2019年人教九上物理《能源与可持续发展》单元测试卷
一.多选题(共5小题)
1.下列说法正确的是( )
A.苹果从树上落向地面的过程中,重力对苹果做功,重力势能增大
B.风能、水能、太阳能都属于二次能源
C.人们上了年纪以后眼睛的睫状体对晶状体的调节能力减弱,太近、太远的物体都看不清楚
D.水平路面上行驶的汽车,关闭发动机后能继续运动,是由于汽车具有惯性
2.下列能源中,属于新能源的是( )
A.电能 B.煤和石油 C.潮汐能 D.地热能
3.如图为核电站的结构图,以下说法正确的是( )
A.核能是可再生能源
B.在核反应堆中核燃料发生核裂变
C.蒸汽机驱动涡轮机旋转时,内能转化为机械能
D.涡轮机带动发电机发电时,电能转化为机械能
4.关于如图所示的核动力航空母舰和直升飞机,小明、小聪、小英和小亮各提出了一条与物理知识有关的说法,其中正确的是( )
A.小明:直升飞机悬停在空中时,不需要消耗能量
B.小聪:航空母舰利用的核能是在核反应堆中重核裂变释放的能量,它属于一种新能源
C.小英:当甲板上的飞机都升空执行任务后,航空母舰在大海中的吃水深度将减小
D.小亮:航空母舰上的雷达是利用了电磁波来发现敌方的军事目标的
5.如图所示是我省某高校学生设计的一款不夜灯,它的一侧是太阳能电池板,另一侧高效节能的LED灯。关于小夜灯中所应用的物理知识,下列说法正确的是( )
A.太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量
B.太阳能电池板将电能转化为内能
C.LED灯的发光物体是由电阻很小的铜质材料制成的
D.LED灯不发光时也有电流通过
二.填空题(共5小题)
6.我们学习过了很多种能,能源就是 ,比如 , 。
7.我们今天使用的煤、石油、天然气正面临枯竭,它们属于 (填“可”或“不可”)再生能源,因此,节约能源,人人有责。
8.2008年8月,我省第一个风力发电项目在三门峡投产发电。风力发电是将 能转化为电能。风力发电的优点是 。
9.核电站利用核能发电,核能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,核电站发生重大事故时,为降低核安全壳周围的温度,用水对其冷却,因为水的 较大。
10.为核潜艇提供能量的装置是核反应堆,在核反应堆中发生的是 (选填“核裂变”或“核聚变”).这种能源属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
三.实验探究题(共1小题)
11.阅读下面的短文,回答问题,
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活的需要,它具有安全、节能、环保等优点,如图甲所示,太阳能热水器主要由两部分构成:一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器,每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成,双层玻璃管之间是真空,如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图,它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似,只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料;另一部分是保温储水箱,保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
请回答以下问题:
(1)当太阳光入射到黑色的吸热层上时,这是通过 的方式改变内能,将管内的水加热的。
(2)你认为 (填“能”或“不能”)将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上,理由是: 。
(3)这台太阳能热水器的水箱容积为120L,那么水箱内装满水时,在一般的光照条件下。太阳能每天可将满箱20℃的水加热到70℃,则水吸收的热量为 。[水的比热容是4.2×103J(kg?℃)]
(4)如果热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W.如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃,需要阳光照射5h,那么热水器上集热器的面积至少要是 。
四.计算题(共2小题)
12.小阳同学家的太阳能热水器,水箱容积是200L.小阳进行了一次观察活动:某天早上,他用温度计测得自来水的温度为20℃,然后给热水器水箱送满水,中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供,而煤气灶的效率为40%,求至少需要燃烧煤气的质量是多少?[c水=4.2×103J/(kg?℃),煤气的热值为q=4.2×107J/kg]。
13.某物理兴趣小组为了探究地球表面是吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装10kg的水,水的表面积为0.2m2,经过太阳光垂直照射30min,水温升高了10℃.已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃).问:
(1)实验中水吸收了多少热量?
(2)平均每分钟每平方米水面吸收的热量是多少?
