2025年中考物理科普阅读题专项：能源与可持续发展

2025年中考物理科普阅读题专项：能源与可持续发展 一、科普阅读题 1．阅读《火星探测器》，回答问题。 火星探测器 “冥昭甍暗，谁能极之？”2300多年前，我国浪漫主义诗人屈原用长诗《天问》，向宇洪荒、天地自然发问。神秘而璀璨的星空，自古以来就令生活在地球上的人们充满好奇与向往。 2020年7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天探测号”探测器，火箭飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星之旅。 “天问一号”在距离火星约220万公里处，获取了首幅火星图像。图中，火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、子午高原斯基亚帕雷利坑以及最长的峡谷一水手谷等标志性地貌清晰可见。 美国洞察号探测器是NASA在2018年5月发射升空的火星探测器，在2018年11月成功登陆到火星表面。与之前的探测器不同，洞察号探测器的主要任务是探索火星的内部，包括要了解火星内核的大小、成分、物理状态、地质构造以及火星内部温度、地震活动等情况。虽然核电池优势明显，洞察号探测器依旧使用太阳能电池板。据2021年2月13日的报道，火星掀起了沙尘暴，大量灰尘覆盖了洞察号火星探测器的太阳能电池板上。前文已经提到洞察号探测器的主要能量来自太阳能，在太阳能电池板被灰尘覆盖的情况下，洞察号探测器获得的能量大大减少。所以NASA宣布洞察号火星探测器将进入节能模式。再加上火星当前处于冬季，所以它离太阳的距离也达到了最远，在这个情况下，洞察号探测器的太阳能电池板只能产生大约27%的能量。虽然工程师尝试设法“吹”走太阳能电池板的灰尘，但是都没有成功。 2021年3月15日北京出现十年未遇的沙尘暴。总面积约17000平方公里的北京市，总面积约1300平方公里的北京市区，无论路面，房顶还是车顶都盖了一层厚厚的金色被子。如图所示，25块地砖正好1m2，把土收集起来，用天平测量其质量约20g。 （1）中国探测器首次拍摄到火星的图像照片，探测器距火星距离 2倍焦距（选填“大于”或“等于”或“小于”） （2）美国洞察号探测器所需的巨大的电能能量来源于 （选填“太阳能”或“核能”） （3）北京市区沙尘总质量约是 吨。 2．阅读下列材料，回答问题。 许多人认为风力应该取代燃油与煤矿做为发电的能源。上图的结构物是藉由风力转动叶片的风车。这些转动让风车推动的发电机产生电能。风越强，风车的叶片转动越快，产生的电力越多。但是在真实环境中，风速和电力并没有直接关系。以下是真实环境中风力发电机的四个运作条件。 ①当风速达到v1的时候，叶片开始转动。 ②当风速是v2的时候，所产出的电力（W）会达到最大。 ③基于安全的理由，当风速大过v2的时候，叶片的转动不会增加。 ④当风速达到v3的时候，叶片会停止转动。就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动得越慢。 （1）风力发电是将 能转化为电能； （2）下列风速与电力的关系图中， 满足上述的四个运作条件； A． B． C． D． （3）就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动越慢这是因为海拔较高的地区 （选填“空气稀薄”或“温度较低”）。 3．请你阅读下面短文，回答问题 从发射到登月，从采集月壤到飞离月球，从样品交接到最后返回器降落地球，嫦娥五号的每一步走得都是惊心动魄。现在，大家悬了23天的心终于可以放下了，嫦娥五号的返回器成功在内蒙古的四子王旗预定着落区降落！嫦娥五号任务已经宣告圆满成功，整个过程非常完美。 宝贵的月壤终于被带回地球，这是人类近半个世纪以来的首次。这些月壤能让我们了解到月球十几亿年前的空白史，也能让我们知道月壤中的成分，尤其是地球上十分稀缺的氦-3，它们能被用于未来的可控核聚变，仅100吨就能满足全人类一年所需的能量。 （1）嫦娥五号利用 （选填“电磁波”、“超声波”或“次声波”）将信息传回地面控制中心。 （2）在太阳内部，发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）产生光和热。氦-3可用于未来的可控核聚变，产生的核能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。 4．阅读材料，回答问题。 中国新一代“人造太阳” 2023年4月12日21时有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。 核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氘核（）在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。如果要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行。要实现受控核聚变，需要将超高温状态下的核燃料长时间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，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，线圈用超导材料制成，可产生强大的电流和磁场，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。 (1)原子是由原子核和 组成的； (2)在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是磁场对运动的 可以产生力的作用； (3)若1g核材料发生核裂变反应产生的能量为，则相同质量的核材料发生核聚变产生的能量至少为 J； (4)与核裂变相比，核聚变的优点是 。（写出一条即可） 5．请仔细阅读下文，按要求回答问题 气候与热污染夏季的海边，海风轻拂，昼夜温差小，气候宜人．而沙漠的夏季，白天气温可达60℃，夜晚能降低到10℃.这是因为水的比热容比沙石的大，水和沙石上升相同的温度，水能吸收更多的热量．因而，在相同受热的情况下，水的温度变化比沙石小得多，水起到了很好的调节气温的作用． 气温不仅受自然环境的影响，还受人造环境的影响．城市的工业、交通和生活，每天都消耗大量的燃料．燃料燃烧产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分散失在周围空间，造成环境热源．电力、冶金、石油、化工、造纸等行业，它们通过冷却水和烟囱向环境散热，造成工业热污染；汽车、空调、冰箱等现代化家庭设备工作时，都向环境散发热量；城市里过多的人口散发的热量也很可观…… 大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2/5，从而使城市的温度升高，这就是常说的热岛效应…… （1）请在文中关于“海边昼夜温差小”的原因的句子下面用笔画上横线 ． （2）从文中找出两个造成热岛效应的原因： ① ② （3）如何减小环境的热污染，请你提出一条合理化的建议： 6．阅读短文，回答问题。 太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源，太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线。太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料；太阳能电池有很多优点，如使用寿命长，保养费用极低；但缺点是效率低，理论上最高效率η只有25%，制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵。我市部分交通道路上使用了风光互补LED路灯，它无需电网供电，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示。    （1）白天阳光照射太阳能电池板时，能量的转化情况是： ； （2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于 （选填序号：①导体，②半导体，③超导体）； （3）这套风光互补路灯中两只LED灯并联连接，灯上标有“12V，36W”字样，两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为 A； （4）一套LED路灯与一只300W的传统路灯发光亮度相同，那么用400套风光互补路灯替换传统路灯，每天正常工作10小时可节约用电 ； （5）某一家庭年耗电1500，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为PI=800W/m2，按1年200天，每天5h光照计算，同时配有高效（η2=100%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是 m2 7．阅读下面的材料，解答问题 山东菏泽向“大气污染宣战” 某环保局研究表明：“PM2.5来源中，机动车的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”．“减少污染排放，还我一片蓝天”成为每一个公民的责任．下面是菏泽有关部门针对“节能减排”采取的部分措施第三项措施首批50辆LNG（液化天然气）新能源公交车已经投入运营，如图所示．为了方便市民出行，市区公交车全面安装“北斗导航系统”，市民可以通过手机（导航系统接收器）查询公交车的动态位置． 据有关资料显示：尾气中的有害气体排放明显减少：90%CO、24%CO2、90%SO2、39%NO、无粉尘排放，因此天然气被称为绿色能源．其它性能指标的比较： 根据下表提供的信息，通过计算说明： 热机效率 热值 价格 天然气发动机 η2=45% q2=2.3×107J/m3 4.5元/m3 汽油发动机 η1=30% q1=4.6×107J/kg 9.0元/kg ①天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功是多少？做同样多的有用功，汽油车需要燃烧多少千克汽油？ ②若某公交汽车每天消耗100m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是多少？ 8．阅读下列知文，回答问题。 太阳能汽车 太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车，相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。从某种意义上讲，太阳能汽车也是电动汽车的一种，所不同的是电动汽车的蓄电池靠工业电网充电，而太阳能汽车用的是太阳能电池。太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，用来驱动汽车的电动机以及用作汽车辅助设备的能源，多余电能会在锂电池中储存起来备用，如图1所示为某公司设计的太阳能概念汽车，车顶和车头盖配置了高效率的多晶硅太阳能电池板，该车的最高车速能达到100km/h。而无太阳光时最大续航能力在75km左右，太阳能驱动汽车和给锂电池充电的示意图如图2所示。    （1）太阳能属于清洁能源，也属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池工作过程中利用太阳能转化为 能； （2）单块太阳能电池板在阳光的照射下输出电压为25V，若某时刻的输出电流为4A，则此时单块电池板的输出功率为 W，电池板接收太阳能辐射的功率 （选填“大于”“小于”或“等于”）输出功率； （3）若锂电池的容量为“180V 100Ah”，在晚上行车时，汽车以60km/h匀速行驶，电动机功率为14kW，辅助设备功率为1kW，则理论上充满电的汽车最大行驶路程为 km； （4）为了提高太阳能汽车的续航能力，从太阳能电池板的角度看，你认为可以采取的措施 （合理即可）。 9．阅读短文，回答问题。 风光互补 风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池板、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。风光互补系统是由太阳能电池板和风力发电机两种发电设备共同发电的。如图所示是“风光互补路灯”。有阳光时，太阳能电池板发电；有风时，风力发电机发电；两者兼备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。蓄电池在使用过程中，充电至90%时停止充电。表所示为某型号风光互补路灯配置的相关参数。当风速在5~12m/s时，风力发电机输出功率与风速的三次方成正比。 风力发电机 太阳能电池、蓄电池 最小启动风速 1m/s 太阳能电池功率 0~200W 最小充电风速 3m/s 太阳能转换效率 15% 最大限制风速 12m/s 蓄电池容量 400A·h 最大输出功率 400W 蓄电池电压 12V 对比传统路灯，风光互补路灯以自然界中的太阳能和风能为能源，不向大气中排放污染性气体，致使污染排放量降低为零。长久下来，对环境的保护不言而喻，同时也免除了后期大量电费支出的成本。 （1）太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电时，将 能转化为电能； （2）风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的 （选填“电源”或“用电器”）。 （3）蓄电池充电至90%时储存的电能，若全部用于给“12V80W”的LED路灯供电，可供路灯连续正常工作 h； （4）若太阳能电池板的总面积为5m²，在某时间段光照1h，太阳能电池板平均发电功率为180W，则1m²的太阳能电池板1h所接收到的太阳辐射的能量至少为 J； （5）当风速为6m/s时，持续光照10h，蓄电池的电量也只由20%充到了70%，则太阳能电池板发电的平均功率为 W。 10．阅读短文，回答问题 未来是电动汽车的时代 目前研究开发中电动车有两类具有实际应用前景，一是太阳能电动车，二是立足于氢能基础上的燃料电池汽车。前者将太阳能转化为电能，能源来源无限且无污染。后者以氢为燃料，通过化学反应产生电流并排出水，能实现可循环利用和零排放。下图是一辆设计中的太阳能汽车动力部分的电路简图。设阳光在1小时内辐射到车上太阳能电池的光能接受板上的平均值为3.6×107J。行驶时，可通过改变滑动变阻器的电阻来调节电动机转速从而改变汽车行驶速度。当滑动变阻器滑片在最左端时，汽车的行驶速度最大，此时电压表示数为180V，电流表示数为15A。（电池、电动机电阻不变） （1）汽车以最大速度行驶时电动机每分钟消耗的电能是多少？ （2）当滑片向右移至某一位置时，汽车的行驶速度小于最大速度。此时电压表示数为150V，电流表示数为10A，则此时滑动变阻器接入电路的电阻大小是多少 ？每小时电动机消耗的电能与滑动变阻器消耗的电能之比是多少？ （3）以汽油为燃料的汽油车对环境会造成污染，请提出城市治理汽车污染的一条合理化建议： ； （4）目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍。请你针对这种现象，给有关部门提出一条合理建议： ； （5）就目前的情况看，氢气作燃料的汽车要投入使用前，你认为还要研究解决的问题有哪些： 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． 大于 太阳能 2.6×104 【详解】（1）[1]中国探测器拍摄到火星图像照片时相当于照相机，所以此时物距大于两倍焦距。 （2）[2]探测器使用的是太阳能电池板，太阳能电池板将太阳能转化为其它能量储存起来，所以他需要的能量来源于太阳能。 （3）[3]沙子覆盖的面积为 北京市区沙尘总质量约为 2． 机械 B 空气稀薄 【详解】(1)[1]风力发电机是通过空气流动带动发电机运动产生电能，即是利用电磁感应现象的原理制成的，故是将机械能转化为电能。 (2)[2]根据真实环境中风力发电机的四个运作条件可以对应判断出变化情况，故B图符合题意。 (3)[3]就相同的风速而言，在海拔越高的地方，风车转动越慢这是因为海拔较高的地区，空气越稀薄。 3． 电磁波 核聚变 不可再生 【详解】(1)[1]真空不能传声，且光速远大于声速，则嫦娥五号是利用电磁波将信息传回地面控制中心的。 (2)[2]太阳的内部无时无刻都在发生着核聚变，产生光和热。 [3]核能属于不可再生能源。 4．(1)核外电子 (2)带电粒子 (3) (4)安全、清洁 【详解】（1）原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。 （2）在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是磁场对运动的带电粒子可产生力的作用。 （3）相同质量的核材料发生核聚变产生的能量至少为 E=4×8.2×1010J=3.28×1011J （4）与核裂变相比，核聚变的优点是安全、清洁。 