2022年苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展同步练习试题(含详细解析)

苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展同步练习
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。

第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。

该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（）
A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现
2、下列说法中，正确的是（）
A．开关必须接在电源正极和用电器之间才能控制用电
B．所有电源都是把化学能转化为电能的装置
C．电压表测用电器两端电压时必与所测用电器并联
D．可以把电流表与被测用电器并联
3、下列对有关现象的描述，正确的是（）
A．水蒸气冲开橡胶塞，是将机械能转化为内能
B．寒冷的冬天人们常搓手，是利用热传递的方式改变内能
C．发光二极管是利用金属的导电性制成的
D．云层中的闪电是云层之间摩擦产生的电荷
4、水汽包子是云梦胡金店特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色泽金黄，皮薄馅大，香而不腻。

在水汽包子的制作过程中，以下说法正确的是（）
A．木柴燃烧时将内能转化为化学能
B．水汽包子“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动
C．水汽包子能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低
D．往热锅内倒入水会产生大量的“白气，“白气”是水汽化形成的
5、关于信息、能源和材料，下列说法不正确的是（）
A．天然气是不可再生能源
B．光纤通信利用电信号传递
C．节能光源LED灯的核心元件是发光二极管，发光二极管的主要材料是半导体
D．目前投入生产的核电站是利用核裂变获得核能的
6、关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（）
A．风力发电机发电时，将机械能转化为电能
B．电热水器给水加热时，效率可以达到100%
C．在酒精燃烧放热的过程中，内能转化为化学能
D．手机充电过程中，化学能转化为电能
7、下列过程中，能量转化情况相同的是（）
①钻木取火②水蒸气顶开活塞③热机压缩冲程④煤气炉灶烧水
A．①③B．②③C．②④D．③④
8、如图反映了一台机器正常工作时能量流向情况，下列说法错误的是（）
A．该图说明了能量可以发生转化
B．该图说明了能量可以发生转移
C．该机器遵循能量守恒定律
D．该机器的效率为75%
9、2021年5月22日10时40分，太阳能电池板一相机中国首个火星巡视器“祝融号”火星车（如图所示）成功驶上火星表面，开始巡视探测，并通过“天问一号”环绕器向地面传回探测信息。

我国成
为首次火星探测即实现着陆的国家。

下列说法错误的是 （ ）
A ．环绕器利用电磁波向地面传送信息
B ．太阳能电池板能把太阳能转化为电能
C ．配置六个车轮是为了增大火星车对火星表面的压强
D ．相机拍照时镜头与火星表面的距离应大于镜头的两倍焦距
10、2020年11月24日，我国搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空，液氢是长征五号运载火箭的主要燃料之一，其热值q 氢=1.4×108
J/kg ，下列说法正确的是（ ） A ．用液氢作为燃料，是因为其热值大 B ．火箭升空过程中，液氢的热值不断减小 C ．燃烧5g 液氢产生7×108
J 的热量 D ．液氢燃烧过程是内能向机械能转化
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、2021年6月17日，中国在酒泉卫星发射中心将搭载神舟号载人飞船的长征二号运载火箭发射成功，并进入了天和核心舱。

火箭常常采用液态氢为燃料，是因为液态氢具有较大的______。

9月17日，神舟十二号返回地球，最终返回舱实现安全着陆。

飞船返回舱进入大气层后，温度升高，将______能转化为______能。

2、在第三届宜昌马拉松比赛中，一名选手跑完全程消耗的能量为1.05×107
J ，这些能量来自于食物的
______能。

这些能量可以使______kg 的水温度升高50℃。

[3
4.210J/(kg )c =⨯⋅水℃]
3、水是人及一切生物生存所必需的资源，但全国各地区水资源分布不均衡，如湖北地区，就属于水资源轻度缺水地区。

因此，为了可持续发展，我们要节约用水，防止水体污染，请认真阅读下面的图表1、2，然后回答有关问题。

表1我国部分地区人均水量
表2水资源紧缺指标
由表2中水资源紧缺指标可以判断我国首都北京属于水资源 ___________缺水地区，针对这一实际问题，请你提出一条可行的解决措施 ___________。

