精品试题沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会章节测试练习题（有解析）

沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会章节测试
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、一般情况下，下列物品属于绝缘体的是（　　）
A．橡皮擦 B．铅笔芯 C．钢尺 D．盐水
2、在金属，橡胶，盐水，陶瓷，大地，塑料这些物体中（ ）
A．它们都是导体 B．它们都是绝缘体
C．只有金属和盐水是导体 D．橡胶、陶瓷和塑料是绝缘体
3、下列说法正确的是（　　）
A．物质的比热容随物体的质量、吸收的热量、物质的状态发生改变
B．燃料的热值与燃料的种类有关，若燃料燃烧不完全，热值仍不变
C．热机消耗的燃料越少，该热机的效率越高
D．从高处落下的篮球，接触地面反复跳起的过程中，高度越来越低，是由于能量在不断消失
4、在通常情况下，下列物品属于导体的是（　　）
A．铅笔芯 B．陶瓷碗 C．绘画橡皮 D．玻璃杯
5、图所示验电器上标记的各部件中，通常情况属于绝缘体的是（　　）
A．金属球 B．橡胶垫 C．铁制外壳 D．金属箔
6、美团共享电单车已经进入鞍山了。对于使用电单车说法错误的是（　　）
A．骑电单车上坡时省劲儿，是电能转化为机械能
B．给电单车充电时，是将电能转化为化学能
C．电单车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过热传递改变刹车片内能的
D．电单车没电时需要奋力蹬车，消耗人体内的一部分能量，这个过程能量转化守恒
7、如图所示，先后将不同材料接在电路的 A、B两点间，闭合开关，能使小灯泡发光的是（　　）
A．铅笔芯 B．干木条 C．塑料棒 D．橡胶
8、下列说法中，正确的是（　　）
A．垃圾集中丢弃不分类 B．三插插头改成两插插头使用
C．倡导海绵城市建改 D．矿泉水喝两口就随意丢弃
9、在城市美化、亮化和家用电器等常使用发光二极管作为光源，制造发光二极管的主要材料是（　　）
A．导体 B．半导体 C．超导体 D．绝缘体
10、关于信息和材料，下列说法不正确的是（　　）
A．铜、铝、陶瓷都是很好的导体 B．光导纤维传导的是光信号
C．超导材料适合用来进行远距离输电 D．发光二极管一种半导体材料
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、如图所示在开关和小灯泡之间连着两个金属夹A和B，在金属夹之间分别接入①硬币、②铅笔芯、③橡皮、④塑料尺，闭合开关后，在A、B接入______小灯泡能发光（多选，填序号），这些能让小灯泡能发光物体是______（填“导体”或“绝缘体”）。
2、请阅读《压缩空气储能》并回答题
压缩空气储能
压缩空气储能技术，是一种新型的蓄能蓄电技术。2021年10月份，我国自主研发的首套最大发电功率，最大储能容量的先进压缩空气储能系统，在贵州毕节成功并网发电。电力专家把这个储能系统比喻成一个“超大号的充电宝”。
压缩空气储能系统包括储能过程和释能过程两个环节。储能过程是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入储能室进行储能。释能过程是当电力系统高峰负荷时，将高压空气释放，带动发电机发电，从而满足电力系统的调峰需要。
压缩空气储能发电与以往风电和光伏发电的方式相比，不受环境影响，发电稳定；压缩空气储能不像储气罐储能会漏气，也不像燃料储能会燃烧，从而造成环境污染或带来安全隐患，因此压缩空气储能是一种比较比较安全、清洁的储能方式。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）位于贵州毕节的压缩空气储能系统，最大储能容量为___________；
（2）该压缩空气储能系统以最大功率发电1小时，发电量为___________；
（3）压缩空气储能与储气罐储能方式相比，优势是：___________；
（4）文中压缩空气储能系统利用“错峰”的方法达到了对资源进行合理的分配。请你类比该举措，举一个实际生活中相似的应用实例。（__）
3、传说我国著名的工匠鲁班发明了一只木鸢，这种木鸢可以载人飞行到很远的地方即使是现在，如果没有电池、燃油等动力，这也令人难以置信。小张在学习完能量转化知识后，设想了如图所示的方案，先利用水力发电，然后再利用发出的电驱动抽水机把水抽到蓄水池，这样就可以一直循环下去。你认为这个设计方案______（选填“可行”或“不可行”），理由是______。
4、我国科技近年来飞速发展，C919国产大客机采用铝锂合金来减轻机身重力，这是应用了_______知识。辽宁号航母满载时的质量约为6.5万吨，能平稳浮在海面上，这主要应用了_______原理。奋斗者号潜水器能下潜至深海而不被压扁，是因为它的外壳能承受海水产生的巨大_______。
