难点详解沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会必考点解析试题（含解析）

沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会必考点解析
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
2、如表为几种物质在标准大气压下的熔点和沸点，则（　　）
物质 铁 水银 酒精 钨
熔点/℃ 1535 ﹣39 ﹣117 3410
沸点/℃ 2750 357 78 5927
A．铁在180℃时处于固液共存状态
B．用金属钨制作白炽灯的灯丝，是因为钨的熔点高
C．平原上可以用酒精温度计测量沸水的温度
D．黑龙江省北部地区最低气温可达﹣52.3℃，这时可用水银温度计测量当地气温
3、我国大力发展火力发电，火电站进的是煤，出的是电，在这个过程中能量的转化是（　　）
A．机械能内能化学能电能
B．化学能内能机械能电能
C．化学能重力势能动能电能
D．内能化学能机械能电能
4、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
5、关于导体和绝缘体，下列说法中正确的是（　　）
A．金属、大地、陶瓷都是导体
B．绝缘体不易导电是因为绝缘体中没有自由电荷
C．导体比绝缘体用处更大
D．导体和绝缘体间没有绝对界限，有些绝缘体在一定的条件下可能变为导体
6、在城市美化、亮化和家用电器等常使用发光二极管作为光源，制造发光二极管的主要材料是（　　）
A．导体 B．半导体 C．超导体 D．绝缘体
7、如图反映了一台机器正常工作时能量流向情况，下列说法错误的是（　　）
A．该图说明了能量可以发生转化
B．该图说明了能量可以发生转移
C．该机器遵循能量守恒定律
D．该机器的效率为75%
8、关于导体和绝缘体，下列说法正确的是（　　）
A．绝缘体在一定条件下可以变成导体 B．导体导电都是靠电子
C．通常情况下，液体都是导体 D．非金属物质一定是绝缘体
9、根据能量守恒定律，下列说法中仅发生能量转移的一组是（　　）
A．试管中的冷水放入热水中变热 B．煤气炉将冷水烧热
C．用打气筒打气，筒壁变热 D．小灯泡通电发光
10、一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在泥土中，以上过程中发生了哪些形式的能量转化呢？有四个同学分别给出了能量转化的顺序，你认为正确的是（　　）
A．机械能→内能→化学能→机械能
B．化学能→机械能→内能→机械能
C．化学能→内能→机械能→内能
D．内能→化学能→机械能→内能
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、在①玻璃、②陶瓷、③水银、④铜、⑤蒸馏水、⑥铅笔芯这些物质中，通常情况下属于导体的有___________，属于绝缘体的有___________。（填序号）
2、2021年10月16日0时23分长征2F火箭托举神舟13号飞船成功发射。火箭中用氢气做燃料主要的优点是它的______高，火箭中的燃料燃烧时，将燃料______能转化为燃气的______能。
3、运载“嫦娥四号”探测器的火箭以液态氢为燃料，是因为氢的______（热值/比热容）大；探测器上装有太阳能电池板是将太阳能转化为______能；“玉兔二号”月球车从“嫦娥四号”“走”下来，月球车重力势能______（变大/变小/不变）。
4、气凝胶是当今世界上密度最小的固体。小晨对它很感兴趣，做了如图所示的实验。甲图中，她用酒精灯直接给树叶加热，发现树叶很快被烧焦；乙图中，她在树叶下放了一块气凝胶，然后用酒精灯给气凝胶加热，经过相同时间后，发现气凝胶的状态没有变化，而且树叶完好。这一实验现象说明：气凝胶具有______的特性。
5、狮子座流星雨来自于坦普尔﹣塔特尔彗星，彗星的碎屑高速运行并与地球相遇，部分落入地球大气层，这些碎屑在重力作用下克服与大气的摩擦做了___________使其___________能激剧增加而燃烧，形成划过天空的流星雨。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1m2表面上，每秒钟接收到太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2m2，太阳能热水器内的水的质量为100 kg，水的初温为20℃，经8750 s后温度上升到45℃[c水=4.2×103 J／（kg℃）]。请计算：
