11.5 能源与可持续发展 随堂同步练习-2025-2026学年教科版物理九年级下学期

11.5能源与可持续发展 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．“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 2．图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况（　　） A．显著增长 B．平稳增长 C．稳中有降 D．显著减少 3．2022年3月23日下午，王亚平等三位宇航员在我国空间站进行了天宫课堂授课，下列有关说法正确的是（　　） A．王亚平授课的声音可以直接传回地球 B．天宫和地面间是利用电磁波传递信息的 C．电磁波的传播需要介质 D．天宫实验室的能量是取之不尽用之不竭的 4．我国坚定不移走绿色低碳的高质量发展之路，以新发展理念引领建设人与自然和谐共生的现代化。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．核能、风能、海洋能、地热能和生物能等绿色能源都是可再生能源 B．氢燃料发动机技术的突破，可望实现氢能全部转化为机械能 C．新能源、绿色能源的能量转化效率越高说明能量转化的速度越快 D．绿色低碳环保生活就是尽力减少能量消耗，降低碳元素类的排放量 5．“十四五”开局之年，我国重大科技成果竞相涌现，创新能力持续提升，创新的“脉动”持续强劲。图中有关信息、能源和材料的说法中正确的是（　　） A．“东方超环”（EAST）的反应原理与太阳类似，即通过核裂变反应释放巨大的核能 B．“深海一号”能源站的无人无缆潜水器在下潜的过程中，受到海水产生的压强逐渐变小 C．“纤维锂离子电池”的规模化制备，与已经应用的氢燃料电池都属于绿色能源 D．“量子U盘”将光存储时间从分钟量级推进至小时量级，其存储介质光不属于电磁波 6．2025年10月31日23时44分，长征二号F遥二十一运载火箭在我国酒泉发射中心发射升空，搭载的神舟二十一号载人飞船于11月1日3时22分与空间站对接成功，整个过程历时约3.5小时，创造了神舟飞船与空间站交会对接的最快记录。下列说法正确的是（　　） A．对接后，神舟二十一号飞船相对于空间站是运动的 B．飞船上的太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．火箭飞入太空后，当太空温度很低时，火箭的内能为零 D．在升空过程中，随着液态氢质量的减少，液态氢的热值也减小 7．下列关于环境保护和能源利用的说法正确的是（　　） A．保护生态环境，“绿水青山就是金山银山” B．在安静的图书馆大声说话 C．提倡减排，可不必提倡节能 D．电能是一次能源，它便于输送和转化 8．我国于2024年7月成功研制出世界上最轻、最小的太阳能动力微型无人机，该无人机可在纯自然光下实现持续飞行。这款无人机主要由静电驱动推进系统和超轻千伏动力系统组成。静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上。超轻高压变换器将电压为4.5V的太阳能电池升压至9000V，实现高效电能传输。由上述信息可以推断，这款无人机（　　） A．可在无光环境下飞行 B．飞行时会产生较多热量 C．太阳能电池板面积很大 D．静电电机比传统电机能耗小得多 9．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 10．全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中符合这个课题的是（　　） A．利用煤的化学能转化为电能 B．利用水的机械能转化为电能 C．利用天然气的化学能转化为电能 D．利用核能转化为电能 二、填空题 11．近年来，一些地区推广使用乙醇汽油（乙醇俗称酒精）。乙醇汽油是由10%的乙醇与90%的汽油混合而成。按照能源分类，由于乙醇是由植物发酵而成，所以乙醇属于________能源（选填“可再生”或“不可再生”）。使用乙醇汽油较使用汽油的好处有（请你说出一条）：________。 12．哈尔滨市新能源汽车正逐步取代传统燃油车。0CM08型号公交车用天然气和电能作为能源，天然气属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，电能属于___________（选填“一”或“二”）次能源。 