专题10 信息 能源 宇宙-【好题汇编】备战2024-2025学年九年级物理上学期期末真题分类汇编（北京专用）

专题10 信息 能源 宇宙 考点1、电磁波的认识及其应用 1．（23-24九年级上·北京通州·期末）下列关于电磁波的说法中正确的是（　　） A．声波是一种特殊的电磁波 B．手机信号属于电磁波 C．电磁波传播速度是340m/s D．可见光不属于电磁波 【答案】B 【解析】A．电磁波可以在真空中传播，声波不能在真空中传播，所以声波不是电磁波，故A错误； B．电磁波常用于无线通信，手机是利用电磁波传递信号的，故B正确； CD．光属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，故CD错误。 故选B。 2．（22-23九年级上·北京丰台·期末）关于电磁波和现代通信，下列说法中正确的是（　　） A．光不属于电磁波 B．电磁波可以在真空中传播 C．电磁波在真空中传播的速度是340m/s D．我国建立的“北斗”卫星导航系统是利用光纤传递信息的 【答案】B 【解析】A．电磁波由于波长、频率不同，有不同的种类，光是电磁波中的一种，故A错误； BC．电磁波不仅可以在介质中传播，也可以在真空中传播，其在真空中的传播速度是3.0×108m/s，故B正确，C错误； D．我国建立的“北斗”卫星导航系统是通过电磁波传递信息的，是无线通信，光纤传递信息需要光缆，故D错误。 故选B。 3．（23-24九年级上·北京通州·期末）阅读《从无线充电到太空电站》一文，回答题： 手机无线充电技术其实很简单，基本原理就是物理课上学过的“电生磁、磁生电”。以手机为例，给充电器中缠绕在磁芯上的线圈通电，产生磁场。这个过程将电转换为电磁能，而电磁能够在空间传播。同时，手机中也有一个相应的接收线圈，这个接收线圈接收到充电器发出的电磁场后，经过一定的电路进行处理，就可以给手机充电了。需要注意的是，能实现无线充电的关键在于充电器线圈中的电流必须是不断变化的，形成不断变化的磁场，这样接收线圈中的磁通量（可以理解成磁感线的疏密）才能发生变化，从而产生感应电流。 电动汽车指主要使用铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等可充电电池为动力的汽车。由于其驾驶舒适，0排放，逐渐被人们认可。也有一部分人觉得它单次行驶里程短（续航里程短），充电桩不够普及，而且单次充电时间较长，对电动车并不认可。于是科技工作者想到了无线充电技术，一是在停车场地面下方安装充电线圈，汽车底盘上安装接收线圈，就像手机无线充电那样充电；二是在特定路段地面下方安装充电线圈，汽车上安装接收线圈（如图），实现边旅行，边充电，从而实现无限续航。 燃油汽车被电动汽车取代之后，随之而来的问题就是巨大电力需求从哪里来？科技工作者有一种大胆的设想，在距离地面36000km的太空上建一个发电站。它利用太空中非常充足的太阳光，使用庞大的太阳能电池板，将太阳能转化成电能，再把电能转化成特定频率的电磁波，发回地面后重新转化成电能。设想很美好，但是实现的难度很大。不过在刚刚过去空间太阳能电站专业论坛上，中国空间站系统总设计师表示“中国空间站将为未来空间太阳能电站提供在轨技术验证”，这意味着我们向将设想转变为现实迈出了第一步。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）手机无线充电技术的原理可概括成六个字“电生磁”和“磁生电”。其中，“电生磁”具体是指原文中哪句话描述的过程？答： ； （2）文中提到的电动汽车实现续航里程无限的办法是 ； （3）设想中的太空电站发出的电磁波，大约需要 s才能传到地面接收站； （4）假如在太空已经建好了太空电站，你认为将太空电站发出的电能传送到地面上会有什么困难？（说出一条即可）( ) 。 【答案】给充电器中缠绕在磁芯上的线圈通电，产生磁场 特定路段地面下方安装充电线圈，汽车上安装接收线圈 0.12 需要发射电磁波的功率很大 【解析】（1）[1]从文中发现，“以手机为例，给充电器中缠绕在磁芯上的线圈通电，产生磁场。这个过程将电转换为电磁能，而电磁能够在空间传播。”所以“电生磁”具体是指给充电器中缠绕在磁芯上的线圈通电，产生磁场。 （2）[2]从文中发现，“于是科技工作者想到了无线充电技术，……实现边旅行，边充电，从而实现无限续航。”所以电动汽车实现续航里程无限的办法是特定路段地面下方安装充电线圈，汽车上安装接收线圈。 （3）[3]在距离地面36000km的太空上建一个发电站，从太空电站发出的电磁波，传到地面接收站需要的时间 （4）[4]如果在太空建好太空电站，将太空电站发出的电能传送到地面上困难有需要发射电磁波的功率很大、传输距离太远、不易接收等。 4．（22-23九年级上·北京丰台·期末）阅读《从北斗七星到北斗卫星导航系统》回答问题。 从北斗七星到北斗卫星导航系统 每个人脑子里都自带一个导航系统，这就是通常所谓的“方向感”。生理学研究表明，这套导航系统位于人脑的海马体里。但是人类尤其是现代人的自我导航能力，和大自然的很多动物比明显相形见绌。然而我们是善于总结经验教训、擅长寻找规律应用规律和发明工具的人类，我们发明了很多辅助导航和定位的工具。 ①北斗七星 北斗七星是北天夜空中最显眼的星群之一，它的形状5万年来没有太大的变化，在夜空中辨识度很高。北斗七星本身没有导航价值，但它有一个非常重要的优势：靠近北天极。在夜空中找到了北，你只需要面朝北方，伸开双臂，南、东、西也就出来了。当然，用这种方法进行导航是极为粗略的，无法知道自己的位置。 ②大自然的时钟和人造的钟表 无论是找到某种周期性出现的、全球都能看到的天象及对应时刻，在其他地方这些天象出现时记录下它出现时的本地时刻，还是制造一块走时准确的钟表，任你带到全世界各地去，都是根据时差确定这个地方的经度。 ③电波指路 早在19世纪末，人类就开始尝试利用电磁波进行无线通信。1903年，一种新型交通工具问世了，它就是飞机。飞行员们很快就发现了一种新的导航方式：无线电导航。到20世纪20年代，大功率无线电电台已经遍地开花了，在飞行员眼里，这些无线电广播信号发射源就像航海家眼里的灯塔一样，能够给他们指示必要的方向。上世纪40年代，在天空中出现了另一种飞行器：导弹。和其他航空器一样，导弹也需要导航系统，而且由于是无人驾驶的，它更依赖导航系统。从开始的惯性导航到人类开始进入太空时代，运载火箭和卫星本身当然也需要导航定位，特别是登月飞船，离开导航技术简直寸步难行。 ④天上灯塔 中国研究导航卫星的历史，最早可以追溯到1967年。经历了“北斗一号”双星导航系统和北斗二号的亚太区域导航系统，中国第三代卫星导航系统是在北斗二号的基础上发展起来的，取名为北斗三号。短短两年半时间密集发射了30颗工作卫星，如图所示是北斗三号星座示意图。它有以下特点：空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座；提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。人类的导航定位技术，从北斗星指方向开始，经历了时差定位、无线电导航、最后复归卫星导航系统；从一开始利用自然界存在的天体，接着利用人造的钟表和无线电波，未来会重新利用自然天体，看似又回到了起点，但这并不是简单的重复，而是预示着人类更加灿烂和激动人心的未来。 （1）人类的导航定位技术经历了北斗星指方向、时差定位、 和 阶段； （2）北斗三号系统由 颗卫星组成，借助 （选填“电磁波”或“声波”）进行工作。 【答案】无线电导航 卫星导航 30 电磁波 【解析】（1）[1][2]由短文内容知，在19世纪末，飞行员们发现了一种新的导航方式：无线电导航。而现阶段的是卫星导航系统。所以人类的导航定位技术经历了北斗星指方向、时差定位、无线电导航和卫星导航等阶段。 （2）[3]北斗三号在短短两年半密集发射了30颗工作卫星，所以北斗三号系统由30颗卫星组成。 [4]北斗三号系统与地面的连接是靠电磁波，所以是借助电磁波进行工作。 考点2、能源与可持续发展 5．（22-23九年级上·北京顺义·期末）下列说法中正确的是（　　） A．风能、水能都是可再生能源 B．电源将其他形式能转化为电能 C．水力发电是将电能转化为机械能 D．电风扇将电能全部转化为机械能 【答案】AB 【解析】A. 在自然界中，风能、水能都可以源源不断的向人类提供能源，属于可再生能源，故A正确； B. 电源是将其他形式的能转化为电能的装置，用电器是将电能转化为其他形式的能，故B正确； C. 水力发电是将水的机械能转化为电能，故C错误； D. 电流有热效应，电风扇将电能大部分转化为机械能，其中一小部分转为内能，故D错误。 故选AB。 6．（22-23九年级上·北京顺义·期末）下列各种发电方式中，利用可再生能源发电的是（　　） A．风力发电 B．潮汐发电 C．水力发电 D．煤炭发电 【答案】ABC 【解析】ABC．风能、水能、潮汐能都可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，所以水力发电、风力发电、潮汐发电都是利用可再生能源发电的，故ABC符合题意； D．煤炭发电是通过燃烧煤产生的内能转化为电能的过程，煤是不能从自然界源源不断获得的，也不能重复利用，是不可再生能源，所以火力发电是利用不可再生能源发电的，故D不符合题意。 故选ABC。 7．（21-22九年级上·北京朝阳·期末）下列说法中正确的是（　　） A．垃圾分类有利于环保和节约能源 B．太阳能和核能都属于不可再生能源 C．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的 D．5G信号和4G信号的电磁波在真空中传播的速度不相等 【答案】AC 【解析】A．垃圾分类可以将不同类型的垃圾进行合适的处理或进行回收再利用，有利于环保和节约能源。故A正确； B．太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源；核能消耗后，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B错误； C．电磁波可以在真空中传播，故北斗导航利用电磁波进行定位和导航。故C正确； D．电磁波在真空中的传播速度相等。故D错误。 故选AC。 8．（21-22九年级上·北京东城·期末）请阅读《核电站的工作原理》并回答题 核电站的工作原理 你知道吗，核电站的工作原理并不复杂，核心组件主要就是核燃料、控制棒、减速剂和冷却剂。 核电站里的铀-235会被制成直径1cm左右的二氧化铀，像纽扣电池一样一颗一颗地放入“燃料棒”中。十几根“燃料棒”和几十根“控制棒”组成一捆，称为“核燃料组件”。这些棒之间有孔隙，“冷却剂”在孔隙间流动，把核反应产生出来的热量带走，这些热量用来发电。 核反应堆反应时，每个铀-235原子裂捕获一个中子发生裂变时要释放2~3个中子，所释放的中子又能够引起其他的铀-235原子核发生裂变。如果不控制核反应的剧烈程度，核反应产生的热量就要失控。想要控制核反应的剧烈程度，可以通过吸收一部分核反应产生的中子来实现，这个吸收中子的装置叫“控制棒”。“控制棒”在“核燃料组件”中的体积越大，吸收的中子数就会越多。 除了“控制棒”，还要有“减速剂”。因为在裂变反应中，射出的中子有快有慢，只有能量比较低、速度比较慢的那些中子才能有效地被其他的铀-235原子核捕获，从而发生裂变反应。某时刻捕获到中子的铀-235原子核越多，裂变反应就越剧烈。“减速剂”就是用一些质量轻的原子，反复和高速的中子碰撞，几次碰撞之后，中子的速度就会慢慢降下来，以便于铀-235原子核捕获。 铀-235原子核裂变后产生的热量会被“冷却剂”——水带走。水吸收热量后汽化成水蒸气，这样水蒸气就能推动汽轮机从而带动发电机发电啦。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)核电站中的核反应属于 ；（选填“核裂变”或“核聚变”） (2)如果反应堆中的核反应过于剧烈，应该采取的措施是 A．将“控制棒”插入“核燃料组件”     B．从“核燃料组件”中拔出“控制棒” (3)关于“减速剂”的作用，下列说法正确的是 A．可以加剧裂变反应   B．可以减缓裂变反应   C．可以增加核反应放出的中子 (4)核电站发电的全过程中，涉及到的主要能量转化有 。 【答案】核裂变 A A 核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能 【解析】(1)[1]核反应堆反应时，每个铀-235原子裂捕获一个中子,发生裂变时要释放2~3个中子，所释放的中子又能够引起其他的铀-235原子核发生裂变。核电站中的核反应属于核裂变。 (2)[2]想要控制核反应的剧烈程度，可以通过吸收一部分核反应产生的中子来实现，这个吸收中子的装置叫“控制棒”。“控制棒”在“核燃料组件”中的体积越大，吸收的中子数就会越多。故选A。 (3)[3]“减速剂”就是用一些质量轻的原子，反复和高速的中子碰撞，几次碰撞之后，中子的速度就会慢慢降下来，以便于铀-235原子核捕获,从而加剧核反应速度。故选A。 (4)[4]铀-235原子核裂变后产生的热量会被“冷却剂”——水带走，是核能转化为内能；水吸收热量后汽化成水蒸气，水蒸气就能推动汽轮机转动，是内能转化为机械能；汽轮机带动发电机发电，是机械能转化为电能。 9．（21-22九年级上·北京昌平·期末）请阅读《“华龙一号”核电技术》并回答问题。 “华龙一号”核电技术 核能作为人类寄予厚望的未来能源之一，其主要应用是核能发电。“华龙一号”是有着中国自主知识产权的第三代核电技术，其研发与创新的核心目标就是要打造全球最高核能安全级别的核电项目。2020年11月27日，“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。 核电站包括哪些设备呢？ 如图所示，核电站主要是由核反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器、安全壳、汽轮发电机和危急冷却系统等重要的设备一起配合工作。核反应堆相当于是电站的心脏，原子核的链式裂变反应就在其中进行，小小的原子核所蕴含的能量却大得惊人，原子核在短时间内发生链式裂变反应，可以爆发巨大的原子核能量。 核电站是怎么把核能转化为电能的呢？ 核电站的核反应堆，用放射性金属轴、钚制成的核燃料，在反应堆设备内发生链式裂变而产生大量的能量，再利用处于高压力下的水带出能量，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。 “华龙一号”是我国自主研发的具有先进设计理念的第三代核电技术，具有安全性高、经济性好、绿色环保等突出特点。“华龙一号”创新性地设计了非能动安全系统（所谓能动是依赖电源，非能动安全系统可不依赖外部电源），“华龙一号”的反应堆上方安装了巨大的冷却水箱，发生严重事故时，即使电厂全部电，在重力作用下水会迅速注入堆箱，冷却堆芯，熔毁，进一步防止爆炸和核原料的泄漏。据统计一台华龙机组年发电量能满足一个中型城市一年的用电需求，一年可节省煤消耗350万吨，减排二氧化碳700万吨，为践行绿色发展做出了巨大贡献。 (1)在核反应堆中，原子核在短时间内发生 反应，可以爆发巨大的原子核能量； (2)“华龙一号”创新性地设计了 安全系统，体现其具有安全性高的特点； (3)生活中有些发电站也不需要通过消耗煤炭来获取能量，请举出一个实例（除核电站外），并说明该发电站把什么形式的能转化为电能。 ( ) 【答案】链式裂变 非能动 见解析 【解析】(1)[1]由材料可知，小小的原子核所蕴含的能量却大得惊人，原子核在短时间内发生链式裂变反应，会爆发巨大的原子核能量。 (2)[2]由材料可知，“华龙一号”创新性地设计了非能动安全系统（所谓能动是依赖电源，非能动安全系统可不依赖外部电源），反应堆上方安装了巨大的冷却水箱，发生严重事故时，即使电厂全部电，在重力作用下水会迅速注入堆箱，冷却堆芯，熔毁，进一步防止爆炸和核原料的泄漏。 (3)[3]水力发电站，将水的机械能转化为电能。 10．（22-23九年级上·北京石景山·期末） 冬奥场馆的“中国智慧” 2022年冬奥会在中国举办，冬奥场馆建设凸显绿色、科技、自主创新等特色，是最新科技成果应用的重要场景。 在低碳能源应用方面，张北柔直工程采用了我国原创的、领先世界的柔性直流电网新技术，满足冬奥场馆的用电需求，预计冬奥期间可减少标煤燃烧12.8万吨，减排二氧化碳32万吨。所谓“柔性直流”，就是灵活可控直流的意思，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。通过这项技术，将张北地区的风能、太阳能等转化的绿电安全高效地输送至北京市，不仅可以把时断时续、不稳定的风电、光伏等清洁能源转换成稳定的电能，还能进行清洁能源的储存、调配，是破解新能源大规模开发利用世界级难题的“中国方案”。 在新能源材料方面，我国自主开发出的碲化镉发电玻璃，不仅具有建筑材料的特性而且能够发电，有弱光性能好、抗衰减等特点，是适用于光伏建筑一体化的新型绿色环保建筑材料，“发电玻璃”之所以能发电是因为在玻璃表面，涂抹了一层碲化镉，具有了光电转化的功能，与常见的太阳能电池板不同，生产同样一块发电玻璃所消耗的时间很短，成本更低，转化效率更高，碲化镉发电玻璃分别应用于国家速滑馆和张家口冬奥会场馆光伏建筑一体化项目，以及赤城奥运走廊项目，践行了绿色办奥的宗旨。 在智慧场馆方面，国家体育馆启用了地磁导航、电子围栏，实现场馆室内高精度导航，其中，地磁导航是一种无源自主导航技术，由于地球上任意一点，都有唯一的磁场大小和方向与之对应，并且与该点的三维地理坐标相匹配，通过不同地域的地球磁场数据确定位置，使它具有“向导”功能，地磁导航不像卫星导航那样需要依赖外界设备传输电磁信号，具有较强的抗干扰和生存能力，借助这一服务系统，观众可自主导航找到座位；而管理人员也可实时获取场馆内人员位置信息。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）碲化镉发电玻璃实现了 能向 能的转换； （2）根据文中信息，判断下列说法中不正确是( ) A．地磁导航需要依赖外界设备通过电磁波传递信号 B．柔性直流电网新技术可以把时断时续、不稳定的能源转换成稳定的电能 C．碲化镉发电玻璃与太阳能电池板相比，具有成本更低、转化效率更高等优势 D．地磁导航的定位原理是由于地球上任意一点都有唯一的磁场大小和方向与之对应 （3）“绿色冬奥，我们在行动”，请写出身边节能减排的生活实例 。 【答案】光 电 A 低碳出行，比如尽量做公共交通，骑自行车出行 【解析】（1）[1][2]“发电玻璃”之所以能发电是因为在玻璃表面，涂抹了一层碲化镉，具有了光电转化的功能，将光能转化为电能。 （2）[3] A．地磁导航不像卫星导航那样需要依赖外界设备传输电磁信号，具有较强的抗干扰和生存能力，故不需要依赖外界设备传输电磁信号，故A错误，符合题意； B．柔性直流电网新技术不仅可以把时断时续、不稳定的风电、光伏等清洁能源转换成稳定的电能，故B正确，不符合题意； C．碲化镉发电玻璃与太阳能电池板相比，生产同样一块发电玻璃所消耗的时间很短，成本更低，转化效率更高，故C正确，不符合题意； D．根据题意可知，地磁导航是一种无源自主导航技术，由于地球上任意一点，都有唯一的磁场大小和方向与之对应，并且与该点的三维地理坐标相匹配，通过不同地域的地球磁场数据确定位置，使它具有“向导”功能，故D正确，不符合题意。 故选A。 （3）[4] “绿色冬奥，我们在行动”，身边节能减排的实例有：低碳出行，尽量坐公共交通，骑自行车出行，用新能源汽车。 11．（22-23九年级上·北京大兴·期末）阅读《碳中和与能源结构》并回答题。 碳中和与能源结构 碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身直接或间接产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳"零排放"。我国政府将采取有力的政策和措施，使二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 目前大多数的电能来源于燃烧化石能源而获得，煤炭是火力发电的主要燃料，在燃烧化石能源的过程中必定会有碳排放，因此不能简单地认为使用电力汽车就可以减少碳排放。在我国碳排放总量中，煤炭排放的占比超过了60%，而煤电的碳排放约占煤炭总排放的一半，因此在电力工业中实现能源转型，是电力脱碳，实现碳中和的重要途径。优化和升级能源结构，要减少以煤炭为主的化石能源，提高新能源、可再生能源和其他能源的合理利用。目前比较成熟的是风力发电和光伏发电，据不完全统计，2020年我国风电、光伏发电量占全国发电总量的9.67%，火力发电量占全国总发电量的70%。 风力发电和光伏发电无需化石能源又环保，为何不能像火力发电一样被广泛应用呢？第一个原因是风力发电和光伏发电有非连续的特点，具有不稳定性，比如太阳能受光照时间制约，风能受风力和风向制约。第二个原因是储电困难。电网只能容纳约15%的非稳定型发电的电能，风能和太阳能发出来的电，电网是无法全部容纳的。 电能的存储有物理和化学两种方式。物理的方式主要是通过势能等与电之间的相互转化，比如抽水蓄能，利用电力系统负荷低谷时的剩余电量用水泵把水抽到高处，把电能转化为水的势能，当系统发电量不足时，再让水流下来推动发电机发电。化学储能主要是依靠电池，把电力系统剩余电量存储到电池中。但以上储能方式还无法解决大规模储能问题。今后我们的风力发电和光伏发电会越来越多，发电量的波动性也会更强，对电网的时时调度要求会更高，风力发电和光伏发电的存储和运输是目前急需解决的技术问题。 （1）风力发电和光伏发电目前还不能广泛应用的原因是① ② 。 （2）请你列举两条在日常生活中有利于实现碳中和的具体做法或建议。 ① 。 ② 。 【答案】风力发电和光伏发电的不稳定性 储电困难 夏天开空调温度不低于26℃ 乘坐公共交通工具出行 【解析】（1）[1][2]由材料可知，风力发电和光伏发电目前还不能广泛运用的原因有： ①风力发电和光伏发电有非连续的特点，具有不稳定性。 ②储电困难，有大量的电能被浪费。 （2）[3][4]为了实现碳中和，应该在日常生活中减少碳排放，具体做法有： ①夏天开空调温度不低于26℃。 ②乘坐公共交通工具出行。 12．（22-23九年级上·北京顺义·期末）请阅读《太空舞起“丝绸扇”》并回答问题。 太空舞起“丝绸扇” 2022年7月25日，问天实验舱成功牵手天和核心舱，11月3日，交会后的梦天实验舱顺利完成转位，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。 中国空间站配置了大面积的柔性太阳能电池翼，成为它不折不扣的“能量源泉”。天和核心舱应用的柔性太阳能电池翼，展开面积达67平方米，相当于一个标准单打羽毛球场大小，而问天实验舱配置了2个单翼展开面积超100平方米的太阳能电池翼，厚度只有0.7毫米，薄如蝉翼，梦天实验舱的太阳翼单翼展开面积则达到138平方米。控制如此规模的太阳翼，如同在太空中舞动两面柔软巨大的丝绸扇，任何风吹草动都能让它晃悠摆动。除了驱动装置，太阳翼上还配置了张紧结构，外表看是一根简单的钢丝绳，实际是一套恒力弹簧绳索系统，可通过不断伸缩保证太阳翼的足够刚度和姿态控制。