4、燃油汽车的动力机械是内燃机。

汽车匀速行驶时，内燃机通过燃烧汽油把______能转化为气体的内能，然后通过做功冲程把______能转化成汽车的______能；而运动的汽车制时由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的______能，这些消耗的能量不能再用来驱动汽车，可见，能量的转化和转移过程是有______性的。

5、马路上的路灯同时亮同时熄灭，它们是______联，白天充电电板能将光能转化为______能，节日里树枝上的小彩灯交替着闪烁，它们是______联，闪烁时将______能转化为内能和光能。

三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、小新家新买了一辆小汽车．2018年国庆节他带着家人前往珠海度假，在出发前到加油站加了20L的汽油，在一段平直的高速公路上，以25m/s的速度匀速行驶，汽车发动机的牵引力为1000N，汽油的密度为0.73×103kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg．
（1）小汽车以25m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率是多少？
（2）若这次旅游全程往返200km，所加的汽油也刚好用完（假设汽油能完全燃饶），求这辆小汽车发动机的热效．
2、用煤炉烧水时，将10L的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的烟煤。

水的比热容是
4.2×103J/(kg·℃)，烟煤的热值约为3×107J/kg。

试求：
(1)水吸收的热量是多少?
(2)该煤炉烧水时的热效率是多少?
3、如图所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1只“220V40W”的电子节能灯工作．若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为2
0.3m，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为
()
42
⨯⋅，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h。

假设太阳光一直垂直照射太阳能电7.210J/min m
池板，且不考虑天气影响，每天以8h计算。

求：
（1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？
（2）若200W的白炽灯与这种40W的电子节能灯的发光效果相当。

请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势？（灯每天工作10h，一年按365天计算）
4、一辆水陆两栖坦克总重3×105
N ，它的发动机是一台新型内燃机，两条履带与地面接触的总面积为5m 2
．（ρ水＝1.0×103
kg/m 3
g ＝10N/kg ）
（1）该坦克要从水平冰面上经过，冰层能承受的最大压强为7×104
Pa ，请用计算说明坦克能否安全通过？
（2）该坦克涉水过河漂浮在水面上时，求它排开水的体积是多大？
（3）一次执行任务时，该坦克在平直公路上匀速行驶1200m ，用时2min ，发动机牵引力的功率保持600kW 恒定不变，发动机消耗了4.5kg 的燃料（燃料的热值为4.0×107J/kg ），求发动机提供的牵引力是多大？发动机的效率是多大？
5、光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，而将光能直接转化为电能的一种技术，其发电系统主要由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成，其简化电路如图所示，当太阳光照射太阳能电池板发电时，控制信号将1S 闭合、2S 断开，蓄电池充电，当控制信号将2S 闭合后，向外供电.光伏发电广泛应用于小型电源、中型供电系统和大型发电站.
（1）李湾村新建的文化广场上，有很多以光伏发电为电源的路灯，若某路灯电源的输出电压为
220V ，电流为0.5A ，则输出功率是多大？输出电路中的电阻是多少？
（2）该村还建成了一座扶贫光伏发电站，总功率为4510kW ⨯，其一天的发电量是多少千瓦时？（一天的有效光照时间按8小时计算）
（3）光伏发电站发的电用于灌溉农田，可将低处河水抽到高处灌溉渠中，若高低落差为10m ，抽水机
的效率为60%，则每度电可抽取河水多少立方米？（33
110kg/m ρ=⨯河水，g 取10N/kg ）
（4）根据你所学的知识，请写出一条光伏发电的优点.（科学合理即可）
---------参考答案-----------
一、单选题
1、B
【详解】
A．能量守恒定律规定，能量既不可能凭空产生，也不会凭空消失，一切能量都是守恒的，发电技术没有突破了能量守恒定律，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，如果没有能量补充，装置不可能凭空产生能量，装置没有能量，最终会停下，故B正确；
C．根据能量守恒定律，没有能量补充，装置就不能转动了，故C错误；
D．不靠任何能量补充，1度电的能量不可能会凭空增加，1度电不可变为10度电的装置，故D错误。

