[备战2023]中考科学三轮冲刺情景类题目训练:功和能(教师版+学生版)

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名称 [备战2023]中考科学三轮冲刺情景类题目训练:功和能(教师版+学生版)
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资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2023-04-28 19:58:08

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[备战2023] 中考科学三轮冲刺情景类题目训练:功和能
1、2022年,工程师开发出一种“可穿戴微电网”,当人体运动时,穿戴设备通过摩擦发电,这些电可以收集并存储起来为小型电子设备供电。“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是   能转化成电能,该过程中能量   (填“守恒”或“不守恒”)。
2、2022年9月2日,我国自主研制的全球最大吨位全地面起重机在调试现场将173吨重的砝码,吊离地面160米,宣告“全球第一吊”首吊成功,刷新了全地面起重机最高最大吊重世界纪录。
(1)砝码在被吊起过程中,以   为参照物是运动的,起重机对砝码做功为 焦。
(2)全地面起重机主要用于风电机组的安装,起吊风机时,起重机通常会使用宽大的支腿垫,该支腿垫的作用是  。
3、2022年2月,第24届冬奥会在北京成功举办,大盘高科技惊艳全球,助力节能、环保。
(1)用来消毒的二氧化氯能瞬间杀灭空气中的病毒,同时对人体安全、无毒,从而达到环保目的。二氧化氯的化学式为CIO2,其中氯元素的化合价为   价。
(2)用来制冰的二氧化碳气体被吸入压缩机,经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体,再通过节流阀膨胀后成为低温流体,经循环泵被均匀输送到埋设在场馆冰面之下的蒸发盘管中,给冰面提供所需的低温,从而达到节能目的。二氧化碳气体是通过   (填“做功”或“热传递”)方式成为高温高压的超临界流体。
4、如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环,它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
(1) 核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径,“人造太阳”的反应原理与太阳相似,通过   的途径释放出巨大能量,从而获得高温。
(2) 人造太阳加热功率超过1×1012瓦,若利用人造太阳发电,发电效率为60%,则每小时发电量达   J。
(第4题图) (第5题图)
5、2021年12月9日,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富展示了中国空间站工作生活场景,演示了微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象,并与地面课堂进行实时交流。
(1)根据航天员讲解得知:空间站是利用电解水来产生人体呼吸所需要的氧气,在电解水过程中的能量转化是将电能转化为   。
(2)以下科学实验能在太空站完成的是:   (填序号)。
①测定小灯泡额定功率 ②测定溶液的酸碱性 ③探究杠杆平衡的条件
(3)三位航天员为了对抗失重对身体造成的影响,需要加强体育锻炼,常见的器械有弹力带和太空自行车,他们运动过后也会感觉到肌肉酸胀,是因为肌肉细胞内发生了无氧呼吸,该过程属于   (选填“同化作用”或“异化作用”)。
6、北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号火箭,在我国文昌航天发射场点火发射(如图甲所示),约10分钟后,天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,飞船太阳能帆板顺利展开工作( 如图乙所示),发射取得圆满成功。
(1)火箭点火,燃料燃烧发生的是    (选填:“物理”或“化学")变化。
(2)搭载在飞船上的补给物资送达我国空间站时,补给物资的质量将    (选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)飞船太阳能帆板顺利展开工作,就是在太阳光照射下,能为飞船上的电器设备提供能量。太阳能帆板工作时是将   能转化为   能 。
7、“辽宁舰”服役,圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。
(1)牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均为    (选填“定滑轮”或“动滑轮”)
(2)气缸内的蒸汽体积膨胀,对外做功,它的内能减小,同时推动活塞,使舰载机获得巨大的动能,这时从能量转化角度讲,相当于内燃机的   冲程。