5． 这是因为水的比热容比沙石的大， ① ② 略 【详解】（1）文中“这是因为水的比热容比沙石的大”这句话能说明海边为什么昼夜温差小；（2）燃料燃烧和大城市排放的热量都是造成热岛效应的因素；（3）减小煤炭的使用量可减少对环境的污染． 6． 太阳能转化为电能 ② 6 912 7.5 【详解】（1）[1]白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能电池板将太阳能转化为电能。 （2）[2]太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于半导体。 （3）[3]两个LED灯并联且正常发光，由 可得，通过每个LED灯的电流 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过光控开关S的电流 （4）[4] 400套风光互补路灯每天工作10小时可节约电能 （5）[5]根据 1年内接收的太阳能通过太阳能电池转化的电能 则太阳能电池板的面积 7．①天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功是1.035×107J； 做同样多的有用功，汽油车需要燃烧0.75千克汽油； ②若某公交汽车每天消耗100m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是225元 【详解】试题分析：①根据η=和W总=Vq天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功；根据有用功相同以及η=和W总=mq求出需要汽油的质量； ②先求出燃烧1m3天然气可节约的资金，然后进一步求出天然气汽车每天节约的运行成本． 解： ①由η=可得，1m3天然气燃烧，通过发动机能做的有用功： W有用2=η2Vq2=45%×1m3×2.3×107J/m3=1.035×107J； 根据题意可得，W有用2=W有用1 即1.035×107J=η1mq1=30%×m×4.6×107J/m3 m=0.75kg； ②燃烧1m3天然气可节约的资金：0.75×9元﹣4.5元=2.25元 天然气汽车每天节约的运行成本是2.25×100=225元． 答： ①天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功是1.035×107J； 做同样多的有用功，汽油车需要燃烧0.75千克汽油； ②若某公交汽车每天消耗100m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是225元． 8． 可再生 电 100 大于 72 见解析 【详解】（1）[1][2]太阳能可以从自然界中源源不断获得，属于可再生能源；太阳能电池工作时将太阳能转化为电能。 （2）[3]由可知，此时单块电池板的输出功率为 [4]太阳能转化为电能的效率小于100%，故电池板接收太阳能辐射的功率大于输出功率。 （3）[5]锂电池可提供的最大电能为 根据可知，理论上充满电的汽车最大行驶时间为 根据可知，理论上充满电的汽车最大行驶路程为 （4）[6]为了提高太阳能汽车的续航能力，从太阳能电池板的角度看，可以增大电池板的面积增加对太阳能的转化从而提高续航能力。 9． 可再生 风 用电器 54 8.64×105 190 【详解】（1）[1] 太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源。 [2] 风力发电时，利用电磁感应原理，将风能转化为电能。 （2）[3] 风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，相当于电路中的用电器。 （3）[4] 蓄电池充电至90%时储存的电能为 可供路灯连续正常工作时间为 （4）[5] 光照1h，太阳能电池板产生的电能为 则太阳能电池板1h所接收到的太阳辐射的能量为 则1m²的太阳能电池板1h所接收到的太阳辐射的能量至少为 （5）[6] 蓄电池的电量增加值为 则发电的总功率为 当风速在5~12m/s时，风力发电机输出功率与风速的三次方成正比，由表格数据可知风速为时，风力发电功率为400W，设风速为时风力发电功率为，则有 解得，则太阳能电池板发电的平均功率为 10． 1.62×105J 3Ω 5∶1 对尾气排放进行监测，未达标者不得上路等 设置专门收购废旧电池地点，分类回收等 氢气的大量生产问题、装置的安全等 【详解】（1）[1]当滑动变阻器滑片在最左端时，由图可知，此时电路中只有电动机，电压表示数即电压电压，为180V，汽车以最大速度行驶时电动机每分钟消耗的电能 W=UIt=180V×15A×60s=1.62×105J （2）[2][3]当滑片向右移至某一位置时，电动机与调速电阻串联，电压表测电动机两端电压为150V，由并联电路电压关系可得调速电阻两端电压为 UR=U-UM=180V-150V=30V 根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的电阻 电动机与滑动变阻器消耗的电能之比 （3）[4]因汽车污染主要与汽车燃料有关，所以可以改用清洁型燃料、使用电力汽车等可以治理汽车污染问题。 （4）[5]避免乱扔废旧电池可以：回收废旧电池；进行公德宣传；垃圾分类处理等。 （5）[6]因氢气具有可燃性。作为燃料首先要解决其贮藏和运输的安全问题，同时氢气作为新能源，如何制得大量廉价的氢气也是目前氢能源没有大量应用的主要问题。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$