充电的合理建议:
将电动车放在比较温暖的地方充电
.答案
(1) 化学 电 电 化学
(2) 7.2
(3) 将电动车放在比较温暖的地方充电
(2) 7.2
(3) 将电动车放在比较温暖的地方充电
解析
【分析】
我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第一小问回忆蓄电池的工作和充电过程的能量逻辑：蓄电池对外供电（工作）时依靠内部化学反应输出电能，充电时是外接电源把能量储存进电池，对应不同的能量转化方向。
2. 第二小问先从题干提取已知条件：最佳温度是25℃，温度每降1℃容量降0.8%，当天最低气温是16℃，先算出两个温度的差值，再乘以0.8%就能得到容量下降的比例。
3. 第三小问从题干找冬季充电慢的原因：电芯温度低于0℃时系统要先加热到5℃才开始充电，想要缩短充电时间，就要减少加热环节消耗的时间，对应给出合理方案即可。
【解析】
(1) 铅酸蓄电池工作放电时，内部发生化学反应向外输出电能，因此将化学能转化为电能；给蓄电池充电时，外接电源输入电能，将能量以化学能的形式储存在电池内部，因此将电能转化为化学能。
(2) 当天最低气温为16℃，和最佳温度25℃的差值为：25℃ - 16℃ = 9℃，总容量下降比例为9 × 0.8% = 7.2%。
(3) 冬季电芯温度低时需要先预热才能充电，将电动车放在温暖的地方充电，能让电芯初始温度更高，减少预热消耗的时间，从而缩短整体充电时长。
【答案】
(1) 化学 电 电 化学
(2) 7.2
(3) 将电动车放在比较温暖的地方充电
【知识点】
能量转化，电池特性，物理与生活
【点评】
本题结合生活中电动车冬季使用的真实场景命题，既考察了蓄电池能量转化的基础概念，又锻炼了学生从题干提取有效信息、结合简单计算解决实际问题的能力，引导学生把物理知识和日常现象关联起来，整体难度较低。
【难度系数】
0.8
我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第一小问回忆蓄电池的工作和充电过程的能量逻辑：蓄电池对外供电（工作）时依靠内部化学反应输出电能，充电时是外接电源把能量储存进电池，对应不同的能量转化方向。
2. 第二小问先从题干提取已知条件：最佳温度是25℃，温度每降1℃容量降0.8%，当天最低气温是16℃，先算出两个温度的差值，再乘以0.8%就能得到容量下降的比例。
3. 第三小问从题干找冬季充电慢的原因：电芯温度低于0℃时系统要先加热到5℃才开始充电，想要缩短充电时间，就要减少加热环节消耗的时间，对应给出合理方案即可。
【解析】
(1) 铅酸蓄电池工作放电时，内部发生化学反应向外输出电能，因此将化学能转化为电能；给蓄电池充电时，外接电源输入电能，将能量以化学能的形式储存在电池内部，因此将电能转化为化学能。
(2) 当天最低气温为16℃，和最佳温度25℃的差值为：25℃ - 16℃ = 9℃，总容量下降比例为9 × 0.8% = 7.2%。
(3) 冬季电芯温度低时需要先预热才能充电，将电动车放在温暖的地方充电，能让电芯初始温度更高，减少预热消耗的时间，从而缩短整体充电时长。
【答案】
(1) 化学 电 电 化学
(2) 7.2
(3) 将电动车放在比较温暖的地方充电
【知识点】
能量转化，电池特性，物理与生活
【点评】
本题结合生活中电动车冬季使用的真实场景命题，既考察了蓄电池能量转化的基础概念，又锻炼了学生从题干提取有效信息、结合简单计算解决实际问题的能力，引导学生把物理知识和日常现象关联起来，整体难度较低。
【难度系数】
0.8
3. 目前我国新能源汽车所用电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池.“刀片电池”是我国新一代磷酸铁锂电池的一个名称,如图所示,刀片电池延续了磷酸铁锂的技术路线,通过改变电芯的形状优化了磷酸铁锂电池的性能.测试结果发现,这款电池在电池的空间利用率、能量密度、电池结构强度、电池轻量化、电池安全性等方面具有更优化的设计.电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所能储存的电能.电池的能量密度一般分质量能量密度和体积能量密度两个维度$(电池质量能量密度=\dfrac{储存电能}{质量};电池体积能量密度=\dfrac{储存电能}{体积})$.多片“刀片电池”串联起来就组成电池组,国内某车型所安装的电池组的相关数据如表所示.
