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专题18 信息、材料与能源、粒子与宇宙
【跨学科实践】
1．（2024·四川成都）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．水力发电是将电能转化为机械能
B．水能是一次能源，电能是二次能源
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
【答案】B
【解析】A．水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误；
B．水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确；
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误；
D．虽然机械能和电能可以相互转化，但是转化是有条件的，所以能量转化是有方向性，故D错误。
故选B。
【结合生活实际】
2．（2024·湖南）传统燃油汽车排放的尾气是大气污染的主要来源，提供传统燃油的化石能源属于 再生能源。为节能减排，新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。如图，电动汽车充电，是将电能转化为 能储存起来。
【答案】 不可 化学
【解析】[1]化石能源在短时间内不能再生，因此属于不可再生能源。
[2]电动汽车充电时要消耗电能，将电能转化为化学能储存起来。
考点1 信息的传递
1．（2024·安徽）2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26日5时04分，在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”空间站。随后，两个航天员乘组面向镜头向牵挂他们的全国人民报平安（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A．载人飞船在升空的过程中惯性增大
B．“天宫”空间站处于平衡状态
C．地球对“天宫”空间站有吸引作用
D．航天员报平安的声音是通过声波传回地面的
【答案】C
【解析】A．惯性的大小只与物体的质量有关，火箭加速升空的过程中，载人飞船的质量不变，惯性不变，故A错误；
B．空间站在太空中运动的方向时刻在发生变化，处于非平衡状态，故B错误；
C．“天宫”空间站能绕着地球运动，是因为受到地球对它的吸引作用，故C正确；
D．太空是真空，真空不能传声，所以航天员在太空与地面交流时的声音不是通过声波传向地球的，而是通过电磁波传向地球的，故D错误。
故选C。
2．（2024·福建）神舟飞天，探梦苍穹。2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。飞船与地面间的通信是利用（ ）
A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【答案】B
【解析】电磁波可以在真空中传播，且可以传递信息，飞船与地面间的通信是利用电磁波。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．（2024·江苏苏州）2024年6月2日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ）
A．采集的样品返回地球后质量会减小
B．太阳能电池是将光能转变为内能的
C．激光角反射器能使光线方向改变90°
D．控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制
【答案】D
【解析】A．质量是物质的一种基本属性，跟物体形状、状态、空间位置等无关，故采集的样品返回地球后质量不变，故A错误；
B．太阳能电池是将光能转变为化学能的，故B错误；
C．激光角反射器能使光线沿原来方向的相反方向反射回去，故使光线方向改变180°，故C错误；
D．电磁波可以传递信息，且不需要介质，故控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制，故D正确。
故选D。
4．（2024·江苏扬州）“北斗定位满山牛羊，一屏管理便利牧民。”北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用（ ）
A．次声波 B．超声波 C．电磁波 D．可见光
【答案】C
【解析】电磁波可以传递信息，而且可以在真空中传播，北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用电磁波来实现的，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
5．（2024·山东临沂）2024年4月26日05时04分，神舟十七号航天员乘组打开“家门”，欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”，并拍下“全家福”（如图）向全国人民报平安。“全家福”传回地面利用的是（ ）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．红外线
