精品试卷沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会同步测评试题(含解析)

沪科版九年级物理第二十章能源、材料与社会同步测评
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、现代生产生活中需要各种各样的材料，下列说法正确的是（）
A．塑料不易导电是因为其中没有大量自由电子
B．金属、人体、盐水、陶瓷通常都是导体
C．超导体是一种电阻超级大的材料
D．绝缘体不可能变为导体
2、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
3、图所示验电器上标记的各部件中，通常情况属于绝缘体的是（）
A．金属球B．橡胶垫C．铁制外壳D．金属箔
4、下列现象中蕴含着许多物理知识，有关说法中正确的是（）
A．用煤气烧水时，煤气燃烧的越充分，热值越大
B．将钢板熔化成液体后，其比热容变大
C．南极冰山的温度低于0℃，不具有内能
D．火箭发射升空的过程中，外壳与空气摩擦导致温度升高，内能增大
5、为了安全起见，高大建筑的顶端都装有避雷针，下列几种材料，可用来制作避雷针的是（）
A．橡胶B．铁C．玻璃D．陶瓷
6、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
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、黄岛地铁一号线已全线开通，青岛市地铁网络正逐步完善，我们的交通出行也将更加便捷，下列说法正确的是（）
A．地铁通过电动机驱动，将机械能转化为电能
B．地铁站内照明灯可以同时打开或关闭，所以他们是串联的
C．地铁站内扶梯上的扶手是橡胶制品，属于绝缘体
D．地铁站内通过刷卡过闸进站，是利用了电流的热效应
9、在城市美化、亮化和家用电器等常使用发光二极管作为光源，制造发光二极管的主要材料是
（）
A．导体B．半导体C．超导体D．绝缘体
10、关于能量转化，下列说法中正确的是（）
A．电暖气正常工作时，主要是将电能转化为机械能
B．电风扇正常工作时，主要是将电能转化为内能
C．电动汽车在行驶过程中，发生的能量转化主要是将机械能转化为电能
D．人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能供给卫星用电器
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、如图所示。

用细线悬挂的磁体AB，磁极未知。

当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则A端是磁体的______极。

断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的______。

核能是目前被广泛应用的新能源，我国已建成十余座核电站，它们是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应所释放的能量来发电的。

2、如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。

由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。

你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，理由是______。

3、2021年12月9日15点40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是时隔8年之后，中国航天员再次在太空授课。

学生们观看电视直播时，电视收到的信号是______波，信号传播时要用通讯卫星，卫星上的“翅膀”实际是______（选填“电源”、“用电器”）。

4、国家“西气东输”工程正源源不断地向江浙一带输送清洁能源——天然气，天然气燃烧时可以将_______转化为内能，已知天然气的热值为4×107J/m3，每输送1000m3的天然气，完全燃烧就相当于向江浙一带输送了_______J的能量。

5、将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光，小电扇会转动起来。

在这个过程中，能量的转化过程是太阳能先转化为______能，再转化为机械能。

三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、有种太阳能、电能两用热水器，该热水器用电加热时的额定功率为2000w，晴天时在西宁地区，这种热水器一天内吸收的太阳别能为2.8×107J，能将水箱内80kg初温为20℃的水加热到70℃ c水=4.2×103J/（kg℃）．求
（1）80kg水吸收的热量是多少？
（2）该热水器将太阳能转化为内能的效率是多少？
（3）如果遇到阴雨天改用电加热，热水器在正常工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需要多长时间（假设所消耗电能全部转化为内能）？
（4）用电高峰期，家中只有液晶电视机和热水器工作时，热水器将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度，实际用时1×104s，通过电能表测得此过程共耗电1.8×107J，此时热水器和液晶电视机的实际电功率分别为多大（假设热水器所消耗电能全部转化为内能）？
2、风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久．
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池扳将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，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．
（1）风力发电机是根据______原理发电的，利用风力发电时，是将______能转化为电能
（2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为______W
（3）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W此
时风速为______m/s．
（4）充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过______h
（5）某城市一道路的路灯采用该型号风光互补路灯照明，已知路灯的规格为“12V、70 W”路灯共1000盏，每天正常工作10 h，则一天消耗的电能为______kW•h
3、小刚家安装了一台太阳能热水器，水箱容积是200L，小刚进行了一次观察活动：星期天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满自来水，中午时“温度传感器”显示水
箱中的水温为60℃．请你求解下列问题：（c水=4.2×103J/（kg•℃）、q煤气=4.2×107J/kg）
（1）水箱中水的质量多少kg？
（2）水吸收的热量？
（3）如果水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，求至少需要燃烧多少kg煤气？
4、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少，他从驾驶员师傅处了解到，该汽车100km耗油约7kg，从书上查得汽油的热值q=4.6×107J/kg，他又测出在平直公路上，人用644N的水平拉力可使汽
车匀速前进．（空气阻力不计）求：
（1）该小汽车行驶100km，消耗的总能量是多少？
（2）该小汽车匀速行驶100km，做的有用功是多少？
（3）该小汽车的效率是多少？
（4）若汽油充分燃烧，汽油燃烧放出的总能量转化成了哪几种形式的能？
5、小明家新安装了一台水箱能容纳500kg水的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．[水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg]
（1）求在这4h内水吸收的热量？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需燃烧多少千克的焦炭？
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、小明与小芳为了探究泡沫塑料和棉絮的保温性能的好坏，两人设计并做了这样的实验，他们用这
两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶。

