必考点解析苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展同步测试试题（含详细解析）

苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展同步测试
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、有人设想的“永动机”如图所示，下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　）
A．该装置转动时能量不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
2、关于能量的转化和转移，下列说法错误的是（　　）
A．电池充电，电能转化为化学能
B．暖瓶塞被热气冲开，机械能转化为内能
C．电动机工作，电能转化为机械能
D．摩擦生电，机械能转化为电能
3、关于做功或能量转化的过程，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机在压缩冲程中，将内能转化为机械能
B．拉弯的弓将箭射出，其内能主要转化为动能
C．电动机工作过程中，将机械能转化为电能
D．植物的光合作用，将光能转化为化学能
4、节能环保是当今社会的主流。下列能源属于可再生能源的是（　　）
A．天然气 B．石油 C．风能 D．核能
5、以下关于能量说法正确的是（　　）
A．如图蒸气将塞子喷出是通过热传递改变管内水蒸气的内能
B．如图小球在地面弹跳时的最高点越来越低说明能量在转化时不守恒
C．如图中钻木取火时动能转化为内能
D．如图核电站发电是将核能直接转化为电能
6、人和动物从食物中获取的能量属于（　　）
A．热能 B．贮存能 C．化学能 D．机械能
7、2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第55颗导航卫星，这也是最后一颗北斗全球组网卫星。关于火箭加速上升的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能变小，势能变大，机械能保持不变
B．动能变大，势能变小，机械能保持不变
C．动能变大，势能变大，机械能变大，内能转化为机械能
D．动能变小，势能变大，机械能变大，内能转化为机械能
8、下列关于能量的说法中，正确的是（　　）
A．所有的能量转化过程，都遵守能量守恒定律
B．蒸汽机的原理是将机械能转化为内能
C．电动机工作的过程是将机械能转化为内能
D．不同燃料燃烧时，热值大的放出的热量多
9、阳逻之心蓝玉项链公园两侧安装了“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释最合理的是（　　）
A．白天，太阳能电池板将太阳能转化为化学能储存起来
B．小风扇是用来给太阳能电池板散热和确定风向的
C．小风扇是风力发电机，将机械能转化为电能
D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为光能
10、使用下列哪种能源对环境污染最小（　　）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、阅读《碳中和与能源结构》并回答题。
碳中和与能源结构
碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身直接或间接产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳"零排放"。我国政府将采取有力的政策和措施，使二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
目前大多数的电能来源于燃烧化石能源而获得，煤炭是火力发电的主要燃料，在燃烧化石能源的过程中必定会有碳排放，因此不能简单地认为使用电力汽车就可以减少碳排放。在我国碳排放总量中，煤炭排放的占比超过了60%，而煤电的碳排放约占煤炭总排放的一半，因此在电力工业中实现能源转型，是电力脱碳，实现碳中和的重要途径。优化和升级能源结构，要减少以煤炭为主的化石能源，提高新能源、可再生能源和其他能源的合理利用。目前比较成熟的是风力发电和光伏发电，据不完全统计，2020年我国风电、光伏发电量占全国发电总量的9.67%，火力发电量占全国总发电量的70%。
风力发电和光伏发电无需化石能源又环保，为何不能像火力发电一样被广泛应用呢？第一个原因是风力发电和光伏发电有非连续的特点，具有不稳定性，比如太阳能受光照时间制约，风能受风力和风向制约。第二个原因是储电困难。电网只能容纳约15%的非稳定型发电的电能，风能和太阳能发出来的电，电网是无法全部容纳的。
电能的存储有物理和化学两种方式。物理的方式主要是通过势能等与电之间的相互转化，比如抽水蓄能，利用电力系统负荷低谷时的剩余电量用水泵把水抽到高处，把电能转化为水的势能，当系统发电量不足时，再让水流下来推动发电机发电。化学储能主要是依靠电池，把电力系统剩余电量存储到电池中。但以上储能方式还无法解决大规模储能问题。今后我们的风力发电和光伏发电会越来越多，发电量的波动性也会更强，对电网的时时调度要求会更高，风力发电和光伏发电的存储和运输是目前急需解决的技术问题。
（1）风力发电和光伏发电目前还不能广泛应用的原因是①___________②___________。
（2）请你列举两条在日常生活中有利于实现碳中和的具体做法或建议。
①___________。
②___________。
2、将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光，小电扇会转动起来。在这个过程中，能量的转化过程是太阳能先转化为______能，再转化为机械能。
3、王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的______不同；天然气燃烧时，可以将______能转化为内能，已知天然气的热值为4×107J/m3，则每输送100m3的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了______J的能量。
4、2021年5月15日，中国“天问一号”着陆巡视器成功着陆火星，其搭载指的“祝融号”火星车开始热行探测任务。火星车的四块太阳能电池板由_______材料制成。太阳能电池板可以将太阳能转化为_______能。
5、在下列能源中：煤、石油、风能、核能和天然气，属于可再生的是_____；根据能量守恒定律，世界上的能源总量是不变的，那么主要造成能源危机的原因是，能量的转化和转移具有_____性。
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数∶
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W
最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h 12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W 12V
