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初中物理苏科版九年级全册能源与可持续发展精品课后作业题
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这是一份初中物理苏科版九年级全册能源与可持续发展精品课后作业题，文件包含苏科版九年级物理下册第18章能源与可持续发展单元综合检测分层练习原卷版docx、苏科版九年级物理下册第18章能源与可持续发展单元综合检测分层练习解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
第18章 能源与可持续发展 单元综合检测（分层练习）基础练一、单选题1．下列属于可再生能源的是（ ）A．太阳能 B．核能 C．天然气 D．石油【答案】A【详解】太阳能可直接从自然界中取得，并且取之不尽、用之不竭，属于可再生能源；核能、天然气、石油越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．下列关于核能的说法错误的是（ ）A．核电站是利用核能来发电的B．核电站发生泄漏时会对人和生物造成伤害C．核反应堆中发生的是链式反应D．核废料不会对环境造成污染【答案】D【详解】A．核电站是由核反应堆里的铀核裂变，放出核能来发电的，故A正确，不符合题意；B．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，故B正确，不符合题意；C．核电站主要利用核反应堆中可控链式反应来发电的，故C正确，不符合题意；D．核废料有放射性，会对环境造成污染，故D错误，符合题意。故选D。3．关于能源信息与材料，下列说法正确的是（ ）A．垃圾分类有利于环保和节约能源B．太阳能和核能都属于不可再生能源C．5G和4G信号的电磁波在真空中传播的速度并不相等D．若用半导体材料制造输电线可大大降低电能损耗【答案】A【详解】A．垃圾分类有利于能源的再生循环利用，节约能源，改善人居环境。故A正确；B．太阳能可以源源不断利用，是可再生能源，核能是不可再生能源。故B错误；C．5G和4G信号都是利用电磁波传播信息的，在真空中传播速度是相等的。故C错误；D．半导体的电阻较大，若用半导体材料制造输电线可增加电能损耗，利用超导体材料制造输电线可以大大降低电能损耗。故D错误。故选A。4．出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。自行车、太阳能小汽车和电力机车所消耗能量的形式分别是（ ）①生物质能；②核能；③电能；④太阳能。A．①③② B．①④③C．①②③ D．①③④【答案】B【详解】骑自行车消耗人体能量，是生物质能；太阳能小汽车消耗太阳能；电力机车是靠电机来驱动，消耗的是电能，故自行车、太阳能小汽车和电力机车所消耗能量的形式分别是①生物质能，④太阳能，③电能，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。下列观点错误的是（ ）A．天然气是化石能源 B．地热能属于一次能源C．电能属于二次能源 D．核能属于二次能源【答案】D【详解】A．煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，是化石能源。故A正确，不符合题意；BD．可以直接从自然界获得的能源，称为一次能源。所以化石能源以及风能、水能、太阳能、地热能、核能都属于一次能源。故B正确，不符合题意，D错误，符合题意；C．电能需要由其他形式的能转化而来，最终还要转化为其他形式的能，为人类所利用，造福于人类。电能无法从自然界直接获得，须经过消耗一次能源才能得到，电能是二次能源。故C正确，不符合题意。故选D。6．我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法不正确的是（ ）A．能量是与物体运动有关的物理量B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系C．不同形式的能量之间可以互相转化D．能量可以从一个地方转移到另一个地方【答案】B【详解】AB．能量与物体的运动形式有关，从宏观到微观，物质运动形式的多样性（如机械运动、分子运动、电磁运动等），决定了能量形式的多样性，即物质运动的多样性与能量形式的多样性之间有关系，故A正确，不符合题意；故B错误，符合题意；C．由能量守恒定律可知，不同形式的能量之间可以互相转化，故C正确，不符合题意；D．由能量守恒定律可知，能量可以从一个地方转移到另一个地方，故D正确，不符合题意。故选B。7．发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体；（2）汽车制动时，由于摩擦，汽车的机械能转变为地面．空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，以上两个事实说明能量的转化和转移具有（ ）A．任意性 B．方向性 C．单一性 D．不确定性【答案】B【详解】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体，而不能反向传递；汽车制动由于摩擦，汽车的机械能转变为地面，空气的内能；这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。8．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程B．给手机充电时是将电能转化为化学能C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机【答案】B【详解】A．能量守恒定律也适用于能量转移的情形。故A错误；B．充电时，消耗电能，电池内部发生化学反应，是将电能转化为化学能。故B正确；C．摩擦生热没有创造热，是将机械能转化为内能，使物体温度升高。故C错误；D．能量的转化和转移是具有方向性的，不是所有的能量都可以利用。故D错误。故选B。9．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（ ） A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”【答案】C【详解】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。10．如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是（ ）A．该模型表示的是聚变B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应C．该反应不会产生放射性物质D．不能用该反应获得能量的方式来发电【答案】B【详解】A．观察该模型发现，模型表示一个重核裂变为两个轻核，并释放出能量，应为核裂变，故A错误；B．一个重原子核裂变产生两个轻原子核，并释放出中子，产生的中子具有能量，可继续轰击其他铀核发生裂变，形成链式反应，故B正确；C．核反应产生的核废料都具有放射性，故C错误；D．目前人类可以控制核裂变，所以可以用该反应获得能量来发电，故D错误。故选B。11．如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（ ）A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等D．