沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会同步训练试卷

沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会同步训练
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、以下说法正确的是（）
A．同一物体，温度越高，内能越大
B．根据能量守恒定律可知能的总量是不变的，所以我们不需要节约能源
C．酒精燃烧时，内能转化为化学能
D．中午海滩上沙子比水热，是因为水的比热容比沙子的比热容小
2、关于能源、信息与材料，下列说法正确的是（）
A．核电站核反应堆发生的链式反应，速度是可以控制的
B．若用超导材料制造电烤火炉，发热效率更高
C．5G和4G通讯信号的电磁波在真空中传播的速度不相等
D．化石能源和风能都属于可再生能源
3、下列关于能源、信息和材料的说法中正确的是（）
A．地热、天然气、电能都属于二次能源
B．光纤通信是激光利用了光的反射原理来传递信息的
C．太阳能是由太阳内部热核反应释放出的能量，故太阳能是不可再生能源
D．LED灯的核心元件发光二极管是由超导体材料制成的
4、下列四组物品中，通常情况下都属于导体的是（）
A．陶瓷碗、空气B．玻璃杯、大地C．铅芯笔、人体D．橡胶、陶瓷
5、下列说法中正确的是（）
A．用橡胶棒摩擦过的毛皮带正电
B．验电器的原理是同种电荷互相吸引
C．绝缘体不容易导电是因为绝缘体内几乎没有电荷
D．石墨和橡胶都属于绝缘体
6、如图是某地区使用的“风光互补”景观照明灯。

它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。

下列解释合理的是（）
A．光电池板是将太阳能转化为化学能
B．照明灯工作时，LED灯是将内能转化为电能
C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电时，蓄电池将化学能转化为光能
7、关于导体和绝缘体，下列说法正确的是（）
A．绝缘体在一定条件下可以变成导体B．导体导电都是靠电子
C．通常情况下，液体都是导体D．非金属物质一定是绝缘体
8、国际顶尖学术期刊杂志发布了2018年度影响世界的十大科学人物，我国年仅22岁的学者曹原位
列榜首。

他研究发现，当两片石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为零，此现象中的双层石墨烯是（）
A．半导体B．导体C．超导体D．绝缘体
9、下列说法中正确的是（）
A．分子是组成物质的最小微粒B．水力发电是电能转化为机械能
C．柳絮飘飘是分子运动D．手机充电时是电能转化为化学能
10、如图用酒精灯对废灯泡灯芯加热一段时间后，演示电流计的示数变大，该实验表明（）
A．随着温度的升高，玻璃由绝缘体变成导体
B．室温时玻璃为导体，常温时玻璃为绝缘体，所以玻璃为半导体
C．通电时间越长，玻璃电阻越小，电流越大
D．以上说法都有道理
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、在①玻璃、②陶瓷、③水银、④铜、⑤蒸馏水、⑥铅笔芯这些物质中，通常情况下属于导体的有___________，属于绝缘体的有___________。

（填序号）
2、能量的转化和转移都是有______的，例如在热传递过程中，内能只能从______物体转移到______物体。

3、目前城市交通指示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能。

白天，太阳能电池将太阳能转化为
_________能，除供正常使用外，将多余的能量转化成_______能储存在蓄电池内，夜晚供交通指示灯及照明灯发光。

4、石墨烯是一种新型材料，是一种由碳原子构成的片状结构材料，它的原子由______和核外电子构成；校园内的大显示屏是LED的，LED灯管的主材料是属于______体（填“导”、“绝缘”或“半导”），大屏幕上吸附很多灰尘是因为______。

5、如图所示是四根高压输电线上的一个装置，利用这个装置将四根导线并联起来，中间的支架是
__________（选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”），相当于增大了导线的横截面积，从而
_________（选填“增大”或“减小”）了导线的电阻，以达到减少输电线上电能损失的目的。

三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、王超同学家常用一种“220V 800W”的“热得快”放在保温瓶内将冷水加热成开水，请回答下列问题：
（1）计算出该“热得快”正常工作时电阻和电流各是多大？
（2）王超同学家每天用该“热得快”烧四瓶开水共需15min，则共消耗几度电？另外他又发现深夜用该“热得快”烧同样一瓶水往往更快，请说明理由。