13．生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合绿色发展理念的能源是__________；请你提出一种为了节约能源的绿色出行方式：__________（合理即可）。 14．人类在消耗能源时，不可避免地会对环境造成影响。例如：使用化石能源时有相当一部分内能没有被利用，从而造成__________污染；使用化石能源还会加剧_____________、形成酸雨、污染大气；_____________的过量排放是造成温室效应的罪魁祸首。 15．成都混团世乒赛，国乒队卫冕冠军，各网络平台第一时间通过________传递信息。太阳时刻都在进行着核________。 三、实验题 16．(1)图甲是一台单缸四冲程汽油机______冲程的示意图，其能量转化情况与______（选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过______方式改变汽缸内燃料混合物的内能； (2)汽车冷却系统用水冷却发动机，这是利用水______的特点来工作的； (3)在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______方式增加物体内能，转化得到的内能______再转化为机械能（选填“可以”或“不可以”）。 (4)科学家设计了一款六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为______（选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程；②第六冲程中活塞向______运动。（选填“上”或“下”） 四、综合题 17．今年十月，我国北方地区阴雨连绵，多地秋收秋种受到很大影响，农民伯伯面临许多难题：田地湿软，收割机车轮打滑、陷车，无法作业；收获的粮食、棉花等被雨水漫湿，如不快速干燥就会霉变，也无法储存，造成严重损失；田地湿软，无法翻耕和播种冬小麦……提醒：在答题纸上作答！ 现在，让我们化身为“小小农业科学家”，综合运用已经学习掌握的光、电、热、运动等物理知识和方法，通过想象和设计，完成以下任务： (1)发明一台未来农业机械，实现无人操控一体化解决在阴雨天气下农作物的无损害收割、脱粒和烘干，并能够同步进行湿软土地的干燥、翻耕和播种。 (2)发明一台区域天气调节仪，根据区域大气的温度、湿度、气流状况和区域内地面农业生产、工业生产、军事行动、大型文体活动等的需要，对天气进行合理干扰和调节，使其有利于上述活动。 要求：选择其中一项任务，画出设计图（包括主要工作单元、核心部件、程序管理、结构关系、能源供应等部分），并用简要文字注明各部分的名称、工作原理和主要功能。 18．如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。某次试车过程中，该车在水平路面上沿直线行驶，已知汽车（包括司乘人员）的总重为4800N，汽车行驶过程中所受阻力大小恒为汽车总重的0.02倍（假设汽车运动过程中太阳光照射情况不变）。 (1)太阳能汽车电池板收集的太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)若汽车轮胎与地面的接触总面积为0.16m2，求试车时汽车启动前对地面的压强。 (3)试车过程中，汽车行驶的速度—时间图像如图乙所示，若太阳光照射到地面每平方米上的辐射功率为800W，电池板吸收太阳能的20%供给汽车牵引力做功。求： ①汽车在10～15s内运动的距离__________。 ②电池板在10～15s内吸收的太阳能__________。 ③太阳能汽车电池板的最小面积__________。 19．“凌风号”是国内首个成功下线的12兆瓦级陆上风电机组，助推国家能源结构优化升级，助力实现“双碳”目标。 (1)风电机组利用闭合电路的部分导体切割______将风能转化为电能，产生的电能属于______次能源。能量在转化过程中具有______性。 (2)当风吹过风电机叶片时，叶片两侧的气流速度不同会形成压力差推动叶片旋转，流速较大的一侧叶片受到空气的压强_______（选填“较大”或“较小”）；叶片和空气摩擦的过程中失去电子会带上______（选填“正”或“负”）电荷。