2020-2021九年级物理全册第22章能源与可持续发展精品练习（附解析新人教版） 15页

2020-2021 学年初三物理全册精讲练习第 22 章 能源与可持续发展 说明：本试卷满分 100 分，考试时间 90 分钟 一、选择题（12 个小题，每小题 3 分，共 36 分） 1.下列有关材料、能源、信息的说法正确的是（ ） A．天然气属于可再生能源 B．手机充电过程中将化学能转化为电能 C．手机通话是利用超声波传送 D．半导体材料可制成二极管、三极管等元件 【答案】D 【解析】A．天然气在地球上的储量是有限的，利用之后无法再生，属于不可再生能源，故 A 错误； B．手机充电时，电能转化为化学能，手机在工作时，储存在电池内的化学能转化为电能，故 B 错误； C．手机就是利用电磁波的发射和接收来实现信息传递的，故 C 错误； D．二极管、三极管都是半导体材料锗、硅等制作而成的，故 D 正确。 2．关于信息与能源，下列说法中，错误的是（ ） A．水能是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约水资源 B．焚烧秸秆既污染环境又浪费能源，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发 C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务 D．核电站一旦发生泄露，将产生严重的危害，所以必须制定严格的安全标准和规范 【答案】A 【解析】A．水能是可再生能源，可循环利用，地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约水资源， 故 A 错误； B．秸秆燃烧会浪费能源，污染环境，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发，故 B 正确； C．卫星导航是利用电磁波传递信息的，故 C 正确； D．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，核废料有放射性，会对环境造成污染，因此必 须制定严格的安全标准和规范，故 D 正确。 3．关于能源、电磁波、超声波等物理知识，下列说法中正确的是（ ） A．核电站利用的是核聚变时产生的能量 B．化石能源属于可再生能源 C．光纤通信是利用电磁波传递信息 D．“北斗”卫星导航是利用超声波进行定位和导航的 【答案】C 【解析】A．核电站是利用核裂变来释放能量的，不是利用核聚变．故 A 错误； B．化石能源在地球上的储量是有限的，利用之后无法再生，属于不可再生能源，故 B 错误；C.光纤通信是 利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式，光就是一种电磁波，故 C 正确； D．电磁波能在真空中传播，卫星导航是利用电磁波进行定位和导航的，故 D 错误。 4.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ） A．核电站将核能最终转化为电能 B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变 C．核能发电使用的燃料是天然气 D．核电站利用的核能属于可再生能源 【答案】A 【解析】A．核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化 为电能，故 A 正确； B．核反应堆中发生的是可控的核裂变，故 B 错误； C．核电站使用的就是核燃料，而不是天然气，故 C 错误； D．核能在地球是的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，故 D 错误． 5.下列各种能源中，属于不可再生能源的是（ ） A．太阳能 B．潮汐能 C．地热能 D．天然气 【答案】D． 【解析】从能源是否可再利用的角度可把能源分为可再生能源和不可再生能源．人类开发利用后，在现阶 段不可能再生的能源，属于不可再生能源；指在自然界中可以不断再生、连续利用的能源，属于可再生能 源． 太阳能、潮汐能、地热能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源； 天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源． 6．关于下列说法中正确的是（ ） A．只要站在绝缘的木凳上修电灯，就不会触电 B．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径 C．太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不会污染环境 D．固定电话是通过电磁波把信息传到远方 【答案】C 【解析】（1）当人体直接或间接接触火线并形成电流通路的时候，就会有电流流过人体，从而造成触电； （2）化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源； （3）根据太阳能的特点进行分析； （4）对于固定电话一般是有话筒和听筒组成，即话筒将声信号变为变化的电流；而听筒是将变化的电流还 原为声信号，故据此能判断出固定电话中信息传递是靠什么进行的。 A．虽然站在绝缘的木凳上，但双手同时分别接触火线和零线时，通过人体形成电流通路，就会有电流流过 人体，从而造成触电，故 A 错误； B．