这款“永动机”违背了能量守恒定律【答案】D【详解】A．水流冲击叶片转动，是水的机械能转化为砂轮的机械能，故A错误；B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，故B错误；C．水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，故C错误；D．设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故D正确。故选D。12．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（ ） ①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。A．①② B．①③ C．② D．②④【答案】D【详解】①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能转化为电能，机械能减小，故①错误；②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，故②正确；③水轮机带动发电机发电将动能转化为电能，故③错误；④可以通过增大落水差增大水的机械能，加大水力发电的功率，故④正确。故ABC错误，D正确。故选D。二、填空题13．我国“一带一路”战略推进了能源的国际合作，其中太阳能、风能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。【答案】一次能源【详解】太阳能和风能都是直接从自然界获得，所以属于一次能源。14．不可再生能源：凡是越用 ，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能；可再生能源：可以从自然界中 地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。【答案】 越少 源源不断【详解】[1]不可再生能源：指的是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源。[2]可再生能源：指的是可从自然界中源源不断地得到的能源。15．原子弹是利用不加控制的 释放的核能；核电站是利用 释放的核能，它的核心设备是 。【答案】 核裂变 可控核裂变 核反应堆【详解】[1]一个重核裂变成两个中等质量的原子核，同时释放大量的能量，这就是核裂变，原子弹的原理就是利用不加控制的核裂变剧烈释放能量。[2][3]核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中的链式反应是加以控制的，在控制下缓慢释放核能。16．未来持续发展的主题是充分利用新能源，如海浪蕴含着巨大的能量，它属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；质量巨大的太阳，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”）反应，释放出的太阳能清洁方便、取之不尽。【答案】 可再生 聚变【详解】[1]根据能源的知识可知，海浪属于机械能的一种，是可再生能源。[2]根据太阳的结构的知识可知，太阳的内部一直发生着核聚变反应，释放出的太阳能。17．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而能的总量保持不变。【答案】 转化 转移【详解】[1][2]能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。18．能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都不能无中生有的制造能量，因此 （填“能”或“不能”）制造出永动机。【答案】 转化 转移 不能【详解】[1][2]根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。[3]根据能量守恒定律可知，任何一部机器都需要消耗能量，不能无中生有的制造能量，永动机不可能永远运动下去，不能制造出永动机。19．2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资枓。质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”反应，并 （选填“吸收”或“释放”）大量的能量，当天体的能量即将耗尽时，在自身 （选填“重力”或“惯性”）的作用下发生塌缩，就形成了黑洞。【答案】 聚变 释放 重力【详解】[1][2]太阳内部不断发生着核聚变，巨大的天体，像太阳一样，所以其内部也不断发生着核聚变，发生核聚变时，两个轻原子核聚变为一个重原子核，同时释放出能量。[3]当天体的能量即将耗尽，由于天体自身重力很大，在自身重力作用下会发生塌缩。20．如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生 变，同时释放巨大的 能。 产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了 反应。如果这种反应加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。【答案】 裂 核 链式【详解】[1][2]用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨大的能量，这种获得核能的方式叫核裂变。[3]产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是核裂变中的链式反应。21．原子弹爆炸是由铀原子核裂变产生的，首先由一个中子击中一个铀原子核使它裂变为两个原子核。同时释放出两个中子，两个中子各自又击中一个铀原子核，使每个铀原子核裂变产生两个原子核与两个中子，那么经过6次裂变会产生 原子核，经过100次裂变会产生 个原子核。【答案】 64 2100【详解】[1][2]一个中子击中一个轴原子核使它裂变为两个原子核，即1次裂变后变成21=2个原子核；同时释放出两个中子，两个中子各自又击中一个轴原子核，即2次裂变后变成22=4个原子核；依此类推，3次裂变后变成23=8个原子核；所以经过6次裂变后变成26=64个原子核；经过100次裂变后变成2100个原子核。提升练一、单选题1．下列关于能源、信息、材料的说法正确的是（ ）A．煤、石油、天然气、太阳能、核能都属于不可再生能源B．超导体不可以用来作电热器的发热体C．雷达和蝙蝠一样都是用超声波回声定位原理确定目标的D．能量是守恒的，自然界能的总量不会减少，所以不存在能源危机【答案】B【详解】A．煤、石油、天然气和核能不能从自然界源源不断得到，也不能重复利用，所以都属于不可再生能源，而太阳能可以从自然界中源源不断的得到，是可再生能源，故A错误；B．超导体在“超导临界温度”时，电阻为0Ω，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，产生的热量为0J，所以超导体不能用作电热器的发热体，故B正确；C．蝙蝠是利用回声定位原理确定目标的，而雷达利用的是电磁波，故C错误；D．