第十九章 走进信息时代 第二十章 能源、材料与社会(60分钟 100分)
一、选择题:本题共11小题,每小题3分,共33分。
1. (2024·厦门质检)如图所示,智能配送机器人正在使用GPS定位进行全场景配送,GPS定位技术传递信息主要是利用 (A)
A.电磁波 B.超声波 C.次声波 D.红外线
2.(2023·南平二模)下列描述正确的是 (D)
A.核电站是通过核聚变反应获得核能的
B.输电线若采用超导材料可大大增大电能损耗
C.磁场和磁感线都是人为引入的,实际上不存在
D.“北斗”卫星定位系统是利用电磁波传递信息的
3.关于电磁波,下列说法正确的是 (B)
A.光波不是电磁波 B.电磁波能传递信息
C.电磁波不能在真空中传播 D.电磁波看不见、摸不着,但能听得见
4.(2023·贺州中考)下列关于电磁波的说法,正确的是 (A)
A.电磁波既能传递信息也能传递能量
B.电磁波传播需要介质
C.电磁波的频率恒定不变
D.电磁波传播速度为340 m/s
5.动态制动是现代车辆采用的一种重要制动方式。动态制动器主要由动态制动电阻和继电器等组成,在故障、急停、电源断开时继电器将制动电阻接入,通过电阻耗能起到一定的制动作用。其中,制动电阻在消耗能时,所发生的能量转化是 (C)
A.机械能转化为内能
B.机械能流失到空中
C.电能转化为内能
D.机械能转化为电能
6.在我国西部建有不同类型的发电站,下列发电站发电过程中,利用不可再生能源发电的是 (A)
7.(2023·贵阳中考)数千年来,寻找和开发新材料造福社会是人类的核心追求之一。半导体材料的应用促进科技日新月异的发展,这意味着人类已经步入了 (D)
A.石器时代 B.青铜器时代
C.铁器时代 D.“硅器”时代
8.实验装置如图所示,加热试管使水沸腾。对观察到的现象分析正确的是 (D)
A.玻璃管口冒出“白气”是汽化生成的水蒸气
B.加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能
C.小叶轮的转动说明永动机是可以实现的
D.小叶轮转动,水的内能转化为叶轮的机械能
9.电影纪录片《厉害了,我的国》中介绍:“在无锡的国家重点实验室里,年轻的双手刚刚创造出全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录。”太阳能电池能直接将光能转化为电能,以下说法错误的是 (A)
A.太阳能只能转化为电能
B.太阳能是可再生资源
C.硅是制作太阳能电池的重要材料
D.太阳能电池给我们提供了新的电能来源
10.下列关于能源信息说法正确的是 (C)
A.原子弹爆炸是加以控制的链式反应
B.打电话时,出现“占线”现象,一定是对方的话机在使用
C.光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的
D.日常生活中可以看到各式各样的天线,它们只是用来发射电磁波的
11.(2023·福建中考)我国城乡建设和管理越来越注重环保,以下做法符合环保要求的是 (D)
A.废旧电池随意丢弃
B.减少城市绿地和湖泊的面积
C.工业废水直接排放到江河中
D.使用太阳能、风能等清洁能源
二、填空题:本题共7小题,18小题每空3分,其余每空2分,共30分。
12.(2023·鸡西中考)随着科技的进步,我国已发射了若干导航卫星。卫星依靠 电磁波 传递信息,其在真空中传播的速度约为 3×108 m/s。
13.打开收音机收听广播电台节目,是利用电磁波来传递信息。在电磁波的波速一定时,频率越高,波长 越短 (选填“越长”“越短”或“保持不变”);用收音机收听中央人民广播电台第一套节目,这套节目的发射频率为640 kHz,则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 468.75 m。
14. (2023·泉州二模)如图是某款“运动手环”,戴着这种手环走动时,其内置的小磁铁在密闭塑料管内跟着一起运动,管外缠绕着的线圈就会产生电流,液晶屏上就显示出运动的步数。这是利用了 电磁感应 的原理,计步的数据还可通过 电磁波 传送到手机上。
15.(2023·济南中考)电光源的发明,照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的 热效应 (选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”)使灯丝达到白炽状态而发光的,发光效率仅8%,更多能量都以内能的形式散失到周围环境中。
现在用来照明的白炽灯已被图乙所示节能、环保的LED灯所替代,一只12 W LED灯的亮度相当于一只100 W白炽灯的亮度。LED灯主要是用 半导体材料 (选填“纳米材料”“超导材料”或“半导体材料”)制成的。
16.太阳能是通过太阳内部的核 聚变 (选填“裂变”或“聚变”)产生的;神舟十一号在太空中飞行时,提供电源的太阳能帆板将 太阳 能转化为电能。
17.太阳能在利用过程中对环境无污染或污染很小,属于清洁能源;利用太阳能电池可以把太阳能转化为 电 能,还有一部分太阳能转化为其他形式的能,根据能量 守恒 定律可知,转化的总能量和接收的太阳能数量相同。
18.科技改变生活,大多数科技产品需要有半导体芯片的支持才能发展,目前领先全球的是5 nm工艺芯片技术,5 nm= 5×10-9 m。利用半导体材料可以制作发光二极管,简称LED。电流由正极经过LED流向负极时,LED发光;反之,电流不能从负极流向正极,LED不发光,这说明发光二极管具有 单向 导电性。
三、简答题:本题共1小题,共5分。
19.如图所示是某研究小组精心设计的一种机械。高处的水通过左侧的管道向下流动,水流冲击叶片,叶片的转动带动砂轮转动,就可以打磨需要的工件,同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处,继续向下流动,从而永不停歇。你认为这种机械是否能够一直工作下去,请说明原因。
