第18章 五、能源与可持续发展-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

77 五、 能源与可持续发展 ▶ “答案与解析”见P41 1. 如图所示为某内燃机工作时的能量流向图, 该内燃机的热机效率是 ,热机带来 了人类文明的进步,也造成了生态环境污染, 请写出一种热机造成的污染: . (第1题) 2. (2024·扬州)家用燃油汽车的发动机主要是 汽油机,下列说法中,正确的是 ( ) A. 汽油机的效率能达到100% B. 汽油机燃烧汽油会造成环境污染 C. 汽油机的一个工作循环中,对外做功4次 D. 汽油机在吸气冲程中只吸入汽油 3. 为节约能源,需提高热机的效率,下列措施 中,不能提高效率的是 ( ) A. 尽量使燃料充分燃烧 B. 尽量减少热机部件间的摩擦 C. 尽量减少废气带走的热量 D. 尽量增加热机的工作时间 4. 同学们都是未来理想能源的探索者 和使用者.关于未来理想能源,下列 说法中不合理的是 ( ) A. 必须能全部转化为电能,可以保证大规模 使用 B. 必须足够丰富,可以保证长期使用 C. 必须足够便宜,可以保证多数人用得起 D. 必须足够安全、清洁,可以保证不会严重 影响环境 5. 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转 化情况如图所示,若输入的化学能为 2000J,输出的动能为300J,则输出的内能 和声能共计 J;输出的有用能量是动 能,则小轿车正常工作时的效率为 . (第5题) 6. 如图所示为某辆汽车工作时的能量流向图, 回忆你所学的内燃机知识,仔细分析该汽车 的能量流向,下列说法中,正确的是 ( ) (第6题) A. 由图可知,汽车最终用于车辆克服空气阻 力的能量占到燃料完全燃烧释放能量 的42% B. 内燃机工作的时候是将机械能转化为 内能 C. 随着技术的进步,该汽车的能量利用率可 以达到100%,因此,只要发展科技,就可 以解决所有的能源问题 D. 由图可知,发动机输出的有用功并没有完 全用于车辆的行驶 7. 节能灯工作时几乎不发热,而一盏60W的白 炽灯工作时,却热得烫手.一盏10W的节能 灯的发光亮度与一盏60W的白炽灯的发光 亮度相当,则60W的白炽灯的发光效率大 约是 ( ) A. 90% B. 83% C. 42% D. 17% 8. (2024·苏州)我国大力发展绿色清洁能源, 减少碳排放以保护环境.下列不属于绿色清 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　能源与可持续发展 实 验 视 频 78 洁能源发电的是 ( ) A. 火力发电 B. 水力发电 C. 风力发电 D. 光伏发电 9. (2024·聊城)随着新能源政策的引 导及风力发电、并网等技术的发展, 我国风力发电开发走在了世界前 列,装机容量居全球第一.某地有一风力发电 站,其中一台风力发电机1s内提供的电能约 为1.8×104J,1年内提供的电能约为4.8× 1011J. (1) 若该风力发电机1s内提供的电能全部 转化为内能,并有70%被水吸收,可以使100g 常温下的水温度升高多少摄氏度? [c水= 4.2×103J/(kg·℃)] (2) 若该风力发电机1年内提供的电能改由 火力发电机来提供,且火力发电机工作时煤 炭燃烧产生的热量约40%转化为电能,则需 要完全燃烧多少千克煤炭? (煤炭的热值q 取3.0×107J/kg) 10. 如图所示为某型号电动轮椅工作原理示意 图.开关S1和S2由绝缘操纵杆控制,能同 时接“1”或接“2”,向前推操纵杆时,轮椅前 进且能调速,向后拉操纵杆时轮椅以恒定速 度后退.已知蓄电池的电压为24V保持不 变,请解答下列问题: (第10题) (1) 当开关S1和S2同时接 (1/2) 时,电动轮椅前进. (2) 若轮椅以3m/s的速度匀速前进了8s, 此过程中轮椅受到的平均阻力为5N,电池 的输出功率为25W,则此过程中,轮椅克服 阻力做功 J,轮椅工作的效率为 %. (3) 当轮椅后退时,电动机的功率是7W,若 此时电流表示数为0.5A,则R2的阻值为 Ω. 11. 如图所示为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙 的水平面相连接而成的装置.将质量为m 的物体从左侧圆弧槽的A 点由静止释放, 最高到达右侧圆弧槽的B 点处;然后物体 再次滑下,最高到达左侧圆弧槽的C点处. 其中A、B 两点距离水平面的高度分别为 H、h.(忽略空气阻力) (第11题) (1) 物体从A点滑到水平面时,重力所做的 功为 . (2) 物体从A 点滑到B 点的过程中,损失 的机械能转化为物体内能的效率为η,则物 体到达B点时温度升高了 .(物体 的比热容用c表示) (3) C点距离水平面的高度为 . 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 5. 