人教版九年级全一册22.4能源与可持续发展 练习（有解析）

人教版九年级全一册 22.4 能源与可持续发展
一、单选题
1．下列关于信息传递和能量的有关说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．卫星是利用电磁波传递信息的
C．风能、水能和太阳能都是一次、不可再生能源
D．能量转化是守恒的，所以能源取之不尽用之不竭
2．天然气是一种重要的能源，也是一种清洁能源，小明家的燃气灶使用天然气作燃料。以下关于说法正确的是（天然气的热值为4.4×107J/kg）（　　）
A．天然气是可再生能源
B．经过技术改造小明家的燃气灶效率可达100%
C．完全燃烧10g天然气放热4.4×105 J
D．天然气燃烧不会产生空气污染
3．关于能量的说法，正确的是（　　）
A．由于自然界中有可再生能源，而且能量守恒，所以没有必要节约能源
B．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是核聚变
C．太阳能热水器是将太阳能转化为电能的装置
D．能量的转移和转化有方向性的，是不可逆的
4．关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（　　）
A．煤、石油都是不可再生能源
B．太阳能无法被人类直接利用
C．核废料可以随意处置
D．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
5．奋斗六月，青春不悔，长郡学子们正用青春与汗水谱写着中考美好的华章。如图是文昊同学正在本次考场上奋笔疾书的情景，其课桌上一台无线微型电风扇送出丝丝凉风，微风拂面助其逢考必胜，下列有关该微型电风扇的说法正确的是（　　）
A．电风扇工作的原理是电磁感应
B．电风扇工作过程中将机械能转化为电能
C．无线微型电风扇充电过程中，将电能转化为化学能
D．微风拂面是通过降低温度的方式加快面部汗液的蒸发
6．随着电池技术的发展和环保意识的增强，德国宝马公司或许将旗下多款车型全面搭载48V轻混系统（汽车启动及低速时采用48V电力驱动，在高速时转化为传统燃油提供动力）。对于宝马汽车，下列说法正确的是（　　）
A．宝马轻混系统是为了追求时尚潮流
B．燃油发动机是一种热机
C．48V轻混汽车完全没有污染
D．主要是通过热传递改变汽车的动能
7．下列各种发电方式中，利用不可再生能源发电的是（　　）
A．水力发电 B．核能发电
C．风力发电 D．潮汐发电
8．关于能源和可持续发展，下列说法正确的是（　　）
A．风能、太阳能、核能都是可再生能源
B．太阳能电池将太阳能直接转化为化学能
C．我国已建成的核电站是利用核聚变来发电的
D．能量的转移和转化是有方向性的，所以我们必须节约能源
9．关于能量、材料和信息，下列说法正确的是（　　）
A．节能问题的核心是要把能量转化效率提高到100%
B．目前核电站是利用核聚变发电的，核废料的放射性会造成环境污染
C．半导体材料可以用来制作智能机器人、平板等科技类产品的芯片
D．5G手机与4G手机发射的电磁波在同一区域内传播的速度不同
10．城市环保建设——控制噪声是主要项目之一，下列哪种措施不能减弱噪声（　　）
A．城区内禁止机动车鸣笛
B．减少二氧化碳气体的排放
C．在城市街道两旁多种植树木花草
D．在汽车的排气管上装消声器
11．能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能、核能都属于不可再生能源
B．能量是守恒的，所以我们不需要节约能源
C．北斗导航卫星与地球之间利用电磁波通信
D．超导材料可用来制作熔断器的熔丝
12．如图为一种太阳能凉帽，关于这种凉帽的工作原理，下列说法不正确的是（　　）
A．太阳能实质上是太阳内部核反应释放出的能量
B．太阳能为“二次能源”，也是不可再生能源
C．太阳能电池将太阳能直接转化为电能
D．电动机将电能转化为机械能
二、填空题
13．气体燃料的污染小，普及煤气和天燃气的使用是解决大气污染的主要措施_____．（判断对错）
14．如图为宾馆房间取电房卡。将房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用。房卡的作用相当于电路元件中的______。房卡应该连接在______（零线或者火线）上。走出这个房间把房卡取出，目的是为了______。
15．摇摆钢笔，你有没有留神过，我们写字的时候，笔的上端都会小弧度的来回摇摆。如图所示，根据物理学原理设计出一款“收音机钢笔”，这支钢笔内置有电池，当你书写的时候，就能自动给电池储存电量。
请回答下列问题：
(1)为了确保摇摆钢笔时成功给电池充电，钢笔内还必须有的元件是：_____ ；
(2)写字时给内置电池充电过程发生的能量转化情况是：______。
16．电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线等，在真空中传播时，它们的______（选填“频率”、“波长”或“波速”）相同；核电站是通过核______选填（“裂变”、“聚变”）获取核能来发电的，能源利用的实质是能量的______或______，在此过程中能的总量是______的。
