2018年沪科新版九上物理《能量,材料与社会》单元测试卷
一.选择题(共10小题)
1.小明对新型LED灯带很好奇,取一段剖开后发现,灯带中的LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的。他取下其中一只LED灯接在3V电源两端,灯不亮,对调电池正负极后亮了,用手试摸,点亮的灯几乎不发热。以下推断符合上述事实的是( )
A.单只LED灯的工作电压是220V
B.LED灯主要是将电能转化为内能
C.LED灯应用了半导体材料
D.灯带中一只灯断路后其他灯还能亮
2.现代各国科技之间竞争激烈,对于各种材料的研发也你追我赶,下列对于各种材料的相应性质表述错误的是( )
A.载人航天器返回舱外表涂有隔热性能非常好的材料
B.高端的超导体指的是导热性能非常好的导体
C.二极管利用了半导体的优良性能
D.各国科学家正在积极探索利用海水中的氘核来发电,是因为氘核聚变能产生非常大的核能
3.下列说法正确的是( )
A.水吸热本领强,放热本领弱
B.超导体可应用于超导磁悬浮
C.用水银做测温物质是因为密度大
D.钨做灯丝是因为导电能力强
4.如图所示,是由微颗粒(1﹣50nm)制备得到新型防菌“纳米纸”。在“纳米纸”的表面细菌无法停留且油水不沾。与此现象有关的判断正确的是( )
A.油分子间引力使纸面上的油汇集成小油珠
B.组成“纳米纸”的分子间没有间隙
C.油与“纳米纸”分子间有斥力没有引力
D.“纳米纸”可阻止细菌分子无规则运动
5.自从扫描隧道显微镜发明后,世界上就诞生了一门以0.1至100纳米这样的单位为研究对象的前沿科学,这就是纳米技术,它以空前的分辨率为人类揭开了更加开阔的微观世界。这里所说的纳米是( )
A.长度单位 B.体积单位 C.时间单位 D.温度单位
6.关于能量,下列说法错误的是( )
A.正在发声的物体具有声能
B.正在运动的物体具有动能
C.可见光可以传递电磁能,不可见光不能
D.一块飞着的石头具有动能
7.下列对能量转化的描述不正确的是( )
A.蓄电池充电:电能→化学能
B.发电机发电:电能→机械能
C.人骑自行车:化学能→机械能
D.内燃机工作:化学能→内能→机械能
8.通常情况下,下列物质全是导体的是( )
A.不锈钢刀,汽油,食盐水 B.铅笔芯,大地,人体
C.陶瓷,橡胶,泡沫 D.大理石,胶布,手套
9.通常情况下,下列物体中属于导体的是( )
A.食用油 B.铁锅 C.瓷碗 D.木铲
10.下列关于能源的说法中错误的是( )
A.蒸汽机的发明导致了第二次能源革命
B.化石能源是当今世界的主要能源
C.太阳能安全、清洁,不会带来环境污染
D.为了避免核泄漏,建议不要发展核电
二.多选题(共5小题)
11.下列关于材料、技术及能源的说法中正确的是( )
A.数码相机的图象传感器与处理芯片是由半导体材料制成的
B.超导体可应用于电饭锅和电动机
C.我国海域深处蕴藏大量的“可燃冰”属于可再生能源
D.核电站是利用核裂变释放出的能量来发电的
12.当温度降到很低时,某些金属导体如铝在﹣271.76℃以下,铅在﹣265.95℃以下时,电阻就变成了零,这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作,当用电器通电时,假设这些导体的电阻都变为零,下列说法不正确的是( )
A.白炽灯仍能发光且更省电
B.电动机仍能转动且效率更高
C.电饭锅仍能煮饭且效率更高
D.电熨斗仍能熨烫衣服且更省电
13.设想一下,如果“室温超导”实现,为了节能,室温超导材料可以用于制造( )
A.电动机 B.电热丝 C.高压输电线 D.燃油发动机
14.为说明100J的能量有多大,小明做出以下解释,其中正确的是( )
A.5W节能灯工作20s消耗的电能
B.100W电视机工作1h消耗的电能
C.使1kg物体匀速升高约100m所做的功
D.使1kg物体匀速升高约10m所做的功
15.如图所示的电车是济南市重要的交通工具,具有方便、快捷且无污染的特点。当电车开动时,它的两条“大辫子”跟架空电线由于高速摩擦,在其接触点上会产生高温。选择“石墨”作为该接触点上的材料,是因为它具有( )
A.较高的熔点 B.较小的弹性
C.较好的延展性 D.良好的导电性
三.填空题(共5小题)
16.半导体材料在我们生活中有着广泛的应用,用它制成的半导体二极管具有 导电性;硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力 (选填“强”或“弱”).移动硬盘是对物质具有 属性的应用。
