資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版九全冊單元期中期末素養提升卷
第二十一章 能源、材料與社會單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1. 下列關于能量轉化的說法，正確的是（　　）
A．圖中，風力發電將空氣的動能轉化為電能
B．圖中，拉開的彈弓將石子彈出的過程，彈性勢能增大
C．圖中，“神舟五號”載人飛船成功返航，返回艙在減速著陸過程中機械能守恒
D．圖中，水平路面上疾馳的汽車，將重力勢能轉化為動能
【答案】A
【解析】A.風力發電是將機械能轉化為電能，故A正確；
B.拉開的彈弓發生了彈性形變，具有彈性勢能，當放開石子時，彈弓的彈性形變程度變小，所以彈性勢能變小，故B錯誤；
C.當飛船減速著陸時，飛船的質量不變，速度減小，動能減小；質量不變，高度越來越小，重力勢能越來越小，機械能減小，故C錯誤；
D.汽車在水平路面上勻速行駛的過程中，質量不變，速度和高度也不變，則汽車的動能和重力勢能都不變，故D錯誤。
2. 如圖所示的是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（　　）
A．小球越跳越低，但每次到達地面時的速度相同
B．根據能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持不變的
C．小球最終會靜止，這說明小球具有的機械能憑空消失了
D．小球減小的機械能轉化為其它形式的能，但總量保持不變
【答案】D
【解析】A．由圖可知，小球運動過程中彈起的高度越來越小，說明重力勢能越來越小，則到達地面時轉化為的動能越來越小，速度越來越小，故A錯誤；
BD．小球運動過程中彈起的高度越來越小，所以小球的機械能減少，原因是克服與空氣摩擦做功，將部分機械能轉化成了內能，但能量的總量保持不變，故B錯誤，D正確；
C．能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，故C錯誤。故選D。
3. 下列現象中，只發生能的轉移而未發生能的轉化的是（ ）
A.行駛中的電動自行車 B.爆竹點燃后騰空而起
C.滾擺越滾越低 D. 熱水在空氣中逐漸變涼
【答案】D
【解析】行駛中的電動自行車，將電能轉化為機械能；爆竹點燃時，火藥的化學能轉化為燃氣的內能，燃氣膨脹推動爆竹騰空而起，燃氣的一部分內能轉化為爆竹的機械能；滾擺越滾越低，是因為滾擺在運動過程中要克服空氣的阻力做功，將機械能不斷轉化為內能，滾擺的機械能不斷減少；熱水在空氣中逐漸變涼，是因為熱水不斷向空放熱，熱水的內能不斷向空氣轉移，熱水的內能逐漸減少，溫度逐漸降低。
4. 各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發生轉化，且能量的轉化是有方向的，下面幾幅圖按能量轉化的順序，排列正確的是（　　）
A．①②③④ B．②③④① C． ④③①② D．②①③④
【答案】C
【解析】各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發生轉化，且能量的轉化是有方向的，地球上大多數能量都直接或間接來自太陽能，植物通過光合作用，將太陽能轉化為自身的生物質能，再經過地殼變動在地質作用下，最終形成煤炭，發電廠將煤炭的化學能轉化為電能，家用電器再將電能轉化為其它形式的能，故四幅圖中能量的轉化順序為：太陽、樹林、燃煤電廠、空調，即序號為④③①②。故選C。
5. 中國是一個負責任的大國，為構建人類命運共同體而不懈努力，實現可持續發展已成為21世紀各國的任務。能源可按不同方式分類，如圖，下列四組能源中，能歸入圖中陰影部分的一組是（　　）
A．煤炭、沼氣 B．太陽能、風能
C．水能、天然氣 D．石油、核能
【答案】B
【解析】能歸入圖中陰影部分的能源應該是來自太陽的熱輻射，
并且是可再生能源和新能源。
A．煤炭、沼氣不是可再生能源也不是新能源，A不符題意；
B．太陽能、風能是來自太陽的熱輻射，并且是可再生能源和新能源，故B項符合題意；
CD．天然氣、石油和核能都是不可再生能源，故CD項不符合題意.