【答案】A
【解析】电磁波可以在真空中传播，可以传递信息，超声波、次声波不能在真空中传播；红外线波长太长，远距离传输容易造成信息失真；因此神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”，并拍下“全家福”向全国人民报平安，“全家福”传回地面利用的是电磁波传回地面的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．（2024·江苏盐城）如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，外形像大白鲸，整体呈流线型，尾部有三个尾翼。其内部有两个气囊，一个气囊装有密度比空气小的氦气，另一个气囊内充有空气，艇体通过排放空气实现上升。艇体用特种缆绳与地面相连，缆绳中布置细电缆和光纤。下列关于浮空艇分析错误的是（ ）
A．艇体整体呈流线型是为了减小空气阻力的影响
B．浮空艇在上升过程中受到的浮力变大
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料
【答案】B
【解析】A．艇体整体呈流线型，是为了减小空气阻力的影响，故A正确，不符合题意；
B．浮空艇在上升过程中，排开空气的体积不变，根据F浮 =ρ空气gV排 可知，受到的浮力不变，故B错误，符合题意；
C．缆绳中布置光纤，目的是实时传输通信数据，故C正确，不符合题意；
D．缆绳应选择密度小、强度大的材料，这样在体积相同时，质量小，便于操作，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．（2024·江苏盐城）将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明（ ）
A．声音和电磁波都能在真空中传播
B．声音和电磁波都不能在真空中传播
C．声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D．声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
【答案】D
【解析】将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮，说明电磁波能在真空中传播；却听不到铃声，说明声音不能在真空中传播。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
8．（2024·四川遂宁）2024年4月25日，我国使用长征二号F遥十八运载火箭成功将神州十八号载人飞船发射升空，此次发射中涉及的物理知识说法错误的是（ ）
A．火箭上升过程中，以火箭为参照物，它搭载的飞船是运动的
B．地面控制中心通过电磁波向飞船传递信息
C．火箭发射应选用热值较大的燃料
D．火箭发动机是将内能转化为机械能的装置
【答案】A
【解析】A．火箭上升过程中，以火箭为参照物，它搭载的飞船相对位置不变，是静止的，故A错误，符合题意；
B．电磁波可以在真空传播，地面控制中心通过电磁波向飞船传递信息，故B正确，不符合题意；
C．火箭发射应选用热值较大的燃料，燃烧时可以放出更多的热量，故C正确，不符合题意；
D．火箭发动机属于热机，是将内能转化为机械能的装置，故D正确，不符合题意。
故选A。
9．（2024·四川成都）电磁波具有信息特征和能量特性。以下设备中，主要利用电磁波的能量特性工作的是（ ）
A．微波炉 B．手机 C．雷达 D．电吹风
【答案】A
【解析】A．微波炉是利用电磁波的能量来加热食物的，故A符合题意；
BC．手机和雷达是通过发射及接收电磁波来传递信息的，不是利用电磁波的能量进行工作的，故BC不符合题意；
D．电吹风主要由电动机和电热丝组成；电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理工作的，电热丝是利用电流的热效应工作的，没有应用电磁波，故D不符合题意。
故选A。
10．（2024·重庆）下列物理量最接近生活实际的是（ ）
A．一节干电池的电压约为1.5V
B．教学楼廊道护栏的高度约为12m
C．真空中声音的速度约为340m/s
D．电磁波的传播速度约为
【答案】A
【解析】A．一节干电池的电压约为1.5V，一节蓄电池的电压约为2V，故A符合题意；
B．教学楼廊道护栏的高度比中学生的身高要低，约为1.2m，故B不符合题意；
C．声音在15℃的空气中的传播速度约为340m/s，真空不能传声，故C不符合题意；
D．电磁波的传播速度与光速相同，约为，故D不符合题意。
故选A。
11．（2024·云南）（多选）2024年5月3日，搭载“嫦娥六号”探测器的“长征五号”运载火箭成功发射，“嫦娥六号”探测器开始执行世界首次月球背面采样返回任务。如图所示为火箭发射时的情景，下列说法正确的是（ ）
A．探测器加速上升过程中动能减小
B．探测器加速上升过程中重力势能增大
C．探测器到达月球后质量会变大
D．探测器与地面指挥中心通过电磁波传递信息
【答案】BD
【解析】A．探测器加速上升过程中，质量不变，速度变大，所以动能增大，故A错误；
B．探测器加速上升过程中，质量不变，高度变高，重力势能增大，故B正确；