与天和核心舱的太阳翼相比，问天实验舱太阳翼还实现了轴向和径向双自由度的对日定向，能始终以“向日葵”的姿势朝向太阳，确保阳光垂直入射太阳能电池片。 中国空间站采用三结砷化镓太阳能电池，这种材料的太阳能电池光吸收能力强，光电转化效率高，同时还具有抗辐射性，耐高温性等特点，优于硅材料电池。粗略统计，中国空间站内三名航天员一天工作、生活的用电量预计320度左右，而问天实验舱由三结砷化镓太阳能电池组成的电池翼发电功率就高达18千瓦，足以满足舱内设备的正常运转和保证航天员的日常生活。 星空浩瀚无比，探索永无止境！未来，随着各项研究的展开，中国人的飞天梦将更加高远。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）问天实验舱的太阳能电池与天和核心舱的太阳能电池相比，优势是 ；（写出一条即可） （2）从文中信息可知，提高太阳能电池发电量的方法是 ；（写出一条即可） （3）我国空间站内三名航天员一天工作、生活的用电量预计320度左右，而问天实验舱太阳能电池发电功率为18千瓦。请你通过计算说明，问天实验舱的太阳能电池足以满足空间站工作和生活所需用电 。 【答案】可以对日定向 见详解 见详解 【解析】（1）[1]问天实验舱的太阳能电池与天和核心舱的太阳能电池相比，优势是问天实验舱的太阳能电池更轻薄，相同情况下体积和质量更小，且能对日定向，提高发电的效果。 （2）[2]从文中信息可知，提高太阳能电池发电量的方法：一是通过对日定向技术，确保阳光垂直入射太阳能电池片；二是选择吸光能力更强的材料；三结砷化镓太阳能电池，其发电功率更大。 （3）[3]太阳能电池一天的发电量为 则太阳能电池一天的发电量大于三名宇航员一天需要消耗的电能，所以天实验舱的太阳能电池足以满足空间站工作和生活所需用电。 考点3、粒子与宇宙 13．（21-22九年级上·北京丰台·期末）关于原子和原子结构，下列说法中正确的是（　　） A．原子是由原子核和核外电子构成的 B．原子的质量都集中在电子上 C．原子不可再分 D．原子结构类似实心球 【答案】A 【解析】A．原子是由原子核和绕原子核转动的核外电子组成的，故A正确； B．原子的质量都集中在原子核上，故B错误； C．原子可以再往下分为原子核和核外电子，故C错误； D．原子结构是核式结构，原子核和核外电子之间有很大的空间，所以原子并不类似于实心球，故D错误。 故选A。 14．（23-24九年级上·北京通州·期末）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甘肃兰州，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的重离子束，用以轰击原子核、原子、分子、固体晶格甚至是生物细胞，从而达到不同的科学目的。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。如果用表示某种离子所带的电荷量、表示一重离子加速器的电压、表示该离子获得的能量，它们之间的关系式可以写成。 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的年轻人。 重离子加速器局部 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）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）通过相同电压的加速器， （选填“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】氢弹研制 粒子 粒子比质子所带的电荷量多，通过相同电压的加速器，电场对粒子做的功就越多，粒子获得的能量就越多 提高加速器电压、反复多次加速、增加重离子所带电荷量均可 【解析】（1）[1]根据资料第一段可知，重离子加速器选址在西北地区是为氢弹研制提供实验数据。 （2）[2][3]根据题意和题文可知，因为粒子比质子所带的电荷量多，通过相同电压的加速器，电场对粒子做的功就越多，粒子获得的能量就越多，所以粒子和质子通过相同电压的加速器，粒子获得的能量多。 （3）[4]根据题意可知，要提高重离子能量，可采取的办法有提高加速器电压、反复多次加速、增加重离子所带电荷量均可。 15．（23-24九年级上·北京丰台·期末）请阅读《极光》并回答题。 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。如图甲所示，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。 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，如图乙所示。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。 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767THz的紫光和频率约638THz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。 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】核聚变 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 高能级向低能级 大于 【解析】（1）[1]从题文可知，太阳的内部一直在发生复杂的核聚变反应。 （2）[2]从题文可知，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。 （3）[3]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，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。 （4）[4]红光的频率约为476 THz，紫光的频率为767THz，根据公式波速=波长×频率，在波速相同时，红光的频率低，故红光的波长大于紫光的波长。 16．（22-23九年级上·北京丰台·期末）阅读《核聚变与中国的“人造太阳”》回答问题。 核聚变与中国的“人造太阳” 2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，标志着我国受控核聚变研究工作又上升到一个新的水平。 人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有如此丰富的能量？科学家们通过研究发现，太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下，原子的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的原子核相互之间的距离很小，易于结合成质量较大的原子核，同时释放出能量。因此，太阳的能源是核聚变释放出来的。 人们也一直在努力尝试实现受控核聚变，进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一，核聚变产能效率高。第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三，核聚变更为安全、清洁。然而，在地球上要想实现受控核聚变，需要将超高温（1亿摄氏度以上）状态下的核燃料，长时间地约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场来约束，并设计了名为托卡马克的实验装置，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中，避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料，人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。 