6. 如圖，太陽能汽車利用太陽能電池將太陽能轉化為電能，儲存在車上的蓄電池內，為汽車提供動力。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能是一種不可再生能源
B．蓄電池為汽車提供動力時，將電能轉化為化學能
C．太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉化為機械能
D．太陽能汽車將太陽能轉化為內能，再將內能轉化為動能
【答案】C
【解析】A．太陽能取之不盡、用之不竭，所以是可再生能源，故A錯誤；
B．蓄電池為汽車提供動力時，將化學能轉化為電能，故B錯誤；
C．太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉化為機械能，有一部分太陽能會轉化為內能等其它形式的能，故C正確；
D．太陽能汽車將太陽能轉化為電能，再將電能轉化為動能，故D錯誤。
7. 初夏，漫山遍野的新綠、金燦燦的陽光，將曲靖富源西風電場打扮得分外美麗，135臺風電機組矗立在高山之巔，點綴在藍天白云間，呈現出一幅無比壯觀的風景畫。下列說法錯誤的是（ ）
A．風力發電過程中利用的風能是可再生能源
B．風力發電是把機械能轉化為電能
C．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源
D．去山頂做托里拆利實驗，玻璃管內外水銀液面高度差將變小
【答案】C
【解析】A．風力發電過程中利用的風能可以從自然界源源不斷的獲取，因此是可再生能源，故A正確，不符合題意；
B．風力發電把機械能轉化為電能，故B正確，不符合題意；
C．過量使用化石能源會造成大氣污染，因此為了保護環境，控制和消除大氣污染，應控制使用化石能源，而不是一概禁止，故C錯誤，符合題意；
D．氣壓隨高度的升高而減小，因此去山頂做托里拆利實驗，玻璃管內外水銀液面高度差將變小，故D正確，不符合題意。
故選C。
8．核能發電過程如圖，某次反應堆釋放能量為E1，至發電機輸出電能為E2，則（　　）
A．核能屬于可再生能源
B．E1可能小于E2
C．用廢氣供熱可提高能源利用率
D．汽輪機工作時，將機械能轉化為內能
【答案】C
【解析】A．凡是可以不斷得到補充或能在較短周期內再產生的能源稱為再生能源，反之稱為非再生能源。核能在地球上的儲量是有限的，是不可再生的，故A不符合題意；
B．能量在轉化過程中會有損耗，所以E2一定小于E1，故B不符合題意；
C．廢氣會帶走很多能量，用廢氣供熱可提高能源利用率，故C符合題意；
D．汽輪機工作時，將內能轉化為機械能，故D不符合題意。
故選C。
9.航母的阻攔索在攔停高速運動的飛機時，要承受巨大沖力，繩索會伸長至原長的1.2倍以上，逐漸吸收艦載機降落時的巨大能量，最后恢復原狀。另外，阻攔索要承受戰時起火等極端情況，還要防止鐵磁性顆粒吸附混入繩索內，發生磨損。關于制造阻攔索的材料應具備的物理屬性，下列說法不正確的是（　　）
A．硬度大 B．彈性好 C．熔點高 D．磁性強
【答案】D
【解析】航母的阻攔索在攔停高速運動的飛機時，要承受巨大沖力，阻攔索的材料應具備的物理屬性要硬度大；逐漸吸收艦載機降落時的巨大能量，最后恢復原狀，阻攔索的材料應具備的物理屬性要彈性好；阻攔索要承受戰時起火等極端情況，還要防止鐵磁性顆粒吸附混入繩索內，發生磨損，阻攔索的材料應具備的物理屬性熔點高，故ABC正確，不符合題意，D錯誤，符合題意。故選D。
10. 華為智能手機所搭載的7納米制造工藝麒麟980芯片，“在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個晶體管”，實現了性能與能效提升的新突破，這都得益于一種新型材料的研發。這種新型材料是（　　）
A．超導材料 B．磁性材料 C．納米材料 D．絕緣材料
【答案】C
【解析】由“在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個晶體管”知，這些零件所占空間體積極小，空間尺度在納米級，所以屬于納米材料。
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
11. 生活中涉及能量轉化的事例有許多。下列事例正確的是（ ）
A.人運動時，糖原氧化的化學能轉化為人運動的機械能和熱能。
B.汽車運動時，汽油燃燒，化學能轉化為勢能。
C.試管中的水蒸氣把橡膠塞彈出（實驗時注意安全），水蒸氣對橡膠塞做功，將水蒸氣的內能轉化成了橡膠塞的機械能。
D.電流流過電爐絲，電流做了功，將電能轉化成了電爐絲的內能。
【答案】ACD
【解析】要認識不同形式能量之間的轉化。要看這種能量用于什么目的，要是用于物體運動，就是轉化為動能；要是用于物體被舉高，就是轉化為重力勢能；要是用于物體發光，就是轉化為光能；要是用于物體發熱，就是轉化為熱能；要是用于物體彈性形變，就是轉化為彈性勢能；等等。
A.人運動時，糖原氧化的化學能轉化為人運動的機械能和熱能。
B.汽油燃燒，一般多數同學會答化學能轉化為是熱能。但要知道汽車運動時，產生的動能是汽油燃燒獲得內能，推動活塞做功的結果。所以，汽車運動時，汽油燃燒，化學能轉化為動能。
C.試管中的水蒸氣把橡膠塞彈出，水蒸氣對橡膠塞做功，將水蒸氣的內能轉化成了橡膠塞的機械能。
D.電流流過電爐絲產生電熱，電流做了功，將電能轉化成了電爐絲的內能。
12.新材料的研發和利用極大促進了現代科技的發展，也密切影響整個人類社會生活方式的變化，下面關于各種新材料的敘述中正確的說法是（ ）
A. 提到納米材料，所指的“納米”實際上是一種很小的微粒
B. 用超導材料制造的電子元件，可不必考慮元件的散熱問題
C. 智能手機芯片等體積的微型化得益于一種納米材料的研發
D. 計算機芯片制造所用的材料與發光二極管都是半導體材料
【答案】BCD
【解析】A.納米材料，納米科學技術是現代科學技術前沿，“納米”是一個很小的長度單位，納米科學的研究對象是原子等微觀粒子，故A錯誤；
B.超導材料的特點就是在溫度很低時電阻為零，根據焦耳定律，電熱是克服電阻做功產生的。在制造電子元件時，由于其電阻為零，所以不必考慮散熱問題，故B正確；