某风电机的一个叶片质量为，体积约为，已知制作叶片材料的平均密度约为，则叶片的空心比（空心体积占总体积的比值）为________%。 (3)已知风电机每秒捕获的风能与风速的三次方成正比，与叶轮直径的二次方成正比；若甲乙两个风电机分别在风速为和的情况下捕获的风能之比为，则甲乙两个风电机的叶轮直径之比为______，乙风机在风速为的情况下每秒捕获的风能为，风能转化为电能的效率始终为40%，当风速为时乙风机的发电功率为______。 学科网（北京）股份有限公司 《11.5能源与可持续发展》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A B D C B A D B B 1．A 【详解】A．核能所利用的核燃料在地球上的储量是有限的，属于不可再生能源，故A正确； B．核聚变的原料是质量较小的原子核，如氘和氚，相对原子质量较大的铀核是核裂变的原料，故B错误； C．γ射线是电磁波，而超声波是声波，两者本质不同，故C错误； D．“人造太阳”利用的是核聚变，原子弹爆炸时所发生的核反应是核裂变，它们释放能量的方式不同，故D错误。 故选A。 2．A 【详解】根据图像看出，自1950年以来，人类能源消耗的情况逐年上升，增长幅度也是显著的。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．B 【详解】A．真空不能传声，王亚平授课的声音不可以直接传回地球，故A错误； B．电磁波可以在真空中传播，天宫和地面间是利用电磁波传递信息的，故B正确； C．电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质，故C错误； D．天宫实验室的能量是由太阳能转化为电能，不是取之不尽用之不竭的，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A．核能是不可再生能源，故A错误； B．氢燃料发动机将部分氢能转化为机械能，另有部分热量散失到空气中，故B错误； C．新能源、绿色能源的能量转化效率越高说明讲能源转化为所需要的能源的占比变高，不是能量转化的速度越快，故C错误； D．绿色低碳环保生活就是尽力减少能量消耗，降低碳元素类的排放量，故D正确。 故选D。 5．C 【详解】A．“东方超环”（EAST）的反应原理与太阳类似，即通过核聚变反应释放巨大的核能，故A错误； B．由得，“深海一号”能源站的无人无缆潜水器在下潜的过程中，受到海水产生的压强逐渐变大，故B错误； C．“纤维锂离子电池”的规模化制备，与已经应用的氢燃料电池都属于绿色能源，具有环保，无污染等特点，故C正确； D．“量子U盘”将光存储时间从分钟量级推进至小时量级，其存储介质光是电磁波，故D错误。 故选C。 6．B 【详解】A．对接后，神舟二十一号飞船之间的位置不发生变化，所以神舟二十一号飞船相对于空间站是静止的，故A错误； B．太阳能电池板在工作时，将吸收的太阳能转化为电能，供空间站工作，故B正确； C．一切物体都有内能，任何物体的内能都不为0，故C错误； D．热值是燃料的一种性质，与质量多少无关，所以在升空过程中，随着液态氢质量的减少，液态氢的热值不变，故D错误。 故选B。 7．A 【详解】A．“绿水青山就是金山银山”倡导保护环境，提倡使用新能源，故A正确； B．在安静的图书馆大声说话干扰别人学习，属于噪声，故B错误； C．提倡减排，也必须提倡节能，生产时所耗用的能量要尽量减少，故C错误； D．电能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，是二次能源，故D错误。 故选A。 8．D 【详解】ABD．由题可知，微型无人机能实现纯自然光供能下的持续飞行，说明微型静电电机在没有光的环境下不能飞行；静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上，说明微型静电电机具有发热小，效率高的特点，则静电电机比传统电机能耗小得多，故AB不符合题意，D符合题意； C．由题可知，该机器为微型无人机，则说明了太阳能电池板的面积小，故C不符合题意； 故选D。 9．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。 10．