沪科版九年级物理 第20章 能源、材料与社会 专题训练试题(含详细解析)

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沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会专题训练
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、下列说法正确的是（　　）
A．摩擦生电的实质是产生了电荷
B．绝缘体不能导电是因为绝缘体内没有电子
C．电荷定向移动的方向为电流的方向
D．验电器能够检验摩擦过的物体是否带电
2、物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法中正确的是（ ）
A．1kg的水和1kg的冰的密度相同
B．发生火灾时，受困人员采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离，是因为含有有害物质的空气温度较高，密度较小，大量聚集在房间的上方
C．为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度大的合金或新型合成材料
D．可以利用密度来鉴别物质，因为不同物质的密度一定不同
3、2021年10月16日，中国在酒泉卫星发射中心升空的神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，发射取得圆满成功，下列说法正确的是（　　）
A．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能
B．燃料的质量越大，热值越大
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大
D．火箭发动机的效率可以达到100%
4、塑料、橡胶、金属等物质，其中属于重要的电工材料的是（ ）
A．橡胶 B．金属
C．塑料 D．以上材料都可以
5、节能环保是当今社会的主流。下列能源属于可再生能源的是（　　）
A．天然气 B．石油 C．风能 D．核能
6、下列关于能源、信息和材料的说法中正确的是（　　）
A．地热、天然气、电能都属于二次能源
B．光纤通信是激光利用了光的反射原理来传递信息的
C．太阳能是由太阳内部热核反应释放出的能量，故太阳能是不可再生能源
D．LED灯的核心元件发光二极管是由超导体材料制成的
7、下列物品中，在通常情况下都是导体的是（　　）
A．玻璃棒、橡胶棒 B．钢尺、硬币
C．金属勺、塑料尺 D．陶瓷碗、人体
8、现代生产生活中需要各种各样的材料，下列说法正确的是（　　）
A．塑料不易导电是因为其中没有大量自由电子
B．金属、人体、盐水、陶瓷通常都是导体
C．超导体是一种电阻超级大的材料
D．绝缘体不可能变为导体
9、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
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、科技落后，就要受制于人。美国对中国科技公司进行封锁制裁，限制华为等中国公司获取芯片。十四五规划提出：把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是_________；“石墨炸弹”号称电力杀手，将石墨纤维涂覆在电力设备上，可破坏它们原有的绝缘性能，是电力设施受损难以修复，由此可知，石墨是_______（均选填“导体”“半导体”“绝缘体”）。
2、如图是小峰自制的调光小台灯，物体a应选择________（选填“铅笔芯”或“塑料细棒”）。闭合开关，向左移动夹子，小灯泡变亮，说明电阻的大小与导体的________有关。
3、打出租车时，小丽的手刚触车门就被“电”了一下，这常常是因为汽车在行驶过程中与空气______而带电，与小丽发生了放电现象。有拖地铁链的车，不发生这种现象，是因为铁链是______体。
4、人体就像一部复杂的机器，包含许多物理知识。人体是______体（导/半导/绝缘），人体的安全电压______V。
5、妈妈在厨房用电饭锅煮粽子，小强在客厅就闻到了粽子的香味，这是______现象，煮粽子是通过______方式增大粽子内能的。电能可以使电灯发光，同时大量的热气散失在空气中，但这些热气中含有的内能却无法自动转化为电能，说明能量转化具有______性。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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？
