第二十一章能源、材料与社会随堂同步练习2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

第二十一章能源、材料与社会 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（）。下列说法正确的是（　　） A．氢能转化的过程具有方向性 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．燃烧100kg的液氢一定能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100％ 2．如图所示，敦煌盐塔式光热电站将太阳光会聚到熔盐吸热塔，阳光的能量被熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气推动汽轮机发电，下列说法正确的是（　　） A．盐塔式光热电站实现了光电转化，将光能直接转化为电能 B．太阳能是不可再生能源 C．熔盐通过热传递的方式改变内能 D．能量在转移和转化过程中总量不断减少 3．合理处理废旧物品既可以节约资源又可以保护人类的生存环境。下列废旧物品再加工后，最适合制作电工钳外套的是（　　） A．废铜 B．废铁 C．废橡胶 D．废纸壳 4．围炉煮茶是一种传统的文化活动，近两年又成为一种新颖、时尚的生活方式。茶水沸腾后，人们发现茶壶盖在不断跳动，同时壶嘴上方产生大量的“白气”，如图所示，下列有关说法正确的是（   ） A．木炭燃烧时将内能转化为化学能 B．木炭燃烧放出的热量全部被茶水吸收 C．壶盖跳动时水蒸气的内能增大 D．整个煮茶过程中能量守恒 5．和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核反应堆中，核能是通过聚变释放的能量 B．核反应堆中，核能是通过裂变释放的能量 C．核能是可再生能源 D．日本核废水排海说明核能清洁无污染 6．下列关于能量转化的说法中，正确的是（　　） A．燃烧燃料——化学能转化为内能 B．汽车刹车时，刹车片会发热——内能转化为机械能 C．汽油机的做功冲程——机械能转化为内能 D．干电池给电路供电——电能转化为化学能 7．我国大力开发风力发电，下列新能源与风能不属于同一类能源的是（　　） A．核能 B．水能 C．太阳能 D．地热能 8．2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是（    ） A．核能属于不可再生能源 B．核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 9．图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．风力发电机：电能→机械能 B．太阳能电池：太阳能→电能 C．蓄电池充电：化学能→电能 D．路灯工作：电能→化学能 10．下列说法不正确的是（　　） A．茶壶的壶嘴与壶体组成连通器 B．用吸管吸饮料应用了大气压强 C．人提水桶在水平路面上匀速前行，手对水桶做了功 D．能量是守恒的，但依然要倡导节能，因为能量的转化具有方向性 二、多选题 11．如图是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地照射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法错误的是（　　） A．太阳能属于不可再生能源 B．发电机发电的原理是电磁感应现象 C．塔式光热发电站将太阳能直接转化为电能 D．水蒸气推动汽轮转动与内燃机的做功冲程的原理相同 12．人类的发展离不开能源，“碳达峰”“碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是（    ） A．现代生活离不开电，电能是一次能源 B．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一 C．新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值 D．能量既不能创造，也不会消灭，但能利用的能源是有限的，所以仍需节约能源 13．近年来，我国在科技领域取得了辉煌成就。下列说法正确的是（　　） A．中国空间站利用超声波与地面通信 B．白鹤滩水电站利用可再生的水能发电 C．“复兴号”的轨道交通控制芯片由超导体制成 D．有中国“人造太阳”之称的全超导托卡马克装置致力于利用核聚变获取能量 14．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．煤、石油、天然气都是可再生能源 B．电能是二次能源 C．水力发电是将水的机械能转化为电能 D．能量是守恒的，节约能源是没有意义的 15．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，学校物理社团的同学们制作了“水火箭”，“水火箭”的发射及其简易原理图如图所示。当内部气体压强增大到一定程度时，水会冲开瓶塞从“水火箭”中向下喷出。