B 【详解】由题意可知，这个课题是要探索各种可再生能源的利用，各选项中，水的机械能即水能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源，而煤、天然气、核能是不可能在短期内从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源，所以ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 11． 可再生 污染少 【详解】[1]能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；乙醇是由植物发酵而成，植物可以不断地从自然界中获取，所以乙醇属于可再生能源。 [2]乙醇燃烧产生二氧化碳和水，乙醇汽油相较使用汽油可以减少一氧化碳和碳氢化合物的主要污染物的排放，所以使用乙醇汽油较使用汽油的好处有：污染少。 12． 不可再生 二 【详解】[1]天然气这类化石能源的形成要经历很久的时间，无法短时间从自然界源源不断的获得，因此是不可再生能源。 [2]电能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源。 13． 太阳能 使用共享单车出行 【详解】[1]煤、石油、天然气属于化石能源，燃烧会释放二氧化碳、二氧化硫等污染物；太阳能是可再生的清洁能源，利用过程中不会产生污染物。 [2]使用共享单车出行”，能减少机动车尾气排放, 是一种节约能源的绿色出行方式。 14． 热 温室效应 二氧化碳 【详解】[1][2][3]使用化石能源有相当一部分内能没有被利用，从而造成热污染，并会加剧温室效应、形成酸雨、污染大气；二氧化碳的排放是造成温室效应的罪魁祸首。 15． 电磁波 聚变 【详解】[1]网络平台传递信息依靠的是电磁波，电磁波能够在真空中或介质中传播，实现远距离的信息传递。 [2]太阳内部时刻发生着氢原子核聚变成氦原子核的过程，即核聚变，这个过程会释放出巨大的能量，为太阳提供持续的光和热。 16．(1) 压缩 丙 做功 (2)比热容大 (3) 做功 不可以 (4) 做功 上 【详解】（1）[1][2][3]图甲中，两个气门都关闭，活塞向上运动且火花塞未点火，是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能。图丙中，下压活塞，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，也是机械能转化为内能，与压缩冲程能量转化情况相同；此过程是通过做功的方式改变汽缸内燃料混合物的内能。 （2）水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车冷却系统用水冷却发动机。 （3）[1]紧急刹车时，刹车片与车轮摩擦，通过做功的方式增加物体内能。 [2]能量的转化和转移具有方向性，转化得到的内能不可以再自发地转化为机械能。 （4）[1]第五冲程中，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，所以第五冲程为做功冲程。 [2]第六冲程应当是排气冲程，故活塞会向上运动，排出废气。 17．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）设计名称： “智能农业多功能一体机” 总体功能概述 该机器是一款集无人驾驶、自动导航、作物收割、脱粒、在线干燥、土壤加热干燥、翻耕、播种于一体的智能化农业机器人，专为应对阴雨天气下的农业难题而设计，通过集成光学传感器、电力驱动系统、热能系统、运动控制系统、AI算法，实现全天候作业，尤其适用于雨季或高湿环境，设计图如下图所示： 各部分名称、工作原理与主要功能 1. 光学传感阵列 组成：高清摄像头、红外热成像仪、激光雷达（LiDAR）、多光谱传感器 工作原理：利用光学成像识别作物种类、成熟度、分布密度，利用红外热成像检测土壤湿度（湿土温度低）利用激光雷达构建三维地形图，避开障碍物 主要功能：实时监测农田状况、自动规划最优路径、识别可收割作物区域 2. 电力驱动系统 组成：太阳能板、锂电池储能系统、电动机群 工作原理：太阳能板将光能转化为电能（光电效应），储能电池提供持续动力，电动机驱动履带或轮式底盘移动 主要功能：提供整机运行所需能量，实现静音、环保、可持续作业 3. AI 控制中心 组成：高性能处理器、GPS模块、无线通信模块、决策算法 工作原理：接收传感器数据、分析处理、输出控制指令，利用人工智能算法实现自动驾驶、避障、路径优化 主要功能：中央指挥系统，实现无人操作、远程监控 4. 