5、在如图所示的实验中，试管中装有水，用软木塞塞住管口，用酒精灯加热，使水沸腾，将会看到①木塞向外冲出；②试管口有白雾的现象。实验中，燃料燃烧把化学能转化为内能，传递给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的______能转化为塞子的______能，这时水蒸气的内能______，温度______，液化成白色的雾。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、热电站既能发电，又能供热，随着热电站技术不断更新，煤的燃烧程度比传统火电站更充分。为深入了解，同学们对某热电站进行调查，获取的信息如下：
(1)①4000t煤完全燃烧放出多少热量？②20h发电多少千瓦时？(q煤＝3×107J/kg)
(2)该热电站的能量利用率是多少？（百分号前保留一位小数）
(3)请你结合以上信息，写出两种提高热电站能量利用率的方法。
2、简易太阳能热水器的受光面积1.4m2，内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是8×104J，如果60%的热量被水吸收，问：20℃的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？（水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）
3、如图是一种太阳能汽车.太阳光照射到这辆车电池板上的辐射总功率为，在晴朗的天气，电池板对着太阳时产生的电压为160V，并对车上的电动机提供10A的电流.求：
（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（3）你认为太阳能汽车与我们现在使用的汽车相比，有什么优点？
4、长江三峡工程竣工后每年提供的电能约为3.0×1017J，如此巨大的能量是由水的什么转化来的，它相当于完全燃烧多少吨焦炭所释放的能量（焦炭的热值为3.0×107J/kg）.
5、阅读短文，回答问题：
汽车的再生制动器
目前大多数汽车刹车时均采用油压制动．油压制动刹车时消耗的动能转化为内能释放掉，形成了能源的浪费．而现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存起来，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗、污染物排放和制动器摩擦片的磨损．汽车刹车时再生制动器是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72 km/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下表：
再生制动器只会把一部分的动能再生使用，其余的动能转化为内能．汽车正常行驶时，将发动机关闭直至汽车停止的过程中，通过再生制动器将动能转化为电能的效率称为储能效率．储能效率根据不同的使用环境有所不同．
时间t/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
再生刹车阻力f/103 N 8.0 8.1 8.4 9.0 10.0 10.0 10.0 7.5 5.0
（1）汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是____________．
A．逐渐增大B．先增大后不变
C．先增大后减小D．先增大，后不变，再减小
（2）在甲图中画出汽车刹车时再生制动器0~0.8 s内产生的刹车阻力随时间变化的图象．
（3）如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104 N，由图甲可知t=0.7 s时，油压制动器还需产生____N的刹车阻力．
（4）某次测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，画出了对应的Ek–s图象如乙图所示．由图象可以求出此次测试中的储能效率为__________．
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、比较图中的两个实验，合上开关，分别用酒精灯给铁丝和玻璃球加热，观察到的现象是：甲中电流表示数减小，乙中灯泡发光，由上述实验可以得出下列结论：
（1）由甲可知：________________________；
（2）由乙可知：____________________________；
（3）若甲中开始不用酒精灯，则开关闭合一段时间后，电流表的示数将_________.原因__________．
2、根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等．为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等．
(1)为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有：________．
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：________．