17.二十世纪初,科学家发现有些物质在温度很低时,电阻突然消失,这就是 现象。这个很低的温度叫做临界温度,目前我国在这项技术领域远超其他国家。我们知道绝对温度(T),与摄氏温度(t)的关系是T=(t+273)K,绝对温度77K相当于 ℃.如果利用这种材料制作导线进行远距离输电,导线 (填“会”或“不会”)发热。
18.纳米材料是一种很小、具有独特优异性能的材料,其名称中的纳米是一种 单位,1纳米等于 cm。
19.说明下列各物体具有什么形式的机械能
(1)在水平轨道上行驶的火车 。
(2)阳台上的花盆 。
(3)被拉长的橡皮筋 。
(4)撞在篮板上的监球 。
20.如图所示电路,导线a的一端固定连接在铅笔芯上,当导线b的一端在铅笔芯上左右移动时,灯泡亮暗会发生变化,这个实验说明铅笔芯是 (选填“导体”或“绝缘体”),还能说明导体的电阻与导体的 有关。要想使实验效果更明显,可以用 代替小灯泡。
四.计算题(共2小题)
21.如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起落的小型遥控飞行器。若质量m=2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞,20s末无人机离地高度h=50m,整个运动过程中电动机提供升力F=24N,所受空气阻力f大小不变,且无人机动能增加量△E=25J.已知动力系统的电动机工作电压U=25V,电流I=3A.求:
(1)无人机上升过程中受到的空气阻力f.(g=10N/kg)
(2)该电动机的线圈电阻R.(保留1位小数)
22.今年6月,宜阳县樊村镇老羊坡将建成我市首个风力发电场。该项目安装24台单机容量为2000kW的风电机组。气象部门估测该地区的风能年等效利用小时数在2000h左右。
(1)风能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。利用风能发电的好处是 。
(2)该风力发电场每年大约能发电多少千瓦时?
(3)如果用火力发电,煤燃烧放出的能量有36%转化为电能,则该风力发电场每年可节约多少吨标准煤?(q煤=3x107J/kg)
五.解答题(共2小题)
23.阅读短文,回答问题
电子冰箱
电子冰箱是利用珀尔贴效应制成的。所谓珀尔贴效应,是指当两种不同的导体相连,并与一个直流电源连接成通路时,在两导体的结点处有吸热或者放热的现象发生(如图甲).此效应还是可逆的,即当电流方向改变时,原来的吸热端变为放热端,而原来的放热端变为吸热端(如图乙)。
该效应的物理解释是:电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
科学家发现:P型半导体和N型半导体在应用中吸放热效果更明显。 电子冰箱简单结构为:将P型半导体,N型半导体,以及铜板,铜导线连成一个回路,铜板和导线只起导电作用,回路由 12V电源供电(如图丙),接通电流后,一个接点变冷(冰箱内部),另一个接头散热(冰箱后面散热器). 为了取得更大的制冷效果,实际的电子冰箱是把多对PN型半导体按图丁连接起来的。
(1)电子冰箱应该使用 (直流/交流)电源供电。
(2)如果某种电荷从N型半导体通过结点至P型半导体时需要从外界吸收能量,则这种电荷是在 (P型/N型) 半导体处于较高的能级。
(3)如图丁所示,多对PN型半导体对是 (串联/并联)连接的。
(4)如图丁所示,应该将 (上面/下面)的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷。
(5)如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关,则在必要时 (也/不)可以将食物放在电子冰箱内加热。
24.今年4月20日,四川雅安发生7.0级地震,引发了人们对灾区的高度关注。
(1)地震是地壳变动的形式之一,板块的 和张裂是引起地壳变动的最主要原因。
(2)5月初,灾区普降暴雨,局部引发山体滑坡。高处滑下的泥石流由于具有巨大的 能,对灾区群众的生命财产造成新的危害。
2018年沪科新版九上物理《能量,材料与社会》单元测试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.小明对新型LED灯带很好奇,取一段剖开后发现,灯带中的LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的。他取下其中一只LED灯接在3V电源两端,灯不亮,对调电池正负极后亮了,用手试摸,点亮的灯几乎不发热。以下推断符合上述事实的是( )
A.单只LED灯的工作电压是220V
B.LED灯主要是将电能转化为内能
C.LED灯应用了半导体材料
D.灯带中一只灯断路后其他灯还能亮
【分析】根据题意中所给条件和半导体的特点来分析。
