第十六章永恒的探索：宇宙和粒子巩固练习----2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

第十六章永恒的探索：宇宙和粒子 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列关于能源信息说法中正确的是（　　） A．原子弹和氢弹是根据核聚变原理制成的 B．随着科学技术发展，人们能制造出一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器 C．光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的 D．日常生活中可以看到各式各样的天线，它们只是用来发射电磁波的 2．下列现象中属于扩散现象的是（　　） A．万马奔腾 B．车流滚滚 C．地球在运动 D．花香引来蜜蜂 3．下列说法正确的是 （    ） A．风能、地热能、电能均属于一次能源 B．“华龙一号”核电站利用的是核裂变释放的能量 C．汽油机工作过程中，汽缸里的汽油燃烧时将内能转化为机械能 D．电磁波在真空中的传播速度是340m/s 4．小明“物理学习笔记”中的摘录错误的是（  ） 装置与原理 能源与发展 ①铅垂线：重力方向是垂直向下 ③核能：不可再生能源 ②验电器：同种电荷相互排斥 ④太阳能：一次能源 A．① B．② C．③ D．④ 5．下列关于材料、信息和能源的说法中不正确的是（ ） A．超导材料可应用于远距离输电线 B．化石能源的大量使用造成酸雨、雾霾等环境问题 C．LED灯是由半导体材料制成的，具有单向导电性 D．光纤通讯利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点 6．从微观世界到无垠的宇宙，存在着各种各样的物质，科学家一直在探索．下列科学家中，在实验基础上提出“原子核式结构模型”的是（　　） A．阿伏伽德罗 B．道尔顿 C．汤姆孙 D．卢瑟福 7．近年来，我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。下列说法中正确的是（　　） A．电视机消耗的电能是一次能源 B．太阳能电池板工作时将电能转化为太阳能 C．空间站和地面控制中心利用电磁波传递信息 D．核电站利用核聚变来发电 8．为践行绿色低碳理念，下列行为可以节约用电的是（　　） A．冰箱门长时间敞开 B．洗衣机每次只洗一件衣服 C．及时关闭不使用的家用电器 D．夏天将空调温度设置为16℃ 9．如图是锂原子的结构示意图，由图中信息可知，下列说法正确的是（　　） A．整体带3个正电荷 B．整体不显电性 C．核外有3个正电荷 D．质子数和中子数相等 10．下列说法正确的是（　　） A．液体很难被压缩，这说明分子之间只存在相互作用的斥力 B．通过两个用电器的电流相等，它们一定是串联的 C．常见的物质由分子、原子构成，原子由原子核和带正电的电子构成 D．炒菜能闻到菜香，这说明分子在永不停息地做无规则运动 二、填空题 11．微波炉工作时，消耗电能，产生微波，电能属于 （填“一次”或“二次”）能源，微波 （填“是”或“不是”）电磁波。 12．在如图所示的原子模型中，a表示的是 。 13．我国大力开发新能源，如核能发电，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，核能来源于原子内部的原子核，原子核是由中子和带 （选填“正”或“负”）电的 组成的。 14．北京时间2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施巡检等任务。航天员与地面工作人员是通过 （选填“电磁波”“超声波”或“次声波”）传递信息的。天宫空间站利用太阳能电池供电，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 15．如图所示是我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。其反应原理与太阳类似，即通过核 变，释放巨大的核能。核反应的主要原料是氘，它可以从海水中提取，1 L海水中含有的氘，这些氘完全核反应所释放的能量相当于300L汽油完全燃烧所释放的能量，为 J。（ρ汽油=0.71×103 kg/m3，q汽油=4.6×107 J/kg）。 三、实验题 16．【项目提出】牛顿学习小组开展了“设计隔热节能房屋”跨学科实践活动。 【项目分析】要进行房屋的隔热节能设计，需要完成以下任务：（1）选择合适的隔热材料；（2）选择合适的热水器；（3）安装面积适当的太阳能电池板。 【项目实施】 （一）选择合适的隔热材料 选取厚度相同的三种不同材料制成大小、形状和结构一致的三个房屋模型、用白炽灯模拟太阳光，摆放情况如图甲所示。实验时发现摆放位置不合理，调整后继续实验。将温度传感器置于模型内相同位置，实时记录温度并绘制出图乙所示的温度-时间关系图像。 （1）图甲中，三个房屋模型应摆放到与白炽灯 （选填“相同”或“不同”）距离处。 （2）分析图乙的图像可知：应选择 做房屋的隔热材料， （二）选择合适的热水器 小组成员查阅了一款空气能热水器的资料，其工作原理如图：液态制冷剂经蒸发器吸收室外热量发生汽化，形成的气体通过压缩机变成高温高压气体、进入水箱冷凝管后放热液化，最后经过储液罐、过滤器、膨胀阀回到蒸发器，开始下一个循环。测试状态下，消耗1份电能驱动压缩机运行，可从空气中转移4份热量到水中。 水从冷凝管吸收的热量与热水器消耗电能的比值叫做该空气能热水器的COP值（制热系数）、COP值越高制热效率越高、越节能。若室外温度低或需快速制热，水箱辅热器的电热丝工作、导致COP值将低于预期效果。 （3）测试状态下、该空气能热水器的COP值为 。 （4）研究表明：在我国南方地区和北方地区，用同一型号的空气能热水器获得相同质量的热水、南方地区的COP值明显高于北方地区，因此空气能热水器更适合在南方地区使用。综合以上信息，提出一个可探究的科学问题： ， （三）安装太阳能电池板 （5）小组成员网购了一块标有“3V”字样的太阳能电池板，如图所示。他们猜想：太阳能电池板的电压可能与光照面积、光照强度等因素有关。请添加器材设计一个可操作的实验方案，探究太阳能电池板的电压与光照面积是否有关。( ) （6）本地区某天1m²太阳能电池板的发电量为0.8kW·h。当天家庭用电量为16kW·h，若只用太阳能电池板供电，则满足用电需求的太阳能电池板的面积至少为 m²。 四、综合题 17．为了缓解空气污染，可以利用核能、太阳能电池进行发电。市委市政府为了缓解空气污染，在某市启动了“光伏工程”示范项目，利用太阳能电池在太阳光照射下发电。如图所示是某项安装的总功率为20kW的光伏发电系统。请回答： 规格 额定电压 频率 额定功率 洁净空气量（CADR） GH-2034A型 220V 50Hz 44W 138m3/h (1)光伏发电系统发电时， 能转化为 能；核电站是利用原子核发生的核 （选填“裂变”或“聚变”）产生的核能来发电的； (2)按一天的有效光照时间8h计算，某中学光伏发电系统一天共发电 kW·h，这些发电量如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧 kg煤（煤的热值q煤=3.0×107J/kg）； (3)请结合所了解的知识，谈谈家庭光伏发电的优点： （谈一点即可）。 18．我国目前正大力开发利用太阳能、风能、核能等新能源，风光互补发电项目正大规模推进。 (1)风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能是由于其内部氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”）所释放的核能，在人类使用能源的过程中，必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新加以利用，说明能量的转化和转移具有 性。 (2)风力发电主要利用闭合电路的部分导线切割 产生感应电流，风电机内部的磁体 （选填“会”或“不会”）对有感应电流的线圈产生力的作用；若当风速不超过15m/s时风力发电时功率与风速的平方成正比，当风速为12m/s时，输出功率为400W；则当输出电功率为25W时，风速为 m/s。 (3)若某光伏产业园每天日照时间为8h，光伏电板光电转化效率为20%，平均光照功率为1000W/m2，则面积为2×105m2的产业园每天可产生电能 kW·h，若光伏电板光电转化效率提升到25%，每年多产生的电能相当于完全燃烧 t的焦炭产生的能量。（一年按照365天计算，焦炭的热值为3×107J/kg） 19．科学技术国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。 (1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不相同”）； (2)在核反应中产生的内能不能再自动转化为核能，说明能量的转化和转移具有 性； (3)在能量转化和转移的过程中，能量的总量 ； (4)从能源与可持续利用的角度看，核能是 能源。 学科网（北京）股份有限公司 《第十六章永恒的探索：宇宙和粒子》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D B A D D C C B D 1．C 【详解】A．原子弹是根据核裂变原理制成的，氢弹是根据核聚变原理制成的，故A错误； B．根据能量守恒定律，能量不能被创造或消灭，只能转化或转移，因此不可能制造出不消耗能源却能不断对外做功的机器，故B错误； C．光缆通信利用光在光导纤维中发生反射的原理传递信息，光在纤维内壁多次全反射实现信号传输，故C正确； D．天线既能发射电磁波，同时也能接收电磁波，故D错误。 故选C。 2．D 【详解】ABC．