C.智能手機芯片所占空間體積極小，空間尺度在納米級，所以屬于納米材料，故C正確；
D.半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間，計算機芯片制造所用的材料與發光二極管都是半導體材料，故D正確。
13．目前，科學家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽能電站，其示意圖如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能來自太陽內部的核裂變
B．太陽能收集板將太陽能轉化為電能
C．利用微波實現“無纜傳輸”，微波是一種電磁波
D．太陽能是一種清潔，無污染的可再生能源
【答案】BCD
【解析】A．太陽能通過太陽內部的氫原子發生核聚變獲得，故A錯誤，不符合題意；
B．太陽能收集板就是太陽能電池板，它將太陽能轉化為電能，故B正確，符合題意；
C．通過電磁波來傳輸能量，實現能量的無線傳輸，微波是一種電磁波，故C正確，符合題意；
D．太陽能是一種清潔、無污染、可再生能源，太陽內部時刻進行著核聚變，由氫原子核聚變成氦原子核，釋放出核能，故D正確，符合題意。
故選BCD。
三、填空題（本大題有10小題，每空1分，共28 分）
14. 不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，如圖中給出了兩個實例，請你做一些補充。圓圈內A的能量形式是_____能，圓圈內B的能量形式是______能，序號⑤的實例有____________（選填“摩擦生熱”或“燃料燃燒”）。大量事實表明，能量在轉化和轉移的過程中，能量的總量_______（選填“變小”、“不變”或“變大”）
【答案】內 電 摩擦生熱 不變
【解析】由圖知，電燈將電能轉化為光能判斷B能量為電能，加熱器將電能轉化為內能，故A為內能。
摩擦生熱時克服摩擦做功，是通過做功改變物體的內能，機械能轉化為內能。
根據能量守恒定律，能量在轉化和轉移的過程中，能量的總量不變。
15. 如圖是汽油機的能量流向圖，根據圖中給出的信息可知，該內燃機的效率為 %。在能量的利用過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，這說明能量的轉化和轉移具有 。人們用水作汽車冷卻劑，是利用了水 大的性質。
【答案】 30 方向性 比熱容
【解析】由圖可知，有用功的能量占總能量的百分比，即該內燃機的效率
=100%-33%-30%-7%=30%
在能量的利用過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，這造成了大量的能量損失，所以說能量的轉化和轉移具有方向性。
用水作汽車冷卻劑是利用了水的比熱容大的特點，在同等情況下，與其它物質相比，升高相同的溫度，水吸收的熱量更多。
16. 如圖所示，是僅次于三峽水電站的中國第二大水電站一白鶴灘水電站， 是實施國家“西電東送”戰略，優化能源結構的重要骨干工程。水電站將水能轉化為電能供我們使用，水能屬于 （選填“不可再生”或“可再生”） 能源。
【答案】可再生
【解析】短期內可以從自然界得到補充的能源是可再生能源，短期內不能在自然界得到補充的能源是不可再生能源。水能可以源源不斷地獲得，因此水能屬于可再生能源。
17. 太陽能是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太陽能可有效地減少碳排放，圖所示是一輛低碳化未來汽車，車頂部裝有高效光電轉換器，它可將 能轉化為電能；車輪的輪轂其實是風力發電機，可以把捕捉到的風能轉化為 能。
【答案】 可再生 太陽 電
【解析】太陽能取之不盡用之不竭，且清潔無污染，屬于可再生能源。
光電轉換器的作用是將太陽能轉變為電能。
風力發電機的作用是將風能轉變為電能。
18. 中國物理學家錢三強與何澤慧等合作，在利用中子打擊鈾的實驗中，觀察到三分裂變和四分裂變現象。如圖，為某種核反應示意圖，這屬于核 變，核電站的核反應堆就是利用該反應釋放核能的設備；氫彈利用的是核 變在瞬間釋放的能量。（選填“裂”或“聚”）
【答案】 裂 聚
【解析】由核反應示意圖可知，此核變屬于中子轟擊鈾核使鈾核裂變，重原子核分裂成較輕的原子核，叫做裂變；核電站的核反應堆是一種能夠控制的鏈式反應裝置，利用的是核裂變。
氫彈利用的是氫的同位素氘和氚的原子核在超高溫下就可能聚合成氦核，釋放出巨大的能量，這種輕原子核結合成較重的原子核釋放出核能，這樣的核反應叫做核聚變。
19. 隨著世界性能源危機的日益加劇，一向為人們所唾棄的垃圾也身價倍增，變成了能源再生的“寶庫”。利用垃圾的一種方式就是將垃圾填埋后，通過厭氧發酵產生沼氣，這些沼氣燃燒，產生高溫燃氣，推動汽輪機轉動，汽輪機驅動發電機來發電。
（1）根據上面的短文，請你將垃圾發電過程中的能量轉化填寫完整。
（2）垃圾填埋后產生的沼氣是一種 ______（選填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾發電與傳統的垃圾填埋處理方法相比有哪些優點：______________________。
【答案】（1） 內能 機械能 （2）可再生 環保（或節能）
【解析】（1）根據上面的短文可知能的轉化過程為：沼氣具有化學能，通過燃燒的方式獲得內能，高溫的燃氣內能推動汽輪機轉動轉化為機械能，機械能帶動發電機旋轉獲得電能。
（2）垃圾填埋后產生的沼氣可以通過此方式源源不斷的獲得，所以是一種可再生能源。利用垃圾發電與傳統的垃圾填埋處理方法相比可以節約能源，減少對環境的污染。
20. 如圖展示的是不同材料在導電性能上的排序，從左至右，材料的導電性能依次 （選填“增強”或“減弱”）。圖中的銀、銅、鋁屬于 （選填“導體” “半導體”或“絕緣體”）。第五屆中國國際進口博覽會上展示了全球首個量產的3nm芯片.芯片主要利用 （選填“導體”“半導體”或“絕緣體”）材料制作而成。
【答案】減弱 導體 半導體
【解析】根據圖中的導電性能可知,由左向右看,其導電能力減弱,絕緣能力增強.
