22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案 随堂练习-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

22.3跨学科实践:为节约能源设计方案 学校:_姓名:_班级:_考号:_ 一、单选题 1.下列说法正确的是 A.能量是守恒的,所以无须节约能源 B.热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,不能相反 C.物体的温度越高,含有的热量越多 D.温度相同时,1kg的水和2kg的水内能相同 2.自然界有一些能源一旦消耗就很难再生,因此我们要节约能源。下列能源属于可再生能源的是( ) A.石油 B.氢能 C.风能 D.煤炭 3.气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体,如图所示,其具有高效吸音效果,对油渍有超快、超高的吸附能力,这种新材料的密度最小为,看似脆弱不堪,其实非常坚固,能承受高达1400 的温度,且具有隔热性好、弹性好等特点。这种新材料不适合制造( ) A.消防服 B.厨房吸污毛巾 C.冰箱散热片 D.会场吸音板 4.太阳系中,属于行星的是( ) A.月球 B.太阳 C.木星 D.彗星 5.如图所示是我国空间站在太空中飞行的场景,太阳翼可将太阳能转化为电能,同时利用电能驱使太阳翼转动,以确保太阳光垂直照射在太阳翼上。下列说法正确的是( ) A.太阳能属于不可再生能源 B.空间站利用超声波向地面传递信息 C.太阳翼转动时,将电能转化为机械能 D.太阳翼转动时,不遵循能量守恒定律 6.关于热值与热机,下列说法不正确的是( ) A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量无关 B.做相同有用功,效率越高的热机,消耗的燃料越少,从而节约能源,减少污染 C.在设计和制造热机时,减少各种能量损失可以提高热机的效率 D.燃料不能完全燃烧是因为燃料的热值变小了 7.为实现国家“碳达峰”“碳中和”的目标,我国某汽车集团研发了一款新型汽车。与另一款汽车相比,在同样油耗和使用条件下,发动机工作时,尾气中“汽油味”明显降低,动力更强劲。如图所示,这是汽车发动机某一冲程的示意图,下列说法错误的是( ) A.该冲程为压缩冲程,机械能转化为内能 B.尾气中“汽油味”降低,是因为汽油在汽缸中燃烧更完全 C.新型汽车在行驶时,能量转移或转化过程中,能量的总量不变 D.该发动机减少了碳排放,有利于节约能源和环境保护 8.关于信息的传递和能源,下列说法中正确的是( ) A.电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量 B.石岛核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能 C.空气中,频率为的电磁波比的电磁波传播速度慢 D.新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源,都属于不可再生能源 9.现在很多出租车都以天然气或汽油为燃料,下列有关说法错误的是( ) A.出租车的发动机是热机,是将内能转化为机械能的机器 B.以天然气为燃料,出租车发动机的效率也不可能达到100% C.提高燃料的利用率可以节约能源,减少环境污染 D.在热机的做功冲程中,汽缸内气体的温度升高,内能增加 10.关于能量及其转化的描述,说法正确的是( ) A.物体发生热传递时,内能小的物体的内能一定会增大 B.因为能量在转移或转化的过程中是守恒的,所以不需要节约能源 C.电能可以转化为多种形式的能量,也可以从其他形式的能量转化而来 D.目前有些新能源汽车,实现了"零排放",故电动机的能量效率可达100% 二、填空题 11.目前大多数汽车刹车采用油压制动,其原理是驾驶员踩下刹车踏板,向刹车总泵中的刹车油施加压力,卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速,从时速100公里到静止可能只需要几秒而已,油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉,造成了能源的浪费。为节约能源,现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损;储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。 (1)测试时,汽车在大小为1000N的牵引力作用下,以25m/s的速度正常行驶1000m,如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为,该制动过程中汽车行驶的s-t的关系如图甲所示,则在0~0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为 J; (2)某次测试储能效率时,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能,画出随s变化的图像如图乙所示;则图中表示开启再生制动器的图线是 ; (3)在本次测试过程中,由图像可知本次测试的储能效率为 。 12.能源的利用是有条件的,我们所能利用的能源是有限的,所以我们要节约能源。如图中,利用可再生能源发电的是 (选填序号)图,C图中利用的太阳能是 (选填“核裂变”或“核聚变”)释放的能量。 A.燃气电站 B.水电站 C. 太阳能电站 13.随着生活水平的不断提高,家用电器种类越来越多,电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣,并进行了调查研究。 