(1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
(3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
2、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×103J/(kg．℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
3、某载重汽车在水平路面以80km/h的速度匀速运动0.05h，消耗汽油1.0kg，其汽油发动机效率为40%(汽油热值是4.5×107J/kg，铁的比热容 )
(1)燃烧汽油所放出的热量是多少？若这些热量都被1000kg的铁块吸收，该铁块的温度能升高多少？
(2)汽车通过的距离多长？
(3)汽车在匀速行驶过程中牵引力是多大？
4、小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率为75%，小华尝试估测他家天然气表的读数是否准确．他把家里自动洗衣机的“水量”设置为50L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到50L时洗衣机便会自动停止注水．已知当时自来水的温度是16℃，热水器输出热水的温度为40℃，则
（1）加热注入到洗衣机里的这些水，需要吸收多少热量？；
（2）向洗衣机注入热水前天然气表的示数是2365.89m3，洗衣机自动停止注水时天然气表示数应该是多少m3？（天然气的热值为3.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）。
5、混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。在某次测试中，消耗了燃料，汽车以的速度匀速行驶了，同时蓄电池的电能增加了（蓄电池存储电能的能力为）。
求：（1）若所用燃料的热值为，假设测试过程中燃料完全燃烧，则放出的总热量是多少？
（2）汽车行驶的距离s是多少米？
（3）该汽车的车速v与所受阻力f的关系如图所示，根据车速可以分析得到汽车的牵引力F，算出汽车牵引力做的功W，再结合蓄电池的电能增加，请计算内燃机的效率是多少？
---------参考答案-----------
一、单选题
1、B
【详解】
A．该装置转动时由于存在摩擦因素，机械能不守恒，但总的能量是守恒的，故A错误；
B．如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确；
C．根据能量守恒定律，会有一部分能量转化为内能，因此，装置不能一直转动下去，故C错误；
D．装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。
故选B。
2、B
【详解】
A．电池充电，相当于用电器，电能转化为化学能，故A正确，不符合题意；
B．暖瓶塞被热气冲开，热气对暖瓶塞做功，将内能转化为机械能，故B错误，符合题意；
C．电动机工作，磁场对通电导体做功，将电能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．摩擦生电，摩擦做功产生电能，机械能转化为电能，故D正确，不符合题意。
故选B。
3、D
【详解】
A．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使它的温度升高、内能增大，此过程中机械能转化为内能，故A错误；
B．当运动员将弓拉开时，弓发生了弹性形变，具有较大的弹性势能，当人松手后，弦对箭做功消耗了弹性势能，箭的速度增大，动能增大，所以弹性势能主要转化为动能，故B错误；
C．电动机工作过程中，消耗了电能，电能主要转化为机械能，故C错误；
D．植物的光合作用，消耗光能，将光能转化为化学能，故D正确。
故选D。
4、C
【详解】
A．天然气在短时间内无法再生，是不可再生能源，故A不符合题意；
B．石油在短时间内无法再生，是不可再生能源，故B不符合题意；
C．风能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故C符合题意；
D．因核燃料是一种矿物资源，属于不可再生资源，故核能是不可再生能源，故D不符合题意。
故选C。
5、C
【详解】
A．图中试管内的水蒸气将塞子喷出时，水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减少，温度降低，即通过做功的方式改变管内水蒸气的内能，故A错误；
B．图中小球在地面弹跳时的最高点越来越低，是因为小球需要克服阻力做功，有一部分机械能转化成了内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故B错误；
C．图中钻木取火时，消耗机械能，获得内能，是将机械能转化为内能的过程，故C正确；
D．图中核电站将核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能最后转化为电能，故D错误。
故选C。
6、C
【详解】
食物中的能量以化学能的方式贮存，在体内通过分解食物释放其化学能，一部分化学能，在体内转化为热能。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
7、C
【详解】
火箭加速上升的过程中，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度增大，重力势能增大；火箭升空时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，因机械能等于动能与势能的总和，所以火箭的机械能增大。火箭的喷气发动机工作时，将内能转化为机械能，故选项ABD错误，不符合题意，选项C正确符合题意。
故选C。
8、A
【详解】
A．能量转化和转移的过程中，能量总量保持不变，即遵守能量守恒定律，故A正确；
B．蒸汽机的工作原理是将内能转化为机械能，故B错误；
C．电动机工作时消耗电能，将电能转化为机械能，C错误；
D．热值是指1kg某种物质完全燃料放出的热量，热值大的放出的热量不一定多，故D错误。
故选A。
9、C
【详解】
A．白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能储存起来，故A不符合题意；
BC．小风扇是风力发电机，将机械能转化为电能，而不是用来给太阳能电池板散热和确定风向，故B不符合题意，故C符合题意；
D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D不符合题意。
故选C。
10、D
【详解】
A．煤燃烧时生成一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等物质，对环境污染不是最小，故A不符合题意；
B．石油燃烧会产生碳氢化合物、氮的氧化物等，能污染环境，对环境污染不是最小，故B不符合题意；
C．天然气的主要成分是碳，燃烧时可能产生一氧化碳、含碳颗粒等烟尘，对环境污染不是最小，故C不符合题意；
D．太阳能是清洁能源，对环境无污染，对环境污染最小，故D符合题意。
