第二十二章能源与可持续发展单元同步测评2023-2024学年人教版九年级物理全一册（有解析）

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第二十二章能源与可持续发展单元同步测评
(满分:60分 考试时间:60 分钟)
第Ⅰ卷(选择题，共19分)
一、选择题(1~5题为单选题，每小题2分，6~8题为多选题，每小题3分，共19分)
1.参与节能减排是每一位公民应尽的义务，下列做法不符合节能减排要求的是( )
A.夏季用空调时，将设定温度尽量调低
B.看完电视，随手关机，并将插头拔下
C.用布袋代替塑料购物袋
D.在交通、生活设施等方面广泛利用新能源技术
2.下列有关能源的说法正确的是( )
A.核能是可再生能源
B.化石能源只要合理利用就不会产生污染
C.因为能量是守恒的，所以不必节约能源
D.风能、水能、太阳能都是清洁能源
3.为了节能环保，提高效率，下列措施正确的是( )
A.增大汽油机的油箱容量，可以提高效率
B.将家里的白炽灯更换为LED 灯
C.把电饭锅的电阻器改为超导体，以减少热量损失
D.为了节能降耗，应将铝导线改用银导线
4.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是( )
A.图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能
B.图乙中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
C.图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D.图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能
5.我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视环境保护和新能源的利用。下列说法中正确的是( )
A.废旧电池可以随意丢弃
B.太阳能既可以转化为内能，也可以转化为电能
C.太阳能是不可再生能源
D.积极利用绿地和湖泊加快城市建设
6.关于信息、能源和材料，下列说法正确的是( )
A.天然气是不可再生能源
B.光纤通信利用电信号传递信息
C.节能光源LED 灯的核心元件是发光二极管，发光二极管的主要材料是半导体
D.通过手机“摇一摇”就可以参与抢红包，这一过程是靠电磁波传递信息的
7.关于能源和能量，下列说法正确的是( )
A.地球上煤、石油、天然气等能源都来自太阳能
B.自然界的能量是守恒的，地球上能源永不枯竭
C.能源的利用过程，实质上是能的转化和转移的过程
D.发电机发电时，机械能转化为电能
8.下 列 说 法 正确的是( )
A.核电站发电时将核能转化为电能
B.通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向一致
C.电功率越大的用电器工作时做功越快
D.导体的电阻与导体两端的电压和通过导体的电流有关
第Ⅱ卷(非选择题，共41 分)
二、填空题(共5 小题，每空1分，共13 分)
9.我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核 (选填“裂变”或“聚变”)时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变内能。
10.如图所示的是热电站工作情况的方框图，请回答下列问题。
(1)烧锅炉用的煤是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)在汽轮机中，将水蒸气的内能转化为轮片的 能。方框内应填写的装置种类是 。
11.能源家族中，有煤、石油、风能、水能、核能、太 阳 能 等,属 于 不 可 再 生 能 源 的 有 ；电能是 (选填“一次能源”或“二次能源”)。它可以使电动机转动，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，该现象说明能量转化具有 性。
12.近年来，一些地区推广使用乙醇汽油(乙醇俗称酒精)。乙醇汽油是由10%的乙醇与90%的汽油混合而成的。乙醇汽油燃烧过程是 能转化为内能的过程；按照能源分类，由于乙醇由植物发酵而成，因此乙醇属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源；将汽油与乙醇混合时，总体积 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
13.新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电。“人造太阳”利用 (选填“聚变”或“裂变”)，这种方式释放的核能具有不产生高放射性核废料的优点，属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
三、综合应用题(共3 小题，每空1分，共13分)
14.阅读短文，回答问题。
垃 圾 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，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。
福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此，垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，不仅解决了垃圾填埋场的安全和污染问题，也可产生显著的经济效益，同时减少温室气体的排放。
目前，该市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。
(1)传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有 等。
(2)将填埋气收集起来用于发电，是将这些垃圾的化学能最终转化为 能。垃圾填埋气是一种 能源。
(3)请谈谈你在节能减耗、环境保护方面做了哪些事 (答出一点即可)(1分)
15.阅读短文,回答问题。
“长五”助力，“天和”巡天
2021 年4 月29 日,搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空。长征五号 B遥二运载火箭是新一代运载火箭，它使用的是冷藏液氢、液氧低温燃料，液氢温度为-253 ℃,液氧为183 ℃。在塔架上未起飞前，这些燃料在与外界空气接触时，火箭侧壁会冒出“白雾”，在“点火”口令下达后，重达800 多吨的火箭拔地而起，火箭尾部发出又长又亮的蓝白色火焰，约490 s后离开视野。将天和核心舱送入预定轨道后，末级火箭与核心舱分离，末级火箭再入大气层，与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁。