2、如图，将半径为h光滑的圆弧固定在水平地面上，已知质量为100g的小球从圆弧顶端A点由静止释放，到达圆弧底端B点的速度v为2m/s（此过程中，小球的机械能守恒）：然后小球沿粗糙的水平地面运动到C点停止，BC间距离s为2m。小球静止在圆弧顶端A点时的重力势能（Ep）大小可以用公式Ep＝mgh来计算，小球运动到圆弧底端B点时动能（Er）大小可以用公式Ek＝mv2来计算（整个过程中不计空气阻力）。
求：（1）圆弧半径h的大小；
（2）小球在粗糙的水平地面上运动过程中，所受到的摩擦力大小。
3、小刚家安装了一台太阳能热水器，水箱容积是200L，小刚进行了一次观察活动：星期天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满自来水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为60℃．请你求解下列问题：（c水=4.2×103J/（kg ℃）、q煤气=4.2×107J/kg）
（1）水箱中水的质量多少kg？
（2）水吸收的热量？
（3）如果水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，求至少需要燃烧多少kg煤气？
4、1kg浓缩铀裂变时所放出的能量相当于1kg 无烟煤完全燃烧所放出的能量的300万倍.我国1993年的发电量是8200亿度，那么这些电能如全部由浓缩铀裂变获得.则需浓缩铀多少千克 (无烟煤热值为3.4×107 J／1kg )
5、利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电．安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统．
（1）光伏发电系统发电时，_____能转化为_____能．
（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？
（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值q煤＝3.0×107J / kg )
（4）请写出一条光伏发电的优点．
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、学习了导体和绝缘体知识以后，同学们决定利用实验来判断橡皮、钢尺子等常见物体是否是导体，小红设计了如图1所示电路图。
（1）按照电路图连接实物时，开关应该处于 ________ 状态。
（2）在图2中，按照图1电路图，用笔画线表示导线，连接相应电路。 ______
（3）将被检测物体分别接入A、B间，通过观察 __________ 来粗略判断物体是否为导体。
（4）小刚同学设计了如图3所示电路图，将不同物体接入A、B间，来判断这些物体是否为导体，请分析这种方法是否可行 ________ ，理由是 _________ 。
2、现有两种规格的不锈钢丝和铜丝．请你设计实验研究方案，比较不锈钢丝和铜线这两种材料的导电性能．
实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求？
____________
你用什么方法显示材料的导电性能？（可画出相应的电路图加以说明）
____________
3、一天饭后，小明同学帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒。他忙拿干抹布去擦，却很难将水擦干。妈妈见状拿了另一块干抹布擦，很快就将桌上的水擦干了。他感到有些奇怪.忙问妈妈是怎么回事？妈妈只是告诉他，我拿的抹布是棉布做的，你手里的抹布是涤纶的。他不禁想到了一个问题并进行了如下的探究。
(1)提出的问题：______________________。
(2)建立猜想与假设：抹布的吸水能力可能跟布料的种类有关
(3)制订计划，即实验设计
①所需的器材：三个形状和大小相同的烧杯，质量相同的棉布，麻布和涤纶布各一块，足够的水。
②主要步骤：将三个烧杯中倒入______________________的水，分别将三块布放入各个烧杯中让水浸透，然后将三块布分别取出。
(4)获取事实与证据：从方便和准确的角度看，应观察和比较______________________。
将现象记入下表。
布料种类 涤纶 麻 棉
杯中所剩水量 最多 较少 最少
布块所含水量 最少 较多 最多
(5)检验与评价：通过观察实验现象可知抹布的吸水能力可能跟布料的种类有关。
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
A．摩擦起电不是创造了电荷，而是电荷的转移，故A错误；
B．绝缘体不容易导电，其原因是绝缘体内部的自由电荷很少，故B错误；
