《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

18. 如图是十三世纪法国亨内考设计的“魔轮”,轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了12个相同的活动短杆,杆端分别套上一个相同重球,他认为由于右侧重球距离转轴较远,即重力的力臂较大,转轮会沿顺时针方向越转越快,其实根据能量守恒的原理,无须精确测量就能判定他的这一设想是不能实现的.

答案： 力臂 能量守恒

19. 如图所示,白炽灯的能量转化示意图表明其工作时的效率为10%;一盏工作时效率为60%的节能灯,要达到60W白炽灯的亮度,其功率应为10W.节能灯产生的内能散失到空气中,无法自动转化为电能,表明能量的转化具有方向性.

答案： 【解析】：
本题主要考查能量转化效率的计算以及能量转化与转移的方向性。
首先，来看白炽灯的能量转化示意图。从图中可知，白炽灯消耗的电能是$100J$，其中转化为光能的部分只有$10J$，其余$90J$都转化为了内能。因此，白炽灯的工作效率可以通过以下公式计算：$\eta_{白炽灯} = \frac{W_{光能}}{W_{电能}} × 100\% = \frac{10}{100} × 100\% = 10\%$。
接着，来看节能灯的情况。题目中给出，节能灯的工作效率为$60\%$，要达到$60W$白炽灯的亮度。由于亮度与光能输出直接相关，可以假设$60W$白炽灯的光能输出就是其亮度所对应的能量。那么，节能灯要达到同样的光能输出，其消耗的电能应该如何计算呢？
设节能灯的功率为$P$，则有：$P × 60\% = 60 × 10\% $（因为白炽灯的光能输出只占其消耗电能的$10\%$），
解这个方程，得到：$P = \frac{60 × 10\%}{60\%} = 10W$。
最后，来看能量的转化具有什么特性。题目中提到，节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能。这表明能量的转化具有方向性，即能量不能自发地从低温物体传导到高温物体，也不能自发地从低能级转化为高能级。这就是热力学第二定律所描述的内容。
【答案】：
$10\%$；$10$；方向性。

20.(2024·新疆)“三峡引领号”——全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台,是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果.
(1)风能是可再生(填“可再生”或“不可再生”)能源.风力发电将空气的机械能转化为电能,电能是二次能源.
(2)“三峡引领号”与北斗系统建立关联,利用电磁波(填“超声波”或“电磁波”)向工作人员传递平台运动的动态信息.当海上风速变大时,应增加(填“增加”或“减少”)平台内水仓中水的质量,使平台下沉一些,保持平台稳定.给“三峡引领号”风力发电机安装消声器,通过防止噪声产生来降低噪声.
(3)当风速为v时,风力发电机的发电功率为1200kW,风力发电机叶片转动一圈的发电量为2.5kW·h,则风力发电机叶片的转速为每分钟转动8圈;若风力发电机叶片的转速与风速成正比,风力发电机的发电功率与风速的三次方成正比,则当风速为2v时,风力发电机叶片转动一圈的发电量为10kW·h.

答案：
(1)可再生 机械 二
(2)电磁波 增加 产生
(3)8 10

21.(7分)(2024·扬州)阅读短文,回答问题.
2024年4月30日,全球最大压缩空气储能项目并网发电,这是我国新型储能技术应用的一个里程碑.
该项目工作原理如图所示,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$1.9×10^8kg,$减少二氧化碳排放约$4.9×10^8kg.$可连续放电6小时,使用期长达40年.
(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____内____能.
(2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置,常温高压空气在“换热器2”处____吸____热.
(3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧,释放____5.51×10¹⁵____J的能量.(标准煤热值为$2.9×10^7J/kg)$
(4)该项目的能量转换效率为____72____%.该项目每年发电6亿度,则消耗____8.3____(计算结果保留1位小数)亿度用电低谷时段电网的多余电能.
(5)从工程建设角度,要增加项目储存的能量,请提出一条建议:____增大地下盐穴的体积(合理即可)____.

答案：
(1)机械 内
(2)吸
(3)5.51×10¹⁵
(4)72 8.3
(5)增大地下盐穴的体积(合理即可)