21.2 跨学科：能源的开发与利用 随堂同步练习 -2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

21.2跨学科：能源的开发与利用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．北京时间2022年10月16日0时23分，运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空。王亚萍老师在时隔8年后，再一次进行了“太空授课”，做了“浮力消失实验”，该项实验也展示了浮力和重力伴生的现象。下列说法中正确的是（     ） A．图甲载人飞船上的太阳能电池板可将太阳能转化为电能 B．太阳能是不可再生能源 C．地面工作人员是利用超声波将指令传到飞船，来控制飞船的分离、变轨和对接的 D．既然浮力和重力是伴生的，那么在地球上浸在液体中的物体一定受到浮力作用 2．下列能源中，属于不可再生能源的是（    ） A．风能 B．太阳能 C．潮汐能 D．核能 3．下列关于能源和信息说法正确的是（　　） A．现有的核电站都是利用不可控的核裂变释放能量来发电的 B．电能属于可再生能源 C．我国的北斗卫星导航系统是利用超声波来传递信息的 D．手机是利用电磁波来传递信息的 4．近年来，我国在航天、新能源、人工智能等方面取得了重大成就，部分领域已从“跟跑”转向“领跑”。下列说法正确的是（　　） A．人工智能依托的专用芯片是由超导体材料制成的 B．北斗卫星导航系统是通过电磁波提供定位服务的 C．“华龙一号”核电站通过核聚变将核能转换为电能 D．中国空间站依靠太阳能电池板供电，太阳能属于不可再生能源 5．“中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳”。下列说法正确的是（   ） A．核聚变产生的核能是不可再生能源 B．核聚变的原料是相对原子质量较大的铀核 C．核反应中辐射出的射线是一种波长很短的超声波 D．“人造太阳”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同 6．下列有关光现象的说法，正确的是（　　） A．手影是由于光的直线传播所成的虚像 B．阳光下，利用太阳灶可以把水烧开，说明光具有能量 C．晚上可以看到自行车尾灯“发光”，说明自行车尾灯是光源 D．岸上的小猫看到水中的鱼是由于光的反射所成的实像 7．下列关于信息和能源的说法正确的是（　　） A．高频率电磁波相对于低频率电磁波在真空中传播速度更大 B．核电站是利用核裂变释放能量发电的 C．煤、石油、天然气、电能都属于一次能源 D．以核能、水能、太阳能等为代表的可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向 8．下列关于核能的说法，错误的是（　　） A．核电站是利用核能来发电的 B．核反应堆中发生的是链式反应 C．核电站发生泄漏时会对人和动物造成伤害 D．核废料不会对环境造成污染 9．2024年10月30日，神舟十八号载人飞船搭载了长征二号F遥十九运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（   ） A．使飞船上升的力的施力物体是地球 B．发射台架周围大量白雾是由水先液化后汽化形成 C．火箭“体内”的液氢属于一次能源 D．火箭搭载着飞船加速升空的过程中，飞船的机械能越来越大 10．我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视能源的开发利用，具有重大意义。下列能源属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．石油 C．风能 D．水能 二、填空题 11．不少乡村道路旁边安装了太阳能LED照明路灯。这种路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，太阳能电池板是将太阳能转化为 的装置，太阳能属于 能源。 12．题图甲、乙所示分别是我国研发出的首款新型空气动力汽车和小型低碳化未来汽车。甲车是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开车时将空气的 能转化为机械能；乙车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，它可将 能转化为电能。 13．2024年3月，纯电汽车小米SU7发布。 (1)纯电动汽车通过电池提供动力，电能属于 （选填“一”或“二”）次能源。它比燃油汽车噪声小，这是在 （选填“声源处”或“人耳处”）减弱噪声。 (2)车辆使用锂电池，充电时要将外壳与地线保持良好接触，否则充不了电，这是为了防止 （选填“触电”或“漏电”）。车辆采用电能约100kW·h超大电池，最长续航超过700km。车主快充30分钟将电量从10%充至80%后出门，车主出门后以80km/h行车时，每百公里耗电量16kW·h/100km，该纯电动汽车将电能转化为机械能的效率为80%，此时车辆最长可行驶 km。