苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展单元测试试题（含解析）

苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展单元测试
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、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
2、在联合国峰会上我国提出了要提高非化石能源消费比重的计划，下列关于原子、能源和能量，说法错误的是（　　）
A．太阳能是“能源之母”，其能量来自于自身的核聚变
B．化石能源是不可再生能源
C．能量在转化过程中一定遵守能量守恒定律
D．原子核由质子和电子组成
3、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
4、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
5、据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（　　）
A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现
6、2020年12月17日1时59分，探月工程“嫦娥五号”返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，如图所示，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。下列说法正确的是（　　）
A．返回器内剩余燃料的热值不发生变化
B．返回器返回过程中主要通过热传递增加了外壳的内能
C．地面上的雪受热熔化过程中温度保持不变，内能也保持不变
D．返回器在返回过程中不遵循能量守恒定律
7、根据能量守恒定律，下列说法中仅发生能量转移的一组是（　　）
A．试管中的冷水放入热水中变热 B．煤气炉将冷水烧热
C．用打气筒打气，筒壁变热 D．小灯泡通电发光
8、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
9、生活中能量转化的实例很多.下列描述中，错误的是（　　）
A．摩擦生热是把机械能转化为内能
B．植物的光合作用是将光能转化为化学能
C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D．给蓄电池充电时，化学能转化为电能
10、全太阳能动力汽车部件工作大致流程如图，下列说法正确的是（　　）
A．储能环节，将电能转化为化学能
B．图中某个环节的工作效率可达100%
C．控制送电环节，将电能转化为机械能
D．光电转换环节，将电能转化为太阳能
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（6小题，每小题5分，共计30分）
1、一手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量4000mA h。它充满电后，大约储存了______J电能。充电时手机电池中______能转化为______能。
2、如图所示。用细线悬挂的磁体AB，磁极未知。当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则A端是磁体的______极。断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的______。核能是目前被广泛应用的新能源，我国已建成十余座核电站，它们是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应所释放的能量来发电的。
3、城市出租车中有一个水箱，里面装水用来冷却汽车的汽油机，是因为水的 ___________较大，如图所示是汽油机的 ___________冲程；现代城市大部分出租车已经使用天然气来代替燃油，请你写出一条使用天然气做燃料的好处 ___________，天然气燃烧时化学能转化为 ___________。
4、如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，理由是______。
5、某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程，如图为_______冲程工作示意图，活塞向_______运动，这个冲程的能量转化为_______。
6、人们常用水来给汽车发动机降温，这是通过________方式改变发动机的内能。汽车使用的汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧50kg汽油放出的热量是 _________J。
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、已知天然气的热值为4.2×107J/m3,0.3m3的天然气完全燃烧放出的热量是多少 若这些热量的50%被温度为20℃,质量为30kg的水吸收,则水温升高了多少 [c水=4.2×103J/(kg ℃)]
2、某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。
(1)太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关S控制电路中所有用电器，开关S1控制热水壶的加热电阻R1（“220V 484W”），开关S2控制电暖气的加热电阻R2（“220V 2420W”）。闭合所有开关，R1 R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104J的热量，求R2的实际功率；（R1和R2的阻值不随温度变化）
