难点解析：苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展定向训练试题（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定向训练
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、为保护地球家园，早在“十五”期间我国就有序展开了“西气东输”，逐步用天然气取代煤气和液化石油气，这样做的好处是（　　）
A．天然气热值小 B．天然气比热容大
C．天然气热值大 D．天然气比热容小
2、2020年11月24日，我国搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空，液氢是长征五号运载火箭的主要燃料之一，其热值q氢=1.4×108J/kg，下列说法正确的是（　　）
A．用液氢作为燃料，是因为其热值大
B．火箭升空过程中，液氢的热值不断减小
C．燃烧5g液氢产生7×108J的热量
D．液氢燃烧过程是内能向机械能转化
3、下列关于能源和可持续发展的表述，正确的是（　　）
A．太阳能、地热能、核能都是可再生能源
B．原子弹是根据可以控制的核聚变工作的
C．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
D．能量的转化、转移都是有方向性的，人类所能利用的能源是有限的，需要节约能源
4、目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具——冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（　　）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
5、下列说法中不正确的是（　　）
A．日食的产生是由于太阳光射向地球的光线被月球阻挡了
B．猴子“捞月亮”时，水中的“月亮”到水面的距离等于水的深度
C．在空气中，超声波和次声波传播速度相同
D．由于臭氧层破坏，大气层中二氧化碳的浓度增大，产生了“温室效应”
6、下列现象中蕴含着许多物理知识，有关说法中正确的是（　　）
A．用煤气烧水时，煤气燃烧的越充分，热值越大
B．将钢板熔化成液体后，其比热容变大
C．南极冰山的温度低于0℃，不具有内能
D．火箭发射升空的过程中，外壳与空气摩擦导致温度升高，内能增大
7、下列四种现象中，只发生能的转移而不发生转化的过程是（　　）
A．冬天，用手触摸户外的金属杆时的感觉很冷 B．烧水时，水蒸气顶起壶盖
C．给电动自行车的蓄电池充电 D．燃烧汽油，汽油机工作
8、关于能量转化，下列说法中不正确的是（　　）
A．电风扇工作时，大部分电能转化为机械能
B．风力发电机发电时，电能转化为机械能
C．壶中水沸腾时，壶盖不停地跳动，内能转化为机械能
D．用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，机械能转化为内能
9、有关热量与热值的说法中，正确的是（　　）
A．燃料燃烧，会放出热量，这是化学能转化为内能的过程
B．1kg汽油燃烧放出的热量比1kg酒精放热更多，说明汽油含有的热量比酒精多
C．酒精的热值是，说明1kg酒精所含的热量是
D．燃料燃烧放出的热量越多，它的热值越大
10、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
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、2020年6月23日，我国北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射。卫星使用太阳能电池板供电，太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；北斗卫星导航系统通过发射和接收________（选填“电磁波”或“超声波”），将为全球用户提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务。
2、在湘江风光带耸立着一排“风光互补”照明灯，如图所示。它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯。无风有光时，通过太阳能电池板发电，将太阳能转化为电能，有风无光时，通过“小风扇”风力发电，将_______能转化为电能。照明灯工作时，将_______能转化为光能。
3、如图所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内硝化棉燃烧起来，该过程能量是由______能转化为______能。人骑电动自行车下坡时重力势能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，机械能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，这是通过______的方式改变刹车片的内能.
4、内燃机在压缩冲程中主要将______能转化为内能。天然气是一种清洁燃料，它是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。某公交车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量______J，这些热量可使质量为______kg的水由20oC升高到100oC。有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内比加在L型轿车内热值______（填“更大”或“一样大”或“更小”）[天然气的热值为4.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg oC）]。
5、可燃冰、石油、煤都属于______（选填“可”或“不可”）再生能源。若可燃冰的热值为，完全燃烧的可燃冰可放出的热量是______J，这些热量有63%被水吸收，可把______kg的水从20℃加热到80℃。[水的比热容]
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、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？