C．电流的方向就是正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，故C错误；
D．验电器是检验物体是否带电的仪器，故D正确；
故选D。
2、B
【详解】
A．密度是物质本身的属性，它由物质的种类决定。1kg的水和1kg的冰仅是质量相等，它们是同种物质的不同状态。所以密度不同，故A错误；
B．发生火灾时，温度较高，室内有毒气体体积膨胀，密度减小；根据物体的浮沉条件，有毒气体漂浮高处。所以，为有效避免吸入有害气体或被灼伤，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场。故B正确；
C．为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料。故C错误；
D．密度是物质的一种特性，不同物质的密度一般是不同的，但不同的物质可能密度相同。例如酒精和汽油的密度大约相等。故D错误。
故选B。
3、C
【详解】
A．火箭点火加速升空时，火箭的质量不变，速度变大，高度升高，火箭的动能和重力势能变大，火箭的机械能变大，火箭燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A错误；
B．热值是燃料的一种性质，燃料的质量越大，热值不变，故B错误；
C．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，同等质量的氢气完全燃烧放出的热量比其他燃料放出的热量多，故C正确；
D．由于发动机工作时总是存在热量损失，火箭发动机的效率小于100%，故D错误。
故选C。
4、D
【详解】
橡胶、塑料都是很好的绝缘体材料，经常被用于导线的绝缘层、电工工具的手柄等地方；金属是很好的导体，经常被用于制造导线、用电器等。因此导体和绝缘体是同等重要的电工材料。故D符合题意。
故选D。
5、C
【详解】
A．天然气在短时间内无法再生，是不可再生能源，故A不符合题意；
B．石油在短时间内无法再生，是不可再生能源，故B不符合题意；
C．风能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故C符合题意；
D．因核燃料是一种矿物资源，属于不可再生资源，故核能是不可再生能源，故D不符合题意。
故选C。
6、B
【详解】
A．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源；二次能源是由一次性能源直接或间接转换而来的能源；所以，地热、天然气属于一次能源，电能属于二次能源，故A错误；
B．激光可以在光导纤维里通过光的反射传播，从而传播信息，故B正确；
C．太阳能是由太阳内部热核反应释放出的能量，可以从太阳源源不断获得，为“一次能源”，同时也是可再生能源，故C错误；
D．二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性；LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的，故D错误。
故选B。
7、B
【详解】
A．玻璃棒、橡胶棒都不容易导电，属于绝缘体，故A不符合题意；
B．钢尺、硬币都是由金属制成，容易导电，都属于导体，故B符合题意；
C．金属勺是由金属制成，容易导电，属于导体；塑料尺不容易导电，属于绝缘体，故C不符合题意；
D．陶瓷碗不容易导电，属于绝缘体；人体容易导电，属于导体，故D不符合题意；
故选B。
8、A
【详解】
A．塑料是绝缘体，塑料不易导电是因为其中没有大量自由电子，故A正确；
B．金属、人体、盐水是导体，陶瓷是绝缘体，故B错误；
C．超导体的电阻为零，故C错误；
D．在条件变化时，绝缘体可以变为导体，故D错误。
故选A。
9、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。
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、半导体 导体
【详解】
[1]常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等，芯片是指含有集成电路的硅片，是半导体硅制成的。
[2]因为石墨是导体，石墨絮状物使电路短路，使供电系统遭到破坏。
2、铅笔芯 长度
【详解】
[1]因为铅笔芯是导体，塑料棒是绝缘体，所以应该将铅笔芯接入电路，灯泡才能发光。
[2]闭合开关，向左移动小夹子，小灯泡变亮，铅笔芯接入的长度变短，连入的铅笔芯电阻变小，电路中的电流变大，说明电阻大小与长度有关。
3、摩擦 导
【详解】
[1]汽车在行驶过程中与空气摩擦，产生摩擦起电现象，从而带了电，所以手刚触车门就被“电”了一下。