C．质量指的是物体所含物质的多少，质量大小与物体的状态、位置等因素无关，所以探测器到达月球后质量不变，故C错误；
D．电磁波的传播不需要介质且电磁波可以传递信息，所以探测器与地面指挥中心通过电磁波传递信息，故D正确。
故选BD。
12．（2024·江苏苏州）为了研究声波、电磁波能否在真空中传播，小明将手机A的“背景灯光提示”功能（手机接收到信号后有灯光显示）和“来电铃声”功能打开后悬挂在密闭的真空罩中罩好。连接抽气机抽气一段时间后，用手机B呼叫手机A，发现手机A灯光亮了却几乎听不到铃声。由此，小明得出结论： 能在真空中传播， 不能在真空中传播。小华却认为小明的证据不足，听不到铃声可能是罩挡住的。为了补足证据，小华的操作是 。
【答案】 电磁波 声波 空气放回罩内再拨电话
【解析】[1][2]连接抽气机抽气一段时间后，用手机B呼叫手机A，发现手机A灯光亮了却几乎听不到铃声，说明电磁波能在真空中传播，声波不能在真空中传播，声波的传播需要介质。
[3]小华却认为小明的证据不足，听不到铃声可能是罩挡住的。为了补足证据，小华的操作是空气放回罩内再拨电话，观察是否能够听到铃声。
13．（2024·上海）地球上的科学家可以通过 和天宫空间站中的宇航员进行交流，地球在太阳系里属于 （选填“行星”或“卫星”或“恒星”），若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的 。
【答案】 电磁波 行星 运动状态
【解析】[1]电磁波可以在真空中传播，所以地球上的科学家可以通过电磁波和天宫空间站中的宇航员进行交流。
[2]太阳是太阳系的中心，太阳是一颗恒星，地球是太阳系中的一颗行星。
[3]若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的运动状态。
14．（2024·山西）小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，他设计如下实验进行探究。
步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。
步骤二：将一部手机分别放入密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象如下表。
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。
（1）手机是用 传递信息的。通过实验，可得出初步结论： 。
（2）过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院CT室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题： 。
【答案】 电磁波 不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同 电磁波屏蔽效果与材料有关吗
【解析】（1）[1][2]手机是人们常用的通讯工具，它传递信息依靠的是电磁波；根据表格中的数据可知，纸盒、塑料盒、木盒对手机信号没有屏蔽作用，而铁盒、铝盒和锡箔纸盒对手机信号有屏蔽作用，所以可得出初步结论：不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同。
（2）[3]根据题中的信息，可提出可探究的科学问题：电磁波屏蔽效果与材料有关吗？
考点2 能源与可持续发展
15．（2024·新疆）目前人类大规模利用核能发电的方式属于（ ）
A．可控核裂变 B．可控核聚变 C．不可控核裂变 D．不可控核聚变
【答案】A
【解析】目前核聚变还不可控，原子弹利用了不可控核裂变，氢弹利用了不可控核聚变，核电站利用的是可控核裂变将核能转化为电能发电，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
16．（2024·河北）推动绿色发展，建设美丽家乡是我们共同的追求。下列做法不利于实现这一目标的是（ ）
A．积极植树造林，防沙降尘 B．大力推广使用一次性餐具
C．回收废旧电器，节约资源 D．农业上合理施用化学肥料
【答案】B
【解析】A. 植物造林，防沙降尘，利于环境保护，故A正确，A不符合题意；
B. 经常使用一次性餐具会造成资源浪费，故B错误，B符合题意；
C. 回收废旧电器，节约金属资源，减少金属污染，故C正确，C不符合题意；
D. 合理使用化肥、农药可以减少水污染，故D正确，D不符合题意；
故选B。
17．（2024·四川眉山）近年来，我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。下列说法中正确的是（ ）
A．电动汽车使用的电能是一次能源
B．太阳能电池板将太阳能转化为电能
C．“无侦—8”无人机利用超声波来传递信息
D．“华龙一号”核电站利用核聚变释放的能量来发电
【答案】B
【解析】A．电动汽车利用电能，而电能是消耗其他能源转换来的，属于二次能源，故A错误；
B．太阳能电池板是将接收到的太阳能转化为电能的，故B正确；
C．无人机是利用电磁波传递信息的，故C错误；
D．目前核电站是利用核裂变来释放能量进行发电，不是核聚变，故D错误。
故选B。
18．（2024·江苏苏州）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