（3）“热得快”中的电热丝周围的填充物常用氧化镁，请说明氧化镁应具有什么要求？（说一点即可）
（4）你认为在使用“热得快”的过程中需注意什么？（说一点即可）
2、（来源）云南省泸西县逸圃初级中学2017届九年级上学期期末考试物理试题
当今太阳能热水器已经在广大城乡用得非常普遍了，如图所示．已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 Kg水加热到38 ℃.请解答：[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(1) 太阳能热水器是将太阳能转化为________能．
(2)在此过程中，水吸收了多少热量？
(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J，则该热水器的效率是多少？
3、当今太阳能热水器已经在广大城乡用得非常普遍了，如图所示；已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100kg水加热到38℃．请解答：[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）太阳能热水器是将太阳能转化为______能；
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？______
（3）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107J，则该热水器的效率是多少？______
4、邵阳市望云山开发风力发电基地，预计到 2025 年全部投入生产，如果该风力发电基地全部建成的话，风电装机总容量可达1万千瓦。

风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，利用风的动能转化成电能。

若风力发电机，每片风叶的质量为 6t，长为40m。

下表给出了 1kg 空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系（空气密度取 1.2kg/m3，圆周率π=3.0）：
(1)如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.8×105J 的电能，则 50 台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤所产生的能量？（一年工作时间按 3000h 计算，煤的热
值为 3.0×107J/kg）
(2)当风速为 10m/s 时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供2.88×105J 的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？
5、随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。

它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。

放电余留20%左右即停止电能输出。

下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数：
(1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
(3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。

在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。

求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。

四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、核电站是利用核_____（选填“裂变”或“聚变”）产生能量，经过能量转化，最后由发电机将机械能转化为电能；核能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

2、现有两种规格的不锈钢丝和铜丝．请你设计实验研究方案，比较不锈钢丝和铜线这两种材料的导电性能．
()1实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求？
____________
()2你用什么方法显示材料的导电性能？（可画出相应的电路图加以说明）
____________
3、（1）有A、B、C三个轻质小球，已知A与用丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥，当A靠近B时，它们相互吸引，B球靠近C球时，它们相互排斥，由此可知B球带______电，C球带______电。

（2）如图1所示在开关和小灯泡之间连着两个金属夹A和B，在金属夹之间分别接入①硬币、②铅笔芯、③橡皮、④塑料尺，闭合开关后，在A、B接入______小灯泡能发光（填序号），这些能让小灯泡能发光物体是______（填“导体”或“绝缘体”）。

（3）如图2所示为冬天人们常用的一种电热暖手宝，为了使用时更加安全，它的内部采用了双重温控保护开关，两个温控开关应是______（选填“串联”或“并联”）起来使用的。

（4）如图3所示电路：
①闭合开关后电路将______（选填“通路”或“断路”或“短路”）；
②去掉导线a后，电路是______联电路；
③改变a、b、c三根导线中一根的接法，使电路成为并联电路______（先在原导线上打“×”，后用笔画线代替导线画出符合要求的导线）。

-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．同一物体，温度升高，内能增大，故A正确；
B．能量是守恒的，但能量的转化是有方向性的，可利用的能源会越用越少，所以需要节约能源，故B错误；
C．酒精灯燃烧时，把化学能转化为内能，故C错误；
D．沙子比水热是因为沙子的比热容小于水的比热容，质量相等的沙子和水吸收相同的热量沙子升高的温度要大，故D错误。

故选A。

2、A
【详解】
A．核电站是核裂变的应用，核反应堆中发生的链式反应，速度是可以控制的，故A正确；
B．超导体是指某些材料当温度降低某个值时，电阻变为0，由于其电阻为0，由焦耳定律可知，电流经过超导体时不会发热，故B错误；
C．5G和4G信号都是利用电磁波传播信息的，所以它们在真空中的传播速度相同，都是3×108m/s，故C错误；
D．化石能源是经过漫长的岁月由太阳能转化而成的能源，不能短时间补充，所以是不可再生能源，故D错误。

