北京市各区2023-2024学年九年级上学期期末物理试题科普阅读汇编

2024年北京市各区初三期末物理试题科普阅读答案版 【2024年海淀区九上期末】请阅读《最强“弹弓”——电磁发射系统》并回答32题。 最强“弹弓”——电磁发射系统 如图25甲所示，分别将两块钕铁硼强磁体（导体）吸在干电池的两极，将该电池从铜线圈的一端放入，会观察到电池从另一端快速“弹出”（如图25乙所示）。这是因为电池放入线圈后，其两极所吸的强磁体与线圈接触，使其间的线圈中有较大的电流通过，通电线圈与磁体之间存在相互作用力，将电池“弹出”，电磁发射系统的原理与以上实验的原理相似。 电磁发射系统适宜短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛的应用前景。如图25丙所示是一种电磁发射系统的基本原理，当电流通过飞行体时，飞行体会在磁场中受力而向前飞出，进而带动与之连接的载荷高速飞出。通过调节电流的大小，可以方便地控制发射的力度和速度，从而实现对各类型载荷的有效弹射。 丙 图25 乙 甲 电磁发射系统中的技术难关之一是解决轨道烧蚀问题，如某次电磁发射实验中，在发射的时候有几十万安培的电流会经铜导轨从飞行体的一端流入另一端，这时飞行体受力向前运动，最终以几千米每秒的速度飞出。实验后观察到电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑，严重影响后续的使用。因此，电磁发射系统的导轨必须能承受强大的电流，发射过程中复杂的 机械、电气和热作用及强大的侧向力，对导轨材料的耐瞬间高温、高硬度等特性提出了极为苛刻的要求。 【2024年海淀区九上期末】32．请根据上述材料，回答下列问题： （1）以下应用中，与电磁发射过程的能量转化相同的是_______（选填选项前的字母，正确选项只有一个）。 A．发电机 B．电动机 C．汽油机 （2）导轨的材料应具有的特性是_______（选填选项前的字母，正确选项多于一个）。 A．导电性弱 B．耐高温 C．硬度大 （3）“电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑”，请写出这一过程中，电流产生巨大热量的依据________。 （4）小明尝试模拟电磁发射系统，他将待发射的金属棒放置在磁场中的两平行铜导轨上，给导轨通电，就有电流通过金属棒，使金属棒在磁场中受力而弹出。如果要增大金属棒弹出的速度，可行的方案是_________（写出一条即可）。 【答案】32．（1）B （2）BC （3）示例：在电磁发射过程中，有巨大的电流通过导轨，根据Q=I2Rt，电流通过导轨会产生巨大的热量。 （4）示例：增大导轨中的电流 【2024年西城区九上期末】请阅读《会发电的玻璃》并回答33题。 会发电的玻璃 2023年“第七届中国工业大奖”的获奖项目都在“绿色制造、节能减排”方面有新突破，其中有种“会发电的玻璃”，是利用光伏效应将太阳能直接转化为电能，让有光就有电变成现实。它就是由世界顶级科学家潘锦功研发的“碲化镉薄膜发电玻璃”（如图所示）。这项中国自主创新的技术，使原本绝缘的普通玻璃转变成既能导电又能发电的半导体材料。 碲化镉薄膜对全光谱吸收都很好，无论清晨或是傍晚等弱光条件下，它的光吸收效率都超越传统太阳能电池。它的光电转换率高达30%，比传统太阳能电池高出很多倍。一块面积约2m2的发电玻璃，每年发电量约270度。一个普通家庭若安装3块这种玻璃，就能满足一家人全年的用电需求。它的通光性很好，与普通玻璃无异。它的吸光层很薄，一般晶体硅太阳能电池是它吸光层的近百倍。它的强度很高，用45kg的大铅球对其进行撞击实验，它不仅完好无损，而且还能保持稳定的发电性能。如果利用这种发电玻璃替代我国目前建筑物上普通玻璃的10%，一年的发电量就相当于几个三峡水电站，因此，它被誉为“挂在墙上的油田”。 对于“碲化镉薄膜发电玻璃”中国拥有完全自主知识产权，而且已实现了中国制造。这为中国从建材玻璃大国提升为电子玻璃强国、半导体材料强国奠定了技术和材料基础。 【2024年西城区九上期末】33．请根据上述材料，回答下列问题： （1）与传统太阳能电池相比，碲化镉薄膜发电玻璃有很多优势，请你列举出两个： 。 （2）一块面积约2m2的碲化镉薄膜发电玻璃一年的发电量，大约可供10只额定功率为 18W的家用节能灯正常工作 h。 （3）小丽所在中学的窗玻璃总面积约300m2，若将这些普通窗玻璃换成碲化镉薄膜发电 玻璃，它们在一年中的发电量相当于大约 kg焦炭完全燃烧所产生的能量。 （不计热量损失。已知：焦炭的热值为3.0×107J/kg） 【答案】（1）发电性能好；光电转换率高； 通光性好； 吸光层薄； 强度高； 发电性能稳定。 （2）1500 （3）4860 【2024年东城区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 请阅读《海洋温差能发电》并回答24题。 海洋温差能发电 海洋温差能是海洋可再生能源之一，是由于海洋表层海水和深层海水之间的温度差形成的，极具开发价值和潜力。 2023年8月，“海洋地质二号”科考船搭载着我国首套海洋漂浮式温差能发电装置，在我国南海海域开展了首次海上试验，如图22所示。试验发电总时长超过4h，最大发电功率16.4kW。此次海试不仅证明了我国自主研发的海洋温差能发电系统原理可行，还实现了海洋温差能发电的实用性验证。 图22 海洋温差能发电是将浅层海水与深层海水作为温、冷不同热源，经过热交换器及涡轮机未发电。现有海洋温差能发电系统中，热能的来源是海洋表面的温海水，发电的方法基本上有两种：一种是利用温海水，将封闭的循环系统中的低沸点工作流体蒸发；另一种则是温海水本身在真空室内沸腾。两种方法均产生蒸汽，由蒸汽再去推动涡轮机，即可发电。发电后的蒸汽，可用温度低的冷海水冷却，将之变回流体，构成一个循环。冷海水一般要从海平面以下600~1000m的深部抽取。 海洋温差能目前不能大规模商业化应用的主要原因是循环热效率低。提高海洋温差能发电系统循环热效率最有效的途径是提高温、冷海水的温度差，温海水与冷海水的温度差至少要在20℃以上才能实现海洋温差能发电。 【2024年东城区九上期末】24.请根据上述材料，回答下列问题： （1）若以我国首套海洋漂浮式温差能发电装置试验发电时的最大发电功率持续发电 2h，可以发电____________kW·h。 （2）海洋温差能发电方法之一是利用温海水将封闭的循环系统中的低沸点工作流体蒸发，再由蒸汽去推动涡轮机，即可发电。请你将此发电过程中涉及到的能量转移或转化补充完整： 温海水的内能 → 工作流体的内能 → ___________ →电能 （3）图23是某地海水的温度（t）随海洋深度（h）变化关系图像，请结合图像和文中的描述说明海洋温差能发电的过程中冷海水一般要从海平面以下600~1000m的深部抽取的理由。 【答案】（1）32.8 （2）涡轮机的机械能 （3）在深度小于600m时，浅层与深层海水的温差很难达到20℃以上；在深度600-1000m时，浅层与深层海水的温差能达到20℃以上；在深度大于1000m时，海水温度几乎不变，增加深度对增大不起作用。 图23 【2024年丰台区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 请阅读《极光》并回答第24题。 极光 2023年12月，我国黑龙江、内蒙古、北京等北方地区出现了罕见的极光现象。如图22所示，极光是一种瞬息万变，绚丽多彩的大气光学现象，它因经常出现在地球两极地区的上空而得名。在高纬度地区看到极光的机会比较多，但在中低纬度地区偶尔也能看到，不过亮度要弱得多。早在两千多年前，我国就有关于极光的观测记载，是研究历史上太阳活动和地磁变化情况的宝贵史料。图22 现代科学家一般认为，极光的形成与太阳的活动、地球磁场以及高空大气等诸多因素有关系。太阳的内部一直在发生复杂的核聚变反应，在核反应过程中，除了会产生大量的光和热，还会产生高能带电粒子流。当其中的一部分射向地球时，这些高能带电粒子会在地球磁场中受到力的作用发生偏转，运动到地球的高纬度地区，并高速进入大气层，如图23所示。当这些高能带电粒子与地球大气中的气体分子或原子碰撞时，气体原子的核外电子从中获取能量，跃迁至能量更高的能级（能量状态）。因为这种状态是极不稳定的，所以电子很容易跃迁回较低的能级，并将此前获得的能量以光的形式重新释放出来，从而形成极光。图23 极光的颜色是由高空气体成分和高能粒子的能量等因素决定的。