能量是守恒的，但是能量的转移和转化是有方向性的。散失在环境中的能量不会自动聚集供我们使用，我们只有消耗能源才能获得我们所需的能量，所以能源危机是一直存在的，为此节约能源刻不容缓，故D错误。故选B。2．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（ ）A．用超导材料制成的电热器发热效率更高B．光纤通信是利用光波在光导纤维中不断折射传输信息的C．光盘不是磁性材料，但能存贮大量的信息D．核能、潮沙能和地热能都属于可再生能源，都不是来自太阳能【答案】C【详解】A．超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电热器上，故A错误；B．激光在传输过程中，从光导纤维的一端射入后，在光导纤维内壁上要发生多次反射，并从另一端射出，这样就把它携带的信息传递出去，故B错误；C．光盘不是磁性材料，以光信息作为存储的载体，能存贮大量的信息，故C正确；D．像化石能源、生物质能等都是或直接或间接的来源与太阳，而核能、地热能和潮汐能都不是直接或间接来自太阳，核能不是可再生资源，故D错误。故选C。3．为应对地球气候变暖，促进可持续发展，在践行节能低碳的今天，应特别重视射的能者新能源的开发和利用。下列能源中属于如图所示阴影部分的是（ ） A．煤炭 B．风能 C．潮汐能 D．核能【答案】B【详解】AD．煤炭和核能属于不可再生能源，故AD不符合题意；B．风能能源是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能来自太阳能，是可再生的新能源，又是新能源，故B符合题意；C．潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量，它与天体引力有关，不是来自太阳能，故C不符合题意。故选B。4．如图是我国《可再生资源法》倡导的碳资源的转化与循环利用示意图。下列做法与该图体现的理念不符的是（ ） A．将秸秆加工转化为酒精燃料B．二氧化碳作为原料生产尿素C．过度开采煤、石油作为燃料D．将石油精炼，制备合成材料【答案】C【详解】A．将秸秆加工转化为酒精燃料，既解决了环境问题，又解决了能源问题，故A不符合题意；B．二氧化碳作为原料生产尿素，减少了二氧化碳的排放，有效防治温室效应，故B不符合题意；C．过度开采煤、石油作为燃料，既浪费资源与能源，又有造成环境的污染，故C符合题意；D．将石油精炼，制备合成材料，加以综合利用，故D不符合题意。故选C。5．闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时会严生感应电流。如图甲所示，用导线EC和FD吊起一根导体棒CD，棒可在竖直平面内绕绝缘轴EF自由摆动，EF间并联两个同样的、极性相反的发光二极管M和N，构成闭合回路。发光二极管具有单向导电性，且其亮度会随电流的增大而增强、现给装置加竖直向下的磁场，并将棒CD向左拉到ECDF所在平面与竖直方向为θ角处无初速释放，可参考示图乙，不计空气阻力。下列分析正确的是（ ）A．根据机械能守恒定律，导体棒第一次到达最右侧时的摆角仍等于θB．导体棒摆动过程中两个发光二极管的亮暗变化是同步的C．导体棒摆动过程中两个发光二极管的最大亮度持续减弱D．导体棒摆动过程中两个发光二极管的最大亮度总体保持不变【答案】C【详解】A．导体运动过程中，将机械能转化为电能，电能被发光二极管消耗，导体的机械能不断减小，因此导体棒第一次到达最右侧时的摆角小于θ，故A错误；B．EF间并联两个同样的、极性相反的发光二极管M和N，构成闭合回路，导体棒摆动过程中产生的电流方向发生改变，两个发光二极管的交替发光，故B错误；C．导体棒摆动过程中，导体运动速度越来越小，产生的电动势越来越小，两个发光二极管的亮度不断减弱，故C正确，D错误。故选C。二、填空题6．阅读短文，回答问题：空气发电机清洁能源被认为是未来的趋势。一种发电装置名为“空气发电机”，可以直接利用空气中的水分发电，这项技术未来可能会对可再生能源、气候变化和医疗领域产生重大影响。如图所示，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，就可以利用薄膜从空气中吸收水分，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，利用两个电极形成的电荷差让电子流动，从而产生电能。此外，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，比如撒哈拉沙漠，一样能发电，这与太阳能和风能等可再生能源相比，“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。不过这种“空气发电机”产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.5×10-2mA/cm2（电流密度的大小表示单位截面面积的电流），因此需要多个设备一起运行才能实现供电。 （1）“空气发电机”电极的材料应选用 （导体/绝缘体/半导体）；（2）图中电压表指针正向偏转，则“空气发电机”的上电极片应为 （正/负）极；（3）下列关于“空气发电机”的说法正确的是 ；A．“空气发电机”主要由微生物地杆菌构成B．“空气发电机”不可以在室内运行C．“空气发电机”工作时将水分子分解成氢离子和氧离子D．“空气发电机”违背了能量守恒定律（4）“空气发电机”在发电过程中，将 （化学/机械）能转化为电能；（5）若让200个薄膜为40cm2的“空气发电机”同时工作，10天产生的电能供给标有“2.5V 0.72W”的小灯泡工作，可供 盏这种灯泡正常工作1小时。【答案】 气体 正 C 化学 20【详解】（1）[1]“空气发电机”电极的材料应选用半导体，湿度变化时，其阻值会发生变化。（2）[2]图中电压表指针正向偏转，则电流从电压表的正极线柱流入，所以“空气发电机”的上电极片应为正极。（3）[3]ABC．所给材料信息可知，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，就可以利用薄膜从空气中吸收水分，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，利用两个电极形成的电荷差让电子流动，从而产生电能。“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行，故AB错误，C正确；D．“空气发电机”是利用化学能转化为电能，没有违背了能量守恒定律，故D错误。 故选C。（4）[4]“空气发电机”在发电过程中，消耗化学能，获得电能，所以将化学能转化为电能。（5）[5]由“单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.5×10-2mA/cm2”可知，若让200个薄膜为40cm2的“空气发电机”同时工作，在10天内产生的电能为W=nUIt=200×0.5V×40cm2×1.5×10-5A/cm2×10×24×3600s=51840J灯泡1h消耗的电能为W'=Pt =0.72W×3600s=2592J灯泡的盏数为7．让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示（不考虑空气阻力）。已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：ha=0.4m，hb=0.5m，hc=0.7m。