圖中的銀、銅、鋁都是容易導電的，屬于導體。
芯片的核心部分制作的材料導電性能介于導體和半導體之間，是由半導體材料制成的。
21.如圖所示是在青海省海西州德令哈市建成的熔鹽塔式儲能光熱電站，是我國光熱發電技術的重大突破。四周的定日鏡將太陽光反射到中央的吸熱塔，塔內的低溫液態熔鹽吸熱升溫，形成的高溫液態熔鹽被輸送到蒸汽發生器，水吸收熱量產生高溫水蒸氣，推動汽輪發電機組發電。在蒸汽發生器中水通過 的方式增大內能，光熱電站將太陽能最終轉化為 能。如果光熱電站每天產生的電能是，這相當于完全燃燒 噸煤放出的熱量（）。
【答案】 熱傳遞 電 48
【解析】在蒸汽發生器中水吸收熱量產生高溫水蒸氣，是通過熱傳遞的方式增大內能。
四周的定日鏡將太陽光反射到中央的吸熱塔，塔內的低溫液態熔鹽吸熱升溫，形成的高溫液態熔鹽被輸送到蒸汽發生器，水吸收熱量產生高溫水蒸氣，推動汽輪發電機組發電。所以光熱電站將太陽能最終轉化為電能。
煤的質量為
22．如圖所示為一種人們設想中的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉動又帶動抽水機從低處將水抽到高處，從而循環工作，這種永動機________（選填“能夠”或“不能”）永遠工作下去，因為在這一過程中會有一部分___________能轉化為_________能，而能量的總量保持不變。
【答案】 不能 機械 內
【解析】他設想的機械裝置不可能實現，因為抽水機在此過程中，存在摩擦，有部分機械能會轉化為內能，即機械能會逐漸減少，所以機械能總量不守恒，他設想的機械裝置不能實現。
23.石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”.如圖所示，利用石墨烯制成的只有一個碳原子厚度，約為0.335nm的二維碳膜，是目前最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料.該二維碳膜的厚度為____m，按照導電性能劃分，它屬于_____（選填“導體”或“絕緣體”）.
【答案】3.35×10-10 （或0.335×10-9） 導體
【解析】第一空.1nm=10 9m, 0.335nm=0.335×10 9m=3.35×10 10m.
第二空.由題知，該二維碳膜是導電導熱性能最強的一種新型納米材料，因此屬于導體.
四、簡答題（本大題有4小題，每小題3分,共12分）
24. 雷電是大氣中的放電現象，你能說出其中能量轉化的方式嗎
【答案】見解析
【解析】雷電是大氣中的放電現象，其能量轉化方式主要包括電能轉化為內能、光能和機械能（聲波）。 當電流在兩塊帶電云間穿過時，會發熱發光，這個過程消耗的是電能，得到的是內能和光能。
25. 社會的發展需要能源，除了教材提及的能源外，你還能想到哪些能源將來有一天會被人類使用
【答案】見解析
【解析】 氫能源被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，具有燃燒熱值高、零碳排放、便于儲備和運輸等優點 。
氫能作為清潔能源的重要組成部分，在未來的能源舞臺上有望成為一種舉足輕重的能源，其制取、儲存、運輸、應用技術也將成為關注的焦點 。
26. 可以用納米材料制造進入人體內，吃掉病毒的機器人嗎？
【答案】見解析
【解析】可以用納米材料制造進入人體內，吃掉病毒的機器人。 納米材料制成的機器人體積很小，可以進入人體內，并且具有吃掉病毒的能力 。
納米材料在醫學領域有著廣泛的應用。例如，納米機器人可以用于藥物傳遞、生物成像、催化劑等領域。它們可以到達人體內的特定目標，如病毒、細菌等，并進行有效的治療或清除。
27．如圖所示為5月23日在青島下線的時速為600km的高速磁懸浮試驗車，它是目前為止陸地上最快的一種交通工具．請結合你所學的物理知識，回答下列問題：
（1）該試驗車使用的電能屬于一次能源還是二次能源？
（2）為避免巨大的電流產生熱量燒壞電磁鐵線圈，該試驗車線圈應采用超導材料還是半導體材料制成？
（3）該試驗車進站時關閉動力系統后為什么還能繼續前進？
【答案】見解析所示
【解析】(1)電能不能從自然界直接獲得，要消耗其他形式的能而獲得，是二次能源；
(2)列車上的電磁鐵線圈一般用超導體材料（電阻小到可以忽略）繞制，原因是線圈的電阻越小，電流通過時產生的熱量越少；
(3)驗車進站時關閉動力系統后還能繼續前進是因為列車具有慣性，仍要保持原來的運動狀態．