8、2021年9月17日,神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后,平安降落在东风着陆场预定区域。返回舱落入大气层时,与空气剧烈摩擦的情形,返回舱表面温度升高,这是通过   的方式改变物体内能,返回舱加速下落的过程中,它的机械能   (填“增大”、“减小”或“不变”)。
9、图中这是一款世界首款飞行汽车-Transition,它拥有两个座位、四个轮子和能够折叠的翅膀,使用汽油为燃料,既能像轿车一样在公路上行驶,又能像直升飞机一样实现起降、悬停、飞行。
(1)当飞行汽车从地面上加速上升时,其机械能   (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)这种飞行汽车行驶、飞行所需的能量来自汽油,这种储存在汽油里的能量形式是   。
10、2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层,采用了类似“打水漂”的方式与空气多次摩擦消耗更多的机械能,从而达到减速的目的,其运动轨迹简化如图所示。
(1)300千克的返回器携带2千克月壤飞离月球时,若在3000牛的推力作用下,沿力的方向飞行了15000米,则该过程中推力做功   J。
(2)从“再次进入”至“着落”的过程中,月壤样品的重力势能   (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(第10题图) (第11题图)
11、1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日,我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日,神舟十三号发射圆满成功!为此,人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
(1)如图是地球公转示意图。10月16日,地球位于图中   (填字母)点附近。
(2)核能的释放有两种途径,其中原子弹爆炸时核能是通过   的途径释放。
12、2020年11月27日,我国自主三代核电“华龙一号”全球首推--福清核电5号机组首次并网成功。“华龙一号”是世界上安全标准最高的核电站之一,确保我国在安全的基础上高效发展核电。
(1)目前我国核电包括“华龙一号”燃料在核反应堆中发生的是   (填“重核裂变”或“氢核聚变”)。
(2)早在2011年日本福岛核电站因地震发生事故,造成堆芯迅速升温,包括金属锆Zr在高温下与水蒸气作用生成氧化锆(ZrO2)和大量氢气,并引起氢气爆炸,造成大量放射性物质泄露。请写出金属锆Zr在高温下与水蒸气反应的化学方程式:   。
13、目前杭州垃圾发电有三张“大嘴”,杭州锦江环保能源有限公司“胃口”最大,可日吞800吨垃圾,日发电43万千瓦时;杭州生活垃圾焚烧发电厂潜力最大,现在日吞垃圾600吨,日发电量10万千瓦时;杭州余杭锦江环保能源有限公司日吞垃圾200吨,日发电14万千瓦时。这意味着目前杭州每天3000多吨城市生活垃圾有一半被垃圾发电“吞吃”。据悉剩下的垃圾则全部拉到天子岭垃圾填埋场进行填埋,并通过填埋产生的沼气进行发电。填埋是目前全球垃圾处理的主要方式,传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋,让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气,易造成常规污染。请利用所学科学知识回答下列问题:
(1)垃圾焚烧发电时能量转化情况是:化学能→   →   →电能。
(2)制沼气时离不开甲烷细菌,它的代谢类型是异养厌氧型,它与酵母菌在细胞结构上最大的区别是   。
(3)若垃圾焚烧发电时的总效率为η,焚烧m吨垃圾发电w千瓦时,则生活垃圾的平均燃烧值约为   J/kg
14、“宁波激活城市经济活力的做法一直都很创新”:2023年2月13日起,每天20时后及法定节假日全天,宁波地铁1~5号线全线网免费。宁波轨道交通1号线全长约46 km,地铁车在运行过程中的最快时速为80 km/h。
(1)如果1号线列车全线运行时间约为40min,则该列车全程的平均速度是多少 .
(2)在地铁的站台边都有屏蔽门,把站台和列车运行区域隔开,这可以防止因列车高速驶过的时空气流速大,压强   ,造成乘客卷人列车安全事故。
(3)地铁机车在大小为5×104N的牵引力作用下,以最快速度匀速正常行驶1 km,此过程中地铁牵引力做功的功率为多少 (结果用科学记数法表示,保留2位小数)
15、2023年1月16日,我国第一首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮在天津正式投入使用,填补了我国航标船无破冰能力的空白。“海巡156”轮能以5节航速连续冲破0.5米厚的冰层,有效保障了北方海区航道畅通。(1节航速约为1.8km/h,海水密度取1.0×103kg/m3)
(1)当“海巡156”轮航行于海面时,它的排水量(排水量就是轮船装满货物时排开水的质量)约为2400吨,此时船身浸在海水中的体积为多少?
(2)“海巡156”轮采用全电力驱动,若航行过程中保持输出功率为2.1×103kw,则它以5节航速连续冲破20米长的冰层,需消耗多少电能?