【解答】解:A、单只LED灯接在3V电压下发光,所以其工作电压不是220V,故A错误;
B、用手试摸,点亮的灯几乎不发热,所以电能主要转化成光能,故B错误;
C、电池正负极没对调之前灯不发光,对调后发光,说明LED灯有单向导电性,即利用半导体材料制成的,故C正确;
D、灯带中的LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的,灯带中一只灯断路后,其它都不能发光,故D错误。
故选:C。
【点评】本题要求了解半导体材料具有单向导电性的特点,还要求具有从题意中找出答案的能力。
2.现代各国科技之间竞争激烈,对于各种材料的研发也你追我赶,下列对于各种材料的相应性质表述错误的是( )
A.载人航天器返回舱外表涂有隔热性能非常好的材料
B.高端的超导体指的是导热性能非常好的导体
C.二极管利用了半导体的优良性能
D.各国科学家正在积极探索利用海水中的氘核来发电,是因为氘核聚变能产生非常大的核能
【分析】(1)从摩擦生热方面考虑。航天器返回舱返回地球时,与空气摩擦,机械能转化为内能,据此分析载人航天器返回舱外表材料的特性;
(2)超导体指的是具有非常好的导电性能的材料;
(3)半导体具有很多特殊的优点,利用它的优点制成:太阳电池,光敏电阻、热敏电阻等,以及它在其它方面的应用;
(4)轻核聚变辐射极少,更为安全、清洁,已经有利用核裂变能来发电的核电站。
【解答】解:
A、航天器返回舱返回地球时,与空气摩擦,机械能转化为内能,返回舱的内能增加,温度升高,所以返回舱外表面的材料应具有良好的耐高温性和隔热性,故A正确;
B、高端的超导体指的是导电性能非常好的导体,故B错误;
C、半导体具有很多特殊的优点,二极管是利用了半导体单向导电性,故C正确;
D、地球上聚变燃料的储量十分丰富,从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核,故D正确。
故选:B。
【点评】此题考查了载人火箭材料的特点、超导体的特点、半导体的特点以及核反应的类型等多个知识点,具有较强的综合性,要求学生具备比较全面地物理知识。
3.下列说法正确的是( )
A.水吸热本领强,放热本领弱
B.超导体可应用于超导磁悬浮
C.用水银做测温物质是因为密度大
D.钨做灯丝是因为导电能力强
【分析】(1)水是自然界比热容最大的物质,而比热容大其实就是吸热本领和放热本领都大;
(2)磁悬浮是利用电流产生磁场,因此电流越大,产生的磁场越强;
(3)温度计里用作测温介质的物质的比热容必须很小,否则会对测量温度产生较大的影响;
(4)钨丝的熔点高,不容易熔化,这是做灯丝的好材料。
【解答】解:A、水不但吸热本领大,放热本领也大,故A错误;
B.磁悬浮是利用电流产生磁场,因此电流越大,产生的磁场越强,因此超导体可应用于超导磁悬浮,故B正确;
C.用水银做测温物质是因为水银的比热容小,故C错误;
D.钨做灯丝是因为熔点高,故D错误。
故选:B。
【点评】了解比热容,知道磁悬浮的工作原理、温度计的工作原理是解答此类题目的关键。
4.如图所示,是由微颗粒(1﹣50nm)制备得到新型防菌“纳米纸”。在“纳米纸”的表面细菌无法停留且油水不沾。与此现象有关的判断正确的是( )
A.油分子间引力使纸面上的油汇集成小油珠
B.组成“纳米纸”的分子间没有间隙
C.油与“纳米纸”分子间有斥力没有引力
D.“纳米纸”可阻止细菌分子无规则运动
【分析】物质是由分子组成的,分子在不停地做无规则运动,分子之间有空隙,分子间有相互作用的引力和斥力,引力和斥力是同时存在的。
【解答】解:
A、因为分子间有引力,所以靠得很近的两滴油能自动结合成一滴,故A正确;
B、任何分子之间都有空隙,“纳米纸”只是空隙较小,故B错误;
C、分子间的引力和斥力是同时存在的,所以油与“纳米纸”分子间既有斥力又有引力,故C错误;
D、一切分子都在不停地做无规则运动,“纳米纸”不能阻止细菌分子无规则运动,故D错误。
故选:A。
【点评】本题用一个新型的实际特例考查了学生对分子动理论的理解,分子动理论在任何时候都是成立的,不要受问题变化的影响。
5.自从扫描隧道显微镜发明后,世界上就诞生了一门以0.1至100纳米这样的单位为研究对象的前沿科学,这就是纳米技术,它以空前的分辨率为人类揭开了更加开阔的微观世界。这里所说的纳米是( )
A.长度单位 B.体积单位 C.时间单位 D.温度单位
【分析】纳米技术是一种微观技术,即当物体的数量级达到纳米后,即达到人的肉眼是不能直接看到的级别,即1nm=10﹣9 m。
【解答】解:纳米技术是一种微观技术,即1nm=10﹣9 m,所以nm是一种长度的单位;
故选:A。
【点评】知道纳米是一种长度的单位是解决该题的关键。
6.关于能量,下列说法错误的是( )
