苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展定向测评试卷（Word版含答案解析）

苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展定向测评
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、下列说法中正确的是（　　）
A．分子是组成物质的最小微粒 B．水力发电是电能转化为机械能
C．柳絮飘飘是分子运动 D．手机充电时是电能转化为化学能
2、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
3、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
4、水是生命之源，保护水资源、节约用水是我们义不容辞的责任。下列做法不能节约用水的是（　　）
A．淋浴擦肥皂时暂时关上喷头 B．洗衣后的水用来拖地
C．水龙头坏了，立即进行修理 D．用水管不间断地冲洗汽车
5、下列说法正确的是（　　）
A．根据能量守恒定律，人们可制造出永动机
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况
D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用
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、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
8、水汽包子是云梦胡金店特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色泽金黄，皮薄馅大，香而不腻。在水汽包子的制作过程中，以下说法正确的是（　　）
A．木柴燃烧时将内能转化为化学能
B．水汽包子“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动
C．水汽包子能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低
D．往热锅内倒入水会产生大量的“白气，“白气”是水汽化形成的
9、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
10、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
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、小华看见水壶里的水沸腾时壶盖被掀起，发出“噗噗”声，就好奇地问奶奶：“为什么壶盖会跳动？”从能量角度分析，壶盖被掀起的过程中水蒸气的______能转化成了壶盖的______能。
2、有人设计出如图所示的“永动机”，认为小球的重力势能和动能之间会不断地相互转化，从而实现“永动”，但机器在工作的过程中，有部分机械能会转化为内能，机械能会逐渐减少，这种“永动机”并没有永远工作下去，原因是它违背了___________定律。
3、2021年6月17日，我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的___________大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为___________能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能___________（选填“守恒”或“不守恒”）。
4、随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整；______
（2）用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点？______
（至少写出一条）
5、2021年10月16日0时23分长征2F火箭托举神舟13号飞船成功发射。火箭中用氢气做燃料主要的优点是它的______高，火箭中的燃料燃烧时，将燃料______能转化为燃气的______能。
6、狮子座流星雨来自于坦普尔﹣塔特尔彗星，彗星的碎屑高速运行并与地球相遇，部分落入地球大气层，这些碎屑在重力作用下克服与大气的摩擦做了___________使其___________能激剧增加而燃烧，形成划过天空的流星雨。
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、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。
2、在“节能减排，低碳生活”的理念下，太阳能越来越受到人们的青睐，某太阳能热水器中装有80L水，[水的比热容c＝4.2×103J/(kg ℃)，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，干木柴热值q＝1.2×107J/kg]
（1）当太阳照射5h时，水的温度升高25℃，水的内能增加了多少？
（2）这架太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，这架太阳能热水器的效率是多少？
（3）这些水吸收的能量如果由干木柴完全燃烧来提供，不计热量损失，需要完全燃烧多少干木柴？
3、如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，排水量60t，船的表面安装有太阳能电池板，太阳能电池板的输出功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。求：
(1)船满载时受到的浮力；
(2)第50s到第100s内牵引力所做的功；
(3)第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率；
(4)已知太阳辐射的总功率P=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中由于云层的反射和大气的吸收作用，大约有60%的能量损耗，太阳能电池的能量转化效率为15%，满足太阳能电池板的输出功率为1.6×105W，需要太阳能电池板的最小面积。（球表面积公式为S=4πr2，π取3.14）
4、有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如表所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水。
型号 JL-88
水容量/L 80
自身质量/kg 40
（1）若它的底部支架与水平台面的总接触面积为0.3m2，求它对台面的压强；
（2）本地（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×107J。若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它每天中接收的太阳能约为多少？相当于节约了多少kg的煤碳（煤的热值为4.2×107J/kg）？
