21.2 跨学科：能源的开发与利用 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．近年来，我国科技创新突飞猛进，各种新技术、新能源、新材料等科技成果不断涌现。有关说法中正确的是（　　） A．固态可燃冰属于二次能源 B．化石能源、太阳能属于不可再生能源 C．5G技术利用电磁波进行通信 D．核电站利用核聚变 2．近年，我国在能源、信息和材料等领域取得了辉煌成就。下面关于能源、信息和材料的说法，正确的是（　　） A．2025年是太阳黑子活动的又一个峰年，太阳内部发生的主要是氢核的裂变 B．四川是我国水力发电量最多的省份，水电站中的发电机是利用电磁感应的原理发电的 C．“祖冲之号”是我国量子计算机的原型，量子计算机中的二极管是由超导体制成的 D．我国在南海开采的可燃冰属于可再生能源 3．在如今快速发展的科技时代，越来越多的人开始考虑使用新能源汽车而非传统的汽油车。不仅因为环保意识的提高，更因为新能源汽车所带来的许多优势。下列关于这两种车的知识说法正确的是（　　） A．新能源汽车的效率可以达到100% B．新能源汽车主要利用的是电能，电能是一次能源 C．汽油机在吸气冲程中只吸入空气 D．汽油机的压缩冲程是通过做功的方式来改变汽缸内气体的内能 4．我国在信息、材料和能源等领域成果显著，下列说法正确的是（　　） A．能量是守恒的，所以不需要节约能源 B．光伏发电是将太阳能转化为电能，太阳能属于可再生能源 C．光导纤维在传递信息时，利用了光的折射原理 D．核电站利用核聚变释放能量发电 5．2025年我国新建宁夏中卫300万千瓦光伏基地，是国内同期最大单体光伏项目，位于“沙戈荒”地区，日发电量可达1000万千瓦时，半导体太阳能电池组件是光伏发电系统的核心部分。关于光伏发电，下列说法正确的是（　　） A．光照强度越大，太阳能电池的输出功率一定越大 B．太阳能电池组件将光能转化为电能 C．常温下半导体的电阻为零 D．保定市居民用电总功率约为，若宁夏中卫光伏基地向保定市输送电能，则日发电量可供保定市居民用电约12.5h 6．关于材料、能源和信息，下列说法正确的是（　　） A．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 B．原子弹爆炸时发生核聚变反应，在极短的时间内大量核能转化为内能 C．作为信息存储介质，竹简、纸、光盘、录音磁带的容量密度依次增大 D．光纤是传输光信号的器件，其抗干扰能力强，能减少信号衰减 7．社会发展离不开能源，绿色能源是应对全球气候挑战和实现可持续发展的重要选择，以下各种形式的能源中属于绿色能源的是（　　） A．煤气 B．太阳能 C．石油 D．木炭 8．有一种太阳能背包，背包面上有一太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能转化为机械能 9．下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（    ） A．发电机发电：将电能转化为机械能 B．燃料燃烧：化学能转化为内能 C．太阳能电池板工作：太阳能转化为化学能 D．植物光合作用：光能转化为内能 10．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质铁锅，从而形成无数个小涡流（即电流），加速锅底分子运动，使锅底自身发热达到加热食品的目的，它具有安全可靠、节能环保等优点，是现代家庭中的理想灶具，其工作原理如图所示。下列有关电磁炉的说法中正确的是（　　） A．电磁炉功率大，使用时很耗电 B．电磁炉在使用中会产生烟尘和废气 C．普通铁锅可在电磁炉上使用，而普通砂锅却不能使用 D．电磁炉在使用中利用了电流的磁效应、热效应和化学效应 二、填空题 11．如图所示，这是一款太阳能草坪小夜灯，它的上方是太阳能电池板并内置蓄电池，下方是高效节能的LED灯。太阳能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源；白天，太阳能电池板发电并给蓄电池充电的过程中，蓄电池相当于电路中的_____（选填“电源”或“用电器”）。 12．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。 13．人造地球卫星广泛用于全球通信、军事侦察、气象观测、环境监测等方面。 (1)卫星上的太阳能电池板利用的太阳能属于_________次能源。 (2)利用卫星进行气象观测时，大气层通过卫星上的高清摄像机的镜头成倒立、________的实像；卫星利用________波将拍摄的画面传送至气象台。 (3)卫星从近地点向远地点运动时，它的动能_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 14．