16、第24届冬季奥林匹克运动会于2022年春在我国顺利举办,本届奥运会践行了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念。使用了大量的新技术新材料,给全世界观众展示了一场无与伦比“体育盛宴”。
(1)为减少空气阻力,本届冬奥会速滑竞赛服使用了蜂窝样式的聚氨酯材料(C10H5N2O2C6H14O3)n]聚氨酯是一种   (选填“金属”或“有机合成”)材料,聚氨酯中氢元素与氧元素的质量比为   ;
(2)冬奥会使用氢氧燃料电池为动力的汽车,图甲是利用铁酸锌(ZnFe2O4)循环制氢气的流程图,下列说法正确的是 (选填序号)
A.ZnFe2O4的Fe化合价是+2 B.该流程中可以循环使用的物质只有ZnFe2O4
C.ZnFe2O4是 一种氧化物 D.该循环制氢的过程中需要不断补充 H2O
(3)本届冬奥会共有水陆两栖、防疫、餐饮和物流等五大类20多种机器人参与,如图乙为某型消毒机器人以40W的功率在水平地面上以0.4m/s的速度匀速前进10s,求该机器人行进过程中受到地面对它的阻力。
17、日本政府准备将福岛第一核电站近130吨核废水排入太平洋,消息一出立刻引起了亚太地区乃至世界各国的不安。媒体报道:福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘-131和铯-137,在海洋环境中,放射性物质会通过食物链污染鱼类,最终进入人体,可能对人体DNA产生影响,并造成基因损害。
(1)核电站是利用原子核发生的核   (选填“裂变”或“聚变”)产生的核能来发电的。
(2)核污水中的放射性物质属于影响海洋生物的   (选填 “非生物”或“生物”)因素。放射性物质可能对人体基因造成损害,由此导致遗传物质的变化所引起的变异属于   的变异 (选填“可遗传”或“不可遗传”)。
(3)健康成年人饮食中缺碘时可能会得____。
A.呆小症 B.地方性甲状腺肿 C.甲状腺机能亢进 D.侏儒症
(4)堆芯熔毁是指核燃料所在反应堆芯最终熔化,是核电事故中最严重的事态。福岛第一核电站机组反应堆芯锆合金与水蒸气反应产生氢气,其反应方程式为:Zr+2H2O==ZrO2+2H2↑,当放出的氢气接触外界的氧气时发生剧烈反应,导致连续爆炸
①锆元素的相关信息如图所示。一个锆原子的核外电子数为   。
②锆和水蒸气间发生的反应属于基本反应类型中的   反应。
(5)氘是核聚变的原料之一,1L海水中大约有0.03g氘,发生核聚变释放出的能量相当于燃烧200kg汽油(已知每千克汽油完全燃烧释放出的热量为4.6×107焦)。计算:50L海水中的氘发生聚变时能释放出多少焦的能量 若每户人家每月用电460千瓦时,则这些电可供给多少户这样的人家用一个月 (计算结果四舍五入取整数)
18、随着智能科技的发展,苏州、重庆等多个城市都开通了公开道路常态化运营的无人公交车。目前我国公开道路无人公交路线总长为54.6km,位居世界第一、如图一所示是一款纯电动无人驾驶小型公交车,它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶。该车主要性能参数如表中数据,请回答下列问题:
(1)该无人驾驶公交车空载时对地面的压强是多少帕?
(2)某市公开道路无人驾驶公交线路总长约15km,若该车以36km/h的速度匀速驶完全程,共需要多少分钟?
(3)若该车以36km/h的速度匀速驶完无人驾驶公交线路的全程,则该车所受到的最大摩擦力是多少牛?该车牵引力所做的功是多少焦?
19、在北京冬奥会上,中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。如图甲是他在决赛中的部分飞行轨迹,图乙是运动简图。运动员以一定的速度滑过A、B点,到C点滑出下落至D点。A和B,C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC(AB、BC两个面粗糙程度相同)。若空气阻力忽略不计,假定运动员滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦力所做的功。运动员在运动过程中动能变化的部分曲线图如图丙所示:
(1)下列选项能正确反应运动员在CD段动能变化曲线的是________。
A.B.C.