（3）请你从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由。
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
A．分子是由原子构成的，所以分子不是组成物质的最小微粒，故A错误；
B．水力发电是将水的机械能转化为电能，故B错误；
C．柳絮飘飘是机械运动，故C错误；
D．手机充电时是电能转化为化学能储存起来，故D正确。
故选D。
2、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。
3、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。
4、D
【详解】
A．淋浴擦肥皂时关上喷头，可以减少用水，符合节约用水要求，故A不符合题意；
B．洗衣后的水用来拖地，把水重复使用可以减少水的用量，符合节约用水要求，故B不符合题意；
C．水龙头坏了立即进行修理，可以减少水的浪费，符合节约用水要求，故C不符合题意；
D．用水管不间断的冲洗汽车，造成水的浪费，不符合节约用水要求，故D符合题意。
故选D。
5、B
【详解】
A．由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故可知永动机是不可能制造出来的，故A错误；
B．在满足一定的条件下，各种形式的能量之间可以相互转化，故B正确；
C．能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用，故C错误；
D．火箭升空时，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能，使得火箭的重力势能和内能均增大，能量守恒定律同样适用，故D错误。
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、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。
8、B
【详解】
A．木柴燃烧时将化学能转化为内能，故A错误；
B．水煎包“香气四溢”，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故B正确；
C．水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点高，而不是低，故C错误；
D．往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，这是由于水蒸气液化形成的，故D错误。
故选B。
9、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。
10、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。
二、填空题
1、内 机械
【详解】
[1][2]水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，此过程中，水蒸气膨胀对外做功，将自身的内能转化为壶盖的机械能。
2、能量守恒
【详解】
永动机违背了能量守恒定律，根据能量守恒定律可知，该机械装置不可能实现，因为机器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能总量会逐渐减少，所以该设想的机械装置不能实现。
3、热值 内 不守恒
【详解】
[1]由于液态氢的热值较大，单位质量的液态氢完全燃烧时所放出的热量大，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料。
[2][3]火箭升空时，燃料燃烧过程中，是燃料的化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能，由于这个过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，因此火箭的机械变大，机械能不守恒。
4、内能，机械能 环保（或者节能）
【详解】
（1）[1]燃料的化学能通过燃烧转化为高温高压气体的内能，高温高压燃气又推动汽轮机做功，把内能转化为机械能，然合汽轮机带动发电机发电，使机械能转化为电能。
（2）[2]垃圾填埋既占用了土地又污染环境，利用垃圾发电，可以做到废物利用，节约了其它能源。
5、热值 化学 内
【详解】
[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
[2][3]燃料燃烧是一种化学变化，将化学能转化为燃气的内能。
6、功 内
【详解】
[1][2]彗星的部分碎屑在落入地球大气层的过程中，与大气层摩擦做功，机械能减小，内能增大，机械能转化成内能。碎屑的内能激剧增加而燃烧，从而形成流星雨。
三、计算题
1、 (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。
2、（1）8.4×106J；（2）33.3%；（3）0.7kg
【详解】
解：（1）由知道，水的质量
m水＝ρV水＝1.0×103kg/m3×80×10﹣3m3＝80kg
水内能的增加，即水吸收的热量
（2）这架太阳能热水器5h接收的太阳能
E＝2.52×106J/(m2 h)×5h×2m2＝2.52×107J
这架太阳能热水器的效率
（3）不计热量损失，干木柴放出的热量
Q放＝Q吸＝8.4×106J
由Q放＝mq知道，需要完全燃烧干木柴的质量
答：（1）当太阳照射5h时，水的温度升高25℃，水的内能增加了8.4×106J；
（2）这架太阳能热水器的效率是33.3%；
（3）需要完全燃烧0.7kg的干木柴。
3、 (1)6×105N；(2)2×106J；(3)25%；(4)1884m2
【详解】
(1)根据二力平衡知识，船满载时受到的浮力等于排开水的重力
(2)第50s到第100s内，船行驶的距离为
牵引力所做的功
(3)第50s到第100s，太阳能电池板的输出功为
太阳能船的效率为
(4)当太阳垂直电池板照射时所需面积最小设为 ，若无能量损失，太阳能电池接收太阳能功率为 ，则有
太阳能实际接收功率为
由于输出功率为
联立上式可解的
4、（1）4×103Pa；（2）3.36×108J，0.8kg；（3）利用太阳能可节约化石类能源（或“减少煤、石油等化石类能源的消耗”、或“节约能源”）；减少环境污染（或“减少污染”、“无污染”）（合理即可）
【详解】
解：（1）热水器中水的体积为
水的质量为
热水器装满水之后总质量为
太阳能热水器对地面的压力等于热水器的重力，即
热水器的台面的压强为
（2）由题意可知，它每天中接收的太阳能约为
煤完全燃烧时产生的热量为
需要煤的质量，即节约煤的质量为
（3）太阳能是可再生能源，且是清洁能源，提倡开发利用太阳能，可以节约化石能源的使用（或“减少煤、石油等化石类能源的消耗”、或“节约能源”），减少环境污染（或“减少污染”、“无污染”）。
答：（1）它对台面的压强为4×103Pa；
（2）它每天中接收的太阳能约为3.36×108J；相当于节约了8kg的煤碳；
（3）利用太阳能可节约化石类能源（或“减少煤、石油等化石类能源的消耗”、或“节约能源”）；减少环境污染（或“减少污染”、“无污染”）（合理即可）。