故选A。

3、B
【详解】
A．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源；二次能源是由一次性能源直接或间接转换而来的能源；所以，地热、天然气属于一次能源，电能属于二次能源，故A错误；
B．激光可以在光导纤维里通过光的反射传播，从而传播信息，故B正确；
C．太阳能是由太阳内部热核反应释放出的能量，可以从太阳源源不断获得，为“一次能源”，同时也是可再生能源，故C错误；
D．二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性；LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的，故D错误。

故选B。

4、C
【详解】
A．陶瓷碗、空气都不容易导电，属于绝缘体，故A不符合题意；
B．玻璃杯属于绝缘体，大地属于导体，故B不符合题意；
C．铅笔芯、人体都属于导体，故C符合题意；
D．橡胶、陶瓷不容易导电，属于绝缘体，故D不符合题意。

故选C。

5、A
【详解】
A．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，即橡胶棒得到了电子，而毛皮因为失去电子而带正电，故A正确；
B．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故B错误；
C．绝缘体不容易导电是因为绝缘体内几乎没有自由移动的电荷，故C错误；
D．石墨是导体，橡胶是绝缘体，故D错误。

故选A。

6、C
【详解】
A．光电池板是将太阳能转化为电能，而不是化学能，故A错误，不符合题意；
B．照明灯工作时，将电能转化为光能，故B错误，不符合题意；
C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能，故C正确，符合题意；
D．蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，而不是将化学能转化为光能，故D错误，不符合题意。

故选C。

7、A
【详解】
A．绝缘体在一定条件下可以变成导体，如玻璃在红炽状态下可变为导体；故A正确；
B．金属导体导电靠自由电子，溶液导电靠正负离子；故B错误；
C．纯水不导电，属于绝缘体；故C错误；
D．非金属物质中，有的是导体，如石墨；有的是绝缘体如陶瓷；故D错误；
故选A。

8、C
【详解】
20世纪初，科学家发现，某些物质在很低的温度时，电阻变成了0，这就是超导现象。

发生超导现象的材料叫超导材料。

由题意知，当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，此现象中的双层石墨烯是超导体，故ABD不符合题意，故C符合题意。

故选C。

9、D
【详解】
A．分子是由原子构成的，所以分子不是组成物质的最小微粒，故A错误；
B．水力发电是将水的机械能转化为电能，故B错误；
C．柳絮飘飘是机械运动，故C错误；
D．手机充电时是电能转化为化学能储存起来，故D正确。

故选D。

10、A
【详解】
A．实验中用酒精灯对废灯泡芯加热一段时间后，演示电流计的示数由小变大玻璃导电性能变强，这个实验表明废灯泡的灯芯是玻璃，在常温下是绝缘体，不容易导电，但加热到一定的温度时会变成导体，故A符合题意；
B．高温时玻璃为导体，常温时玻璃为绝缘体，但玻璃不是半导体，故B不符合题意；
C．玻璃电阻大小与温度有关，与通电时间长短无关，故C不符合题意；
D．综上分析可知，故D不符合题意。

故选A。

二、填空题
1、③④⑥ ①②⑤
【详解】
[1][2]①玻璃不易导电，属于绝缘体；②陶瓷不易导电，属于绝缘体；③水银是金属，属于导体；④铜是金属，属于导体；⑤蒸馏水不易导电，属于绝缘体；⑥铅笔芯的材料是石墨，属于导体，所以通常情况下属于导体的有③④⑥；属于绝缘体的有①②⑤。

2、方向性高温低温
【详解】
[1][2]能量的转移和能量的转化都是有方向性的，只能自发地由一个物体转移给另一个物体或者由一种形式转化为另一种形式。

如在热传递过程中，内能只能从高温物体转移到低温；如果要让内能从低温物体转移到高温物体，就要消耗其他形式的能量，例如：冬天，利用空调取暖，就要消耗电能。

3、电化学
【详解】
[1][2]白天，太阳能电池可以将太阳能直接转化为电能，供用电器使用，多余的能量以化学能的形式储存在蓄电池内，使用时化学能再转化为电能。

4、原子核半导带电体具有吸引轻小物体的性质
【详解】
[1]原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。