五、綜合能力題（本大題有3小題，共21分）
28．（10分）我國海陽核電廠在利用核能發電的同時給居民供暖。其工作流程如圖所示，核燃料反應堆內有低濃度的鈾-235，發生核反應后產生大量的熱，一回路和二回路是兩個互不相通的水循環回路，一回路的水流過核燃料反應堆的堆芯，帶走核反應堆產生的熱量，在蒸汽發生器中將熱量傳遞給二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽發生器中受熱，產生大量高溫水蒸氣，水蒸氣做功推動汽輪機發電，做功后的水蒸氣冷凝后返回蒸汽發生器。核能供暖是將發電之后的低品位余熱取出來通過管道送給居民。單個機組，如果僅供電，每秒提供的電能為1.25×109 J；若在供電的同時進行供熱，每秒提供的電能為1.21×109 J、熱量為2×108 J，對單個機組核燃料反應堆產生的能量使用效率提高了3.2%。（標準煤的熱值取3.0×107 J/kg）
（1）核燃料反應堆中的鈾-235是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽發生器中發生 （填物態變化名稱）吸收熱量；
（2）在下列方框中補充完整核能發電的能量轉化過程 ；
（3）若給居民供熱5.4×1015 J，相當于完全燃燒 千克標準煤產生的熱量？
（4）單個機組核燃料反應堆每秒產生的能量為 J。
【答案】（1） 不可再生 汽化（2） 機械能 （3） 1.8×108 （4） 5×109
【解析】（1）核燃料反應堆中的鈾-235在短時間內不能再生，是不可再生能源。
二回路中的水在蒸汽發生器中變成水蒸氣，發生汽化，吸收熱量。
（2）由圖得，核能先轉化為內能，再轉化為機械能推動汽輪機，產生電能。
（3）依題意得，標準煤產生的熱量為Q放=5.4×1015J
標準煤完全燃燒的質量為
（4）依題意得，單個機組，如果僅供電，每秒提供的電能為1.25×109 J；若在供電的同時進行供熱，每秒提供的電能為1.21×109 J、熱量為2×108 J，對單個機組核燃料反應堆產生的能量使用效率提高了3.2%，則
單個機組核燃料反應堆每秒產生的能量為E=5×109 J
29．（6分）閱讀下列短文，回答問題：
太陽能路燈
太陽能路燈已經成為許多城市的一道靚麗的風景線。如圖甲的太陽能路燈，燈桿頂端是太陽能電池板，白天光線強時，太陽能電池板為蓄電池充電，夜晚光線弱時，蓄電池為電燈供電照明。其自動控制電路如圖乙所示，R0為保護電阻，R為光敏電阻。太陽能電池板的材料最主要的是晶體硅材料，它的基本原理是光電效應，光電效應分為外光電效應和內光電效應，外光電效應是指被光激發產生的電子逸出物質表面的現象；內光電效應是指被光激發所產生的電荷仍在物質內部運動，但使物質的導電能力發生變化或在物體兩端產生電壓的現象。下表為該太陽能路燈的部分技術參數。為了保證控制電路能正常供電，放電余留20%時即停止向LED燈供電。（不考慮蓄電池充電和供電時的電能損耗）則：

太陽能電池板 蓄電池組 LED燈
電池板的總面積 0.4m2 電池電壓 12V 額定電壓 12V
光電轉化效率 15% 電池容量 30Ah 額定總功率 20W
（1）太陽能電池板的材料最主要的是晶體硅材料，它屬于 ；
A．導體 B．半導體 C．絕緣體 D．超導體
（2）太陽能電池板是利用 （選填“內”或“外”）光電效應工作的。乙圖中，電磁鐵的上端是 極。根據電磁繼電器的工作原理，光敏電阻的阻值隨光強的增大而 ；
（3）設太陽每秒鐘輻射到每平方米電池板上的能量為1000J，電池板對蓄電池充電的功率為 W。蓄電池組充滿電時能對LED燈供電 h。
【答案】（1） B （2） 內 S/南 增大（3） 60 14.4
【解析】（1）太陽能電池板的材料最主要的是晶體硅材料，它屬于半導體材料，故B正確，ACD錯誤。故選B。
（2）由題意可知，太陽能電池板是利用內光電效應產生電壓而工作的。
乙圖中，根據安培定則可知，電磁鐵的上端是S極。
白天光線強時，太陽能電池板為蓄電池充電，夜晚光線弱時，蓄電池為電燈供電照明，根據電磁繼電器的工作原理，光敏電阻的阻值隨光強的增大而減小。
（3）電池板對蓄電池充電的功率
蓄電池充滿時儲存的電能
W'=UIt=12V×30Ah
LED的額定功率P'=20W；蓄電池組充滿電時能對LED燈供電的時間
30．（5分）閱讀短文，回答問題.