任务一:小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研,并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表,表格如下。(电费价格不变) 月份 7 8 9 10 11 12 电费/元 90 80 50 76 68 86 任务二:根据表中数据在图中绘制出“电费﹣月份”图像。分析图像可以获取的信息是 (写出一条即可); 任务三:节约能源应从点滴做起,请你提出一条节约用电的措施 (合理即可),并说明理由 。 14.如图所示是我国某新型战略核潜艇,其水面排水量为9000t,水下排水量为11500t。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆,核反应堆的能量来源于 (填“重核裂变”或“轻核聚变”);向水舱中充水,当重力 浮力时,该核潜艇下沉;为使该核潜艇由水面潜入水面以下,至少要向水舱内充入 N的水。(g取10N/kg,海水密度取1.0 103kg/m3) 15.教室里装有多盏日光灯,为了节约能源,每当少开一盏灯,电路的总电阻 ;某些物质在很低的温度时,电阻就变成了 ,这就是超导现象;若常温下导体都变为超导体,则电热器 工作。 三、实验题 16.“吹泡泡”是一项简单又有趣的游戏。把一根塑料笔杆的一端在肥皂液中蘸一下,从笔管的另一端吹,即可吹出美丽的泡泡。爱动脑筋的小晋产生了一个疑问:泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢?他和他的实验小组成员对此进行了研究。小晋猜想:泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关。在肥皂液及其他条件都不变的情况下,他设计并进行了实验,记录结果如表: 液体 肥皂液 管子直径/cm 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较易 较难 难 不产生 (1)通过对上表的分析,可以得出的结论是: ; (2)对于上述问题,你还有什么猜想: 。为验证自己的猜想,实验时应选取 (选填“相同”或“不同”)粗细的管子。 四、综合题 17.小明进行了“节能房屋设计”跨学科实践活动。 (1)选取三种不同材料制成的房屋模型,除材料不同外,房屋模型其他条件相同。用白炽灯模拟太阳光,房屋模型与灯泡间距相等(如图甲),将温度传感器置于模型内相同位置,记录不同时间的温度并绘制出图像,如图乙所示。你会选择 做房屋的隔热材料,理由: 。 (2)小明在屋顶铺设了面积为的太阳能电池板,其光电转化效率(将太阳能转换成电能的指标)为20%。按佛山市全年平均情况,电池板接收太阳辐射的等效平均功率密度约为,日均日照时间为4.7小时,则该电池板平均一天能接收太阳能 J,输出 J的电能。 (3)太阳能电池板和良好的房屋隔热设计,分别从“ ”和“ ”两个层面共同实现建筑节能降耗的理念。(以上两空选填“开源”或者“节流”) 学科网(北京)股份有限公司 《22.3跨学科实践:为节约能源设计方案》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C C C D A A D C 1.B 【详解】能量与能源是完全不同的概念,任何物体都有能量,只是大小不同,但是能源是十分有限的,所以能量是守恒的,但无须节约能源,故A错误;热传导是有方向性的;热量能自发的从高温物体传给低温物体,但在外界的影响下热量能从低温物体传到高温物体,故B正确;热量是一个过程量,只能说吸收或放出热量,不能说含有热量,故C错误;物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能,内能与物体的温度、质量、状态等因素有关.温度相同的1kg的水和2kg的水,质量不同,具有的内能不同,故D错误,故选B. 2.C 【详解】能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源; 短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源;石油、煤炭、氢能都不可能在短时间内补充,是不可再生能源,风能可以从自然界源源不断的得到,是可再生能源,故C符合题意,ABD不符合题意。 故选C。 3.C 【详解】A.消防服需要用隔热能力强的材料制成,气凝胶符合要求,故A不符合题意; B.厨房吸污毛巾对油渍有超快、超高的吸附能力,气凝胶符合要求,故B不符合题意; C.冰箱散热片应选用散热能力好的材料,气凝胶隔热性好,不适合制造冰箱散热片,故C符合题意; D.气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体,有较好的吸音效果,用作会场吸音板,气凝胶符合要求,故D不符合题意。 故选C。 4.C 【详解】太阳系总共有八大行星,分别是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星;太阳是恒星,月球是地球的卫星,彗星不属于行星,故C符合题意,ABD不符合题意。 故选C。 5.C 【详解】A.太阳能取之不尽,属于可再生能源,故A错误; B.空间站利用电磁波向地面传递信息,故B错误; C.太阳翼的电动机转动时,消耗电能,将电能转化为机械能,故C正确; D.能量守恒定律是自然界普遍存在的规律,任何情况都要遵循能量守恒定律。故D错误。 故选C。 6.D 【详解】AD.热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,故A正确,不符合题意,D错误符合题意; B.做相同有用功,效率越高的热机,消耗的燃料越少,燃料燃烧释放的废气就越少,能节约能源和减少污染,故B正确,不符合题意; C.减少热量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都口以减少热量的损失,可以提高效率,故C正确,不符合题意。 