2021-2022学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测评试卷(含答案解析)

苏教版九年级物理下册第十八章能源与可持续发展同步测评
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、美团共享电单车已经进入鞍山了。

对于使用电单车说法错误的是（）
A．骑电单车上坡时省劲儿，是电能转化为机械能
B．给电单车充电时，是将电能转化为化学能
C．电单车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过热传递改变刹车片内能的
D．电单车没电时需要奋力蹬车，消耗人体内的一部分能量，这个过程能量转化守恒
2、人和动物从食物中获取的能量属于（）
A．热能B．贮存能C．化学能D．机械能
3、以下现象中只有能量转移的是（）
A．煤气炉将水烧开B．抱着热水袋取暖
C．通电后小灯泡发光D．足球在草坪上越滚越慢
4、在自然界能量的转化是非常普遍的，下列能量转化说法正确的是（）
A．钻木取火，机械能转化成化学能
B．植物的光合作用，光能转化成内能
C．蓄电池放电，电能转化成内能
D．电热毯工作时，电能转化成内能
5、小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（）
A．加热过程中水的比热容变大B．煤气燃烧越充分，其热值越大
C．壶内水温度升高的过程中内能增大D．燃气灶炒菜，燃料燃烧时将内能转化为化学能
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，将电能转化为机械能
B．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能
C．在酒精燃烧放热的过程中，内能转化为化学能
D．电热水器给水加热时，效率可以达到100%
7、下列说法正确的是（）
A．由于沙石的比热容较大，所以沙漠地区的昼夜温差较大
B．清晨，路边的草或树叶上有时会结有露珠，这是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小水滴
C．随着科技的发展，人类一定能制造出永动机-不需要动力就能源源不断地对外做功的机器
D．利用一切物质的分子都在不停地做无规则运动这一规律，经过训练的警犬可以从旅客的行李箱中发现夹带的海洛因、摇头丸等毒品
8、小聪在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（q酒精=3×107J/kg）。

若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c水=4.2×103J/（kg·℃），则下列说法中正确的是（）
A．酒精燃烧的过程是内能转化为化学能
B．c乙=2.4×103J/（kg·℃）
C．0-8min乙吸收的热量为3.36×104J
D．该酒精灯的加热效率为28%
9、下列关于能量转化的说法中错误的是（）
A．洗衣机工作时，电能主要转化为机械能
B．锂电池充电时，化学能转化为电能
C．绿色植物的光合作用将光能转化为化学能
D．太阳能电池板将太阳能转化为电能
10、下列过程中，只有能量的转移，而不发生能量的转化的是（）A．水蒸气把壶盖顶起
B．冬天用手摸户外的东西时感党冷
C．用锤子打铁件，铁件发热
D．洗衣机工作
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、如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是______冲程。

在这个能量转化的过程中______（填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。

2、发展核电是国家实施“节能减排，降低热电污染”的重要举措之一，核能属于 ___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

由于家庭电路的电压大于人体的安全电压，所以还要在连接处缠上几圈由 ___________（选填“导体”或“绝缘体”）材料制成的胶带，防止人体触电。

3、城市出租车中有一个水箱，里面装水用来冷却汽车的汽油机，是因为水的 ___________较大，如图所示是汽油机的 ___________冲程；现代城市大部分出租车已经使用天然气来代替燃油，请你写出一条使用天然气做燃料的好处 ___________，天然气燃烧时化学能转化为 ___________。

4、在下列现象中，能量是怎样转化的？
（1）用锯锯木头，过一会锯条变热了：______
（2）木材燃烧，发光发热：______
（3）对蓄电池充电：______。

5、神舟十三号载人飞船16日在长征二号F遥十三运载火箭的托举下点火升空，开始中国迄今时间最长的载人飞行。

运载火箭常选用液态氢作为燃料，主要是利用其______大的物理性质。

一台汽油机飞轮的转速为3600r/min，则1s内汽油机完成______个冲程，发动机常用水做冷却液，是利用水的
______大的特点。

三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。

(1)太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。

开关S 控制电路中所有用电器，开关S 1控制热水壶的加热电阻R 1（“220V 484W”），开关S 2控制电暖气的加热电阻R 2（“220V 2420W”）。

闭合所有开关，R 1､R 2同时工作，R 1每分钟放出2.4×104
J 的热量，求R 2的实际功率；（R 1和R 2的阻值不随温度变化）
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m 2
面积上每1秒接收的太阳能为500J ，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m 2的太阳能电池板竖直放置。