[2]油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，要导走静电，链条必须是导体。
4、导 不高于36
【详解】
[1][2]人会触电，说明人体是导体，正常情况下，人体的安全电压不高于36V。
5、扩散 热传递 方向
【详解】
[1]因分子在不停地的做无规则运动，所以在客厅就闻到厨房里粽子的香味，属于扩散现象。
[2]粽子吸收热量、温度升高，则蒸粽子是通过热传递方式增加内能的。
[3]电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有方向性。
三、计算题
1、（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。
2、（1）0.2m；（2）0.1N
【详解】
（1）．取水平地面为零势能面，
因A到B的过程中，小球的机械能守恒，
所以，
mgh=mv2，
h==0.2m；
（2）．小球在水平面上滑行时，受到摩擦力的作用，由能量守恒可知，小球在粗糙水平地面上运动时，其动能全部转化为克服摩擦力产生的内能，即
mv2=fs，
f==0.1N。
答：（1）．圆弧半径h的大小为0.2m；
（2）．小球在粗糙的水平地面上运动过程中，所受到的摩擦力大小为0.1N。
3、 (1) 200kg；(2) 3.36×107 J；(3)0.8kg
【详解】
(1)根据题意知道，水的体积是：
V=200L=200dm3 =0.2m3，
由知道，水箱中水的质量是：
m=ρV=1.0×103 kg/m3 ×0.2m3 =200kg；
(2) 由知道，水吸收的热量是：
Q吸 =cm（t-t0 ）=4.2×103 J/（kg ℃）×200kg×（60℃-20℃）=3.36×107 J；
(3) 由于水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，则Q吸=Q放，由Q放 =mq知道，需要煤气的质量是：
答：(1) 水箱中水的质量为200kg；
(2) 水吸收的热量为3.36×107 J；
(3) 至少需要燃烧0.8kg的煤气．
4、2.894×10 4 kg
【解析】无烟煤的热值q＝3.4107J/kg，浓缩铀裂变放出的能量：Q＝W电＝8.21011kW h＝8.2×10113.6106J＝2.9521018J，由Q＝qm得，需要浓缩铀的质量：m＝≈28941.2kg．
点睛：电能单位的换算关系：1kw·h＝3.6106J；利用倍数关系可计算出1kg浓缩铀裂变放出的能量；根据燃料燃烧放出热量的公式Q＝qm可计算质量。
5、（1）太阳 电 （2）160kW·h （3）64kg （4）清洁无污染；可再生；节约化石能源．
【详解】
（1）光伏发电系统发电时，将太阳能转化为电能．
（2）W=Pt=20kW×8h=160kW·h．
（3）160kW·h＝160×3.6×106J=5.76×108J，Q＝W/η＝5.76×108J/30％=1.92×109J，＝64kg．
（4）清洁无污染；可再生；节约化石能源
四、实验探究
1、断开 小灯泡是否发光 否 如果接入A、B间的被检验物体是导体，会导致电路短路
【详解】
（1）[1] 在连接实物时，开关应该处于断开状态。
（2）[2]连接实物图如下
（3）[3] 将被检测物体分别接入A、B间，若小灯泡发光则物体为导体，反之，则不是导体。
（4）[4][5] 按如图3所示电路图，将不同物体接入A、B间，若是导体接入，则会发生电源短路，故该方法不可行。
2、应选取长度、横截面积相同的不锈钢丝和铜丝． 分别将不锈钢丝和铜丝与同一小灯泡串联后接到同一电源上，根据小灯泡的亮暗显示不锈钢丝和铜丝的导电性能的强弱．
【详解】
(1)要想比较不锈钢丝和铜线这两种材料的导电性能，则应使不锈钢丝和铜丝的长度、横截面积相同．(2)由于二者的导电性能无法直接测量，则采用转换思想，分别将不锈钢丝和铜丝与小灯泡串联后接到同一电源上，通过小灯泡的亮暗显示不锈钢丝和铜丝的导电性能的强弱．
【点睛】
本题主要考查对应用控制变量法和转换法设计实验的能力．所谓的控制变量法是指：在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题．
3、布的吸水能力跟布料的种类有关吗？ 等量 杯中所剩水量
【详解】
(1)[1]本文主要介绍了不同的抹布擦桌面的效果，所以可提出与抹布有关的问题：布的吸水能力跟布料的种类有关吗？
(3) ②[2] 主要步骤：将三个烧杯中倒入等量的水，分别将质量相同的棉布、麻布和涤纶布放到烧杯中湿透，然后把三块布分别取出；
(4)[3] 从方便和准确的角度看，应观察和比较杯中所剩水量。
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