不可能 能量的转移具有方向性 6. 太阳 内 电 [解析]在阳光照 射下涂料正面温度高、背面温度低,利 用温度差就可以发电,在此过程中太 阳能先转化为内能,内能通过发电设 备再转化为电能. 7. 机械 化学 [解析]以发电机发 电产生的阻力来制动,此时,将机械能 转化为电能;再给蓄电池充电,将电能 转化为化学能储存起来. 8. (1) 800 (2) 方向性 不变 [解析](1) C919的飞行速度为v= s t= 400km 0.5h=800km /h.(2) 生物航 煤燃烧时将化学能转化为内能,但内 能不能自发地转化为化学能,说明能 量的转化具有方向性.在能量转化和 转移的过程中,能量的总量不变,这是 能量守恒定律. 9. D [解析]题图①中将热水的一部 分内能转移给冷水,使冷水的内能增 加,温度升高;题图②中煤气燃烧时, 煤气的化学能转化为火焰的内能,火 焰的一部分内能被转移给水;题图③ 中下降的球的部分机械能被转移给上 升的球;题图④中蓄电池的化学能转 化为电能,小灯泡亮时将电能转化为 内能和光能.故选D. 能量的转移 内能、机械能和电能都可能发 生转移. 10. D [解析]冲击钻在工作时,有电 流通过电动机,电流做功,消耗的电能 转化为机械能和内能.钻头冲击墙壁, 克服摩擦做功,将机械能转化为内能. 由此可知,在该过程中存在电能、机械 能和内能的转化.故D正确. 11. C [解析]光电池板将光能转化 为电能,A错误;照明灯将电能转化为 光能,B错误;小风扇利用电磁感应, 将机械能转化为电能,C正确;蓄电池 放电时,将化学能转化为电能,D错误. 12. B [解析]据题意可知,小球在从 A点滚动到B点的过程中,由于克服 轨道的摩擦力f做功而消耗的机械 能ΔE=100J-80J=20J,这部分机 械能将转化为内能;小球在从B点向 左侧滚动到所能达到的最高位置的过 程中,因f不变,s变小,故消耗的机 械能ΔE'<ΔE=20J,据能量守恒定 律可知,小球滚动到左侧所能达到的 最高位置时具有的机械能满足80J- 20J<E<80J,即60J<E<80J,故 选B. 13. 内能 做功 机械能 [解析]在 用电低谷时段利用电网多余电能驱动 压缩机压缩空气,对空气做功,使空气 内能增大.在用电高峰时段高压空气 被释放,膨胀对外做功,使膨胀机转 动,将内能转化为机械能,带动发电机 产生电能输送至电网. 14. 做减速直线运动直至静止 金属 棒的动能不断转化为电能再转化为内 能,直至动能为零 [解析]金属棒ab 从倾斜导轨进入水平导轨时,以一定 的速度向右运动(具有动能),由于金 属棒ab属于闭合回路的一部分导体 且进入水平导轨后做切割磁感线运 动,所以金属棒ab中会产生感应电流 (动能转化为电能);由于导轨和金属 棒有一定电阻,电流流过导轨和金属 棒会产生热量,所以电能又转化为内 能,内能最终散失到空气中,导致金属 棒的动能越来越少,直至为零,金属棒 ab静止. 15. B [解析]据能量守恒定律和 题 意:P电 =P机 +P热,即 UI= Fv + I2R,R = UI-Fv I2 = 110V×5A-500N×0.9m/s (5A)2 =4Ω. 五、 能源与可持续发展 1. 35% 大气污染(合理即可) 2. B 3. D 4. A 5. 1700 15% [解析]据题意, E总=2000J,E有用=300J,则据能量 守恒定律,输出的内能和声能E= E总-E有用=2000J-300J=1700J; 小轿车正常工作时的效率η= E有用 E总 × 100%=300J2000J×100%=15%. 6. D [解析]由图可知汽车最终用于 车辆克服空气阻力的能量占发动机输 出有用功的42%,故A错误;内燃机 工作的时候将内能转化为机械能,故 B错误;随着技术的进步,该汽车的能 量利用率不能达到100%,故C错误; 由图可知,发动机输出的有用功用于 多方面,并没有完全用于车辆的行驶, 故D正确. 7. D [解析]节能灯正常工作时消耗 的电能W=Pt=10W×t,白炽灯正 常工作时消耗的电能W'=P't= 60W×t,则60W的白炽灯的发光效 率大约是η= W W'×100%= 10W×t 60W×t× 100%≈17%.故选D. 8. A [解析]太阳能、水能、风能都是 可再生能源,且利用其发电没有碳排 放,火力发电燃烧煤等物质,有碳排 放,故选A. 9. [解析](1) 根据题意得,Q吸 = 70%W电=70%×1.8×104J=1.26× 104J,由Q吸=c水 m水 Δt可得Δt= Q吸 c水m水= 1.26×104J 4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg = 30℃.(2) 根据题意得,Q火= W电' 40%= 4.8×1011J 0.4 =1.2×10 12J,煤炭质量 m= Q火 q = 1.2×10 12J 3.0×107J/kg =4×104kg. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 14 10. (1) 1 (2) 120 60 (3) 20 [解析](1) 由题意可知,向前推操纵 杆时轮椅前进且能调速,说明电动机 和滑动变阻器串联,由电路图可知,此 时开关S1和S2应同时都接“1”.向后 拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退,说 明电动机与定值电阻串联,由电路图 可知,此时开关S1 和S2 应同时都接 “2”;电动轮椅既能前进又能后退,是 因为电动机线圈中电流的方向能够改 变.(2) 因轮椅匀速前进时处于平衡 状态,受到的牵引力和阻力是一对平 衡力,所以,轮椅受到的牵引力F= f=5N,轮椅克服阻力做功W=fs= 5N×3m/s×8s=120J,电流做功 W'=Pt=25W×8s=200J,此过程 中轮椅工作的效率η= W W'×100%= 120J 200J×100%=60%. (3) 当轮椅后退 时,电动机和R2串联,电流表测电路 中的电流,由P=UI可得,电动机两 端的电压UM= P' I= 7W 0.5A=14V ,因 串联电路中总电压等于各分电压之 和,所以,R2 两端的电压U2=U- UM=24V-14V=10V,由欧姆定律 可得R2 的阻值R2= U2 I = 10V 0.5A= 20Ω. 11. (1) mgH (2) g(H-h)η c (3) 2h-H [解析](1) 质量为m的 物体受到的重力G=mg,物体从A点 滑到水平面时,重力所做的功W= GH=mgH.(2) A、B两点距离水平 面的高度分别为H、h,物体从A点滑 到B点的过程中,损失的机械能(重 力势能的减少量)ΔE =GΔh= mg(H-h),损失的机械能转化为物 体内能的效率为η,则物体增加的内 能(吸 收 的 热 量)Q吸 = ΔEη = mg(H-h)η,物体到达B 点时温度 升高值 Δt= Q吸 cm = mg(H-h)η cm = g(H-h)η c . (3) 再次滑下的过程,水 平面的粗糙程度不变,长度也不变,即 物体克服摩擦力做的功不变,即损失 的机械能不变,所以达到C点时物体 的机械能(此时只有重力势能)EC= EB-ΔE=mgh-mg(H -h)= mg(2h-H),C点距离水平面的高度 hC = WC G = EC G = mg(2h-H) mg = 2h-H. 第十八章复习 ［知识体系构建］ 运动 化石能源 核能 可否从自然 界源源不断地获取 利用技术状况 对环境的污染情况 不可再生 非清 洁 经济 原子核的变化 裂 聚 光电 光化 保持不变 方向性 E有用 E总 ×100% ［高频考点突破］ 典例1 A [解析]风能作为一种能 从自然界直接获取的能源,清洁无污 染且可再生,被人类反复利用,属于可 再生的清洁能源,故A符合题意,B、 C、D不符合题意. [跟踪训练] 1. C 典例2 A [解析]球在被踢的过程 中,其内部装置工作,是将动能转化为 电能.然后将电能转化为化学能储存 在蓄电池中.LED灯发光时,蓄电池 将化学能转化为电能,电能再转化为 光能,故A正确,B、C、D错误. [跟踪训练] 2. C [解析]由题意可知整个过程是 太阳能电池将太阳能转化为电能,蓄 电池将电能转化为化学能储存起来, 晚上蓄电池对外放电,将化学能转化 为电能供应路灯工作,路灯工作时将 电能转化为光能,故C符合题意. 典例3 (1) 如图所示 (2) UIt U-IR U ×100% (典例3图) [解析](1) 电动机在工作时,消耗电 能,产生机械能和内能,且所产生的机 械能应大于所产生的内能.(2) 因为 消耗的电能W=UIt,线圈产生的热 量Q=I2Rt,所以电能转化成的机械 能W机 =W -Q =UIt-I2Rt= It(U-IR),η= W机 W ×100% = It(U-IR) UIt ×100%= U-IR U ×100%. [跟踪训练] 3. (1) 80% 1 (2) 85 [解析](1) 电 动机提供的电功率P电=UI=50V× 10A=500W;由题知,骑行时电动自 行车所受阻力f= 1 15G= 1 15× (m人+ m车)g= 1 15× (50kg+10kg)× 10N/kg=40N,因为电动自行车做匀 速直线运动,所受牵引力和阻力平衡, 大小相等,所以牵引力F=f=40N, 电动机的机械功率P机械=Fst=Fv= 40N×10m/s=400W,电动机的效率 η= W机械 W电 ×100%= P机械t P电t×100%= P机械 P电 ×100% = 400W 500W ×100% = 80%;不计电动机的机械部件间的摩 擦,则电动机线圈的发热功率为 P热=P电-P机械=500W-400W= 100W,根据P=I2R得,线圈的电阻 R线圈= P热 I2 =100W(10A)2=1Ω. (2) 由于 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 24