故选D。
二、填空题
1、风力发电和光伏发电的不稳定性 储电困难 夏天开空调温度不低于26℃ 乘坐公共交通工具出行
【详解】
（1）[1][2]由材料可知，风力发电和光伏发电目前还不能广泛运用的原因有：
①风力发电和光伏发电有非连续的特点，具有不稳定性。
②储电困难，有大量的电能被浪费。
（2）[3][4]为了实现碳中和，应该在日常生活中减少碳排放，具体做法有：
①夏天开空调温度不低于26℃。
②乘坐公共交通工具出行。
2、电
【详解】
将太阳能电池对着阳光时，太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，电能又经电动机转化为机械能。
3、热值 化学 4×109
【详解】
[1][2]烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了，是因为两种燃料的热值不同，天然气的热值高；天然气燃烧时，可以将天然气的化学能转化为内能。
[3]每输送100m3的天然气，天然气完全燃烧后产生的能量为
Q=qV=4×107J/m3×100m3=4×109J
4、半导体 电
【详解】
[1]太阳能电池板主要材料是硅，硅是电池制造中常用的半导体材料。
[2]太阳光照射到电池板上后，可以产生电压，实现太阳能向电能的转化。
5、风能 方向
【详解】
[1]煤、石油、天然气等化石能源和核能在短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，而风能可从自然界源源不断的得到，是可再生能源。
[2]虽然能量是守恒的，但由于能量的转化和转移具有方向性，消耗掉的能量很难被收集起来再利用，所以需要节约能源。
三、计算题
1、 (1) 42h；(2)240W；(3)150W
【详解】
(1)充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出。蓄电池的供电容量
W=UQ=12V×400A h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J
由得可供灯具正常发光时间
(2)太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，所以太阳能电池板每1m2发电功率为
由表格数据可知
15%P太=P电
所以1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率
(3)蓄电池的电量由20%充到70%
W′=12V×400A h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J
由得，风力发电机发电为
W电机=P电机t=50W×12×3600s=2.16×106J
太阳能电池板发电
W太阳能=W′-W电机=8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J
所以发电功率
答：(1)仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h；
(2)当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W；
(3)当风速6.0m/s时，持续光照12h，太阳能电池板发电的平均功率为150W。
2、（1）8.4×106J
（2）2.1×107J
（3）40%
（4）0.2kg
【详解】
（1）热水器中的水吸收的热量：
Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(40℃﹣20℃)=8.4×106J；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能：
E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J；
（3）热水器的效率：
η=×100%=×100%=40%；
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即
Q放=Q=8.4×106J，
由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量：
m′== =0.2kg．
答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能为2.1×107J；
（3）热水器的效率为40%；
（4）完全燃烧煤气的质量为0.2kg．
3、（1）4.5×107J 100℃（2）4km（3）4.5×103N
【详解】
(1)燃烧汽油所放出的热量
设铁块能升高的温度为，铁块的热量计算公式，那么
(2)汽车通过的距离
(3)发动机所做的功为
汽车在匀速行驶过程中牵引力
答：(1)燃烧汽油所放出的热量是；若这些热量都被1000kg的铁块吸收，该铁块的温度能升高；(2)汽车通过的距离为；(3)汽车在匀速行驶过程中牵引力是。
4、（1）5.04×106J；（2）2366.1m3
【解析】
【分析】
（1）根据水的体积，利用Q吸=cm△t=cρV水△t即可求出洗衣机中的水所吸收的热量；
（2）根据热效率公式求出燃气放出的热量，再利用热水器加热过程中天然气释放的能量根据Q=qV即可求出其体积，然后与前示数相加即可。
【详解】
（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=cρV水△t=4.2×103J/（kg ℃）×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×（40℃-16℃）=5.04×106J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：，
根据Q=qV可得天然气的体积：，
洗衣机自动停止注水时天然气表示数应该是2365.89m3+0.21m3=2366.1m3。
5、（1）3.6×108J；（2）25km；（3）1×108J；42%
【解析】
【详解】
(1)燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=8kg×4.5×107J/kg=3.6×108J；
(2)汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h,由v=可得汽车行驶的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km；
(3)由题知,蓄电池存储电能的能力为5.12×108J，此过程中蓄电池的电能增加了10%，
则内燃机工作时转化为的电能：
W1=10%×5.12×108J=5.12×107J；
由图象可知,汽车以50km/h的速度匀速行驶阻力f=4000N,由2小题可知s=2.5×104m；
则克服阻力做的功：W2=fs=4000N×2.5×104m=1×108J；
所以内能转化为的有用能量为：W有用=W1+W2=5.12×107J+1×108J=1.512×108J；
则内燃机的效率：
η=×100%=×100%=42%.