答:根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。左侧管道水流下落打磨工件过程中需要消耗一部分能量,因此总能量逐渐减少,这种机械最终会停止。
四、实验题:本题共2小题,共12分。
20. (4分)如图所示,某同学打开收音机的开关,将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线,将导线的一端与电池的一极相连,再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触,会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明 时断时续(或变化) 的电流能够产生 电磁波 。某同学把手机放在真空罩中,给这个手机打电话,发现能收到信号但听不到手机的铃声,前者说明真空 能传播电磁波 ;后者说明真空 不能传声 。
21.(8分)(2023·广东中考)图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
(1)由图可知,紫外线 是 (选填“是”或“不是”)电磁波。它在真空中的传播速度为 3×108 m/s。
(2)下列实例中,属于紫外线应用的是 C (填字母)。
A.遥控器控制电视 B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯 D.“测温枪”测量体温
(3)少量的紫外线照射是有益的,过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光,小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用,利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一:如图乙所示,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板,将一块大小合适的玻璃板放置在 Ⅱ (选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域,且调整玻璃板与硬纸板平行;
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光;
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光;
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质发光微弱。
由此可推断,该防晒霜 不能 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
五、计算题:本题共3小题,共20分。
22. (6分)拉萨素有“日光城”之称,太阳灶得到广泛使用,如图所示。周末,扎西在家用太阳灶烧水,水壶里装有5 kg的水,经过一段时间后,水温从10 ℃升高到90 ℃,假设这段时间太阳灶共吸收了4.2×106 J的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)太阳能属于 可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源;
(2)求水吸收的热量;
(3)求太阳灶的效率。
【解析】(1)太阳能可以从自然界里源源不断地得到,故太阳能属于可再生能源。
(2)水吸热的热量为:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(90 ℃-10 ℃)=1.68×106 J;
(3)太阳灶的效率为:η=×100%=×100%=40%。
答案:(1)可再生 (2)(3)见解析
23. (6分)如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯,路灯的额定功率为0.12 kW,光电池接收太阳光辐射的功率为1 kW,吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如表所示,风能转化为电能的效率为4%,光电池将光能转化为电能的效率为η光。
风速(m/s) 2 4 6 8 10 12 16
风功率(W) 15 125 420 1 000 2 000 3 375 8 000
(1)无风的晴天,光照6 h,太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10 h,则路灯消耗的电能是多少kW·h 光电池将光能转化为电能的效率η光为多大
(2)在有风的晴天,经3 h的光照和风吹,路灯可正常工作7 h,则当时的风速为多大
解:(1)已知路灯的额定功率和工作时间,根据电能公式W电1=P灯 t1=0.12 kW×10 h=1.2 kW·h,可知路灯正常工作10 h消耗的电能为1.2 kW·h;知道光电池接收太阳光辐射的功率和光照时间t2=6 h,根据公式W光1=P光t2=1 kW×6 h得光电池接收的太阳能为6 kW·h;故光电池将光能转化为电能的效率:η光=×100%=×100%=20%。
(2)路灯工作t3=7 h消耗的电能:W电2=P灯t3=0.12 kW×7 h=0.84 kW·h,光照t4=3 h,光电池接收的太阳能W光2=P光t4=1 kW×3 h=3 kW·h,根据公式η光=×100%可知光电池产生的电能W光电=W光2η光=3 kW·h×20%=0.6 kW·h,故风力发电机产生的电能为W风电=W电2-W光电=0.84 kW·h-0.6 kW·h=0.24 kW·h,根据公式η风=×100%得W风===6 kW·h,故风的功率为P=,代入数据得P=2 kW,根据风功率与风速的关系表可知此时的风速为10 m/s。