(1)在上述过程中太阳能热水器内的水吸收的热量是多少？
(2)太阳能热水器在这段时间内吸收的太阳能是多少？
(3)垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是多少？
2、一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，阳光照射一段时间后，水温升高到80℃．
（1）水吸收的太阳能是多少 ［c水＝4.2×103J/(kg ℃)］
（2）这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？ [q干木柴＝1.2×107J/kg]
3、太阳能汽车就是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．我国研制的一辆太阳能实验车，电池板的有效面积是S＝8 m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P＝1 kW.在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U＝120 V，并对车上的电动机提供I＝10 A 的电流，试问：
(1)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上以6 m/s的速度行驶时，它受到的牵引力是多大？
4、目前使用的太阳能热水器常是光、电两用的，晴天日辐射加热，阴天电加热，冬日合肥地区晴天时垂直阳光表面接受到的太阳热辐射平均为4.32×106J/(m2·h),仅有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射50％用来升高水温，若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.0m3,水容量160L（c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）当晴天太阳直射7h后，水箱内装满水的太阳能热水器水温可升高多少℃？
（2）当阴天启用功率为2000W的电加热装置想达到同样的水温，若电加热装置产生的热量完全被水吸收，需通电加热多长时间？
5、我们生活的地区，到了冬季，因日照时间短，太阳能热水器的水达不到所需温度，为此人们研制了太阳能、电能两用热水器，小泽家最近就安装了一台这样的两用热水器，如图所示，铭牌如下：
XX牌热水器
型号V-55 额定容积100L
额定电压200V 额定频率50Hz
额定功率1500W 防方等级A
(1)小泽将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为热能）
(2)在上述(1)情况里，加热器正常工作实际用了3小时，则此热水器的效率为多少？
(3)仅就太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？（写出一条即可）
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、某同学学习温度计后对物体热胀冷缩的现象进行了探究。
(1)在橡皮塞上打孔，将细玻璃管的一端插入橡皮塞的孔中，在烧瓶中灌满酒精，塞紧瓶塞，将其固定在铁架台上。向水槽中加入适量开水，把烧瓶浸在其中，烧瓶中的酒精沿细玻璃管下降；
①找出原文中描述错误的两处，_______，_________；
②如何使玻璃管中液面升降更明显？__________________；
③用该模型做温度计，为使测量结果更接近真实值应该选用________（厚壁 薄壁）的小烧瓶。
(2)该同学找来一个双金属片，上端铁片下端铜片，固定在铁架台上用酒精灯对双金属片加热，可见双金属片会向铁片方向弯曲，说明______片膨胀大于______片的膨胀。移走酒精灯向双金属片喷射水雾，小液珠汽化使双金属片温度____，双金属片向_______片方向弯曲；