三、综合题
17．现代生活中，人类对于能源的需求越来越大．如图是我国西部某地区风力发电的外景,风力发电机主要是由风机叶片和发电机组完成．已知该地区空气密度平均为1.3kg/m3，年平均风速为10m/s，该风力发电区里一台风力发电机在不同风速下获得的风能如下表所示：
平均风速（m/s） 5 10 15 20 25
1min内获得的能量（×106 J） 4.8 7.2 9.6 12 14.4
（1）100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是 ____ J，这相当于 ______ kg焦炭完全燃烧所释放出来的能量（已知焦炭的热值是3×107J/kg）．
（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机利用 ____ 的原理，把 _____ 能转化为电能．
（3）如果一台风力发电机把风能转化为电能的效率为80%，那么该地区一台风力发电机的电功率为 ___ kW.
（4）请你写出风能的一个优点： _____________________ ．
18．阅读下列短文，回答问题：
汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类的生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境的恶化也有难以推卸的责任．大气污染主要来源于工业污染和汽车尾气，99%的一氧化碳和一氧化氮的排放来源于汽车尾气．某市近几年来汽车保有量的增长很快，环保面临如汽车污染等问题的考验．
另据报道：将氢气应用于汽车发动机的技术已在我国研制成功；酒精为燃料的汽车已在北京市、河南省使用；很多地方已将一部分汽车改用液化气作燃料．
（1）请提出该市治理汽车污染的一条合理化建议：_______________．
（2）就目前情况看，氢气作燃料的汽车要投入使用前，你认为还要研究解决的问题有：_________．
（3）若实验用氢气汽车运行1 km，需要2.858×106 J能量．现这辆车在沿江路上走一圈（约30 km），需________g氢气．（已知每克氢气燃烧放出1.429×105 J能量）
19．我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，以手机为例，华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示：
(1)人们在使用手机长时间通话时，手机会明显发热，是因为手机将电能转化为_______能，损耗的能量不会转化为我们需要的能量，是因为能量的转移和转化具有_____性。手机通话过程中，是利用_______来传递信息的。用手机听音乐时，按压手机的侧键是为了改变声音的________；
(2)电池充满电储存的电能为________J；
(3)如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间为________s。
20．阅读短文，回答问题。
开采可燃冰有望再提速
可燃冰即天然气水合物，是天然气和水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质。天然气水合物具有燃烧值高、污染小、储量大等特点，多呈白色或浅灰色，外观类似冰雪可以像酒精块一样被点燃，故得名“可燃冰”。可燃冰像一个天然气的“压缩包”，1立方米的可燃冰分解后可释放出约160立方米以上的天然气和0.8立方米的水，而且它的燃烧不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物，所以被誉为21世纪理想的清洁能源之一。
20年，我国海域可燃冰第2轮试采取得圆满成功。经过前期的理论研究和实验，这次试采创新利用水平井钻采技术，使用了多种自主研发的技术设备，有效提高了产气规模、开采效率。本次试采从各个环节保护监测，确保海洋环境安全。一方面，形成了覆盖全过程的环境保护技术，包括压力调控、钻井安全、流动保证等技术，应用到了试采的各个环节，确保了地层的稳定和环境安全。另一方面，构建了大气、水体、海底、井下一体的环境监测体系。从探索性试采到试验性试采，我国的可燃冰产业化进程向前迈进了关键一步，之后将继续加强资源勘查，推动科技进步，保护海洋生态，让这一高效清洁能源，早日服务经济社会发展。
（1）可燃冰具有的特点有______（写出一条即可）；
（2）第2轮试采创新利用______技术，从而有效提高了产气规模、开采效率；
（3）已知完全燃烧1m3可燃冰释放出的能量与完全燃烧164m3天然气相当，则可燃冰的热值为______（天然气的热值为3.0×107J/m3），可燃冰在燃烧时能量转化情况是______。
21．阅读短文回答问题
汽车再生制动器