故选B。

2、C
【详解】
A．开关与控制的电路串联，不一定要接在电源正极和用电器之间，故A错误；
B．电源是把其它形式的能转化为电能的装置，但不一定是把化学能转化为电能，如发电机是把机械能转化电能，故B错误；
C．电压表与待测电路并联，即电压表测用电器两端电压时必与所测用电器并联，故C正确；
D．电流表与待测电路串联，若把电流表被测用电器并联，则用电器会被电流表短路，不能测量出通过用电器的电流，故D错误。

故选C。

3、D
【详解】
A．水蒸气冲开橡胶塞，是将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，故A错误；
B．寒冷的冬天人们常搓手，双手摩擦时双手克服摩擦力做功，是利用做功的方式改变内能，故B错误；
C．发光二极管是利用半导体制成的，它具有单向导电性，故C错误；
D．云层中的闪电是云层之间摩擦产生的电荷，故D正确。

故选D。

4、B
【详解】
A．木柴燃烧时将化学能转化为内能，故A错误；
B．水煎包“香气四溢”，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故B正确；
C．水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点高，而不是低，故C错误；
D．往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，这是由于水蒸气液化形成的，故D错误。

故选B。

5、B
【详解】
A．天然气是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源，故A正确，不符合题意；
B．光纤通信是利用激光传递信息的，不是应用电信号，故B错误，符合题意；
C．节能光源LED灯的核心元件是发光二极管，制作二极管的材料是半导体材料，常用的有硅、锗等材料，故C正确，不符合题意；
D．目前投入生产的核电站的能量来自于重核的裂变，故D正确，不符合题意；
故选B。

6、A
【详解】
A．风力发电机发电时，将风的机械能转化为电能，故A正确；
B ．电热水器给水加热时，一定存在能量的损失，其效率不可能达到100%，故B 错误；
C ．酒精燃烧时，消耗化学能，产生内能，故是将化学能转化为内能的过程，故C 错误；
D ．手机充电过程中，电能转化为化学能，而在放电时化学能转化为电能，故D 错误。

故选A 。

7、A 【详解】
①钻木取火将机械能转化为内能；②水蒸气顶开活塞是将水蒸气的内能转化为机械能；③热机压缩冲程是将机械能转化为内能；④煤气炉灶烧水是将化学能转化为内能，故①③能量转化相同，都是将机械能转化为内能，故A 正确。

故选A 。

8、D 【详解】
A ．由图可知，有一部分内能转化为了机械能，这说明了能量可以发生转化，故A 正确，不符合题意；
B ．由图可知，内能输入后，有内能输出，说明了能量可以发生转移，故B 正确，不符合题意；
C ．机器发生了能量的转化和转移，在能量的转化和转移中，都要遵循能量守恒定律，故C 正确，不符合题意；
D ．该机器是利用内能来做功的，内能转化为机械能，效率为
2J 510×100%?100%=25%J
W Q η=
=放 故D 错误，符合题意。

故选：D 。

9、C 【详解】
A ．电磁波能在真空中传播，环绕器利用电磁波向地面传送信息，故A 正确，不符合题意；
B．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，把太阳能转化为电能，故B正确，不符合题意；
C．配置六个车轮，压力一定时，通过增大受力面积减小火星车对火星表面的压强，故C错误，符合题意；
D．由照相机的原理可知，相机拍照时，镜头与火星表面的距离应大于镜头的两倍焦距，故D正确，不符合题意。

故选C。

10、A
【详解】
A．用液氢作为燃料，是因为液氢的热值较大，与其它燃料相比，燃烧相同质量的液氢放出的热量更多，故A正确；
B．燃料的热值是燃料本身的一种属性，与燃料的质量无关，故可知火箭升空过程中，液氢的热值不变，故B错误；
C．由题意可知，燃烧5g液氢产生的热量为
Q=mq=0.005kg×1.4×108J/kg=7×105J
故C错误；
D．液氢燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，故D错误。

