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【素養測評】蘇教版科學六年級下冊
第一單元《神奇的能量》測試基礎卷
題號 一 二 三 四 五 六 總分
得分
一、知識廣場（每空 1 分，共 10 分）
能量有多種形式，如機械能、熱能、光能、電能、化學能等，我們的生活離不開能量，其中______是最方便使用的能量形式。
電磁鐵是由______和______組成的裝置，它通電時產生______，斷電后______消失。
能量的單位是______，簡稱焦，符號是______。
電動機工作時，主要將______能轉化為______能。
植物通過光合作用將太陽能轉化為______能儲存起來。
二、判斷大廳（每題 2 分，共 20 分）
只要有能量，物體就能永遠運動下去。（ ）
電磁鐵的磁力大小只與線圈匝數有關。（ ）
太陽能熱水器是將太陽能轉化為熱能的裝置。（ ）
能量轉化只能發生在有生命的物體上。（ ）
不同形式的能量之間可以相互轉化，但在轉化過程中，能量的總量會減少。（ ）
電鈴是利用電磁鐵的原理工作的。（ ）
用手反復彎折鐵絲，鐵絲會發熱，這是機械能轉化為熱能。（ ）
為了增強電磁鐵的磁力，可以無限制地增加電池數量。（ ）
聲音也是一種能量。（ ）
所有的能量轉化都是我們可以控制的。（ ）
三、選擇樂園（每題 2 分，共 30 分）
下列現象中，屬于動能轉化為勢能的是（ ）。
A. 雨滴從空中落下 B. 向上拋出的石塊在空中上升
C. 騎自行車下坡，速度越來越快 D. 鐘表里的發條帶動指針轉動
在研究電磁鐵磁力大小與電流大小的關系時，需要改變的條件是（ ）。
A. 線圈匝數 B. 電流大小 C. 鐵芯粗細 D. 以上都不對
下列物體具有彈性勢能的是（ ）。
A. 放在水平地面上的籃球 B. 擰緊的鐘表發條
C. 正在下落的蘋果 D. 靜止在桌面上的書本
以下能源中，屬于可再生能源的是（ ）。
A. 石油 B. 天然氣 C. 太陽能 D. 煤炭
電磁鐵的南北極可以通過改變（ ）來改變。
A. 線圈匝數 B. 電流方向 C. 鐵芯長短 D. 電池數量
下列裝置中，沒有用到電磁鐵的是（ ）。
A. 電磁起重機 B. 普通的干電池 C. 電磁繼電器 D. 電鈴
下列現象中，能說明能量可以相互轉化的是（ ）。
A. 用熱水袋取暖 B. 冬天手冷時搓手會變暖
C. 陽光下，太陽能熱水器里的水變熱 D. 水往低處流
關于電磁鐵，下列說法正確的是（ ）。
A. 電磁鐵的鐵芯可以用銅棒代替
B. 電磁鐵的磁性強弱與電流大小無關
C. 電磁鐵是根據電流的磁效應制成的
D. 電磁鐵在斷電后，鐵芯的磁性不會消失
下列能源中，既屬于清潔能源又屬于不可再生能源的是（ ）。
A. 水能 B. 風能 C. 核能 D. 太陽能
當我們給手機充電時，能量的轉化情況是（ ）。
A. 電能轉化為化學能 B. 化學能轉化為電能
C. 機械能轉化為電能 D. 電能轉化為機械能
下列事例中，不是利用電磁鐵磁性強弱跟電流大小有關的是（ ）。
A. 電磁起重機吊起重物 B. 電鈴的工作
C. 調節電磁鐵磁性強弱，使磁浮列車懸浮 D. 用電磁鐵控制高壓電路的通斷
在探究電磁鐵磁力大小與鐵芯長短的關系時，需要保持不變的條件是（ ）。
A. 線圈匝數和電流大小 B. 鐵芯粗細
C. 電池數量 D. 以上都是
下列關于能量的說法，錯誤的是（ ）。
A. 能量是看不見、摸不著的，但我們可以通過它所產生的效果來認識它
B. 不同形式的能量之間可以相互轉化
C. 地球上的能量絕大部分來自太陽
D. 能量的轉化和轉移沒有方向性
下列現象中，屬于化學能轉化為電能的是（ ）。
A. 用干電池供電 B. 電燈發光
C. 水電站發電 D. 太陽能電池發電