结合材料，下列说法正确的是（   ） A．打气时，“水火箭”内气体的内能会增加 B．“水火箭”中的“水”是一种燃料 C．“水火箭”加速起飞时将内能转化为机械能 D．水向下喷出会使“水火箭”升空是由于力的作用是相互的 三、填空题 16．生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。 (1)若C919飞行450km用时0.5h，则C919的飞行速度为 ； (2)飞机机翼横截面形状如图所示，这样设计主要是使机翼下方空气流速小，压强 ，从而获得升力； (3)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 。在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。 17．如图为我国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后，导弹在加速升空的过程中，其机械能将 。导弹引爆后会产生极大的破坏力，这是因为导弹在被引爆时， 能被释放出来，转化为内能、光能等。 18．如图甲所示是我国神舟号飞船绕地球飞行的场景，飞船运行过程中，通过 与地面遥控中心进行信息传递；如图乙所示一款太阳能庭院灯，太阳能属于 能源。 19．2025年春晚《秧BOT》节目爆火，如图所示，H1人形机器人身上装备了高精度3D激光自主定位和导航，在表演过程中各个关节电动机协同工作，驱动机器人前进、后退、加速、减速、扭腰、踢腿，做出各种动作，甚至还能360度大回环转手绢。请你根据机器人的结构和工作过程，提出一个物理问题并解释所用到的物理知识。 【示例】问题：机器人在表演过程中，各个关节的电动机需要协同工作。机器人关节的电动机工作时能量是如何转化的？ 解释：机器人关节的电动机工作时电能转化为机械能。 问题： ？ 解释： 。 20．图中的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，水能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的 特性实现远距离大功率输电，可以无损耗输送极大的电流。 四、实验题 21．光伏发电的核心部件是光伏板，光伏板吸收太阳能的多少是技术关键，它与什么因素有关？小明猜想光伏板吸收太阳能的多少可能与光伏板的面积、光照时间、光伏板的颜色有关。根据以上猜想，小明设计实验方案，进行了实验探究，实验数据记录如下表： 序号 光伏板的面积/m2 光照时间/ 光伏板表面所涂颜色 LED灯的发光时间/ 1 0.1 10 黑色 30 2 0.1 20 黑色 60 3 0.3 10 黑色 90 4 0.1 10 白色 (1)该实验中光伏板吸收太阳能的多少是通过 来反映的，这是 法的应用。 (2)由表中 两组数据，可初步得到的结论是当光伏板的面积和表面颜色相同时，光伏板吸收太阳能的多少与光照时间有关，光照时间越 （选填“长”或“短”），光伏板吸收的太阳能越多。 (3)由表中1、4两组数据，可初步得到的结论是 。由表中数据分析可知，制作太阳能光伏板用 色材料较好。 (4)该研究主要采用的研究方法是 。 五、综合题 22．阅读材料，回答问题 手机无线充电 生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电，原理如图甲所示，交变电流通过无线充电板（送电线圈）产生磁场，手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%，现在很多手机都搭配了超级无线快充功能，在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池（此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电），采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半，极大的方便了人们使用。 虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点，但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如，环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率；周围金属物体可能会干扰磁场分布，降低充电效率；只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。 (1)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，该过程与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似； (2)给电池充电过程中，将 能转化为化学能，电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）； (3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率； A．