（1）小球从a点到c点的过程中，小球动能变化情况是 （变大/变小/先变大再变小/不变/先变小再变大）；（2）当橡皮筋弹性势能最大时，小球处于 状态（平衡/非平衡）；（3）实验中所用小球的重力为 N。由a点到b点，动能变化量 （大于/小于/等于）重力势能变化量。【答案】 先变大再变小 非平衡 1 小于【详解】（1）[1]小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋所受弹力由小变大，当重力大于弹力时，小球受到合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；由于小球的质量不变，因此小球动能变化情况是先变大再变小。（2）[2]当橡皮筋伸长量最大即弹性势能最大时，小球速度减小为0，小球受力不平衡，所以处于非平衡状态。（3）[3]由图可知，在b点处时小球的速度是最大的，重力等于弹力；此时橡皮筋的伸长量为Δh=hb-ha=0.5m-0.4m=0.1m橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，则弹力为因此小球的重力为1N。[4]根据能量守恒可知，由a点到b点，小球减少的重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，则小球的动能变化量小于重力势能的变化量。8．阅读短文，回答问题。为保护地球家园，我国将努力争取2060年前实现碳中和。为了降低化石能源占比，我国目前正大力开发利用太阳能、风能、核能等新能源，风光互补发电项目正大规模推进。风光互补发电系统由太阳能发电板、风力发电机组、系统控制器和逆变器等几部分组成。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数；其中风力发电的最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率；光照功率P1是指太阳光照射到电池板表面处每平方米的辐射功率，P1=1000W/m2，光电转化效率是“指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。（1）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）在人类使用能源的过程中，必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新加以利用，因此说明能量的转移或转化具有 ；（3）若风力发电时功率与风速的平方成正比；则当输出功率为25W时，风速为 m/s；（4）若太阳能辐射的总功率为P0，且太阳光在穿透太空及地球大气层达到地面的途中有η的能量损耗（已知球面面积为4πr2，r为球半径），则太阳到地球的距离D= 。（用物理量的符号表示）【答案】 可再生 方向性 3 【详解】（1）[1]太阳能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源。（2）[2]有些不能再重新加以利用，说明能量的转化或转移具有方向性，有些过程不可逆。（3）[3]由题知，风力发电机的输出功率P与风速v的平方成正比，因为发电机的最大输出功率为400W、最大风速为12m/s，则当功率为25W时，有两式相比得（4）[4]由题意可知，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为则太阳到地球的距离为素养探究练一、综合题1．阅读短文，回答问题：中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F-T2火箭将天宫二号空间实验室成功发射升空。长征二号F-T2火箭通过燃烧固态氢燃料，喷出高压燃气从而使火箭获得推力，天官二号空间实验室在火箭的顶部，火箭由于高速行驶与大气发生剧烈的摩擦而产生高温，所以天宫二号外部用整流罩包住，以防因温度过高而损坏，当离开大气整流罩包与天宫二号分离，最后整流罩坠落在陕西并压坏陕西民居。（1）火箭利用固态氢作为燃料，主是是利用了它的 大（选填“比热容”“密度”或“热值”）的特性；（2）火箭发射升空时，燃料燃烧将 能转化为燃气的 能，再转换为火箭的 能：能量的转化和转移是有 的；（3）本次长征二号F-T2火升空共燃烧了的因态氢，若固态氢的热值是，则能够放出热量 J。【答案】 热值 化学 内 机械 方向 【详解】（1）[1]火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。（2）[2][3][4][5]火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气推动火箭加速上升，将内能转化为火箭的机械能，能量转化和转移过程中，散失的内能不能被收集起来重新利用，因此能量的转化和转移是有方向的。（3）[6]固态氢完全燃烧放出的热量:2．如图所示，中国“祝融号火星车质量为240kg。太阳能板将太阳能转化为电能，为火星车上的科学设备供电，车顶部安装有集热器，其窗口覆盖了一层透光率很高的膜，阳光可以透进来，保证红外线能量只进不出、在膜下面，是一种叫正十一烷的材料，白天它被阳光照射吸热熔化，到了夜晚温度降低，它逐渐凝固，把储存的能量再释放出来，“祝融号”火星车是六轮驱动，且每个车轮都能转向，爬坡时走“之”字形路线。（火星表面g取4N/kg）（1）阳光中的红外线具有显著的 效应；（2）在下列方框中填上装置或能量名称，完成火星车利用太阳能的路径图 ， 。【答案】 热 太阳能板 内能【详解】（1）[1]太阳将它的热主要以热辐射的形式进行传递，阳光中的红外线具有热效应。（2）[2][3]由短文可知，太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，集热器将太阳能转化为内能。3．如图是中国自主设计、建造的全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（简称EAST）的原理图，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。 （1）该装置被称为“人造太阳”，其反应原理与太阳类似，通过核 （选填“聚变”或“裂变”）释放巨大的核能；（2）该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的 （选填“热效应”或“磁效应”）；为了产生强磁场，线圈中需要很大的电流，若线圈有一定电阻，则线圈流过大电流后会产生大量热量。所以该装置的线圈使用超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈的电阻为 ；（3） “人造太阳”加热功率超过，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 。【答案】 聚变 磁效应 0 【详解】（1）[1]“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温。（2）[2]根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应。[3]根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为的现象称为超导现象，该导体材料较超导材料。（3）[4] “人造太阳”每小时发电量为 风力发电参数太阳能发电参数最大输出电功率400W光照功率1000W/m2最大限制风速12m/s光电转化效率20%