氧原子碰撞后通常发出频率约为538 THz的绿光和频率约为476 THz的红光，氮分子通常发出频率约为767 THz的紫光和频率约638 THz的蓝光。大气中气体成分复杂，不同成分的气体元素在高能带电粒子的碰撞下，发光的颜色也各不相同，因而极光显得绚丽多彩，变化无穷。 24.请根据上述材料，回答下列问题： （1）太阳内部发生的核反应是___________（选填“核聚变”或“核裂变”）反应。 （2）极光多发生在高纬度地区是因为高能带电粒子___________。 （3）当核外电子从___________ (选填“高能级向低能级”或“低能级向高能级”)跃迁时,会释放能量产生极光。 （4）可见光是一定频率范围的电磁波，其波速与波的频率、波长的关系是：波速=波长×频率。由此可知，在波速相同时，红色光的波长___________（选填“大于”或“小于”）紫色光的波长。 【答案】（1）核聚变 （2）会在地球磁场中受力的作用发生偏转，运动到高纬度地区 （3）高能级向低能级 （4）大于 【2024年朝阳区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 静电与放电 生活中，由于物体间相互摩擦，常常会使有些物体带上静电。静电积累到一定程度就会出现放电现象，放电并不是消灭了电荷，而是引起了电荷的转移，正负电荷互相抵消，使物体不显电性。 当高压带电体与导体距离很近时，会使它们之间的空气瞬间导电，形成电流，产生电火花，同时空气发声、发光，这种放电现象叫火花放电。雷电就是大气中一种剧烈的火花放电现象。云层之间、云层和大地之间的电压可达几百万伏至几亿伏，放电时的电流可达几万安至十几万安，产生很强的光和声。云层和大地之间的放电如果通过人体，能够立即致人死亡；如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动会使它们受到严重的破坏。 干燥的冬天，身穿毛衣长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷，电压可达上千伏，如果手指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般的疼痛感，这就是由火花放电引起的。如果紧握一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会避免疼痛，若在光线较暗的地方，不但会听到响声，还会看到火花。 地球是个体积巨大的导体，可以容纳大量电荷。当有电荷流入大地时，地球不会表现出电荷量的变化，如同向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样。如果用导线将带电体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到它不再带电。生产、生活实际中，有很多物体都需要防止由于电荷的积累带来的安全隐患。避免电荷积累的有效方法就是及时将正、负电荷进行中和抵消，将需要避免电荷积累的物体接地则是一项简单又有效的措施。如油罐车进行加油工作时，若车与机器表面的电荷积累过多，就会出现火花放电，从而引起火灾或爆炸，为此油罐车加油工作时就要接地（如图所示）。存在有大量易燃气体的工厂或实验室里，工作人员要穿一种特制的导电鞋，也是因为这个道理。 火花放电在社会生活中也有广泛的应用，如汽油机中的火花塞、燃气灶中的点火器等。 【2024年朝阳区九上期末】24．请根据上述阅读材料，回答下列问题： （1）放电过程中电荷__________（选填“被消灭”或“被转移”），使物体不显电性。 （2）分析文中内容可知：火花放电时，可以把电能转化为___________。（多选） A．内能 B．光能 C．机械能 D．化学能 （3）在生产、生活中，为了防止火花放电给我们带来烦恼或危害，我们会采取各种措施。请你举出一个实例。 【答案】（1）被转移 （2）ABC （3）高大建筑物安装避雷针。 【2024年顺义区九上期末】请阅读《磁悬浮列车》并回答26题。 磁悬浮列车 2021年7月，中国具有完全自主知识产权的时速600km高速磁浮交通系统在青岛下线，标志着中国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。 磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。它主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。磁悬浮列车可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。常导吸引型依靠车载电磁铁与铁磁性轨道之间的磁吸力平衡重力，使车体悬浮（如图20甲所示）。超导排斥又分为低温超导和高温超导，低温超导依靠车载磁体与轨道线圈之间的磁斥力平衡重力使车体悬浮。将低温超导线圈浸泡在温度为4.2K（约-269℃）的液氦中，通过冷却达到超导态，在超导线圈中通电流，形成强磁场超导磁体，U型轨道梁侧壁上连续排布着“8”字线圈（如图20乙所示）。当车载低温超导磁体沿轨道水平移动时，轨道侧壁上线圈内会产生感应电流，“8”字线圈下部磁场与车载超导磁体之间相互排斥，上部磁场与车载超导磁体之间相互吸引，实现车体悬浮。由于低速时感应电流较小，列车需达到一定运行速度（120km/h）才能起浮。高温超导磁悬浮是中国原创技术（如图20丙所示），目前处于实验室和仿真验证阶段，已完成部分关键技术缩比样机试验线建设和试验。 甲 乙 丙 图20 人类对速度的不懈追求描绘了世界交通技术发展的历史画卷，中国在高速磁悬浮交通系统方面的研制将助力“交通强国”战略的实施，实现中国轨道交通技术的持续领跑。 【2024年顺义区九上期末】26．根据文中描述，回答下列问题。 （1）磁悬浮列车的优点是 。（列举一条即可） （2）图20乙中“超导磁体”的磁场是由 。（选填选项前字母） A. 天然磁铁形成的磁场 B.电流产生的磁场 （3）如果科学家们找到了常温下的超导材料，请你展开想象，举例说明这种材料可以应用在哪些方面（除磁悬浮列车外举出一种即可）。 【答案】（1）快速 （2）B （3）这种超导材料可做成导线，在远距离输电中应用 答案合理均给分 【2024年通州区九上期末】24.阅读《科学重器——重离子加速器》一文，回答问题： 科学重器——重离子加速器 六十年代初，以杨澄中先生为代表的一批科学家，从北京来到条件非常艰苦的兰州，怀着笃定的信念和创新开拓的决心，在兰州建成了一台大型重离子回旋加速器。当初重离子加速器选址兰州，不仅是因为地处西北腹地比较安全，更重要的是为氢弹研制提供实验数据。 重离子加速器是指用来加速比α粒子（氦原子核）质量大的离子加速器，有时也可用来加速质子（氢原子核）。重离子加速器利用一定形态的电磁场将重离子加速，形成速度高达几千、几万米每秒乃至接近光速的高能量重离子束，用以轰击原子核、原子、分子、固体晶格甚至生物细胞，从而达到不同的科学目的。图19 重离子加速器局部 对于同一加速器来说，在相同电压下，对离子加速一次，被加速的离子所带的电荷量越大（所带电荷越多），电场对该离子做的功就越多，离子获得的能量就越多。如果用q表示某种离子所带的电荷量、U表示一重离子加速器的电压、E表示该离子获得的能量，它们之间的关系式可以写成E = qU。 重离子加速器分为直线型和回旋型两种，它不仅是科学家认识物质深层结构的重要工具，而且在工农业生产、医疗卫生、科学技术、国防建设等各个方面也都有重要而广泛的应用。在杨澄中身上，老一辈科学家那股强烈的责任感和爱国情怀已成为鲜明的时代烙印。但他们艰苦奋斗、勇于创新的科研精神却鼓舞着一批又一批年轻人。 请根据文章内容，回答以下问题： （1）60年代，重离子加速器选址在西北地区是为 提供实验数据。 （2）α粒子（氦原子核，带两个单位的正电荷）和质子（氢原子核，带一个单位的正电荷）用相同电压的加速器加速一次， （选填“α粒子”或“质子”）获得的能量多。并说明原因: 。 （3）请你提出一条可以提高重离子能量的可行办法。 【答案】（1）氢弹研制 （2）α粒子 α粒子比质子所带的电荷量多，通过相同电压的加速器，电场对α粒子做的功就越多，α粒子获得的能量就越多。 （3）提高加速器的电压、反复多次加速、增加重离子的带电量均可 四、科普阅读题（共4分） 【2024年大兴区九上期末】阅读《半导体》并回答24题。 半导体 导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称做半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上（俗称芯片），就成了集成电路，如图17所示。