太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%。

求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。

2、杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，如汲水的桔槔（如图甲所示）。

人们在竖立的架子上支起一根长直杆，直杆的一端用绳子悬挂水桶，另一端用绳子悬挂石块作为配重。

人用力向下拉绳，将桶放入井内打水，放手后这桶水在配重的作用下被向上提起。

将桔槔的直杆、支架、水桶、配重这个整体看作一个系统，当系统内只有重力或弹力做功时，系统内物体的动能和势能发生相互转化，但系
统的机械能总量保持不变，这个规律叫机械能守恒定律。

其中动能用“E k ”表示，21
2
k E mv ＝ ；重力势能用“E p ”表示，p E mgh 。

如图乙所示是桔槔的简化示意图，将直杆看作是绕支点 O 转动的杠杆，其 A 点悬挂水桶，B 点悬挂配重。

若 OA ＝2OB ，当水桶装满水时，水和桶的总质量 m =15kg 。

若不计杠杆自重、摩擦及空气阻力，g 取 10N/kg ，求：
(1)水和桶受到的总重力；
(2)若杠杆刚好能在水平位置平衡，配重的质量；
(3)水桶上升 1m ，水和桶的重力势能增加了多少J ；
(4)将配重更换为 40kg 后，用手将杠杆保持在水平位置静止，松手后杠杆随即顺时针转动。

整个过程配重未触地，水未溢出。

请计算当配重下降 0.5m 时，水桶运动的速度。

3、商丘人傍晚时分碰面时，常说的一句话是“喝茶了吗？”表示的意思是在问对方：“吃过晚饭吗？”想减肥的胖人晚餐实际上“喝茶”就行。

小华身体肥胖就是晚餐吃的多，他的晚餐主食经常食用3个馒头（约200g），学习时还要再吃一袋方便面（100g）。

如表所示是我们生活中常见主食提供的能量。

（1）食物也是一种“燃料”，在人体内燃烧时_____能转化为_____能。

（2）这顿晚餐主食能为他提供能量是多少焦？（__________）
（3）一般我们洗淋浴时将温度调到40℃左右，若小华午餐食物提供的能量全部用来加热水，这些能量大约可以让多少kg的水从30℃升高到40℃？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （__________）
4、用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气。

已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）煤气完全燃烧放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率。

5、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一、某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J 的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为26℃的水，温度升高到46℃。

求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q吸；[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]
（2）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能E；
（3）热水器把太阳能转化为水的内能的转换效率是多少？
（4）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能E，相当于完全燃烧多少m3的天然气放出的热量？（天然气的热值q=7×107J/m3）
---------参考答案-----------
一、单选题
1、C
【详解】
A．骑电单车上坡时，消耗了电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，故A正确，不符合题意；
B．给电动车充电时，蓄电池相当于用电器，这一过程是将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意；
C．电单车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过做功改变刹车片内能的，故C错误，符合题意；
D．电单车没电时需要奋力蹬车，消耗人体内的一部分能量，根据能量守恒定律可知，这个过程能量转化守恒，故D正确，不符合题意。

故选C。

2、C
【详解】
食物中的能量以化学能的方式贮存，在体内通过分解食物释放其化学能，一部分化学能，在体内转化为热能。

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

3、B
【详解】
A．煤气炉燃烧过程将化学能转化为内能，属于能量的转化；将水烧开，水吸收热量，利用热传递改变物体的内能，属于能量的转移，故A不符合题意；
B．抱着热水袋取暖，热量从热水袋传递到人体上，属于能量的转移，故B符合题意；
C．通电后小灯泡发光，将电能转化内能和光能，属于能量的转化，故C不符合题意；
D．足球在草坪上越滚越慢，是因为受到摩擦力作用，足球克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故D不符合题意。

故选B。

4、D
【详解】
A．钻木取火是摩擦生热，将机械能转化成内能，故A错误；
B．植物的光合作用是将光能转化成植物的化学能，故B错误；
C．蓄电池放电的过程中，将化学能转化为电能，故C错误；
D．电热毯工作时，消耗电能，产生内能，将电能转化成内能，故D正确。

故选D。

5、C
【详解】
A．比热容是物质本身的一种特性，与温度无关，则加热过程中水的比热容不变，故A错误；
B．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与质量多少、是否燃烧、是否完全燃烧都没有关系，故B错误；
C．壶内的水在温度升高时，水分子运动加剧，水的内能增大，故C正确；
D．燃气灶炒菜，是将燃料燃烧的化学能转化为内能，故D错误。