目前汽车刹车器均采用油压制动，油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉，形成能源的浪费．现有一种汽车再生制动器，能把汽车制动时消耗的部分机械能转化为电能而储存起来，有效地利用了能量．这种制动器有个重要参数叫“储能效率”，储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止运动的过程中，将机械能转化为电能的效率．
实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求，若某汽车以20km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如表：
（1）油压制动刹车时消耗的机械能转化为内能，而这些内能却不能再次转化为汽车的机械能，说明能量的转移和转化具有_____ 性；汽车再生制动器中将机械能转化为电能的装置是_____ （电动机/发电机）．
（2）某次汽车正常行驶时的机械能为3.75×105J，
①若关闭发动机，直至停止运动，有1.5×105J的机械能车化为内能，则该汽车的储能效率是 ____ ．
②若制动时油压制动器与再生制动器同时工作，产生的内能将________ （大于/小于/等于）1.5×105J．
（3）在图中作出汽车刹车时再生制动器0～1.0s内产生的刹车阻力随时间变化的图象．
( )
（4） 如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N，由图象可知t=0.7s时，油压制动器需提供________ N的刹车阻力．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁波的传播不需要介质，故A错误；
B．卫星是利用电磁波传递信息的，故B正确；
C．风能、水能、太阳能都是一次、可再生能源，故C错误；
D．能量是守恒的，但是能量的转化和转移是有方向性的，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．天然气会越用越少，不能再短时间内从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误；
B．经过技术改造后，只能提高效率，但燃气灶效率不可能达到100%，故B错误；
C．质量为10g的天然气完全燃烧放出的热量为
Q＝mq＝0.01kg×4.4×107J/kg＝4.4×105J
故C正确；
D．天然气燃烧会产生二氧化碳，二氧化碳会产生温室效应，故D错误。
故选C。
【点睛】
本题考查能源的分类、热量的计算及燃气灶的效率问题，为基础题。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．虽然能量是守恒的，但并不是所有的能量都能直接被人类利用，而且能量的转化具有方向性，因此我们必须要节约能源，故A错误；
B．核电站是利用可控制的核裂变发电的，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是核裂变，故B错误；
C．太阳能热水器在使用时，将太阳能转化为内能，故C错误；
D．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，能量的转化和能量的转移都是有方向性的，是不可逆的，故D正确。
故选D。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．煤、石油，短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A正确；
B．目前人类可以直接利用太阳能，如太阳能热水器把水等物质加热、太阳能电池把太阳能转化成电能。故B错误；
C．核废料具有放射线会对环境造成严重的破坏，不能随意丢弃,故C错误；
D．能量虽然是守恒的，但能源不是取之不尽用之不竭的，能量的转化是有方向的，也是有条件的，故D错误。
故选A。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A B．电风扇工作时是消耗电能的，是将电能转化为机械能，所以，电风扇工作的原理是通电导体在磁场中受力，故AB错误；
C．无线微型电风扇充电过程中，将电能转化为化学能，储存在电池中，故C正确；
D．微风拂面是通过汗液蒸发加快，带走更多的热量而降温的，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．宝马轻混系统是为了减少污染物的排放，保护换将，并不是追求时尚潮流，故A错误；
B．燃油发动机为汽油机，是一种热机，故B正确；
C．48V轻混汽车在高速时转化为传统燃油提供动力，会有污染物的排放，所以并不是完全没有污染，故C错误；
D．主要是通过电动机或发动机对外做功改变汽车的动能，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