集成电路是20 世纪最重要的发明之一，现代的收音机、电视机、电话 机、计算机，以及打电话用的IC卡、算账用的计算器，里面都有集成电路。没有半导体就没有我们今天的现代化生活。图17 硅片也称硅晶圆（如图18所示），是最主要的半导体材料，硅晶圆的直径越大，在每个硅片上经过一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多，每个芯片的成本也就越低，但硅片尺寸越大，对微电子工艺设备、材料和技术的要求也越高。图18 我国的半导体事业起步较晚，集成电路的设计、封装、测试和晶圆制备等领域还有很大的发展空间，我国一大批优秀的科技工作者们正在夜以继日地努力工作，不断打破在集成电路领域的技术壁垒。 【2024年大兴区九上期末】24．根据上述材料，回答下列问题。 （1）温度、______________和杂质等外界因素对半导体导电性会产生很大影响。 （2）大尺寸硅晶圆对芯片制作的意义是________________________________。 （3）如图19所示为二极管在电路中的符号，把它接入电路中测量通过它的电流和它两端电压的关系时，规定二极管的正极与电源的正极相连时二极管两端的电压为正向电压，二极管的正极与电源的负极相连时二极管两端的电压为负向电压。实验中测得某晶体二极管中的电流随它两端电压变化的规律如图20所示。 图19 图20 ①请你根据图20所示的曲线，描述通过二极管的电流与二极管两端电压的关系具有怎样的特点。 ②请你根据二极管的特点说说它在电路中可能有哪些作用。 【答案】（1）光照 （2）降低芯片制作成本 （3）①参考答案： 正向电压很小时（小于0.5V）二极管中几乎没有电流通过，正向电压达到0.5V时二极管中的电流随电压的增大快速增大；反向电压达到某个很大值（30V）前，二极管中几乎没有电流通过，反向电压达到某个很大的值（30V）后，二极管中的电流随电压的增大而快速增大。 ②参考答案：开关、控制电路的通和断、判断电路中的电流方向。 【2024年石景山区九上期末】请阅读《储能新星——飞轮储能》，并回答23题。 储能新星——飞轮储能 飞轮储能是一种机械储能方式，飞轮储能装置突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。 典型的飞轮储能系统由飞轮、轴承、电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成，如图17所示。飞轮是飞轮储能系统中的核心部件，飞轮的质量越大、转速越高，储能越多。当飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，所以一般采用高强度碳纤维复合材料来制作，碳纤维复合材料的抗拉强度是高强度钢材的5倍以上，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量。轴承的作用是支撑飞轮运动，为了减少发电设备的旋转摩擦损耗，所以一般都采用磁悬浮轴承。内置电机是互逆式双向电机，它既是电动机也是发电机，在充电时给飞轮加速，飞轮以机械能的形式把能量储存起来；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；当放电时，它给外围设备供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，装置则以最小损耗运行。电力转换器的作用是提高系统的灵活性和可控性，并将输出电能变换为满足供电要求的电能。真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。真空室 飞轮 电机 径向磁悬浮轴承 轴向磁悬浮轴承 图17 飞轮储能系统具有高效能转换和高能量密度的特点，能够快速储存和释放能量，寿命较长，可以工作数十年，由于其没有机械接触，具有较高的可靠性和稳定性，不会产生污染物和温室气体等有害物质。但是，也有成本高、占用空间大、重量大等劣势需要改善和克服。飞轮储能技术在铁路、城市轨道交通、航空航天、国防军工、医疗等领域广泛应用，市场前景广阔。 【2024年石景山区九上期末】23．请根据上述材料，回答下列问题： （1）飞轮储能系统充电时，完成 能到机械能的转换，储存能量；放电时，内置电机作为 （选填“电动机”或“发电机”）运行。 （2）下面关于飞轮储能说法正确的是 A.飞轮储能是以化学能的形式把能量储存起来 B.飞轮转子一般采用高强度钢材以最大限度地增加飞轮的储能量 C.真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗 D.飞轮充电后，电机停止运转，直到接收到能量释放信号，再给外围设备供电 （3）根据文中信息，写出飞轮储能的优势（至少两点）。 【答案】（1）电，发电机（2）C （3）略 垃圾发电 【2024年门头沟区九上期末】 请阅读《垃圾发电》回答25、26题。 新修订的《北京市生活垃圾管理条例》于2020年5月1日起施行，这对北京市的垃圾分类工作起到了巨大的推动作用。垃圾分类收集能减少环境污染，促进资源循环利用。目前常用的垃圾处理方法之一是利用垃圾发电。垃圾发电分为两类。第一类是对热值较高的废弃物进行高温焚烧，彻底消灭其中的病源性生物和腐蚀性有机物，在高温焚烧过程中产生的高温烟气要经过技术处理，高温烟气释放出的热量给水加热，产生的蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机发电。第二类是对不能燃烧的有机物进行厌氧发酵处理，产生的沼气经过干燥脱硫后，再进入沼气内燃机燃烧来带动发电机发电。 2019年6月28日，我国上海老港再生能源利用中心二期项目整套启动，在这里将建立全球规模最大的垃圾焚烧厂。该项目完成并投入运行后，老港再生能源利用中心全厂总焚烧处理生活垃圾达到每年300万吨，焚烧发电每年将可达近1.5×109kW·h。 随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展，垃圾发电方式很有可能成为最经济的发电技术之一，从长远效益和综合指标看，将优于传统的电力生产。因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。 请根据上述材料，回答下列问题： 【2024年门头沟区九上期末】25. 垃圾发电应选择热值较 （选填“高”或“低”）的废弃物进行高温焚烧。 【答案】 高 【2024年门头沟区九上期末】26.上海老港再生能源利用中心二期项目完成并投入运行后，其年发电量相当于 kW火电机组一年的发电量。（1年火电机组工作时间按大约7500h计算） 【答案】2×105 五、计算题（每题4分，共8分） 【2024年门头沟区九上期末】27.如图19所示，电源两端电压为12V且保持不变，电阻R1的阻值为40Ω。当开关S闭合时，电压表的示数为4V。V R1 R2 S 图19 求：（1）电阻R1两端的电压U1； （2）电阻R2的阻值。 【答案】（1）8V；（2）20Ω 【2024年门头沟区九上期末】28.某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V,甲的额定功率为800W，乙的额定功率为1500W。请你从下列不同角度，作出选择并说明选购理由。 （1）烧开质量、初温相同的水，从烧水快的角度考虑，应选购哪种电热水壶？说明理由。 （2）家庭电路的电压是220V,若室内插座的最大安全电流是5A,用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购哪种电热水壶？请写出计算、比较过程和结论。 【答案】（1）P乙大于P甲，所以考虑烧水快应选用乙电水壶； （2）I甲=P甲/U甲=800W/220V =3.6A I乙=P 乙/U乙=1500W/220V=6.8A>5A 所以，从安全角度考虑，应选用甲壶（其他答案合理均可得分） 【2024年昌平区九上期末】请阅读《物尽其用，各得其所》并回答24题。 物尽其用，各得其所 生活中导线、保险丝、白炽灯丝、电炉丝分别是用不同材料制做的，电路工作时，它们都能通过电流，它们各有所长，并用自己的所长在各自的“岗位”上尽职尽责，出色地完成任务。在选用这些材料时，需要考虑电阻率、熔点、强度、价格等因素。电阻率是表征材料性质的一个重要物理量，如果把各种材料制成长1m，横截面积1mm2的导线，其20℃时的电阻在数值上等于这种材料的电阻率。