故选A。

二、填空题
1、热值机械内
【详解】
[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。

[2][3]神舟十二号飞船返回舱返回时，返回舱进入大气层后与大气剧烈摩擦温度升高，内能增加，机械能转化为内能。

2、化学 50
【详解】
[1]选手跑步是所消耗的能量最终是由食物的化学能转化来的。

[2]由Q cm t =∆可知，水的质量为
731.0510J 50kg 4.210J/(kg )50Q m c t ⨯===∆⨯⋅⨯水℃℃
即这些能量可以使50kg 的水温度升高50℃。

3、极度 南水北调
【详解】
[1]从图示中可查出北京年人均占有的水量小于500m 3，在表格中可以发现人均水量小于500m 3
的是极度缺水地区，因此北京是极度缺水地区。

[2]为了保护水资源，一方面要节约用水，防止水源被污染；另外还可以通过南水北调的方法解决北京的用水困难。

4、化学 内 动 内 方向
【详解】
[1]燃料内储存着化学能，内燃机通过燃烧汽油把化学能转化为气体的内能。

[2][3]汽车发动机通过做功冲程把燃烧产生的高温高压燃气的内能转化成汽车运动的动能；
[4][5]汽车制动时，由于摩擦生热，汽车的动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动用来驱动汽车，说明能量的转化和转移过程是有方向性的。

5、并 电 并 电
【详解】
[1]马路上的路灯同时亮，同时灭，但一盏灯坏时，其它灯仍然能亮，由并联电路中各个用电器互不影响可知，各路灯是并联的。

[2]白天充电电板，消耗光能，产生电能，将光能转化为电能。

[3][4]节日里树枝上的小彩灯交替着闪烁，互不影响，它们是并联的，闪烁时，消耗电能，产生内能
和光能，将电能转化为内能和光能。

三、计算题
1、 (1)25000W(2) 29.8%
【详解】
(1)牵引力的功率:
P=W
t
=
Fs
t
=Fv=1000N×25m/s=25000W；
(2)牵引力做的功：
W=Fs=1000N×2×105m=2×108J；汽油体积：
V=20L=2×10−2m3，
由ρ=m
V
可得,所加的汽油质量：
m=ρV=0.73×103kg/m3×2×10−2m3=14.6kg，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=14.6kg×4.6×107J/kg=6.716×108J，小汽车发动机的机械效率：
η=W
Q
放
×100%=
8
8
210J
6.71610J
⨯
⨯
×100%≈29.8%。

答： (1)小汽车以25m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率是25000W；
(2)这辆小汽车发动机的热效率为29.8%。

2、 (1)6
3.3610J
⨯ (2)8%
【详解】
(1)水的质量：
33331.010kg/m 1010m 10kg m V ρ-==⨯⨯⨯=水
水吸收的热量
()()()360 4.210J/kg 10kg 10020 3.3610J Q cm t t =-=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃
(2)燃烧1.4kg 的烟煤放出的热量：
771.4kg 310J/kg 4.210J Q m q ==⨯⨯=⨯煤放
该煤炉烧水时的热效率：
673.3610J 100%100%8%4.210J
Q Q η⨯=⨯=⨯=⨯吸放 答：(1)水吸收的热量是63.3610J ⨯；(2)该煤炉烧水时的热效率是8%
3、（1）14%；（2）见解析
【详解】
解：（1）太阳能电池板工作一天（按8小时计算）吸收的太阳能
()
42277.210J /min m 0.3m 860min 1.036810J E =⨯⋅⨯⨯⨯=⨯ 照明灯工作10小时消耗的电能
640W 103600s 1.4410J W Pt ==⨯⨯=⨯
由此可得，太阳能照明灯利用太阳能的效率
671.4410J 100%14%1.036810J
W E η⨯==⨯≈⨯ （2）在相同的时间内（20年）进行比较
白炽灯（或节能灯）工作总时间
2036510h 73000h ⨯⨯=
使用白炽灯情况：需要灯的盏数
73000
=
73
1000
购买白炽灯的费用
⨯元元
73 2.0=146
白炽灯所消耗的电能
==⨯=
W Pt
0.273000kWh14600kWh
使用白炽灯需交电费
146000.5=7300
⨯元元
因此，使用白炽灯共计费用
元元元
+
1467300=7446
使用太阳能照明灯情况，需要灯盏数
73000
≈
10
8000
购买节能灯的费用
⨯元元
1020=200
因此，使用节能灯共计费用
+元
1500200=1700
使用白炽灯的总费用为7446元，使用节能灯的总费用为1700元。