在高温环境下充电 B．将手机与充电底座紧密对齐放置 C．在充电底座周围放置金属装饰物 D．随意摆放手机进行充电 (4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电，设充电器工作时输出功率保持不变，充电效率为80%，请计算说明，选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。 23．如图所示是一种环保太阳能住房，其顶部是大面积太阳能板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需的电力供应，经连续三天日照后，它可供无日照情况下使用一周。 （1）上述能量转换和贮存形式是 ； （2）试说说太阳能的优点(至少两条) ； （3）请说出太阳能还无法取代化石能源的原因 。（说一点即可) 24．在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。 （1）摩擦生热， 能转化为 能。 （2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。 （3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。 （4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。 （5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。 《第二十一章能源、材料与社会》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C C D B A A C B C 题号 11 12 13 14 15 答案 AC BD BD BC ACD 1．A 【详解】A．能量的转化和转移是有方向性的，氢能转化也不例外，故A 正确； B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误； C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量 液氢在燃烧时很难达到完全燃烧，故不一定能释放的热量，故C错误； D．任何热机的效率都不可能达到100%，因为在能量转化过程中总会有能量的损耗，故D错误。 故选A。 2．C 【详解】A．光热电站并不是直接将光能转化为电能，而是先将太阳能通过熔盐吸热转化为内能，再通过加热水产生蒸汽推动汽轮机转化为机械能，最后转化为电能，故A错误； B．太阳能是可再生能源，因为太阳的能量在人类时间尺度上是取之不尽、用之不竭的，故B错误； C．熔盐吸收阳光的能量是通过热传递实现的，其内能因此增加，故C正确； D．根据能量守恒定律，能量在转移和转化过程中总量保持不变，故D错误。 故选C 。 3．C 【详解】电工钳外套需要用绝缘材料制成并且要具有耐磨、可塑性等特性；废铜、废铁都是导体，不能用于制作电工钳外套，废纸壳是绝缘体，但不耐用，也不适合制作电工钳外套，废橡胶是绝缘体，而且耐磨性好，适合制作电工钳外套，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．D 【详解】A．木炭燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能，故A错误； B．木炭燃烧放出的热量给茶水加热的过程中，会向周围散失掉部分能量，因此不能完全被茶水吸收，故B错误； C．壶盖跳动时水蒸气对壶盖做功，将内能转化为机械能，由于水蒸气对外做功，水蒸气的内能会减小，故C错误； D．能量守恒定律是自然界最基本、最重要的定律之一，在围炉煮茶过程中，木炭燃烧将化学能转化为内能，内能通过热传递传递给茶水使其沸腾，虽然存在热量的散失等情况，但整个系统的能量总和是守恒的，故D正确。 故选D。 5．B 【详解】AB．由于核裂变比较容易控制，而核聚变不容易控制，所以目前我国核电站的核反应堆中是通过可以控制的核裂变来释放能量的。故A错误，B正确； C．短期内可以从自然界中得到补充的能源是可再生能源。核燃料消耗后短期内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，故C错误； D．核能会产生大量核废料，有着极强的放射性，对环境的污染极大，故D错误。 故选B。 6．A 【详解】A．燃烧燃料的过程是燃料的化学能通过燃烧释放出来，转化为内能，比如我们日常生活中烧煤取暖，就是利用煤燃烧将化学能转化为内能，使周围环境温度升高，故A正确； B．汽车在刹车过程中，汽车的速度减小、机械能减小，同时刹车片会发热，其内能增大，将机械能转化为内能，故B错误； C．汽油机的做功冲程，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，C错误； D．干电池给电路供电时，把化学能转化成电能，故D错误。 故选A。 7．A 【详解】风能、水能、太阳能、地热能可以从自然界里源源不断地得到，属于可再生能源。