核能不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，但是核能是一种新型的能源，故 B 错误； C．太阳能是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广 阔，故 C 正确； D．由于固定电话的话筒是将声信号变为变化的电流，而听筒是将变化的电流还原为声信号，故其所传递的 声音信息是由导线中变化的电流来实现的，故 D 错误。 7.如图所示是试验中的无人驾驶太阳能汽车，下列有关说法不正确的是（ ） A．太阳能是一种不可再生能源 B．太阳能电池将太阳能直接转化为电能 C．测试人员可以通过电磁波远程操控汽车 D．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力比静止时小 【答案】A 【解析】（1）像风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化 石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源； （2）太阳能电池把太阳能转化为电能； （3）远程操控是靠发射电磁波来实传递信息的； （4）车子静止在水平面上，车子对路面的压力等于重力，当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对 地面压力减小． A.太阳能能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源，故 A 错误； B.太阳能电池将太阳能转化为电能，故 B 正确； C.试验中测试人员是通过电磁波远程操控太阳能汽车的，故 C 正确； D.太阳能汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速 大，根据“流速越大压强越小”原理可知，流过汽车的空气产生向上的压强差，所以汽车行驶时对地面压 力比静止时小，故 D 正确． 8.在原子中，带负电的粒子是（ ） A．质子 B．中子 C．电子 D．原子核 【答案】C 【解析】由原子结构的相关知识可知：原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成的，原子核又是由带 正电的质子和不带电的中子构成的。 所以原子中带负电的粒子是电子。 9．下列关于认识物质世界的叙述中错误的是（ ） A．最早确立物质原子论的学者是阿伏伽德罗 B．电子的发现使人们认识到原子不是构成物质的最小单元 C．卢瑟福通过 α 粒子散射实验发现了原子核 D．哥白尼把人们从“地球是宇宙中心”的错误认识中解脱出来 【答案】A． 【解析】国家对物理学家及其成就的掌握作答． A．1808 年，英国科学家道尔顿提出了原子论．他认为物质都是由原子直接构成的；原子是一个实心球体， 不可再分割．故 A 错误； B．1897 年，英国科学家汤姆生发现原子中存在电子．电子的发现使人们认识到原子不是构成物质的最小单 元．故 B 正确； C．1911 年英国科学家卢瑟福进行了 α 粒子散射实验，发现了原子是由原子核和核外电子构成的．故 C 正 确； D．近代波兰科学家哥白尼提出以太阳为中心的宇宙模型，简称“日心说”．把人们从“地球是宇宙中心” 的错误认识中解脱出来．故 D 正确． 10.许多城市都在推广利用太阳能，城市交通指示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能，下列关于太阳能的 说法不正确的是（ ） A．太阳是一个巨大的“核能火炉” B．太阳能为二次能源 C．太阳能属于可再生能源 D．太阳能清洁，无污染 【答案】B 【解析】地球接受的辐射能来自太阳中的核聚变反应，因此太阳是一个巨大的“核能火炉”, A 正确；太阳 能可以从自然界直接获取为一次能源,B 不正确；太阳能属于可再生能源，并且清洁无污染,C、D 正确,选 B。 11.下列关于能源的分类的说法，你认为正确的是 （ ） A．能量就是能源； B．电能是一次能源； C．石油是可再生能源； D．太阳能是可再生能源。 【答案】D 【解析】能源是指提供能量的物质资源，能源的利用过程，实质上是能量的转化的转移过程，A 是错误的； 电能是自然界提供的能源转化而来的，不是直接从自然界能获取的，是二次能源。B 错误；石油是人类已经 利用多年的一种能源，属于不可再生能源，C 错误；利用太阳能安全清洁，取之不尽，用之不竭，是可再生 能源。 12.在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和电子组成的。 提出这个模 型的物理学家是（ ） A.卢瑟福 B.爱因斯坦 C.牛顿 D.焦耳 【答案】A 【解析】本题主要考查了物理学史和物质的组成及微粒。20 世纪提出相对论理论的杰出物理学家是爱因斯 坦；卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和核外电子组成的。 二、填空题（10 个小题，每空 1 分，共 25 分） 13．我国实现了全球首次海域可燃冰试采成功．可燃冰与石油一样都是 （填“可再生”或“不可再生”） 能源．1m3 可燃冰可以释放出 175m3 的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是 J；若这些热量有 50% 被 10 吨的水吸收，水的温度能够上升 ℃．