氣凝膠
氣凝膠是目前世界上最輕的固體。浙江大學曾制造出一種“全碳氣凝膠”，其密度為0.16kg/m3。它的吸油能力非常高，吸收量最高可達自身質量的900倍。它只能吸油不能吸水， 有望在海上漏油、凈水甚至凈化空氣等環境污染治理上發揮重要作用。
目前應用較多的是二氧化硅氣凝膠，它具有隔熱性好、折射率高、降噪能力強、堅固耐用、富有彈性等特點。它在制造時首先要進行溶膠和凝膠，溫度的高低會影響凝膠所需時間，具體關系如下表。
溫度/℃ 30 40 50 60 70
凝膠時間/h 100 80 60 40 20
（1）人們把氣凝膠稱為“凝固的煙”，用確切的物理語言來說是指它的 很小（選填“質量”或“密度”）；
（2）下列關于“全碳氣凝膠”的應用中，不能實現的是 ；
A．清洗廚房的油煙機 B．吸除冰箱內的異味
C．做毛巾、抹布 D．做電影場景中倒塌的“墻壁”
（3）若一塊“全碳氣凝膠”最多可吸油288kg，則其吸油前的體積為 m3；
（4）將氣凝膠放在嬌嫩的花朵與火焰之間，花朵絲毫無損，這是利用了氣凝膠的 ；
A．富有彈性 B．堅固耐用 C．折射率高 D．隔熱性好
（5）根據表中的數據，在下圖中作出凝膠時間和溫度關系的圖像。

【答案】（1） 密度 （2） C （3） 2 （4） D （5） 見解析
【詳解】（1）由材料可知，“全碳氣凝膠”是目前世界上最輕的固體，人們把氣凝膠稱為“凝固的煙”，用確切的物理語言來說是指它的密度很小。
（2）A．根據材料可知，“全碳氣凝膠”的吸油能力非常高，吸收量最高可達自身質量的900倍，故可以用于清除海上油污，故A不符合題意；
B．根據材料可知，“全碳氣凝膠”有望在海上漏油、凈水甚至凈化空氣等環境污染治理上發揮重要作用，所以可以用來吸除冰箱內的異味，故B不符合題意；
C．根據材料可知，“全碳氣凝膠”只能吸油不能吸水，不能做毛巾、抹布，故C符合題意；
D．“全碳氣凝膠”密度小，做電影場景中倒塌的“墻壁”，相同體積時，質量較小，墻倒塌后不至于壓傷演員，故D不符合題意。
故選C。
（3）吸油前的體積為
（4）將氣凝膠放在嬌嫩的花朵與火焰之間，由于氣凝膠的隔熱性能好，花朵吸收火焰產生的熱量很少，花朵絲毫無損，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。
（5）根據表格中的數據，在圖中作出凝膠時間和溫度關系的圖像如下：

21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)中小學教育資源及組卷應用平臺
【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版九全冊單元期中期末素養提升卷
第二十一章 能源、材料與社會單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1. 下列關于能量轉化的說法，正確的是（　　）
A．圖中，風力發電將空氣的動能轉化為電能
B．圖中，拉開的彈弓將石子彈出的過程，彈性勢能增大
C．圖中，“神舟五號”載人飛船成功返航，返回艙在減速著陸過程中機械能守恒
D．圖中，水平路面上疾馳的汽車，將重力勢能轉化為動能
2. 如圖所示的是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（　　）
A．小球越跳越低，但每次到達地面時的速度相同
B．根據能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持不變的
C．小球最終會靜止，這說明小球具有的機械能憑空消失了
D．小球減小的機械能轉化為其它形式的能，但總量保持不變
3. 下列現象中，只發生能的轉移而未發生能的轉化的是（ ）
A.行駛中的電動自行車 B.爆竹點燃后騰空而起
C.滾擺越滾越低 D. 熱水在空氣中逐漸變涼
4. 各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發生轉化，且能量的轉化是有方向的，下面幾幅圖按能量轉化的順序，排列正確的是（　　）
A．①②③④ B．②③④① C． ④③①② D．②①③④
5. 中國是一個負責任的大國，為構建人類命運共同體而不懈努力，實現可持續發展已成為21世紀各國的任務。能源可按不同方式分類，如圖，下列四組能源中，能歸入圖中陰影部分的一組是（　　）
A．煤炭、沼氣 B．太陽能、風能
C．水能、天然氣 D．石油、核能
6. 如圖，太陽能汽車利用太陽能電池將太陽能轉化為電能，儲存在車上的蓄電池內，為汽車提供動力。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能是一種不可再生能源
B．蓄電池為汽車提供動力時，將電能轉化為化學能
C．太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉化為機械能
D．太陽能汽車將太陽能轉化為內能，再將內能轉化為動能
7. 初夏，漫山遍野的新綠、金燦燦的陽光，將曲靖富源西風電場打扮得分外美麗，135臺風電機組矗立在高山之巔，點綴在藍天白云間，呈現出一幅無比壯觀的風景畫。下列說法錯誤的是（ ）
A．風力發電過程中利用的風能是可再生能源
B．風力發電是把機械能轉化為電能
C．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源
D．去山頂做托里拆利實驗，玻璃管內外水銀液面高度差將變小
8．核能發電過程如圖，某次反應堆釋放能量為E1，至發電機輸出電能為E2，則（　　）
A．核能屬于可再生能源
B．E1可能小于E2
C．用廢氣供熱可提高能源利用率
D．汽輪機工作時，將機械能轉化為內能
9.航母的阻攔索在攔停高速運動的飛機時，要承受巨大沖力，繩索會伸長至原長的1.2倍以上，逐漸吸收艦載機降落時的巨大能量，最后恢復原狀。另外，阻攔索要承受戰時起火等極端情況，還要防止鐵磁性顆粒吸附混入繩索內，發生磨損。關于制造阻攔索的材料應具備的物理屬性，下列說法不正確的是（　　）