故选C。

6、B
【详解】
A．风力发电机发电时，将机械能转化为电能，错误；
B．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能，正确；
C．在酒精燃烧放热的过程中，化学能转化为内能，错误；
D．电热水器给水加热时，会散热，效率不可能达到100%，错误。

故选B
7、D
【详解】
A．由于沙石的比热容较小，一定量的砂石吸收或放出一定热量后，温度变化大，所以沙漠地区的昼夜温差较大，故A错误；
B．清晨，路边的草或树叶上有时会结有露珠，这是空气中的水蒸气在夜间遇冷液化形成的小水滴，故B错误；
C．根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式的能量，所以永动机是不会制造出来的，故C错误；
D．因为分子不停地做无规则运动，而且警犬的鼻子非常灵敏，所以经过训练的警犬可以从旅客的行李
箱中发现夹带的海洛因、摇头丸等毒品，故D正确。

故选D。

8、C
【详解】
A．酒精燃烧的过程是化学能转化为内能，故A错误；
B．由图乙可知，甲的沸点为100℃，所以，甲液体为水；由于单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，由乙图可知，质量相等的甲乙两种液体升高相同的温度甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，由c=c
cΔc
可知，乙的比热容为甲比热容的一半，即c乙=2.1×103J/（kg·℃），故B错误；
C．0-8min乙吸收的热量为与甲（水）吸收的热量相同为
c
吸
=ccΔc=4.2×103J/（kg·℃）×0.1kg×80℃=3.36×104J
故C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾需要10min，吸收的热量
c
吸′=
c
吸
8min
×10min=3.36×104J=4.2×104J
4g酒精完全燃烧放出的热量为
c
放
=cc=3×107J/kg×4×10-3kg=1.2×105J 该酒精灯的加热效率为
c=c
吸
′
c
放
×100%=4.2×10
4J
1.2×105J
×100%=35%
故D错误。

故选C。

9、B
【详解】
A．洗衣机的主要部件是电动机，是把电能转化为机械能，少量转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．锂电池充电时，消耗电能，获得化学能存储起来，是将电能转化为化学能，故B错误，符合题意；
C．植物光合作用是把光能转化为化学能，故C正确，不符合题意；
D．太阳能电池板可以将太阳能直接转化为电能，故D正确，不符合题意。

故选B。

10、B
【详解】
A．水蒸气把壶盖顶起，是水蒸气的内能转化为机械能，故A不符合题意；
B．冬天用手摸户外的东西时感党冷，是热传递改变了内能，由于能量的形式没有发生改变，属于能量的转移，故B符合题意；
C．用锤子打铁件，铁件发热，锤子对铁件做工，将机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．洗衣机工作时，其实质是电动机将电能转化为机械能，故D不符合题意。

故选B。

二、填空题
1、做功遵循
【详解】
[1]图示中，试管内水蒸气对橡皮塞做功，将内能转化为机械能，汽油机的四个冲程中做功冲程的能量转化与此过程相似。

[2]能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，那么这一过程的能量转化，也遵循能量守恒定律，能量不会凭空消灭，也不会凭空产生。

2、不可再生绝缘体
【详解】
[1]核能不能在短期内从自然界中得到补充，属于不可再生能源。

[2]胶带是绝缘体，为了防止人触电，应该在导线连接处缠上几圈胶带。

3、比热容做功减少废气排放，保护环境内能
【详解】
[1]选择用水作为冷却剂，是因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃，水吸收的热量多，故用水冷却效果好。

[2]从图中可以看出，两个气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程。

[3][4]天然气属于清洁能源，燃烧时的生成物是二氧化碳和水，将燃料的化学能转化为内能，做燃料的好处可以减少废气排放，保护环境。

4、机械能转化为内能化学能转化为光能和热能电能转化为化学能
【详解】
（1）[1]用锯锯木头，锯条变热，用锯锯木头时克服摩擦做功，锯条变热，机械能转化为内能。

（2）[2]木材燃烧，发光发热，木材燃烧时产生化学反应，发光发热，化学能转化为光能和热能。

（3）[3]对蓄电池充电，消耗电能变为化学能，电能转化为化学能。

5、热值 120 比热容
【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大的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。

[2]汽油机飞轮转速是3600r/min=60r/s，每秒钟飞轮转动60圈，完成30个工作循环，每个工作循环4个冲程，故一共完成了120个冲程。

[3]因为水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以常作为冷却液使用。

三、计算题
1、 (1)地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电或者目前成本相对较高；(2)2504W；
(3)4
1.210J
【详解】
(1)太阳能发电的缺点有：地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电；目前成本相对较高。