(3)改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证．
实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃） 实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃）
1 20 5 0.5 4 10 10 0.5
2 20 10 1.0 5 30 10 1.5
3 20 15 1. 5 6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则25千克的重物需下降________米．
3、小明同学做比较两种材料保温性能"的实验。他取①泡沫塑料 和②卫生纸 两种材料作保温材料，两根相同的温度计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和热开水，以及细线、硬纸片、剪刀。他做两个相同的硬纸外壳，装置如图（a）所示。把盛有热水的烧杯放入不同保温材料的硬纸盒中自然冷却。根据实验测得的数据绘得图（b）所示水温与时间关系"的图像。实验过程室温基本不变，请回答：
（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和卫生纸外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶、环境因素、水的______和______相同。
（2）小明与小方是采用了在相同的时间内，比较水温降低多少的方法来比较两种材料的保温性能的，你还可以采用______的方法来比较两种材料的保温性能。你能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是______
（3）分析实验图像数据，你认为热水放在房间里降温时，温度自然降低的规律是：_______．
A．先快后慢 B．先慢后快 C．均匀降低 D．基本不变
（4）当时的室温大约是______℃。
（5）根据描绘的热水冷却图像，如果你要喝一杯奶咖啡，可以有两种方式供你选择：
方式1：先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min，然后加一匙冷牛奶；
方式2：先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却 5min。
那么，你认为方式______的冷却效果较好。（远填1/2）。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．橡皮擦的材料是橡胶，属于绝缘体，故A符合题意；
B．铅笔芯的主要材料是石墨，属于导体，故B不符合题意；
C．钢尺的材料是金属，属于导体，故C不符合题意；
D．盐水是电解质的水溶液，属于导体，故D不符合题意。
故选A。
2、D
【详解】
金属和大地、各种酸、碱、盐的水溶液容易导电，是常见的导体；陶瓷、塑料和橡胶不容易导电，是常见的绝缘体。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3、B
【详解】
A．比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物体的质量、吸收的热量等因素无关，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否完全等因素无关，故B正确；
C．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，当有效利用的能量一定时，热机消耗的燃料越少，热机的效率越高，但选项中没有说明有效利用的能量一定，故C错误；
D．篮球运动的过程中，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D错误。
故选B。
4、A
【详解】
A．铅笔芯容易导电，属于导体，故A符合题意；
B．陶瓷碗不容易导电，属于绝缘体，故B不符合题意；
C．绘画橡皮不容易导电，属于绝缘体，故C不符合题意；
D．玻璃杯不容易导电，属于绝缘体，故D不符合题意。
故选A。
5、B
【详解】
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体。验电器上标记的各部件中金属球、铁制外壳、金属箔都容易导电，属于导体；橡胶垫不容易导电，属于是绝缘体，故B符合题意。
故选B。
6、C
【详解】
A．骑电单车上坡时，消耗了电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，故A正确，不符合题意；
B．给电动车充电时，蓄电池相当于用电器，这一过程是将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意；
C．电单车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过做功改变刹车片内能的，故C错误，符合题意；
D．电单车没电时需要奋力蹬车，消耗人体内的一部分能量，根据能量守恒定律可知，这个过程能量转化守恒，故D正确，不符合题意。