以下關于電磁鐵和永久磁鐵的說法，正確的是（ ）。
A. 電磁鐵的磁性強弱可以改變，永久磁鐵的磁性強弱不能改變
B. 電磁鐵和永久磁鐵都有固定的南北極
C. 電磁鐵和永久磁鐵都能長時間保持磁性
D. 電磁鐵和永久磁鐵都不需要消耗能量就能保持磁性
四、問題城堡（每題 4 分，共 20 分）
請舉例說明生活中能量轉化的實例，并指出能量的轉化形式。（至少舉兩例）
電磁鐵在生活中有哪些應用？請列舉三個，并簡要說明其工作原理。
為什么說能源與環境密切相關？請結合具體能源類型進行分析。
簡述能量守恒定律的內容，并舉例說明其在生活中的應用。
從能量轉化的角度分析，汽車行駛過程中能量是如何轉化的？
科學探究（8 分）
下圖中能量是如何轉換的？
六、拓展長廊（每題 6 分，共 12 分）
隨著科技的發展，新能源在生活中的應用越來越廣泛。請你介紹一種新能源，并說明其特點以及在生活中的應用方式。
假設你是一名發明家，要設計一種新型的能量收集裝置，用于收集日常生活中的能量并轉化為電能。請簡要描述你的設計思路，并說明可能面臨的挑戰及解決方案。
答案及解析
一、知識廣場
答案：電能
解析：電能可以方便地轉化為其他形式的能量，如光能（電燈）、熱能（電熱水器）、機械能（電動機）等，在現代生活中應用極為廣泛，是最方便使用的能量形式。
答案：鐵芯；線圈；磁性；磁性
解析：電磁鐵由鐵芯和線圈組成，電流通過線圈時，鐵芯被磁化產生磁性，斷電后磁性消失，這是電磁鐵的基本構造和工作特性。
答案：焦耳；J
解析：能量的國際單位是焦耳，簡稱焦，符號為 J，這是能量度量的標準單位。
答案：電；機械
解析：電動機通電后，內部的線圈在磁場中受力轉動，從而帶動外部機械裝置工作，實現了電能到機械能的轉化。
答案：化學
解析：植物通過光合作用，利用太陽光能，將二氧化碳和水轉化為儲存著化學能的有機物，把太陽能轉化為化學能儲存起來。
二、判斷大廳
答案：×
解析：雖然能量不會憑空消失，但在能量轉化過程中，不可避免地會有一部分能量以熱能等形式散失到周圍環境中，無法再被完全收集和利用。例如，汽車行駛時，由于摩擦等因素，機械能會不斷轉化為熱能散發出去，最終可用于維持物體運動的有效能量會越來越少，物體不可能永遠運動下去。
答案：×
解析：電磁鐵的磁力大小與電流大小、線圈匝數、鐵芯粗細等因素都有關。電流越大、線圈匝數越多、鐵芯越粗，電磁鐵的磁力一般越大。
答案：√
解析：太陽能熱水器通過集熱器吸收太陽能，使水的溫度升高，將太陽能轉化為水的熱能，為人們提供熱水。
答案：×
解析：能量轉化在無生命的物體上也廣泛存在，如水電站將水流的機械能轉化為電能，電燈將電能轉化為光能和熱能等。
答案：×
解析：根據能量守恒定律，能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
答案：√
解析：電鈴內部有電磁鐵，通電時電磁鐵產生磁性吸引鈴錘敲擊鈴蓋發出聲音，斷電時磁性消失，鈴錘復位，如此反復工作。
答案：√
解析：用手反復彎折鐵絲，對鐵絲做功，鐵絲的內能增加，溫度升高，這是通過做功的方式將機械能轉化為熱能。
答案：×
解析：雖然增加電池數量能增強電磁鐵的磁力，但電池數量過多會導致電路中電流過大，可能損壞電池、導線甚至引發安全問題，同時也不符合實際使用需求，不能無限制增加。
答案：√
解析：聲音具有能量，如超聲波可以用來清洗精密儀器，說明聲音能傳遞能量。
答案：×
解析：有些能量轉化是自然發生且難以控制的，比如太陽內部的核聚變反應釋放能量，我們目前無法控制其反應過程和速率。
三、選擇樂園
答案：B
解析：向上拋出的石塊在空中上升，速度逐漸減小，高度逐漸增加，動能轉化為重力勢能。A 選項雨滴從空中落下是重力勢能轉化為動能；C 選項騎自行車下坡速度越來越快，是重力勢能轉化為動能；D 選項鐘表里的發條帶動指針轉動是彈性勢能轉化為動能。
