苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展章节测试试卷（精选含答案）

苏教版物理九年级下册第十八章 能源与可持续发展章节测试
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、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
2、下列有关能量的转化和守恒的说法正确的是（　　）
A．洗衣机工作时是将动能转化为电能
B．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，是机械能转化为内能
C．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一
3、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
4、2021年5月22日10时40分，太阳能电池板一相机中国首个火星巡视器“祝融号”火星车（如图所示）成功驶上火星表面，开始巡视探测，并通过“天问一号”环绕器向地面传回探测信息。我国成为首次火星探测即实现着陆的国家。下列说法错误的是 （ ）
A．环绕器利用电磁波向地面传送信息
B．太阳能电池板能把太阳能转化为电能
C．配置六个车轮是为了增大火星车对火星表面的压强
D．相机拍照时镜头与火星表面的距离应大于镜头的两倍焦距
5、人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能。太阳能转化为其他形式能的方式有三种：光热转换、光电转换和光化转换。也就是说，目前人们无法直接将太阳能转化为（ ）
A．机械能 B．内能 C．化学能 D．电能
6、下列说法正确的是（　　）
A．在热机的工作过程中，由机械能转化为内能的是做功冲程
B．柴油机的效率比汽油机的效率高
C．柴油机在工作过程中吸入气缸中的是油气混合物
D．蓄电池充电的过程中是化学能转化为电能
7、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
8、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
9、他一生致力于实验研究，用近40年的时间做了400多次实验，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，并且为能量守恒定律的建立奠定了基础，我们为了纪念他，将他的名字命名为下列哪个物理量的单位（　　）
A．电阻 B．能量 C．电功率 D．电压
10、下列事例中，属于内能转化为机械能的是
A．两手相互搓一搓，手心发热 B．水沸腾后，壶盖儿被水蒸汽顶起
C．用嘴对手心哈气，手心变热 D．流星与空气摩擦发光发热。
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、1791年，意大利人伏打发明了最早的电池——伏打电堆，小明仿造了一个伏打电堆，并用电压表测量其电压，如图所示。此电池的正极是___________（选填“锌板”或“银板”），需要___________节这样的电堆串联才能达到一节新蓄电池的电压，伏打电堆是将___________能转化为电能的电池。电池提供的电力点亮了一个发光二极管，发光二极管是由___________（选填“导体”、“半导体”、“超导体”）材料制成的。
2、（1）随着我国北斗三号系统最后一颗组网卫星，即第55颗组网卫星，顺利发射升空，标志着我国的北斗全球系统已经全部组网成功。我们利用北斗导航系统接收到的导航信息是通过________波传播的，这种波________（选填“能”或“不能”）在真空中传播；
（2）太阳是人类能源的宝库，太阳能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
3、导体容易导电，绝缘体不容易导电。有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称为半导体。除了导电能力外，半导体有许多特殊的电学性能，使它在多方面都有重要应用。有的半导体在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随温度的降低而迅速地增大。利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻。热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精度高。发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性。当二极管两端外加正向电压时，如果正向电压很小，正向电流也几乎为零，当正向电压大于某个值以后，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流几乎为零，二极管处于截止状态。外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。如上图所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线。在LED灯中，电能被直接转换为光子，这大大提升了发光的效能，因为在其他灯具技术中，电能首先是被转化为热，只有很小一部分转化成了光。
（1）以下元件不是由半导体材料制成的___________。
A．光敏电阻 B．白炽灯 C．热敏电阻 D．LED灯
（2）LED灯电能可以直接转化成___________能，而白炽灯、日光灯管都是电能先转化成___________能，再有很小一部分转化成光能，因此，LED灯的效率比传统照明灯要___________（填“高”或“低”）。
（3）如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所在区域的温度降低，电路中电流将变___________（选填“大”或“小”），热敏电阻两端电压将变___________（选填“大”或“小”）。
（4）上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃（如图所示），则25℃的刻度应在20℃___________（选填“左”或“右”）边。
4、2020年7月23日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在海南文昌航天发射场发射升空，探测器与地面控制中心是通过_________来传递信息的；如图，火星车装有4个太阳能电池板把太阳能转化为_____能。
5、如图所示的摆设，正常运行时，小轮在支架上来回滚动，每次到达的最大高度相同。小明发现摆设上有一电源，关掉电源后，小轮逐渐停下来。小轮从高到低滚动过程中______对其一定做了功。正常运行时，______能转化为小轮的______能。
6、如图所示，某单缸四冲程汽油机工作状态如图所示，此时的能量转化是______；若飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每秒共经历了______个冲程；汽油机散热常用水作为冷却剂，这是利用了水的______较大的性质。汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，这一现象说明______。
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、燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，天然气完全燃烧放出了1.68×106J的热量．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶烧水时的效率．
3、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？
4、秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时。每分钟的安全发电量大约相当于少消耗烟煤13.0t，减排二氧化碳约40.6t，二氧化硫约0.2t，氮氧化物约0.8t
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J？（q烟煤＝2.9×107J/kg）
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率？[第（3）题结果精确到1%]
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、D