水能、风能、潮汐能可以源源不断从自然界获得，是可再生能源，因此水力发电、风力发电、潮汐发电是利用可再生能源发电的，而核能是利用核燃料铀在核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式，而核燃料在短期内是不可再生原料，故核能发电是利用不可再生能源发电，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．核能是不可再生能源，太阳能、风能都属于可再生能源，故A错误；
B．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，故B错误；
C．核反应堆中发生的是可控制的核裂变，核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能，故C错误；
D．能量转化过程是有方向性的，是不可逆的，所以必须节约能源，故D正确。
故选D。
【点评】
此题考查了能量的转化及分类，能量转化现象是生活中常见的现象，难度不大。
9．C
【解析】
【详解】
A．节能问题的核心是提高能量利用中的转化效率，但能量转化效率不可能达到100%。故A错误；
B．目前核电站是利用可控核裂变发电的，故B错误；
C．智能机器人、平板等科技类产品的芯片主要材料是半导体，故C正确；
D．5G手机与4G手机都是通过电磁波传递信息，它们发射的电磁波在同一区域中的传播速度是相同的。故D错误。
故选C。
10．B
【解析】
【详解】
A．市区内禁止机动车鸣笛是在噪声的产生处减弱噪声，故A不符合题意；
B．减少二氧化碳气体的排放可以改善空气质量，不能减弱噪声，故B符合题意；
C．城市街道两旁和空地多种草、多植树可以在噪声的传播过程中减弱噪声，故C不符合题意；
D．在汽车的排气管上装消声器可以在声源处减弱噪声，故D不符合题意。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
A．太阳能可以源源不断从自然界中获得是可再生能源，但是核能短时间内从自然界得不到补充，属于不可再生能源，故A错误；
B．能量是守恒的，但是人类可利用的能源是有限的，还有很多能源人们无法利用，所以我们需要节约能源，故B错误；
C．电磁波可以传递信息，北斗导航卫星与地球之间利用电磁波通信的，故C正确；
D．超导材料电阻为0，不能用来制作熔断器的熔丝，故D错误。
故选C。
12．B
【解析】
【详解】
A．在太阳内部具有高温高压的环境，可以产生聚变反应，从而放出大量的能量，A项正确，故A项不符合题意；
B．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能，这就是太阳能，所以太阳能不是二次能源，而是直接从自然界获取的一次能源，是可再生能源，B错误，故B项符合题意；
C．太阳能电池将太阳能直接转化为电能，C项正确，故C项不符合题意；
D．电动机将电能转化为机械能，D项正确，故D项不符合题意。
故选B。
13．√
【解析】
【分析】
煤是不可再生能源，燃烧煤产生的烟尘污染严重，所以采用气体燃料，可以减轻大气污染．
【详解】
天然气充分燃烧，产生水和CO2，在通风良好的环境下，不会造成毒害，所以气体燃料的污染小，普及煤气和天燃气的使用是解决大气污染的主要措施之一，为了节约化石燃料及减少环境污染，人类需要利用和开发新能源，如地热能、生物质能、太阳能等．
答案：√．
14． 开关 火线 节约电能
【解析】
【分析】
【详解】
[1]房卡就是和开关作用相同，闭合开关，用电器就会工作，和房卡的作用相同。
[2]根据安全用电的原则可知，开关接在火线上，即房卡要连接在火线上。
[3]由节约能源的思想可知，厨房间取出房卡，关闭用电器，节约电能。
15． 永磁体 电能转化为化学能
【解析】
【分析】
(1)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流；根据电磁感应实验装置分析作答。
(2)电功的实质就是能量间的转化，要根据物体产生的能量性质分析能量转化的方向。
【详解】
(1)[1]这款摇摆钢笔是基于电磁感应的原理制成的，故钢笔内还必须有的元件是永磁铁。
(2)[2]给电池充电时，使其内部发生化学变化，故使电能转化为化学能。
16． 波速 裂变 转移 转化 不变
【解析】
【详解】
[1]电磁波家族中有无线电波、红外线、可见光、紫外线等，它们都能在真空中传播，且它们在真空中传播的波速相同。
[2]目前人类已建立的核电站，都是利用核裂变发电。
[3][4][5]据能量的转化和守恒定律可知，能源利用的实质是能量的转移或转化，能的总量是保持不变的。
17． 1.728×1014 5.76×106 电磁感应 机械 96 清洁无污染
【解析】
【详解】