A．火力发电 B．水力发电
C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【解析】A．火力发电主要利用煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生的热能来发电，会排放大量的二氧化碳，故A符合题意；
B．水力发电是利用水的动能和势能来发电，不会排放二氧化碳，故B不符合题意；
C．风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，不会排放二氧化碳，故C不符合题意；
D．光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，不会排放二氧化碳，故D不符合题意。
故选A。
19．（2024·山东临沂）2024年1月7日，国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”安全靠泊上海吴淞口国际邮轮港（如图），圆满完成了1119海里航程的商业首航。“爱达·魔都号”邮轮（ ）
A．燃烧的重油属于可再生能源 B．匀速直线航行时受力平衡
C．受到水的浮力向各个方向 D．靠泊在港口时没有惯性
【答案】B
【解析】A．重油是化石能源的一种，化石能源在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A不符合题意；
B．邮轮匀速直线航行时，处于平衡状态，受平衡力的作用，故B 符合题意；
C．邮轮在水中受到的浮力方向是竖直向上的，故C不符合题意；
D．一切物体都有惯性，邮轮靠泊在港口时也有惯性，故D不符合题意。
故选B。
20．（2024·甘肃白银）对物质世界和科技发展的一些认识，下列说法正确的是（ ）
A．原子是不可再分的最小粒子
B．航天器在月球表面利用声呐测绘地貌
C．核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能
D．我国的北斗导航系统利用电磁波传输信号
【答案】D
【解析】A．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核由质子和中子组成，故A错误；
B．声音的传播需要介质，月球表面是真空，真空不能传声，故B错误；
C．核电站中的核反应堆利用核裂变获取核能，故C错误；
D．电磁波可以在真空中传播，我国的北斗导航系统利用电磁波传输信号，故D正确。
故选D。
21．（2024·江苏盐城）“立式大风车”是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是（ ）
A．太阳能 B．天然气 C．石油 D．煤炭
【答案】A
【解析】大风车利用的是风能，风能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源；
A．太阳能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故A符合题意；
BCD．天然气、石油、煤炭不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故BCD不符合题意。
故选A。
22．（2024·山东烟台）节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（ ）
A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用
C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃
D．手机充完电后，不必拔下充电器
【答案】D
【解析】A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品，可减少白色污染，符合节能环保要求，故A不符合题意；
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用,健康出行，锻炼身体的同时减少能源的使用，符合节能环保要求，故B不符合题意；
C．夏天空调设置的温度不低于26℃，既能降温，又能减少电能的消耗，符合节能环保要求，故C不符合题意；
D．手机充完电后，不拔下充电器，会造成电能浪费，不符合节能环保要求，故D符合题意。
故选 D。
23．（2024·云南）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
【答案】C
【解析】A．液氢燃烧的产物只有水，属于清洁能源，故A错误；
B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误；
C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量
故C正确；
D．额外功不可避免，所以氢能重卡的热机效率不可能达到100%，故D错误。
故选C。
24．（2024·江苏扬州）“嫦娥六号”月球探测器经过近月制动减速后进入环月轨道，于2024年6月2日落月开展采样工作，最后返回地球。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥六号”制动后动能减小