快充时的充电功率为 kW。 (3)行驶的汽车紧急刹车时，车轮与地面之间主要是 （选填“滑动”或“滚动”）摩擦，汽车的方向盘相当于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 14．根据下列信息，回答以下问题： (1)空间站的能源主要靠太阳能电池板提供，太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 (2)杆秤是我国古代劳动人民的一项发明，距今已有几千年的历史，如图所示为某杆秤示意图，杆秤上的零刻度 （选填“是”或“不是”）在提纽O处；若换用质量更小的秤砣，杆秤的量程会 （选填“变大”“变小”或“不变”）；我国航天员在空间站 （选填“能”或“不能”）用此杆秤称物体的质量。 15．手机在日常生活中被广泛使用。手机利用的电能属于 （填“一次”或“二次”）能源；手机与北斗卫星间利用 波来传递信息，实现导航的目的。 三、实验题 16．太阳能作为一种新能源，已被人类广泛使用，如太阳能路灯，其核心部件是光电板。光电板吸收太阳能转化为电能并储存起来。某兴趣小组要研究光电板吸收太阳能的多少与哪些因素有关，他们有如下猜想： 猜想1：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关； 猜想2：光电板吸收太阳能的多少与光电板的面积有关； 猜想3：光电板吸收太阳能的多少与光电板的颜色有关。 为了验证以上猜想，他们让光电板对相同的LED灯供电，进行了实验，记录的实验数据如下表： 序号 光电板的面积S/m² 光照时间t/min 光电板颜色 LED灯的发光时间t/min 1 0.1 10 深蓝色 30 2 0.1 20 深蓝色 60 3 0.2 10 深蓝色 60 4 0.3 10 深蓝色 90 5 0.1 10 绿色 20 6 0.1 10 白色 5 (1)该实验中，光电板吸收太阳能的多少是通过 反映的。 (2)分析表中 （填表中的序号）两组数据得出的结论是：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关。 (3)分析表中数据可知，制作太阳能光电板用 色最好。 (4)除了控制变量法外，该实验主要用到的实验方法是 ，我们学过的实验中用到此方法的是 （举一例即可）。 四、综合题 17．2025年1月13日，中国汽车工业协会发布最新数据，2024年我国汽车产销量双双超过3100万辆，再创历史新高。新能源汽车产销数量均突破1200万辆，连续十年领跑全球。对此感兴趣的小明进行了以下专题研究。 (1)能量来源 新能源汽车所利用的电能属于 （填“一次”或“二次”）能源；燃油汽车所使用的汽油或柴油属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)能量利用效率 小明在父母的帮助下进行了一次实验。小明的父母分别驾驶一辆外形相似的燃油汽车和电动汽车，在一段长度为10km的高速路上进行测试。跑完全程后，燃油汽车消耗了质量为0.48kg的汽油，电动汽车消耗的电能为2kW·h。 ①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少？ （该燃油汽车所用汽油的热值约为） ②若两辆车均可视为匀速直线行驶，且在行驶过程中所受的阻力均为648N，则这两辆车中，哪辆车的能量转化效率高？请通过计算说明。 18．(1)如图所示，风力发电机靠叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，把风的机械能转化为 ，这种能量是 （选填“一次能源”或“二次能源”），它可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有 性。 (2)我国是一个能源相对缺乏的国家，现主要利用的化石能源依靠进口，化石能源大量使用会造成环境污染，为了减少环境污染，我国已经建成了多座利用原子核 （选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的核电站； (3)国家“光伏扶贫”项目中的太阳能发电系统中，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午时段，太阳能电池板的输出电压为500V，输出电流为20A，10h可以为电网提供电能 kW·h；这些电能可供额定功率为2000W的热水器正常工作 h。 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 《21.2跨学科：能源的开发与利用》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D D B A B B D D B 1．A 【详解】A． 载人飞船上的太阳能电池板工作时，能够将太阳能转化为电能，为飞船提供能量，故A正确； B． 太阳能可以源源不断的在环境中获取，属于可再生能源，故B错误； C．