目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开始大规模地开发利用，就可以向人类提供“取之不尽，用之不竭”的能源，这将帮助人类彻底解决能源危机。 （1）“人造太阳”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的； （2）原子是由原子核和 构成的； （3）相比核裂变，核聚变具有的优点是： ； （4）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。 【答案】核聚变 核外电子 效率高，燃料氘和氚储量丰富，更为安全、清洁 超导材料制作的线圈电阻很小 【解析】（1）[1]由材料可知，“人造太阳”的能源是核聚变释放出来的。 （2）[2]由原子的结构可知，原子是有原子核和核外电子构成的。 （3）[3]由材料第三段可知，核聚变具有的优点是：核聚变产能效率高，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁。 （4）[4]超导材料具有电阻很小的特点，当电压一定时，电阻越小，电流越大，故超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流。 17．（21-22九年级上·北京丰台·期末）阅读《去月球“挖土”》回答问题。 去月球“挖土” 1969年7月20日，阿波罗11号飞船降落在月球。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记。不过，这次登月在科学领域最大的贡献并非他的脚印，而是带回了来自月球的岩石。研究月球样品的重要成果之一，就是发现其中含有氦-3，这让科学家极为兴奋。氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3所能创造的能源，相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少，全球已知且容易取用的只有500公斤左右，而早期探测结果表明，月球浅层的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧。实际上，随着人类对月球认识的加深，科学家发现月球氦-3的总储量很可能更多。 时隔半个世纪的 2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道 。嫦娥五号要完成的任务是最复杂、技术难度最大的，要实现月面自动采样返回，完成探月工程的重大跨越——带回2千克月球样品。所以，它不像嫦娥一号、二号由1个空间飞行器组成，也不像嫦娥三号、四号和五号T1由2个空间飞行器组成，而是由上升器、着陆器、轨道器和返回器这4个空间飞行器像“葫芦娃”一样“串”在一起。 12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。成功着陆后，着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。如图1所示。 12月6日，嫦娥五号探测器成功通过交会对接微波雷达完成中国首次月球轨道无人交会对接，如图2所示。微波雷达是成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。 未来，月球或将成为人类在太空中的“哨所”：月球基地不仅能为人类提供资源，获取科学成果，也将成为人类前往遥远深空的中转站。 (1)随着世界石油价格的持续飞涨，越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球。各国科学家正围绕月球上 的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的 （选填“核聚变”或“核裂变”）发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。也许在未来的某一天，月球将会犹如一世纪中叶的波斯湾。 (2)微波雷达架起了嫦娥五号轨道器和 （选填“上升器”或“着陆器”）之间的鹊桥，借助 （选填“电磁波”或“声波”）实现信息交换。 【答案】氦-3 核聚变 上升器 电磁波 【解析】(1)[1]由材料可知，月球上的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧，各国科学家正围绕月球上的氦-3储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。 [2]氦-3在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料。 (2)[3][4]由材料可知，微波雷达架起了轨道器和上升器之间的鹊桥，太空是真空的用电磁波来传播信息，所以借助电磁波实现信息交换。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 信息 能源 宇宙 考点1、电磁波的认识及其应用 1．（23-24九年级上·北京通州·期末）下列关于电磁波的说法中正确的是（　　） A．声波是一种特殊的电磁波 B．手机信号属于电磁波 C．电磁波传播速度是340m/s D．可见光不属于电磁波 2．（22-23九年级上·北京丰台·期末）关于电磁波和现代通信，下列说法中正确的是（　　） A．光不属于电磁波 B．电磁波可以在真空中传播 C．电磁波在真空中传播的速度是340m/s D．我国建立的“北斗”卫星导航系统是利用光纤传递信息的 3．（23-24九年级上·北京通州·期末）阅读《从无线充电到太空电站》一文，回答题： 手机无线充电技术其实很简单，基本原理就是物理课上学过的“电生磁、磁生电”。以手机为例，给充电器中缠绕在磁芯上的线圈通电，产生磁场。这个过程将电转换为电磁能，而电磁能够在空间传播。同时，手机中也有一个相应的接收线圈，这个接收线圈接收到充电器发出的电磁场后，经过一定的电路进行处理，就可以给手机充电了。需要注意的是，能实现无线充电的关键在于充电器线圈中的电流必须是不断变化的，形成不断变化的磁场，这样接收线圈中的磁通量（可以理解成磁感线的疏密）才能发生变化，从而产生感应电流。 电动汽车指主要使用铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等可充电电池为动力的汽车。由于其驾驶舒适，0排放，逐渐被人们认可。也有一部分人觉得它单次行驶里程短（续航里程短），充电桩不够普及，而且单次充电时间较长，对电动车并不认可。于是科技工作者想到了无线充电技术，一是在停车场地面下方安装充电线圈，汽车底盘上安装接收线圈，就像手机无线充电那样充电；二是在特定路段地面下方安装充电线圈，汽车上安装接收线圈（如图），实现边旅行，边充电，从而实现无限续航。 燃油汽车被电动汽车取代之后，随之而来的问题就是巨大电力需求从哪里来？科技工作者有一种大胆的设想，在距离地面36000km的太空上建一个发电站。它利用太空中非常充足的太阳光，使用庞大的太阳能电池板，将太阳能转化成电能，再把电能转化成特定频率的电磁波，发回地面后重新转化成电能。设想很美好，但是实现的难度很大。不过在刚刚过去空间太阳能电站专业论坛上，中国空间站系统总设计师表示“中国空间站将为未来空间太阳能电站提供在轨技术验证”，这意味着我们向将设想转变为现实迈出了第一步。