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第十九章 《电磁波与信息时代》
第二十章 《能源与能量守恒》单元测试卷
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分。在每小题
给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 使用蓝牙耳机接听手机来电的信号传输示意图如图所示。蓝
牙通信的电磁波( B )
A. 是蓝光
B. 波长比手机通信的电磁波短
C. 在真空中传播速度为340 m/s
D. 在真空中的传播速度比手机通信的电磁波小
B
2. 下列关于电磁波和通信技术的说法正确的是( A )
A. 用三颗同步卫星可以实现全球通信
B. 手机在偏远山区没信号,是因为电磁波的频率变小了,传播
距离变短了
C. 手机5G技术“传输的信息多”主要是其电磁波比4G技术的
传播速度快
D. 卫星通信是利用超声波传递信息的
A
3. 雷达在搜寻目标时,发射电磁波对目标进行照射,并接收其
回波,若接收到回波所用时间为1.2×10-4 s,则此目标距雷达
( C )
A. 36 km B. 72 km C. 18 km D. 9 km
C
【能源主题】我们的生产生活总离不开能源的利用,运用相关的物理知识,完成4~6题。
4. 下列物质都属于新能源的是( B )
A. 电能、水能、风能 B. 太阳能、地热能、潮汐能
C. 石油、沼气、酒精 D. 石油、天然气、煤
B
5. 下列关于核能开发的说法,你认为正确的是( C )
A. 停止开发核能,因为开发核能会带来可怕的核泄漏,弊远大
于利
B. 核能不是一种稳定、高效、清洁的能源,还没有好的方式和
平利用核能
C. 发电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能
D. 核能开发是绝对安全的,即使有核泄漏也是清洁无污染的
C
6. 下列有关能源的说法正确的是( B )
A. 能量的总量守恒,所以无需节约能源
B. 提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心
C. 氢燃料发动机能够将化学能全部转化为机械能
D. 要“绿色发展”就不能使用常规能源
B
7. 关于能量的转化和守恒,下列说法正确的是( A )
A. 风力发电机发电时,将机械能转化为电能
B. 用电热水器给水加热时,效率可以达到100%
C. 在酒精燃烧放热的过程中,内能转化为化学能
D. 生物质能、化石能、潮汐能、风能都属于可再生能源
A
二、填空题:本大题共11小题,每空1分,共40分。
8. 如图是太阳能充电宝同时为两部手机充电的情景。充电时,
手机中的锂电池相当于电路中的 (选填“电源”或
“用电器”);两部手机在电路中的连接方式为 联;手机
既是无线电发射台,又是无线电 。
用电器
并
接收台
9. 广东汕头市南澳风力发电场位于南澳东半岛果老山脉,山巅
有风车阵,与蓝天大海,组合成一幅壮丽的南粤山水新风景线
(图甲),风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。
(1)风力发电利用的是风能,风能是清洁的、 (选填
“可再生”或“不可再生”)能源。
可再生
(2)风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能,通常用密
度 ,硬度 (前两空均选填“大”或“小”)的复合
材料制成,叶片形状像飞机的机翼,若叶片位置和风向如图乙
所示,由于叶片两面的空气 不同产生压强差,而受到
向上的力使风叶旋转。
小
大
流速
(3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机,利用
原理,实现机械能转化为 。
电磁
感应
电能
10. 如图是一辆低碳化未来汽车,车顶部装有高效光电转换
器,它可将 能转化为电能;车轮的轮毂其实是风力发
电机,可以把捕捉到的风能转化为 能。
太阳
电
11. 如表所示为某品牌工程用绿光激光笔的部分参数,该笔的
电池充满电可以储存 J的电能,该激光笔工作时
的输出功率为 W,该激光在空气中传播的频率f约
为 Hz。(光在空气中传播的速度约为3×108 m/s)
输出电压 3 V
工作电流 200 mA
电量 2 000 mA·h
激光在空气中的波长λ 约500 nm
2.16×104
0.6
6×1014
12. 如图所示是太阳能LED照明路灯,它主要由太阳能电池
板、LED灯等部分组成,LED是一种发光二极管,发光二极管
具有 导电特性,可以用它来判断电流方向。清洁无污