B．样品到达地球后质量变小
C．“嫦娥六号”近月制动利用空气阻力减速
D．“嫦娥六号”利用的太阳能属于非清洁能源
【答案】A
【解析】A．“嫦娥六号”制动后，质量不变，速度减小，动能减小，故A正确；
B．样品到达地球后，地理位置改变，质量不变，故B错误；
C．月球表面附近没有空气，“嫦娥六号”近月制动是利用力的作用是相互的进行制动，故C错误；
D．嫦娥六号”利用的太阳能属于清洁能源，产物没有污染，故D错误。
故选A。
25．（2024·河北）风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北一雄安特高压交流输变电工程投运后，实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看，“张家口的风”属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它实际上来源于 能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107W，这样一个风电机组在此功率下稳定工作 min产生的电能，相当于200kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0×107J/kg。
【答案】 可再生 太阳 10
【解析】[1]风能短时间内可以再次从自然界中获取，属于可再生能源。
[2]风的形成主要是由太阳辐射热引起的，当太阳光照射在地球表面时，地表温度会升高，导致地表的空气受热膨胀并变轻上升，热空气上升后，低温的冷空气会横向流入补充，上升的空气在逐渐冷却的过程中会变重并降落，由于地表温度仍然较高，这又会加热空气并使之上升，这种空气的持续流动就形成了风，故风能实际上来源于太阳能。
[3]200kg焦炭完全燃烧放出的热量为
风电机组在此功率下稳定工作的时间为
26．（2024·福建）太阳能属于 能源。某光伏发电站年均发电量约为，相当于完全燃烧 kg煤炭释放的热量。（）
【答案】 可再生
【解析】[1]太阳能可以从自然界源源不断地得到，根据能源的定义与分类可知属于可再生能源。
[2]依题意得根据燃料完全燃烧放出的热量等于电站年发电量，由热值计算公式可知
需要完全燃烧煤炭的质量
27．（2024·江西）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过 的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。
【答案】 热传递 方向
【解析】[1]用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，是热汤中的内能转移到金属勺，这是通过热传递的方式改变物体的内能。
[2]内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，不能自动从低温物体转移到高温物体，这说明能量在转移过程中具有方向性。
28．（2024·四川南充）作为传统燃油汽车燃料的汽油和柴油是 能源（选填“可再生”“不可再生”），为了减少燃油汽车对环境的污染，我国大力发展新能源汽车。如今，我国电动汽车的多项技术已领跑世界，某型号的国产电动汽车的电池容量为，额定电压为，充满电后，它储存了 的能量。
【答案】 不可再生 80
【解析】[1]汽油和柴油短时间内无法再次获取，是不可再生能源。
[2]充满电后储存的能量为
29．（2024·山东烟台）核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电；中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。
【答案】 不可再生 核裂变 核聚变
【解析】[1]核能一旦消耗就很难再生的能源，故属于不可再生能源。
[2]核电站可以通过获取核能，来缓解能源危机。它的原理是通过核裂变来获得核能进行的。目前核聚变技术尚不成熟。
[3]“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过轻核聚变释放巨大的核能。
30．（2024·四川宜宾）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核聚变 一次
【解析】[1]在太阳内部，氢原子核在超高温下发生氢核聚变，释放出巨大的核能。
[2]太阳能属于一次能源，可以直接从自然界中获取。
31．（2024·四川泸州）根据国家能源局发布数据，2024年1~3月，我国风电太阳能发电装机容量再次突破11亿千瓦。电能属于 次能源；风力发电是将空气的 能转化为电能；太阳能来自于太阳内部发生的核 （选填“裂变”或“聚变”）释放的能量。
【答案】 二 机械 聚变
【解析】[1]电能不能从自然界直接获取，需要经过一次能源的消耗才能得到，属于二次能源。
[2]风力发电时，空气流动带动扇叶转动，将空气的机械能转化为电能。
[3]太阳内部每时每刻都在发生核聚变，太阳能来自于太阳内部发生的核聚变。
32．（2024·四川广安）某地区的居民常用太阳灶来烧水，太阳灶所利用的太阳能来源于太阳内部原子核的 （选填“聚变”或“裂变”）。如果把质量为1.2kg、温度为25℃的水加热到75℃，至少需要给水提供 J的能量。[]