(3)该同学打乒乓球时不小心把球踩瘪了，对此他采取了一种有效的办法，你知道是哪一种？（______）
A．用手沿箭头方向挤压 B．用热水烫一下 C．用酒精灯烤一下
2、一般物质都是“热胀冷缩”的，物体受热时在长度方向上的膨胀叫线膨胀。下表是某探究小组的同学探究影响物体线膨胀因素的实验记录（铜、铝线的横截面积相同）。
实验序号 材料 原长（米） 温度升高（℃） 伸长量（厘米）
1 铜 1 10 0.19
2 铜 2 10 0.38
3 铜 1 30 0.57
4 铝 1 30 0.69
5 铝 2 10 0.46
6 10
（1）该实验应该准备的两件主要测量仪器是______和______。
（2）请根据实验记录完成下列各题：
①比较实验序号______，可得结论：当原长和升高的温度相同时，固体的线膨胀程度与材料有关。
②比较实验序号1与2，可得到的初步结论是：______。
③为了继续验证上一问的结论，请在表格中实验序号6一行两空处填上相关的信息：______，______。
3、（1）如图所示，闭合开关后，用酒精灯给细铁丝加热。在铁丝温度逐渐升高并发红的过程中，观察电流表的示数__________（选填“变小”或“变大”）和小灯泡亮度变暗。你能得出的结论是______________。
（2）如图所示是学习物质的导电性一节中所做的实验，将废弃灯泡的玻璃外壳打碎，留下灯头和固定两根引线的玻璃芯，将与之相连的灯丝去掉，利用灯头把玻璃芯与LED串联接入电路中，此时LED不能发光；然后用酒精灯加热玻璃芯，当玻璃芯发黄变红时，LED发光。这个实验说明______________________。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、B
【详解】
A．铁的熔点为1535℃，所以铁在180℃时是固态，故A错误；
B．因为金属钨的熔点高，因此用钨做白炽灯的灯丝，故B正确；
C．沸水的温度为100℃，如果用酒精温度计去测量沸水的温度时，还没等达到水的沸点，酒精已经沸腾了，无法测出沸水的温度，故C错误；
D．黑龙江北部地区最低气温可达﹣52.3℃，水银的凝固点为﹣39℃，没等到测出当地气温，里面的水银已经凝固了，无法使用，故D错误。
故选B。
3、B
【详解】
火力发电是通过煤的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为涡轮的机械能，涡轮带动发电机转动将机械能转化为电能，故整个过程的能量转化是：化学能内能机械能电能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4、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。
5、D
【详解】
A．金属、大地是导体，陶瓷是绝缘体，故A错误；
B．绝缘体不易导电是因为绝缘体内部几乎没有自由电荷，故B错误；
C．导体是有用的，绝缘体也是有用的，故C错误；
D．导体和绝缘体间没有绝对的界限，有些绝缘体在一定条件下可以变为导体，如玻璃在常温下是绝缘体，在红炽状态下是导体，故D正确。
故选D。
6、B
【详解】
按照物质的导电性能来分，材料有导体、绝缘体和半导体之分，制成发光二极管的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
7、D
【详解】
A．由图可知，有一部分内能转化为了机械能，这说明了能量可以发生转化，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，内能输入后，有内能输出，说明了能量可以发生转移，故B正确，不符合题意；
C．机器发生了能量的转化和转移，在能量的转化和转移中，都要遵循能量守恒定律，故C正确，不符合题意；
D．该机器是利用内能来做功的，内能转化为机械能，效率为
故D错误，符合题意。
故选：D。
8、A
【详解】
A．绝缘体在一定条件下可以变成导体，如玻璃在红炽状态下可变为导体；故A正确；
B．金属导体导电靠自由电子，溶液导电靠正负离子；故B错误；
