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2023-2024人教版9年物理全册同步学讲练测学案（全国通用）
专题22.5 《能源与可持续发展》单元核心素养达标测试卷
满分100分，答题时间70分钟
一、选择题（本大题7小题，每小题4分，共28分）
1.在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和电子组成的。 提出这个模型的物理学家是（ ）
A.卢瑟福 B.爱因斯坦 C.牛顿 D.焦耳
【答案】A
【解析】本题主要考查了物理学史和物质的组成及微粒。20世纪提出相对论理论的杰出物理学家是爱因斯坦；卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和核外电子组成的。
2. （2022湖南怀化）下列关于能源与材料，说法不正确的是（ ）
A. 超导材料可以用来输电，减少电能损耗
B. 核电站的核反应堆是利用核聚变原理
C. 石墨是导体
D. 漂亮又节能的LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间
【答案】B
【解析】A．超导材料电阻为零，在通电时不发热，用超导材料制造输电线可以大大降低电能损耗，故A正确，不符合题意；
B．核电站是利用核裂变来释放能量的，不是利用核聚变，故B错误，符合题意；
C．石墨容易导电是导体，故C正确，不符合题意；
D．半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指导电性可受控制范围可从绝缘体到导体之间的材料。发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性。故D正确，不符合题意。故选B。
3. 为了推动风能开发利用，我国规划“十四五”期间风力发电量实现翻倍。风能属于（ ）
A. 可再生的清洁能源
B. 不可再生的清洁能源
C. 可再生的非清洁能源
D. 不可再生的非清洁能源
【答案】A
【解析】风能作为一种从自然界直接获取的能源，清洁无污染且可以再生更新、被人类反复利用，属于可再生的清洁能源，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4. 下列能源，属于不可再生能源的是（ ）
A. 煤炭 B. 太阳能 C. 风能 D. 地热能
【答案】A
【解析】A．煤炭是千百年前动植物遗体掩埋在地下形成的，短时间无法形成，会越用越少，故是不可再生能源，故A符合题意；
B．太阳能的寿命还有50亿年，是取之不尽用之不竭的，故是可再生能源，故B不符合题意；
C．空气流动形成了风，只要有太阳，就会形成温度差，就会造成空气流动，形成风能，故风能也是取之不尽用之不竭的，故是可再生能源，故C不符合题意；
D．地热能是因为地壳处于岩浆上而获得能量，是取之不尽用之不竭，故D不符合题意。故选A。
5. 为了减少对环境的污染，未来我国占能源消费总量的比例逐步降低的能源是（ ）
A. 煤炭 B. 核能 C. 风能 D. 水能
【答案】A
【解析】煤炭中含有硫、磷、氟、氯等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备。核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。风能、水能属于清洁能源，故A符合题意；BCD不符合题意。
6．关于信息与能源，下列说法中，错误的是（ ）
A．水能是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约水资源
B．焚烧秸秆既污染环境又浪费能源，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发
C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务
D．核电站一旦发生泄露，将产生严重的危害，所以必须制定严格的安全标准和规范
【答案】A
【解析】A．水能是可再生能源，可循环利用，地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约水资源，故A错误；
B．秸秆燃烧会浪费能源，污染环境，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发，故B正确；
C．卫星导航是利用电磁波传递信息的，故C正确；
D．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，核废料有放射性，会对环境造成污染，因此必须制定严格的安全标准和规范，故D正确。
7.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ）
A．核电站将核能最终转化为电能
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C．核能发电使用的燃料是天然气
D．核电站利用的核能属于可再生能源
【答案】A
【解析】A．核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故A正确；
B．核反应堆中发生的是可控的核裂变，故B错误；
C．核电站使用的就是核燃料，而不是天然气，故C错误；
D．核能在地球是的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，故D错误．
二、填空题（本大题6小题，16个空，每空2分，共32分）
1．核能的释放有 和 两种方式，太阳能的产生是通过 方式．
【答案】核裂变；核聚变；核聚变
【解析】1938年，物理学家用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两块中等质量的原子核，同时放出大量的能量，这种原子核反应叫做重核裂变，核裂变是目前利用核能的主要形式；后来，物理学家又发现了轻核在一定条件下能聚合成质量较大的核，同时也能放出大量的能量，这种反应称为轻核聚变；两种核反应都可产生很大的能量；在太阳内部不断发生核聚变，释放出大量的能量，给我们带来光和热。
2. “低碳引领生活”，太阳能越来越受到人们的青睐，太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳能集热器是通过_______方式增加水的内能。
【答案】 可再生 热传递
【解析】太阳能可以从太阳源源不断的获取，是可再生能源。
太阳能热水器是通过热传递的方式将能量从太阳传递给水。
3. （2022湖北十堰）2022年6月4日，长征二号F遥十四运载火箭开始加注燃料推进剂，于6月5日圆满完成神舟十四号发射任务。运载火箭燃料推进剂选择密度小、热值 _____的气体燃料，采用 _____和压缩体积的方法使气体燃料液化。神州飞船进入太空后，利用太阳能电池板供电，太阳能属于 _____（填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 大 降低温度 可再生
【解析】火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有密度小，热值大的性质，所以在完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料，液态氢可以释放出来更多的热量。