【答案】 聚变
【解析】[1]在太阳内部时刻发生由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，即核聚变，不停地释放出巨大的能量。
[2]如果把质量为1.2kg、温度为25℃的水加热到75℃，需要的热量为
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专题18 信息、材料与能源、粒子与宇宙
考点1 科普阅读文
1．（2024·山西）阅读短文，回答问题。
莱顿弗罗斯特效应
1756年，德国医生菜顿弗罗斯特在一把烧红的铁勺上滴了一滴水珠，水珠竟然悬浮起来并能持续30s，人们把这一现象称为莱顿弗罗斯特效应。
研究发现把液体滴落在远高于自身沸点的高温物体表面时，一部分液体会发生剧烈沸腾，液体沸腾时，会有气体不断产生，在液体和高温物体表面之间会瞬间形成一个“气垫”。如图甲所示。由于蒸气具有良好的隔热效果，“气垫”很快将沸腾抑制住。液滴悬浮在“气垫”上，在液滴重力的作用下，“气垫”中的气体从四周无规则逸出，“气垫”就会拖着液滴在高温物体表面几乎没有摩擦的情况下四处滑动。
（1）如图甲所示，“气垫”的形成是 （填物态变化名称）现象。“气垫”减小液滴与高温物体之间摩擦的方式与 （选填“磁悬浮列车”或“轮滑鞋”）相同；
（2）如图乙所示，将手伸入-196℃的液氮中停留数秒不会冻伤，是利用 （选填“液氮”或“汗液”）发生物态变化形成的气垫层保护了手；
（3）用普通铁锅不放油煎鸡蛋，若要鸡蛋不粘锅，以下两种做法合理的是 。
A．先打入鸡蛋再烧热铁锅 B．先烧热铁锅再打入鸡蛋
2．（2024·江苏苏州）阅读材料，回答问题
圭表与二十四节气
如图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂直立于地面的标杆，圭是正南正北方向水平放置的尺。用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的时间和季节。
战国时已经采用水面来校正圭使其水平，用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新，他将表的高度增加到原来的五倍，且在表顶加一根架空的横梁，他还发明了景符，用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像，把确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置，较大提高了测量的精度，如图乙所示。
通过测量正午时表影长短的变化，推算出一回归年为365.25天，按照季节变化将一年划分为二十四节气（如图丙），用以指导生活和农业生产。2016年11月30日，联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。
（1）我国古代天文学家用 使表竖直；
（2）郭守敬提高测量精度的措施有 ；
（3）一年中，学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的 ；
（4）地面上深10cm，面积为的水池装满水，在相同时间内，太阳光垂直照射水面使水升高的温度为，与水平方向成60°照射水面使水升高的温度为，则 （忽略其它因素的影响）。
3．（2024·江苏扬州）阅读短文，回答问题。
2024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。
该项目工作原理如下图所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约，减少二氧化碳排放约。可连续放电6小时，使用期长达40年。
（1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为 能，再通过空气压缩机转化为 能；
（2）换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处 热；
（3）该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放 J的能量；（标准煤热值为）
（4）该项目的能量转换效率为 %。该项目每年发电6亿度，则消耗 亿度用电低谷时段电网的多余电能；（计算结果保留1位小数）
（5）从工程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议： 。
4．（2024·江苏盐城）阅读短文，回答问题。
智能道闸——助力汽车进出管理
如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸，它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成。道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。
当车辆靠近道闸时，摄像头采集到车辆信息，与系统内已有信息进行比对，给闸机的电动机发出是否放行指令。或由管理员通过遥控器控制是否放行。车辆放行后，进入地感线圈区域时，路面下的线圈中电流发生变化，这个变化信号通过检测器传给闸机，横杆不会落下。
