九年级物理第二十二章第3节太阳能 同步练习（含答案解析）

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九年级物理 第二十二章 第3节 太阳能 同步练习
一、单选题
1．如图，我国空间站正在航行。下列关于空间站的说法正确的是（　　）

A．质量为零 B．全部由超导体材料构成
C．通过超声波与地面联系 D．消耗的电能主要由太阳能电池板提供
2．下列说法正确的是（　　）
A．物体内能只能靠做功来改变 B．注射器抽取药液，利用了连通器原理
C．戴耳塞是为了在声源处减弱噪声 D．太阳能是清洁能源，应积极开发和利用
3．关于信息、材料和能源，下列说法中不正确的是（　　）
A．家庭WiFi靠电磁波传递信号 B．电动机线圈用超导体可将电能全部转化为内能
C．光伏发电将太阳能转化为电能 D．核电站利用核裂变释放的能量发电
4．2021年4月29日，中国天宫空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，天和核心舱表面装有太阳能电池板，用来维持空间站所需的电力负荷，如图所示。关于天宫空间站，下列说法正确的是（　　）

A．在日晒期间，天和核心舱表面的太阳能电池板将光能转化为化学能
B．当空间站进入日蚀（黑暗），太阳能电池停止收集能量，电池开始放电，将光能转化为电能
C．天宫空间站从近地点到远地点的过程中，速度变慢
D．天宫空间站在远地点和近地点的机械能不可能相等
5．如图，2021年5月22日10时40分，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，正式开启火星探测之旅。以下说法正确的是（　　）
A．火星车质量约为240公斤，在火星上所受重力约为2400N
B．火星车从火星向地球传递信息是通过超声波传递的
C．火星车采用太阳能电池发电，利用了太阳能电池板直接将太阳能转换成电能
D．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变反应
6．2023 年 5 月 10 日，搭载“天舟六号”货运飞船的“长征七号”遥七运载火箭发射成功发射。“天舟”与“天和”核心舱自主快速交会对接的组合体在轨运行的情景，如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A．天舟六号货运飞船升空后，其内部携带的物体总质量变小
B．天舟六号与天和核心舱组合体在轨运行时，其不具有惯性
C．天和核心舱外部的太阳翼工作时，可将太阳能转化为电能
D．天舟六号与天和核心舱组合体在轨运行，相对地球是静止的
7．如图是某款电辅热的太阳能热水器，下列说法正确的是（　　）

A．电能属于一次能源
B．太阳能属于不可再生能源
C．当没有阳光照射时，这款热水器会利用电辅热来加热水，将内能转化为电能
D．利用阳光加热时，是通过热传递的方式改变水的内能
8．2020年12月17日，嫦娥五号返回器成功着陆内蒙古四子王旗。嫦娥五号任务创造了我国航天探测器首次实现地外天体采样与封装、首次实现地外天体起飞、首次实现月球轨道交会对接、首次携带样品高速再入地球等多个首次，下列关于嫦娥五号叙述正确的是（　　）
A．长征五号运载火箭芯级和助推器全部采用液氢作为推进剂，是因为氢的比热容大
B．地面科研人员利用超声波对嫦娥五号进行控制
C．返回器携带2kg月壤样品回到地球，月壤样品所受的重力变小
D．嫦娥五号飞翔于宇宙中必须要有太阳的光照使蓄电池可持续的工作，这是将太阳能转化为电能
二、填空题
9．我国“天宫二号”上的太阳能电池板将太阳能转化为 能。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。在太空，给“天宫二号”加注燃料需要用特制的压气机，它是利用压力差的原理让液体燃料流动起来，这说明力可以改变物体的 。
10．如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，又将核能转化为 能，从而获得上亿度的高温。核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。

11．华为麒麟990芯片采用目前世界较先进的5 （mm/μm/nm）工艺制造，其中“芯片”所用的材料是 （导体/绝缘体/半导体/超导体）。“低碳环保”是当今世界的主题，在煤、石油、太阳能中，有可能成为今后可再生能源的是 。我国第三代核电技术“华龙一号”已成为继高铁之后的又一张中国名片。核电站利用核反应堆中铀核 （填“裂变”或“聚变”）时产生的能量转化为内能，然后通过汽轮机做功将内能转化为 带动发电机发电。
12．题图是飞船与空间站完成对接时的情景，以空间站为参照物，飞船是 的；空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自于太阳内部的核 变；空间站的图像信号是通过 波传回地面的。

13．秉承可持续发展的思想，开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题，开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生 或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量，通过可控聚变来利用核能，有望解决人类能源问题。1g核燃料聚变时释放的能量约为1×105kW·h，假设把1×105kW·h的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000kW·h的家庭使用 年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”，它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一种转化方式或一个相关的实例： 。