答案：B
解析：在研究電磁鐵磁力大小與電流大小的關系時，根據控制變量法，需要改變的條件是電流大小，保持線圈匝數、鐵芯粗細等其他條件不變。
答案：B
解析：擰緊的鐘表發條發生了彈性形變，具有彈性勢能。A 選項放在水平地面上的籃球、D 選項靜止在桌面上的書本都沒有發生彈性形變，不具有彈性勢能；C 選項正在下落的蘋果具有重力勢能和動能，不具有彈性勢能。
答案：C
解析：太陽能是可再生能源，它取之不盡、用之不竭，且在利用過程中對環境無污染。石油、天然氣和煤炭都是不可再生能源，它們的形成需要漫長的地質年代和特定條件，儲量有限。
答案：B
解析：改變電磁鐵南北極的方法是改變電流方向或改變線圈繞線方向。A 選項線圈匝數、C 選項鐵芯長短、D 選項電池數量主要影響電磁鐵的磁力大小，而不是南北極方向。
答案：B
解析：電磁起重機、電磁繼電器和電鈴都利用了電磁鐵的磁性來工作。普通干電池是提供電能的裝置，內部沒有電磁鐵結構。
答案：B
解析：冬天手冷時搓手會變暖，是通過摩擦做功，將機械能轉化為熱能，說明能量可以相互轉化。A 選項用熱水袋取暖是熱傳遞，沒有能量形式的轉化；C 選項太陽能熱水器里的水變熱是太陽能轉化為熱能，沒有體現能量相互轉化；D 選項水往低處流是由于重力作用，沒有能量轉化。
答案：C
解析：電磁鐵是根據電流的磁效應制成的，即電流周圍存在磁場。A 選項電磁鐵的鐵芯要用鐵磁性材料，不能用銅棒，因為銅不能被磁化；B 選項電磁鐵的磁性強弱與電流大小有關，電流越大，磁性越強；D 選項電磁鐵斷電后，鐵芯的磁性基本消失。
答案：C
解析：核能屬于清潔能源，在發電過程中不產生二氧化碳等污染物，但核能所利用的核燃料是不可再生的。水能、風能、太陽能既是清潔能源又是可再生能源。
答案：A
解析：給手機充電時，手機電池相當于用電器，電能轉化為電池內部的化學能儲存起來，以便后續使用。
答案：D
解析：A 選項電磁起重機通過改變電流大小來控制吊運重物的重量，利用了電磁鐵磁性強弱與電流大小有關；B 選項電鈴工作時，電流變化會影響電磁鐵磁性強弱，從而使鈴錘敲擊頻率改變；C 選項磁浮列車通過調節電磁鐵磁性強弱（改變電流大小）實現懸浮和運行；D 選項用電磁鐵控制高壓電路的通斷主要利用電磁鐵通電有磁性、斷電無磁性的特點，而不是利用磁性強弱與電流大小的關系。
答案：D
解析：在探究電磁鐵磁力大小與鐵芯長短的關系時，根據控制變量法，要保持線圈匝數、電流大小（由電池數量決定）、鐵芯粗細等其他可能影響磁力大小的因素不變。
答案：D
解析：能量的轉化和轉移具有方向性，如熱量只能自發地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳向高溫物體。A、B、C 選項關于能量的描述均正確。
答案：A
解析：用干電池供電，干電池內部發生化學反應，將化學能轉化為電能。B 選項電燈發光是電能轉化為光能和熱能；C 選項水電站發電是機械能轉化為電能；D 選項太陽能電池發電是太陽能轉化為電能。
答案：A
解析：電磁鐵通過改變電流大小、線圈匝數等可改變磁性強弱，永久磁鐵磁性強弱一般固定；電磁鐵南北極可通過改變電流方向等改變，永久磁鐵有固定南北極；電磁鐵斷電后磁性基本消失，永久磁鐵能長時間保持磁性；電磁鐵工作需要消耗電能，永久磁鐵不需要。所以 A 選項正確。
四、問題城堡
答案：
示例一：電飯煲煮飯，是將電能轉化為熱能。電飯煲接通電源后，電流通過發熱元件，將電能轉化為熱能，從而煮熟米飯。
示例二：風力發電，是將風能轉化為電能。風力發電機的葉片在風力作用下轉動，帶動發電機內部的線圈切割磁感線，產生電能。
解析：通過列舉生活中常見的能量轉化實例，清晰地闡述能量的轉化形式，體現能量轉化在生活中的廣泛應用。