(2)由2
U P R
=可得R 1和R 2的阻值分别为 ()2
211220V 100Ω484W U R P === ()2
222220V 20Ω2420W U R P === 由题意可知，闭合所有开关后，R 1､R 2并联，电路的总电阻
1212100Ω20Ω50Ω100Ω+20Ω3
R R R R R ⨯===+ 电路消耗的总功率
()2
2220V 2904W 50Ω3U P R === R 1每分钟放出2.4×104J 的热量，由W Q Pt ==可得R 1消耗的实际功率
41 2.4400W 60J s
10W Q P t t ⨯==== 则R 2的实际功率
212904W 400W 2504W P P P =-=-=
(3)已知垂直于太阳光的1m 2
面积上每1秒接收的太阳能为500J ，则太阳光与水平面夹角为60°时，面积为4m 2的太阳能电池板竖直放置在1分钟内接收到的太阳能
4460s 500J cos60610J E =⨯⨯⨯︒=⨯太阳能 太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%，则通过该太阳能电池板获得的电能
4420%20%610J=1.210J W E ==⨯⨯⨯电能太阳能
答：(2)R 2的实际功率是2504W ；
(3)1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能是41.210J ⨯。

2、 (1)150N ；(2)30kg ；(3)150J ；(4)2m/s
【详解】
(1) 水和桶受到的总重力为
15kg 10N/kg 150N G mg ==⨯=
(2) 根据杠杆平衡条件可得配重的重力为
150N 2300N G OA OB G OB OB
⨯⨯===配 配重的质量为
300N 30kg 10N/kg
G m g ===配配 (3) 水和桶的重力势能增加了
15kg 10N/kg 1m 150J p E mgh ==⨯⨯=
(4)配重减少的重力势能转化为桶和配重的动能以及桶的重力势能，所以
22 1122
m gh m v m v m gh =++配配配配桶桶桶桶 由于 OA =2OB ，所以
2v v =配桶
2h h =配桶
于是
2m /s v ==桶 答：(1)水和桶受到的总重力为150N 。

(2)若杠杆刚好能在水平位置平衡，配重的质量为30kg 。

(3)水桶上升 1m ，水和桶的重力势能增加了150J 。

(4)当配重下降 0.5m 时，水桶运动的速度为2m/s 。

3、化学 内 2.963×106
J 70.5
【详解】
解：（1）食物也是一种“燃料”，在人体内燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能。

（2）这顿晚餐主食能为他提供能量
620010098519782963 2.96310J 100100g g Q kJ kJ kJ g g ⨯+⨯⨯食物＝＝＝ （3）由题意可知，水吸收的热量
62.963?10J Q Q 吸食物＝＝
由()0Q cm t
t 吸＝﹣ 可得，加热水的质量 ()()()
630 2.963?10J 70.5kg 4.2?10J/kg?×40-30Q m c t t ==≈-吸℃℃℃ 答：（1）食物也是一种“燃料”，在人体内燃烧时化学能转化为内能；
（2）这顿晚餐主食能为他提供能量是2.963×106
J ；
（3）这些能量大约可以让70.5kg 的水从30℃升高到40℃。

4、（1）2.1×105J ；（2）4.2×105J ；（3）50%。

【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q 吸=cm (t ﹣t 0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃﹣20℃)=2.1×105J
（2）煤气完全燃烧放出的热量
Q 放=m 煤气q =0.01kg×4.2×107J/kg=4.2×105J
（3）燃气灶的效率
552.110J 100%100%50%4.210J
Q Q η⨯=⨯=⨯=⨯吸放 答：（1）水吸收的热量为2.1×105
J ；
（2）煤气燃烧放出的热量为4.2×105J ；
（3）煤气灶烧水的效率为50%。

5、（1）8.4×106J ；（2）2.1×107J ；（3）40%；（4）0.3m 3
【详解】
解：（1）水吸收的热量 Q 吸=cm(t -t 0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(46℃-26℃)=8.4×106J
（2）热水器在5小时的有效照射时间内接收到的太阳能
E =5×4.2×106J=2.1×107J
（3）热水器的转换效率是
η=678.410J 2.110J
Q E ⨯=⨯吸=40% （4）根据题意知
Q 放=E =2.1×107J
则需要完全燃烧的天然气
V=
7
3
73
2.110J
0.3m
710J/m
Q
q
⨯
==
⨯
放
答：（1）热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能是2.1×107J；
（3）热水器把太阳能转化为水的内能的转换效率是40%；
（4）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能E，相当于完全燃烧0.3m3的天然气放出的热量。