(2)运动员从A点到D点整个过程中能量是否守恒?请用所学的科学知识进行解释。
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[备战2023] 中考科学三轮冲刺情景类题目训练:功和能
1、2022年,工程师开发出一种“可穿戴微电网”,当人体运动时,穿戴设备通过摩擦发电,这些电可以收集并存储起来为小型电子设备供电。“可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是   能转化成电能,该过程中能量   (填“守恒”或“不守恒”)。
【答案】机械;守恒
【解析】 “可穿戴微电网”摩擦发电过程中的能量转化是机械能转化成电能,该过程中能量守恒。
2、2022年9月2日,我国自主研制的全球最大吨位全地面起重机在调试现场将173吨重的砝码,吊离地面160米,宣告“全球第一吊”首吊成功,刷新了全地面起重机最高最大吊重世界纪录。
(1)砝码在被吊起过程中,以   为参照物是运动的,起重机对砝码做功为 焦。
(2)全地面起重机主要用于风电机组的安装,起吊风机时,起重机通常会使用宽大的支腿垫,该支腿垫的作用是  。
【答案】(1)地面;2.768×108
(2)增大起重机与地面的受力面积,从而减小起重机对地面的压强,这样不容易损坏地面
【解析】(1)砝码在被吊起过程中,它相对地面的位置不断改变,因此它是运动的,此时选择参照物为地面。砝码的重力为G=mg=173000kg×10N/kg=1.73×106N,起重机对砝码做功:W=Gh=1.73×106N×160m=2.76×108J。(2)起吊风机时,起重机通常会使用宽大的支腿垫,该支腿垫的作用是:增大起重机与地面的受力面积,从而减小起重机对地面的压强,这样不容易损坏地面。
3、2022年2月,第24届冬奥会在北京成功举办,大盘高科技惊艳全球,助力节能、环保。
(1)用来消毒的二氧化氯能瞬间杀灭空气中的病毒,同时对人体安全、无毒,从而达到环保目的。二氧化氯的化学式为CIO2,其中氯元素的化合价为   价。
(2)用来制冰的二氧化碳气体被吸入压缩机,经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体,再通过节流阀膨胀后成为低温流体,经循环泵被均匀输送到埋设在场馆冰面之下的蒸发盘管中,给冰面提供所需的低温,从而达到节能目的。二氧化碳气体是通过   (填“做功”或“热传递”)方式成为高温高压的超临界流体。
【答案】(1)+4 (2)做功
【解析】(1)在ClO2中,O的化合价为-2,根据正负化合价代数和为零得到:x+(-2)×2=0,解得:x=+4。(2)根据“经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体”可知,二氧化碳气体是通过做功的方式成为高温高压的超临界流体的。
4、如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环,它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
(1) 核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径,“人造太阳”的反应原理与太阳相似,通过   的途径释放出巨大能量,从而获得高温。
(2) 人造太阳加热功率超过1×1012瓦,若利用人造太阳发电,发电效率为60%,则每小时发电量达   J。
【答案】(1)轻核聚变 (2)2.16×1015
【解析】(1)“人造太阳”的反应原理与太阳相似,通过轻核聚变的途径释放出巨大能量,从而获得高温。(2)每小时人造太阳的发热量:Q=Pt=1×1012W×3600s=3.6×1015J;每小时发电量为:W=ηQ=3.6×1015J×60%=2.16×1015J。
5、2021年12月9日,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富展示了中国空间站工作生活场景,演示了微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象,并与地面课堂进行实时交流。
(1)根据航天员讲解得知:空间站是利用电解水来产生人体呼吸所需要的氧气,在电解水过程中的能量转化是将电能转化为   。
(2)以下科学实验能在太空站完成的是:   (填序号)。
①测定小灯泡额定功率 ②测定溶液的酸碱性 ③探究杠杆平衡的条件
(3)三位航天员为了对抗失重对身体造成的影响,需要加强体育锻炼,常见的器械有弹力带和太空自行车,他们运动过后也会感觉到肌肉酸胀,是因为肌肉细胞内发生了无氧呼吸,该过程属于   (选填“同化作用”或“异化作用”)。
【答案】(1)化学能 (2)①② (3)异化作用