三、简答题
14．太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景，它有哪些优点？它目前适用于哪些地方？
15．根据图，说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。
16．如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花，花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动．请问：
（1）太阳能电池板在光照下能量如何转化？
（2）电动机的工作原理？
（3）电动机使小花左右摆动，能量是如何转化的？
四、实验题
17．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的装置，为有效地利用太阳能，某“研究性学习小组”对“吸收太阳能与表面颜色之间的关系”进行了实验探究；在黑色塑料袋与无色透明塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后密封好，放在阳光下曝晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下：
塑料袋 水的质量m/kg 初温t0/℃ 温度t1/℃ 温度t2/℃ 温度t3/℃ …
黑色 1.0 15 24 29 32 …
无色透明 1.0 15 18 20.5 22 …
（1）学习小组的同学对实验数据进行了分析，得出的结论是 ；
（2）他们在实验中采用的科学研究方法是 ；
（3）由以上研究可知，太阳能热水器的集热管表面颜色以 色主宜。
18．自制太阳集热器：
（1）在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1cm深的冷水，用温度计测量初温；
（2）将玻璃板（或透明塑料纸）盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时；
（3）移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？想一想，为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？
19．阅读材料回答问题：
“月下棹神舟，星夜赴天河”，2021年10月16日，在酒泉卫星发射中心载人航天发射场，翟志刚、王亚平、叶光富三位中国航天员乘神舟十三号再征太空，开启了中国空间站有人长期驻留的时代。
为发挥中国空间站的综合效益，推出了首个太空科普教育节目“天宫课堂”。“天宫课堂”结合载人飞行任务，贯穿中国空间站建造和在轨运营系列化推出，授课将由中国航天员担任“太空教师”，以青少年为主要对象，采取天地协同互动方式开展。2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课开始，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。中央广播电视总台进行全程现场直播。2022年3月23日15时40分，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲。
第二课中，王亚平老师和叶光富老师在太空中向同学们展示了“液体桥”。液体桥是将水挤到两块板上，将两块板靠近后两水球相连，形成了一座桥。在“太空抛物”实验中，请来顶流助教冰墩墩，当王亚平老师将冰墩墩抛出后，冰墩墩实现了牛顿第一定律所描述的现象。在“太空冰雪”实验中，用沾了结晶核的毛根触碰过饱和乙酸钠溶液形成的液体球，液体球迅速变成“冰球”。
请根据以上材料，结合我们所学过的物理知识回答以下问题：
（1）如图乙所示为长征二号F运载火箭正在发射的情景，它使用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的 ；火箭也是一种热机，在火箭点火发射时将内能转化为 能；
（2）火箭发射塔修建在水池上，利用了水的 较大，可以吸收更多的热，从而保护了发射塔不被高温烧毁；火箭发射时会看到大量的“白气”，这是由于水蒸气遇冷 形成的小水滴；
（3）在太空中的水不会往下流，是因为水球不受 的作用。水能形成球状和液体桥实验都能说明 ；
（4）12月9日宇航员王亚平在空间站进行了太空直播授课，实现了天地互动，所需的电能主要来源于太阳能帆板，太阳能帆板是一种把太阳能转化为 能的装置，它相当于电路中的 。
五、计算题
20．某品牌太阳能热水器，水箱内有200kg的水；[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
（1）在阳光照射下，水的温度升高了10℃，水吸收的热量是多少？
（2）已知天然气的热值为4×107J/m3，则水吸收的热量相当于完全燃烧多少体积天然气释放的热量？
（3）若热水器接收的太阳能为1.68×107J，则热水器的热效率是多少？