2、某研究小组为了测量垂直于太阳光的面积为1m2的物体表面上，每秒钟接收到的太阳能是多少，用某太阳能热水器做实验。已知该太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积是2m2，太阳能热水器内的水的质量为50kg,水的初温为20℃，经过1750s的时间后温度上升到30℃，己知水的比热容为c水= 4.2×103 J/(kg ℃ )求:
(1)在上述过程中太阳能热水器内的水吸收的热量是多少焦耳
(2)垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是多少焦耳
3、太阳能路灯的电源是由太阳能电池板和蓄电池构成。它能将太阳能转化为电能后给蓄电池充电,充电时电能被转化为化学能储存起来,夜晚再为路灯供电。设在一定时间内,太阳辐射到太阳电池板的能量为2.7×107 J,求:
（1）这些能量与完全燃烧多少煤放出的热量相当（煤的热值为3.0×107 J/kg）
（2）若这些能量经转化后,可供功率为35 W的路灯工作60 h,求该太阳能供电装置的能量转化效率。
4、某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶了9km，消耗汽油2kg．已知汽油的热值q汽油＝4.5×107 J/kg．假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，则：
（1）汽油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）该型号汽车在以此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？
（3）结合汽车内燃机的能量流向图，你认为目前汽车生产厂家及用户们是如何提高该车汽油机的效率？（答出两点即可）
5、现有一款新型油、电两用小轿车，满载时总质量为2×103kg、额定输出功率为50kW．设该车行驶过程中受到的阻力恒为车重的0.1倍，每个轮胎与地面的接触面积为2×10﹣2m2，燃油时能耗利用率约为40%．该车所用汽油的热值约为4.5×107J/kg，g取10N/kg。
（1）该小轿车满载时对水平地面的压强为多少？
（2）该车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度为多大？
（3）若该车以额定功率匀速行驶30min，则它消耗的汽油为多少千克？
---------参考答案-----------
一、单选题
1、C
【详解】
为了保护地球家园，我国逐渐采用天然气取代煤气和液化石油气，主要是因为与煤气和液化石油气相比，天然气热值大，相同质量的天然气完全燃烧后产生的热量更多，因此C选项符合题意。
故选C。
2、A
【详解】
A．用液氢作为燃料，是因为液氢的热值较大，与其它燃料相比，燃烧相同质量的液氢放出的热量更多，故A正确；
B．燃料的热值是燃料本身的一种属性，与燃料的质量无关，故可知火箭升空过程中，液氢的热值不变，故B错误；
C．由题意可知，燃烧5g液氢产生的热量为
Q=mq=0.005kg×1.4×108J/kg=7×105J
故C错误；
D．液氢燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，故D错误。
故选A。
3、D
【详解】
A．太阳能、地热能可以从自然界源源不断地得到，是可再生能源，核能使用后短时间内不能得到补充，是不可再生能源，故A错误；
B．原子弹是根据可以控制的核裂变工作的，故B错误；
C．大量使用化石能源会造成大气污染，因此应该控制化石能源的开采和利用，不能禁止，故C错误；
D．能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，并不是所有的能量都可以被利用，所以我们需要节约能源，故D正确。
故选D。
4、D
【详解】
当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
故选D。
5、B
【详解】
A．由于光的直线传播，当月球运动到太阳和地球之间时，太阳光射向地球的光线被月球阻挡了从而形成日食，故A正确，不符合题意；
B．由平面镜成像规律可知，猴子“捞月亮”时，水中的“月亮”到水面的距离等于空中的月亮到水面的距离，而非水的深度，故B错误，符合题意；
C．在同一种介质（空气）中，超声波和次声波传播速度相同，故C正确，不符合题意；
D．“温室效应”是由于大气层中二氧化碳的浓度增大，阻挡了热量的散失而产生了，故D正确，不符合题意。
故选B。
6、D
【详解】
A．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧情况无关，故A错误；
B．将钢板熔化成液体后，物质内部结构不变，材料不变，故比热容不变，故B错误；
C．因物体的分子永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能；则低于0℃的物体也有内能，故C错误；
D．火箭发射升空过程中，通过火箭外壳与大气摩擦做功，将机械能转化为内能，内能增大，温度升高，故D正确。
故选D。
7、A
【详解】
A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，是利用热传递来改变物体内能的，属于能量的转移，故A符合题意；
B．烧水时，水蒸气顶起壶盖，是利用内能做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，属于能量的转化，故B不符合题意；
C．给电动自行车的蓄电池充电，将电能转化为化学能，属于能量的转化，故C不符合题意；
D．汽油机工作时，汽油燃烧释放出大量内能，利用内能做功，将内能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。
故选A。
8、B
【详解】
A．电风扇工作时，电能主要转化为机械能，有很少一部分转化为内能；故A正确，A不符合题意；
B．风力发电，即消耗风能，产生电能，所以是将风能转化为电能，故B错误，B符合题意；
C．水沸腾时将壶盖顶起，水蒸气对壶盖做功，其自身的内能减小，即消耗了内能，产生了机械能，故是将内能转化为机械能的过程，故C正确，C不符合题意；
D．用砂轮磨刀时，克服摩擦做功，刀的温度升高、内能增大，故是将机械能转化为内能的过程，故D正确，D不符合题意。
故选B。
9、A
【详解】
A．燃料燃烧，会放出热量，这是化学能转化为内能的过程，故A正确；
B．1kg汽油燃烧放出的热量不一定比1kg酒精放热更多，没有说明是不是完全燃烧；热量是热传递过程中内能的变化量，不能说汽油含有的热量多少，故B错误；