(3)若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧多少m3的液化气?(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收,液化气的热值是5.0×107J/m3)
五.解答题(共1小题)
14.能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一。
(1)能源家族中:①柴薪,②煤炭,③石油,④天然气,⑤水能,⑥风能,⑦太阳能,⑧地热能等,在大量耗用各种能源时,会造成空气污染的有 ;会造成水土流失和沙漠化的有 (填题序号);
(2)黄冈市城区正在进行天然气工程,有人表示赞同,有人表示反对,小刚同学收集如下两组有关数据:
热值q/J?m﹣3 当地价格/元?m﹣3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元
煤 气 约4×107 9 6 0
天然气 约8×107 15 3 70
请你决策: (选填“A”或“B”)
A.继续使用煤气,B.更换使用天然气
简单说明你作出这样决策的理由是: 。
2019年人教九上物理《能源与可持续发展》单元测试卷
参考答案与试题解析
一.多选题(共5小题)
1.下列说法正确的是( )
A.苹果从树上落向地面的过程中,重力对苹果做功,重力势能增大
B.风能、水能、太阳能都属于二次能源
C.人们上了年纪以后眼睛的睫状体对晶状体的调节能力减弱,太近、太远的物体都看不清楚
D.水平路面上行驶的汽车,关闭发动机后能继续运动,是由于汽车具有惯性
【分析】A、重力对物体做功时,物体的高度是降低的,重力势能与高度有关,在质量不变时,高度越低,重力势能越小;
B、直接从自然界获得不需要加工转换的能源是一次能源,不能直接从自然界获得而是通过消耗其它能源经过加工转换而获得的能源是二次能源;
C、人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于胶片,通过晶状体的调节将远近不同的物体成像在视网膜上,要看远处物体,晶状体焦距变长,要看近处物体,晶状体焦距变短;
D、汽车关闭发动机后,由于惯性会继续向前运动,而使车停下来的力是摩擦阻力。
【解答】解:A、苹果从树上落向地面的过程中,重力对苹果做功,但苹果的高度下降,所以苹果的重力势能是减小的,故A错误;
B、风能、太阳能、水能、核能等可以直接从自然界获得,它们属于一次能源,故B错误;
C、正常人的眼睛自我调节能力很强,通过调节晶状体的平凸程度,可以使远处物体和近处物体都成像在视网膜上,当人上了年纪以后,眼睛睫状体对晶状体的调节能力减弱,太近、太远的物体都看不清楚,故C正确;
D、水平公路上行驶的汽车关闭发动机后还能继续行驶一段距离。是因为汽车具有惯性,故D正确。
故选:CD。
【点评】本题考查的知识点较多,有重力势能的大小变化、能源分类、惯性、眼睛及视物原理等,都属于较基础的知识,难度不大。
2.下列能源中,属于新能源的是( )
A.电能 B.煤和石油 C.潮汐能 D.地热能
【分析】要解答本题需掌握:太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能等都是新能源。
【解答】解:煤和石油是化石能源,不是新能源,而电能是二次能源,也不是新能源。
常见新能源有:太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能等。故A、B不符合题意。
故选:CD。
【点评】本题主要考查学生对:常见的新能源的了解和张握。是一道基础题。
3.如图为核电站的结构图,以下说法正确的是( )
A.核能是可再生能源
B.在核反应堆中核燃料发生核裂变
C.蒸汽机驱动涡轮机旋转时,内能转化为机械能
D.涡轮机带动发电机发电时,电能转化为机械能
【分析】(1)从能量的来源可否再生产对能源进行分类,短时期内无法再生产的能源为不可再生能源。
(2)核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水,用产生的高温、高压蒸汽作为动力,推动蒸汽涡轮机转动,从而带动发电机发电的。
(3)(4)据发电过程,分析消耗了哪种形式的能,进而产生了哪种形式的能即可;
【解答】解:A、核能需要用到铀,像铀矿这类矿物能源,一旦消耗就很难再生,是不可再生能源,故错误;
B、核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水,故正确;
C、蒸汽机驱动涡轮机旋转时,消耗蒸汽的内能,产生机械能,故是将内能转化为机械能,故正确;
D、涡轮机带动发电机发电时,消耗机械能,产生电能,故错误;
故选:BC。
【点评】知道核能的利用和能量的转化是解决该题的关键。
4.关于如图所示的核动力航空母舰和直升飞机,小明、小聪、小英和小亮各提出了一条与物理知识有关的说法,其中正确的是( )
A.小明:直升飞机悬停在空中时,不需要消耗能量
B.小聪:航空母舰利用的核能是在核反应堆中重核裂变释放的能量,它属于一种新能源
C.小英:当甲板上的飞机都升空执行任务后,航空母舰在大海中的吃水深度将减小
D.小亮:航空母舰上的雷达是利用了电磁波来发现敌方的军事目标的
【分析】A、直升机的螺旋桨只要转动,就要消耗燃料;
B、目前我们利用的可控制的核能是重核裂变时产生的核能;
C、航母在大海中始终处于漂浮状态,根据沉浮条件判断出浮力的变化,然后根据阿基米德原理判断出排开海水体积的变化,进而得出吃水深度的变化;
D、雷达是靠发射、接收电磁波来工作的。
【解答】解:A、直升机悬浮在空中,螺旋桨依然在转动,需要发动机提供动力,需要消耗燃料,所以A是错误的;
B、航母利用的核能是可控制的核能,是重核裂变产生的能量,核能是一种新能源,所以B是正确的;