让它们自然冷却，利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。

（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的
其他因素，即保持烧瓶相同、环境因素相同、水的初温相同和水的_______相同。

（2）分析实验数据可知:他们实验时的室内温度是______℃。

在这两种材料中，保温效果比较好的是______。

（3）除了采用在相同时间内观察水降低的温度来比较这两种材料的保温性能外，根据上表数据，你还可以采用：________方法比较两种材料的保温性能。

（4）由表中数据可知水温下降的特点：温度较高时，水温下降得较________（填“快”或“慢”）根据这一特点，时间为30min时，棉絮组的水温可能是下列选项中的_______。

A．36℃B．39℃C．42℃D．45℃
2、小明为研究醋的导电性能，将两根裸铜线a、b插入醋中，并将裸铜线a、b连入电路，如图所示。

闭合开关后，观察到小灯泡不发光，因此，小明判断醋是绝缘体。

经检查，各元件完好，电路连接无故障。

在不改变电源的情况下，可添加实验器材，设计一个实验，证明醋是能够导电的导体。

为否定了小明的判断，小红设计并进行了如下实验，请你将小红的实验补充完整：
（1）断开开关，将小灯泡换成_______________并连入电路；
（2）闭合开关，观察到____________________________，则说明醋能够导电。

3、学习了导体和绝缘体知识以后，同学们决定利用实验来判断橡皮、钢尺子等常见物体是否是导体，小红设计了如图1所示电路图。

（1）按照电路图连接实物时，开关应该处于 ________ 状态。

（2）在图2中，按照图1电路图，用笔画线表示导线，连接相应电路。

______
（3）将被检测物体分别接入A、B间，通过观察 __________ 来粗略判断物体是否为导体。

（4）小刚同学设计了如图3所示电路图，将不同物体接入A、B间，来判断这些物体是否为导体，请分析这种方法是否可行 ________ ，理由是 _________ 。

-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．塑料是绝缘体，塑料不易导电是因为其中没有大量自由电子，故A正确；
B．金属、人体、盐水是导体，陶瓷是绝缘体，故B错误；
C．超导体的电阻为零，故C错误；
D．在条件变化时，绝缘体可以变为导体，故D错误。

故选A。

2、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。

3、B
【详解】
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体。

验电器上标记的各部件中金属球、铁制外壳、金属箔都容易导电，属于导体；橡胶垫不容易导电，属于是绝缘体，故B符合题意。

故选B。

4、D
【详解】
A．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧情况无关，故A错误；
B．将钢板熔化成液体后，物质内部结构不变，材料不变，故比热容不变，故B错误；
C．因物体的分子永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能；则低于0℃的物体也有内能，故C错误；
D．火箭发射升空过程中，通过火箭外壳与大气摩擦做功，将机械能转化为内能，内能增大，温度升高，故D正确。

故选D。

5、B
【详解】
ACD．橡胶、玻璃、陶瓷都是绝缘体，不能制作避雷针，故ACD不符合题意；
B．铁是导体，可以制作避雷针，故B符合题意。

故选B。

6、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。

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】
A．地铁通过电动机驱动，将电能转化为机械能，故A错误；
B．地铁站内照明灯一个坏了，不影响其他的灯的使用，故是并联，故B错误；
C．橡胶制品不导电，属于绝缘体，故C正确；
D．地铁站内通过刷卡过闸进站，是利用了电流的磁效应，故D错误。