【解析】(1)空间站是利用电解水来产生人体呼吸所需要的氧气,此过程将电能转化为机械能;(2)太空中失重,所以③探究杠杆平衡的条件无法完成;①和②都是能完成的;(3)肌肉细胞进行无氧呼吸,将有机物分解为乳酸,属于异化作用。
6、北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号火箭,在我国文昌航天发射场点火发射(如图甲所示),约10分钟后,天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,飞船太阳能帆板顺利展开工作( 如图乙所示),发射取得圆满成功。
(1)火箭点火,燃料燃烧发生的是    (选填:“物理”或“化学")变化。
(2)搭载在飞船上的补给物资送达我国空间站时,补给物资的质量将    (选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)飞船太阳能帆板顺利展开工作,就是在太阳光照射下,能为飞船上的电器设备提供能量。太阳能帆板工作时是将   能转化为   能 。
【答案】(1)化学 (2)不变 (3)太阳(或光);电
【解析】(1)火箭点火后,燃料燃烧生成水,并放出大量的热,因此发生的是化学变化。(2)搭载在飞船上的补给物资送达我国空间站时,虽然补给物资的位置发生改变,但是补给物资的质量将保持不变。(3)太阳能帆板工作时是将太阳能转化为电能。
7、“辽宁舰”服役,圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。
(1)牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均为    (选填“定滑轮”或“动滑轮”)
(2)气缸内的蒸汽体积膨胀,对外做功,它的内能减小,同时推动活塞,使舰载机获得巨大的动能,这时从能量转化角度讲,相当于内燃机的   冲程。
【答案】(1)定滑轮 (2)做功
【解析】(1)根据图片可知,牵引索和蒸汽活塞连接的两个滑轮固定不动,均为定滑轮。(2)气缸内的蒸汽体积膨胀,对外做功,它的内能减小,同时推动活塞,使舰载机获得巨大的动能,将内能转化为机械能,相当于内燃机的做功冲程。
8、2021年9月17日,神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后,平安降落在东风着陆场预定区域。返回舱落入大气层时,与空气剧烈摩擦的情形,返回舱表面温度升高,这是通过   的方式改变物体内能,返回舱加速下落的过程中,它的机械能   (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】做功;减小
【解析】(1)返回舱落入大气层时,与空气剧烈摩擦的情形,返回舱表面温度升高,这是通过做功的方式改变物体内能,(2)返回舱加速下落的过程中,它与空气摩擦,机械能不断转化为内能,即机械能减小。
9、图中这是一款世界首款飞行汽车-Transition,它拥有两个座位、四个轮子和能够折叠的翅膀,使用汽油为燃料,既能像轿车一样在公路上行驶,又能像直升飞机一样实现起降、悬停、飞行。
(1)当飞行汽车从地面上加速上升时,其机械能   (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)这种飞行汽车行驶、飞行所需的能量来自汽油,这种储存在汽油里的能量形式是   。
【答案】(1)增大 (2)化学能
【解析】(1)当飞行汽车从地面上加速上升时,质量不变高度增大,则重力势能增大;质量不变速度增大,则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知,其机械能增大。(2)这种飞行汽车行驶、飞行所需的能量来自汽油,这种储存在汽油里的能量形式是化学能。
10、2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层,采用了类似“打水漂”的方式与空气多次摩擦消耗更多的机械能,从而达到减速的目的,其运动轨迹简化如图所示。
(1)300千克的返回器携带2千克月壤飞离月球时,若在3000牛的推力作用下,沿力的方向飞行了15000米,则该过程中推力做功   J。
(2)从“再次进入”至“着落”的过程中,月壤样品的重力势能   (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】(1)4.5×107 (2)减小
【解析】(1)该过程中推力做功:W=Pt=3000N×15000m=4.5×107J;(2)从“再次进入”至“着落”的过程中,月壤的质量不变,但是高度减小,则样品的重力势能减小。