万马奔腾、车流滚滚、地球在运动，都是物体相对位置改变的描述，都是机械运动，故ABC不符合题意； D．花香引来蜜蜂，是扩散现象，说明花香分子不断扩散到空气中，故D符合题意。 故选D。 3．B 【详解】A．一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、水能、风能、地热能等，而电能是由一次能源加工转换而成的能源产品，属于二次能源，故A错误； B．目前核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的，“华龙一号” 核电站也不例外。故B正确； C．汽油机工作过程中，汽缸里的汽油燃烧是将化学能转化为内能，然后通过做功冲程将内能转化为机械能。故C错误； D．电磁波在真空中的传播速度约为3×108m/s，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】①重力的方向始终是竖直向下的，铅垂线是利用重力的方向竖直向下来设计的，①错误； ②验电器是利用了同种电荷相互排斥的原理制成的，②正确； ③核燃料不能源源不断的在环境中获取，核能属于不可再生能源，③正确； ④太阳能能够从自然界中直接获取，是一次能源，④正确，综合上述分析，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．D 【详解】A．超导材料电阻为零，应用于远距离输电线时，可避免因电阻产生的电能损耗，能极大提高输电效率，故A正确，不符合题意； B．化石能源燃烧会产生二氧化硫等污染物，是造成酸雨的“罪魁祸首”之一，燃烧不充分时还会产生一氧化碳、炭黑颗粒等可吸入颗粒物，形成雾霾，故B正确，不符合题意； C．LED 灯以半导体材料为基础，其半导体芯片中的PN结具有单向导电性，故C正确，不符合题意； D．光纤通讯是利用光信号在光导纤维中传输信息，而非电信号。光在光纤内通过全反射进行传播，具有抗干扰能力强、传输容量大等特点，故D错误，符合题意。 故选D。 6．D 【详解】A．1811年，意大利物理学家阿伏加德罗将组成物质的仍能保持其化学性质不变的最小微粒命名为分子；故A错误； B．1808年，道尔顿继承古希腊朴素原子论和牛顿微粒说，提出原子学说；故B错误 C．英国物理学家汤姆孙发现了电子；故C错误； D．1909年，著名科学家卢瑟福在进行了α粒子散射实验后，提出了“原子核式结构模型”；故D正确． 7．C 【详解】A．电视机消耗的电能是由其他能源转化而来，属于二次能源，故A错误； B．太阳能电池板工作时吸收太阳能，将太阳能转化为电能，故B错误； C．由于真空不能传声，因此空间站和地面控制中心利用电磁波波传递信息，故C正确； D．核电站利用可控制的核裂变来发电，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．冰箱门长时间敞开，会使冰箱内无法保持低温，冰箱会处在高负荷运行状态，不能节约电能，故A不符合题意； B．洗衣机一次只洗一件衣服，会严重地浪费电能和水资源，故B不符合题意； C．及时关闭不使用的用电器，能减少不必要的电能浪费，故C符合题意； D．夏天将空调温度设置为16℃，会始终让空调处在高负荷运行状态，不能节约电能，故D不符合题意。 故选C。 9．B 【详解】 AB．原子由原子核和核外电子组成。由图可知，锂原子核内有3个质子，带3个单位的正电荷；核外有3个电子，带3个单位的负电荷。原子核所带的正电荷数与核外电子所带的负电荷数相等，电性相反，所以整个原子对外不显电性，故A错误，B正确； C．核外是电子，电子带负电荷。由图可知，核外有3个电子，所以核外带3个单位的负电荷。原子核内的质子才带正电荷，故C错误； D．由图可知，原子核旁的“+3”表示原子核带3个单位的正电荷，即质子数为3。图中原子核内画有4个中子，则质子数不等于中子数，故D错误。 故选B。 10．D 【详解】A．液体很难被压缩，说明分子间存在斥力，但分子间同时也存在引力，并非只存在斥力，故A错误； B．通过两个用电器的电流相等，它们不一定是串联的，当两个用电器规格完全相同时，并联时通过它们的电流也相等，故B错误； C．物质是由大量分子、原子构成的，原子由原子核和核外电子构成，电子带负电，故C错误； D．炒菜能闻到菜香，是因为菜的香味分子在永不停息地做无规则运动，扩散到空气中被人闻到，故D正确。 故选 D。 11． 二次 是 【详解】[1]电能是消耗其它能源经过加工转换来的，属于二次能源。 [2]微波、无线电波、光波都是电磁波。 12．核外电子 【详解】原子由原子核与核外电子组成，核外电子围绕原子核转动，由图得，a表示的是核外电子。 13． 一次 正 质子 【详解】[1]核能可以从自然界直接获取，属于一次能源。 [2][3]原子是由原子核和电子组成的，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成的。 14． 