（ q 天然气=3.6×107J/m3，c 水=4.2×103J/（kg•℃）） 【答案】不可再生； 6.3×109；75． 【解析】不可再生能源是在短时间内无法再生的能源，常见的化石资源、矿产资源都是不可再生能源，石 油是化石能源，是不可再生的；已知天然气的热值，由 1m3 可燃冰可以释放出 175m3 的天然气，可求可燃冰 的热值；再利用 Q 放=mq 可求热量；利用公式 Q 吸=ηQ 放求水吸收的热量，知道水的比热容、质量和吸收的热 量，可利用公式 Q 吸=cm△t 计算水吸收的热量后的温度． （1）可燃冰的总量是有限的，属于不可再生能源； （2）1m3 的“可燃冰”相当于的天然气的体积为：V=1×175m3=175m3， 这些天然气完全燃烧产生热量：Q 放=Vq=175m3×3.6×107J/m3=6.3×109J； （3）水吸收的热量：Q 吸=ηQ 放=50%×6.3×109J=3.15×109J， 由 Q 吸=cm△t 得加热后水的温度： △t= = =75℃． 14．常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力，工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中机械能转 化为内能的是 冲程；核潜艇利用核反应堆发生核裂变提供动力，其核能是 （选填“新能源”或“常 规能源”）；在海面下潜艇上浮过程中受到的重力 下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或 “大于”）。 【答案】压缩；新能源；小于。 【解析】（1）在内燃机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能； （2）核能是人们最近开始使用、有待推广的能源，所以是新能源； （3）潜水艇在海面下上浮，应通过水仓排水而减小自身的重力，由于重力小于浮力故潜水艇会上浮；潜水 艇要潜入水中，应通过水仓进水而增大自身的重力，由于重力大于浮力故潜水艇会下沉；所以在海面下潜 艇上浮过程中受到的重力小于下潜过程中受到的重力。 15．小张驾驶一辆额定功率为 35 千瓦、效率为 30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行 驶 1 小时至少需要 L 汽油（汽油的热值为 3.5×107J/L）；若行驶的速度为 72km/h，则汽车受到的阻力 为 N，汽油属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。 【答案】12；525；不可再生。 【解析】（1）根据 W=Pt 求出小汽车以额定功率匀速直线行驶 1h 牵引力所做的功，用 η= 求出放出的热量， 再利用 Q 放=Vq 可求出完全燃烧多少升汽油放出热量； （2）利用效率公式 η= 的变形公式 W=ηQ 放可求出牵引力做的功；知道前进的距离，利用公式 W=Fs 求 出汽车的牵引力，知道汽车做匀速直线运动，受到的牵引力等于阻力，可求阻力； （3）像煤、石油、天然气等，一旦消耗很难再生的能源属于不可再生能源。 小汽车以额定功率匀速直线行驶 1h 牵引力所做的功： W=Pt=3.5×104W×3600s=1.26×108J， 完全燃烧汽油放出热量 Q 放=Vq， 小汽车发动机的效率 η= ， 所以 ηQ 放=W， ηVq=W， V= = =12L； （2）由 η= 得，汽油机的有用功： W=ηQ 放=30%×1.26×108J=3.78×107J； 因为 72km/h=20m/s， 由 W=Fs 得汽车发动机的牵引力： F= = = =525N， 因为汽车在平直公路上匀速行驶， 所以汽车受到的阻力：f=F=525N； （3）汽油属于不可再生能源，一旦消耗很难再生。 16. 从你的生活实际出发，举出一条有效措施，能够有效地保护环境或有助于社会的可持续发展。措施： ______________________________。 【答案】太阳能的开发与利用能够有效地保护环境，节约能源。 【解析】本题目的在于让学生树立节能环保意识，促进社会的可持续发展。从生活实际出发，选择和生活 息息相关的事例，比如太阳能、风能、地热能等清洁型能源的利用。 17．核能的释放有 和 两种方式，太阳能的产生是通过 方式． 【答案】核裂变；核聚变；核聚变 【解析】1938 年，物理学家用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两块中等质量的原子核，同时放出大 量的能量，这种原子核反应叫做重核裂变，核裂变是目前利用核能的主要形式；后来，物理学家又发现了 轻核在一定条件下能聚合成质量较大的核，同时也能放出大量的能量，这种反应称为轻核聚变；两种核反 应都可产生很大的能量；在太阳内部不断发生核聚变，释放出大量的能量，给我们带来光和热。 18.我国在南海成功开采出的可燃冰是一种高效、清洁、储量巨大的新能源，可以像固体 酒精一样被点燃，开采点位于水深 1266m 海底下一定深度的海床中，海水对海底的压强 是 Pa，可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源．（ρ 海水取 1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg） 【答案】1.266×l07；不可再生． 