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%。求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。
3、如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，列车安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。
(1)若测得该列车从甲站出发到达乙站所用的时间为2min，甲、乙两站间的路程为2.4km。则该列车在这两站间行驶的平均速度为多大？
(2)当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强为1.0×107Pa，水雾喷出的速度v≥10m/s。若喷孔的总面积为0.5cm2，则水枪的功率至少为多少瓦？(不计大气压强)
(3)列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W1与内能W2之比为9:16，如图乙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图像。若列车从80km/h开始减速，转化成的电能大小为1kW·h，问列车在此过程中:
①产生的内能为多大？
②列车的速度将会减小到多少千米每小时？
4、杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，如汲水的桔槔（如图甲所示）。人们在竖立的架子上支起一根长直杆，直杆的一端用绳子悬挂水桶，另一端用绳子悬挂石块作为配重。人用力向下拉绳，将桶放入井内打水，放手后这桶水在配重的作用下被向上提起。将桔槔的直杆、支架、水桶、配重这个整体看作一个系统，当系统内只有重力或弹力做功时，系统内物体的动能和势能发生相互转化，但系统的机械能总量保持不变，这个规律叫机械能守恒定律。 其中动能用“Ek”表示， ；重力势能用“Ep”表示， 。 如图乙所示是桔槔的简化示意图，将直杆看作是绕支点 O 转动的杠杆，其 A 点悬挂水桶，B 点悬挂配重。若 OA＝2OB，当水桶装满水时，水和桶的总质量 m=15kg。若不计杠杆自重、摩擦及空气阻力，g 取 10N/kg，求：
(1)水和桶受到的总重力；
(2)若杠杆刚好能在水平位置平衡，配重的质量；
(3)水桶上升 1m，水和桶的重力势能增加了多少J；
(4)将配重更换为 40kg 后，用手将杠杆保持在水平位置静止，松手后杠杆随即顺时针转动。整个过程配重未触地，水未溢出。请计算当配重下降 0.5m 时，水桶运动的速度。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、D
【详解】
A．太阳释放的能量主要来自于内部发生的核聚变，向外释放能量，故A正确，不符合题意；
B．化石能源不可能在短期内从自然界得到补充，所以是不可再生能源，故B正确，不符合题意；
C．任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变，即遵守能量守恒定律，故C正确，不符合题意；
D．原子核由带正电的质子与不带电的中子组成，故D错误，符合题意。
故选D。
3、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。
4、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。
5、B
【详解】
A．能量守恒定律规定，能量既不可能凭空产生，也不会凭空消失，一切能量都是守恒的，发电技术没有突破了能量守恒定律，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，如果没有能量补充，装置不可能凭空产生能量，装置没有能量，最终会停下，故B正确；
C．根据能量守恒定律，没有能量补充，装置就不能转动了，故C错误；
D．不靠任何能量补充，1度电的能量不可能会凭空增加，1度电不可变为10度电的装置，故D错误。
故选B。
6、A
【详解】
A．由于热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和体积无关，所以返回器内剩余燃料的热值不发生变化，故A正确；
B．返回器返回过程中主要通过克服摩擦做功增加了外壳的内能，故B错误；
C．地面上的雪受热熔化过程中，吸收了热量，内能变大，但温度保持不变，故C错误；
D．返回器在返回过程中，能量的转化或转移的过程中遵循能量守恒定律，故D错误。
故选A。
7、A
【详解】
A．试管中的冷水放入热水中吸收热量，内能增大，温度升高，仅发生了能量的转移，故A符合题意；
B．煤气炉将冷水烧热，煤气燃烧将化学能转化为内能，是能量的转化；冷水吸热，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故B不符合题意；
C．用打气筒打气，活塞压缩空气做功，空气内能增大，是能量的转化；筒壁吸收热量，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故C不符合题意；
D．小灯泡通电发光，将电能转化为光能和内能，是能量的转化，故D不符合题意。
故选A。
8、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。
9、D
【详解】
A．摩擦生热是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故B正确，不符合题意；
C．电动机带动水泵把水送到高处，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．给蓄电池充电时把电能转化为化学能，故D错误，符合题意。
故选D。
10、A
【详解】