为让横杆平稳起落，需给电动机进行减速，减速系统内部结构如图乙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A（相当于齿数为1的齿轮）带动蜗轮B实现第一次减速；接着与蜗轮同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D，实现第二次减速，横杆通过连杆实现起降。减速比是描述减速程度的重要参数，可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比应该为蜗轮B的齿数与1的比值，若数值为，即表示蜗杆A转n转，蜗轮B转1转。整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。
为了提高横杆的转动效果，通常还在闸机箱体内连杆末端一侧，安装弹簧辅助电动机工作。
（1）以下的材料中最适合用作道闸横杆的是( )
A．铁质材料 B．泡沫材料
C．铝合金材料 D．玻璃材料
（2）闸机中的遥控接收器和电动机是 （串/并）联的。
（3）车辆进入时，为了避免被横杆砸伤，地感线圈安装的大致位置是 。
A．横杆下方区域 B．道闸外面5m处 C．道闸里面5m处
（4）若某智能道闸电动机的转速为3000r/min，蜗轮B的齿数为240，齿轮C的齿数为40，齿轮D的齿数为50，则该道闸整个系统的减速比是 ，道闸横杆起杆（从水平位置转动到竖直位置）时间约为 s。
（5）道闸起杆时间过长，请你针对此现象提出合理的改进措施： 。
5．（2024·山东烟台）阅读下文，回答下列问题：
探索月球背面的秘密
2024年5月3日，嫦娥六号月球探测器英勇出征，开启世界首次月球背面采样之旅，将人类探月推向前所未有的高度。
为了让嫦娥六号落地准、抓好“土”，科学家研制出冲击电机、加载电机和整形电机，在电机体重变轻的同时，大幅增加力矩，助力推动钻头前进，为“挖土”提供动力。月球背面的环境条件十分恶劣，温差大、辐射强等因素给任务执行带来极大的困难。支撑探测器工作的主要能源来自太阳能，因此太阳电池阵的稳定性能至关重要。
由于月球始终有一面背对地球，当月球探测器降落在月球背面后，因为它的信号沿直线传播，不能拐弯，只能向着远离地球的方向传输，所以无法直接实现与地球的测控通信和数据传输，地面指挥和实时通信面临巨大困难。2024年3月20日发射的鹊桥二号中继星为解决这一难题提供了“信息桥梁”。鹊桥二号携带了一个口径4.2米的天线——星载大型可展开天线。这个天线像一把大伞，发射时收起，入轨后展开。伞面十分精巧，是用直径不到发丝四分之一的钼丝织就而成。镀了金的钼丝使“大伞”看上去金光灿灿的，这样做能增强天线的通信性能，降低能耗。延长卫星的使用寿命。它一边接收、传输来自地球的信号，一边接收、传输来自月球背面的信号。为月球背面的探测器和地球之间架起通信天桥。
（1）如图，搭载鹊桥二号中继星的长征八号运载火箭发射升空过程中，火箭获得的动力来自于( )（选填“A”或“B”）
A．向下喷出的高温高压燃气 B．火箭下方的空气
（2）嫦娥六号探测器在“挖土”中主要涉及到的能量转化是太阳能→化学能→ →
（3）鹊桥二号中继星对嫦娥六号在月球背面的探测活动起到了什么作用？
6．（2024·云南）20世纪初，科学家发现汞在温度降低至-269℃时，电阻值就变成了零，这种现象叫“超导现象”，具有这种特性的物质叫“超导体”。
低温为什么能发生超导呢 基于初中知识，我们建立一个简易模型进行理解，将导体的原子核与核外受到约束的电子（能量较低而不能自由运动〉组成“原子实”，可类比成小球。原子实做着热运动，穿行其间的自由电子会与它发生碰撞，表现为导体对自由电子传导的阻碍，即电阻。导体温度降至极低时，它们的热运动都趋于消失，通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体，宏观上就发生了低温超导现象。
高压也能让材料发生超导。理论上，某种导体在相当于260万倍标准大气压的高压环境下，15℃的“高温”（相对极低温）也能发生超导现象。在这样极高的压力下，原子实排列成紧密的堆垛形式，如图所示，原子实仅能在很小的范围内做热运动，几乎没有空间表现热运动，就像热运动消失了一般。此时原子实堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动，宏观上就显示出超导现象。
常见输电过程中，约7%的电能因导线发热耗散掉。若输电线缆选用超导材料，就可大大减少由于电阻引发的电能损耗。2021年12月，世界首条35千伏公里级液氮超导输电线工程在上海投运，实现了我国在“高温”超导输电领域的领先。
（1）实现超导现象的方式有低温和 。
（2）极低温度下，原子实与自由电子的 都趋于消失，通电时自由电子在导体中通行无阻，发生低温超导现象。
（3）超高的压力限制了 的热运动，通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零，发生高压超导现象。
（4）超导技术的一大应用前景是制作输电线缆，这样可以减少电能由于 引发的电能损耗。
考点2 开放性试题
7．（2024·江苏扬州）如图所示，做“观察水的沸腾”实验时，实验小组发现水沸腾时温度计示数高于100℃，于是对此进行探究。