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参考答案：
1．D
【详解】A．质量表示物体含有物质的多少，所以无论空间站处于什么位置质量都不为零，故A错误；
B．空间站的外壳材料是耐高温、耐腐蚀、密度小的钛；选用铝合金作为结构材料，都不是超导材料，故B错误；
C．超声波不能在真空传播，空间站在太空运行，利用电磁波传递信息与地面联系，故C错误；
D．空间站储存的能源以太阳能电池为主，也会有燃料电池供电，主要还是靠太阳翼源源不断的将太阳能转化为电能储存到太阳能电池板，所以消耗的电能主要由太阳能电池板提供，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．改变的内能的途径有做功和热传递两种，故A错误；
B．注射器抽取药液，是先推动活塞，将里面的空气排出来，使筒内的气压小于外界气压，利用气压将药液压入筒内，故B错误；
C．控制的噪声的途径有三个，分别是：人耳处、声源处、传播过程中。戴耳塞是为了在人耳处减弱噪声，故C错误；
D．太阳能易获得，且获得和使用过程中污染较小，是清洁能源，应积极开发和利用，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．家庭WiFi能够发射电磁波，靠电磁波传递信号，故A正确，不符合题意；
B．电动机线圈用超导体可将电能全部转化为机械能，避免线圈把电能转化成内能，使线圈发热，故B错误，符合题意；
C．太阳能电池板能将太阳能转化为电能，光伏发电就是利用太阳能电池板发电，故C正确，不符合题意；
D．核电站的主要设备是核反应堆，核反应堆是利用核裂变释放的能量发电，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．C
【详解】A．在日晒期间，天和核心舱表面的太阳能电池板将光能转化为电能，故A错误；
B．当空间站进入日蚀（黑暗），太阳能电池停止收集能量，电池开始放电，将化学能转化为电能，故B错误；
C．天宫空间站从近地点到远地点的过程中，动能转化为重力势能，它的动能减小，速度减小，故C正确；
D．因不受空气阻力，无需克服摩擦力，天宫空间站在远地点和近地点的机械能是守恒的，机械能不变，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】A．火星车质量约为240公斤，在火星上所受重力小于2400N，故A错误；
B．火星车从火星向地球传递信息是通过电磁波传递的，故B错误；
C．太阳能电池板把太阳能转化成电能，产生电能，故C正确；
D．太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．质量物体本身的一种属性，与状态和所处位置以及形状无关，故A错误；
B．物体能够保持原来的运动状态不变的性质叫惯性，任何有质量的物体都具有惯性，故B错误；
C．天和核心舱外部的太阳翼，是将太阳能转化为电能，供应飞船正常工作，故C正确；
D．天舟六号与天和核心舱不属于地球同步卫星，所以相对地球是运动的，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】A．电能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，属于二次能源，故A错误；
B．太阳能可以从自然界源源不断地得到补充，属于可再生能源，故B错误；
C．利用电辅热来加热水时，电能转化为内能，故C错误；
D．利用阳光加热时，水吸收热量，是通过热传递的方式改变水的内能，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】A．火箭采用液氢作为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和其它燃料，氢可以放出更多的热量，对外做更多的功，与比热容无关，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，地面科研人员利用电磁波对嫦娥五号进行控制，故B错误；
C．返回器携带2kg月壤样品回到地球，月壤样品的质量不变，月球上物体的重力大约是地球上物体重力的六分之一，所以月壤样品所受的重力变大，故C错误；
D．嫦娥五号上的太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，然后储存起来，故D正确。
故选D。
9． 电 可再生 运动状态
【详解】[1]给太阳能电池板充电，是将太阳能转化为电能的过程。
[2]太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源。
[3]压力差是液体燃料流动，说明力改变了物体的运动状态。
10． 核聚变 内 不可再生
【详解】[1][2]太阳能是来自太阳内部氢核的聚变释放出的能量，释放的核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。“东方超环”与太阳类似，也是通过核聚变释放能量的，再转化为内能从而获得高温。
[3]核能不能够从自然界源源不断得到补充，属于不可再生能源。
11． nm 半导体 太阳能 裂变 机械能
【详解】[1][2]华为麒麟990芯片采用目前世界较先进的5nm工艺制造的，所用的材料是半导体。
[3]在煤、石油、太阳能中，煤和石油都是不可再生能源，所以有可能成为今后可再生能源的是太阳能。