电阻率按银、铜、金、铝、钨、铁、镍铬合金的顺序依次增大。 在生产和生活中，导线的用量非常大，选用什么材料作导线好呢?当然是电阻率越小越好。银的电阻率最小，但它价格昂贵，不适合做为输电导线大量应用于生产生活中。由于我国铝土资源特别丰富，前些年的输电导线大都采用铝制导线，随着用电量的不断增加、社会经济的不断发展，铝制导线已经逐渐被铜制导线所取代。 家用保险丝大都选用铅锑合金制成，铅锑合金熔点很低，电阻率较大。当电路超负荷运行或某处发生短路故障时，保险丝产生较多热量，致使其温度高于它的熔点而熔断，从而保证电路安全。 白炽灯丝则是选用金属钨制成，钨的熔点很高，白炽灯灯丝做得很细，电阻较大，当电流通过灯丝时，电流的热效应可使灯丝温度升高到2500℃以上，从而发出耀眼的光。在这个温度时，90%以上的金属都要熔化成液体了，而钨却还能保持一定的强度。 电炉丝是利用电流通过自身时发出大量的热来加热物体，因此要选电阻率大、熔点高的材料，常常采用镍铬合金。 总之，同是导体，选材各异。真可谓物尽其用，用其所长，各得其所。 24．请根据上述材料，回答下列问题： （1）选用钨制成白炽灯灯丝，主要是由于钨具有___________的特点。 （2）铜的电阻率是1.7×10-8Ω·mm2/m，一根长度为10m、横截面积为2mm2的铜丝的电阻为 ______Ω。 （3）请你依据公式分析并说明电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 24．【答案】（1）熔点高 （2）8.5×10-8 （3）根据公式 Q=I2Rt，电炉丝与导线串联，通过的电流相同，通电时间相同，电炉丝的电阻远远大于导线的电阻，所以电流通过电炉丝产生的热量远远大于导线产生的热量。所以电炉丝热的发红，而铜导线却几乎不发热。 【2024年密云区九上期末】阅读《“翼龙”无人机》，回答24题。 “翼龙” 无人机 “翼龙” 无人机如图甲所示，是我国自主研制的一种中低空、长航时用途无人机。是中国首款装配涡轮螺旋桨发动机的无人机，具备全自主水平轮式起降、巡航飞行、快速轻盈、性价比高、长航时、多用途、易使用、察打兼备。标配合成孔径雷达(SAR)、激光制导导弹和GPS制导炸弹，可以执行侦察监视和对地打击等任务，经扩展还可以进行情报收集、电子战、搜救，适合于军事任务、反恐维稳、边境巡逻和民事用途。下表为其部分技术参数。 最大飞行速度/ (km·h) 280 正常巡航速度/ (km·h) 160 最大续航时间/h 20 发动机额定功率/kW 80 最大载荷量/kg 180 最大载油量/kg 320 机身质量/t 1.1 机身长度/m 9.0 “翼龙”无人机装配有一台活塞式发动机。活塞式航空发动机是由汽车的活塞式发动机发展而来，大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。从吸气冲程吸入新鲜混合气体起，到排气冲程排出废气止，汽油的化学能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能，带动螺旋桨旋转而做功，这一总的过程叫做一个“循环”，这是一种周而复始的运动。其中，做功冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。在压缩冲程和做功冲程过程中，机械能和内能相互转化。 【2024年密云区九上期末】24. 请根据上述材料，回答下列问题： (1) 如图所示乙为四冲程汽油机工作的某冲程示意图，下列说法正确的是 A.压缩冲程，活塞加速向上运动，机械能转化为内能 B. 压缩冲程，活塞减速向上运动，内能转化为机械能 C. 做功冲程，活塞加速向下运动，内能转化为机械能 D. 做功冲程，活塞减速向下运动，内能转化为机械能 (2) 发动机耗油率是指发动机在额定功率下每输出 1kW·h能量所消耗的燃油质量，根据相关参数可知， “翼龙”无人机在载满油的情况下能消耗的最大能量为 kW·h,装配的发动机耗油率为 kg/(kW·h)。 【答案】（1）C（2）1600 0.2 【四、科普阅读题（共4分） 【2024年房山区九上期末】请阅读《空气开关和漏电保护器》并回答24题 空气开关和漏电保护器 电的广泛使用方便了人类，也带来很大隐患。我国家庭电路电压220V，还有工厂动力用电电压380V等更高的电压，这些都远高于36V人体安全电压。为了使人们能够安全地利用电能，空气开关和漏电保护器等保护装置应运而生。 空气开关，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，能对电路或电气设备发生的短路、严重过载等进行保护。当线路发生一般性过载时，电流能使空气开关上的热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，电磁脱扣器产生足够大的吸力，切断电源。 漏电保护器如图16所示，是当人体触电或电器漏电时自动切断电源保护生命安全的设备。漏电保护器接在家庭电路的主干路。当电路处于正常工作状态时，开关保持接通状态。若电路或用电器的绝缘皮受损导致火线外露，就可能发生漏电的情况，当漏电电流大于人体的安全电流时，其内部的电磁铁就会在0.1s内使开关“跳闸”，切断电路，从而起到保护作用。图16 漏电保护器和空气开关还是有区别的，空气开关有短路保护、过载保护；漏电保护器，它除具有空气开关的全部功能以外，还具有漏电保护功能，是空气开关功能的延伸，多用在家居生活用电以及人容易接触到的用电场合。 24．请根据上述材料，回答下列问题： （1）漏电保护器与空气开关比较，还具有____________功能，可以有效地保护人身和用电设备的安全。 （2）下列哪些情形会使漏电保护器“跳闸”，切断电路。__________（多选） A．电路的总功率过大 B．浴霸的加热灯泡灯丝烧断 C．零线的绝缘皮破损 D．站在地面上的人触碰到了裸露的火线 【答案】（1）漏电保护 （2）AD 五、计算题（共8分，25、26题各4分） 四、科普阅读题（共4分） 【2024年平谷区九上期末】阅读下列短文，回答23题。 风力发电 风电技术就是利用风能发电的技术，开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略。（如图17所示）。 小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成，每一部分都很重要。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13-25V变化的交流电，需经充电器整流，再对蓄电池充电，使风力发电机的电能变成化学能，然后用有保护电路的逆变电源，把蓄电池里的化学能转化成交流的市电，才能保证稳定使用。 依据目前的风力发电技术，大约3m/s的微风速度即开始发电。风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，太小的风速不能利用，超风速时，风力机自动闭锁。据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；风速为8m/s时，功率为38kW；风速为6m/s时，功率只有16kW；风速为5m/s时，功率仅为9.5kW。 我国的风力资源极为丰富，许多地区的平均风速都在3m/s以上，特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿，平均风速更大，适宜发展风力发电。风力发电的优点很多：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。 23. 请根据上述材料，回答下列问题: （1） 风能属于 能源；（选填“可再生”和“不可再生”） （2）风力发电机是利用 原理进行发电的； （3）一台55kW的风力发电机组在风速为6m/s下工作时，1小时输出的电能能使额定功率为40W的白炽灯正常工作 h 【答案】（1）可再生 （2）电磁感应现象 （3）400 四、科普阅读题（共4分） 【2024年燕山区九上期末】请阅读《手机里的指南针》并回答25题。 手机里的指南针 随着科技的进步，手机功能越来越强大，手机中的指南针大家都不陌生。通过指南针我们可以准确判断方向。那么它是如何做到的呢？ 手机中内置的指南针，并不是传统意义上的小磁针，应准确称之为“电子罗盘”，它是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以测量地磁场的方向，进而为我们指示地理南北极。 