A.正在发声的物体具有声能
B.正在运动的物体具有动能
C.可见光可以传递电磁能,不可见光不能
D.一块飞着的石头具有动能
【分析】(1)声音具有能量,声音能传递能量;
(2)物体由于运动而具有的能叫动能;
(3)红外线、紫外线都是不可见光,也能传递光能。
【解答】解:
A、发声的物体正在振动,会产生能量。利用这种振动可以除石、洁牙,故A正确;
B、运动的物体具有动能,动能的大小与质量和速度有关;质量越大、速度越大,则物体的动能越大,故B正确;
C、可见光可以传递光能,红外线、紫外线等不可见光也能传递光能,如用红外线进行遥控、紫外线来杀菌,故C错误;
D、运动的物体具有动能,飞着的石头具有动能,故D正确。
故选:C。
【点评】此题考查了学生对声能、光能、动能的认识,对不同的能量形式进行了考查,考点全面,对知识点应理解清楚。
7.下列对能量转化的描述不正确的是( )
A.蓄电池充电:电能→化学能
B.发电机发电:电能→机械能
C.人骑自行车:化学能→机械能
D.内燃机工作:化学能→内能→机械能
【分析】判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,因为总是消耗的能量转化为得到的能量。
【解答】解:A、给蓄电池充电时,蓄电池相当于用电器,将电能转化为化学能储存起来,故正确但不符合题意;
B、发电机工作:机械能转化为电能,故不正确但符合题意;
C、人骑自行车:化学能→机械能:化学能转化成机械能,故正确但不符合题意;
D、内燃机工作时,燃料的化学能转化为内能,内能转化为机械能,故正确但不符合题意;
故选:B。
【点评】本题通过四个实例考查了能量的转化,在做这类题时,我们要注意分析哪种能量增加了,哪种能量减少了,因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的,在平常的学习中要注意总结归纳。
8.通常情况下,下列物质全是导体的是( )
A.不锈钢刀,汽油,食盐水 B.铅笔芯,大地,人体
C.陶瓷,橡胶,泡沫 D.大理石,胶布,手套
【分析】容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体;常见的导体包括:人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等;导体和绝缘体没有绝对的界限。
【解答】解:A、不锈钢刀,汽油,食盐水中,汽油属于绝缘体;故A错误;
B、铅笔芯,大地,人体都易导电,都属于导体;故B正确;
C、陶瓷,橡胶,泡沫都属于绝缘体;故C错误;
D、大理石,胶布,手套都属于绝缘体;故D错误;
故选:B。
【点评】此题考查了导体与绝缘体的概念以及生活中常见的实例;生活中哪些物体为导体,哪些物体为绝缘体,属于识记的内容,比较简单。
9.通常情况下,下列物体中属于导体的是( )
A.食用油 B.铁锅 C.瓷碗 D.木铲
【分析】容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体;常见的导体包括:人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等;导体和绝缘体没有绝对的界限。
【解答】解:
A、食用油不导电,是绝缘体,故A不符合题意;
B、铁锅的材料是金属,属于导体,故B符合题意;
C、瓷碗的材料是陶瓷,是绝缘体,故C不符合题意;
D、干木材是很好的绝缘体,木铲不属于导体,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】此题考查了导体与绝缘体的概念以及生活中常见的实例;生活中哪些物体为导体,哪些物体为绝缘体,属于识记的内容,比较简单。
10.下列关于能源的说法中错误的是( )
A.蒸汽机的发明导致了第二次能源革命
B.化石能源是当今世界的主要能源
C.太阳能安全、清洁,不会带来环境污染
D.为了避免核泄漏,建议不要发展核电
【分析】(1)第二次能源革命,以蒸汽机为发明为标志,导致人类的主要能源由柴薪能源转化为化石能源;
(2)化石能源是当今世界的主要能源,目前人们现在使用的化石能主要有煤、石油、天然气等;
(3)太阳能使用后不会对环境造成污染,故它们都属于绿色能源;
(4)核能的利用节约了传统的化石能源,是一种新能源;核裂变的生成物具有放射性,会对环境造成污染,在利用核能的时候,要注意安全,注意核废料的处理。
【解答】解:
A、蒸汽机的发明导致了第二次能源革命,所以A正确;
B、社会的进步,人类的发展离不开能源,人们现在使用的化石能主要有煤、石油、天然气,所以B正确;
C、太阳能使用后不会对环境造成污染,太阳能安全、清洁,不会带来环境污染,所以C正确;