C．酒精的热值是，说明1kg酒精完全燃烧所放出的热量是，故C错误；
D．1kg某种燃料完全燃烧放出的热量越多，它的热值越大，题中没有说明是否完全燃烧，故D错误。
故选A。
10、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。
二、填空题
1、可再生 电磁波
【详解】
[1]太阳于可以源源不断的获取，取之不尽用之不竭，属于可再生能源。
[2]电磁波可以在真空真空中传播，并且能传递信息，我国研发的北斗卫星导航系统是利用电磁波提供导航服务的。
2、机械能（或风能） 电
【详解】
[1]风力发电时的能量转化是 “小风扇”将机械能（或风能）转化为电能。
[2]照明灯工作时，消耗电能，将电能转化为光能。
3、机械 内 减小 不变 做功
【详解】
[1][2]迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，当空气的温度升高到硝化棉的着火点时，玻璃筒内硝化棉就会燃烧起来，这是通过做功的方法增大空气内能的。
[3]人骑电动自行车下坡时，人和车的质量不变，高度减小，重力势能减小。
[4]到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，人和车没有发生弹性形变，不具有弹性势能，机械能等于动能和重力势能之和，在水平路面上行驶时，人和车质量不变，速度不变，动能不变，高度不变，重力势能不变，故动能和重力势能之和不变，机械能不变。
[5]刹车时车轮和刹车片摩擦生热，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能。
4、机械 不可再生 1.848×107J 55 一样大
【详解】
[1]内燃机在压缩冲程中活塞的机械能转化为气缸内工作物质的内能。
[2]像化石能源、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]根据得，消耗420g天然气释放的热量为
[4]由题知
由得,水的质量为
[5]热值是燃料的特性，由燃料的种类有关，与燃烧情况无关。故T型轿车内和L型轿车内汽油热值一样大。
5、不可 100
【详解】
[1]可燃冰、石油、煤开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们都属于不可再生能源。
[2]可燃冰完全燃烧产生热量为
[3]由题知，水吸收的热量为
根据
可得，加热水的质量为
三、计算题
1、（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%.
2、 (1)2.1×106 J；(2)1200 J
【详解】
(1)水吸收的热量：
Q=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（30℃-20℃）=2.1×106 J；
(2)接收到的太阳能
W光==4.2×106 J；
每平方米接收的太阳能
W==2.1×106 J/m2；
垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是：
W0==1200J/（m2·s）
答：(1)太阳能热水器内的水吸收的热量是2.1×103 J；
(2)垂直于太阳光的1 m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是1200 J。
3、（1）0.9 kg（2）28%
【解析】
【分析】
（1）利用Q放=mq求需要完全燃烧煤的质量；
（2）利用W=Pt求路灯消耗的电能，根据效率的公式求出能量转化效率。
【详解】
（1）煤完全燃烧放出的热量（等于吸收的太阳能），即Q放=2.7×107J，由Q放=mq可得，需要完全燃烧煤的质量：；
（2）使用太阳能路灯的有用能量：W电=Pt=35W×60×3600s=7.56×106J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）：W总=2.7×107J，
该太阳能路灯的能量转化效率：。
答：（1）这些能量与完全燃烧0.9kg的煤放出的热量相当；
（2）该太阳能路灯的能量转化效率是28%。
4、9×107J 4×103N 减少废气带走的热量、减小摩擦
【解析】
【分析】
（1）知道消耗汽油的质量和汽油的热值，利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量；（2）再利用效率公式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）提高热机效率的方法可以通过减少散热损失、机械损失等方法，主要途径还是要减少废气带走的能量．
【详解】
(1)汽油完全燃烧放出热量：Q放＝mq汽油＝2kg×4.5×107J/kg＝9×107J；(2)由效率公式η＝可得，牵引力做的功：W＝ηQ放＝40%×9×107J＝3.6×107J；由功的公式W＝Fs可得，汽车的牵引力：F＝＝4×103N；因为汽车做匀速直线运动，所以受到的阻力f＝F＝4×103N；(3)从内燃机的能流图可知，热量损失主要有燃料没有完全燃烧、废气带走的热量、克服摩擦损耗的能量、散失的热量，因此提高热机效率的主要途径有：使燃料尽可能完全燃烧、减少废气带走的热量、减小摩擦、减小热散失等。
5、（1）2.5×105Pa（2）25m/s（3）5kg
【解析】
【详解】
（1）小轿车的重力：G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N，
小轿车静止在水平地面上时，对地面的压力：F压=G=2×104N，
地面的受力面积：S=2×10-2m2×4=8×10-2m2，
小轿车对水平地面的压强：；
（2）匀速行驶时的牵引力：F=f=0.1G=0.1×2×104N=2000N，
由 得到该车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度：；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：，
汽油的质量：。
答：（1）该小轿车满载时对水平地面的压强为2.5×105Pa；
（2）该车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度为25m/s；
（3）若该车以额定功率匀速行驶30min，则它消耗的汽油为5kg。