24.(8分)(2024·福州模拟)如图是一款太阳能汽车,其以节能、环保等优点而越来越受到人们的重视,某款太阳能汽车的电池板接收阳光功率为P=2 000 J/(s·m2),电池板的有效面积为S=5 m2。
(1)求该太阳能电池板每秒钟接收的太阳能Q;
(2)当太阳能汽车以6 m/s的速度在平直路面上匀速行驶时,受到的阻力为150 N,求汽车行驶10 min牵引力F做的功;
(3)设该汽车将太阳能转化为机械能的总转化效率为10%,提供第(2)问中所需机械能,求电池板需接受阳光照射的时间。
解:(1)太阳能电池板每秒钟接收的太阳能Q=PtS=2 000 J/(s·m2)×1 s×5 m2=1×104 J;
(2)汽车匀速直线运动时,牵引力F=f=150 N,
行驶10 min通过的路程s=vt=6 m/s×10×60 s=3 600 m,
汽车牵引力做的功W=Fs=150 N×3 600 m=5.4×105 J。
(3)在10 min内电池板提供的总能量Q总===5.4×106 J,
电池板需接受阳光照射的时间t'===540 s。第十九章 走进信息时代 第二十章 能源、材料与社会(60分钟 100分)
一、选择题:本题共11小题,每小题3分,共33分。
1. (2024·厦门质检)如图所示,智能配送机器人正在使用GPS定位进行全场景配送,GPS定位技术传递信息主要是利用 ( )
A.电磁波 B.超声波 C.次声波 D.红外线
2.(2023·南平二模)下列描述正确的是 ( )
A.核电站是通过核聚变反应获得核能的
B.输电线若采用超导材料可大大增大电能损耗
C.磁场和磁感线都是人为引入的,实际上不存在
D.“北斗”卫星定位系统是利用电磁波传递信息的
3.关于电磁波,下列说法正确的是 ( )
A.光波不是电磁波 B.电磁波能传递信息
C.电磁波不能在真空中传播 D.电磁波看不见、摸不着,但能听得见
4.(2023·贺州中考)下列关于电磁波的说法,正确的是 ( )
A.电磁波既能传递信息也能传递能量
B.电磁波传播需要介质
C.电磁波的频率恒定不变
D.电磁波传播速度为340 m/s
5.动态制动是现代车辆采用的一种重要制动方式。动态制动器主要由动态制动电阻和继电器等组成,在故障、急停、电源断开时继电器将制动电阻接入,通过电阻耗能起到一定的制动作用。其中,制动电阻在消耗能时,所发生的能量转化是 ( )
A.机械能转化为内能
B.机械能流失到空中
C.电能转化为内能
D.机械能转化为电能
6.在我国西部建有不同类型的发电站,下列发电站发电过程中,利用不可再生能源发电的是 ( )
7.(2023·贵阳中考)数千年来,寻找和开发新材料造福社会是人类的核心追求之一。半导体材料的应用促进科技日新月异的发展,这意味着人类已经步入了 ( )
A.石器时代 B.青铜器时代
C.铁器时代 D.“硅器”时代
8.实验装置如图所示,加热试管使水沸腾。对观察到的现象分析正确的是 ( )
A.玻璃管口冒出“白气”是汽化生成的水蒸气
B.加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能
C.小叶轮的转动说明永动机是可以实现的
D.小叶轮转动,水的内能转化为叶轮的机械能
9.电影纪录片《厉害了,我的国》中介绍:“在无锡的国家重点实验室里,年轻的双手刚刚创造出全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录。”太阳能电池能直接将光能转化为电能,以下说法错误的是 ( )
A.太阳能只能转化为电能
B.太阳能是可再生资源
C.硅是制作太阳能电池的重要材料
D.太阳能电池给我们提供了新的电能来源
10.下列关于能源信息说法正确的是 ( )
A.原子弹爆炸是加以控制的链式反应
B.打电话时,出现“占线”现象,一定是对方的话机在使用
C.光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的
D.日常生活中可以看到各式各样的天线,它们只是用来发射电磁波的
11.(2023·福建中考)我国城乡建设和管理越来越注重环保,以下做法符合环保要求的是 ( )
A.废旧电池随意丢弃
B.减少城市绿地和湖泊的面积
C.工业废水直接排放到江河中
D.使用太阳能、风能等清洁能源
二、填空题:本题共7小题,18小题每空3分,其余每空2分,共30分。
12.(2023·鸡西中考)随着科技的进步,我国已发射了若干导航卫星。卫星依靠 传递信息,其在真空中传播的速度约为 m/s。
13.打开收音机收听广播电台节目,是利用电磁波来传递信息。在电磁波的波速一定时,频率越高,波长 (选填“越长”“越短”或“保持不变”);用收音机收听中央人民广播电台第一套节目,这套节目的发射频率为640 kHz,则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 m。
14. (2023·泉州二模)如图是某款“运动手环”,戴着这种手环走动时,其内置的小磁铁在密闭塑料管内跟着一起运动,管外缠绕着的线圈就会产生电流,液晶屏上就显示出运动的步数。这是利用了 的原理,计步的数据还可通过 传送到手机上。
15.(2023·济南中考)电光源的发明,照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的 (选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”)使灯丝达到白炽状态而发光的,发光效率仅8%,更多能量都以内能的形式散失到周围环境中。
