8. 中国近年来在科技方面发展迅猛,特别是能源方面取得了骄人成绩.关于能源、能量及其转化,下列说法正确的是(
A.被称为“海上幽灵”的“096”核潜艇利用核聚变产生的能量来驱动
B.追溯能量的来源,我们生产、生活中利用的所有能量一定都来自太阳
C.传统的汽油机在压缩冲程中将内能转化为机械能,从而实现动力输出
D.能量的转化和转移遵循能量守恒定律
D
)A.被称为“海上幽灵”的“096”核潜艇利用核聚变产生的能量来驱动
B.追溯能量的来源,我们生产、生活中利用的所有能量一定都来自太阳
C.传统的汽油机在压缩冲程中将内能转化为机械能,从而实现动力输出
D.能量的转化和转移遵循能量守恒定律
答案：8. D
9. 新趋势 情境素材 如图所示,“海盗船”是同学们非常喜欢的游乐项目.启动时,海盗船在电机的牵引下越摆越高;关闭电机,海盗船会继续自由摆动,但摆动高度却越来越低,这是因为海盗船的部分机械能正逐渐转化为内能,但这部分内能不可能自动地再让海盗船摆动起来,这说明能量的转移和转化具有
方向性
;在转化和转移过程中,能量的总量保持不变
(选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”).答案：9. 方向性 保持不变
10. (2025·黑龙江绥化)用烟煤烧水时,将 10 kg 的水从 20 ℃加热到 100 ℃,燃烧了 1.4 kg 的烟煤,烟煤的热值为 3.0×10⁷ J/kg,则水吸收的热量是
$3.36 × 10^{6}$
J,烧水的热效率是8％
.[c_水=4.2×10³ J/(kg·℃)]答案：10. $3.36 × 10^{6}$ 8％ 解析：由题意可知，水吸收的热量 $Q_{吸} = c_{水}m_{水}\Delta t = 4.2 × 10^{3} \mathrm{ J/(kg} · ^{\circ}\mathrm{C}) × 10 \mathrm{ kg} × (100 ^{\circ}\mathrm{C} - 20 ^{\circ}\mathrm{C}) = 3.36 × 10^{6} \mathrm{ J}$;烟煤完全燃烧放出的热量 $Q_{放} = m_{烟煤}q_{烟煤} = 1.4 \mathrm{ kg} × 3.0 × 10^{7} \mathrm{ J/kg} = 4.2 × 10^{7} \mathrm{ J}$，则烧水的热效率 $\eta = \frac{Q_{吸}}{Q_{放}} × 100\% = \frac{3.36 × 10^{6} \mathrm{ J}}{4.2 × 10^{7} \mathrm{ J}} × 100\% = 8\%$.
解析：
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×10\ \mathrm{kg}×(100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=3.36×10^{6}\ \mathrm{J}$；
烟煤完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{烟煤}q=1.4\ \mathrm{kg}×3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^{7}\ \mathrm{J}$；
烧水的热效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{3.36×10^{6}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{7}\ \mathrm{J}}×100\% = 8\%$。
烟煤完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{烟煤}q=1.4\ \mathrm{kg}×3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^{7}\ \mathrm{J}$；
烧水的热效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{3.36×10^{6}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{7}\ \mathrm{J}}×100\% = 8\%$。
11. (2025·陕西西安二模)西北工业大学实现了激光充电技术,有效地解决了无人机的续航问题.如图所示,其基本原理为地面发射端发射激光,照射到接收端的光伏转化阵列,光伏转化阵列将光能转化为
电
能,给电池充电.一块参数为“3.7 V 4 000 mA·h”的无人机电池充满电后存储的电能为53 280
J;若发射端的发射功率为 370 W,从发射端到接收端的传输效率为 50%,接收端的充电效率为 80%,则将该电池的电能从 50%充满需要180
s.答案：11. 电 53 280 180 解析：光伏转化阵列将光能转化为电能，给电池充电.无人机电池充满电后存储的电能 $W = UIt = 3.7 \mathrm{ V} × 4 \mathrm{ A} × 3 600 \mathrm{ s} = 53 280 \mathrm{ J}$;若发射端的发射功率为 $370 \mathrm{ W}$，从发射端到接收端的传输效率为 $50\%$，则接收端的功率 $P_{收} = \eta P_{发} = 50\% × 370 \mathrm{ W} = 185 \mathrm{ W}$，接收端的充电效率为 $80\%$，则接收端的充电功率 $P_{充} = \eta'P_{收} = 80\% × 185 \mathrm{ W} = 148 \mathrm{ W}$，由 $P = \frac{W}{t}$ 可得，将该电池的电能从 $50\%$ 充满需要的时间 $t = \frac{W'}{P_{充}} = \frac{50\%W}{P_{充}} = \frac{50\% × 53 280 \mathrm{ J}}{148 \mathrm{ W}} = 180 \mathrm{ s}$.
解析：
电 53280 180
12. 如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车,它上面的太阳能接收板的有效面积为 8 m²,天气晴朗且接收板正对阳光时,每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为 1 000 J.太阳能电池提供的电压为 120 V,可供电动机正常工作的电流为 10 A.
(1) 太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2) 若电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率是 80%,且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是 150 N,则该车匀速行驶的速度是多少?