C、航母上在海面上处于漂浮状态,受到的浮力等于航母的自身重力,飞走部分飞机时,航母重力减小,浮力减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g,海水密度一定时,浮力减小,排开海水的体积减小,航母就会浮起一些,所以C是正确的;
D、雷达是靠发射和接收电磁波来发现敌方军事目标的,所以D是正确的。
故选:BCD。
【点评】新型的航母用到的物理知识非常多,我们要能够根据我们所学的物理知识来改变我们的生活,这也是我们学习物理知识的最终目的。
5.如图所示是我省某高校学生设计的一款不夜灯,它的一侧是太阳能电池板,另一侧高效节能的LED灯。关于小夜灯中所应用的物理知识,下列说法正确的是( )
A.太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量
B.太阳能电池板将电能转化为内能
C.LED灯的发光物体是由电阻很小的铜质材料制成的
D.LED灯不发光时也有电流通过
【分析】(1)根据太阳光的特点分析;
(2)减小的能量转化为增加的能量;
(3)二极管是由硅和锗等材料制作成,而硅和锗是半导体材料;
(4)不夜灯是没有开关的,里面是光敏电阻控制电路,据此进行分析。
【解答】解:
A、因为只有白天才有太阳光,所以太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量;A说法正确;
B、太阳能电池板将光能转化为电能;B说法错误;
C、二极管是由硅和锗等材料制作成,而硅和锗是半导体材料,因此LED灯的发光物体是由半导体材料制成的;C说法错误;
D、不夜灯是没有开关的,里面是光敏电阻控制电路,所以不发光的时候也会有电流通过,只是比较小,功率太小,灯不亮;D说法正确。
故选:AD。
【点评】本题考查太阳能的利用,半导体的应用等,注意从生活中领悟知识的无处不在。
二.填空题(共5小题)
6.我们学习过了很多种能,能源就是 自然界能够为人类提供的某种形式能量的物质资源 ,比如 太阳能 , 核能 。
【分析】本题考查对能源概念及分类的了解。
【解答】解:能源是自然界中提供能量转化的资源,是人类活动的物质基础;
例如:太阳能、风能、电能等都是常见的能源。
故答案为:自然界能够为人类提供的某种形式能量的物质资源;太阳能;核能。(也可以填煤炭、石油、天然气等)
【点评】此题是基础知识的考查,了解并记忆即可。
7.我们今天使用的煤、石油、天然气正面临枯竭,它们属于 不可 (填“可”或“不可”)再生能源,因此,节约能源,人人有责。
【分析】短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。
【解答】解:
煤、石油、天然气等短期内不能从自然界得到补充都属于不可再生能源。
故答案为:不可。
【点评】本题考查了能源的分类,属于基础知识。
8.2008年8月,我省第一个风力发电项目在三门峡投产发电。风力发电是将 风 能转化为电能。风力发电的优点是 清洁、可再生 。
【分析】根据风力发电的能量转化和风能的优点解答。
【解答】解:风力发电是把风能转化为电能,风能的优点是清洁、可再生;
故答案为:风;清洁、可再生。
【点评】风能的利用主要是将风能转化为电能。
9.核电站利用核能发电,核能属于 不可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,核电站发生重大事故时,为降低核安全壳周围的温度,用水对其冷却,因为水的 比热容 较大。
【分析】(1)像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。
(2)水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多;吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少。
【解答】解:(1)核能是不可再生能源,短期不能得到补充;
(2)因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以当核电站发生重大事故时,为了降低核安全壳周围的温度,灌注海水降温。
故答案为:不可再生;比热容。
【点评】此题主要考查了比热容和不可再生能源的了解,都属于基础知识,应掌握。
10.为核潜艇提供能量的装置是核反应堆,在核反应堆中发生的是 核裂变 (选填“核裂变”或“核聚变”).这种能源属于 不可再生 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
【分析】(1)核裂变和核聚变都能释放能量,对于核裂变是可控的,如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的,对于核聚变过程不可控,如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量;
(2)从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源。化石能源、核能会越用越少,不可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。
【解答】解:
核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的,核能属于不可再生能源。
故答案为:核裂变;不可再生。
【点评】核能分为裂变和聚变两种,裂变分为两种:可控链式反应和不可控链式反应,前者主要应用在核反应堆中,后者应用在原子弹中;聚变主要应用在氢弹上。
三.实验探究题(共1小题)
11.阅读下面的短文,回答问题,