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）手机无线充电技术的原理可概括成六个字“电生磁”和“磁生电”。其中，“电生磁”具体是指原文中哪句话描述的过程？答： ； （2）文中提到的电动汽车实现续航里程无限的办法是 ； （3）设想中的太空电站发出的电磁波，大约需要 s才能传到地面接收站； （4）假如在太空已经建好了太空电站，你认为将太空电站发出的电能传送到地面上会有什么困难？（说出一条即可）( ) 。 4．（22-23九年级上·北京丰台·期末）阅读《从北斗七星到北斗卫星导航系统》回答问题。 从北斗七星到北斗卫星导航系统 每个人脑子里都自带一个导航系统，这就是通常所谓的“方向感”。生理学研究表明，这套导航系统位于人脑的海马体里。但是人类尤其是现代人的自我导航能力，和大自然的很多动物比明显相形见绌。然而我们是善于总结经验教训、擅长寻找规律应用规律和发明工具的人类，我们发明了很多辅助导航和定位的工具。 ①北斗七星 北斗七星是北天夜空中最显眼的星群之一，它的形状5万年来没有太大的变化，在夜空中辨识度很高。北斗七星本身没有导航价值，但它有一个非常重要的优势：靠近北天极。在夜空中找到了北，你只需要面朝北方，伸开双臂，南、东、西也就出来了。当然，用这种方法进行导航是极为粗略的，无法知道自己的位置。 ②大自然的时钟和人造的钟表 无论是找到某种周期性出现的、全球都能看到的天象及对应时刻，在其他地方这些天象出现时记录下它出现时的本地时刻，还是制造一块走时准确的钟表，任你带到全世界各地去，都是根据时差确定这个地方的经度。 ③电波指路 早在19世纪末，人类就开始尝试利用电磁波进行无线通信。1903年，一种新型交通工具问世了，它就是飞机。飞行员们很快就发现了一种新的导航方式：无线电导航。到20世纪20年代，大功率无线电电台已经遍地开花了，在飞行员眼里，这些无线电广播信号发射源就像航海家眼里的灯塔一样，能够给他们指示必要的方向。上世纪40年代，在天空中出现了另一种飞行器：导弹。和其他航空器一样，导弹也需要导航系统，而且由于是无人驾驶的，它更依赖导航系统。从开始的惯性导航到人类开始进入太空时代，运载火箭和卫星本身当然也需要导航定位，特别是登月飞船，离开导航技术简直寸步难行。 ④天上灯塔 中国研究导航卫星的历史，最早可以追溯到1967年。经历了“北斗一号”双星导航系统和北斗二号的亚太区域导航系统，中国第三代卫星导航系统是在北斗二号的基础上发展起来的，取名为北斗三号。短短两年半时间密集发射了30颗工作卫星，如图所示是北斗三号星座示意图。它有以下特点：空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座；提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。人类的导航定位技术，从北斗星指方向开始，经历了时差定位、无线电导航、最后复归卫星导航系统；从一开始利用自然界存在的天体，接着利用人造的钟表和无线电波，未来会重新利用自然天体，看似又回到了起点，但这并不是简单的重复，而是预示着人类更加灿烂和激动人心的未来。 （1）人类的导航定位技术经历了北斗星指方向、时差定位、 和 阶段； （2）北斗三号系统由 颗卫星组成，借助 （选填“电磁波”或“声波”）进行工作。 考点2、能源与可持续发展 5．（22-23九年级上·北京顺义·期末）下列说法中正确的是（　　） A．风能、水能都是可再生能源 B．电源将其他形式能转化为电能 C．水力发电是将电能转化为机械能 D．电风扇将电能全部转化为机械能 6．（22-23九年级上·北京顺义·期末）下列各种发电方式中，利用可再生能源发电的是（　　） A．风力发电 B．潮汐发电 C．水力发电 D．煤炭发电 7．（21-22九年级上·北京朝阳·期末）下列说法中正确的是（　　） A．垃圾分类有利于环保和节约能源 B．太阳能和核能都属于不可再生能源 C．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的 D．5G信号和4G信号的电磁波在真空中传播的速度不相等 8．（21-22九年级上·北京东城·期末）请阅读《核电站的工作原理》并回答题 核电站的工作原理 你知道吗，核电站的工作原理并不复杂，核心组件主要就是核燃料、控制棒、减速剂和冷却剂。 核电站里的铀-235会被制成直径1cm左右的二氧化铀，像纽扣电池一样一颗一颗地放入“燃料棒”中。十几根“燃料棒”和几十根“控制棒”组成一捆，称为“核燃料组件”。这些棒之间有孔隙，“冷却剂”在孔隙间流动，把核反应产生出来的热量带走，这些热量用来发电。 核反应堆反应时，每个铀-235原子裂捕获一个中子发生裂变时要释放2~3个中子，所释放的中子又能够引起其他的铀-235原子核发生裂变。如果不控制核反应的剧烈程度，核反应产生的热量就要失控。想要控制核反应的剧烈程度，可以通过吸收一部分核反应产生的中子来实现，这个吸收中子的装置叫“控制棒”。“控制棒”在“核燃料组件”中的体积越大，吸收的中子数就会越多。 除了“控制棒”，还要有“减速剂”。因为在裂变反应中，射出的中子有快有慢，只有能量比较低、速度比较慢的那些中子才能有效地被其他的铀-235原子核捕获，从而发生裂变反应。某时刻捕获到中子的铀-235原子核越多，裂变反应就越剧烈。“减速剂”就是用一些质量轻的原子，反复和高速的中子碰撞，几次碰撞之后，中子的速度就会慢慢降下来，以便于铀-235原子核捕获。 铀-235原子核裂变后产生的热量会被“冷却剂”——水带走。水吸收热量后汽化成水蒸气，这样水蒸气就能推动汽轮机从而带动发电机发电啦。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)核电站中的核反应属于 ；（选填“核裂变”或“核聚变”） (2)如果反应堆中的核反应过于剧烈，应该采取的措施是 A．将“控制棒”插入“核燃料组件”     B．从“核燃料组件”中拔出“控制棒” (3)关于“减速剂”的作用，下列说法正确的是 A．可以加剧裂变反应   B．可以减缓裂变反应   C．可以增加核反应放出的中子 (4)核电站发电的全过程中，涉及到的主要能量转化有 。 9．（21-22九年级上·北京昌平·期末）请阅读《“华龙一号”核电技术》并回答问题。 “华龙一号”核电技术 核能作为人类寄予厚望的未来能源之一，其主要应用是核能发电。“华龙一号”是有着中国自主知识产权的第三代核电技术，其研发与创新的核心目标就是要打造全球最高核能安全级别的核电项目。2020年11月27日，“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。 核电站包括哪些设备呢？ 如图所示，核电站主要是由核反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器、安全壳、汽轮发电机和危急冷却系统等重要的设备一起配合工作。核反应堆相当于是电站的心脏，原子核的链式裂变反应就在其中进行，小小的原子核所蕴含的能量却大得惊人，原子核在短时间内发生链式裂变反应，可以爆发巨大的原子核能量。 核电站是怎么把核能转化为电能的呢？ 核电站的核反应堆，用放射性金属轴、钚制成的核燃料，在反应堆设备内发生链式裂变而产生大量的能量，再利用处于高压力下的水带出能量，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。 “华龙一号”是我国自主研发的具有先进设计理念的第三代核电技术，具有安全性高、经济性好、绿色环保等突出特点。“华龙一号”创新性地设计了非能动安全系统（所谓能动是依赖电源，非能动安全系统可不依赖外部电源），“华龙一号”的反应堆上方安装了巨大的冷却水箱，发生严重事故时，即使电厂全部电，在重力作用下水会迅速注入堆箱，冷却堆芯，熔毁，进一步防止爆炸和核原料的泄漏。