霍尔效应是电磁效应的一种。如图19所示，通电长方体金属导体在磁场B中时，会受到磁场力的作用，金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此其微观本质上是电子受到了磁场力的作用，于是这些电子就在磁场力的作用下运动到导体的后表面D，从而使后表面D带上负电荷；而前表面C因缺少了电子，带上了正电荷。由于C、D表面带有不同种电荷，因此在C、D两表面之间就形成一定的电压，在垂直于电流和磁场的方向就会产生一个附加电场，这就是霍尔效应。 电流方向、磁场方向以及电场方向三者之间的关系满足左手定则，所以当已知电流方向，手机又测得附加电场方向，就可以推算出磁场方向。在电流和磁场强度一定时，霍尔效应的强弱与导体在磁场中的方位有关，导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越显著。 手机指南针与GPS有什么区别呢？如果你固定在某个位置的时候，GPS显示的是你所在的位置，具体的方向是不会显示的，得依靠你自己的判断，当你需要指明你的位置的时候，就很难和人家讲“往东走几公里就可以看到我了”。但是指南针就可以清楚的指明方向，所以你很容易就可以说明方位，指南针在日常生活中还是有存在的价值的。 图19 25. 请根据上述材料，回答下列问题： （1）通电长方体金属导体在磁场B中时，在垂直于电流和磁场的方向会产生一个______，这就是霍尔效应。 （2）传统的指南针能够指南北是小磁针受地磁场的作用，手机里的指南针是______受地磁场的作用。 （3）根据文中信息分析，如果电流一定时，影响霍尔效应是否显著的两个因素是：____________。 【答案】 （1） 附加电场 （2）自由电子 （3）与导体在磁场中的方向有关 与磁场强度有关 5 九年级（物理）第8页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024年北京市各区初三期末物理试题科普阅读原卷版 【2024年海淀区九上期末】请阅读《最强“弹弓”——电磁发射系统》并回答32题。 最强“弹弓”——电磁发射系统 如图25甲所示，分别将两块钕铁硼强磁体（导体）吸在干电池的两极，将该电池从铜线圈的一端放入，会观察到电池从另一端快速“弹出”（如图25乙所示）。这是因为电池放入线圈后，其两极所吸的强磁体与线圈接触，使其间的线圈中有较大的电流通过，通电线圈与磁体之间存在相互作用力，将电池“弹出”，电磁发射系统的原理与以上实验的原理相似。 电磁发射系统适宜短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛的应用前景。如图25丙所示是一种电磁发射系统的基本原理，当电流通过飞行体时，飞行体会在磁场中受力而向前飞出，进而带动与之连接的载荷高速飞出。通过调节电流的大小，可以方便地控制发射的力度和速度，从而实现对各类型载荷的有效弹射。 丙 图25 乙 甲 电磁发射系统中的技术难关之一是解决轨道烧蚀问题，如某次电磁发射实验中，在发射的时候有几十万安培的电流会经铜导轨从飞行体的一端流入另一端，这时飞行体受力向前运动，最终以几千米每秒的速度飞出。实验后观察到电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑，严重影响后续的使用。因此，电磁发射系统的导轨必须能承受强大的电流，发射过程中复杂的 机械、电气和热作用及强大的侧向力，对导轨材料的耐瞬间高温、高硬度等特性提出了极为苛刻的要求。 【2024年海淀区九上期末】32．请根据上述材料，回答下列问题： （1）以下应用中，与电磁发射过程的能量转化相同的是_______（选填选项前的字母，正确选项只有一个）。 A．发电机 B．电动机 C．汽油机 （2）导轨的材料应具有的特性是_______（选填选项前的字母，正确选项多于一个）。 A．导电性弱 B．耐高温 C．硬度大 （3）“电流在导轨上形成了长度大于一厘米的烧蚀坑”，请写出这一过程中，电流产生巨大热量的依据________。 （4）小明尝试模拟电磁发射系统，他将待发射的金属棒放置在磁场中的两平行铜导轨上，给导轨通电，就有电流通过金属棒，使金属棒在磁场中受力而弹出。如果要增大金属棒弹出的速度，可行的方案是_________（写出一条即可）。 【2024年西城区九上期末】请阅读《会发电的玻璃》并回答33题。 会发电的玻璃 2023年“第七届中国工业大奖”的获奖项目都在“绿色制造、节能减排”方面有新突破，其中有种“会发电的玻璃”，是利用光伏效应将太阳能直接转化为电能，让有光就有电变成现实。它就是由世界顶级科学家潘锦功研发的“碲化镉薄膜发电玻璃”（如图所示）。这项中国自主创新的技术，使原本绝缘的普通玻璃转变成既能导电又能发电的半导体材料。 碲化镉薄膜对全光谱吸收都很好，无论清晨或是傍晚等弱光条件下，它的光吸收效率都超越传统太阳能电池。它的光电转换率高达30%，比传统太阳能电池高出很多倍。一块面积约2m2的发电玻璃，每年发电量约270度。一个普通家庭若安装3块这种玻璃，就能满足一家人全年的用电需求。它的通光性很好，与普通玻璃无异。它的吸光层很薄，一般晶体硅太阳能电池是它吸光层的近百倍。它的强度很高，用45kg的大铅球对其进行撞击实验，它不仅完好无损，而且还能保持稳定的发电性能。如果利用这种发电玻璃替代我国目前建筑物上普通玻璃的10%，一年的发电量就相当于几个三峡水电站，因此，它被誉为“挂在墙上的油田”。 对于“碲化镉薄膜发电玻璃”中国拥有完全自主知识产权，而且已实现了中国制造。这为中国从建材玻璃大国提升为电子玻璃强国、半导体材料强国奠定了技术和材料基础。 【2024年西城区九上期末】33．请根据上述材料，回答下列问题： （1）与传统太阳能电池相比，碲化镉薄膜发电玻璃有很多优势，请你列举出两个： 。 （2）一块面积约2m2的碲化镉薄膜发电玻璃一年的发电量，大约可供10只额定功率为 18W的家用节能灯正常工作 h。 （3）小丽所在中学的窗玻璃总面积约300m2，若将这些普通窗玻璃换成碲化镉薄膜发电 玻璃，它们在一年中的发电量相当于大约 kg焦炭完全燃烧所产生的能量。 （不计热量损失。已知：焦炭的热值为3.0×107J/kg） 【2024年东城区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 请阅读《海洋温差能发电》并回答24题。 海洋温差能发电 海洋温差能是海洋可再生能源之一，是由于海洋表层海水和深层海水之间的温度差形成的，极具开发价值和潜力。 2023年8月，“海洋地质二号”科考船搭载着我国首套海洋漂浮式温差能发电装置，在我国南海海域开展了首次海上试验，如图22所示。试验发电总时长超过4h，最大发电功率16.4kW。此次海试不仅证明了我国自主研发的海洋温差能发电系统原理可行，还实现了海洋温差能发电的实用性验证。 图22 海洋温差能发电是将浅层海水与深层海水作为温、冷不同热源，经过热交换器及涡轮机未发电。现有海洋温差能发电系统中，热能的来源是海洋表面的温海水，发电的方法基本上有两种：一种是利用温海水，将封闭的循环系统中的低沸点工作流体蒸发；另一种则是温海水本身在真空室内沸腾。两种方法均产生蒸汽，由蒸汽再去推动涡轮机，即可发电。发电后的蒸汽，可用温度低的冷海水冷却，将之变回流体，构成一个循环。冷海水一般要从海平面以下600~1000m的深部抽取。 海洋温差能目前不能大规模商业化应用的主要原因是循环热效率低。提高海洋温差能发电系统循环热效率最有效的途径是提高温、冷海水的温度差，温海水与冷海水的温度差至少要在20℃以上才能实现海洋温差能发电。 【2024年东城区九上期末】24.请根据上述材料，回答下列问题： （1）若以我国首套海洋漂浮式温差能发电装置试验发电时的最大发电功率持续发电 2h，可以发电____________kW·h。 （2）海洋温差能发电方法之一是利用温海水将封闭的循环系统中的低沸点工作流体蒸发，再由蒸汽去推动涡轮机，即可发电。请你将此发电过程中涉及到的能量转移或转化补充完整： 温海水的内能 → 工作流体的内能 → ___________ →电能 （3）图23是某地海水的温度（t）随海洋深度（h）变化关系图像，请结合图像和文中的描述说明海洋温差能发电的过程中冷海水一般要从海平面以下600~1000m的深部抽取的理由。 图23 【2024年丰台区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 请阅读《极光》并回答第24题。 