【解析】（1）已知水的深度，根据公式 p=ρgh 可求产生的压强． （2）能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源，短时间内从自然界得不到补充的是不可再 生能源． 海底受到的压强： p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1266m=1.266×l07Pa； 可燃冰短时间内从自然界得不到补充，属于不可再生能源． 19．细心的小东发现，安阳的有些路口安装了带有太阳能电池板的警示灯，如图所示，白天，太阳能电池 板将太阳能转化成 ，并储存起来；用 材料制作的 LED 灯日夜发光提醒着人们注意交通安全． 【答案】电能；半导体． 【解析】①太阳能电池板将太阳能转化为电能；②新型 LED 节能灯采用半导体材料制成． 白天，太阳能电池板将太阳能转化成电能，并储存起来； 由半导体材料制成的 LED 交通信号灯日夜发光提醒着人们注意交通安全． 20.如图所示是太阳能 LED 照明路灯，LED 是一种发光二极管，可以把电能直接转化成_____ 能，太阳能 是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生_______（选填“裂变” 或“聚变”）时释放出的核能． 【答案】光；可再生；聚变． 【解析】太阳能电池板是把太阳转化成电能．LED 是一种发光二极管，通过电流时不用经过加热灯丝直接能 够发光，即把电能直接转化成光能．太阳能属于可再生能源，其主要特点是取之不尽用之不竭，并且环保 无污染．在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能． 21．研究能源问题，实现可持续发展已成为 21 世纪世界各国共同的任务．在“天然气、石油、煤炭、风能、 核能”这些源中，属于可再生能源的有 ；国家发改委近日正式向国务院申报了启动核电新项目审批， 现在人们用的“核电”源自于原子核 （选填“裂变”或“聚变”）释放的核能． 【答案】风能；裂变． 【解析】①可再生能源的特点是可以重复利用，取之不尽用之不竭，例如风能、水能、太阳能等．②核电 站是通过核裂变来获取能量的． 风能是能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源，天然气、石油、煤炭和核能是短期内不能从 自然界得到补充的能源，属于不可再生能源． 核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的． 22．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的 教学楼顶安装了总功率为 20kW 的光伏发电系统。则光伏发电系统发电时， 能转化为电能。一天的有效 光照时间按 8h 计算，该光伏发电系统一天共发电______千瓦时。请写出一条光伏发电的优点： __________________。 【答案】太阳，160，清洁无污染。 【解析】（1）光伏发电系统发电时太阳能转化为电能； （2）发电 W=Pt=20kW×8h=160kW•h； （3）光伏发电的优点：清洁无污染；可再生；节约化石能源。 三、计算题（2 个小题，23 题 8 分、24 题 12 分，共 20 分） 23．“共享单车”普及后．王老师由原来开汽车上班改成骑“共享单车”上班，如图所示的“共享单车”， 它具有 GPS 定位功能，方便人们用手机寻找到附近“共享单车”的具体位置，它的前货仓底板是一个太阳 能电池板，为 GPS 功能供电． （1）太阳能电池板工作时，把光能转化为 能．GPS 工作是靠 来实现定位的． （2）王老师上班骑车的平均速度为 15km/h，骑行时间为 20min，比以前开汽车走相同的路上班要减少二氧 化碳排放多少千克？（王老师开汽车上班的油耗为 10L/100km，燃烧 IL 汽油要排放二氧化碳 2.4kg．） 【答案】（1）电；电磁波；（2）要减少二氧化碳排放 1.2 千克 【解析】（1）太阳能电池板能把太阳能转化为电能；GPS 工作是靠电磁波来实现定位的； （2）由 v=s/t 可知王老师通过的距离为：s=vt=15km/h×1/3h=5km；则通过 5km 的路程消耗的汽油为：V=5km× =0.5L，燃烧 IL 汽油要排放二氧化碳 2.4kg，则燃烧 0.5L 汽油要排放二氧化碳 1.2kg。 24．新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常 使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的 装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽 车，若该车和车内乘客的总质量为 2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为 0.01m2．当该车在水平路面 上以 25m/s 的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的 0.02 倍，此时电池组加在电动机两端的 电压为 320V，通过电动机的电流为 60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求： （1）该电动汽车此时对地面的压强； （2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率； （3）该电动汽车电动机线圈的电阻。 