第18章 能源与可持续发展 单元综合检测（分层练习）基础练一、单选题1．下列属于可再生能源的是（ ）A．太阳能 B．核能 C．天然气 D．石油【答案】A【详解】太阳能可直接从自然界中取得，并且取之不尽、用之不竭，属于可再生能源；核能、天然气、石油越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．下列关于核能的说法错误的是（ ）A．核电站是利用核能来发电的B．核电站发生泄漏时会对人和生物造成伤害C．核反应堆中发生的是链式反应D．核废料不会对环境造成污染【答案】D【详解】A．核电站是由核反应堆里的铀核裂变，放出核能来发电的，故A正确，不符合题意；B．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，故B正确，不符合题意；C．核电站主要利用核反应堆中可控链式反应来发电的，故C正确，不符合题意；D．核废料有放射性，会对环境造成污染，故D错误，符合题意。故选D。3．关于能源信息与材料，下列说法正确的是（ ）A．垃圾分类有利于环保和节约能源B．太阳能和核能都属于不可再生能源C．5G和4G信号的电磁波在真空中传播的速度并不相等D．若用半导体材料制造输电线可大大降低电能损耗【答案】A【详解】A．垃圾分类有利于能源的再生循环利用，节约能源，改善人居环境。故A正确；B．太阳能可以源源不断利用，是可再生能源，核能是不可再生能源。故B错误；C．5G和4G信号都是利用电磁波传播信息的，在真空中传播速度是相等的。故C错误；D．半导体的电阻较大，若用半导体材料制造输电线可增加电能损耗，利用超导体材料制造输电线可以大大降低电能损耗。故D错误。故选A。4．出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。自行车、太阳能小汽车和电力机车所消耗能量的形式分别是（ ）①生物质能；②核能；③电能；④太阳能。A．①③② B．①④③C．①②③ D．①③④【答案】B【详解】骑自行车消耗人体能量，是生物质能；太阳能小汽车消耗太阳能；电力机车是靠电机来驱动，消耗的是电能，故自行车、太阳能小汽车和电力机车所消耗能量的形式分别是①生物质能，④太阳能，③电能，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。下列观点错误的是（ ）A．天然气是化石能源 B．地热能属于一次能源C．电能属于二次能源 D．核能属于二次能源【答案】D【详解】A．煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，是化石能源。故A正确，不符合题意；BD．可以直接从自然界获得的能源，称为一次能源。所以化石能源以及风能、水能、太阳能、地热能、核能都属于一次能源。故B正确，不符合题意，D错误，符合题意；C．电能需要由其他形式的能转化而来，最终还要转化为其他形式的能，为人类所利用，造福于人类。电能无法从自然界直接获得，须经过消耗一次能源才能得到，电能是二次能源。故C正确，不符合题意。故选D。6．我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法不正确的是（ ）A．能量是与物体运动有关的物理量B．物质运动的多样性与能量形式的多样性之间没有关系C．不同形式的能量之间可以互相转化D．能量可以从一个地方转移到另一个地方【答案】B【详解】AB．能量与物体的运动形式有关，从宏观到微观，物质运动形式的多样性（如机械运动、分子运动、电磁运动等），决定了能量形式的多样性，即物质运动的多样性与能量形式的多样性之间有关系，故A正确，不符合题意；故B错误，符合题意；C．由能量守恒定律可知，不同形式的能量之间可以互相转化，故C正确，不符合题意；D．由能量守恒定律可知，能量可以从一个地方转移到另一个地方，故D正确，不符合题意。故选B。7．发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体；（2）汽车制动时，由于摩擦，汽车的机械能转变为地面．空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，以上两个事实说明能量的转化和转移具有（ ）A．任意性 B．方向性 C．单一性 D．不确定性【答案】B【详解】发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体，而不能反向传递；汽车制动由于摩擦，汽车的机械能转变为地面，空气的内能；这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。8．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程B．给手机充电时是将电能转化为化学能C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机【答案】B【详解】A．能量守恒定律也适用于能量转移的情形。故A错误；B．充电时，消耗电能，电池内部发生化学反应，是将电能转化为化学能。故B正确；C．摩擦生热没有创造热，是将机械能转化为内能，使物体温度升高。故C错误；D．能量的转化和转移是具有方向性的，不是所有的能量都可以利用。故D错误。故选B。9．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（ ） A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”【答案】C【详解】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。10．如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是（ ）A．该模型表示的是聚变B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应C．该反应不会产生放射性物质D．不能用该反应获得能量的方式来发电【答案】B【详解】A．观察该模型发现，模型表示一个重核裂变为两个轻核，并释放出能量，应为核裂变，故A错误；B．一个重原子核裂变产生两个轻原子核，并释放出中子，产生的中子具有能量，可继续轰击其他铀核发生裂变，形成链式反应，故B正确；C．核反应产生的核废料都具有放射性，故C错误；D．目前人类可以控制核裂变，所以可以用该反应获得能量来发电，故D错误。故选B。11．如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（ ）A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等D．这款“永动机”违背了能量守恒定律【答案】D【详解】A．水流冲击叶片转动，是水的机械能转化为砂轮的机械能，故A错误；B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，故B错误；C．水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，故C错误；D．