极光 2023年12月，我国黑龙江、内蒙古、北京等北方地区出现了罕见的极光现象。如图22所示，极光是一种瞬息万变，绚丽多彩的大气光学现象，它因经常出现在地球两极地区的上空而得名。在高纬度地区看到极光的机会比较多，但在中低纬度地区偶尔也能看到，不过亮度要弱得多。早在两千多年前，我国就有关于极光的观测记载，是研究历史上太阳活动和地磁变化情况的宝贵史料。图22 现代科学家一般认为，极光的形成与太阳的活动、地球磁场以及高空大气等诸多因素有关系。太阳的内部一直在发生复杂的核聚变反应，在核反应过程中，除了会产生大量的光和热，还会产生高能带电粒子流。当其中的一部分射向地球时，这些高能带电粒子会在地球磁场中受到力的作用发生偏转，运动到地球的高纬度地区，并高速进入大气层，如图23所示。当这些高能带电粒子与地球大气中的气体分子或原子碰撞时，气体原子的核外电子从中获取能量，跃迁至能量更高的能级（能量状态）。因为这种状态是极不稳定的，所以电子很容易跃迁回较低的能级，并将此前获得的能量以光的形式重新释放出来，从而形成极光。图23 极光的颜色是由高空气体成分和高能粒子的能量等因素决定的。氧原子碰撞后通常发出频率约为538 THz的绿光和频率约为476 THz的红光，氮分子通常发出频率约为767 THz的紫光和频率约638 THz的蓝光。大气中气体成分复杂，不同成分的气体元素在高能带电粒子的碰撞下，发光的颜色也各不相同，因而极光显得绚丽多彩，变化无穷。 24.请根据上述材料，回答下列问题： （1）太阳内部发生的核反应是___________（选填“核聚变”或“核裂变”）反应。 （2）极光多发生在高纬度地区是因为高能带电粒子___________。 （3）当核外电子从___________ (选填“高能级向低能级”或“低能级向高能级”)跃迁时,会释放能量产生极光。 （4）可见光是一定频率范围的电磁波，其波速与波的频率、波长的关系是：波速=波长×频率。由此可知，在波速相同时，红色光的波长___________（选填“大于”或“小于”）紫色光的波长。 【2024年朝阳区九上期末】四、科普阅读题（共4分） 静电与放电 生活中，由于物体间相互摩擦，常常会使有些物体带上静电。静电积累到一定程度就会出现放电现象，放电并不是消灭了电荷，而是引起了电荷的转移，正负电荷互相抵消，使物体不显电性。 当高压带电体与导体距离很近时，会使它们之间的空气瞬间导电，形成电流，产生电火花，同时空气发声、发光，这种放电现象叫火花放电。雷电就是大气中一种剧烈的火花放电现象。云层之间、云层和大地之间的电压可达几百万伏至几亿伏，放电时的电流可达几万安至十几万安，产生很强的光和声。云层和大地之间的放电如果通过人体，能够立即致人死亡；如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动会使它们受到严重的破坏。 干燥的冬天，身穿毛衣长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷，电压可达上千伏，如果手指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般的疼痛感，这就是由火花放电引起的。如果紧握一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会避免疼痛，若在光线较暗的地方，不但会听到响声，还会看到火花。 地球是个体积巨大的导体，可以容纳大量电荷。当有电荷流入大地时，地球不会表现出电荷量的变化，如同向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样。如果用导线将带电体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到它不再带电。生产、生活实际中，有很多物体都需要防止由于电荷的积累带来的安全隐患。避免电荷积累的有效方法就是及时将正、负电荷进行中和抵消，将需要避免电荷积累的物体接地则是一项简单又有效的措施。如油罐车进行加油工作时，若车与机器表面的电荷积累过多，就会出现火花放电，从而引起火灾或爆炸，为此油罐车加油工作时就要接地（如图所示）。存在有大量易燃气体的工厂或实验室里，工作人员要穿一种特制的导电鞋，也是因为这个道理。 火花放电在社会生活中也有广泛的应用，如汽油机中的火花塞、燃气灶中的点火器等。 【2024年朝阳区九上期末】24．请根据上述阅读材料，回答下列问题： （1）放电过程中电荷__________（选填“被消灭”或“被转移”），使物体不显电性。 （2）分析文中内容可知：火花放电时，可以把电能转化为___________。（多选） A．内能 B．光能 C．机械能 D．化学能 （3）在生产、生活中，为了防止火花放电给我们带来烦恼或危害，我们会采取各种措施。请你举出一个实例。 【2024年顺义区九上期末】请阅读《磁悬浮列车》并回答26题。 磁悬浮列车 2021年7月，中国具有完全自主知识产权的时速600km高速磁浮交通系统在青岛下线，标志着中国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。 磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。它主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。磁悬浮列车可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。常导吸引型依靠车载电磁铁与铁磁性轨道之间的磁吸力平衡重力，使车体悬浮（如图20甲所示）。超导排斥又分为低温超导和高温超导，低温超导依靠车载磁体与轨道线圈之间的磁斥力平衡重力使车体悬浮。将低温超导线圈浸泡在温度为4.2K（约-269℃）的液氦中，通过冷却达到超导态，在超导线圈中通电流，形成强磁场超导磁体，U型轨道梁侧壁上连续排布着“8”字线圈（如图20乙所示）。当车载低温超导磁体沿轨道水平移动时，轨道侧壁上线圈内会产生感应电流，“8”字线圈下部磁场与车载超导磁体之间相互排斥，上部磁场与车载超导磁体之间相互吸引，实现车体悬浮。由于低速时感应电流较小，列车需达到一定运行速度（120km/h）才能起浮。高温超导磁悬浮是中国原创技术（如图20丙所示），目前处于实验室和仿真验证阶段，已完成部分关键技术缩比样机试验线建设和试验。 甲 乙 丙 图20 人类对速度的不懈追求描绘了世界交通技术发展的历史画卷，中国在高速磁悬浮交通系统方面的研制将助力“交通强国”战略的实施，实现中国轨道交通技术的持续领跑。 【2024年顺义区九上期末】26．根据文中描述，回答下列问题。 （1）磁悬浮列车的优点是 。（列举一条即可） （2）图20乙中“超导磁体”的磁场是由 。（选填选项前字母） A. 天然磁铁形成的磁场 B.电流产生的磁场 （3）如果科学家们找到了常温下的超导材料，请你展开想象，举例说明这种材料可以应用在哪些方面（除磁悬浮列车外举出一种即可）。 【2024年通州区九上期末】24.阅读《科学重器——重离子加速器》一文，回答问题： 科学重器——重离子加速器 六十年代初，以杨澄中先生为代表的一批科学家，从北京来到条件非常艰苦的兰州，怀着笃定的信念和创新开拓的决心，在兰州建成了一台大型重离子回旋加速器。当初重离子加速器选址兰州，不仅是因为地处西北腹地比较安全，更重要的是为氢弹研制提供实验数据。 重离子加速器是指用来加速比α粒子（氦原子核）质量大的离子加速器，有时也可用来加速质子（氢原子核）。重离子加速器利用一定形态的电磁场将重离子加速，形成速度高达几千、几万米每秒乃至接近光速的高能量重离子束，用以轰击原子核、原子、分子、固体晶格甚至生物细胞，从而达到不同的科学目的。图19 重离子加速器局部 对于同一加速器来说，在相同电压下，对离子加速一次，被加速的离子所带的电荷量越大（所带电荷越多），电场对该离子做的功就越多，离子获得的能量就越多。如果用q表示某种离子所带的电荷量、U表示一重离子加速器的电压、E表示该离子获得的能量，它们之间的关系式可以写成E = qU。 重离子加速器分为直线型和回旋型两种，它不仅是科学家认识物质深层结构的重要工具，而且在工农业生产、医疗卫生、科学技术、国防建设等各个方面也都有重要而广泛的应用。在杨澄中身上，老一辈科学家那股强烈的责任感和爱国情怀已成为鲜明的时代烙印。但他们艰苦奋斗、勇于创新的科研精神却鼓舞着一批又一批年轻人。 请根据文章内容，回答以下问题： （1）60年代，重离子加速器选址在西北地区是为 提供实验数据。 （2）α粒子（氦原子核，带两个单位的正电荷）和质子（氢原子核，带一个单位的正电荷）用相同电压的加速器加速一次， （选填“α粒子”或“质子”）获得的能量多。并说明原因: 。 （3）请你提出一条可以提高重离子能量的可行办法。 四、科普阅读题（共4分） 阅读《半导体》并回答24题。半导体 导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称做半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上（俗称芯片），就成了集成电路，如图17所示。集成电路是20 世纪最重要的发明之一，现代的收音机、电视机、电话 机、计算机，以及打电话用的IC卡、算账用的计算器，里面都有集成电路。没有半导体就没有我们今天的现代化生活。图17 硅片也称硅晶圆（如图18所示），是最主要的半导体材料，硅晶圆的直径越大，在每个硅片上经过一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多，每个芯片的成本也就越低，但硅片尺寸越大，对微电子工艺设备、材料和技术的要求也越高。图18 我国的半导体事业起步较晚，集成电路的设计、封装、测试和晶圆制备等领域还有很大的发展空间，我国一大批优秀的科技工作者们正在夜以继日地努力工作，不断打破在集成电路领域的技术壁垒。 【2024年大兴区九上期末】24．根据上述材料，回答下列问题。 （1）温度、______________和杂质等外界因素对半导体导电性会产生很大影响。 （2）大尺寸硅晶圆对芯片制作的意义是________________________________。 （3）如图19所示为二极管在电路中的符号，把它接入电路中测量通过它的电流和它两端电压的关系时，规定二极管的正极与电源的正极相连时二极管两端的电压为正向电压，二极管的正极与电源的负极相连时二极管两端的电压为负向电压。实验中测得某晶体二极管中的电流随它两端电压变化的规律如图20所示。 图19 图20 ①请你根据图20所示的曲线，描述通过二极管的电流与二极管两端电压的关系具有怎样的特点。 ②请你根据二极管的特点说说它在电路中可能有哪些作用。 【2024年石景山区九上期末】请阅读《储能新星——飞轮储能》，并回答23题。 储能新星——飞轮储能 飞轮储能是一种机械储能方式，飞轮储能装置突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。 典型的飞轮储能系统由飞轮、轴承、电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成，如图17所示。飞轮是飞轮储能系统中的核心部件，飞轮的质量越大、转速越高，储能越多。当飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，所以一般采用高强度碳纤维复合材料来制作，碳纤维复合材料的抗拉强度是高强度钢材的5倍以上，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量。轴承的作用是支撑飞轮运动，为了减少发电设备的旋转摩擦损耗，所以一般都采用磁悬浮轴承。内置电机是互逆式双向电机，它既是电动机也是发电机，在充电时给飞轮加速，飞轮以机械能的形式把能量储存起来；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；当放电时，它给外围设备供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，装置则以最小损耗运行。电力转换器的作用是提高系统的灵活性和可控性，并将输出电能变换为满足供电要求的电能。真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。真空室 飞轮 电机 径向磁悬浮轴承 轴向磁悬浮轴承 图17 飞轮储能系统具有高效能转换和高能量密度的特点，能够快速储存和释放能量，寿命较长，可以工作数十年，由于其没有机械接触，具有较高的可靠性和稳定性，不会产生污染物和温室气体等有害物质。但是，也有成本高、占用空间大、重量大等劣势需要改善和克服。飞轮储能技术在铁路、城市轨道交通、航空航天、国防军工、医疗等领域广泛应用，市场前景广阔。 【2024年石景山区九上期末】23．请根据上述材料，回答下列问题： （1）飞轮储能系统充电时，完成 能到机械能的转换，储存能量；放电时，内置电机作为 （选填“电动机”或“发电机”）运行。 （2）下面关于飞轮储能说法正确的是 A.飞轮储能是以化学能的形式把能量储存起来 B.飞轮转子一般采用高强度钢材以最大限度地增加飞轮的储能量 C.真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗 D.飞轮充电后，电机停止运转，直到接收到能量释放信号，再给外围设备供电 （3）根据文中信息，写出飞轮储能的优势（至少两点）。 垃圾发电 【2024年门头沟区九上期末】 请阅读《垃圾发电》回答25、26题。 新修订的《北京市生活垃圾管理条例》于2020年5月1日起施行，这对北京市的垃圾分类工作起到了巨大的推动作用。垃圾分类收集能减少环境污染，促进资源循环利用。目前常用的垃圾处理方法之一是利用垃圾发电。垃圾发电分为两类。第一类是对热值较高的废弃物进行高温焚烧，彻底消灭其中的病源性生物和腐蚀性有机物，在高温焚烧过程中产生的高温烟气要经过技术处理，高温烟气释放出的热量给水加热，产生的蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机发电。第二类是对不能燃烧的有机物进行厌氧发酵处理，产生的沼气经过干燥脱硫后，再进入沼气内燃机燃烧来带动发电机发电。 2019年6月28日，我国上海老港再生能源利用中心二期项目整套启动，在这里将建立全球规模最大的垃圾焚烧厂。该项目完成并投入运行后，老港再生能源利用中心全厂总焚烧处理生活垃圾达到每年300万吨，焚烧发电每年将可达近1.5×109kW·h。 随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展，垃圾发电方式很有可能成为最经济的发电技术之一，从长远效益和综合指标看，将优于传统的电力生产。因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。 请根据上述材料，回答下列问题： 【2024年门头沟区九上期末】25. 垃圾发电应选择热值较 （选填“高”或“低”）的废弃物进行高温焚烧。 【2024年门头沟区九上期末】26.上海老港再生能源利用中心二期项目完成并投入运行后，其年发电量相当于 kW火电机组一年的发电量。（1年火电机组工作时间按大约7500h计算） 【2024年昌平区九上期末】请阅读《物尽其用，各得其所》并回答24题。 物尽其用，各得其所 生活中导线、保险丝、白炽灯丝、电炉丝分别是用不同材料制做的，电路工作时，它们都能通过电流，它们各有所长，并用自己的所长在各自的“岗位”上尽职尽责，出色地完成任务。在选用这些材料时，需要考虑电阻率、熔点、强度、价格等因素。电阻率是表征材料性质的一个重要物理量，如果把各种材料制成长1m，横截面积1mm2的导线，其20℃时的电阻在数值上等于这种材料的电阻率。电阻率按银、铜、金、铝、钨、铁、镍铬合金的顺序依次增大。 在生产和生活中，导线的用量非常大，选用什么材料作导线好呢?当然是电阻率越小越好。银的电阻率最小，但它价格昂贵，不适合做为输电导线大量应用于生产生活中。由于我国铝土资源特别丰富，前些年的输电导线大都采用铝制导线，随着用电量的不断增加、社会经济的不断发展，铝制导线已经逐渐被铜制导线所取代。 家用保险丝大都选用铅锑合金制成，铅锑合金熔点很低，电阻率较大。当电路超负荷运行或某处发生短路故障时，保险丝产生较多热量，致使其温度高于它的熔点而熔断，从而保证电路安全。 白炽灯丝则是选用金属钨制成，钨的熔点很高，白炽灯灯丝做得很细，电阻较大，当电流通过灯丝时，电流的热效应可使灯丝温度升高到2500℃以上，从而发出耀眼的光。在这个温度时，90%以上的金属都要熔化成液体了，而钨却还能保持一定的强度。 电炉丝是利用电流通过自身时发出大量的热来加热物体，因此要选电阻率大、熔点高的材料，常常采用镍铬合金。 总之，同是导体，选材各异。真可谓物尽其用，用其所长，各得其所。 24．请根据上述材料，回答下列问题： （1）选用钨制成白炽灯灯丝，主要是由于钨具有___________的特点。 （2）铜的电阻率是1.7×10-8Ω·mm2/m，一根长度为10m、横截面积为2mm2的铜丝的电阻为 ______Ω。 （3）请你依据公式分析并说明电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 【2024年密云区九上期末】阅读《“翼龙”无人机》，回答24题。 “翼龙” 无人机 “翼龙” 无人机如图甲所示，是我国自主研制的一种中低空、长航时用途无人机。是中国首款装配涡轮螺旋桨发动机的无人机，具备全自主水平轮式起降、巡航飞行、快速轻盈、性价比高、长航时、多用途、易使用、察打兼备。标配合成孔径雷达(SAR)、激光制导导弹和GPS制导炸弹，可以执行侦察监视和对地打击等任务，经扩展还可以进行情报收集、电子战、搜救，适合于军事任务、反恐维稳、边境巡逻和民事用途。下表为其部分技术参数。 最大飞行速度/ (km·h) 280 正常巡航速度/ (km·h) 160 最大续航时间/h 20 发动机额定功率/kW 80 最大载荷量/kg 180 最大载油量/kg 320 机身质量/t 1.1 机身长度/m 9.0 “翼龙”无人机装配有一台活塞式发动机。活塞式航空发动机是由汽车的活塞式发动机发展而来，大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。从吸气冲程吸入新鲜混合气体起，到排气冲程排出废气止，汽油的化学能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能，带动螺旋桨旋转而做功，这一总的过程叫做一个“循环”，这是一种周而复始的运动。其中，做功冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。在压缩冲程和做功冲程过程中，机械能和内能相互转化。 【2024年密云区九上期末】24. 请根据上述材料，回答下列问题： (1) 如图所示乙为四冲程汽油机工作的某冲程示意图，下列说法正确的是 A.压缩冲程，活塞加速向上运动，机械能转化为内能 B. 压缩冲程，活塞减速向上运动，内能转化为机械能 C. 做功冲程，活塞加速向下运动，内能转化为机械能 D. 做功冲程，活塞减速向下运动，内能转化为机械能 (2) 发动机耗油率是指发动机在额定功率下每输出 1kW·h能量所消耗的燃油质量，根据相关参数可知， “翼龙”无人机在载满油的情况下能消耗的最大能量为 kW·h,装配的发动机耗油率为 kg/(kW·h)。 【四、科普阅读题（共4分） 【2024年房山区九上期末】请阅读《空气开关和漏电保护器》并回答24题 空气开关和漏电保护器 电的广泛使用方便了人类，也带来很大隐患。我国家庭电路电压220V，还有工厂动力用电电压380V等更高的电压，这些都远高于36V人体安全电压。为了使人们能够安全地利用电能，空气开关和漏电保护器等保护装置应运而生。 空气开关，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，能对电路或电气设备发生的短路、严重过载等进行保护。当线路发生一般性过载时，电流能使空气开关上的热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，电磁脱扣器产生足够大的吸力，切断电源。 漏电保护器如图16所示，是当人体触电或电器漏电时自动切断电源保护生命安全的设备。漏电保护器接在家庭电路的主干路。当电路处于正常工作状态时，开关保持接通状态。若电路或用电器的绝缘皮受损导致火线外露，就可能发生漏电的情况，当漏电电流大于人体的安全电流时，其内部的电磁铁就会在0.1s内使开关“跳闸”，切断电路，从而起到保护作用。图16 漏电保护器和空气开关还是有区别的，空气开关有短路保护、过载保护；漏电保护器，它除具有空气开关的全部功能以外，还具有漏电保护功能，是空气开关功能的延伸，多用在家居生活用电以及人容易接触到的用电场合。 24．请根据上述材料，回答下列问题： （1）漏电保护器与空气开关比较，还具有____________功能，可以有效地保护人身和用电设备的安全。 （2）下列哪些情形会使漏电保护器“跳闸”，切断电路。__________（多选） A．电路的总功率过大 B．浴霸的加热灯泡灯丝烧断 C．零线的绝缘皮破损 D．站在地面上的人触碰到了裸露的火线 四、科普阅读题（共4分） 【2024年平谷区九上期末】阅读下列短文，回答23题。 风力发电 风电技术就是利用风能发电的技术，开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略。（如图17所示）。 小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成，每一部分都很重要。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13-25V变化的交流电，需经充电器整流，再对蓄电池充电，使风力发电机的电能变成化学能，然后用有保护电路的逆变电源，把蓄电池里的化学能转化成交流的市电，才能保证稳定使用。 依据目前的风力发电技术，大约3m/s的微风速度即开始发电。风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，太小的风速不能利用，超风速时，风力机自动闭锁。据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；风速为8m/s时，功率为38kW；风速为6m/s时，功率只有16kW；风速为5m/s时，功率仅为9.5kW。 我国的风力资源极为丰富，许多地区的平均风速都在3m/s以上，特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿，平均风速更大，适宜发展风力发电。风力发电的优点很多：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。 23. 请根据上述材料，回答下列问题: （1） 风能属于 能源；（选填“可再生”和“不可再生”） （2）风力发电机是利用 原理进行发电的； （3）一台55kW的风力发电机组在风速为6m/s下工作时，1小时输出的电能能使额定功率为40W的白炽灯正常工作 h 四、科普阅读题（共4分） 【2024年燕山区九上期末】请阅读《手机里的指南针》并回答25题。 手机里的指南针 随着科技的进步，手机功能越来越强大，手机中的指南针大家都不陌生。通过指南针我们可以准确判断方向。那么它是如何做到的呢？ 手机中内置的指南针，并不是传统意义上的小磁针，应准确称之为“电子罗盘”，它是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以测量地磁场的方向，进而为我们指示地理南北极。 霍尔效应是电磁效应的一种。如图19所示，通电长方体金属导体在磁场B中时，会受到磁场力的作用，金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此其微观本质上是电子受到了磁场力的作用，于是这些电子就在磁场力的作用下运动到导体的后表面D，从而使后表面D带上负电荷；而前表面C因缺少了电子，带上了正电荷。由于C、D表面带有不同种电荷，因此在C、D两表面之间就形成一定的电压，在垂直于电流和磁场的方向就会产生一个附加电场，这就是霍尔效应。 电流方向、磁场方向以及电场方向三者之间的关系满足左手定则，所以当已知电流方向，手机又测得附加电场方向，就可以推算出磁场方向。在电流和磁场强度一定时，霍尔效应的强弱与导体在磁场中的方位有关，导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越显著。 手机指南针与GPS有什么区别呢？如果你固定在某个位置的时候，GPS显示的是你所在的位置，具体的方向是不会显示的，得依靠你自己的判断，当你需要指明你的位置的时候，就很难和人家讲“往东走几公里就可以看到我了”。但是指南针就可以清楚的指明方向，所以你很容易就可以说明方位，指南针在日常生活中还是有存在的价值的。 图19 25. 请根据上述材料，回答下列问题： （1）通电长方体金属导体在磁场B中时，在垂直于电流和磁场的方向会产生一个______，这就是霍尔效应。 （2）传统的指南针能够指南北是小磁针受地磁场的作用，手机里的指南针是______受地磁场的作用。 （3）根据文中信息分析，如果电流一定时，影响霍尔效应是否显著的两个因素是：____________。 5 8 学科网（北京）股份有限公司 $$