故选C。
7、A
【详解】
A．将铅笔芯接在电路的 A、B两点间，闭合开关，能使小灯泡发光，因为铅笔芯属于导体，故A符合题意；
BCD．干木条、塑料棒、橡胶都不容易导电，属于绝缘体，接入A、B间灯泡不能发光，故BCD不符合题意。
故选A。
8、C
【详解】
A．垃圾集中丢弃不分类，既造成环境污染，又造成能源浪费。故A错误；
B．三插头改成两插插头使用，虽然不影响用电器的正常使用，但可能造成人体触电。故B错误；
C．倡导海绵城市，有利于缓解城市发展压力，有利于城市的可持续发展。故C正确；
D．矿泉水喝两口就随意丢弃，既造成环境污染，又造成能源浪费。故D错误。
故选C。
9、B
【详解】
按照物质的导电性能来分，材料有导体、绝缘体和半导体之分，制成发光二极管的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10、A
【详解】
A．陶瓷为绝缘体，故A错误，符合题意；
B．光导纤维传导的是激光信号，激光也是一种电磁波，故B正确，不符合题意；
C．超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率，故C正确，不符合题意；
D．发光二极管是一种半导体材料，故D正确，不符合题意。
故选A。
二、填空题
1、①② 导体
【详解】
[1][2]硬币和铅笔芯是导体，橡皮和塑料尺是绝缘体，所以提供的材料中硬币和铅笔芯接入后小灯泡能发光。
2、 不会漏气 修建水坝储水
【详解】
（1）[1]根据原文对压缩空气储能技术的介绍，压缩空气储能系统最大储能容量为。
（2）[2]由题意，最大发电功率，发电1小时所产生的电能为
（3）[3]压缩空气储能不像储气罐储能会漏气，故压缩空气储能与储气罐储能方式相比，是不会漏气。
（4）[4]雨季河水水流量较大，发电用不完，枯水季节，水流量不足，于是人们修建拦河大坝，雨季河水水流量较大时，将水能储存起来，枯水季节可以发电。
3、不可行 违背了能量守恒定律
【详解】
[1][2]这个设计方案不可行。题中设想的能量转化过程是这样的：电能→机械能→电能→机械能，根据能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，所以上述能量转化中均应是守恒的，在转化的过程中，由于有能量的散失，所以水的机械能不可能完全转化为电能，电能也不可能完全转化为水的机械能，所以不能循环下去。理由是违背了能量守恒定律。
4、密度 阿基米德 压强
【详解】
[1]因为铝锂合金密度较小，根据知，在同体积的情况下，密度小的质量轻。所以是应用了密度的知识。
[2] 辽宁号航母满载时的质量约为6.5万吨，能平稳浮在海面上,就是采用空心的方法，根据阿基米德知，这样可以使排开水的体积增大，从而增大浮力，使密度大于水的钢铁能漂浮在水面上。这主要应用了阿基米德原理。
[3]在深海中海水会产生很大的压强，但是潜水器能下潜至深海而不被压扁，因为它的外壳能承受海水产生的巨大压强。
5、内 机械 减少 降低
【详解】
[1][2][3][4]水蒸气把软木塞冲出的过程中，水蒸气对软木塞做功，塞子被冲出去，这个过程中水蒸气的内能转化为塞子的机械能，此时水蒸气内能减少，温度降低液化成的小水滴。
三、计算题
1、 (1)①1.2×1014 J；②3.6×1013 J；(2) 58.3%； (3)①使燃料燃烧更充分；②提高发电效率；③提高废弃（或“废气”）的能量利用率
【解析】（1）①根据得：
4000t煤完全燃烧放出的热量为： ；
②20h发电量为： ；
（2）有效利用的能量为：
利用率为：
（3）提高热电站能量利用率的方法有：
①使燃料燃烧更充分，则相同的燃料释放的内能更多，可以提高利用率；
②提高发电效率；
③提高废弃（或“废气”）的能量利用率等。
故答案为：(1)①1.2×1014 J；②3.6×1013 J；(2) 58.3%； (3)①使燃料燃烧更充分；②提高发电效率；③提高废弃（或“废气”）的能量利用率
2、56℃
【分析】
先求出太阳在3h，1.4m2放出的热量，然后再求出水总共吸收的热量，利用热量公式求出温度差，再加上初始温度便是水晒后的温度了．
【详解】
Q放＝8×104J/（m2 min）×1.4m2×3×60min＝2.016×107J
Q吸＝Q放×60%＝1.2096×107J由Q吸＝cm△t得，△t＝＝＝36℃
T＝20℃+36℃＝56℃
3、（1）1600W ；（2）20%；（3）环保，无尾气污染等
【详解】
(1)电动机消耗的电功率
(2)太阳能转化为电能的效率
(3)太阳能汽车的优点：环保，无尾气污染等．
答：(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是1600W；
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率20%；
(3)详见解析．
4、（1）水轮机组发电时，水的机械能转化为电能；（2）1×107t
【详解】
(1)长江三峡水轮机组发电时，水的机械能转化为电能；(2)∵Q＝mq，∴焦炭的质量：m＝＝1×1010kg＝1×107t.