进入预定轨道的天和核心舱使用的是大功率LT-100 型霍尔电推系统，该设备将太阳能先转化为电能，再将电能转化为机械能。天和核心舱使用的是目前世界上最先进的砷化钾太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，而传统的晶硅电池只有20%左右，此外，砷化钾电池还具有很好的耐温性，在250 ℃高温下也能正常工作。天和号核心舱目前翼展长是13 m，未来将发射升空的“问天”号和“梦天”号两个实验舱的太阳翼单侧翼展将达到30 m！到那时，“天宫”号空间站的供电能力将达到100 kW。
(1)火箭在塔架上未起飞前，侧壁冒出的“白雾”是由水蒸气 产生的。
(2)末级火箭绝大部分烧蚀销毁过程，火箭的机械能一部分转化 。
(3)“点火”发射时，使“长五”火箭起飞需要的最小推力大小为 N。
(4)建成后的“天宫”号空间站，太阳能电池接收太阳能的最大功率为 kW。
16.阅读材料，回答问题。
自从原始人发现火的使用方法以后，能源就成为人类文明跃进的重要基础。由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。
已探测的数据表明，目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。另一方面，人类在耗用各种能源时，不可避免的会对环境造成影响。例如，化石能源产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用，从而造成了热污染。同时，燃烧化石能源的产物：二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳和粉尘，对水、土壤、大气也会造成污染。
因此许多人认为风力应该取代燃油与煤矿作为发电的能源。如图所示的结构物是籍由风力转动叶片的风车。这些转动让风车推动的发电机产生电能。风越强，风车的叶片转动越快，产生的电能越多。但是在真实环境中，风速和电能并没有直接关系。以下是真实环境中风力发电机的四个运作条件。
①当风速达到v 的时候，叶片开始 转动。
②当风速达到v 的时候，所产生的电能 (W)会达到最大。
③基于安全的理由，当风速大于v 的时 候，叶片的转动速度不会增加。
④当风速达到v 的时候，叶片会停止 转动。
就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动得越慢。
(1)风力发电将 转化为 。
(2)下列风速与电能的关系图中， (填选项字母)满足文中所述风力发电机的四个运作条件。
(3)就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动得越慢，这是因为海拔较高的地区 (选填“空气稀薄”或“气温较低”)。
(4)与使用化石燃料，如煤矿和石油等发电相比，描述风力发电特有的一项优点。(1分)
四、计算应用题(共2 小题，第17题7分，第18题8分,共15分)
17.小刚家安装了一台太阳能热水器，水箱容积是200 L，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 然后给热水器水箱加满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为70 ℃。求：
(1)水箱中 水的 质量。
(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煤气 (结果保留一位小数)
(4)请你简述太阳能热水器的优点。
18.人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出，如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处： o
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村一道靓丽的风景线。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 (填选项字母)。
A.磁性材料 B.纳米材料
C.半导体 D.超导体
(3)太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已经走进了千家万户。小明家太阳能热水器的采光面积是2.1 m ，若我市向阳的地方每平方米的面积1 h得到的太阳辐射能平均为3×10 J，每天接收太阳能的时间以8 h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能使150 kg、初温为 的水温度升高到多少
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。如图甲所示的是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。
小明同学设计的调节电动机转速的简化电路如图乙所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50 Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片 P滑到最左端时车速最大，此时电流表的示数为5 A，电动机电功率最大为1 kW；当调速电阻的滑片 P滑到最右端时车速最小，此时电流表的示数为1 A，求这时电动机的电功率是多少。
1.答案：A 解析：夏季用空调时，将设定温度调低会使压缩机工作时间变长，造成能源浪费，故 A 符合题意；看完电视，随手关机，并将插头拔下，可减少电能的浪费，故B不符合题意；用布袋代替塑料购物袋能节约能源，减少塑料造成的污染，故C不符合题意；在交通、生活设施等方面广泛利用新能源技术可达到节约能源的目的，故D不符合题意。
2.答案：D 解析：核能在使用后不能源源不断地获得，属于不可再生能源，故A 错误；化石能源在使用过程中会产生废气，污染环境，故B错误；能量虽守恒，但可以利用的能源是有限的，能量的转化具有方向性，还是要节约能源，故C错误；清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，主要有风能、水能、太阳能等，故 D 正确。
3.答案：B 解析：增大汽油机的油箱容量，可以使加一次油能行驶更大的距离，但由于增大了汽油机的质量，做的额外功增多，效率会降低，故 A 错误；将家里的白炽灯更换为 LED 灯，可以节约用电，故 B 正确；电饭锅是利用电流的热效应工作的，若把电饭锅的电阻器改为超导体，则电饭锅不能产生热量，无法工作，故 C错误；由于银的电阻率较小，将铝导线改用银导线后，可以减小电阻，节能降耗，但由于银比较贵重，此方案不可行，故 D错误。