C．纯水不导电，属于绝缘体；故C错误；
D．非金属物质中，有的是导体，如石墨；有的是绝缘体如陶瓷；故D错误；
故选A。
9、A
【详解】
A．试管中的冷水放入热水中吸收热量，内能增大，温度升高，仅发生了能量的转移，故A符合题意；
B．煤气炉将冷水烧热，煤气燃烧将化学能转化为内能，是能量的转化；冷水吸热，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故B不符合题意；
C．用打气筒打气，活塞压缩空气做功，空气内能增大，是能量的转化；筒壁吸收热量，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故C不符合题意；
D．小灯泡通电发光，将电能转化为光能和内能，是能量的转化，故D不符合题意。
故选A。
10、C
【详解】
扣动扳机后，子弹中的火药燃烧，火药的化学能转化为内能，子弹的速度越来越快，动能增大，并且子弹的高度会越来越高，重力势能变大，所以子弹的机械能增大，子弹最后下落陷入泥土的过程中，子弹与泥土的摩擦力做功，子弹的机械能转化为内能，所以整个过程中的能量转化为：化学能→内能→机械能→内能。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
二、填空题
1、③④⑥ ①②⑤
【详解】
[1][2]①玻璃不易导电，属于绝缘体；②陶瓷不易导电，属于绝缘体；③水银是金属，属于导体；④铜是金属，属于导体；⑤蒸馏水不易导电，属于绝缘体；⑥铅笔芯的材料是石墨，属于导体，所以通常情况下属于导体的有③④⑥；属于绝缘体的有①②⑤。
2、热值 化学 内
【详解】
[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
[2][3]燃料燃烧是一种化学变化，将化学能转化为燃气的内能。
3、热值 电 变小
【详解】
[1] 火箭以液态氢为燃料，在质量相同的情况，氢完全燃烧放出的热量要比其它燃料多得多，这主要是因为氢的热值大。
[2]大阳能电池的工作过程中，吸收太阳能，将太阳能转化为电能。
[3]重力势能的大小与质量、高度有关，“玉兔二号”月球车从“嫦娥四号”“走”下来，在质量不变的情况下，高度变小，故重力势能变小。
4、隔热且耐高温
【详解】
普通酒精灯燃烧时的外焰温度为400℃～500℃，用酒精灯直接给树叶加热，发现树叶很快被烧焦，而在树叶下放了一块气凝胶，然后用酒精灯给气凝胶加热，经过相同时间后，树叶完好，说明气凝胶具有良好的隔热性；气凝胶的状态没有变化，说明气凝胶具有耐高温的特点。
5、功 内
【详解】
[1][2]彗星的部分碎屑在落入地球大气层的过程中，与大气层摩擦做功，机械能减小，内能增大，机械能转化成内能。碎屑的内能激剧增加而燃烧，从而形成流星雨。
三、计算题
1、见解析所示
【详解】
(1)水吸收的热量为
(2)太阳能热水器吸收的太阳能
(3)接收到的太阳能的功率是
即1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是1200J。
答：(1)在上述过程中太阳能热水器内的水吸收的热量是。
(2)太阳能热水器在这段时间内吸收的太阳能是。
(3)垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是
【点睛】
重点是吸热公式的应用，涉及到效率问题时注意要清楚输出的能与输入的能的关系，两者的比即为效率；用第二问中求出的吸收的太阳能除以面积和时间即可求出最后一问。
2、（1）6.3×107J； （2）5.25kg
【分析】
（1）根据Q＝cm（t-t0）求出水吸收的热量；
（2）干木柴完全燃烧放出的热量和水吸收的热量相等，根据Q＝mq求出干木柴的质量．
【详解】
(1)水从20℃上升到80℃所吸收的热量：
Q吸＝cm(t t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×250kg×(80℃ 20℃)＝6.3×107J，
(2)燃烧干木柴放出的热量：Q放＝Q吸＝6.3×107J，
由Q＝mq得，需要干木柴的质量：
m干木柴＝＝5.25kg，
3、 (1)15%.(2)150 N.