故选C。

9、B
【详解】
按照物质的导电性能来分，材料有导体、绝缘体和半导体之分，制成发光二极管的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

10、D
【详解】
A．电暖气正常工作时，利用电流的热效应将电能转化为内能使周围温度升高，故A错误；
B．电风扇正常工作时，将电能转化为机械能，带动扇叶转动，故B错误；
C．电动汽车在行驶过程中，将电能转化为机械能，故C错误；
D．造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能供给卫星用电器，故D正确。

故选D。

二、填空题
1、S 北方核裂变
【详解】
[1]当闭合电路并关S后，电流从螺线管右端流入、左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N 极，右端为S极，由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极，A端是磁体的S极。

[2]由于地磁的N极在地理的南极附近、地磁的S极在地理的北极附近，受地磁场的影响，磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方。

[3]核裂变的过程可以人为控制，核聚变的过程不能人为控制，核电站是利用核裂变反应所释放的能量来发电的。

2、不能永动机违背了能量守恒定律
【详解】
[1][2]这个设想是制作成一个永动机，是不能实现的；该装置转动时，本质是将热水的内能转化为机械能，随着转轮的转动及环境的影响，热水内能减小，温度降低，热水逐渐变为冷水，由于能量转化和转移具有方向性，而且能量的总量不变，冷水不会自动变热，转轮最终会停止转动，这是因为这个永动机违背了能量守恒定律。

3、电磁电源
【详解】
[1]电视是通过电磁波传递信息的，所以学生们观看电视直播时，电视收到的信号是电磁波。

[2]卫星上的“翅膀”实际上是太阳能电池板，将太阳能转化为电能，为卫星提供电能，所以卫星上
的“翅膀”实际是电源。

4、化学能 4×1010
【详解】
[1]天然气是燃料，燃料燃烧时通过化学反应将化学能转化成内能。

[2]每输送1000m3的天然气，完全燃烧后产生的能量为
Q＝qV＝4×107J/m3×1000m3＝4×1010J
5、电
【详解】
将太阳能电池对着阳光时，太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，电能又经电动机转化为机械能。

三、计算题
1、（1）1.68×107J；（2）60%；（3）8400s；（4）1680W和120W
【详解】
（1）根据Q吸=cm△t知道， 80kg水吸收的热量是：
Q吸=cm△t=4.2×4.2×103 J/（kg•℃）×80kg×（70-20）℃=1.68×107 J；
（2）这种热水器一天内吸收的太阳能是：Q总=2.8×107J，所以，该热水器将太阳能转化为内能的效率是：
η=Q吸/Q总×100%=1.68×107J/2.8×107J×100%=60%；
（3）假设热水器所消耗电能全部转化为内能，则W电=Q吸=1.68×107 J；
因为W电=Q吸=Pt，所以
t=W电/P额=1.68×107J/2000W=8400s；
（4）根据题意知道，热水器实际吸收的热量是=1.68×107 J，实际用时1×104s，所以，热水器的实际功率是：
P热=W热/t=1.68×107J/1×104s=1680W，
故液晶电视机消耗的电能是：
W 液=W 总-W 热=1.8×107 J-1.68×107 J=1.2×106 J ；
所以，液晶电视机的实际功率是：
P 液=W 液/t =1.2×106J/1×104s=120W ．
【点睛】
本题考查的是太阳能热水器中的热量的计算，是一道电学与热学的综合应用题，在解题时要注意应结
合题意选择合适的计算公式．
2、电磁感应 机械能 80 6 14.4 700
【详解】
(1)[1][2]风力发电机是根据电磁感应原理发电的,，利用风力发电时，是将机械能(风能)转化为电能；
(2)[3]电池板吸收的太阳能的功率：
P =1000W/m 2×0.5m 2=500W ，
太阳能电池板的输出功率：
P ′=16%×500W=80W；
(3)[4]根据题意可知：
3P v 大
大=3
P v 所以风速：
v =6m/s ， (4)[5]∵P =UI ，
∴I =100W 12V
P U =，
使用时放电至余留20%停止电能输出,放电量：
Q =150A h×(1−20%)=120A h ，
放电时间：
t =Q I =120A h 120A 12V
=14.4h. (5)[6] 一天消耗的电能为：
W=Pt =70⨯1000310kW 10h 700kW h -⨯⨯=。

