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6. 2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”. 下列说法正确的是 (
A.抽水蓄能时是将机械能转化为电能
B.放水发电时是将机械能转化为电能
C.通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100%
D.风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的
B
)A.抽水蓄能时是将机械能转化为电能
B.放水发电时是将机械能转化为电能
C.通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100%
D.风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的
答案
B
解析
【分析】
我们可以结合能量转化的原理、能量守恒定律以及能量转化的方向性，对每个选项逐一分析判断：
1. 分析A选项：抽水蓄能时，是利用电网过剩的电能驱动水泵将水抽到高处，此过程消耗电能，获得水的机械能（重力势能），因此是电能转化为机械能，A错误；
2. 分析B选项：放水发电时，高处的水具有重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，推动发电机发电，将机械能转化为电能，B正确；
3. 分析C选项：根据能量守恒定律，任何能量转化过程中都会存在能量损耗（如克服摩擦、热量散失等），所以能量转化效率不可能达到100%，C错误；
4. 分析D选项：能量的转化具有方向性，虽然部分能量可以相互转化，但转化需要特定条件，且无法自发逆向转化而不引起其他变化，比如内能不能自发全部转化为电能，因此能量转化有方向性，D错误。
【解析】
A. 抽水蓄能时，消耗电能将水抽到高处，水的重力势能增加，是电能转化为机械能，故A错误；
B. 放水发电时，水的机械能（重力势能转化为动能）推动发电机发电，实现机械能到电能的转化，故B正确；
C. 能量转化过程中不可避免存在能量损失（如摩擦耗能、热量散失等），因此能量转化效率不可能达到100%，故C错误；
D. 能量的转化具有方向性，即使风能、光能等可以与电能、机械能相互转化，也需要特定条件，并非无方向性，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
1. 能量转化判断
2. 能量转化的方向性
3. 能量守恒定律
【点评】
本题以实际工程（丰宁抽水蓄能电站）为背景，考查能量相关的核心知识点，将物理知识与生活科技应用结合，既考查学生对基础知识的掌握，也引导学生关注科技发展中的物理原理，提升知识应用能力。
【难度系数】
0.8
我们可以结合能量转化的原理、能量守恒定律以及能量转化的方向性，对每个选项逐一分析判断：
1. 分析A选项：抽水蓄能时，是利用电网过剩的电能驱动水泵将水抽到高处，此过程消耗电能，获得水的机械能（重力势能），因此是电能转化为机械能，A错误；
2. 分析B选项：放水发电时，高处的水具有重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，推动发电机发电，将机械能转化为电能，B正确；
3. 分析C选项：根据能量守恒定律，任何能量转化过程中都会存在能量损耗（如克服摩擦、热量散失等），所以能量转化效率不可能达到100%，C错误；
4. 分析D选项：能量的转化具有方向性，虽然部分能量可以相互转化，但转化需要特定条件，且无法自发逆向转化而不引起其他变化，比如内能不能自发全部转化为电能，因此能量转化有方向性，D错误。
【解析】
A. 抽水蓄能时，消耗电能将水抽到高处，水的重力势能增加，是电能转化为机械能，故A错误；
B. 放水发电时，水的机械能（重力势能转化为动能）推动发电机发电，实现机械能到电能的转化，故B正确；
C. 能量转化过程中不可避免存在能量损失（如摩擦耗能、热量散失等），因此能量转化效率不可能达到100%，故C错误；
D. 能量的转化具有方向性，即使风能、光能等可以与电能、机械能相互转化，也需要特定条件，并非无方向性，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
1. 能量转化判断
2. 能量转化的方向性
3. 能量守恒定律
【点评】
本题以实际工程（丰宁抽水蓄能电站）为背景，考查能量相关的核心知识点，将物理知识与生活科技应用结合，既考查学生对基础知识的掌握，也引导学生关注科技发展中的物理原理，提升知识应用能力。
【难度系数】
0.8
7. 《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”(如图). 使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中. 下列说法正确的是 (
A.这是一台“永动机”
B.水在输送过程中重力势能不变
C.转轮转速越快输水做功功率越大
D.上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
C
)A.这是一台“永动机”
B.水在输送过程中重力势能不变