设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故D正确。故选D。12．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（ ） ①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。A．①② B．①③ C．② D．②④【答案】D【详解】①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能转化为电能，机械能减小，故①错误；②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，故②正确；③水轮机带动发电机发电将动能转化为电能，故③错误；④可以通过增大落水差增大水的机械能，加大水力发电的功率，故④正确。故ABC错误，D正确。故选D。二、填空题13．我国“一带一路”战略推进了能源的国际合作，其中太阳能、风能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。【答案】一次能源【详解】太阳能和风能都是直接从自然界获得，所以属于一次能源。14．不可再生能源：凡是越用 ，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能；可再生能源：可以从自然界中 地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。【答案】 越少 源源不断【详解】[1]不可再生能源：指的是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源。[2]可再生能源：指的是可从自然界中源源不断地得到的能源。15．原子弹是利用不加控制的 释放的核能；核电站是利用 释放的核能，它的核心设备是 。【答案】 核裂变 可控核裂变 核反应堆【详解】[1]一个重核裂变成两个中等质量的原子核，同时释放大量的能量，这就是核裂变，原子弹的原理就是利用不加控制的核裂变剧烈释放能量。[2][3]核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中的链式反应是加以控制的，在控制下缓慢释放核能。16．未来持续发展的主题是充分利用新能源，如海浪蕴含着巨大的能量，它属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；质量巨大的太阳，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”）反应，释放出的太阳能清洁方便、取之不尽。【答案】 可再生 聚变【详解】[1]根据能源的知识可知，海浪属于机械能的一种，是可再生能源。[2]根据太阳的结构的知识可知，太阳的内部一直发生着核聚变反应，释放出的太阳能。17．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而能的总量保持不变。【答案】 转化 转移【详解】[1][2]能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。18．能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都不能无中生有的制造能量，因此 （填“能”或“不能”）制造出永动机。【答案】 转化 转移 不能【详解】[1][2]根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。[3]根据能量守恒定律可知，任何一部机器都需要消耗能量，不能无中生有的制造能量，永动机不可能永远运动下去，不能制造出永动机。19．2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资枓。质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”反应，并 （选填“吸收”或“释放”）大量的能量，当天体的能量即将耗尽时，在自身 （选填“重力”或“惯性”）的作用下发生塌缩，就形成了黑洞。【答案】 聚变 释放 重力【详解】[1][2]太阳内部不断发生着核聚变，巨大的天体，像太阳一样，所以其内部也不断发生着核聚变，发生核聚变时，两个轻原子核聚变为一个重原子核，同时释放出能量。[3]当天体的能量即将耗尽，由于天体自身重力很大，在自身重力作用下会发生塌缩。20．如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生 变，同时释放巨大的 能。 产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了 反应。如果这种反应加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。【答案】 裂 核 链式【详解】[1][2]用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨大的能量，这种获得核能的方式叫核裂变。[3]产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是核裂变中的链式反应。21．原子弹爆炸是由铀原子核裂变产生的，首先由一个中子击中一个铀原子核使它裂变为两个原子核。同时释放出两个中子，两个中子各自又击中一个铀原子核，使每个铀原子核裂变产生两个原子核与两个中子，那么经过6次裂变会产生 原子核，经过100次裂变会产生 个原子核。【答案】 64 2100【详解】[1][2]一个中子击中一个轴原子核使它裂变为两个原子核，即1次裂变后变成21=2个原子核；同时释放出两个中子，两个中子各自又击中一个轴原子核，即2次裂变后变成22=4个原子核；依此类推，3次裂变后变成23=8个原子核；所以经过6次裂变后变成26=64个原子核；经过100次裂变后变成2100个原子核。提升练一、单选题1．下列关于能源、信息、材料的说法正确的是（ ）A．煤、石油、天然气、太阳能、核能都属于不可再生能源B．超导体不可以用来作电热器的发热体C．雷达和蝙蝠一样都是用超声波回声定位原理确定目标的D．能量是守恒的，自然界能的总量不会减少，所以不存在能源危机【答案】B【详解】A．煤、石油、天然气和核能不能从自然界源源不断得到，也不能重复利用，所以都属于不可再生能源，而太阳能可以从自然界中源源不断的得到，是可再生能源，故A错误；B．超导体在“超导临界温度”时，电阻为0Ω，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，产生的热量为0J，所以超导体不能用作电热器的发热体，故B正确；C．蝙蝠是利用回声定位原理确定目标的，而雷达利用的是电磁波，故C错误；D．能量是守恒的，但是能量的转移和转化是有方向性的。散失在环境中的能量不会自动聚集供我们使用，我们只有消耗能源才能获得我们所需的能量，所以能源危机是一直存在的，为此节约能源刻不容缓，故D错误。故选B。2．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（ ）A．用超导材料制成的电热器发热效率更高B．光纤通信是利用光波在光导纤维中不断折射传输信息的C．