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活的需要,它具有安全、节能、环保等优点,如图甲所示,太阳能热水器主要由两部分构成:一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器,每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成,双层玻璃管之间是真空,如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图,它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似,只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料;另一部分是保温储水箱,保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
请回答以下问题:
(1)当太阳光入射到黑色的吸热层上时,这是通过 热传递 的方式改变内能,将管内的水加热的。
(2)你认为 不能 (填“能”或“不能”)将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上,理由是: 因为双层玻璃管(集热管)中间是真空层,不利于将热量传递给管内 。
(3)这台太阳能热水器的水箱容积为120L,那么水箱内装满水时,在一般的光照条件下。太阳能每天可将满箱20℃的水加热到70℃,则水吸收的热量为 2.52×107J 。[水的比热容是4.2×103J(kg?℃)]
(4)如果热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W.如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃,需要阳光照射5h,那么热水器上集热器的面积至少要是 2.5m2 。
【分析】(1)改变内能的方式有两种:做功和热传递;
(2)玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料,吸收太阳辐射热,传递给水,水吸热温度升高;若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面,因为玻璃是热的不良导体,集热管中又有真空层,不利于将热量传递给管内的水;
(3)根据ρ=求出水的质量;知道水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)求水吸收的热量;
(4)利用热水器上的集热器对太阳能的利用效率,计算出太阳能热水器接受的热量;然后再利用功率的公式P=计算出1m2所接受的热量,最后计算出热水器上集热器的面积S。
【解答】解:
(1)当太阳光入射到黑色的吸热层上时,将内能传递给管内的水,使水的内能增大;
(2)玻璃是热的不良导体,集热管中又有真空层,不利于将热量传递给管内的水,不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面;
(3)水的体积V=120L=0.12m3,
由ρ=得水的质量:
m=ρ水V=1×103kg/m3×0.12m3=120kg;
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×120kg×(70℃﹣20℃)=2.52×107J;
(4)设热水器上集热器的面积为S,
则这台太阳能热水器获得的辐射功率:P太=S×1400W/m2;
由P=可得太阳照射5h获得的太阳能:
W总=P太t=S×1400W/m2×5×3600s;
由η=可得:
Q吸′=W有=W总η=S×1400W/m2×5×3600s×40%;
所以,热水器上集热器的面积:
S===2.5m2。
故答案为:(1)热传递;(2)不能;双层玻璃管中间是真空,不利于热量传递给管内的水;
(3)2.52×107 J;(4)2.5 m2。
【点评】本题考查了学生对密度公式、吸热公式和热值公式的运用,要学会审题,从复杂的题干中搜集有用信息,计算时注意温度升高了(△t)、升高(△t)和升高到(末温)的区别。
四.计算题(共2小题)
12.小阳同学家的太阳能热水器,水箱容积是200L.小阳进行了一次观察活动:某天早上,他用温度计测得自来水的温度为20℃,然后给热水器水箱送满水,中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供,而煤气灶的效率为40%,求至少需要燃烧煤气的质量是多少?[c水=4.2×103J/(kg?℃),煤气的热值为q=4.2×107J/kg]。
【分析】(1)知道水的体积(水箱的容积),利用密度公式求水的质量,又知道水的初温和末温、水的比热容,利用吸热公式Q吸=cm△t求解;
(2)先根据Q吸=Q放×40%求出完全燃烧煤气放出的热量,再用Q放=qm求出煤气的质量。
【解答】解:(1)水的体积:
V=200L=200×10﹣3m3,
水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×200×10﹣3m3=200kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×200kg×(45℃﹣20℃)=2.1×107J;
(2)由Q吸=m′q×40%
可得,m′===1.25kg。
答:(1)水吸收的热量为2.1×107J;
(2)至少需要燃烧1.25kg煤气。
【点评】本题是一道力学与热学的综合应用题,与实际生活相联系,使学生觉得学了物理有用,解题时注意200L≠200kg,必须利用密度公式计算。
13.某物理兴趣小组为了探究地球表面是吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装10kg的水,水的表面积为0.2m2,经过太阳光垂直照射30min,水温升高了10℃.已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃).问:
(1)实验中水吸收了多少热量?