据统计一台华龙机组年发电量能满足一个中型城市一年的用电需求，一年可节省煤消耗350万吨，减排二氧化碳700万吨，为践行绿色发展做出了巨大贡献。 (1)在核反应堆中，原子核在短时间内发生 反应，可以爆发巨大的原子核能量； (2)“华龙一号”创新性地设计了 安全系统，体现其具有安全性高的特点； (3)生活中有些发电站也不需要通过消耗煤炭来获取能量，请举出一个实例（除核电站外），并说明该发电站把什么形式的能转化为电能。 ( ) 10．（22-23九年级上·北京石景山·期末） 冬奥场馆的“中国智慧” 2022年冬奥会在中国举办，冬奥场馆建设凸显绿色、科技、自主创新等特色，是最新科技成果应用的重要场景。 在低碳能源应用方面，张北柔直工程采用了我国原创的、领先世界的柔性直流电网新技术，满足冬奥场馆的用电需求，预计冬奥期间可减少标煤燃烧12.8万吨，减排二氧化碳32万吨。所谓“柔性直流”，就是灵活可控直流的意思，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。通过这项技术，将张北地区的风能、太阳能等转化的绿电安全高效地输送至北京市，不仅可以把时断时续、不稳定的风电、光伏等清洁能源转换成稳定的电能，还能进行清洁能源的储存、调配，是破解新能源大规模开发利用世界级难题的“中国方案”。 在新能源材料方面，我国自主开发出的碲化镉发电玻璃，不仅具有建筑材料的特性而且能够发电，有弱光性能好、抗衰减等特点，是适用于光伏建筑一体化的新型绿色环保建筑材料，“发电玻璃”之所以能发电是因为在玻璃表面，涂抹了一层碲化镉，具有了光电转化的功能，与常见的太阳能电池板不同，生产同样一块发电玻璃所消耗的时间很短，成本更低，转化效率更高，碲化镉发电玻璃分别应用于国家速滑馆和张家口冬奥会场馆光伏建筑一体化项目，以及赤城奥运走廊项目，践行了绿色办奥的宗旨。 在智慧场馆方面，国家体育馆启用了地磁导航、电子围栏，实现场馆室内高精度导航，其中，地磁导航是一种无源自主导航技术，由于地球上任意一点，都有唯一的磁场大小和方向与之对应，并且与该点的三维地理坐标相匹配，通过不同地域的地球磁场数据确定位置，使它具有“向导”功能，地磁导航不像卫星导航那样需要依赖外界设备传输电磁信号，具有较强的抗干扰和生存能力，借助这一服务系统，观众可自主导航找到座位；而管理人员也可实时获取场馆内人员位置信息。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）碲化镉发电玻璃实现了 能向 能的转换； （2）根据文中信息，判断下列说法中不正确是( ) A．地磁导航需要依赖外界设备通过电磁波传递信号 B．柔性直流电网新技术可以把时断时续、不稳定的能源转换成稳定的电能 C．碲化镉发电玻璃与太阳能电池板相比，具有成本更低、转化效率更高等优势 D．地磁导航的定位原理是由于地球上任意一点都有唯一的磁场大小和方向与之对应 （3）“绿色冬奥，我们在行动”，请写出身边节能减排的生活实例 。 11．（22-23九年级上·北京大兴·期末）阅读《碳中和与能源结构》并回答题。 碳中和与能源结构 碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身直接或间接产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳"零排放"。我国政府将采取有力的政策和措施，使二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 目前大多数的电能来源于燃烧化石能源而获得，煤炭是火力发电的主要燃料，在燃烧化石能源的过程中必定会有碳排放，因此不能简单地认为使用电力汽车就可以减少碳排放。在我国碳排放总量中，煤炭排放的占比超过了60%，而煤电的碳排放约占煤炭总排放的一半，因此在电力工业中实现能源转型，是电力脱碳，实现碳中和的重要途径。优化和升级能源结构，要减少以煤炭为主的化石能源，提高新能源、可再生能源和其他能源的合理利用。目前比较成熟的是风力发电和光伏发电，据不完全统计，2020年我国风电、光伏发电量占全国发电总量的9.67%，火力发电量占全国总发电量的70%。 风力发电和光伏发电无需化石能源又环保，为何不能像火力发电一样被广泛应用呢？第一个原因是风力发电和光伏发电有非连续的特点，具有不稳定性，比如太阳能受光照时间制约，风能受风力和风向制约。第二个原因是储电困难。电网只能容纳约15%的非稳定型发电的电能，风能和太阳能发出来的电，电网是无法全部容纳的。 电能的存储有物理和化学两种方式。物理的方式主要是通过势能等与电之间的相互转化，比如抽水蓄能，利用电力系统负荷低谷时的剩余电量用水泵把水抽到高处，把电能转化为水的势能，当系统发电量不足时，再让水流下来推动发电机发电。化学储能主要是依靠电池，把电力系统剩余电量存储到电池中。但以上储能方式还无法解决大规模储能问题。今后我们的风力发电和光伏发电会越来越多，发电量的波动性也会更强，对电网的时时调度要求会更高，风力发电和光伏发电的存储和运输是目前急需解决的技术问题。 （1）风力发电和光伏发电目前还不能广泛应用的原因是① ② 。 （2）请你列举两条在日常生活中有利于实现碳中和的具体做法或建议。 ① 。 ② 。 12．（22-23九年级上·北京顺义·期末）请阅读《太空舞起“丝绸扇”》并回答问题。 太空舞起“丝绸扇” 2022年7月25日，问天实验舱成功牵手天和核心舱，11月3日，交会后的梦天实验舱顺利完成转位，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。 中国空间站配置了大面积的柔性太阳能电池翼，成为它不折不扣的“能量源泉”。天和核心舱应用的柔性太阳能电池翼，展开面积达67平方米，相当于一个标准单打羽毛球场大小，而问天实验舱配置了2个单翼展开面积超100平方米的太阳能电池翼，厚度只有0.7毫米，薄如蝉翼，梦天实验舱的太阳翼单翼展开面积则达到138平方米。控制如此规模的太阳翼，如同在太空中舞动两面柔软巨大的丝绸扇，任何风吹草动都能让它晃悠摆动。除了驱动装置，太阳翼上还配置了张紧结构，外表看是一根简单的钢丝绳，实际是一套恒力弹簧绳索系统，可通过不断伸缩保证太阳翼的足够刚度和姿态控制。与天和核心舱的太阳翼相比，问天实验舱太阳翼还实现了轴向和径向双自由度的对日定向，能始终以“向日葵”的姿势朝向太阳，确保阳光垂直入射太阳能电池片。 中国空间站采用三结砷化镓太阳能电池，这种材料的太阳能电池光吸收能力强，光电转化效率高，同时还具有抗辐射性，耐高温性等特点，优于硅材料电池。粗略统计，中国空间站内三名航天员一天工作、生活的用电量预计320度左右，而问天实验舱由三结砷化镓太阳能电池组成的电池翼发电功率就高达18千瓦，足以满足舱内设备的正常运转和保证航天员的日常生活。 星空浩瀚无比，探索永无止境！未来，随着各项研究的展开，中国人的飞天梦将更加高远。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）问天实验舱的太阳能电池与天和核心舱的太阳能电池相比，优势是 ；（写出一条即可） （2）从文中信息可知，提高太阳能电池发电量的方法是 ；（写出一条即可） （3）我国空间站内三名航天员一天工作、生活的用电量预计320度左右，而问天实验舱太阳能电池发电功率为18千瓦。请你通过计算说明，问天实验舱的太阳能电池足以满足空间站工作和生活所需用电 。 考点3、粒子与宇宙 13．（21-22九年级上·北京丰台·期末）关于原子和原子结构，下列说法中正确的是（　　） A．原子是由原子核和核外电子构成的 B．原子的质量都集中在电子上 C．原子不可再分 D．原子结构类似实心球 14．