光盘不是磁性材料，但能存贮大量的信息D．核能、潮沙能和地热能都属于可再生能源，都不是来自太阳能【答案】C【详解】A．超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电热器上，故A错误；B．激光在传输过程中，从光导纤维的一端射入后，在光导纤维内壁上要发生多次反射，并从另一端射出，这样就把它携带的信息传递出去，故B错误；C．光盘不是磁性材料，以光信息作为存储的载体，能存贮大量的信息，故C正确；D．像化石能源、生物质能等都是或直接或间接的来源与太阳，而核能、地热能和潮汐能都不是直接或间接来自太阳，核能不是可再生资源，故D错误。故选C。3．为应对地球气候变暖，促进可持续发展，在践行节能低碳的今天，应特别重视射的能者新能源的开发和利用。下列能源中属于如图所示阴影部分的是（ ） A．煤炭 B．风能 C．潮汐能 D．核能【答案】B【详解】AD．煤炭和核能属于不可再生能源，故AD不符合题意；B．风能能源是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能来自太阳能，是可再生的新能源，又是新能源，故B符合题意；C．潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量，它与天体引力有关，不是来自太阳能，故C不符合题意。故选B。4．如图是我国《可再生资源法》倡导的碳资源的转化与循环利用示意图。下列做法与该图体现的理念不符的是（ ） A．将秸秆加工转化为酒精燃料B．二氧化碳作为原料生产尿素C．过度开采煤、石油作为燃料D．将石油精炼，制备合成材料【答案】C【详解】A．将秸秆加工转化为酒精燃料，既解决了环境问题，又解决了能源问题，故A不符合题意；B．二氧化碳作为原料生产尿素，减少了二氧化碳的排放，有效防治温室效应，故B不符合题意；C．过度开采煤、石油作为燃料，既浪费资源与能源，又有造成环境的污染，故C符合题意；D．将石油精炼，制备合成材料，加以综合利用，故D不符合题意。故选C。5．闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时会严生感应电流。如图甲所示，用导线EC和FD吊起一根导体棒CD，棒可在竖直平面内绕绝缘轴EF自由摆动，EF间并联两个同样的、极性相反的发光二极管M和N，构成闭合回路。发光二极管具有单向导电性，且其亮度会随电流的增大而增强、现给装置加竖直向下的磁场，并将棒CD向左拉到ECDF所在平面与竖直方向为θ角处无初速释放，可参考示图乙，不计空气阻力。下列分析正确的是（ ）A．根据机械能守恒定律，导体棒第一次到达最右侧时的摆角仍等于θB．导体棒摆动过程中两个发光二极管的亮暗变化是同步的C．导体棒摆动过程中两个发光二极管的最大亮度持续减弱D．导体棒摆动过程中两个发光二极管的最大亮度总体保持不变【答案】C【详解】A．导体运动过程中，将机械能转化为电能，电能被发光二极管消耗，导体的机械能不断减小，因此导体棒第一次到达最右侧时的摆角小于θ，故A错误；B．EF间并联两个同样的、极性相反的发光二极管M和N，构成闭合回路，导体棒摆动过程中产生的电流方向发生改变，两个发光二极管的交替发光，故B错误；C．导体棒摆动过程中，导体运动速度越来越小，产生的电动势越来越小，两个发光二极管的亮度不断减弱，故C正确，D错误。故选C。二、填空题6．阅读短文，回答问题：空气发电机清洁能源被认为是未来的趋势。一种发电装置名为“空气发电机”，可以直接利用空气中的水分发电，这项技术未来可能会对可再生能源、气候变化和医疗领域产生重大影响。如图所示，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，就可以利用薄膜从空气中吸收水分，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，利用两个电极形成的电荷差让电子流动，从而产生电能。此外，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，比如撒哈拉沙漠，一样能发电，这与太阳能和风能等可再生能源相比，“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。不过这种“空气发电机”产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.5×10-2mA/cm2（电流密度的大小表示单位截面面积的电流），因此需要多个设备一起运行才能实现供电。 （1）“空气发电机”电极的材料应选用 （导体/绝缘体/半导体）；（2）图中电压表指针正向偏转，则“空气发电机”的上电极片应为 （正/负）极；（3）下列关于“空气发电机”的说法正确的是 ；A．“空气发电机”主要由微生物地杆菌构成B．“空气发电机”不可以在室内运行C．“空气发电机”工作时将水分子分解成氢离子和氧离子D．“空气发电机”违背了能量守恒定律（4）“空气发电机”在发电过程中，将 （化学/机械）能转化为电能；（5）若让200个薄膜为40cm2的“空气发电机”同时工作，10天产生的电能供给标有“2.5V 0.72W”的小灯泡工作，可供 盏这种灯泡正常工作1小时。【答案】 气体 正 C 化学 20【详解】（1）[1]“空气发电机”电极的材料应选用半导体，湿度变化时，其阻值会发生变化。（2）[2]图中电压表指针正向偏转，则电流从电压表的正极线柱流入，所以“空气发电机”的上电极片应为正极。（3）[3]ABC．所给材料信息可知，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，就可以利用薄膜从空气中吸收水分，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，利用两个电极形成的电荷差让电子流动，从而产生电能。“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行，故AB错误，C正确；D．“空气发电机”是利用化学能转化为电能，没有违背了能量守恒定律，故D错误。 故选C。（4）[4]“空气发电机”在发电过程中，消耗化学能，获得电能，所以将化学能转化为电能。（5）[5]由“单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.5×10-2mA/cm2”可知，若让200个薄膜为40cm2的“空气发电机”同时工作，在10天内产生的电能为W=nUIt=200×0.5V×40cm2×1.5×10-5A/cm2×10×24×3600s=51840J灯泡1h消耗的电能为W'=Pt =0.72W×3600s=2592J灯泡的盏数为7．让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示（不考虑空气阻力）。已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：ha=0.4m，hb=0.5m，hc=0.7m。（1）小球从a点到c点的过程中，小球动能变化情况是 （变大/变小/先变大再变小/不变/先变小再变大）；（2）当橡皮筋弹性势能最大时，小球处于 状态（平衡/非平衡）；（3）实验中所用小球的重力为 N。由a点到b点，动能变化量 （大于/小于/等于）重力势能变化量。