答案：
電磁起重機：工作原理是利用電磁鐵通電產生強大的磁性，吸引鋼鐵等磁性材料，從而吊運重物。當斷電時，電磁鐵磁性消失，重物可放下。
電磁繼電器：由電磁鐵、銜鐵、簧片、觸點等組成。電磁鐵通電時產生磁性，吸引銜鐵，使觸點閉合或斷開，實現對高電壓、大電流電路的自動控制，利用低電壓、弱電流電路來間接控制高電壓、強電流電路。
電鈴：通電時，電磁鐵產生磁性，吸引鈴錘敲擊鈴蓋發出聲音，斷電時磁性消失，鈴錘復位，如此反復工作。
解析：分別列舉電磁起重機、電磁繼電器、電鈴三個電磁鐵在生活中的應用實例，并詳細說明其利用電磁鐵磁性工作的原理。
答案：
以煤炭為例，煤炭是一種傳統能源。在煤炭的開采過程中，會造成土地塌陷、地表變形等環境問題，同時煤炭燃燒會釋放大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物。二氧化碳排放過多會導致全球氣候變暖，引發冰川融化、海平面上升等一系列環境問題；二氧化硫會形成酸雨，對土壤、水體、森林等生態系統造成破壞。而太陽能作為一種清潔能源，在利用過程中對環境的污染較小。太陽能光伏發電過程中不產生廢氣、廢水等污染物，且太陽能取之不盡、用之不竭。所以不同類型的能源在開采、利用過程中對環境的影響差異很大，能源與環境密切相關。
解析：結合常見的傳統能源煤炭和清潔能源太陽能，從能源開采和利用對環境的影響角度，分析能源與環境的密切關系。
答案：
能量守恒定律的內容是：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。例如，在水電站里，水流的機械能通過水輪機帶動發電機轉化為電能，同時水流的機械能減少，但減少的機械能等于轉化得到的電能，能量的總量不變。
解析：先闡述能量守恒定律的內容，再以水電站發電為例，說明在能量轉化過程中能量總量保持不變，體現能量守恒定律在生活中的應用。
化學能轉化為內能：汽車使用的燃料（如汽油、柴油等）具有化學能。當燃料在發動機的氣缸內燃燒時，發生劇烈的氧化反應，化學能轉化為內能，使氣缸內的氣體溫度和壓力急劇升高。
內能轉化為機械能：高溫高壓的氣體推動活塞在氣缸內做往復運動，將內能轉化為活塞的機械能。活塞的往復運動通過連桿傳遞給曲軸，使曲軸轉動，從而帶動汽車的傳動系統。
機械能的傳遞與轉化：曲軸的轉動通過傳動系統（如變速箱、傳動軸等）傳遞到車輪，使車輪轉動，汽車獲得前進的動力。在這個過程中，部分機械能用于克服汽車行駛過程中的各種阻力，如空氣阻力、摩擦力等，這些機械能最終轉化為熱能散失到周圍環境中。此外，汽車上的一些輔助設備，如發電機、空調壓縮機等，也會消耗一部分機械能。發電機將機械能轉化為電能，為汽車的電器設備供電；空調壓縮機消耗機械能，實現制冷循環。
解析：汽車行駛過程中的能量轉化較為復雜，涉及化學能、內能和機械能等多種形式能量的轉化。通過對發動機燃燒過程、活塞運動以及機械能傳遞和利用等環節的分析，清晰呈現能量的轉化路徑。
五、科學探究
從圖中可以看到以下幾種能量轉換過程：
植物部分：太陽的光能被植物吸收，通過光合作用，光能轉換為植物體內的化學能，以有機物（如植物結出的西紅柿等）的形式儲存起來。
人騎車部分：人吃了含有化學能的食物（如西紅柿等），食物中的化學能在人體內經過一系列化學反應，轉化為人體運動的動能，使人能夠騎動健身自行車。
發電及燒水部分：人騎車帶動發電機，通過電磁感應原理，將人體運動的動能轉換為電能。電能通過電線傳輸，用于加熱水壺中的水，電能轉換為水的內能，使水升溫直至沸騰產生水蒸氣。
綜上，圖中展示了光能 - 化學能、化學能 - 動能、動能 - 電能、電能 - 內能等多種能量轉換過程。
六、拓展長廊
1.以太陽能為例：
特點：