【详解】
A．洗衣机工作时是将电能转化为机械能，故A错误；
B．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，是内能转化为机械能，故B错误；
C．根据能量守恒定律，能量无论是转化还是转移，能量总和不会改变，故C错误；
D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，一切能量的转移和转化都遵循这一规律，故D正确。
故选D。
3、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。
4、C
【详解】
A．电磁波能在真空中传播，环绕器利用电磁波向地面传送信息，故A正确，不符合题意；
B．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，把太阳能转化为电能，故B正确，不符合题意；
C．配置六个车轮，压力一定时，通过增大受力面积减小火星车对火星表面的压强，故C错误，符合题意；
D．由照相机的原理可知，相机拍照时，镜头与火星表面的距离应大于镜头的两倍焦距，故D正确，不符合题意。
故选C。
5、A
【详解】
光热转换是把光能转化为内能，光电转换是把光能转化为电能，光化转换是把光能转化为化学能。也就是说，目前人们无法直接将太阳能转化为机械能。A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6、B
【详解】
A．在热机的工作过程中，由机械能转化为内能的是压缩冲程，故A错误；
B．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，故B正确；
C．柴油机在吸气冲程中吸入气缸中的是空气，故C错误；
D．蓄电池充电时，电能转化为化学能，故D错误。
故选B。
7、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。
8、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。
9、B
【详解】
一生致力于实验研究，用近40年的时间做了400多次实验，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，并且为能量守恒定律的建立奠定了基础的物理学家是焦耳。
A．电阻的单位是欧姆，故A不符合题意；
B．焦耳是功和各种能量的单位，故B符合题意；
C．电功率的单位是瓦特，故C不符合题意；
D．电压的单位是伏特，故D不符合题意。
故选B。
10、B
【详解】
A．两手相互搓一搓，手心变热是摩擦生热，也就是做功的方式使内能增加，是把机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．烧水时蒸气把壶盖顶起，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故B符合题意；
C．用手抱住热水袋取暖，是通过热传递的方式来改变物体的内能，故C不符合题意；
D．流星在空中滑落时发光发热是机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
1、银板 4 化学 半导体
【详解】
[1]由图知道，银板接电压表的正接线柱，故银板为电源的正极。
[2]由图知道，电压表量程为0～3V，对应的分度值为0.1V，示数为0.5V；由于一节铅蓄电池的电压为2V，所以，需要4节这样的电堆串联使用。
[3]由于伏打电堆消耗的是化学能，而产生电能，所以，伏打电堆是将化学能转化为电能的电池。
[4]发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性。
2、电磁 能 可再生
【详解】
（1）[1][2]我们利用北斗导航系统接收到的导航信息是通过电磁波传播的，电磁波能在真空中传播，而声波不能再真空中传播，因此卫星发射或者接收的信息只能用电磁波传播。
（2）[3]太阳是人类能源的宝库，它能量巨大，可以认为取之不尽用之不竭，因此太阳能是可再生能源。
3、B 光 内 高 小 大 右
【详解】
（1）[1]短文中介绍了半导体材料可以制成光敏电阻、热敏电阻和LED灯，但白炽灯不是半导体材料制成的，故选B。
（2）[2][3][4]由题意可知，在LED灯中，电能被直接转换为光子，电能转化为光能；因为白炽灯工作时，是将电能转化为光能和内能，因此普通白炽灯正常工作时消耗的电能约有10%的转化为光能，其余90%因发热转化为了内能发光二极管（LED）的发光原理是电能直接转化为光能，由于发光二极管（LED）几乎不发热，从而减小了电能损失，提高了电能转化为光能的效率。
（3）[5][6]由于热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，当热敏电阻所在区域的温度降低，其阻值增大，根据串联分压不分流的特点，电阻越大所分得电压越大；当热敏电阻所在区域的温度降低，其阻值增大，整个电路中的电阻变大，根据变形可知，电源电压不变，电路中的电流变小。
（4）[7]因为温度升高，则热敏电阻的阻值减小，由欧姆定律可得，电路中电流将增大，故指针将右偏，则25℃的刻度应在20℃的右边。
4、电磁波 电
【详解】
[1]电磁波的传播不需要介质，声音的传播需要介质，而太空中没有空气，所以天问一号是利用电磁波向地球传递信息的。
[2]太阳能电池板把太阳能转化为电能为火星车提供所需的能量。
5、重力、摩擦力 电 机械
【详解】
[1]小轮从高到低滚动过程中受到竖直向下的重力，小轮也在竖直方向上移动了距离，所以重力对小轮做功；同时小轮受到摩擦力的作用，摩擦力也对小轮做了功。
[2]关掉电源后，小轮逐渐停下来，是因为小轮受到摩擦力的作用，小轮的机械能转化为内能，机械能逐渐减小。
[3]当通电时小轮能运动到相同高度，说明电能转化为机械能，即在小轮正常运行时电能转化为小轮的机械能。
6、机械能转化为内能 60 比热容 能量的转移具有方向性
【详解】
[1]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断这是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。
[2]飞轮转速是1800r/min=30r/s，即飞轮1s转30r，因一个工作循环飞轮转2r，经历4个冲程，所以汽油机1s转30r，经历60个冲程。
[3]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车散热器常用水作为冷却剂。
[4]汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，而不是自发地从低温的水转移到高温发动机，这一现象说明能量的转移具有方向性。
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）6.72×105；（2）40%
【解析】
【分析】
（1）知道水的质量、水的比热容，求出水温度的升高值，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量，即水的内能增加值；
（2）知道天然气完全燃烧放出的热量；水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶的效率．
【详解】
(1)水吸收的热量：Q吸=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(100℃ 20℃)=6.72×105J，即水的内能增加了4.2×105J；(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=1.68×106J；
燃气灶的效率：η=×100%=×100%=40%
3、（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%.
4、（1）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%。
【解析】
【详解】
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝13.0×103kg×2.9×107J/kg＝3.77×1011J；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cm水△t＝4.2×103J/（kg ℃）×4×105kg×（100℃﹣20℃）＝1.344×1011J；
（3）煤炉加热水的热效率：
η＝＝×100%≈36%。