【答案】 先变大再变小 非平衡 1 小于【详解】（1）[1]小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋所受弹力由小变大，当重力大于弹力时，小球受到合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；由于小球的质量不变，因此小球动能变化情况是先变大再变小。（2）[2]当橡皮筋伸长量最大即弹性势能最大时，小球速度减小为0，小球受力不平衡，所以处于非平衡状态。（3）[3]由图可知，在b点处时小球的速度是最大的，重力等于弹力；此时橡皮筋的伸长量为Δh=hb-ha=0.5m-0.4m=0.1m橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，则弹力为因此小球的重力为1N。[4]根据能量守恒可知，由a点到b点，小球减少的重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，则小球的动能变化量小于重力势能的变化量。8．阅读短文，回答问题。为保护地球家园，我国将努力争取2060年前实现碳中和。为了降低化石能源占比，我国目前正大力开发利用太阳能、风能、核能等新能源，风光互补发电项目正大规模推进。风光互补发电系统由太阳能发电板、风力发电机组、系统控制器和逆变器等几部分组成。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数；其中风力发电的最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率；光照功率P1是指太阳光照射到电池板表面处每平方米的辐射功率，P1=1000W/m2，光电转化效率是“指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。（1）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）在人类使用能源的过程中，必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新加以利用，因此说明能量的转移或转化具有 ；（3）若风力发电时功率与风速的平方成正比；则当输出功率为25W时，风速为 m/s；（4）若太阳能辐射的总功率为P0，且太阳光在穿透太空及地球大气层达到地面的途中有η的能量损耗（已知球面面积为4πr2，r为球半径），则太阳到地球的距离D= 。（用物理量的符号表示）【答案】 可再生 方向性 3 【详解】（1）[1]太阳能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源。（2）[2]有些不能再重新加以利用，说明能量的转化或转移具有方向性，有些过程不可逆。（3）[3]由题知，风力发电机的输出功率P与风速v的平方成正比，因为发电机的最大输出功率为400W、最大风速为12m/s，则当功率为25W时，有两式相比得（4）[4]由题意可知，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为则太阳到地球的距离为素养探究练一、综合题1．阅读短文，回答问题：中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F-T2火箭将天宫二号空间实验室成功发射升空。长征二号F-T2火箭通过燃烧固态氢燃料，喷出高压燃气从而使火箭获得推力，天官二号空间实验室在火箭的顶部，火箭由于高速行驶与大气发生剧烈的摩擦而产生高温，所以天宫二号外部用整流罩包住，以防因温度过高而损坏，当离开大气整流罩包与天宫二号分离，最后整流罩坠落在陕西并压坏陕西民居。（1）火箭利用固态氢作为燃料，主是是利用了它的 大（选填“比热容”“密度”或“热值”）的特性；（2）火箭发射升空时，燃料燃烧将 能转化为燃气的 能，再转换为火箭的 能：能量的转化和转移是有 的；（3）本次长征二号F-T2火升空共燃烧了的因态氢，若固态氢的热值是，则能够放出热量 J。【答案】 热值 化学 内 机械 方向 【详解】（1）[1]火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。（2）[2][3][4][5]火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气推动火箭加速上升，将内能转化为火箭的机械能，能量转化和转移过程中，散失的内能不能被收集起来重新利用，因此能量的转化和转移是有方向的。（3）[6]固态氢完全燃烧放出的热量:2．如图所示，中国“祝融号火星车质量为240kg。太阳能板将太阳能转化为电能，为火星车上的科学设备供电，车顶部安装有集热器，其窗口覆盖了一层透光率很高的膜，阳光可以透进来，保证红外线能量只进不出、在膜下面，是一种叫正十一烷的材料，白天它被阳光照射吸热熔化，到了夜晚温度降低，它逐渐凝固，把储存的能量再释放出来，“祝融号”火星车是六轮驱动，且每个车轮都能转向，爬坡时走“之”字形路线。（火星表面g取4N/kg）（1）阳光中的红外线具有显著的 效应；（2）在下列方框中填上装置或能量名称，完成火星车利用太阳能的路径图 ， 。【答案】 热 太阳能板 内能【详解】（1）[1]太阳将它的热主要以热辐射的形式进行传递，阳光中的红外线具有热效应。（2）[2][3]由短文可知，太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，集热器将太阳能转化为内能。3．如图是中国自主设计、建造的全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（简称EAST）的原理图，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。 （1）该装置被称为“人造太阳”，其反应原理与太阳类似，通过核 （选填“聚变”或“裂变”）释放巨大的核能；（2）该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的 （选填“热效应”或“磁效应”）；为了产生强磁场，线圈中需要很大的电流，若线圈有一定电阻，则线圈流过大电流后会产生大量热量。所以该装置的线圈使用超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈的电阻为 ；（3） “人造太阳”加热功率超过，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 。【答案】 聚变 磁效应 0 【详解】（1）[1]“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温。（2）[2]根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应。[3]根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；当在超低温的温度下导体电阻为的现象称为超导现象，该导体材料较超导材料。（3）[4] “人造太阳”每小时发电量为 风力发电参数太阳能发电参数最大输出电功率400W光照功率1000W/m2最大限制风速12m/s光电转化效率20%
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