(3) 上述电动机正常工作 42 min,损耗的能量全部被初温为 25 ℃、质量为 6 kg 的水吸收,则水升高的温度为多少? [c_水=4.2×10³ J/(kg·℃)]
(1) 太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2) 若电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率是 80%,且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是 150 N,则该车匀速行驶的速度是多少?
(3) 上述电动机正常工作 42 min,损耗的能量全部被初温为 25 ℃、质量为 6 kg 的水吸收,则水升高的温度为多少? [c_水=4.2×10³ J/(kg·℃)]
答案：12. (1) 15％ (2) $6.4 \mathrm{ m/s}$ (3) $24 ^{\circ}\mathrm{C}$
解析：(1) 太阳能电池 $1 \mathrm{ s}$ 输出的电能 $W = UIt = 120 \mathrm{ V} × 10 \mathrm{ A} × 1 \mathrm{ s} = 1 200 \mathrm{ J}$，太阳能电池板 $1 \mathrm{ s}$ 接收的能量 $E = 1 000 \mathrm{ J/(m}^2 · \mathrm{s}) × 8 \mathrm{ m}^2 × 1 \mathrm{ s} = 8 000 \mathrm{ J}$，则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 $\eta = \frac{W}{E} × 100\% = \frac{1 200 \mathrm{ J}}{8 000 \mathrm{ J}} × 100\% = 15\%$.(2) 若电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率是 $80\%$，则 $1 \mathrm{ s}$ 转化的机械能 $W_{机} = W\eta = 1 200 \mathrm{ J} × 80\% = 960 \mathrm{ J}$，电动机输出功率 $P = \frac{W_{机}}{t} = \frac{960 \mathrm{ J}}{1 \mathrm{ s}} = 960 \mathrm{ W}$，由 $P = Fv$ 可得，该车匀速行驶的速度 $v = \frac{P}{F} = \frac{960 \mathrm{ W}}{150 \mathrm{ N}} = 6.4 \mathrm{ m/s}$.(3) 电动机正常工作 $42 \mathrm{ min}$ 消耗的电能 $W_{电} = UIt_{电} = 120 \mathrm{ V} × 10 \mathrm{ A} × 42 × 60 \mathrm{ s} = 3.024 × 10^{6} \mathrm{ J}$，将电能转化为机械能时损耗的能量 $W_{损} = (1 - 80\%)W_{电} = 20\% × 3.024 × 10^{6} \mathrm{ J} = 6.048 × 10^{5} \mathrm{ J}$，由题意可知，损耗的能量全部被水吸收，由 $Q_{吸} = cm\Delta t$ 可得，水升高的温度 $\Delta t = \frac{Q_{吸}}{c_{水}m} = \frac{W_{损}}{c_{水}m} = \frac{6.048 × 10^{5} \mathrm{ J}}{4.2 × 10^{3} \mathrm{ J/(kg} · ^{\circ}\mathrm{C}) × 6 \mathrm{ kg}} = 24 ^{\circ}\mathrm{C}$.
解析：(1) 太阳能电池 $1 \mathrm{ s}$ 输出的电能 $W = UIt = 120 \mathrm{ V} × 10 \mathrm{ A} × 1 \mathrm{ s} = 1 200 \mathrm{ J}$，太阳能电池板 $1 \mathrm{ s}$ 接收的能量 $E = 1 000 \mathrm{ J/(m}^2 · \mathrm{s}) × 8 \mathrm{ m}^2 × 1 \mathrm{ s} = 8 000 \mathrm{ J}$，则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 $\eta = \frac{W}{E} × 100\% = \frac{1 200 \mathrm{ J}}{8 000 \mathrm{ J}} × 100\% = 15\%$.(2) 若电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率是 $80\%$，则 $1 \mathrm{ s}$ 转化的机械能 $W_{机} = W\eta = 1 200 \mathrm{ J} × 80\% = 960 \mathrm{ J}$，电动机输出功率 $P = \frac{W_{机}}{t} = \frac{960 \mathrm{ J}}{1 \mathrm{ s}} = 960 \mathrm{ W}$，由 $P = Fv$ 可得，该车匀速行驶的速度 $v = \frac{P}{F} = \frac{960 \mathrm{ W}}{150 \mathrm{ N}} = 6.4 \mathrm{ m/s}$.(3) 电动机正常工作 $42 \mathrm{ min}$ 消耗的电能 $W_{电} = UIt_{电} = 120 \mathrm{ V} × 10 \mathrm{ A} × 42 × 60 \mathrm{ s} = 3.024 × 10^{6} \mathrm{ J}$，将电能转化为机械能时损耗的能量 $W_{损} = (1 - 80\%)W_{电} = 20\% × 3.024 × 10^{6} \mathrm{ J} = 6.048 × 10^{5} \mathrm{ J}$，由题意可知，损耗的能量全部被水吸收，由 $Q_{吸} = cm\Delta t$ 可得，水升高的温度 $\Delta t = \frac{Q_{吸}}{c_{水}m} = \frac{W_{损}}{c_{水}m} = \frac{6.048 × 10^{5} \mathrm{ J}}{4.2 × 10^{3} \mathrm{ J/(kg} · ^{\circ}\mathrm{C}) × 6 \mathrm{ kg}} = 24 ^{\circ}\mathrm{C}$.