【答案】（1）该电动汽车车此时对地面的压强是 6×105Pa； （2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率是 6.25%； （3）该电动汽车电动机线圈的电阻是 2Ω。 【解析】（1）电动汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N，受力面积 S=4S0=4× 0.01m2=0.04m2， 电动汽车对水平地面的压强：p= = =6×105Pa； （2）电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力 F=f=0.02G=0.02×2.4×104N=480N，汽车匀速 行驶牵引力做功的功率：P 有用=Fv=480N×25m/s=1.2×104W； 电动汽车行驶消耗的电功率：P 电=UI=320V×60A=1.92×104W； 则该电动车将电能转化为机械能的效率：η= ×100%= ×100%=62.5%； （3）若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为： P 热=P 电﹣P 有用=1.92×104W﹣1.2×104W=7.2×103W， 根据 P=I2R 可得：线圈的电阻 R= = =2Ω。 四、综合素养题（2 个小题，25 题 10 分、26 题 9 分，共 19 分） 25.阅读短文，回答问题： 为了满足人们对能源不断增长的需要，科学家们设想在空间建立太阳能电站来利用太阳能．这种空间 太阳能电站建在地球同步轨道上，其工作过程如图所示．在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太 阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站． 已知太阳能收集板长 10km、宽 5km，太阳光在它的表面处每平方米的功率为 1.4×103W，太阳能电池的 光电转化效率为 10%，微波的频率为 2.5×109Hz，空间太阳能电站向地面的输电效率可达 80%． （1）太阳发出的具大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的_______（选填“核聚变”或“核裂变”）． （2）太阳能电站相对于地面接收站是______（选填“运动”或“静止”）的，空间太阳能电站工作时，地 面接收站的接收功率是_______W． （3）试计算在输电过程中所使用的微波的波长． 【答案】（1）核聚变（2）静止，6×109W（3）0.12m 【解析】（1）太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能． （2）太阳能电站建在地球同步轨道上，太阳能电站的转动和地球的转动是同步的，地球怎么转电站也怎么 转，所以它相对地球的位置没有发生变化，处于相对静止． 太阳能电池板面积 S=5×103 m×104 m=5×107m2， 太阳能电站的发电能力 E=PS=1.4×103W/m2×5×107 m2×10%=7×109W 地面接收站接收到的电能是 W=Eη=7×109W×80%=5.6×10 9W． （3）光在空气中速度为 C=3×108m/s，频率 f=2.5×109Hz， 则波长 λ=0.12m． 26．阅读短文，回答问题 能源问题日日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力努力开发和 利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。尽管目前能源相当短缺，但是能源的 开发前景是广阔的，首先地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，世界的能源问题可以 得到解决。第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非 常丰富（主要在海水中），假如地球上储量的 1%被加以利用，找现在的能源消耗计算，可满足人类未来几 亿年对能源的需求。第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到 地面的总能量为 1.47×1018KW·h；等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。由于太阳能太分散，现 在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，若提高光电转换 效率，我们将可以大规模直接利用太阳能发电。太阳能开发潜力巨大；第四，随着科技的发展，人类像发 现何能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。 （1）解决能源问题的根本途径是什么？ （2）对于太阳能的使用，我们面临的主要问题是哪些？ （3）就人类现有技术和认识，结合本文章的介绍，你认为应该迫切开发和利用哪些新能源以环节能源危机？ 【答案】（1）开发利用新能源；提高能源利用率；节约能源。 （2）分散，受时间、天气限制。光电、光热转换，效率低。 （3）充分利用海水资源，进一步掌握可控核聚变技术。 【解析】认真阅读短文，收集有用信息，根据学过的能源利用问题就可以容易解决本题。