电磁波 可再生 【详解】[1]宇航员与地面工作人员是通过电磁波传递信息的，因为超声波和次声波都需要介质传播，而太空是真空环境，无法传播这类声波。 [2]太阳能属于可再生能源，因为太阳能可以从自然界源源不断地获取。 15． 聚 9.798×109 【详解】[1]核反应有核裂变与核聚变，东方超环用核聚变的方式获取核能。 [2]由得，300 L汽油的质量为 完全燃烧放出的热量 16． 相同 泡沫板 4 空气能热水器的COP值与室外温度有什么关系 见详解 20 【详解】[1]实验需要控制变量，确保三个模型受到的光照强度相同，因此应摆放在与白炽灯相同距离处。 [2]图乙中，温度-时间曲线越平缓（温度上升越慢），说明隔热性能越好。泡沫板房屋内温度随时间升温慢，说明泡沫板的隔热性能好，应选择隔热性能最好的材料泡沫板作为房屋隔热材料。 [3]空气能热水器在测试状态下消耗1份电能，可以从空气中转移4份热量到水中。因此，水从冷凝管吸收的热量为4份，消耗的电能为1份。COP值的计算公式为 所以，该空气能热水器的COP值为。 [4]根据题目信息，南方地区的COP值明显高于北方地区，且室外温度低时COP值会降低。因此，可以提出以下可探究的科学问题：空气能热水器的COP值与室外温度有什么关系？为什么空气能热水器在南方地区的COP值高于北方地区？ [5]要探究太阳能电池板的电压与光照面积是否有关，需要控制光照强度等其他因素不变，只改变光照面积，并测量太阳能电池板的电压。 实验方案： 器材：太阳能电池板、不同面积的遮光板（或可调节面积的光照装置）、电压表、导线等。 步骤： 将太阳能电池板与电压表连接，测量其在无光照时的初始电压（应为0V）。 用遮光板（或可调节面积的光照装置）遮挡太阳能电池板的一部分，使其光照面积为某一特定值，记录此时电压表的示数。 逐渐改变遮光板的面积（或调节光照装置的面积），使太阳能电池板的光照面积发生变化，每次改变后都记录电压表的示数。 重复实验多次，取平均值以减小误差。 数据分析：比较不同光照面积下太阳能电池板的电压值，分析电压与光照面积的关系。如果电压随光照面积的减小而降低，则说明太阳能电池板的电压与光照面积有关；否则无关。 [6]所需太阳能电池板的面积为 17．(1) 太阳 电 裂变 (2) 160 64 (3)污染小，节省能源 【详解】（1）[1]光伏发电系统是利用太阳能来发电的，在这个过程中，太阳能转化为电能。 [2]核电站是利用原子核发生裂变产生的核能来发电的，目前核聚变还不能很好地被控制用于发电。 （2）[1]已知光伏发电系统总功率20kW，有效光照时间8h，一天的发电量 [2]热电厂热电转换效率为30%，则 即 即 解得。 （3）家庭光伏发电具有污染小的优点，因为它利用的是太阳能，太阳能属于清洁能源，在发电过程中不会产生像传统发电方式那样的大量污染物，如二氧化硫、氮氧化物等，同时还能节省传统的不可再生能源，如煤炭、石油等。 18．(1) 可再生 聚变 方向 (2) 磁感线 会 3 (3) 3.2×105 3.504×103 【详解】（1）[1][2][3]风能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源；在人类使用能源的过程中，因此说明能量的转移或转化具有方向性；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能；自然界中的各种能量可以相互转化，且总量不变，但在转化和转移的过程中，却有一定的方向性。 （2）[1][2]风力发电主要利用闭合电路的部分导线切割磁感线产生感应电流，风电机内部的磁体会对有感应电流的线圈产生力的作用；当风速不超过15m/s时风力发电功率与风速的平方成正比，当风速为12m/s时，则400W＝k×（12m/s）2 当功率为25W时，有25W＝kv'2，两式相比得：v＝3m/s。 （3）[1]产业园的光照功率为P＝1000W/m2×2×102m2＝2×108W＝2×105kW 产业园每天可产生的电能为W＝ηPt＝20%×3×105kW×8h＝3.2×105kW·h [2]若光伏电板光电转化效率提升到25%，每年多产生的电能为ΔW＝ΔηPt′＝（25%﹣20%）×2×105kW×8×365h＝8.92×107kW·h＝1.0512×1014J 相当于完全燃烧焦炭的质量为 19．(1)不相同 (2)方向 (3)不变 (4)不可再生 【详解】（1）“人造太阳”是利用核聚变来获得能量的，而核电站是利用核裂变来获得能量的，所以它们获得核能的方式不同。 （2）能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能，说明能量的转化和转移具有方向性。 （3）能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 （4）核能消耗的是矿产资源，消耗后不可能在短期内从自然界得到补充的能源，故核能属于不可再生能源。 学科网（北京）股份有限公司 $