D、核能的利用节约了传统的化石能源,是一种新能源;在利用核能的时候,要注意安全,注意核废料的处理即可安全使用,所以D错误。
故选:D。
【点评】本题主要考查学生对能源革命和能源特点的理解,同时也考查了同学们对于核能的利用情况的了解,这些知识点都属于基础知识,要熟练掌握。
二.多选题(共5小题)
11.下列关于材料、技术及能源的说法中正确的是( )
A.数码相机的图象传感器与处理芯片是由半导体材料制成的
B.超导体可应用于电饭锅和电动机
C.我国海域深处蕴藏大量的“可燃冰”属于可再生能源
D.核电站是利用核裂变释放出的能量来发电的
【分析】(1)容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体;
(2)超导体的电阻为零,不会放热,所以电能无法转化为内能;
(3)可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源;一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源;
(4)核电站的原理是通过核裂变释放能量来发电的。
【解答】解:
A、数码相机的图象传感器与处理芯是用半导体材料制成的,故A正确;
B、超导体的电阻为0,电饭锅的电热丝需要将电能转化为内能,电阻为零无法将电能转化为内能,故B错误;
C、可燃冰不能在短期内从自然界得到补充,所以它们属于不可再生能源,故C错误;
D、目前的核电站都是利用核裂变释放出的能量来发电的,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查学生对半导体和超导体的利用、能源的分类以及核裂变利用的掌握情况,需要准确记忆。
12.当温度降到很低时,某些金属导体如铝在﹣271.76℃以下,铅在﹣265.95℃以下时,电阻就变成了零,这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作,当用电器通电时,假设这些导体的电阻都变为零,下列说法不正确的是( )
A.白炽灯仍能发光且更省电
B.电动机仍能转动且效率更高
C.电饭锅仍能煮饭且效率更高
D.电熨斗仍能熨烫衣服且更省电
【分析】假设导体没有电阻,当用电器通电时,用电器不会产生电热,利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作。
【解答】解:白炽灯灯丝、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的,如果导体没有电阻,当用电器通电时,用电器不会产生电热,白炽灯不能发光,电饭锅不能煮饭,电熨斗不能熨衣服,故ACD说法错误但符合题意。
导体有电阻时,电动机工作,电能转化为机械能和内能,假设导体没有电阻,当电动机通电时,电动机不会产生电热,电能全部转化为机械能,效率更高更好。故B说法正确但不符合题意;
故选:ACD。
【点评】假设导体没有电阻,利用电流热效应工作的电器都不能工作,利用电流的磁效应和效应工作的用电器不受影响。
13.设想一下,如果“室温超导”实现,为了节能,室温超导材料可以用于制造( )
A.电动机 B.电热丝 C.高压输电线 D.燃油发动机
【分析】某些物质在很低的温度时,电阻就变成了零,这是超导现象,用具有这种性能的材料可以做成超导材料,如果超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处,在电厂发电、输送电力、贮存电力等方面若能采用超导材料,就可以大降低由于电阻引起的电能损耗,如果用超导材料来制造电子元件,由于没有电阻,不必考虑散热问题,元件尺寸可以大大缩小,进一步实验电子设备的微型化
【解答】解:A、电动机是根据是通电线圈在磁场转动制成的,电阻为0,电能全转化为机械能,可以使用超导体,故A正确;
B、电热丝是用于发热的,所以使用超导材料就不能发热了,故B错误;
C、输电线,不需要利用电热工作,可以用超导材料,故C正确;
D、燃油发动机和超导材料无关,故D错误;
故选:AC。
【点评】超导材料要用在人们不需要电热的地方,如:输电导线、发电机和电动机的线圈、磁浮列车、家庭中的电风扇、洗衣机等;不能用在人们需要电热的地方,如电饭锅、电水壶等电热器。
14.为说明100J的能量有多大,小明做出以下解释,其中正确的是( )
A.5W节能灯工作20s消耗的电能
B.100W电视机工作1h消耗的电能
C.使1kg物体匀速升高约100m所做的功
D.使1kg物体匀速升高约10m所做的功
【分析】(1)已知用电器的功率,根据公式P=,求出消耗100J的电能用电器工作的时间;