由于真空不能传声，因此地面工作人员是利用电磁波将指令传到飞船，来控制飞船的分离、变轨和对接的，故C错误； D．浸在液体中的物体，如果其下表面与容器底部紧密接触，没有受到液体向上的压力，就不会受到浮力作用，比如桥墩浸在水中但不受浮力，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】太阳能、水能、风能、潮汐能都能从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源；核能一旦消耗，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．D 【详解】A．现有的核电站都是利用可控的核裂变释放能量来发电的，通过控制核反应堆中的反应速度，使核裂变产生的能量能够稳定地转化为电能，而不是不可控的核裂变，故A错误； B．电能本身不属于可再生能源或不可再生能源的范畴，它是一种二次能源，需要通过其他能源（如煤炭、水能、风能等）转化而来。故B错误； C．我国的北斗卫星导航系统是利用电磁波来传递信息的。超声波在真空中无法传播，而电磁波可以在真空中传播，适合用于卫星与地面之间的远距离信息传输，故C错误； D．手机通过发射和接收电磁波来实现与基站之间的通信，从而完成语音通话、短信发送、网络浏览等功能，故D正确； 故选D。 4．B 【详解】A．芯片的核心材料是半导体，不是超导体。故A错误； B．卫星在太空，只能靠电磁波传递信号，北斗就是用电磁波定位。故B正确； C．核电站利用的是核裂变，核聚变目前还不能可控发电。故C错误； D．太阳能可以源源不断得到，属于可再生能源。故D错误。 故选B。 5．A 【详解】A．核能分为裂变和聚变两种，核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能 源，故A正确； B．核聚变的原料是氢的同位素如氘、氚，而核裂变的原料才是相对原子质量较大的铀核，故B错误； C．射线是一种电磁波，不是超声波，故C错误； D．“人造太阳”运行时发生的是核聚变反应，而原子弹爆炸时发生的是核裂变反应，二者核反应类型不同，故D错误。 故选A。 6．B 【详解】A．手影是由于光的直线传播，光被手挡住后，在后面形成的阴影区域，不是虚像，故A错误； B．阳光下，利用太阳灶可以把水烧开，是因为太阳灶将光能转化为内能，说明光具有能量，故B正确； C．晚上可以看到自行车尾灯“发光”，是因为尾灯反射了其他光源的光，自行车尾灯自身不能发光，不是光源，故C错误； D．岸上的小猫看到水中的鱼，是由于光的折射所成的虚像，不是光的反射，也不是实像，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】A．各种频率的电磁波在真空中的传播速度都是相同的，故A错误； B．核电站是利用核裂变释放能量发电的，故B正确； C．煤、石油、天然气都属于一次能源，电能属于二次能源，故C错误； D．水能、太阳能属于可再生能源，核能属于不可再生能源，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．核电站是由核反应堆里的铀核裂变，放出核能来发电的，故A正确，不符合题意； B．电站主要利用核反应堆中可控链式反应来发电的，故B正确，不符合题意； C．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和动物造成伤害，故C正确，不符合题意； D．核废料有放射性，会对环境造成污染，故D错误，符合题意。 故选D 。 9．D 【详解】A．火箭向下喷出高温高压的燃气，燃气会对火箭产生向上的反作用力，从而使飞船上升，这个力的施力物体是燃气，不是地球，故A错误； B．发射台架周围的大量白雾，是因为发射时产生的热量使水汽化变成水蒸气，水蒸气遇到周围较冷的空气又液化成小水滴形成的，即先汽化后液化，故B错误； C．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，液氢是通过加工其它能源得到的，属于二次能源，故C错误； D．火箭搭载着飞船加速升空的过程中，飞船的质量不变，速度增大，动能增大；高度升高，重力势能增大。机械能等于动能与势能之和，所以飞船的机械能越来越大，故D正确。 故选D。 10．B 【详解】ACD．太阳能、风能、水能可以从自然界里源源不断地得到补充，属于可再生能源，故ACD不符合题意； B．石油是经过漫长的地质年代形成的，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B符合题意。 故选B。 11． 电能 可再生 【详解】[1]太阳能电池板工作时，利用光电效应等原理，将接收到的太阳能转化为电能储存起来或直接供路灯使用。 [2]太阳能是一种在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，只要太阳存在，就有太阳能，所以属于可再生能源 。太阳能是一种在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，只要太阳存在，就有太阳能，所以属于可再生能源 。 