机械臂与收割装置 组成：柔性机械臂、可调速切割刀、振动脱粒器 工作原理：机械臂精准定位作物，切割刀以恒定速度切割（避免损伤），脱粒器通过振动使谷粒脱离秸秆（利用惯性） 主要功能：无损伤收割，自动脱粒 5. 在线干燥系统 组成：微型热风发生器（电加热丝）、鼓风机、空气循环通道 工作原理：电能转化为热能（焦耳热），鼓风机将热风吹向刚脱粒的谷物，快速降低含水量，防止霉变 主要功能： 即时干燥，无需等待晴天 6. 土壤加热与翻耕系统 组成：旋转犁头、地下加热棒（电阻丝）、 保温层 工作原理：旋转犁头翻动土壤，加热棒通电发热（焦耳热），提高土壤温度，促进水分蒸发，实现土壤干燥。 主要功能：解决湿软土地问题，同步完成翻耕和干燥。 7. 播种系统 组成：种子仓、精密投放机构、深度调节器 工作原理：根据预设程序，按行距、株距投放种子，利用重力或气压控制投放深度 主要功能：完成播种作业，实现“收割—干燥—翻耕—播种”一体化 能源供应与结构关系 能源：太阳能加锂电池储能，可持续运行 结构关系：所有子系统通过中央控制器协调工作，传感器反馈实时数据，控制系统调整动作，电力系统统一供电，热系统独立运行。 （2）总体设计目标： 开发一套能够对特定区域内大气环境进行智能监测与调控的“区域天气调节仪”，通过科学干预温度、湿度、气流等气象要素，服务于农业、工业、军事及大型活动需求，实现气候优化与灾害预防。 系统设计图： 主要组成部分说明 多源传感器阵列：部署在地面、高空浮标、无人机及卫星上，实时采集区域内温度、湿度、气压、风向、云层厚度、降水强度等数据，形成高精度气象图谱。 中央控制与决策中心：集成高性能计算平台与人工智能模型，分析当前气象状态与用户需求（如农业需雨、军事需晴空），制定最优干预方案。 程序管理与AI算法模块：使用深度学习预测天气演变趋势，结合历史数据与物理模型，动态调整干预参数；具备自学习能力，持续优化调控策略。 执行干预单元：人工降雨装置用于发射碘化银等催化剂促进水汽凝结；气溶胶播撒器用于释放微粒改变云层反射率，实现降温或增雨；风场扰动装置，利用大型风扇阵列或电磁力场引导局部气流方向；热交换模块，通过地热或制冷设备调节近地面温度。 能源供应系统：提供稳定电力支持：采用核聚变小型反应堆（未来技术）、太阳能光伏阵列、储能电池组，并接入国家电网作为备用电源。 数据通信网络：构建天地一体化通信网，实现传感器数据上传、指令下发、远程监控，确保系统响应速度低于1秒。 监控与反馈系统：实时显示调控效果，若出现异常（如过度降雨、风暴形成），自动触发安全协议并通知操作人员。 18．(1)可再生 (2)3×104Pa (3) 50m 24000J 6m2 【详解】（1）太阳能可以源源不断获取，属于可再生能源。 （2）试车时汽车启动前为静止状态，受力平衡，地面对汽车的支持力 汽车对地面的压力 则试车时汽车启动前对地面的压强 （3）[1]由图乙知，10～15s内，汽车做匀速直线运动，运动距离。 [2]汽车匀速直线行驶时，受到的牵引力 牵引力做的功 电池板在10～15s内吸收的太阳能。 [3]10～15s内电池板吸收太阳能的总辐射功率 由太阳光照射到地面每平方米上的辐射功率为800W知，太阳能汽车电池板的最小面积。 19．(1) 磁感线 二 方向性 (2) 较小 正 90 (3) 9∶10 5000 【详解】（1）[1]风力发电机组的原理是电磁感应，即闭合电路的部分导体切割磁感线，将风能转化为电能。 [2]电能是由风能（一次能源）转化而来的，属于二次能源。 [3]能量转化具有方向性，例如内能难以完全转化为机械能而不损耗。 （2）[1]流体流速越大的位置，压强越小，故流速大的一侧叶片受到的空气压强较小。 [2]摩擦起电中，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，叶片与空气摩擦失去电子，故带正电。 [3]叶片材料的实心体积 空心体积 空心比 （3）[1]由题意可知，风车每秒捕获的风能与风速、叶轮直径的关系可以表示为（为常数），甲乙两个风电机的叶轮直径之比 [2]同一风车每秒在不同速度下捕获的风能之比为，风速为，乙风车每秒捕获的风能 乙风车每秒转化成的电能 乙风车的电功率 学科网（北京）股份有限公司 $