【点睛】
（1）水力发电过程中，水的机械能转化为电能；（2）焦炭释放的能量等于电能，已知焦炭释放的能量与焦炭的热值，由热值公式可以求出焦炭的质量．
5、D 600 40%
【详解】
（1）由表格数据知，汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间先增大，后不变，然后减小，故选D．
（2）在图上描出再生刹车阻力和时间的对应点（0，8.0）（0.2，8.1）（0.4，8.4）（0.6，9.0）（0.8，10.0），然后用光滑的曲线连接起来．如图．
（3）再生刹车阻力与油压产生的刹车阻力之和等于恒定的刹车阻力，
由图甲可知t=0.7s时再生制动器产生的刹车阻力为9.4×103N．
则油压制动器还需产生的刹车阻力为1×104N-9.4×103N=0.6×103N=600N．
（4）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，由图②可知，关闭发动机时汽车的动能为EK0=W=fs2=f×（40m-30m）=10m×f，
开启再生制动器，由图①可知，汽车克服摩擦力做功W=fs1=f×（36m-30m）=6m×f，则动能转化为的电能为E=EK0-E=10m×f-6m×f=4m×f，
则该次测试中储能效率．
故答案为（1）D；（2）见上图；（3）600；（4）40%．
四、实验探究
1、导体的电阻随温度的升高而增大 导体和绝缘体之间没有严格的界限（玻璃加热到红炽状态时，变成导体） 减小 电流的热效应使铁丝变热温度升高，电阻变大
【详解】
第一空．甲图中，金属丝是导体，所以开关闭合电流表有示数，当对金属丝加热时，温度升高，电流表示数变小，电流变小，由I=可知金属丝电阻增大，即金属丝的电阻随温度的升高而增大；
第二空．玻璃本来是绝缘体，当玻璃接入电路时，电路中没有电流，所以乙中灯泡不发光．但当对玻璃加热后，玻璃的导电性能会发生改变，变成导体，因此灯泡发光，说明导体和绝缘体之间没有严格的界限，在一定条件下，导体和绝缘体可以相互转化；
第三空、第四空．甲中开始不用酒精灯，则开关闭合一段时间后，金属丝的温度升高，电阻变大，电路中的电流减小，即电流表的示数将减小．
2、刻度尺、温度计 由于转轴处存在摩擦（或液体散热） 20
【详解】
（1）实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计水升高的温度；
（2）在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小；
（3）由2次实验可知：20kg的重物下降10m，升高的温度为1℃，则每kg的重物下降1m，升高的温度为；
使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则需要的高度为：h＝＝20m．
3、质量 初温 降低相同温度比较降温时间 泡沫塑料 A 15℃ 1
【详解】
（1）[1][2]根据控制变量法知道，在实验时，要保持烧瓶、环境因素、水的初温以及水的质量相同。
（2）[3]实验中还可以使水降低相同的温度，比较降温时间来比较保温性能的好坏。
[4]由图像知道，在相同时间内，材料①泡沫塑料作保温材料时，水降温慢，所以，泡沫塑料保温效果好。
（3）[5]由图像知道，图线下降的速度先快后慢，可知水温降低的速度是先快后慢。
（4）[6]由图像知道，当水的温度为15℃时，其温度不再发生变化，可知当时室温大约为15℃。
（5）[7]降温规律是先快后慢，所以在在热咖啡冷却一段时间后在加入冷牛奶较好，这样冷却效果相对较好，故选1。