C.转轮转速越快输水做功功率越大
D.上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
答案
C
解析
【分析】
我们需要结合物理概念逐个分析选项，理清解题思路：
1. 分析A选项：永动机违反能量守恒定律，是无法制成的，高转筒车依靠流水的能量驱动，并非不消耗能量的永动机。
2. 分析B选项：重力势能与物体的质量和高度有关，水被输送到高处，高度增加，质量不变，重力势能会发生变化。
3. 分析C选项：功率是表示做功快慢的物理量，转轮转速越快，单位时间内提升的水越多，相同提升高度下，单位时间内做功越多，功率越大。
4. 分析D选项：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动，上、下转轮的轴都固定，需判断其滑轮类型。
【解析】
A. 永动机违背能量守恒定律，不可能存在，高转筒车是依靠流水的能量来工作的，不属于永动机，故A错误；
B. 水在输送过程中，高度不断升高，质量不变，根据重力势能的影响因素，其重力势能增大，故B错误；
C. 功率是反映做功快慢的物理量，转轮转速越快，单位时间内被提升的水的质量越多，在提升高度相同的情况下，单位时间内做的功越多，即输水做功的功率越大，故C正确；
D. 定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体一起运动，上、下两个转轮的轴都固定不动，因此都属于定滑轮，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
重力势能、功率、滑轮的分类
【点评】
本题以古代水利工具为载体，将物理知识与传统文化结合，考查了能量守恒、机械能、功率和滑轮的相关知识，解题关键是准确理解各物理概念的内涵，结合装置的工作原理分析选项。
【难度系数】
0.6
我们需要结合物理概念逐个分析选项，理清解题思路：
1. 分析A选项：永动机违反能量守恒定律，是无法制成的，高转筒车依靠流水的能量驱动，并非不消耗能量的永动机。
2. 分析B选项：重力势能与物体的质量和高度有关，水被输送到高处，高度增加，质量不变，重力势能会发生变化。
3. 分析C选项：功率是表示做功快慢的物理量，转轮转速越快，单位时间内提升的水越多，相同提升高度下，单位时间内做功越多，功率越大。
4. 分析D选项：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动，上、下转轮的轴都固定，需判断其滑轮类型。
【解析】
A. 永动机违背能量守恒定律，不可能存在，高转筒车是依靠流水的能量来工作的，不属于永动机，故A错误；
B. 水在输送过程中，高度不断升高，质量不变，根据重力势能的影响因素，其重力势能增大，故B错误；
C. 功率是反映做功快慢的物理量，转轮转速越快，单位时间内被提升的水的质量越多，在提升高度相同的情况下，单位时间内做的功越多，即输水做功的功率越大，故C正确；
D. 定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体一起运动，上、下两个转轮的轴都固定不动，因此都属于定滑轮，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
重力势能、功率、滑轮的分类
【点评】
本题以古代水利工具为载体，将物理知识与传统文化结合，考查了能量守恒、机械能、功率和滑轮的相关知识，解题关键是准确理解各物理概念的内涵，结合装置的工作原理分析选项。
【难度系数】
0.6
8. 如图所示是小雨学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法正确的是 (
A.能量在转化的过程中总量越来越少
B.实验室常用的酒精燃料属于可再生能源
C.能量的转化和转移具有方向性
D.轮子的转动说明永动机是可以实现的
C
)A.能量在转化的过程中总量越来越少
B.实验室常用的酒精燃料属于可再生能源
C.能量的转化和转移具有方向性
D.轮子的转动说明永动机是可以实现的
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，需结合能量守恒定律、能源分类、能量转化的方向性以及永动机的相关知识，逐一分析每个选项：
1. 分析选项A：回忆能量守恒定律的核心内容，能量在转化和转移过程中总量保持不变，由此判断该选项错误。
2. 分析选项B：明确可再生能源的定义，实验室常用的酒精燃料依赖化石能源加工而成，无法在短期内大量再生，属于不可再生能源，因此该选项错误。
3. 分析选项C：能量的转化和转移具有方向性是自然界的普遍规律，比如内能只能自发从高温物体转移到低温物体，该选项符合这一规律，是正确的。
4. 分析选项D：永动机违背能量守恒定律，不可能实现，轮子转动是内能转化为机械能的过程，但存在能量损耗，无法持续运转，所以该选项错误。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：根据能量守恒定律，能量在转化过程中总量始终保持不变，并非越来越少，故A错误。
B选项：实验室常用的酒精燃料属于不可再生能源，其生产依赖化石能源，无法在短期内从自然界大量获取，故B错误。