（1）小华猜想：可能是实验室中气压高于1个标准大气压导致的。她应该选用 （填测量工具）进行测量验证；
（2）小丽猜想：可能是因为盖了硬纸板，增大了水面上方气压，提高了水的 。要验证猜想，应 ，进行实验验证；
（3）小明猜想：可能是温度计不准确导致的。要验证猜想，请简述做法： ；
（4）小芳猜想：可能是由于水蒸气温度高于100℃导致的。她的猜想是否合理？请说明理由： 。
8．（2024·河北）在“探究串联电路电压的特点”实验中。小明设计了图甲所示的电路。其中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，L为小灯泡。
（1）根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线，将图乙所示的实物图补充完整 ；
（2）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，记录电流表的示数；选择合适的量程，用电压表分别测出ab、bc、cd、ac、bd、ad间的电压。将这些数据记入下表。改变滑动变阻器滑片的位置，在保证电路安全的情况下再做几次实验。读取数据①时电压表的示数如图所示，示数为 V；
数据序号 电流/A Uab/V Ubc/V Ucd/V Uac/V Ubd/V Uad/V
1 0.20 1.0 2.5 1.0 3.5 3.5 4.5
2 0.24 ① 1.5 1.2 ② 2.7 4.5
3 0.30 2.5 0.5 ③ 3.0 2.0 4.5
…
（3）根据数据可知R0的阻值为 Ω；
（4）根据第1组的实验数据可初步得出结论：串联电路中，总电压等于这部分电路中的各用电器两端电压之和。再做几次实验的目的是 ；
（5）读取数据 （选填“②”或“③”）时，电压表指针没有对准刻度线；
（6）根据表中的实验数据，写出一条你还能发现的规律： ；
【拓展】灯泡L1和L2的额定功率相等，额定电流分别为0.2A和0.3A，小明利用图甲中的灯泡L，对L1和L2的发光情况进行研究。将L、L1、L2与某一可调压电源连接成如图所示的电路，只闭合S1，调节电源电压至某一值时，通过电压表判断出L1正常发光；断开S1，闭合S2，发现不用改变电源电压，L2也恰好正常发光。则L1正常发光时的电阻为 Ω。
9．（2024·四川广安）爱动手爱思考的小军，在做了“探究凸透镜成像规律”实验后，又选用了焦距未知的凸透镜进行拓展探究。
（1）将凸透镜安装在光具座上，用平行光作为光源，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜焦距为 cm；（要求估读）
（2）在实验过程中，当物距为5cm时所成像与生活中的 所成像的规律相同；（写出一种即可）
（3）蜡烛随着燃烧而变短，小军发现光屏上所成的像向上移动，从而影响了实验的进行，如图乙所示。为了解决这一问题，你认为他最合理的调整方法是 ；
A．只需将光屏适当上移 B．只需将凸透镜适当下移
C．将光屏和凸透镜都适当下移 D．以上操作均可行
（4）小军认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如 。（写出合理的一条即可）
10．（2024·四川成都）在“探究并联电路中的电流特点”实验中，图甲是某小组同学设计的电路图。
（1）图乙是该小组连接的电路，闭合开关S，电流表测通过 的电流；
（2）该小组同学换用不同规格的小灯泡进行实验，用电流表多次测A、B、C三点电流，记录实验数据如下表。
实验次数 IA/A IB/A IC/A
1 0.30 0.22 0.50
2 0.22 0.28 0.50
3 0.24 0.22 0.46
4 0.28 0.30 0.28
分析表中数据，以下说法不合理的是 ；
A．四次实验中电流表选用量程为0~0.6A
B．表中的数据均在误差范围内
C．此实验还可测量更多组数据
D．通过多次实验，可避免偶然性
（3）小成同学测量通过灯泡L1电流时，L1正常发光，L2忽亮忽灭，他接下来的操作应该是 。（写出一条即可）
11．（2024·山东烟台）在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下：
①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 ；
②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置；
③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 ，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 ；
④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴 透镜；
⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。
⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施。
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