3、 (1) 200kg ；(2) 3.36×107 J ；(3)0.8kg
【详解】
(1)根据题意知道，水的体积是：
V =200L=200dm 3 =0.2m 3，
由=m V
ρ知道，水箱中水的质量是： m=ρV =1.0×103 kg/m 3 ×0.2m 3 =200kg ；
(2) 由Q cm t =∆吸知道，水吸收的热量是：
Q 吸 =cm （t-t 0 ）=4.2×103 J/（kg•℃）×200kg×（60℃-20℃）=3.36×107 J ；
(3) 由于水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，则Q 吸=Q 放，由Q 放 =mq 知道，需要煤气的质量是：
773.3610J 4.0.8210kg J/kg Q m q ==⨯⨯=放
答：(1) 水箱中水的质量为200kg ；
(2) 水吸收的热量为3.36×107 J ；
(3) 至少需要燃烧0.8kg 的煤气．
4、（1）3.22×108J ；（2）6.44×107J ；（3）20%；
【详解】
（1）小汽车行驶100km ，消耗的总能量是：Q =mq =7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J ；（2）该小汽车匀速行驶100km ，做的有用功是W =Fs =644N×100×103m=6.44×107J ；（3）该小汽车的效率是η=W /Q =6.44×107J/3.22×108J=20%；（4）汽油燃烧的总能量转化为：①驱车前进的有用能量，②克服机械摩擦的额外功的能量，③机器吸收和蒸发到空气中的热量．
5、（1）4.2×l07J ； （2）7kg
【分析】
根据热量的计算公式0Q cm t t =-（） 求出水吸收的热量；热效率指被加热物体吸收的热量与燃料完成燃烧放出的热量之比，Q Q η=吸放
，结合Q mq =放 ，从而可以计算出燃烧焦炭的质量． 【详解】
(1)由题可知，4h 阳光照射，使500kg 的水从20℃升高到了40℃，
则水吸收的热量：370() 4.210J/(kg )500kg (4020) 4.20J Q c m t t l =-=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸水水℃℃℃ ，
(2)根据公式Q Q η=吸放和Q mq =放可得，需要焦炭的质量：774.210J 7kg 3.010J /20%
Q m q kg η⨯===⨯⨯吸焦 ． 答：4.2×l07J ； 7kg ．
四、实验探究
1、体积 20 泡沫塑料 降低相同的温度，比较所用时间的长短 快 C
【详解】
（1）[1]要比较保温性能，根据控制变量法，除保持烧瓶相同、环境温度相同外，由Q cm Δt =知道，应控制水的初温和水的体积（即质量）相同。

（2）[2]由于在150min 到180min ，棉絮包的烧瓶水温降低到20℃，不再降了，说明室温是20℃。

[3]分析数据知道，从计时开始到40min 后，泡沫塑料包的烧瓶水温降低了33℃，棉絮包的烧瓶水温降低了57℃。

即相同时间内，泡沫塑料包降低的温度低，所以，泡沫塑料的保温性能比较好。

（3）[4] 由Q cmΔt
知道，保持烧瓶相同、环境温度相同，还可以采用降低相同的温度，比较所用时间的长短。

（4）[5][6]由表中数据知，第20min和40min时的温度55℃和33℃，20min内共降低22℃，所以第30min时，温度应降低11℃，根据温度较高时水温下降得较快，得出降低的温度应稍高于11℃，所以可降低到44℃再多一点，即选项C合适。

故选C。

2、电流表观察到电流表指针发生了偏转
【分析】
除电路故障外，若通过小灯泡的实际电流过小，小灯泡也不会发光。

【详解】
(1)[1]小灯泡不发光原因可能为流过小灯泡电流太小，则应消除该影响，换用电流表；
(2)[2]若电流表指针发生偏转，则证明电路中有电流，可证明醋能够导电。

3、断开小灯泡是否发光否如果接入A、B间的被检验物体是导体，会导致电路短路
【详解】
（1）[1] 在连接实物时，开关应该处于断开状态。

（2）[2]连接实物图如下
（3）[3] 将被检测物体分别接入A、B间，若小灯泡发光则物体为导体，反之，则不是导体。

（4）[4][5] 按如图3所示电路图，将不同物体接入A、B间，若是导体接入，则会发生电源短路，
故该方法不可行。