沪科版初中物理第20章 能源、材料与社会 单元考点专训（含答案）

第20章
能源、材料与社会
考点专训
专项训练一：能源与材料的基础知识及应用
能量的转化与守恒是自然界中最普遍的现象和规律，也是中考考查的重点内容，每年的中考题对其都有涉及，但题目难度一般不大，其中结合实际情况判断能量的转化是近几年的热点之一。材料的特性及应用与人们的生活、生产联系密切，因此也成为中考命题的热点内容，学习时要重点掌握。
分析能量的转化
1．(安徽)关于能量及能量之间的转化，下列说法正确的是(　　)
A．火山具有内能，冰山不具有内能
B．火箭在加速上升时，机械能保持不变
C．拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能
D．坠落的陨石在空中划过一道亮光时，内能转化为机械能
2．请在如图所示的框架中，补充完整下列能量转化过程中的空缺项：
(第2题)
能量守恒定律的理解
3．下列对能量守恒定律的理解中正确的是(　　)
A．能量守恒定律的成立是有一定条件的
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转移过程
D．热传递改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程
能源及其分类
4．认真阅读以下短文，并按要求回答文后的问题。
近三四十年来，由于世界人口的急剧增加和世界经济的快速发展，能源的消耗持续、急剧增加。根据研究人员估计，地球上的石油只能开采几十年，煤炭也只够开采二百多年，大量消耗石油、煤炭带来了严重的环境污染问题，也造成了当今世界的“能源危机”。可以想象，如果没有了石油和煤炭，汽车、飞机、轮船和铁路上的内燃机车都不能开动，火力发电厂将停止发电，人类的社会生活将会瘫痪。
(1)文中涉及的化石能源有________、__________；请写出一条这些能源的缺点________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
(2)请提出一条符合你自己本地实际情况的合理建议：____________________________________________。
能源开发与环境保护
5．(枣庄)核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是(　　)
A．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能的
B．核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．原子核分裂或聚合时释放出核能
D．核能是一种不可再生能源
材料的应用
6．(茂名)北方的寒冬，自来水管往往因管内水结冰膨胀而破裂。在自来水管外捆扎发泡塑料，可以有效解决该问题，这是因为发泡塑料的(　　)
A．硬度较小　　　　　B．隔热性好
C．密度小
D．导电性好
纳米材料的特性及应用
7．请仔细阅读下文，并回答文后问题。
纳米陶瓷
(第7题)
纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟十号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。
采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀，具有金属刀无法比拟的优点：刀刃锋利，能切割钢铁等物质。能削出如纸一样薄的肉片；硬度仅次于金刚石，其耐磨性是金属刀的60倍；完全无磁性；不生锈变色，健康环保；可耐各种酸碱有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙、易清洁。
纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念，是高新技术为现代人奉献的又一杰作。
(1)“神舟十号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时，飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的纳米陶瓷具有________的特点。
(2)用摩擦的方法________(填“能”或“不能”)使纳米陶瓷带电；它的耐磨性好，是因为它的________高。
(3)如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中能反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线________。(填字母)
专项训练二：关于材料、能源的综合计算题
以材料为切入点的综合题，常常以半导体材料中的压敏特性、光敏特性、热敏特性等与力、电、热等知识综合。以能源为切入点的综合题，常常与太阳能的光热转换、光电转换联系，将热、电知识进行综合。
新能源应用时的效率
1．从2006年开始，我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术。该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图甲所示。
而氘可以从海水中提取，从1
L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300
L优质汽油完全燃烧放出的热量。若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4
800
kW的“和谐号”电力动车组以252
km/h的速度匀速行驶多少km？(计算结果保留一位小数)
(汽油密度：0.71×103
kg/m3；汽油热值：4.6×107
J/kg)
(第1题)
2．使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一。有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×103
W时，电池产生的电压是120
V，该电压对车上电动机提供的电流是10
A。问：
(1)此时电动机每分钟消耗的电能是多少焦？
(2)电动机线圈的电阻为4
Ω，这种情况下，太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率多大？(机械摩擦忽略不计)
(3)使用太阳能有许多优点，但也有不足之处。请你写出使用太阳能的优点和不足之处各一点。
有关节能的计算
3．一天，小明放学回家看电视，看完后，把遥控器一摁，电视关了。他发现电视机上还有一个指示灯亮着(此时，电视机处于待机状态)。于是他想：这时电视机是否还在消耗电能呢？一次，趁父母出差，他设计了如下方案进行探究：让电视机处于待机状态，然后拔掉其他所有电器的插头或关掉开关，记下时间和家中电能表的读数；去奶奶家住了两天后回到家中，再记下此时的时间和电能表的读数(记录数据如下表)。问：