11、1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日,我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日,神舟十三号发射圆满成功!为此,人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
(1)如图是地球公转示意图。10月16日,地球位于图中   (填字母)点附近。
(2)核能的释放有两种途径,其中原子弹爆炸时核能是通过   的途径释放。
【答案】(1)C (2)重核裂变
【解析】(1)10月16日处于9月23日和12月22日之间,且靠近9月23日,故10月16日,地球位于图中C点附近。(2)核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径,其中原子弹爆炸时核能是通过重核裂变的途径释放。
12、2020年11月27日,我国自主三代核电“华龙一号”全球首推--福清核电5号机组首次并网成功。“华龙一号”是世界上安全标准最高的核电站之一,确保我国在安全的基础上高效发展核电。
(1)目前我国核电包括“华龙一号”燃料在核反应堆中发生的是   (填“重核裂变”或“氢核聚变”)。
(2)早在2011年日本福岛核电站因地震发生事故,造成堆芯迅速升温,包括金属锆Zr在高温下与水蒸气作用生成氧化锆(ZrO2)和大量氢气,并引起氢气爆炸,造成大量放射性物质泄露。请写出金属锆Zr在高温下与水蒸气反应的化学方程式:   。
【答案】(1)重核裂变 (2)
【解析】(1)目前我国核电包括“华龙一号”燃料在核反应堆中发生的是可控的重核裂变。
(2)金属锆与水在高温下反应,生成氧化锆和氢气,即反应的方程式为: 。
13、目前杭州垃圾发电有三张“大嘴”,杭州锦江环保能源有限公司“胃口”最大,可日吞800吨垃圾,日发电43万千瓦时;杭州生活垃圾焚烧发电厂潜力最大,现在日吞垃圾600吨,日发电量10万千瓦时;杭州余杭锦江环保能源有限公司日吞垃圾200吨,日发电14万千瓦时。这意味着目前杭州每天3000多吨城市生活垃圾有一半被垃圾发电“吞吃”。据悉剩下的垃圾则全部拉到天子岭垃圾填埋场进行填埋,并通过填埋产生的沼气进行发电。填埋是目前全球垃圾处理的主要方式,传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋,让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气,易造成常规污染。请利用所学科学知识回答下列问题:
(1)垃圾焚烧发电时能量转化情况是:化学能→   →   →电能。
(2)制沼气时离不开甲烷细菌,它的代谢类型是异养厌氧型,它与酵母菌在细胞结构上最大的区别是   。
(3)若垃圾焚烧发电时的总效率为η,焚烧m吨垃圾发电w千瓦时,则生活垃圾的平均燃烧值约为   J/kg
【答案】(1)内能;机械能 (2)甲烷细菌无成形细胞核,酵母菌有成形细胞核 (3)
【解析】(1)垃圾焚烧的过程中将化学能转换为热能,热能在推动发电机运动,产生电能; 化学能→热能→机械能→电能。(2)甲烷细菌无成形细胞核,酵母菌属于真菌,有成形细胞核;
(3)m吨=1000mkg,w千瓦时=3.6×106wJ;发电量=燃烧所得的总能量×η;所以燃烧所得的总能量=3.6×106wJ/η;根据公式w=mq,可以计算得出q=w/m=3.6×106wJ/η/1000mkg= 。
14、“宁波激活城市经济活力的做法一直都很创新”:2023年2月13日起,每天20时后及法定节假日全天,宁波地铁1~5号线全线网免费。宁波轨道交通1号线全长约46 km,地铁车在运行过程中的最快时速为80 km/h。
(1)如果1号线列车全线运行时间约为40min,则该列车全程的平均速度是多少 .
(2)在地铁的站台边都有屏蔽门,把站台和列车运行区域隔开,这可以防止因列车高速驶过的时空气流速大,压强   ,造成乘客卷人列车安全事故。
(3)地铁机车在大小为5×104N的牵引力作用下,以最快速度匀速正常行驶1 km,此过程中地铁牵引力做功的功率为多少 (结果用科学记数法表示,保留2位小数)
【解析与答案】(1)40min=,v==69km/h (2)小
(3)P=Fv=5×104N×(80÷3.6)m/s=1.11×106w
15、2023年1月16日,我国第一首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮在天津正式投入使用,填补了我国航标船无破冰能力的空白。“海巡156”轮能以5节航速连续冲破0.5米厚的冰层,有效保障了北方海区航道畅通。(1节航速约为1.8km/h,海水密度取1.0×103kg/m3)
(1)当“海巡156”轮航行于海面时,它的排水量(排水量就是轮船装满货物时排开水的质量)约为2400吨,此时船身浸在海水中的体积为多少?