这说明，使用太阳能照明灯比使用这种白炽灯在经济上有很大优势．
4、（1）7×104Pa，能；（2）30 m3；（3）6×104N， 40%。

【解析】
【分析】
（1）坦克在对冰面的压力等于其重力，已知受力面积，利用F P S
=
求压强大小，并与冰层能承受的最大压强比较； （2）坦克在水中航行时，处于漂浮状态，受到的浮力等于自重，利用F 浮＝ρ水gV 排求排开水的体积；
（3）已知坦克在平直公路上匀速行驶的距离与时间，s v t =求其速度， 根据s ==v t t
W F P F =求出发动机提供的牵引力； 已知发动机消耗了4.5kg 的燃料和燃料的热值为4.0×107J/kg ，根据Q ＝mq 求放出的热量，根据
t ==100%W P Q Q
η⨯有求发动机的效率。

【详解】
（1）一辆水陆两栖坦克总重3×105
N ，对冰面的压力等于其重力，
坦克对冰面的压强：
5442310=610a 7105m F G N P P Pa S S ⨯===⨯⨯＜，故坦克能安全通过； （2）该坦克过河漂浮在水面上时，其受到的浮力等于重力，即F 浮＝G ＝3×105N ，
由F 浮＝ρ水gV 排得排开水的体积：
5333310===30m g 1.010kg/m 10F N V N
ρ⨯⨯⨯浮排水； （3）该坦克在平直公路上匀速行驶的速度：s 1200m v==
=10m /t 260s s ⨯， 因匀速行驶，且s ==v t t W F P F =
， 则发动机提供的牵引力：346001061010/P W F N v m s
⨯===⨯， 4.5kg 的燃料完全燃烧放出的热量：Q ＝mq ＝4.5kg×4.0×107J/kg ＝1.8×108
J ， 发动机的效率：38t 60010260==100%100%40%1.810W P W s Q Q J η⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯有
答：（1）冰层能承受的最大压强为7×104
Pa ，该坦克能从水平冰面上安全通过；
（2）该坦克涉水过河漂浮在水面上时，它排开水的体积是30 m 3；
（3）发动机提供的牵引力是6×104N ，发动机的效率是40%。

【点睛】
本题考查了压强公式、功率公式、物体浮沉条件的应用、功、燃料放出热量及效率的计算，综合性强。

5、（1）110W ；440Ω（2）4×105（3）21.6m 3（4）清洁无污染；可再生；节约化石能源.
【详解】
(1) 电源的输出功率： P =UI =220V×0.5A=110W 由U I R
= 得，输出电路中的电阻： 220V 4400.5A
U R I ===Ω； (2) 光伏发电站一天的发电量：
W 总=P 总t =5×104kW×8h=4×105kW•h
(3) W 电=1kW•h=3.6×106
J ，由01000W W η=⨯机械
电得，将低处河水抽到高处克服重力做的功： W 机械=ηW 电=60%×3.6×106J=2.16×106J
由W =Gh =mgh 得，水的质量：
642.1610J 2.1610kg 10N /kg?10m W m gh ⨯===⨯机械
由m V
ρ=得，水的体积：
3=21.6m m V ρ=河水
河水
(4) 光伏发电的优点：清洁无污染；可再生；节约化石能源．。