时间
电能表示数/(kW·h)
4月6日上午8：00
115.8
4月8日上午10：00
116.3
(1)在小明外出这段时间里，他家电视机消耗的电能是__________kW·h。
(2)通过实验，小明得到的结论是：电视机在待机状态时__________________。
(3)小明家电视机在待机状态下电功率是多少？
(4)据估计，小明所在城市电视机在待机状态下消耗的电能一年有近6
000
kW·h。要显著降低电视机的这种电能消耗，你认为可以采取哪些方法？
4．小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60
℃的热水100
kg。她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。
(1)若这台热水器夏天平均每天可将100
kg的水从20
℃加热到60
℃，这些水吸收的热量为多少？
(2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？(液化石油气的热值为8.0×107
J/kg)
(3)请你说出使用太阳能热水器的优点。(至少说出一点)
专项训练三：方法技巧专题
本章在探究材料的导电性、探究二极管的单向导电性时，利用电流表或小灯泡来判断电路中是否有电流，运用了转换法；在学材料的导电性和能源的分类时都运用了比较法。同学们应对这些物理方法加以领会理解，掌握其本质。
分类法
1．(庆阳)能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能，属于不可再生能源的是____________；不是直接或间接来自于太阳的是____________。(填序号)
转换法
2．(扬州)如图所示的四个实验，哪个实验与其他三个实验的物理思想方法不同(　　)
3．某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置，当用力挤压装满水的玻璃瓶，会看到细玻璃管内的水面明显上升，这是利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变。下列实验中也用到这种方法的是(　　)
(第3题)
A．研究电流时，用水流来相比
B．研究磁场时，用磁感线来描述
C．学习材料的导电性时，将导体和绝缘体列表比较
D．探究二极管的单向导电性时，用灯泡是否发光来判断电路中是否有电流
考点专训答案
专项训练一
1．C　点拨：任何物体任何时候都具有内能，因此A错误；火箭在加速上升时，机械能增加，B错误；拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能，C正确；陨石坠落过程中将机械能转化为内能，D错误。
2．①煤；②水轮机；③燃烧；④高温、高压蒸汽；⑤太阳能电池板；⑥发电机
点拨：煤、石油、天然气等燃料燃烧，将化学能转化为内能，再转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机转动主要将机械能转化为电能；水力发电的过程是：水的机械能→水轮机的机械能→发电机转子的机械能→电能。核电站的核心是核反应堆，它以铀为燃料，在裂变过程中释放出核能，再通过热交换器变为高温、高压的蒸汽，然后利用蒸汽去驱动汽轮机，汽轮机的旋转带动发电机发电；太阳能电池板就是将太阳能直接转化为电能来工作的。
3．B　点拨：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一，无论什么能量转化过程都要遵循能量守恒定律。做功是不同形式能量之间的相互转化过程，热传递是同种形式能量之间的转移过程。
4．(1)煤；石油；燃烧时生成大量的大气污染物，造成温室效应、酸雨(答案合理即可)
(2)保护森林、节约能源
5．A　点拨：目前核电站都是通过核裂变的链式反应加以控制来发电的，故A选项说法错误，其他三个选项说法均正确。
6．B　点拨：硬度较小和导电性好的材料与热传递无关，故A、D错误；材料的密度大小也与热传递无关，因此C错误；解决自来水管因管内水结冰膨胀而破裂的问题，应使用隔热性好的材料来阻碍热传递，因此B正确。
7．(1)耐高温　(2)不能；硬度　(3)c
专项训练二
1．解：由ρ＝可得汽油质量：
m汽油＝ρ汽油V汽油＝0.71×103
kg/m3×300×10－3
m3＝213
kg，
汽油完全燃烧放出热量：
Q＝qm汽油＝4.6×107
J/kg×213
kg＝9.798×109
J，
产生的电能：W＝50%×Q＝4.899×109
J，
由P＝可得产生的电能可供动车组行驶时间：
t＝＝≈1
020.6
s，
动车组行驶速度：v＝252
km/h＝70
m/s，
由v＝可得动车组行驶路程：
s＝vt＝70
m/s×1
020.6
s＝71
442
m≈71.4
km。
2．解：(1)t＝1
min＝60
s，
W电＝UIt＝120
V×10
A×60
s＝7.2×104
J。
(2)P电＝UI＝120
V×10
A＝1
200
W，
P热＝I2R＝(10
A)2×4
Ω＝400
W，
P机械＝P电－P热＝1
200
W－400
W＝800
W，
η＝×100%＝×100%＝10%。
(3)优点：清洁无污染(或取之不尽，用之不竭；不受地域限制等)。
缺点：装置占用面积大(或成本高；效率低；获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等)。
3．解：(1)0.5　(2)要消耗电能　(3)P＝＝＝0.01
kW＝10
W。(4)从使用方面考虑，看完电视后及时关掉电视机上的电源开关(或拔掉电源插头)，而不用遥控器“关机”；从制造方面考虑，要改进设计，提高技术，使电视机的待机耗电减少。
4．解：(1)Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103
J/(kg·℃)×100
kg×(60
℃－20
℃)＝1.68×107
J；
(2)Q吸＝70%×Q放＝70%×q气m气，
m气＝Q吸/(70%×q气)＝1.68×107
J/(0.7×8.0×107
J/kg)＝0.3
kg；
(3)节能，环保，太阳能取之不尽等。
专项训练三
1．①②③④；②⑦
2．D　点拨：烛焰随着声音节奏晃动，运用了转换法。磁场是看不见摸不到的，通过通电导体附近磁体方向的变化体现出来，运用了转换法。电磁波是看不见摸不到的，通过收音机扬声器发出的声音证明电磁波的存在，运用了转换法。水流使水轮机转动，电流使灯泡发光，运用了类比法。
3．D　点拨：题中利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变，这是采用了转换法。A中采用的是类比法；B中采用的是模型法；C中采用的是比较法；D中采用的是转换法。故应选D。