(2)“海巡156”轮采用全电力驱动,若航行过程中保持输出功率为2.1×103kw,则它以5节航速连续冲破20米长的冰层,需消耗多少电能?
【解析与答案】(1)m排=2400吨=2.4x106kg;F浮=G排=m排g=2.4x106kgx10N/kg=2.4x107N
;(2)v=1.8km/hx5=9km/h=2.5m/s
;P=2.1x103kW=2.1x106W;W=Pt=2.1x106Wx8s=1.68x107J
16、第24届冬季奥林匹克运动会于2022年春在我国顺利举办,本届奥运会践行了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念。使用了大量的新技术新材料,给全世界观众展示了一场无与伦比“体育盛宴”。
(1)为减少空气阻力,本届冬奥会速滑竞赛服使用了蜂窝样式的聚氨酯材料(C10H5N2O2C6H14O3)n]聚氨酯是一种   (选填“金属”或“有机合成”)材料,聚氨酯中氢元素与氧元素的质量比为   ;
(2)冬奥会使用氢氧燃料电池为动力的汽车,图甲是利用铁酸锌(ZnFe2O4)循环制氢气的流程图,下列说法正确的是 (选填序号)
A.ZnFe2O4的Fe化合价是+2 B.该流程中可以循环使用的物质只有ZnFe2O4
C.ZnFe2O4是 一种氧化物 D.该循环制氢的过程中需要不断补充 H2O
(3)本届冬奥会共有水陆两栖、防疫、餐饮和物流等五大类20多种机器人参与,如图乙为某型消毒机器人以40W的功率在水平地面上以0.4m/s的速度匀速前进10s,求该机器人行进过程中受到地面对它的阻力。
【答案】(1)有机合成;31.4% (2)D (3)1000N
【解析】(1)聚氨酯材料属于合成纤维的一种,因此它属于有机合成材料。 根据化学式 (C10H5N2O2C6H14O3)n 可知,聚氨酯中氢元素和氧元素的质量之比为:(1×19):(16×5)=19:80;(2)A.ZnFe2O4中Zn的化合价为+2,O的化合价为-2,根据正负化合价代数和为零得到:(+2)+2x+(-2)×4=0,解得:x=+3,即的Fe化合价是+3,故A错误;B.该流程中ZnFe2O4和Fe3O4二者既是反应物,又是生成物,即二者都是可以循环使用的物质,故B错误;C.ZnFe2O4由三种元素组成,肯定不是氧化物,故C错误;D.氢气来源于水,因此该循环制氢的过程中需要不断补充 H2O,故D正确。故选D。(3)(3);
17、日本政府准备将福岛第一核电站近130吨核废水排入太平洋,消息一出立刻引起了亚太地区乃至世界各国的不安。媒体报道:福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘-131和铯-137,在海洋环境中,放射性物质会通过食物链污染鱼类,最终进入人体,可能对人体DNA产生影响,并造成基因损害。
(1)核电站是利用原子核发生的核   (选填“裂变”或“聚变”)产生的核能来发电的。
(2)核污水中的放射性物质属于影响海洋生物的   (选填 “非生物”或“生物”)因素。放射性物质可能对人体基因造成损害,由此导致遗传物质的变化所引起的变异属于   的变异 (选填“可遗传”或“不可遗传”)。
(3)健康成年人饮食中缺碘时可能会得____。
A.呆小症 B.地方性甲状腺肿 C.甲状腺机能亢进 D.侏儒症
(4)堆芯熔毁是指核燃料所在反应堆芯最终熔化,是核电事故中最严重的事态。福岛第一核电站机组反应堆芯锆合金与水蒸气反应产生氢气,其反应方程式为:Zr+2H2O==ZrO2+2H2↑,当放出的氢气接触外界的氧气时发生剧烈反应,导致连续爆炸
①锆元素的相关信息如图所示。一个锆原子的核外电子数为   。
②锆和水蒸气间发生的反应属于基本反应类型中的   反应。
(5)氘是核聚变的原料之一,1L海水中大约有0.03g氘,发生核聚变释放出的能量相当于燃烧200kg汽油(已知每千克汽油完全燃烧释放出的热量为4.6×107焦)。计算:50L海水中的氘发生聚变时能释放出多少焦的能量 若每户人家每月用电460千瓦时,则这些电可供给多少户这样的人家用一个月 (计算结果四舍五入取整数)