A．硬度大 B．彈性好 C．熔點高 D．磁性強
10. 華為智能手機所搭載的7納米制造工藝麒麟980芯片，“在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個晶體管”，實現了性能與能效提升的新突破，這都得益于一種新型材料的研發。這種新型材料是（　　）
A．超導材料 B．磁性材料 C．納米材料 D．絕緣材料
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
11. 生活中涉及能量轉化的事例有許多。下列事例正確的是（ ）
A.人運動時，糖原氧化的化學能轉化為人運動的機械能和熱能。
B.汽車運動時，汽油燃燒，化學能轉化為勢能。
C.試管中的水蒸氣把橡膠塞彈出（實驗時注意安全），水蒸氣對橡膠塞做功，將水蒸氣的內能轉化成了橡膠塞的機械能。
D.電流流過電爐絲，電流做了功，將電能轉化成了電爐絲的內能。
12.新材料的研發和利用極大促進了現代科技的發展，也密切影響整個人類社會生活方式的變化，下面關于各種新材料的敘述中正確的說法是（ ）
A. 提到納米材料，所指的“納米”實際上是一種很小的微粒
B. 用超導材料制造的電子元件，可不必考慮元件的散熱問題
C. 智能手機芯片等體積的微型化得益于一種納米材料的研發
D. 計算機芯片制造所用的材料與發光二極管都是半導體材料
13．目前，科學家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽能電站，其示意圖如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能來自太陽內部的核裂變
B．太陽能收集板將太陽能轉化為電能
C．利用微波實現“無纜傳輸”，微波是一種電磁波
D．太陽能是一種清潔，無污染的可再生能源
三、填空題（本大題有10小題，每空1分，共28 分）
14. 不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，如圖中給出了兩個實例，請你做一些補充。圓圈內A的能量形式是_____能，圓圈內B的能量形式是______能，序號⑤的實例有____________（選填“摩擦生熱”或“燃料燃燒”）。大量事實表明，能量在轉化和轉移的過程中，能量的總量_______（選填“變小”、“不變”或“變大”）
15. 如圖是汽油機的能量流向圖，根據圖中給出的信息可知，該內燃機的效率為 %。在能量的利用過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，這說明能量的轉化和轉移具有 。人們用水作汽車冷卻劑，是利用了水 大的性質。
16. 如圖所示，是僅次于三峽水電站的中國第二大水電站一白鶴灘水電站， 是實施國家“西電東送”戰略，優化能源結構的重要骨干工程。水電站將水能轉化為電能供我們使用，水能屬于 （選填“不可再生”或“可再生”） 能源。
17. 太陽能是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太陽能可有效地減少碳排放，圖所示是一輛低碳化未來汽車，車頂部裝有高效光電轉換器，它可將 能轉化為電能；車輪的輪轂其實是風力發電機，可以把捕捉到的風能轉化為 能。
18. 中國物理學家錢三強與何澤慧等合作，在利用中子打擊鈾的實驗中，觀察到三分裂變和四分裂變現象。如圖，為某種核反應示意圖，這屬于核 變，核電站的核反應堆就是利用該反應釋放核能的設備；氫彈利用的是核 變在瞬間釋放的能量。（選填“裂”或“聚”）
19. 隨著世界性能源危機的日益加劇，一向為人們所唾棄的垃圾也身價倍增，變成了能源再生的“寶庫”。利用垃圾的一種方式就是將垃圾填埋后，通過厭氧發酵產生沼氣，這些沼氣燃燒，產生高溫燃氣，推動汽輪機轉動，汽輪機驅動發電機來發電。
（1）根據上面的短文，請你將垃圾發電過程中的能量轉化填寫完整。
（2）垃圾填埋后產生的沼氣是一種 ______（選填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾發電與傳統的垃圾填埋處理方法相比有哪些優點：______________________。
20. 如圖展示的是不同材料在導電性能上的排序，從左至右，材料的導電性能依次 （選填“增強”或“減弱”）。圖中的銀、銅、鋁屬于 （選填“導體” “半導體”或“絕緣體”）。第五屆中國國際進口博覽會上展示了全球首個量產的3nm芯片.芯片主要利用 （選填“導體”“半導體”或“絕緣體”）材料制作而成。
21.如圖所示是在青海省海西州德令哈市建成的熔鹽塔式儲能光熱電站，是我國光熱發電技術的重大突破。四周的定日鏡將太陽光反射到中央的吸熱塔，塔內的低溫液態熔鹽吸熱升溫，形成的高溫液態熔鹽被輸送到蒸汽發生器，水吸收熱量產生高溫水蒸氣，推動汽輪發電機組發電。在蒸汽發生器中水通過 的方式增大內能，光熱電站將太陽能最終轉化為 能。如果光熱電站每天產生的電能是，這相當于完全燃燒 噸煤放出的熱量（）。
22．如圖所示為一種人們設想中的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉動又帶動抽水機從低處將水抽到高處，從而循環工作，這種永動機________（選填“能夠”或“不能”）永遠工作下去，因為在這一過程中會有一部分___________能轉化為_________能，而能量的總量保持不變。
23.石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”.如圖所示，利用石墨烯制成的只有一個碳原子厚度，約為0.335nm的二維碳膜，是目前最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料.該二維碳膜的厚度為____m，按照導電性能劃分，它屬于_____（選填“導體”或“絕緣體”）.