A．蓄电池储能时，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故A正确；
B．全太阳能动力汽车部件工作时，每一个工作环节都会由于摩擦、散热等因素有一定的能量损失，工作效率不可达100%，故B错误；
C．控制送电环节，将化学能转化为电能，故C错误；
D．光电转换环节，将太阳能转化为电能，故D错误。
故选A。
二、填空题
1、53280 电 化学
【详解】
[1]手机电池充满电后储存的电能
[2][3]充电时的手机电池中电能转化为化学能。
2、S 北方 核裂变
【详解】
[1]当闭合电路并关S后，电流从螺线管右端流入、左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极，由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极，A端是磁体的S极。
[2]由于地磁的N极在地理的南极附近、地磁的S极在地理的北极附近，受地磁场的影响，磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方。
[3]核裂变的过程可以人为控制，核聚变的过程不能人为控制，核电站是利用核裂变反应所释放的能量来发电的。
3、比热容 做功 减少废气排放，保护环境 内能
【详解】
[1]选择用水作为冷却剂，是因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃，水吸收的热量多，故用水冷却效果好。
[2]从图中可以看出，两个气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程。
[3][4]天然气属于清洁能源，燃烧时的生成物是二氧化碳和水，将燃料的化学能转化为内能，做燃料的好处可以减少废气排放，保护环境。
4、不能 永动机违背了能量守恒定律
【详解】
[1][2]这个设想是制作成一个永动机，是不能实现的；该装置转动时，本质是将热水的内能转化为机械能，随着转轮的转动及环境的影响，热水内能减小，温度降低，热水逐渐变为冷水，由于能量转化和转移具有方向性，而且能量的总量不变，冷水不会自动变热，转轮最终会停止转动，这是因为这个永动机违背了能量守恒定律。
5、压缩 上 机械能转化为内能
【详解】
[1][2][3]由图可知，汽油机的进气门和排气门都是关闭的，火花塞没有点火，活塞向上运动压缩气缸内的油气混合物，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。
6、热传递 2.3×109
【详解】
[1]发动机工作时，燃料燃烧放出大量的热，致使发动机温度升高，由于水的温度低于发动机机体温度，所以热量由发动机机体传递给水，防止了发动机因燃料不断燃烧而致使发动机温度持续升高的现象出现，过程中是通过热传递的方式降低了发动机的内能。
[2]根据汽油热值q=4.6×107J/kg可知，完全燃烧m=50kg汽油放出的热量是
Q=qm=4.6×107J/kg×50kg=2.3×109J
三、计算题
1、1.26×107J； 50℃
【详解】
天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=0.3m3×4.2×107J/m3=1.26×107J；
水吸收的热量：
Q吸=ηQ放=50%×1.26×107J=6.3×106J，
因为Q=cm△t
所以水升高的温度：
△t===50℃。
答：天然气完全燃烧放出的热量是1.26×107J；水升高的温度为50℃。
2、 (1)地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电或者目前成本相对较高；(2)2504W；(3)
【详解】
(1)太阳能发电的缺点有：地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电；目前成本相对较高。
(2)由可得R1和R2的阻值分别为
由题意可知，闭合所有开关后，R1 R2并联，电路的总电阻
电路消耗的总功率
R1每分钟放出2.4×104J的热量，由可得R1消耗的实际功率
则R2的实际功率
(3)已知垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，则太阳光与水平面夹角为60°时，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置在1分钟内接收到的太阳能
太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%，则通过该太阳能电池板获得的电能
答：(2)R2的实际功率是2504W；
(3)1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能是。
3、（1）72km/h；（2）5000W；（3）6.4×106J；44km/h.
【解析】
【详解】
（1）该列车在这两站间行驶的平均速度；
（2）水对喷孔的压力：F压=pS=1×107Pa×5×10-5m2=500N，
水枪的功率：；
（3）①转化的电能是1kW h，
由可得，转化的内能；
②则减小的机械能：，
由图丙可知，列车减小的速度为10m/s=10×3.6km/h=36km/h，
则列车的速度将会减小到80km/h-36km/h=44km/h。
4、 (1)150N；(2)30kg；(3)150J；(4)2m/s
【详解】
(1) 水和桶受到的总重力为
(2) 根据杠杆平衡条件可得配重的重力为
配重的质量为
(3) 水和桶的重力势能增加了
(4)配重减少的重力势能转化为桶和配重的动能以及桶的重力势能，所以
由于 OA=2OB，所以
于是
答：(1)水和桶受到的总重力为150N。
(2)若杠杆刚好能在水平位置平衡，配重的质量为30kg。
(3)水桶上升 1m，水和桶的重力势能增加了150J 。
(4)当配重下降 0.5m 时，水桶运动的速度为2m/s。