现在用来照明的白炽灯已被图乙所示节能、环保的LED灯所替代,一只12 W LED灯的亮度相当于一只100 W白炽灯的亮度。LED灯主要是用 (选填“纳米材料”“超导材料”或“半导体材料”)制成的。
16.太阳能是通过太阳内部的核 (选填“裂变”或“聚变”)产生的;神舟十一号在太空中飞行时,提供电源的太阳能帆板将 能转化为电能。
17.太阳能在利用过程中对环境无污染或污染很小,属于清洁能源;利用太阳能电池可以把太阳能转化为 能,还有一部分太阳能转化为其他形式的能,根据能量 定律可知,转化的总能量和接收的太阳能数量相同。
18.科技改变生活,大多数科技产品需要有半导体芯片的支持才能发展,目前领先全球的是5 nm工艺芯片技术,5 nm= m。利用半导体材料可以制作发光二极管,简称LED。电流由正极经过LED流向负极时,LED发光;反之,电流不能从负极流向正极,LED不发光,这说明发光二极管具有 导电性。
三、简答题:本题共1小题,共5分。
19.如图所示是某研究小组精心设计的一种机械。高处的水通过左侧的管道向下流动,水流冲击叶片,叶片的转动带动砂轮转动,就可以打磨需要的工件,同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处,继续向下流动,从而永不停歇。你认为这种机械是否能够一直工作下去,请说明原因。
四、实验题:本题共2小题,共12分。
20. (4分)如图所示,某同学打开收音机的开关,将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线,将导线的一端与电池的一极相连,再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触,会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明 的电流能够产生 。某同学把手机放在真空罩中,给这个手机打电话,发现能收到信号但听不到手机的铃声,前者说明真空 ;后者说明真空 。
21.(8分)(2023·广东中考)图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
(1)由图可知,紫外线 (选填“是”或“不是”)电磁波。它在真空中的传播速度为 m/s。
(2)下列实例中,属于紫外线应用的是 (填字母)。
A.遥控器控制电视 B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯 D.“测温枪”测量体温
(3)少量的紫外线照射是有益的,过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光,小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用,利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一:如图乙所示,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板,将一块大小合适的玻璃板放置在 (选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域,且调整玻璃板与硬纸板平行;
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光;
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光;
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质发光微弱。
由此可推断,该防晒霜 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
五、计算题:本题共3小题,共20分。
22. (6分)拉萨素有“日光城”之称,太阳灶得到广泛使用,如图所示。周末,扎西在家用太阳灶烧水,水壶里装有5 kg的水,经过一段时间后,水温从10 ℃升高到90 ℃,假设这段时间太阳灶共吸收了4.2×106 J的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源;
(2)求水吸收的热量;
(3)求太阳灶的效率。
23. (6分)如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯,路灯的额定功率为0.12 kW,光电池接收太阳光辐射的功率为1 kW,吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如表所示,风能转化为电能的效率为4%,光电池将光能转化为电能的效率为η光。
风速(m/s) 2 4 6 8 10 12 16
风功率(W) 15 125 420 1 000 2 000 3 375 8 000
(1)无风的晴天,光照6 h,太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10 h,则路灯消耗的电能是多少kW·h 光电池将光能转化为电能的效率η光为多大
(2)在有风的晴天,经3 h的光照和风吹,路灯可正常工作7 h,则当时的风速为多大
24.(8分)(2024·福州模拟)如图是一款太阳能汽车,其以节能、环保等优点而越来越受到人们的重视,某款太阳能汽车的电池板接收阳光功率为P=2 000 J/(s·m2),电池板的有效面积为S=5 m2。
(1)求该太阳能电池板每秒钟接收的太阳能Q;
(2)当太阳能汽车以6 m/s的速度在平直路面上匀速行驶时,受到的阻力为150 N,求汽车行驶10 min牵引力F做的功;
(3)设该汽车将太阳能转化为机械能的总转化效率为10%,提供第(2)问中所需机械能,求电池板需接受阳光照射的时间。