四、簡答題（本大題有4小題，每小題3分,共12分）
24. 雷電是大氣中的放電現象，你能說出其中能量轉化的方式嗎
25. 社會的發展需要能源，除了教材提及的能源外，你還能想到哪些能源將來有一天會被人類使用
26. 可以用納米材料制造進入人體內，吃掉病毒的機器人嗎？
27．如圖所示為5月23日在青島下線的時速為600km的高速磁懸浮試驗車，它是目前為止陸地上最快的一種交通工具．請結合你所學的物理知識，回答下列問題：
（1）該試驗車使用的電能屬于一次能源還是二次能源？
（2）為避免巨大的電流產生熱量燒壞電磁鐵線圈，該試驗車線圈應采用超導材料還是半導體材料制成？
（3）該試驗車進站時關閉動力系統后為什么還能繼續前進？
五、綜合能力題（本大題有3小題，共21分）
28．（10分）我國海陽核電廠在利用核能發電的同時給居民供暖。其工作流程如圖所示，核燃料反應堆內有低濃度的鈾-235，發生核反應后產生大量的熱，一回路和二回路是兩個互不相通的水循環回路，一回路的水流過核燃料反應堆的堆芯，帶走核反應堆產生的熱量，在蒸汽發生器中將熱量傳遞給二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽發生器中受熱，產生大量高溫水蒸氣，水蒸氣做功推動汽輪機發電，做功后的水蒸氣冷凝后返回蒸汽發生器。核能供暖是將發電之后的低品位余熱取出來通過管道送給居民。單個機組，如果僅供電，每秒提供的電能為1.25×109 J；若在供電的同時進行供熱，每秒提供的電能為1.21×109 J、熱量為2×108 J，對單個機組核燃料反應堆產生的能量使用效率提高了3.2%。（標準煤的熱值取3.0×107 J/kg）
（1）核燃料反應堆中的鈾-235是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽發生器中發生 （填物態變化名稱）吸收熱量；
（2）在下列方框中補充完整核能發電的能量轉化過程 ；
（3）若給居民供熱5.4×1015 J，相當于完全燃燒 千克標準煤產生的熱量？
（4）單個機組核燃料反應堆每秒產生的能量為 J。
29．（6分）閱讀下列短文，回答問題：
太陽能路燈
太陽能路燈已經成為許多城市的一道靚麗的風景線。如圖甲的太陽能路燈，燈桿頂端是太陽能電池板，白天光線強時，太陽能電池板為蓄電池充電，夜晚光線弱時，蓄電池為電燈供電照明。其自動控制電路如圖乙所示，R0為保護電阻，R為光敏電阻。太陽能電池板的材料最主要的是晶體硅材料，它的基本原理是光電效應，光電效應分為外光電效應和內光電效應，外光電效應是指被光激發產生的電子逸出物質表面的現象；內光電效應是指被光激發所產生的電荷仍在物質內部運動，但使物質的導電能力發生變化或在物體兩端產生電壓的現象。下表為該太陽能路燈的部分技術參數。為了保證控制電路能正常供電，放電余留20%時即停止向LED燈供電。（不考慮蓄電池充電和供電時的電能損耗）則：

太陽能電池板 蓄電池組 LED燈
電池板的總面積 0.4m2 電池電壓 12V 額定電壓 12V
光電轉化效率 15% 電池容量 30Ah 額定總功率 20W
（1）太陽能電池板的材料最主要的是晶體硅材料，它屬于 ；
A．導體 B．半導體 C．絕緣體 D．超導體
（2）太陽能電池板是利用 （選填“內”或“外”）光電效應工作的。乙圖中，電磁鐵的上端是 極。根據電磁繼電器的工作原理，光敏電阻的阻值隨光強的增大而 ；
（3）設太陽每秒鐘輻射到每平方米電池板上的能量為1000J，電池板對蓄電池充電的功率為 W。蓄電池組充滿電時能對LED燈供電 h。
30．（5分）閱讀短文，回答問題.
氣凝膠
氣凝膠是目前世界上最輕的固體。浙江大學曾制造出一種“全碳氣凝膠”，其密度為0.16kg/m3。它的吸油能力非常高，吸收量最高可達自身質量的900倍。它只能吸油不能吸水， 有望在海上漏油、凈水甚至凈化空氣等環境污染治理上發揮重要作用。
目前應用較多的是二氧化硅氣凝膠，它具有隔熱性好、折射率高、降噪能力強、堅固耐用、富有彈性等特點。它在制造時首先要進行溶膠和凝膠，溫度的高低會影響凝膠所需時間，具體關系如下表。
溫度/℃ 30 40 50 60 70
凝膠時間/h 100 80 60 40 20
（1）人們把氣凝膠稱為“凝固的煙”，用確切的物理語言來說是指它的 很小（選填“質量”或“密度”）；
（2）下列關于“全碳氣凝膠”的應用中，不能實現的是 ；
A．清洗廚房的油煙機 B．吸除冰箱內的異味
C．做毛巾、抹布 D．做電影場景中倒塌的“墻壁”
（3）若一塊“全碳氣凝膠”最多可吸油288kg，則其吸油前的體積為 m3；
（4）將氣凝膠放在嬌嫩的花朵與火焰之間，花朵絲毫無損，這是利用了氣凝膠的 ；
A．富有彈性 B．堅固耐用 C．折射率高 D．隔熱性好
（5）根據表中的數據，在下圖中作出凝膠時間和溫度關系的圖像。


21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