12． 内 太阳 【详解】[1]对于甲汽车：题目中提到甲是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力。压缩空气具有较大的内能，在推动活塞做功的过程中，空气的内能减少，汽车获得了机械能，所以这种车在开车时将空气的内能转化为机械能。 [2]对于乙汽车：已知乙车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器。而光电转换器的作用是将光能转化为电能，这里的光能主要来源于太阳，所以它可将太阳能转化为电能。 13．(1) 二 声源处 (2) 触电 400 140 (3) 滑动 省力 【详解】（1）[1]生活中的电能需要消耗一次能源才能获取，属于二次能源。 [2]纯电动汽车比燃油汽车噪声小，属于在声源处减弱噪声。 （2）[1]充电时外壳接地是为了防止外壳带电导致人体触电，保障安全。 [2]充电后可用总电能 转化效率为80%，实际可用于行驶的电能为 每百公里耗电16kW·h，可行驶距离为 [3]充电量为70kW·h，充电时间，快充时的充电功率为 （3）[1]紧急刹车时，车轮被抱死，与地面发生相对滑动，因此主要是滑动摩擦。 [2]方向盘是一个轮轴装置，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。 14．(1)一次 (2) 不是 变小 不能 【详解】（1）空间站的能源主要靠太阳能电池板提供，太阳能可以从自然界中直接获取，属于一次能源。 （2）[1][2]如图所示为某杆秤示意图，杆秤上的零刻度不是在提纽处，提纽O处是支点；根据杠杆原理，在物体重力（阻力）和阻力臂不变时，若换用质量更小的秤砣，则动力变小，要使杠杆平衡，动力臂就要边长，则杆秤的量程会变小。 [3]太空中处于失重状态，物体对杆秤没有压力，则不能用杆秤称物体的质量。 15． 二次 电磁 【详解】[1]一次能源是指直接从自然界获取的能源，如煤、石油、天然气、风能、太阳能等；二次能源是由一次能源经过加工转换得到的能源，电能是通过其他能源（如火力发电中的煤炭燃烧、水力发电中的水能等）转换而来的，所以属于二次能源。 [2]卫星与手机之间是通过电磁波来传递信息的。电磁波可以在真空中传播，不需要介质，适合在太空和地球表面之间进行信息传输 。 16．(1)LED灯的发光时间 (2)1、2 (3)深蓝 (4) 转换法 见解析 【详解】（1）实验中没有直接测量太阳能的多少，而是通过LED灯的发光时间来间接反映。 因为LED灯越亮、持续发光时间越长，说明光电板转化并储存的电能越多，即吸收的太阳能越多。 （2）要研究“光照时间”对吸收太阳能的影响，需要控制其他变量相同（面积、颜色），只改变光照时间，由表可知，实验1和2符合条件。 （3）要比较哪种颜色吸收太阳能最多，需控制面积和光照时间相同，只改变颜色，由表可知，实验1、5、6中，颜色不同，其他相同，其中实验1中的深蓝色光电板为使灯发光的时间最长，说明，制作太阳能光电板用深蓝色最好。 （4）[1][2]实验中通过LED灯发光时间来反映光电板吸收太阳能的多少，这是一种无法直接测量的物理量（太阳能吸收量），通过另一个可观察的量（发光时间）来体现。这种方法叫转换法（或叫“转化法”）。 我们学过的实验中用到转换法的，例如探究声音是由物体振动产生的实验，将音叉的振动转换为乒乓球的弹开，从而证明音叉在振动。 17．(1) 二次 不可再生 (2) 见解析 【详解】（1）[1]电能不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，因此电能属于二次能源。 [2]汽油或柴油不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。 （2）[1]质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量为 [2]由题可知，两辆车均做匀速直线运动，且行驶过程中所受的阻力均为648N，因此它们所受的牵引力和阻力二力平衡，大小相等，即 又因为两辆车行驶的路程相等，因此它们的牵引力所做的功相等，均为 该燃油汽车的能量转化效率 该电动汽车的能量转化效率 因此该电动汽车的能量转化效率较高。 18．(1) 电能 二次能源 方向 (2)裂变 (3) 100 50 【详解】（1）[1]风力发电是将风的机械能通过电磁感应现象转化为电能。 [2]电能需要消耗其它形式的能才能转化为电能，所以电能属于二次能源。 [3]能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变。电能可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有方向性。 （2）我国核电站利用的重核裂变时放出大量能量，从而带动发电机发电。 （3）[1]太阳能电池板的输出功率为 由得，太阳能电池板10h提供的电能为 [2]热水器正常工作时间为 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 $