C选项：能量的转化和转移具有方向性，这是自然界的基本规律，例如热传递只能自发地从高温物体向低温物体进行，故C正确。
D选项：永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的，轮子转动是内能转化为机械能的过程，但过程中存在能量损耗，无法持续运转，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
能量守恒定律、能量转化的方向性、能源分类
【点评】
本题考查了能量相关的基础概念，需要学生准确理解能量守恒定律、能源分类标准以及能量转化的方向性，区分易混淆知识点，加深对能量相关规律的认识。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合能量守恒定律、能源分类、能量转化的方向性以及永动机的相关知识，逐一分析每个选项：
1. 分析选项A：回忆能量守恒定律的核心内容，能量在转化和转移过程中总量保持不变，由此判断该选项错误。
2. 分析选项B：明确可再生能源的定义，实验室常用的酒精燃料依赖化石能源加工而成，无法在短期内大量再生，属于不可再生能源，因此该选项错误。
3. 分析选项C：能量的转化和转移具有方向性是自然界的普遍规律，比如内能只能自发从高温物体转移到低温物体，该选项符合这一规律，是正确的。
4. 分析选项D：永动机违背能量守恒定律，不可能实现，轮子转动是内能转化为机械能的过程，但存在能量损耗，无法持续运转，所以该选项错误。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：根据能量守恒定律，能量在转化过程中总量始终保持不变，并非越来越少，故A错误。
B选项：实验室常用的酒精燃料属于不可再生能源，其生产依赖化石能源，无法在短期内从自然界大量获取，故B错误。
C选项：能量的转化和转移具有方向性，这是自然界的基本规律，例如热传递只能自发地从高温物体向低温物体进行，故C正确。
D选项：永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的，轮子转动是内能转化为机械能的过程，但过程中存在能量损耗，无法持续运转，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
能量守恒定律、能量转化的方向性、能源分类
【点评】
本题考查了能量相关的基础概念，需要学生准确理解能量守恒定律、能源分类标准以及能量转化的方向性，区分易混淆知识点，加深对能量相关规律的认识。
【难度系数】
0.6
9. 各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的. 下列几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是 (
①树林 ②太阳 ③燃煤电厂 ④空调
A.①②③④
B.②③④①
C.②①③④
D.①③④②
C
)①树林 ②太阳 ③燃煤电厂 ④空调
A.①②③④
B.②③④①
C.②①③④
D.①③④②
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，首先需要理清能量转化的源头和先后顺序：地球上绝大多数能量的初始来源是太阳；树林通过光合作用将太阳能转化为自身的化学能储存起来；经过漫长的地质变化，树林形成煤炭，燃煤电厂燃烧煤炭，将煤炭的化学能转化为电能；空调工作时消耗电能，实现能量的进一步转化。所以我们要按照能量从初始到后续转化的逻辑，依次确定每个环节的顺序。
【解析】
1. 太阳是地球上几乎所有能量的最初来源，所以排在第一位的是②太阳；
2. 树林通过光合作用，把太阳能转化为生物质能（化学能），所以接下来是①树林；
3. 燃煤电厂燃烧由古代树林形成的煤炭，将煤炭中的化学能转化为电能，所以之后是③燃煤电厂；
4. 空调工作时消耗电能，将电能转化为其他形式的能，最后是④空调。
因此正确的排列顺序是②①③④，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
能量转化的方向性、太阳能的转化、能量转化顺序
【点评】
本题考查能量转化的顺序和方向性，需要结合生活实际和自然规律理解能量的传递转化过程，重点是明确地球上能量的初始来源以及各环节的能量转化逻辑。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，首先需要理清能量转化的源头和先后顺序：地球上绝大多数能量的初始来源是太阳；树林通过光合作用将太阳能转化为自身的化学能储存起来；经过漫长的地质变化，树林形成煤炭，燃煤电厂燃烧煤炭，将煤炭的化学能转化为电能；空调工作时消耗电能，实现能量的进一步转化。所以我们要按照能量从初始到后续转化的逻辑，依次确定每个环节的顺序。
【解析】
1. 太阳是地球上几乎所有能量的最初来源，所以排在第一位的是②太阳；
2. 树林通过光合作用，把太阳能转化为生物质能（化学能），所以接下来是①树林；
3. 燃煤电厂燃烧由古代树林形成的煤炭，将煤炭中的化学能转化为电能，所以之后是③燃煤电厂；
4. 空调工作时消耗电能，将电能转化为其他形式的能，最后是④空调。
因此正确的排列顺序是②①③④，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