(2)根据公式G=mg得到重力,再利用W=Gh得到100J的能量能使1kg物体匀速升高的高度。
【解答】解:
A、根据公式P=得,t===20s,故A正确;
B、根据公式P=得,t===1s,不是1h,故B错误;
CD、1kg物体的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N;根据W=Gh得,h===10m;故C错误,D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查的是电功的计算公式和功计算公式的掌握,是一道基础题,难度较小,容易解答。
15.如图所示的电车是济南市重要的交通工具,具有方便、快捷且无污染的特点。当电车开动时,它的两条“大辫子”跟架空电线由于高速摩擦,在其接触点上会产生高温。选择“石墨”作为该接触点上的材料,是因为它具有( )
A.较高的熔点 B.较小的弹性
C.较好的延展性 D.良好的导电性
【分析】选择接触点上的材料应该考虑的问题有:是否具有良好的导电性,是否耐高温,化学性质是否稳定等。
【解答】解:石墨具有良好的导电性,能够耐高温,化学性质不活泼,一般情况下不能与其它物质发生化学反应,石墨的这些特点适合制作接触点上的材料。
故选:AD。
【点评】本题主要考查物质的性质和用途,物质具有多种性质,解答时应该理解物质的用途是由物质的哪种性质决定的。
三.填空题(共5小题)
16.半导体材料在我们生活中有着广泛的应用,用它制成的半导体二极管具有 单向 导电性;硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力 弱 (选填“强”或“弱”).移动硬盘是对物质具有 磁性 属性的应用。
【分析】(1)根据导电性的不同,材料可分为导体、半导体、绝缘体三大类,容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。制作二极管的主要材料是半导体材料,常用的有:硅、锗等材料,半导体二极管具有单向导电性;
(3)移动硬盘是依靠磁性物质来记录信息的。
【解答】解:
半导体发光二极管具有单向导电的特性;半导体的导电性能介于导体和半导体之间,即半导体的导电性能比铜、铁等金属的导电能力弱,比绝缘体要强;
移动硬盘是依靠磁性物质来记录信息的,所以移动硬盘是对物质具有磁性的应用。
故答案为:单向;弱;磁性。
【点评】本题考查半导体的特点及磁性材料的应用,属于基础题。
17.二十世纪初,科学家发现有些物质在温度很低时,电阻突然消失,这就是 超导 现象。这个很低的温度叫做临界温度,目前我国在这项技术领域远超其他国家。我们知道绝对温度(T),与摄氏温度(t)的关系是T=(t+273)K,绝对温度77K相当于 ﹣196 ℃.如果利用这种材料制作导线进行远距离输电,导线 不会 (填“会”或“不会”)发热。
【分析】(1)当导体的温度很低时,电阻为零的现象叫超导现象。
(2)摄氏温度和热力学温度的关系是,摄氏温度与热力学温度(又称为绝对温度)的换算关系是:T=t+273℃,T代表热力学温度,单位是K(开尔文);t代表摄氏温度,单位是摄氏度。
(3)根据焦耳定律可知导线不会发热,利用超导材料可以制成输电线。
【解答】解:
(1)20世纪初,科学家发现有些物质在温度很低时,如铝在1.39K(﹣271.76℃)以下,电阻就变成零,这就是超导现象。
(2)摄氏温度t与热力学温度T的换算关系是:T=t+273℃,绝对温度77K,那么用摄氏温度表示应该是:t=T﹣273℃=77K﹣273℃=﹣196℃。
(3)在超导状态下,导体的电阻R=0Ω,如果利用超导线进行远距离输电,根据焦耳定律可知导线不会发热。
故答案为:超导;﹣196;不会。
【点评】本题主要考查学生对:超导体的特点,以及超导现象的应用的了解和掌握;同时考查了摄氏温标和热力学温标是两种不同的温标,同学们要掌握掌握两种温标的表示方法。
18.纳米材料是一种很小、具有独特优异性能的材料,其名称中的纳米是一种 长度 单位,1纳米等于 10﹣7 cm。
【分析】纳米是长度单位,1nm为10﹣7m.常用于表示光的波长以及描述纳米技术。
【解答】解:
纳米(nm)如同厘米、分米和米一样,是长度的度量单位;
1纳米等于10﹣7厘米。
故答案为:长度;10﹣7。
【点评】本题非常基础,考查了纳米的符号以及其与米的单位换算关系。
19.说明下列各物体具有什么形式的机械能
(1)在水平轨道上行驶的火车 动能 。
(2)阳台上的花盆 重力势能 。
(3)被拉长的橡皮筋 弹性势能 。
(4)撞在篮板上的监球 弹性势能和重力势能 。