核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。 故选A。 8．C 【详解】A．核能是一种相对较为清洁的能源，但由于核燃料在地球上的总量是一定的，所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意； B．核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备，故B正确，不符合题意； C．核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C错误，符合题意； D．核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故D正确，不符合题意。 故选C。 9．B 【详解】A．风力发电机工作时消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故A错误； B．太阳能电池将太阳能转化为电能提供给路灯，故B正确； C．给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故C错误； D．路灯工作时，消耗了电能，是电能转化为光能和内能，故D错误。 故选B。 10．C 【详解】A．茶壶的壶嘴与壶体满足上端开口，底端连通，是连通器，故A正确，不符合题意； B．用吸管吸饮料，饮料被大气压压入吸管，应用了大气压强，故B正确，不符合题意； C．人提水桶在水平路面上匀速前行，手对水桶的力与运动方向垂直，手对水桶没有做功，故C错误，符合题意； D．能量虽然是守恒的，但是由于能量的转化具有方向性，故有些有用能量会越来越少的，所以我们依然要倡导节能，故D正确，不符合题意。 故选C。 11．AC 【详解】A．太阳能可以从自然界中源源不断的获得，属于可再生能源，故A错误，符合题意； B．发电机的工作原理是电磁感应现象，故B正确，不符合题意； C．由题干可知，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，使其温度升高，内能增大，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，再由水蒸气推动汽轮，水蒸气的内能转化为汽轮的机械能，最后根据汽轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，所以塔式光热发电过程中能量的转化过程为太阳能  → 内能  →   机械能  → 电能，故C错误，符合题意； D．水蒸气推动汽轮转动时内能对外做功，把内能转化成机械能，内燃机的做功冲程中将内能转化为机械能，两者的能量转化相同，故D正确，不符合题意。 故选AC 。 12．BD 【详解】A．现代生活离不开电，电能是必须经过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源，故A错误； B．提高能量转化效率达到“节能减排”的效果，“节能减排”的重要措施之一，故B正确； C．能源的开发和利用技术难、成本高，但有利用价值，故C错误； D．有些能源使用以后不可能再被利用，能利用的能源是有限的，所以要节约资源，故D正确。 故选BD。 13．BD 【详解】A．超声波不能在真空中传播，电磁波可以传递信息，且传播不需要介质，因此中国空间站利用电磁波与地面通信，故A错误； B．白鹤滩水电站利用的水能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源，故B正确； C．“复兴号”的轨道交通控制芯片是由半导体制成，故C错误； D．正式投入使用的核电站是利用可控核裂变释放的能量，而有中国“人造太阳”之称的全超导托卡马克装置是致力于利用核聚变获取能量的，故D正确。 故选BD。 14．BC 【详解】A．煤、石油、天然气等化学能源使用后短期内不可再生，因此都是不可再生能源，故A错误； B．电能通常由其他形式的能转化而来，是二次能源，故B正确； C．水力发电是将水的机械能转化为电能，即消耗机械能，得到电能，故C正确； D．能量是守恒的，但能量的转移和转化是有方向性的，节约能源意义重大，故D错误。 故选BC。 15．ACD 【详解】A．利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B．燃料能燃烧，燃烧时将化学能转化为内能，水不能燃烧，不是一种燃料，故B错误； C．水火箭加速起飞时，气体对水火箭做功，气体的内能转化为水火箭的机械能，故C正确； D．水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故D正确。 故选ACD。 16．(1)250 (2)大 (3) 方向性 不变 【详解】（1）C919的飞行速度为 （2）在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。飞机的机翼设计成上凸下平，就是为了使机翼下方空气流速小，压强大，从而获得升力。 （3）[1]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，所以我们要节约能源。 [2]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。 17． 变大 化学 【详解】[1]发射后，导弹在加速升空的过程中，其高度增加，速度变大，质量不变，故其重力势能和动能均增加，则其机械能将变大。 [2]导弹在被引爆时，炸药存储的化学能被释放出来，转化为内能、光能等。 18． 电磁波 可再生 【详解】[1]电磁波可以在真空中传播，飞船运行过程中，通过电磁波与地面遥控中心进行信息传递。 [2]太阳能可以从自然界中源源不断的获取，所以太阳能是可再生能源。 19． 机器人在进行360度大回环转手绢时，手绢的形状为什么会发生变化 手绢受到机器人施加的力，力能改变物体的形状 【详解】[1][2]由题意可知，机器人表演过程中会进行各种运动，所以涉及的力学现象与知识比较多，可以从力学方向入手提出问题，例如机器人转手绢时，手绢的形状发生了变化，可以探究其原因，是因为力可以使物体发生形变，机器人对手绢施加了力，所以手绢的形状发生了改变。 20． 可再生 零电阻 【详解】[1]水能是自然界中可持续利用的能源，属于可再生能源。 [2]超导体在一定条件下，电阻可以变成零，人们可以利用它零电阻的特性实现远距离输电，可以减少输电过程中的能量损耗。 21．(1) LED灯的发光时间 转换 (2) 1、2 长 (3) 当光伏板的面积和光照时间相同时，光伏板吸收太阳能的多少与表面颜色有关 黑 (4)控制变量法 【详解】（1）[1][2]由实验数据可知，实验中改变光伏板的面积、光照时间和光伏板表面所涂颜色，来改变光伏板吸收太阳能的多少，最后通过LED灯的发光时间长短反映光伏板吸收的太阳能多少；这种方法叫转换法。 （2）[1]结论是当光伏板的面积和表面颜色相同时，光伏板吸收太阳能的多少与光照时间有关，说明实验要控制光伏板的面积和表面颜色一定，改变光伏板的光照时间，由实验数据可知，选择1、2两组数据； [2]而且有数据可知，当光伏板的面积和表面颜色相同时，光照时间越长，光伏板吸收的太阳能越多。 （3）[1][2]由表中1、4两组数据，可初步得到的结论：当光伏板面积和光照时间相同时，光伏板吸收太阳能的多少与光伏板表面所涂颜色有关。且涂上黑色涂料的光伏板表面相比白色，能使LED灯发光时间更长所以制作太阳能光伏板用黑色材料更好。 （4）本实验通过改变其中一个变量，其他变量保持一定的情况下观察实验结果，主要采用的研究方法是控制变量法。 22．(1)发电机 (2) 电 用电器 (3)B (4)900s 【详解】（1）手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，这属于磁生电，是电磁感应现象，所以该过程与发电机工作原理相似。 （2）[1][2]给电池充电过程中，将电能转化为化学能储存在电池内，因为消耗了电能，所以电池相当于用电器。 （3）A．由所给材料可知，无线充电时环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率，故A不符合题意； B．将手机与充电底座紧密对齐放置，就可以对齐线圈位置，符合高效率充电的条件，故B符合题意； C．在充电底座周围放置金属装饰物，金属物体会干扰磁场分布，降低充电效率，故C不符合题意； D．无线充电时，高效充电要求必须对齐线圈位置，则随意摆放手机不能实现高效率的充电，故D不符合题意。 故选B。 （4）已知手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池，则其完全放电电流为 完全放电时间为 所以手机A充满电时储存的电能为 已知充电器充电效率为80%，故将手机A充满电所消耗的总电能为 因为用标有“输出10V 6A”字样的充电器充电，且充电时输出功率保持不变，所以用该充电器将手机A电池从零到充满电所需总时间为 23． 太阳能→电能→化学能→电能→光能 见解析 见解析 【详解】（1）[1]从材料中可看出能源转化情况是：太阳能→电能→化学能→电能→光能。 （2）[2]太阳能是一种经济、实惠、无污染的能源，它取之不尽，用之不竭。 （3）[3]由于太阳能使用中存在分散、转换效率低，一次投资大且受天气制约等问题，故目前还无法全面取代化石能源。 24． 相互转化 机械 内 机械 电 电 机械 光 化学 化学 内 【详解】[1]自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，即在一定条件下，各种形式的能量是可以转化的。 （1）[2][3]摩擦生热，指的是克服摩擦做功，使相互摩擦的两个物体温度升高。这是机械能转化为内能。 （2）[4][5]水轮机带动发电机发电，水轮机对发电机做了功，结果产生了电能，这是机械能转化为电能。 （3）[6][7]电动机带动水泵把水送到高处，消耗了电能，水泵对水做了功，这是电能转化为机械能。 （4）[8][9]植物吸收太阳光进行光合作用，是将太阳能转化为化学能。 （5）[10][11]燃料燃烧时发热，发生化学反应，放出内能，是将化学能转化为内能。 学科网（北京）股份有限公司 $