4.答案：A 解析：绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A 正确；太阳能热水器通过热传递的方式改变水的内能，故 B 错误；太阳能信号灯先将太阳能转化为电能，再将电能转化为光能，故C错误；太阳能飞机先将太阳能转化为电能，再将电能转化为机械能，故D错误。
5.答案：B 解析：废旧电池含有有毒的重金属，随意丢弃会污染环境，故A 错误；利用太阳灶是将太阳能转化为内能，太阳能电池板将太阳能转化为电能，故 B正确；太阳能是可再生能源，故C错误；为保证生态环境，要合理利用绿地和湖泊，故 D错误。
6.答案：ACD 解析：天然气是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源，故 A 正确；光导纤维是利用激光传递信息的，不是电信号，故B错误；节能光源LED灯的核心元件是发光二极管，制作二极管的材料是半导体，故 C正确；手机既可以接收电磁波，也可以发射电磁波，因此手机在抢红包过程中是利用电磁波来传递信息的，故 D正确。
7.答案：ACD 解析：煤、石油和天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质变化形成的，它们都源自太阳能，故A 正确；地球上化石能源的存储量是有限的，如果过量开采这些能源，就会引发能源危机，故B错误；能源的利用过程是指利用能源为人类服务，实质上是能量的转化和转移的过程，故C正确；发电机是利用电磁感应现象制成的，它工作时将机械能转化为电能，故D正确。
8.答案：AC 解析：核电站工作过程中，利用核裂变将核能转化为电能，故A正确；规定电流的方向与导体中正电荷移动的方向一致，自由电子带负电，因此铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向相反，故 B错误；电功率是表示用电器做功快慢的物理量，因此电功率越大的用电器工作时做功越快，故C 正确；电阻是导体的一种性质，导体的电阻与导体两端的电压和通过导体的电流无关，故D错误。
9.答案：裂变 热传递 解析：核电站是利用核反应堆发生核裂变时提供的能量发电的，冷却系统采用水冷方式是利用热传递的方式来改变内能。
10.答案:(1)不可再生 (2)机械 发电机
解析：(1)煤一旦被消耗，不可能在短期内再生，属于不可再生能源。
(2)热电站发电过程为煤的化学能先通过燃烧转化为内能，再通过热传递转移使水的内能增加，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能。
11.答案：煤、石油、核能 二次能源 方向 解析：煤、石油、核能一旦消耗就很难再生，属于不可再生能源，风能、水能、太阳能可以长期提供或再生，属于可再生能源；电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源；能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变，电能可以使电动机转动，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。
12.答案：化学 可再生 变小 解析：乙醇汽油燃烧时，将乙醇汽油的化学能转化为内能，由于植物是生生不息的，因此乙醇用完之后，可以通过植物秸秆发酵来制取，也可以通过化学合成方法制取，属于可再生能源；分子间存在间隙，将汽油与乙醇混合时，乙醇分子和汽油分子互相进入对方的空隙中，因此将汽油与乙醇混合后，总体积小于二者的体积之和。
13.答案：聚变 不可再生 解析：“人造太阳”是利用核聚变的原理工作的；核能不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源。
14.答案：(1)在发酵过程中产生二氧化碳和甲烷等废气 (2)电 可再生 (3)节约用水。
解析：(1)由题意可知，垃圾集中填埋，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，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。
(2)垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源。
(3)为了节能减耗，生活中我们可做的事有节约用水、随手关灯、不使用塑料袋、不随意丢弃废电池等。
15. 答案:(1)液化 (2)内能 (3)8×10 (4)200
解析：(1)运载火线使用的是冷藏液氢、液氧低温燃料，当它们与外界空气接触时，空气中的水蒸气遇冷会液化成小水滴，即产生“白雾”。
(2)末级火箭进入大气层，与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁，在该过程中，与大气剧烈摩擦，火箭的机械能一部分会转化成内能。
(3)火箭的质量 则火箭的重力 要使火箭升空，给它施加的推力至少等于自身的重力，即
(4)太阳能电池光电转换效率高达50%，供电能力为 100 kW，则接收太阳能的最大功率为 p =100 kW÷50%=200 kW。
16. 答案:(1)机械能 电能 (2)B(3)空气稀薄(4)无污染。
解析：(1)风力发电机是通过空气流动带动发电机运动产生电能，即将机械能转化为电能。
(2)根据真实环境中风力发电机的四个运作条件可知 B图正确。
(3)就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动得越慢，这是因为海拔越高，空气越稀薄。
(4)与煤矿和石油等发电相比，风力发电的优点是可再生、无污染。
17. 答案:(1)200 kg (2)4.2×10 J (3)1.1 kg(4)节约能源、无污染。
解析：(1)热水器水箱加满水时，水的体积为V=200 L=0.2 m ,根据 可得，水的质量为m =
(2)水吸收的热量为 10 J。
(3)煤气完全燃烧放出的热量为 10 J，根据Q=mq可得，需要燃烧煤气的质量为m=
(4)太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染。
18. 答案:(1)无污染、可再生 (2)C (3)60 ℃(4)150 W
解析：(1)利用太阳能的好处有无污染、可再生(或取之不尽、用之不竭)。
(2)太阳能电池板由晶体硅制成，硅属于半导体。
(3)太阳能热水器中的水一天吸收的热量为Q =3×10 J×2.1×8×50%=2.52×10 J,由Q=cm(t-t ) 可 得, 水 的 温 度 为
(4)由题意可知，当滑片P滑到最左端时，电动机两端的电压等于太阳能电池的电压，即 当滑片P滑到最右端时，滑动变阻器两端的电压为U =IR=1 A×50Ω=50 V,J此时，电动机两端的电压为( 150 V，电动机的功率为 150 W。