能量转化的方向性、太阳能的转化、能量转化顺序
【点评】
本题考查能量转化的顺序和方向性，需要结合生活实际和自然规律理解能量的传递转化过程，重点是明确地球上能量的初始来源以及各环节的能量转化逻辑。
【难度系数】
0.7
10. 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为$3000 r/min$，该柴油机活塞$1 s$对外做功
25
次. 若其效率为$40\%$，消耗$5 kg$的柴油转化成的机械能是8.6×10^{7}
$J$. 汽车制动时，由于摩擦，动能转化为内能，这些内能不能
(选填“能”或“不能”)使汽车自动地再次开动，可见能量的转化和转移具有方向
性.($q_{柴油}=4.3×10^7 J/kg$)答案
25
$8.6×10^{7}$
不能
方向
$8.6×10^{7}$
不能
方向
解析
【分析】
1. 对于柴油机做功次数：先将飞轮转速单位转换为每秒转数，四冲程柴油机一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，用每秒转数除以2即可得到1s对外做功次数。
2. 计算转化的机械能：先根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{\mathrm{放}}=mq$计算柴油完全燃烧放出的热量，再利用热机效率公式变形$W=Q_{\mathrm{放}}×\eta$计算转化的机械能。
3. 能量转化部分：汽车制动时动能转化为内能，由于能量的转化和转移具有方向性，这些内能无法自动转化为汽车的动能使其再次开动。
【解析】
1. 飞轮转速单位转换：$3000\ \mathrm{r/min} = \frac{3000}{60}\ \mathrm{r/s} = 50\ \mathrm{r/s}$，四冲程柴油机每2圈完成一个工作循环，对外做功1次，因此1s对外做功次数为$\frac{50}{2}=25$次。
2. 柴油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = mq_{\mathrm{柴油}} = 5\ \mathrm{kg} × 4.3 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 2.15 × 10^8\ \mathrm{J}$，转化的机械能：$W = Q_{\mathrm{放}} × \eta = 2.15 × 10^8\ \mathrm{J} × 40\% = 8.6 × 10^7\ \mathrm{J}$。
3. 汽车制动时，动能转化为内能，这些内能不能自动使汽车再次开动，说明能量的转化和转移具有方向性。
【答案】
25；$8.6×10^{7}$；不能；方向
【知识点】
四冲程内燃机工作原理；热值与热机效率计算；能量转化的方向性
【点评】
本题综合考查了四冲程柴油机的工作特点、热学公式应用及能量转化规律，涵盖热学多个基础知识点，需学生熟练掌握相关公式与概念，是典型的基础综合题，有助于巩固热学核心知识。
【难度系数】
0.7
1. 对于柴油机做功次数：先将飞轮转速单位转换为每秒转数，四冲程柴油机一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，用每秒转数除以2即可得到1s对外做功次数。
2. 计算转化的机械能：先根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{\mathrm{放}}=mq$计算柴油完全燃烧放出的热量，再利用热机效率公式变形$W=Q_{\mathrm{放}}×\eta$计算转化的机械能。
3. 能量转化部分：汽车制动时动能转化为内能，由于能量的转化和转移具有方向性，这些内能无法自动转化为汽车的动能使其再次开动。
【解析】
1. 飞轮转速单位转换：$3000\ \mathrm{r/min} = \frac{3000}{60}\ \mathrm{r/s} = 50\ \mathrm{r/s}$，四冲程柴油机每2圈完成一个工作循环，对外做功1次，因此1s对外做功次数为$\frac{50}{2}=25$次。
2. 柴油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = mq_{\mathrm{柴油}} = 5\ \mathrm{kg} × 4.3 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 2.15 × 10^8\ \mathrm{J}$，转化的机械能：$W = Q_{\mathrm{放}} × \eta = 2.15 × 10^8\ \mathrm{J} × 40\% = 8.6 × 10^7\ \mathrm{J}$。
3. 汽车制动时，动能转化为内能，这些内能不能自动使汽车再次开动，说明能量的转化和转移具有方向性。
【答案】
25；$8.6×10^{7}$；不能；方向
【知识点】
四冲程内燃机工作原理；热值与热机效率计算；能量转化的方向性
【点评】
本题综合考查了四冲程柴油机的工作特点、热学公式应用及能量转化规律，涵盖热学多个基础知识点，需学生熟练掌握相关公式与概念，是典型的基础综合题，有助于巩固热学核心知识。
【难度系数】
0.7