【分析】物体由于运动具有的能叫动能,由于被举高而具有的能叫重力势能,由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。据此分析回答。
【解答】解:
(1)在水平轨道上行驶的火车,由于运动具有动能;
(2)阳台上的花盆,由于在一定的高度,具有重力势能;
(3)被拉长的橡皮筋发生了弹性形变,具有弹性势能;
(4)撞在篮板上的监球发生了弹性形变,具有弹性势能;由于在一定的高度,具有重力势能。
故答案为:(1)动能;(2)重力势能;(3)弹性势能;(4)弹性势能和重力势能。
【点评】物体具有什么形式的机械能,判断的依据就是:有没有运动(动能)、有没有在一定的高度(重力势能)、有没有发生弹性形变(弹性势能)。
20.如图所示电路,导线a的一端固定连接在铅笔芯上,当导线b的一端在铅笔芯上左右移动时,灯泡亮暗会发生变化,这个实验说明铅笔芯是 导体 (选填“导体”或“绝缘体”),还能说明导体的电阻与导体的 长度 有关。要想使实验效果更明显,可以用 电流表 代替小灯泡。
【分析】(1)容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体;常见的导体包括:人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等;导体和绝缘体没有绝对的界限。
(2)导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小;电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关。
(3)电路中电流大小可以通过灯泡亮度或电流表示数大小来反映;运用了转换法。
【解答】解:铅笔芯能够导电,属于绝缘体。导线b的一端在铅笔芯上左右移动时,铅笔芯的长度变化,电阻变化,故灯泡亮度变化。要想使实验效果更明显,可以用电流表代替小灯泡,通过电流表示数,认识电流的大小。
故答案为:导体;长度;电流表。
【点评】知道生活中常见的导体和绝缘体;明确影响电阻的因素;转换法在物理上的应用;可解答此题。
四.计算题(共2小题)
21.如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起落的小型遥控飞行器。若质量m=2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞,20s末无人机离地高度h=50m,整个运动过程中电动机提供升力F=24N,所受空气阻力f大小不变,且无人机动能增加量△E=25J.已知动力系统的电动机工作电压U=25V,电流I=3A.求:
(1)无人机上升过程中受到的空气阻力f.(g=10N/kg)
(2)该电动机的线圈电阻R.(保留1位小数)
【分析】(1)根据能量守恒定律得W机=E动+E重+W内能,据此求出阻力f的值;
(2)电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量,根据W=UIt算出消耗的电能,根据能量守恒定律可得:W电=Q+W机算出电阻R。
【解答】解:
(1)无人机从地面上由静止开始竖直向上运动到高度h=50m的过程中,
重力势能的增加量:E重=mgh=2kg×10N/kg×50m=1000J;
电动机输出的机械能(升力所做的功):W机=Fh=24N×50m=1200J,
根据能量守恒定律可得:电动机输出的机械能(升力所做的功)=动能增加量+重力势能增加量+内能增加量(克服阻力做的功),即W机=E动+E重+W内能,
则克服阻力做的功:W内能=W机﹣E重﹣E动=1200J﹣1000J﹣25J=175J,
由W内能=fh可得空气阻力:f===3.5N;
(2)无人机在20s内,电动机消耗的电能:W电=UIt=25V×3A×20s=1500J;
根据能量守恒定律可得,电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量;
则电流通过线圈产生的热量:Q=W电﹣W机=1500J﹣1200J=300J;
由焦耳定律Q=I2Rt可得,线圈电阻:R==≈1.7Ω。
答:
(1)无人机上升过程中受到的空气阻力f为3.5N;
(2)该电动机的线圈电阻R为1.7Ω。
【点评】本题的关键是利用能量守恒定律解答问题,是一道难题。
22.今年6月,宜阳县樊村镇老羊坡将建成我市首个风力发电场。该项目安装24台单机容量为2000kW的风电机组。气象部门估测该地区的风能年等效利用小时数在2000h左右。
(1)风能属于 可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。利用风能发电的好处是 清洁、无污染 。
(2)该风力发电场每年大约能发电多少千瓦时?