火箭中的燃料是液态的，它是由气体燃料液化而来，液化的方式是降低温度和压缩体积。
太阳能可以从自然界源源不断的获取，所以属于可再生能源。
4. （2023河北）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：______。
【答案】 裂变 100 太阳能集热器
【解析】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。
可供年用电量为1000kW·h的家庭使用
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。
5.习近平总书记提出绿水青山山就是金山银山”，倡导保护环境。光伏发电是将 转化为电能。核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在反应堆内是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式，把核能转化为电能输送到国家电网，供千家万户使用。
【答案】太阳；裂变。
【解析】（1）太阳能电池在太阳光照射下发电，是将太阳能转化为电能；
（2）核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核潜艇的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量。光伏发电系统发电时太阳能转化为电能；核能主要包括核裂变与核聚变，由于核聚变的反应目前还不可控，故核电站主要是利用了核裂变获得能量。
6. 如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
【答案】 （1）太阳能 （2）核裂变 （3）见解析
【解析】（1）化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。
（2）目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。
（3）①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。
三、简答与阅读题（本大题3小题，共31分）
1. （9分）什么是原子核的聚变？人类关于核聚变的应用已经取得的成就是什么？还有什么问题急需解决？
【答案】将某些质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变。氢弹是人类利用聚变制造的一种核武器。目前人类需要解决的技术问题是如何实现可控的聚变反应获取核能，当今研究的热点是磁约束的方法。
【解析】如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变，有时把聚变也称为热核反应。如何实现可控聚变，如何利用可控聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核。科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。
2. （2022甘肃兰州）（10分）阅读短文，回答问题。
页岩气
页岩气是指附存于有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。
页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年~50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。随着社会对能源需求不断扩大，特别是水平井与压裂技术水平不断进步，人类对页岩气的勘探开发正在形成热潮。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当。
（1）页岩气属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）若页岩气的热值为4.2×107J/m3，则燃烧5m3页岩气放出的热量为______J。
【答案】 不可再生 2.1×108
【解析】（1）页岩气不能在短期内再生，属于不可再生能源。
（2）燃烧5m3页岩气放出的热量为
Q放=Vq=5m3×4.2×107J/m3=2.1×108J
3．（12分）阅读短文，回答问题
能源问题日日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力努力开发和利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。尽管目前能源相当短缺，但是能源的开发前景是广阔的，首先地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，世界的能源问题可以得到解决。第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非常丰富（主要在海水中），假如地球上储量的1%被加以利用，找现在的能源消耗计算，可满足人类未来几亿年对能源的需求。第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到地面的总能量为1.47×1018KW·h；等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。由于太阳能太分散，现在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，若提高光电转换效率，我们将可以大规模直接利用太阳能发电。太阳能开发潜力巨大；第四，随着科技的发展，人类像发现何能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。
（1）解决能源问题的根本途径是什么？
（2）对于太阳能的使用，我们面临的主要问题是哪些？
（3）就人类现有技术和认识，结合本文章的介绍，你认为应该迫切开发和利用哪些新能源以环节能源危机？
【答案】（1）开发利用新能源；提高能源利用率；节约能源。
（2）分散，受时间、天气限制。光电、光热转换，效率低。
（3）充分利用海水资源，进一步掌握可控核聚变技术。
【解析】认真阅读短文，收集有用信息，根据学过的能源利用问题就可以容易解决本题。
四、计算题（本大题1小题，共9分）
1．（9分）新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
（1）该电动汽车此时对地面的压强；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。
【答案】（1）6×105Pa；（2）6.25%；（3）2Ω。
【解析】（1）电动汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N，受力面积S=4S0=4×0.01m2=0.04m2，
电动汽车对水平地面的压强：p===6×105Pa；
（2）电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力F=f=0.02G=0.02×2.4×104N=480N，汽车匀速行驶牵引力做功的功率：P有用=Fv=480N×25m/s=1.2×104W；
电动汽车行驶消耗的电功率：P电=UI=320V×60A=1.92×104W；