（1）由表格数据知道，风速为10m/s时，一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106 J，所以，100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是：=1.728×1014J ；如果这些能量是由完全燃烧焦炭来获得，则焦炭的质量是： =5.76×106kg；
（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，是把机械能转化为电能，这是电磁感应现象；
（3）一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106 J，由知道，可以转化得到的电能是： =5.76×106 J，所以一台风力发电机的电功率是：=96 kW；
（4）风能属于可再生能源，风力发电其主要特点是取之不尽用之不竭，并且环保无污染；
18． 用酒精或液化气作汽车的燃料 价格过高问题或安全防止爆炸等 600
【解析】
【详解】
（1）减少汽车的使用，就要限制私家车，发展公共交通；或者用酒精或液化气作汽车的燃料；
（2）从来源、运输、贮存、使用等方面考虑：①氢气的来源问题；②如何贮存和运输大量的氢气；③汽车上如何灌装一定量的氢气；④如何安全使用氢气，或者说价格过高问题或安全防止爆炸等．
（3）在市沿江路上走一圈需要的能量为：Q=30km×2.858×106J/km=8.574×107J，
需要的氢气为：；
19． 内能 方向 电磁波 响度 55944 3108
【解析】
【详解】
(1)[1][2]电流流过导体时会产生热量，这是电流的热效应，人们在使用手机长时间通话时，手机会明显发热，是因为手机将电能转化为内能；由于能量的转移和转化具有方向性，这些能量散失到空气中不能转化为我们需要的能量。
[3]手机就是利用电磁波的发射和接收来实现信息传递的。
[4]用手机听音乐时，按压手机的侧键是为了减小音量，即减小声音的响度。
(2)[5]电池充满电储存的电能为
W储=U电池Q=3.7V×4.2A×3600s=55944J
电池充满电储存的电能为55944J。
(3)[6]两个充电器的充电功率分别为
P1=U1I1=5V×0.6A=3W，P2=U2I2=5V×4A=20W
所以第二个的充电速度快；
已知充电效率为η=90%，则消耗的电能
W充===62160J
由P=可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间
t===3108s
选用快速充电器将电池从零充满需要的时间3108s。
20． 污染小##燃烧值高##储量大 水平井钻采 4.92×109J/m3 化学能转化为内能
【解析】
【详解】
（1）[1]由短文第一段的材料可知，天然气水合物具有燃烧值高、污染小、储量大等特点，它的燃烧不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物，被誉为21世纪理想的清洁能源之一，可知可燃冰具有污染小的特点。
（2）[2]由短文第二段的材料可知，这次试采创新利用水平井钻采技术，使用了多种自主研发的技术设备，有效提高了产气规模、开采效率，即第2轮试采创新利用水平井钻采技术。
（3）[3]完全燃烧164m3天然气放出的热量为
则完全燃烧1m3可燃冰放出的热量为
由可知，可燃冰的热值为
可燃冰的热值为4.92×109J/m3。
[4]可燃冰具有化学能，在燃烧时将化学能转化为内能，即可燃冰在燃烧时能量转化情况是化学能转化为内能。
21． 方向 发电机 60% 大于 700(500 700均正确).
【解析】
【分析】
（1）能量的转化具有方向性；发电机是将机械能转化为电能，电动机是将电能转化为机械能；（2）由题储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止运动的过程中，将机械能转化为电能的效率，由此根据题意先计算出制动时转化为的电能，再计算汽车的储能效率；（3）由表格数据描点连线得到刹车阻力随时间变化的图象；（4）根据图象确定0.7s时再生制动器产生的阻力，从而可求得油压制动器所提供的刹车阻力．
【详解】
(1)油压制动刹车时消耗的机械能转化为内能，而这些内能却不能再次转化为汽车的机械能，说明能量的转移和转化具有方向性；
再生制动器制动时消耗机械能得到电能，这个装置是发电机；
(2)①若关闭发动机,直至停止运动,有1.5×105J的机械能车化为内能,则转化的电能为W电=3.75×105J 1.5×105J=2.25×105J，
所以汽车的储能效率η=×100%=×100%=60%
②若制动时油压制动器与再生制动器同时工作,由题油压制动刹车时消耗的机械能转化为内能,所以产生的内能将比再生制动产生内能多,即大于1.5×105J；
(3)由表格数据描点连线得到刹车阻力随时间变化的图象，如图所示：
(4)由图知,0.7s时,再生制动器产生的阻力为9.3×103N；
则油压制动器需提供的阻力f=1.0×104N 9.3×103N=700N.
答案第1页，共2页
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