【答案】(1)裂变 (2)非生物;可遗传 (3)B
(4)40;置换 (5)Q=4.6×1011焦,n=278户
【解析】(1) 核电站是利用原子核发生的核聚变产生的核能来发电的。 (2) 核污水中的放射性物质没有生命,属于非生物因素;(3)幼年时缺少甲状腺激素会得呆小症;成年人缺碘时得地方性甲状腺肿;成年时甲状腺激素分泌过多得甲亢;幼年时生长激素分泌不足得侏儒症;所以此题选B。(4)①在原子中,核电荷数等于核外电子数等于原子序数等于质子数,所以核外电子数为40;②Zr+2H2O=ZrO2+2H2↑,单质和化合物反应生成新单质和新的化合物的反应为置换反应,所以该反应属于基本反应中的置换反应; (5) 50L海水中的氘发生聚变时能释放出的能量相当1000kg汽油完全燃烧放出的热量,所以Q=mq=1000kg×4.6×107焦 = Q=4.6×1011焦 ;1千瓦时=3.6×105J; n==278户。
18、随着智能科技的发展,苏州、重庆等多个城市都开通了公开道路常态化运营的无人公交车。目前我国公开道路无人公交路线总长为54.6km,位居世界第一、如图一所示是一款纯电动无人驾驶小型公交车,它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶。该车主要性能参数如表中数据,请回答下列问题:
(1)该无人驾驶公交车空载时对地面的压强是多少帕?
(2)某市公开道路无人驾驶公交线路总长约15km,若该车以36km/h的速度匀速驶完全程,共需要多少分钟?
(3)若该车以36km/h的速度匀速驶完无人驾驶公交线路的全程,则该车所受到的最大摩擦力是多少牛?该车牵引力所做的功是多少焦?
【解析与答案】(1)该无人驾驶公交车空载时对地面的压力F压=G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N
该无人驾驶公交车空载时对地面的压强 (2)该车以36km/h的速度匀速驶完全程,需要的时间 (3)该车的速度v=36km/h=10m/s
由 该车牵引力 该车匀速运动,受到的牵引力和摩擦力是平衡力,该车所受到的最大摩擦力f=F=3×103N;该车牵引力所做的功;W=Pt=30×103W
×25×60s=4.5×107J
19、在北京冬奥会上,中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。如图甲是他在决赛中的部分飞行轨迹,图乙是运动简图。运动员以一定的速度滑过A、B点,到C点滑出下落至D点。A和B,C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC(AB、BC两个面粗糙程度相同)。若空气阻力忽略不计,假定运动员滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦力所做的功。运动员在运动过程中动能变化的部分曲线图如图丙所示:
(1)下列选项能正确反应运动员在CD段动能变化曲线的是________。
A.B.C.
(2)运动员从A点到D点整个过程中能量是否守恒?请用所学的科学知识进行解释。
【答案】(1)C (2)整个过程中运动员在AB和BC段克服摩擦力做功,CD段只有重力做功,对运动员来说能量不守恒,能量只会发生转化或转移
【解析】(1)运动员通过A、B时速度相同,则AB段运动员的动能不变。在BC段,运动员要克服水平面的摩擦力做功,将机械能转化为内能,因此运动员的动能减小。在CD段,运动员处于腾空状态,此时只有重力做功,将重力势能转化为动能,即动能增大。但是由于阻力的存在,最终的动能会小于到达B点时的动能。故选C。(2)动员从A点到D点整个过程中能量不守恒,理由是:整个过程中运动员在AB和BC段克服摩擦力做功,CD段只有重力做功,对运动员来说能量不守恒,能量只会发生转化或转移。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com) 21清风明月
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