故选D。 7.A 【详解】A.两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,为做功冲程,此冲程中内能转化为机械能,故A错误,符合题意; B.尾气中“汽油味”明显降低,这说明汽油的燃烧率较高,燃烧的较完全,故B正确,不符合题意; CD.新型汽车在行驶时,能量转移或转化过程中,能量的总量不变,该发动机减少了碳排放,有利于节约能源和环境保护,故CD正确,不符合题意。 故选A。 8.A 【详解】A.无线通讯利用电磁波传递信息,微波炉利用电磁波传递能量;声波能够传递信息和能量,所以电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量,故A正确; B.目前可控的核能获得方式为核裂变,核电站核反应堆利用可控的核裂变来发电的,故B错误; C.电磁波的传播速度与光速相同,与介质有关,在空气中频率为的电磁波与的电磁波传播速度相同,故C错误; D.天然气短时间不可再生,属于不可再生能源,氢能、太阳能都可以在短时间得到补充,是可再生能源,故D错误。 故选A。 9.D 【详解】A.热机是将燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器,故A正确,不符合题意; B.以天然气为燃料时,仍有热量散失,仍需克服摩擦力做额外功,发动机的机械效率不可能达到100%,故B正确,不符合题意; C.未充分燃烧的废气排放到空气中会造成空气污染物,提高燃料的利用率可以节约能源,减少环境污染,故C正确,不符合题意; D.在做功冲程中,燃料燃烧产生的气体对外做功,温度降低,内能减少,故D错误,符合题意。 故选D。 10.C 【详解】A.内能少的物体温度可能高,故内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体,内能小的物体的内能会减小,故A错误; B.自然界的能量守恒,但能直接应用的能源使用后品质降低,不能直接应用,所以可利用能源越来越少,生活中需要节约能源,故B错误; C.生活中,通过不同的用电器将电能转化为多种形式的能量,也可以将自然界中各种形式的能量转化为电能,如水能发电,火力发电,核能发电,太阳能发电等,故C正确; D.目前有些新型燃料汽车,实现了“零排放”,减少了污染,提高了效率,新能源汽车工作过程中不可避免地由于机件间的摩擦而做额外功,因此能量效率不会达到100%,故D错误。 故选C。 11.(1) (2)② (3) 【详解】(1)由图像知0~0.5s内汽车行驶的距离为10m,克服刹车阻力所做的功为 (2)开启再生制动器,有部分动能转化为电能,克服摩擦力做功的能量减少,摩擦力大小不变,所以汽车运动的距离减小,所以汽车动能变化曲线是②。 (3)由图像可以看出正常行驶的情况下,关闭发动机后行驶的距离为 开启再生制动器行驶的距离为 所以机械能转化为内能的效率为 所以储能效率为 12. BC 核聚变 【详解】[1]能源分为可再生能源与不可再生能源,煤属于不可再生能源,燃气电站一般是利用煤燃烧释放的能量发电的;水能、太阳能都属于可再生能源,故BC是利用可再生能源发电的。 [2]太阳能是太阳内部发生核聚变释放的能量。 13. 9月份的用电量最低 用电器不用时不要处于待机状态 待机状态下用电器也会消耗电能 【详解】(1)[1]由图像可得出:9月份的用电量最低,7月份的用电量最多等信息。 (2)[2][3]生活中节约用电的措施有:用电器不用时不要处于待机状态,因为待机状态下用电器也会消耗电能;再如:随手关灯、将空调的致冷温度调高一些等。 14. 重核裂变 大于 2.5 107 【详解】[1]核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的。 [2]当物体所受的浮力小于重力时,物体将下沉,因此向水舱中充水,当重力大于浮力时,该核潜艇下沉。 [3]该潜艇漂浮时的排水量为 潜艇漂浮时受到的浮力等于潜艇的重力,根据阿基米德原理可得,潜艇漂浮时的重力 该潜艇悬浮时的排水量为 潜艇悬浮时受到的浮力等于潜艇的重力,根据阿基米德原理可得潜艇悬浮时的重力 则向水舱内充入水的重力为 15. 增大 0 不能 【详解】[1]教室里装有多盏灯是并联连接的,由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以每当少开一盏灯(即每关闭一盏灯),教室里并联的支路减少,则总电流会减小,而电路两端的电压不变,由欧姆定律可知,总电阻会增大。 [2][3]某些物质在“超导临界温度”时,电阻为0 ,这就是超导现象;若常温下导体都变为超导体,电阻为0 ,根据焦耳定律可知,产生的热量为0J,所以超导体不能用作电热器的发热体。 16.(1)在肥皂液及其他条件都不变的情况下,管子直径越大,越难产生泡泡 (2) 泡泡的产生可能与液体浓度有关 相同 【详解】(1)分析表格中实验情况可知,在肥皂液及其他条件都不变的情况下,管子直径越大,越难产生泡泡。 (2)[1][2]泡泡产生的难易程度还可能与液体的浓度、液体种类、管子长度有关,根据控制变量法,为验证以上猜想,实验时应选取相同粗细的管子。 17.(1) 泡沫板 相同时间内模型内温度上升越慢,隔热效果越好 (2) (3) 开源 节流 【详解】(1)[1][2] 隔热材料的核心性能是阻碍热量传递,表现为相同时间内模型内温度上升越慢,隔热效果越好。从图乙的温度—时间曲线可知,泡沫板对应的曲线斜率最小,即相同时间内温度上升最慢,说明其隔热性能最优。 (2)[1]电池板接收太阳能的总功率 日照时间 一天接收的太阳能 [2]已知光电转化效率(将太阳能转换成电能的指标)为20%,则输出的电能 (3)[1][2]太阳能电池板通过获取太阳能转化为电能,属于开源;良好的房屋隔热设计通过减少热量流失来降低能耗,属于节流。 学科网(北京)股份有限公司 $