则该电动车将电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=62.5%；
（3）若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为：
P热=P电﹣P有用=1.92×104W﹣1.2×104W=7.2×103W，
根据P=I2R可得：线圈的电阻R===2Ω。
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专题22.5 《能源与可持续发展》单元核心素养达标测试卷
满分100分，答题时间70分钟
一、选择题（本大题7小题，每小题4分，共28分）
1.在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和电子组成的。 提出这个模型的物理学家是（ ）
A.卢瑟福 B.爱因斯坦 C.牛顿 D.焦耳
2. （2022湖南怀化）下列关于能源与材料，说法不正确的是（ ）
A. 超导材料可以用来输电，减少电能损耗
B. 核电站的核反应堆是利用核聚变原理
C. 石墨是导体
D. 漂亮又节能的LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间
3. 为了推动风能开发利用，我国规划“十四五”期间风力发电量实现翻倍。风能属于（ ）
A. 可再生的清洁能源
B. 不可再生的清洁能源
C. 可再生的非清洁能源
D. 不可再生的非清洁能源
4. 下列能源，属于不可再生能源的是（ ）
A. 煤炭 B. 太阳能 C. 风能 D. 地热能
5. 为了减少对环境的污染，未来我国占能源消费总量的比例逐步降低的能源是（ ）
A. 煤炭 B. 核能 C. 风能 D. 水能
6．关于信息与能源，下列说法中，错误的是（ ）
A．水能是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约水资源
B．焚烧秸秆既污染环境又浪费能源，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发
C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务
D．核电站一旦发生泄露，将产生严重的危害，所以必须制定严格的安全标准和规范
7.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ）
A．核电站将核能最终转化为电能
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C．核能发电使用的燃料是天然气
D．核电站利用的核能属于可再生能源
二、填空题（本大题6小题，16个空，每空2分，共32分）
1．核能的释放有 和 两种方式，太阳能的产生是通过 方式．
2. “低碳引领生活”，太阳能越来越受到人们的青睐，太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳能集热器是通过_______方式增加水的内能。
3. （2022湖北十堰）2022年6月4日，长征二号F遥十四运载火箭开始加注燃料推进剂，于6月5日圆满完成神舟十四号发射任务。运载火箭燃料推进剂选择密度小、热值 _____的气体燃料，采用 _____和压缩体积的方法使气体燃料液化。神州飞船进入太空后，利用太阳能电池板供电，太阳能属于 _____（填“可再生”或“不可再生”）能源。
4. （2023河北）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：______。
5.习近平总书记提出绿水青山山就是金山银山”，倡导保护环境。光伏发电是将 转化为电能。核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在反应堆内是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式，把核能转化为电能输送到国家电网，供千家万户使用。
6. 如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
三、简答与阅读题（本大题3小题，共31分）
1. （9分）什么是原子核的聚变？人类关于核聚变的应用已经取得的成就是什么？还有什么问题急需解决？
2. （2022甘肃兰州）（10分）阅读短文，回答问题。
页岩气
页岩气是指附存于有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。
页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年~50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。随着社会对能源需求不断扩大，特别是水平井与压裂技术水平不断进步，人类对页岩气的勘探开发正在形成热潮。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当。
（1）页岩气属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）若页岩气的热值为4.2×107J/m3，则燃烧5m3页岩气放出的热量为______J。
3．（12分）阅读短文，回答问题
能源问题日日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力努力开发和利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。尽管目前能源相当短缺，但是能源的开发前景是广阔的，首先地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，世界的能源问题可以得到解决。第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非常丰富（主要在海水中），假如地球上储量的1%被加以利用，找现在的能源消耗计算，可满足人类未来几亿年对能源的需求。第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到地面的总能量为1.47×1018KW·h；等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。由于太阳能太分散，现在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，若提高光电转换效率，我们将可以大规模直接利用太阳能发电。太阳能开发潜力巨大；第四，随着科技的发展，人类像发现何能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。
（1）解决能源问题的根本途径是什么？
（2）对于太阳能的使用，我们面临的主要问题是哪些？
（3）就人类现有技术和认识，结合本文章的介绍，你认为应该迫切开发和利用哪些新能源以环节能源危机？
四、计算题（本大题1小题，共9分）
1．（9分）新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
（1）该电动汽车此时对地面的压强；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。
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