可再生：太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源，只要太陽存在，就可以持續獲取太陽能，不會像化石能源那樣面臨枯竭的問題。
清潔能源：在利用太陽能的過程中，不產生溫室氣體、廢氣、廢水等污染物，對環境友好，有助于減少對環境的破壞和氣候變化的影響。
分布廣泛：地球上幾乎所有地區都能接收到太陽能，不受地理條件限制，無論是在偏遠的山區還是廣闊的平原，都可以利用太陽能。但不同地區太陽能資源的豐富程度有所差異。
應用方式：
太陽能光伏發電：通過太陽能電池板將太陽能直接轉化為電能。在一些偏遠地區，由于電網覆蓋不便，太陽能光伏發電可為居民提供生活用電，如用于照明、電視、冰箱等電器設備。在城市中，許多建筑物的屋頂也安裝了太陽能電池板，所產生的電能一部分供建筑物自身使用，多余的電能還可以并入電網。
太陽能熱水器：利用太陽能集熱器吸收太陽能，將水加熱。在家庭中，太陽能熱水器可滿足人們日常的熱水需求，如洗澡、洗碗、洗衣服等，節省了傳統能源（如天然氣、電能等）的消耗。
解析：選擇太陽能作為新能源的代表，從可再生、清潔、分布廣泛等方面闡述其特點，再結合光伏發電和熱水器應用說明其在生活中的具體利用方式，體現太陽能在生活中的重要性和多樣性。
2.設計思路：
人體運動能量收集：考慮到人們日常行走、跑步等活動會產生機械能，可以設計一種穿戴式設備，例如安裝在鞋子或膝蓋部位。當人行走時，鞋底與地面的擠壓以及膝蓋的屈伸會帶動裝置內的小型發電機運轉。裝置內部可采用壓電材料或電磁感應原理，將機械能轉化為電能。例如，壓電材料在受到壓力時會產生電荷，通過電路收集這些電荷并儲存起來。
環境熱能收集：利用熱電效應原理，設計一種能收集人體與周圍環境之間溫差產生的能量的裝置。可以將這種裝置設計成薄片形式，貼在人體皮膚上或衣服內。當人體溫度高于周圍環境溫度時，熱電材料兩端會產生電勢差，從而產生電能。
聲音能量收集：設計一個微型的聲電轉換裝置，利用壓電陶瓷等材料將聲音的振動能轉化為電能。可以將其安裝在嘈雜環境中的物體表面，如街道旁的路燈桿、商場的墻壁等。當有聲音傳來，引起壓電陶瓷振動，產生微弱電流，通過電路放大和儲存這些電能。
可能面臨的挑戰及解決方案：
能量收集效率低：日常生活中產生的能量較為分散且強度相對較低，導致能量收集效率不高。解決方案是研發更高效的能量轉換材料和優化裝置結構。例如，對于人體運動能量收集裝置，尋找轉換效率更高的壓電材料或改進電磁感應裝置的線圈設計，提高機械能到電能的轉換效率；對于環境熱能收集裝置，研究新型熱電材料，提高熱電轉換效率。
能量儲存問題：收集到的電能往往是間歇性和不穩定的，需要有效的能量儲存方式。可以采用高性能的可充電電池或超級電容器來儲存電能。同時，設計智能充電管理電路，確保在能量收集過程中，電池或超級電容器能夠安全、高效地充電，并且在需要使用電能時，能夠穩定地輸出。
裝置舒適性和實用性：對于穿戴式設備，要保證其舒適性，不影響人們的正常活動。解決方案是采用輕薄、柔軟的材料制作裝置，使其貼合人體，并且盡量減小裝置的體積和重量。同時，優化裝置的安裝方式，使其牢固且不妨礙人體運動。對于環境中安裝的裝置，要考慮其耐用性和對環境的適應性，采用防水、防塵、耐高低溫的材料，確保裝置能夠長期穩定工作。
解析：從人體運動、環境熱能、聲音能量等方面提出能量收集的設計思路，針對可能遇到的能量收集效率、儲存以及裝置舒適性和實用性等挑戰，分別給出相應的解決方案，涵蓋材料研發、電路設計和材料選擇等方面。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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