（23-24九年级上·北京通州·期末）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甘肃兰州，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的重离子束，用以轰击原子核、原子、分子、固体晶格甚至是生物细胞，从而达到不同的科学目的。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。如果用表示某种离子所带的电荷量、表示一重离子加速器的电压、表示该离子获得的能量，它们之间的关系式可以写成。 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的年轻人。 重离子加速器局部 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）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）通过相同电压的加速器， （选填“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。( ) 15．（23-24九年级上·北京丰台·期末）请阅读《极光》并回答题。 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。如图甲所示，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。 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，如图乙所示。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。 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767THz的紫光和频率约638THz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。 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。 16．（22-23九年级上·北京丰台·期末）阅读《核聚变与中国的“人造太阳”》回答问题。 核聚变与中国的“人造太阳” 2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，标志着我国受控核聚变研究工作又上升到一个新的水平。 人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有如此丰富的能量？科学家们通过研究发现，太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下，原子的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的原子核相互之间的距离很小，易于结合成质量较大的原子核，同时释放出能量。因此，太阳的能源是核聚变释放出来的。 人们也一直在努力尝试实现受控核聚变，进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一，核聚变产能效率高。第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三，核聚变更为安全、清洁。然而，在地球上要想实现受控核聚变，需要将超高温（1亿摄氏度以上）状态下的核燃料，长时间地约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场来约束，并设计了名为托卡马克的实验装置，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中，避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料，人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。 目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开始大规模地开发利用，就可以向人类提供“取之不尽，用之不竭”的能源，这将帮助人类彻底解决能源危机。 （1）“人造太阳”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的； （2）原子是由原子核和 构成的； （3）相比核裂变，核聚变具有的优点是： ； （4）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。 17．（21-22九年级上·北京丰台·期末）阅读《去月球“挖土”》回答问题。 去月球“挖土” 1969年7月20日，阿波罗11号飞船降落在月球。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记。不过，这次登月在科学领域最大的贡献并非他的脚印，而是带回了来自月球的岩石。研究月球样品的重要成果之一，就是发现其中含有氦-3，这让科学家极为兴奋。氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3所能创造的能源，相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少，全球已知且容易取用的只有500公斤左右，而早期探测结果表明，月球浅层的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧。实际上，随着人类对月球认识的加深，科学家发现月球氦-3的总储量很可能更多。 时隔半个世纪的 2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道 。嫦娥五号要完成的任务是最复杂、技术难度最大的，要实现月面自动采样返回，完成探月工程的重大跨越——带回2千克月球样品。所以，它不像嫦娥一号、二号由1个空间飞行器组成，也不像嫦娥三号、四号和五号T1由2个空间飞行器组成，而是由上升器、着陆器、轨道器和返回器这4个空间飞行器像“葫芦娃”一样“串”在一起。 12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。成功着陆后，着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。如图1所示。 12月6日，嫦娥五号探测器成功通过交会对接微波雷达完成中国首次月球轨道无人交会对接，如图2所示。微波雷达是成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。 未来，月球或将成为人类在太空中的“哨所”：月球基地不仅能为人类提供资源，获取科学成果，也将成为人类前往遥远深空的中转站。 (1)随着世界石油价格的持续飞涨，越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球。各国科学家正围绕月球上 的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的 （选填“核聚变”或“核裂变”）发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。也许在未来的某一天，月球将会犹如一世纪中叶的波斯湾。 (2)微波雷达架起了嫦娥五号轨道器和 （选填“上升器”或“着陆器”）之间的鹊桥，借助 （选填“电磁波”或“声波”）实现信息交换。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$