[4][5]核电站利用核反应堆中铀核裂变时产生的能量转化为内能，然后通过汽轮机做功将内能转化为机械能带动发电机发电。
12． 静止 聚 电磁
【详解】[1]飞船与空间站完成对接时，以空间站为参照物，飞船与空间站的距离没有发生变化，此时飞船是静止的。
[2]空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能是太阳内部氢原子在超高温下发生聚变而放出的能量。
[3]由于太空中没有空气，声音无法传播，所以宇航员进入空间站后是利用电磁波将空间站的图像信号传回地面的。
13． 裂变 100 太阳能集热器
【详解】[1]质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时释放出的惊人的能量叫做核能，获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。
[2]可供年用电量为1000kW·h的家庭使用
[3]太阳能转化为其他形式能量的方式：光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；光电转换，把太阳能转化为电能，例如太阳能电池。
14．见解析
【详解】太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，它能量丰富，取之不尽用之不竭，是一种新型的能源，越来越被广泛利用。太阳能电池工作安全可靠，无噪声，无污染排放，不会造成环境污染；太阳能电池用途相当的广泛，天上的人造卫星所需能量由太阳能电池供给，有太阳时可产生电能，用不完的贮藏在蓄电池里，当见不着太阳时再释放出来，太阳能电池可作航标灯、铁路信号灯，在很少有人去的地方，用起来方便。
15．详见解析
【详解】太阳照射使地面附近的空气温度升高，内能增加，含有水蒸气的热空气快速上升。在上升中，空气逐渐冷却液化成小水滴或凝华为小冰晶，形成了云。在一定条件下，云中小水滴和小冰晶越来越大，就会下落，小冰晶在下落的过程中就会熔化，和原来的小水滴一起落到地面形成雨。植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命和人类的各种活动。地球上几乎所有的能源都来自太阳能，太阳能在转移和转化过程中能量的总量保持不变。
16．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】（1）太阳能电池板是电源，塑料小花是用电器，太阳能电池板在光照下是将太阳能转化成电能。
（2）电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的。
（3）小花左右摆动消耗电能，获得动能，是将电能转化为机械能。
17． 在水的质量、初温、爆晒时间相同的前提下，黑色塑料袋内水温升高的快 控制变量法 黑
【详解】（1）[1]分析表格数据知道，在水的质量、初温、爆晒时间相同的前提下，黑色塑料袋内水温升高的快。
（2）[2]在研究吸收太阳能与表面颜色的关系时，控制水的质量、初温、曝晒时间相同，通过温度的变化研究吸收太阳能的多少，利用的是控制变量法。
（3）[3]由（1）知道，太阳能热水器集热管表面颜色以黑色为宜。
18．见解析
【详解】根据题意知道，相同质量、相同初温的水、在相同日照时间的情况下，由于黑色物体的吸热本领比白色物体的吸热本领大，所以，黑色盘子的水温比白色盘子中的水温高。盘子上面盖玻璃板是减少热量散失，类似做饭时锅盖的作用。
19． 热值 机械 比热容 液化 重力 分子间存在相互作用力 电 电源
【详解】（1）[1]长征二号火箭使用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，和其它燃料相比，相同质量的液态氢充分燃烧能够释放出更多的热量。
[2]在火箭点火发射时将燃料燃烧产生的内能转化为火箭上升的机械能。
（2）[3]火箭发射塔修建在水池上，利用了水的比热容较大，和相同质量的其它物质相比，升高相同温度时，可以吸收更多的热量，从而保护了发射塔不被高温烧毁。
[4]火箭发射时，会看到大量的“白气”，这是由于高温的水蒸气上升时遇冷液化由气态变为液态的小水滴。
（3）[5]在外太空处于微重力状态，重力几乎可以忽略不计，在太空中，水球不受重力的作用，所以在太空中的水不会往下流。
[6]在太空中水不受重力，由于水分子间有相互作用的引力，所以水能形成球状和液体桥。
（4）[7][8]太阳能帆板是太阳电池板，其作用是把太阳能转化为电能，供空间站使用，所以相当于电路中的电源。
20．（1）8.4×106J；（2）0.21m3；（3）50%
【详解】解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×10℃=8.4×106J
（2）由题知，天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Q吸=8.4×106J
根据Q放=mq可得需要天然气的体积为
（3）若热水器接收的太阳能为1.68×107J，则热水器的热效率是
答：（1）水吸收的热量是8.4×106J；
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧0.21m3的天然气放出放热量；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率是50%。
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