染的太阳能是太阳内部氢原子核发生 (选填“裂变”或
“聚变”)时释放出的核能,太阳能是 (选填“可再
生”或“不可再生”)能源。
单向
聚变
可再生
【科技发展主题】科技不断发展,既给特殊人群带来了便利,也让我们的生活更加绚丽多彩。请运用相关的物理知识,完成13~14题。
13. 澳大利亚莫纳什大学的研究团队正在开发一种不需要正常视觉
系统的“仿生”眼球。如图所示,这一技术由一系列镜片和电极组
成,包含摄像头、眼球运动传感器、数字处理系统,以及无线发送
设备。通过眼球追踪技术,这些摄像头的移动与常人眼球类似,所
成的像是 (选填“实”或“虚”)像,而后通过 波传
递信息,产生粗略的图像传入大脑。
实
电磁
14. 巴黎奥运会时,伊利用800架无人机把中国粉丝对奥运健儿
们的祝福送往赛场,点亮巴黎的夜空。
(1)如图甲所示为某款无人机,该无人机上所用电池充电时,能
量转化方式是 能转化为 能;该无人机上电动机
的工作原理是 ;该无人机在实
现遥控控制及精准定位导航时是利用 (选填“电磁
波”或“超声波”)传递信息的。
电
化学
通电线圈在磁场中受力转动
电磁波
(2)某次毕业照拍摄过程中出现了如图乙所示的画面,摄影师通
过调整,拍出了画面丙。摄影师的调整方法是让无人机飞得
更 (选填“高”或“低”)一些。
(3)部分无人机已经开始采用氢燃料电池,续航时间长约4个多
小时,具备超远距离图像传输、超视距遥控、精准定位导航等
功能。该电池工作时发生的能量转化是 能转化
为 能。
高
化学
电
15. 行驶在水平地面上的汽车,汽油机飞轮的转速为2 400 r/min,在1 s
内汽油机完成 个冲程。若汽车行驶过程中消耗汽油2 kg,则这些
汽油完全燃烧能放出 J的热量。在紧急刹车时,刹车片会发
烫,这是通过 的方式增加物体内能的;汽车在制动过程中,速
度不断减小,能的总量 (选填“减少”“增加”或“不变”),
转化获得的能量无法自动转化为机械能,这是因为能量的转化具有
。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
80
9.2×107
做功
不变
方
向性
16. 作为传统燃油汽车燃料的汽油和柴油是 (选填
“可再生”或“不可再生”)能源,为减少燃油车对环境的污
染,我国大力发展新能源汽车。如今,我国新能源汽车的多项
技术已领跑世界,如图是某国产新能源无人驾驶清扫车,该车
通过接收北斗卫星导航系统发送的 (选填“电磁波”
或“超声波”)来实现无人驾驶。
不可再生
电磁波
17. 小明根据物理课本电与磁的内容绘制的思维导图如图所
示,图中A为发电机的原理,即 ,
(选填“扬声器”或“动圈式话筒”)也是利用这一原理工
作的;B为广播、移动电话传递信息的载体,即 。
电磁感应
动圈式话
筒
电磁波
18. 中国“人造太阳”(ITER计划)研究的是受控核聚变,这与
我国正在运行的核电站获得核能的方式 (选填“不
同”或“相同”);目前被人类广泛运用的核能是
(选填“可再生”或“不可再生”)能源;ITER计划中首个
大型超导磁体线圈位于超导磁体的底部,当线圈中有强大电流
通过,周围就会产生强大的 。
不同
不可再
生
磁场
三、计算题:本大题共2小题,第19小题10分,第20小题8分,共18分。
19. 社会发展到今天,能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能
的未来能源,以维持人类社会的持续发展。热核聚变是在上亿摄氏度的
高温条件下,利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变
反应中释放出来的核能提供大量的热量,就像造出一个“人造太阳”。
反应后的生成物是无放射性污染的氦。于2010年建成的试验反应堆,可
以在16 min产生1.44×1012 J的热量。据媒体报道:1 L海水提取的氢的同
位素,在完全聚变反应中释放的能量相当于300 L汽油完全燃烧所释放
的热量。求:
(1)若汽油的密度为0.7×103 kg/m3,300 L汽油的质量是多少?
(1 L=1×10-3 m3)
解:(1)汽油的质量
m=ρV=0.7×103 kg/m3×300×10-3 m3=210 kg;
(2)若汽油的热值为5×107 J/kg,300 L汽油完全燃烧时释放多少
热量?
解:(2)汽油完全燃烧释放的热量
Q=mq=210 kg×5×107 J/kg=1.05×1010 J;
(3)大约需要从多少升海水中提取氢的同位素,在发生聚变时才
可以产生1.44×1012 J的热量(结果取整数)?若这些热量转化为
电能的效率为50%,则它可以供给一台电功率是2 kW的空调正
常工作多少小时?