[2]按物质的导电性来分类，制作LED灯管的材料属于半导体。

[3]显示大屏上总是吸附上一些灰尘，这是因为显示屏在工作时带有静电，具有吸引轻小物体的性质。

5、导体减小
【详解】
[1]中间的支架将四根导线并联起来，因此支架相当于并联电路的连接点，故支架是导体。

[2]长度相同时，导线的横截面积越大，电阻越小；四根导线并联起来，相当于增大了导线的横截面积，从而减小了导线的电阻，以达到减少输电线上电能损失的目的。

三、计算题
1、60.5Ω 3.64A 烧四瓶开水共需15min，则共消耗0.2度电；深夜用该“热得快”烧同样一瓶水往往更快，原因是：家庭电路中各用电器之间是并联的，深夜家用电器用的少，干路电流较小，输电线电阻分得的电压减小，热得快两端的电压增大，由Q=W=t可知，烧开同一壶水消耗的电能相等，则热得快两端的电压越大，用的时间越少；氧化镁应具有导热性能和绝缘性能都很好，而且热膨胀系数小在使用“热得快”的过程中需注意：①水一定要没过发热管，不要没过发热管；②在插头未拔的情况下不要用手探水热（热得快极易漏电）；③功率勿过大，不要将热得快插在劣质插座板上等。

【解析】（1）热得快正常工作时的电压U=220V，功率P=800W，
根据P=UI可得，通过的电流：
I =
I I =800W 220V =4011
A ≈3.64A 根据欧姆定律可得，电阻为： I =I I =220V 4011A =60.5Ω （2）用该“热得快”烧四瓶开水消耗的电能：
I =II =800×10﹣3kW ×1560h =0.2kW ·h；
家庭电路中各用电器之间是并联的，深夜家用电器用的少，干路电流较小，输电线电阻分得的电压减小，热得快两端的电压增大，
由I =I =I 2I I 可知，烧开同一壶水消耗的电能相等，则热得快两端的电压越大，用的时间越少； （3）氧化镁，它在常温和高温下导热性能和绝缘性能都很好，而且热膨胀系数小；
（4）在使用“热得快”的过程中需注意：①水一定要没过发热管，如果水没有淹没就加热，电热不能及时传递到水中，温度升高过快，极易烧坏加热器；②因为加热器在水中工作，容易漏电，所以在插头未拔的情况下不要用手探水热；③功率大，电流大，不能将热得快插在劣质插座板上等。

2、内 1.26 × 107J 30%
【详解】
（1）根据题意知道，太阳能热水器是将太阳能转化为水的内能；
（2）根据题意知道，太阳能热水器中水的质量：m =100kg ；
所以在此过程中，水吸收的热量：Q 吸=cm （t-t 0）=4.2×103 J/（kg•℃）×100kg×（38℃-8℃）=1.26×107 J ；
（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J ，则该热水器的效率是：η=Q 吸
/Q ×100%=1.26×107J/4.2×107J×100%=30%
点睛：本题考查了吸热公式、效率公式的应用，难度不大，
3、内 1.26×107J 30%
【详解】
解：（1）太阳能热水器是将太阳能转化为内能。

（2）在此过程中，水吸收的热量
Q 吸＝cm （t ﹣t 0）＝4.2×103J/（kg •℃）×100kg ×（38℃﹣8℃）＝1.26×107J
（3）热水器的效率
η＝771.2610J 4..210J
Q Q ⨯=⨯吸×100%＝30% 答：（1）太阳能热水器是将太阳能转化为内能；
（2）在此过程中，水吸收了1.26×107J 的热量；
（3）该热水器的效率是30%。