续表
| 任务一 | 调查电池的发展、结构、功能、种类 |
| --- | --- |
| 驱动性问题 |
(1) 该电池组在充电过程中主要将电能转化为
(2) 由表中数据可知,这个磷酸铁锂电池的平均密度为
① 空间利用率 ② 能量密度 ③ 电池结构强度 ④ 电池轻量化 ⑤ 电池安全性 |
| 任务二 | 制作水果电池 |
续表
| 任务一 | 调查电池的发展、结构、功能、种类 |
| --- | --- |
| 驱动性问题 |
(1) 该电池组在充电过程中主要将电能转化为
化学
能.(2) 由表中数据可知,这个磷酸铁锂电池的平均密度为
$2.5× 10^{3}$
$\mathrm{kg}/\mathrm{m}^3$;通常情况下,三元锂电池的平均密度大约是$4.5× 10^{3} ∼ 5× 10^{3}\ \mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$,这就体现了磷酸铁锂电池在④
(填序号)方面比三元锂电池具有更优化的设计.① 空间利用率 ② 能量密度 ③ 电池结构强度 ④ 电池轻量化 ⑤ 电池安全性 |
| 任务二 | 制作水果电池 |
答案
(1) 化学
(2) $2.5× 10^{3}$ ④
(2) $2.5× 10^{3}$ ④
解析
【分析】
这道题结合新能源电池的实际场景展开，解题思路如下：
1. 第一小问回忆蓄电池充电的能量转化规律：充电过程消耗电能，将能量以化学能的形式存储起来，直接得到转化的能量形式。
2. 第二小问首先利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，代入题目给出的电池总质量和总体积数据，计算得到磷酸铁锂电池的平均密度；再将计算结果和题干给出的三元锂电池密度范围对比，发现磷酸铁锂电池密度更小，相同体积下质量更轻，匹配题干给出的几个优化方向，选出对应的序号即可。
【解析】
(1) 电池充电时，外部输入的电能会转化为化学能储存在电池内部，因此该空填化学。
(2) 根据密度定义式$\rho=\frac{m}{V}$，代入表格中电池组的总质量与总体积数据计算，可得该磷酸铁锂电池的平均密度为$2.5×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$；该密度远小于三元锂电池$4.5×10^3∼5×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$的密度范围，说明相同体积下磷酸铁锂电池质量更小，对应了电池轻量化的优势，因此选④。
【答案】
(1) 化学 (2) $2.5× 10^{3}$；④
【知识点】
能量转化；密度计算；新能源电池特性
【点评】
本题紧密结合当下新能源汽车的热点科技场景命题，将基础物理知识点和工业应用常识结合，难度较低，既考察了学生对基础能量转化、密度公式的掌握程度，也引导学生学会用物理知识分析实际科技产品的优势特点，注意审题时抓住密度更小对应同体积质量更轻的逻辑，即可顺利选出对应选项。
【难度系数】
0.7
这道题结合新能源电池的实际场景展开，解题思路如下：
1. 第一小问回忆蓄电池充电的能量转化规律：充电过程消耗电能，将能量以化学能的形式存储起来，直接得到转化的能量形式。
2. 第二小问首先利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，代入题目给出的电池总质量和总体积数据，计算得到磷酸铁锂电池的平均密度；再将计算结果和题干给出的三元锂电池密度范围对比，发现磷酸铁锂电池密度更小，相同体积下质量更轻，匹配题干给出的几个优化方向，选出对应的序号即可。
【解析】
(1) 电池充电时，外部输入的电能会转化为化学能储存在电池内部，因此该空填化学。
(2) 根据密度定义式$\rho=\frac{m}{V}$，代入表格中电池组的总质量与总体积数据计算，可得该磷酸铁锂电池的平均密度为$2.5×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$；该密度远小于三元锂电池$4.5×10^3∼5×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$的密度范围，说明相同体积下磷酸铁锂电池质量更小，对应了电池轻量化的优势，因此选④。
【答案】
(1) 化学 (2) $2.5× 10^{3}$；④
【知识点】
能量转化；密度计算；新能源电池特性
【点评】
本题紧密结合当下新能源汽车的热点科技场景命题，将基础物理知识点和工业应用常识结合，难度较低，既考察了学生对基础能量转化、密度公式的掌握程度，也引导学生学会用物理知识分析实际科技产品的优势特点，注意审题时抓住密度更小对应同体积质量更轻的逻辑，即可顺利选出对应选项。
【难度系数】
0.7