解:(3)1 L海水可产生的热量是1.05×1010 J,
则产生1.44×1012 J热量需要海水的体积
V==≈137 L,
可供一台空调工作的时间
t====3.6×108 s=1×105 h。
答:略。
20. 太阳能路灯的电源是由太阳能电池板和蓄电池构成的。它
能将太阳能转化为电能后给蓄电池充电,充电时电能被转化为
化学能储存起来,夜晚再为路灯供电。设在一定时间内,太阳
辐射到太阳能电池板的能量为2.7×107 J。求:
(1)这些能量与完全燃烧多少千克的煤放出的热量相当?(煤的
热值为3.0×107 J/kg)
解:(1)由题知,煤完全燃烧放出的热量(等于吸收的太阳能),
即Q放=2.7×107 J,
由Q放=mq可得,需要完全燃烧煤的质量
m===0.9 kg;
解:(2)使用太阳能路灯的有用能量
W电=Pt=35 W×60×3 600 s=7.56×106 J,
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量(总能量)
W总=2.7×107 J,
该太阳能路灯的能量转化效率
η=×100%=×100%=28%。
答:略。
(2)若这些能量经转化后,可供功率为35 W的路灯工作60 h,求
该太阳能供电装置的能量转化效率。
四、综合能力题:本大题共3小题,每小题7分,共21分。
21. (1)如图所示,图 是电话话筒的原理图;图 是
电话听筒的原理图。(均选填“甲”或“乙”)
乙
甲
(2)为了探究电话话筒的原理,做如下实验:①将电源、炭粒话
筒、电流表串联起来,用手摇动炭粒话筒,观察电流表的示数
不断变化,这说明炭粒话筒受到振动后,电阻的阻值
;②用嘴对着话筒吹气或大声喊话,可以观察到电流表的
示数发生变化,声音越大时,电路中的电流 (选填“越
强”或“越弱”),说明电流随着声音 (选填“频率”
或“响度”)的变化而变化。
发生变
化
越强
响度
(3)以上实验说明:话筒通过声音引起内部炭粒电阻的变化,从
而将 信号转变成 信号。
声
电
22. 我国“天问一号”火星探测器所携带的祝融号火星车成功
着陆火星,实现了中国航天史重大突破。火星距离地球约
6×1010m~4×1011m,直径约为地球的53%,质量约为地球的
11%,火星表面g约为3N/kg。火星地表沙丘、砾石遍布,非常
干燥。火星表面的大气密度大约只有地球的1%,火星表面的
平均大气压强约为700Pa,比地球上的1%还小。火星车依靠太
阳能进行工作,总质量约为240kg。
(1)着陆之前,探测器环绕火星运动的轨道是一个椭圆,如图所
示。探测器跟随火星自转时,相对于地球是 (选填“运
动”或“静止”)的。当探测器运行到“近火点”时,它的势
能 (选填“最大”或“最小”)。
运动
最小
(2)如果在火星上给水加热,水的沸点会比地球上 (选填
“高”或“低”)。
低
(3)火星探测器与地球之间是利用 来传递信息的,信
号从地球控制中心发出到火星上的探测器反射回地球控制中
心,至少需要约 秒。
电磁波
400
(4)火星车在火星上受到的重力约为 N。假如同一物体
分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑
行,在火星上滑行的距离会比地球上 (选填“长”或
“短”)。
720
长
23. 阅读下面短文,回答问题。
在《厉害了我的国》中,来自“一带一路”沿线的20国青年评选出
了中国的“新四大发明”——高铁、移动支付、共享单车和网购。“新
四大发明”均为我国自主知识产权,是中国制造与中国创造的代表。如
果想出去走走逛逛,除了公共交通和私家车,遍布中国许多城市的共亭
单车,为你提供新的出行方式,只需一部手机,定位、借车、锁车、缴
费等过程全部在APP上完成,完美解决最后一公里的烦恼。定位功能通
过北斗导航系统即可实现,北斗导航系统可以为全球用户提供定位和导
航服务,通过电磁波对所覆盖区域实现24小时不间断的卫星通信。
既然车辆可以收发信号,那就需要电。那么电从哪里来的
呢?科学家们想出,在每一辆共享单车的传动轴里,都安装一
台微型发电机,骑行时线圈不断切割磁感线,源源不断的为蓄
电池充电,以此支撑到下次用车、但是这样骑行时蹬起来会比
较费力。
(1)北斗定位功能可以知道我们的实时位置,北斗定位通
过 传递信息,这种波 (选填“能”或“不
能”)在真空中传播。
(2)共享单车上的微型发电机利用了 原理发电
的,但安装了微型发电机骑行时比较费力,为了骑行时更加轻
便,取消发电机,可以用 发电方式来给电池充电。
电磁波
能
电磁感应
太阳能
(3)雾天能见度低,骑车易发生交通事故、要减速慢行。可以为
共享单车设计一种“雾灯”以提示过往的行人和车辆。要求工
作时灯泡能持续交替闪烁。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻,
下列电路中符合设计要求的是 。(3分)
D
$