4、 (1)3.24⨯106；(2)10%
【详解】
(1)根据题意，一台风力发电机平均每秒可以输出1.8×105J 的电能，即功率为1.8×105W ，则50台风力发电机一年获得的电能为
51350W 300036001.81s 9.721J 00W nPt ==⨯⨯⨯=⨯⨯
煤燃烧放热公式
Q mq =
则
136710 3.2410kg 3.010J/kg
9.72J Q W m q q ===⨯⨯=⨯ (2)每秒钟通过风轮的空气质量为
32241.2kg/m 3(40m)10m/s 1s 10k 5.g 76m V L vt ρρπ⨯⨯⨯⨯⨯====空
由表中数据可知，1kg 空气在10m/s 风速下的动能为50J ，则总动能为
455.7650J/kg 210kg .881J 0W ⨯⨯=⨯=总
而这台发电机每秒钟实际能对外提供2.88×105J 的电能，则它将风能转化为电能的效率为
45102.88J 100%10%2.88J 10W W η⨯=⨯⨯==有
总 答：(1)一年获得的电能相当于完全燃烧3.24⨯106千克煤所产生的能量；
(2)它将风能转化为电能的效率是10%。

5、 (1)42h ；(2)240W ；(3)150W
【详解】
(1)充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出。

蓄电池的供电容量
W =UQ =12V×400A•h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J 由W P t
= 知道，可供灯具正常发光时间 71.209610J 151200s 42h 80W
W t P ⨯====灯灯 (2)太阳能电池板的总面积为5m 2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W ，所以太阳能电池板每1m 2发电功率为
180W 36W 5
P ==电 由表格数据知道，15%P 太=P 电，所以1m 2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率
36W 240W 15%15%
P P ===电太 (3)蓄电池的电量由20%充到70%
W ′=12V×400A•h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J 由W P t
= 知道，风力发电机发电为
W 电机=P 电机t =50W×12×3600s=2.16×106J
太阳能电池板发电
W 太阳能=W ′-W 电机=8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J
所以发电功率
66.4810J 150W 123600s W P t ''
'⨯===⨯ 答：(1)仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h ；
(2)当地垂直太阳光方向1m 2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W ；
(3)当风速6.0m/s 时，持续光照12h ，太阳能电池板发电的平均功率为150W 。

四、实验探究
1、裂变 不可再生
【解析】
【分析】
（1）核裂变和核聚变都能释放能量，但是又有区别，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；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源．
【详解】
核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的；
核能使用后，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。

故答案为：(1). 裂变 (2). 不可再生。

2、应选取长度、横截面积相同的不锈钢丝和铜丝． 分别将不锈钢丝和铜丝与同一小灯泡串联后
接到同一电源上，根据小灯泡的亮暗显示不锈钢丝和铜丝的导电性能的强弱．
【详解】
(1)要想比较不锈钢丝和铜线这两种材料的导电性能，则应使不锈钢丝和铜丝的长度、横截面积相同．(2)由于二者的导电性能无法直接测量，则采用转换思想，分别将不锈钢丝和铜丝与小灯泡串联后接到同一电源上，通过小灯泡的亮暗显示不锈钢丝和铜丝的导电性能的强弱．
【点睛】
本题主要考查对应用控制变量法和转换法设计实验的能力．所谓的控制变量法是指：在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题．
3、负负①② 导体串联短路串
【详解】
（1）[1][2]A与用丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥，由电荷间相用规律可知，A带正电，当A靠近B 时，它们相互吸引，故B带负电或者不带电；而B球靠近C球时，它们相互排斥，故因此说明B、C 都带负电。

（2）[3][4]常见的导体包括：人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等，提供的材料中硬币和铅笔芯是导体，因此接入后小灯泡能发光。

（3）[5]①电热暖手宝采用双重温控保护开关，两个开关相互影响的，只有同时闭合才行，故应该是串联。

（4）[6]①开关闭合后，电流从电源正极开始不经过用电器，直接流回电源负极，因此开关闭合后电路为短路现象。

[7]②去掉导线a后，电流从电源正极依次经过开关和两个灯泡，因此此时两个灯泡串联连接。

[8]③并联电路，电流路径有两条，即电流从电源正极分别经两个灯泡流回电源负极；因此将导线c 改接灯泡的另一个接线柱，如下图：。