(3)如果用火力发电,煤燃烧放出的能量有36%转化为电能,则该风力发电场每年可节约多少吨标准煤?(q煤=3x107J/kg)
【分析】(1)使用完后,在短期可以再生的能源称为可再生能源,使用后,在短期不能再生的能源是不可再生能源;风能是一种很清洁的能源,用风力发电,可以有效地缓解对化石能源的依赖。
(2)电能的计算公式:W=Pt,根据此公式求出提供的电能。
(3)根据η=求出完全燃烧标准煤释放的热量,利用Q放=mq求出所需煤的质量即可得出答案。
【解答】解:
(1)风能可以源源不断的从自然界得到补充,是可再生能源;利用风能资源发电,可以保护环境,减小由于燃烧化石能源对大气的污染,又可以发挥风能可再生的优势,重复使用。
(2)该风力发电场每年提供电能:W=nPt=24×2000kW×2000h=9.6×107kW?h=3.456×1014J。
(3)由η=可得,完全燃烧标准煤释放的热量:
Q放===9.6×1014J,
由Q放=mq可得,所需煤的质量:
m==3.2×107kg=3.2×104t。
故答案为:
(1)可再生;清洁、无污染;
(2)该风力发电场每年大约能发电9.6×107kW?h;
(3)该风力发电场每年可节约标准煤3.2×104t。
【点评】本题考查了风能的优点;电能的计算、效率公式和燃料释放热量公式的应用,关键是知道电能单位的换算,即1度=1kW?h=3.6×106J。
五.解答题(共2小题)
23.阅读短文,回答问题
电子冰箱
电子冰箱是利用珀尔贴效应制成的。所谓珀尔贴效应,是指当两种不同的导体相连,并与一个直流电源连接成通路时,在两导体的结点处有吸热或者放热的现象发生(如图甲).此效应还是可逆的,即当电流方向改变时,原来的吸热端变为放热端,而原来的放热端变为吸热端(如图乙)。
该效应的物理解释是:电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
科学家发现:P型半导体和N型半导体在应用中吸放热效果更明显。 电子冰箱简单结构为:将P型半导体,N型半导体,以及铜板,铜导线连成一个回路,铜板和导线只起导电作用,回路由 12V电源供电(如图丙),接通电流后,一个接点变冷(冰箱内部),另一个接头散热(冰箱后面散热器). 为了取得更大的制冷效果,实际的电子冰箱是把多对PN型半导体按图丁连接起来的。
(1)电子冰箱应该使用 直流 (直流/交流)电源供电。
(2)如果某种电荷从N型半导体通过结点至P型半导体时需要从外界吸收能量,则这种电荷是在 P型 (P型/N型) 半导体处于较高的能级。
(3)如图丁所示,多对PN型半导体对是 串联 (串联/并联)连接的。
(4)如图丁所示,应该将 下面 (上面/下面)的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷。
(5)如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关,则在必要时 也 (也/不)可以将食物放在电子冰箱内加热。
【分析】认真阅读题干中所提供的材料,结合对其结构、原理的了解,可对题干中的问题做出解答。
【解答】解:
(1)由题意可知,电路由12V直流电供电,故电子冰箱应该使用直流电源供电;
(2)如果某种电荷从P型半导体通过结点至P型半导体时需要从外界吸收能量,属于从低能级向高能级运动,则这种电荷是在P型半导体处于较高的能级;
(3)由题意知,电路中只有一个回路,因此多对PN型半导体对是串联连接的;
(4)结合图丙可知,当电流从N流向P时,是吸热,相反,是放热,故图丁中应该将下面的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷,这样才能起到吸热的作用;
(5)由于电荷在不同的材料中处于不同的能级,在运动时可吸热,也可放热,所以如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关,则在必要时也可以将食物放在电子冰箱内加热。
故答案为:(1)直流;(2)P型;(3)串联;(4)下面;(5)也。
【点评】显然本题所涉及的知识是我们所没能从教材中直接学到的,但认真阅读材料,从中找出相应的信息,并结合自已原有的知识进行解答,体现了运用物理知识解决问题的能力。
24.今年4月20日,四川雅安发生7.0级地震,引发了人们对灾区的高度关注。
(1)地震是地壳变动的形式之一,板块的 碰撞 和张裂是引起地壳变动的最主要原因。
(2)5月初,灾区普降暴雨,局部引发山体滑坡。高处滑下的泥石流由于具有巨大的 动 能,对灾区群众的生命财产造成新的危害。
【分析】(1)知道板块的碰撞和张裂是引起地震的原因;
(2)物体由于运动而具有的能称为动能,动能的大小与物体的质量和速度有关。物体由于被举高而具有的能称为重力势能,重力势能的大小与物体的质量和高度的有关。
【解答】解:(1)地震是地壳变动的形式之一,地壳板块与板块之间有时会剧烈运动,板块在剧烈运动的时候碰撞和张裂,导致地震;
(2)泥石流之所以会造成巨大的危害,是因为由石、泥土被雨水从高处冲下来时,质量不变,高度减小,速度增大,即重力势能减小,动能增加,故将重力势能转化为巨大的动能。
故答案为:(1)碰撞;(2)动。
【点评】知道地震的形成原因,并理解动能大小的影响因素是解决该题的关键。