(2)平均每分钟每平方米水面吸收的热量是多少?
(3)若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧多少m3的液化气?(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收,液化气的热值是5.0×107J/m3)
【分析】(1)已知水的质量和温度的变化量,根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量;
(2)水吸收的热量除以水的面积和30min即可得出平均每分钟每平方米水面吸收的热量;
(3)根据题意可知液化气完全燃烧释放的热量Q放=Q吸,根据Q放=Vq求出需要液化气的体积。
【解答】解:(1)实验中水吸收的热能:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×10℃=4.2×105J;
(2)平均每分钟每平方米水面吸收的热量:
Q===7×104J/(min?m2);
(3)由题意可知,液化气完全燃烧释放的热量:
Q放=Q吸=4.2×105J,
由Q放=Vq可得,需要液化气的体积:
V===8.4×10﹣3m3。
答:(1)实验中水吸收了4.2×105J 的热量;
(2)平均每分钟每平方米水面吸收的热量是7×104J/(min?m2);
(3)若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧8.4×10﹣3m3的液化气。
【点评】本题考查了吸入公式和燃料完全燃烧释放热量公式的应用,要注意水温升高到(末温)和升高了(温度变化量)的区别。
五.解答题(共1小题)
14.能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一。
(1)能源家族中:①柴薪,②煤炭,③石油,④天然气,⑤水能,⑥风能,⑦太阳能,⑧地热能等,在大量耗用各种能源时,会造成空气污染的有 ①②③④ ;会造成水土流失和沙漠化的有 ① (填题序号);
(2)黄冈市城区正在进行天然气工程,有人表示赞同,有人表示反对,小刚同学收集如下两组有关数据:
热值q/J?m﹣3 当地价格/元?m﹣3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元
煤 气 约4×107 9 6 0
天然气 约8×107 15 3 70
请你决策: A(或B) (选填“A”或“B”)
A.继续使用煤气,B.更换使用天然气
简单说明你作出这样决策的理由是: 更换原灶具浪费,还需要新投入(或从长远看,更经济) 。
【分析】能源分为可再生能源和不可再生能源两大类。使用可再生能源有利于环保,大量使用化石能源(煤炭、石油)能够造成环境污染,目前人类使用的能源主要是化石能源,为了降低环境的恶化,人类正积极探索开发新能源。
【解答】解:(1)能源家族中:①柴薪,②煤炭,③石油,④天然气,⑤水能,⑥风能,⑦太阳能,⑧地热能等,在大量耗用各种能源时,会造成空气污染的有①②③④;会造成水土流失和沙漠化的有 ①。
(2)由图表可知,若使用煤气,每个月的费用为54元;若使用天然气,每个月的费用为45元,费用比煤气要少,但需要70元的灶具投资,短期内看不如使用煤气划算,但从长远观点看更划算一些。
所以,可以选择A(或B)。
理由是:更换原灶具浪费,还需要新投入(或从长远看,更经济)。
故答案为:(1)①②③④;①;
(2)A(或B);更换原灶具浪费,还需要新投入(或从长远看,更经济)。
【点评】本题是一道综合性很强的题目,在解答第二问时要通过计算对比,然后寻找对应的理由。