【解析】
【分析】
（1）已知每平方米面积上能接收到太阳能的功率，还知道太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流，可求电动机工作时的功率，根据效率公式求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率；
（2）根据效率的公式求出了电动机工作时的功率，已知电能转化为机械能的效率，可求电动机的输出功率；又知道速度，利用P=Fv求汽车的牵引力。
【详解】
（1）太阳能电池的面板接收到的太阳能的功率为：P太=PS=1×103W/m2×8m2 =8000W，
转化为太阳能汽车的电功率为P电=UI=120V×10A=1200W，
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：；
（2）汽车的机械功率为P机=P电×η2=1200W×75%=900W，当汽车匀速行驶时，，。
4、（1）45℃；（2）4.2h
【分析】
（1）根据太阳热辐射的含义以及接受面积和照射时间求出太阳能热水器接收的太阳辐射能，然后根据Q吸=Qη求出水吸收的热量，利用密度公式求出水的质量，最后根据Q吸=cm△t求出水箱内水升高的温度；
（2）电加热装置产生的热量完全被水吸收，根据Q=W=Pt得到需要加热的时间．
【详解】
（1）太阳能热水器接收的太阳辐射能为：Q=4.32×106J/(m2·h)×2.0m2×7h=6.048×107J，
水吸收的热量为：Q吸=Qη=6.048×107J×50%=3.024×107J，
水的体积V水=160L=160dm3=0.16m3，
水的质量：m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.16m3=160kg，
由Q吸=cm△t得，水箱内水升高的温度：；
（2）若电加热装置产生的热量完全被水吸收，电加热装置消耗的电能W=Q=3.024×107J，需要通电的时间：．
5、 (1)140min；(2)77. 8%；(3)见解析
【详解】
(1)水的体积
V=100L=100×10-3m3
水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg
水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(50℃-20℃)=1.26×107J
电能全部转化为热能，消耗的电能
W=Q吸=1.26×107J
加热器正常工作的时间
t==8400s =140min
(2)3h消耗的电能
W1=Pt1=1500W×3×3600s=1.62×107J
此热水器的效率为
η=≈77.8%
(3)太阳能热水器与电热水器相比，太阳能是可再生能源，取之不尽用之不竭，节约能源，无污染，环保。
答：(1)小泽将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作140min；
(2)加热器正常工作实际用了3小时，则此热水器的效率为77.8%；
(3)见解析。
四、实验探究
1、开水 下降 选用更细的玻璃管（其他答案合理即可） 薄壁 铜片 铁片 降低 铜片 B
【详解】
(1)①[1][2]因在标准大气压下酒精的沸点为78℃，水的沸点为100℃，如向水槽中加入适量开水，此时开水的温度高于了酒精的沸点，酒精发生汽化；酒精受热后膨胀，酒精沿细玻璃管上升。
②[3]选用更细的玻璃管，酒精在受热后，上升的高度更明显。
③[4]因烧瓶要吸收热量，故为使测量结果更接近真实值应该选用薄壁的小烧瓶。
(2)[5][6][7][8]固定在铁架台上用酒精灯对双金属片加热，可见双金属片会向铁片方向弯曲，说明铜片膨胀大于铁片的膨胀。移走酒精灯向双金属片喷射水雾，小液珠汽化，因汽化吸热使双金属片温度降低，双金属片向铜片方向弯曲。
(3)[9]用热水烫一下，球内的气体受热膨胀，气压升高，压强增大，使变瘪的乒乓球恢复原状。
故选B。
2、刻度尺 温度计 2与5（或3与4） 当材料和升高的温度相同时，原长越长，固体的线膨胀程度越大 铝 3
【详解】
（1）[1][2]实验过程中，需要利用温度计测量物体温度，利用刻度尺测量物体长度。
（2）①[3]实验2、5中，原长和升高的温度均相同，材料不同，固体的线膨胀也就不同。
②[4]分析实验1和2中的数据可得，固体的线膨胀与物体的长度有关，当材料和升高的温度相同时，原长越长，固体的线膨胀程度越大。
③[5][6]探究固体的线膨胀和物体原长的关系，就要控制材料、升高的温度一定而物体的长度不同，故利用5、6实验数据进一步验证，即材料为铝，原长是3。
3、变小 金属导体的电阻随温度升高而增大 导体与绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可以相互转化
【详解】
(1)[1][2]用酒精灯给铁丝加热，由于铁丝温度升高，可以观察到电流表的示数变小，小灯的亮度逐渐变暗，表明金属导体的电阻随温度升高而增大；
(2)[3]常温下，玻璃是绝缘体，利用灯头把玻璃芯与LED串联接入电路中，此时LED不能发光；玻璃芯被加热到发黄变红时，使电路连通，LED能发光；说明常温下的玻璃是绝缘体，高温下的玻璃变成了导体；即导体与绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可以相互转化。