鹊桥二号中继星是嫦娥六号与地球之间的“通信桥梁”，鹊桥二号中继星是通过_________（选填“电磁波”或“超声波”）与地球之间传递信息的。嫦娥六号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。太阳能的优点是_________（写出一点即可）。 15．我国在全球核电发展中处于领先地位。核能属于_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站的反应堆利用中子轰击铀235原子核，使其发生_______（选填“裂变”或“聚变”）。 三、综合题 16．2023年3月26日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”在广东珠海启航前往海南文昌海域。 (1)“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体排水量达11000t，在海面作业时“海油观澜号”受到的浮力为__________N（g=10N/kg）。 (2)“海油观澜号”风力发电机利用_________的原理发电，内部线圈中的电流是_________（选填“直流电”或“交流电”）。风能属于_________（选填“一”或“二”）次能源；投产后风机年均发电量将达2200万kW•h，若按发电效率为22%的火力发电来计算，则每年可节约___________t焦炭（q焦炭=3.0×107J/kg）。 (3)已知通过风机叶片的空气动能与其质量成正比，且1kg空气的动能W与速度v的关系如图乙所示。当风速为10m/s时，该风力发电机的发电功率为6500kW，此功率下风力发电机1h发出的电量可供________台功率为1.3kW的空调同时工作5h，该发电机的风电转化效率为50%，则发电机的扇叶扫风面积为__________m2（选填“2×103”、“2×104”或“2×105”）（ρ空＝1.3kg/m3）。 17．如图所示，是某物理老师为养鱼池制作的利用太阳能过滤池水的装置电路原理图，采用的太阳能电池板上覆有一层“碳纳米”材料，光电转换效率可达到15%，接收太阳能的有效面积是1m2。若某天光照时间为10小时，阳光照射每平方米平均功率为200W，通过控制器能够为装置提供12V电压。有光照时S自动闭合，电动机M工作，带动水泵，将水抽到过滤盒内过滤。电动机的额定电压为12V，额定功率为12W，电动机内线圈电阻为2Ω。太阳能电池板提供的电能，除被电动机消耗后剩余部分会为蓄电池充电，蓄电池电压12V，其充电效率为80%，对外放电效率为75%，蓄电池受控制器作用充电过程中不对外放电，夜晚太阳能电池板停止工作，蓄电池供电使电动机持续工作。 (1)关于该太阳能过滤装置，下列说法中正确的是 。 A．太阳能是不可再生能源 B．太阳能电池板发电时将内能转化为电能 C．电动机工作时将电能完全转化为机械能 D．蓄电池在充电过程中是用电器 (2)电动机正常工作一分钟消耗的电能是_____J，白天有太阳时，太阳能电池板为蓄电池充入的电能，晚上可以使电动机持续工作____小时。 (3)电动机正常工作时的效率是多少？ 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__________。 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 C B D B B D B B B C 1．C 【详解】A．一次能源是指可以从自然界直接获取的能源，二次能源是指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，可燃冰可以直接从自然界获取，属于一次能源，故A错误； B．化石能源属于不可再生能源，太阳能属于可再生能源，故B错误； C．5G技术利用电磁波进行通信，但5G的频谱更宽，能传输的信息更多，故C正确； D．核电站利用的是可控核裂变，故D错误。 故选C。 2．B 【详解】A．太阳内部每时每刻都在发生着氢核的聚变，释放出巨大的能量，故A错误； B．发电机是利用电磁感应的原理制成的，电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，故B正确； C．二极管具有单向导电性，量子计算机中的二极管是由半导体制成的，故C错误； D．可燃冰属于化石能源，在开发利用后不能在短时间内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D错误。 故选B。 3．D 【详解】A．新能源汽车的效率不可能达到100%，任何机械的效率都不可能达到100%，故A错误； B．新能源汽车主要利用的是电能，电能是二次能源，不是一次能源，故B错误； C．汽油机在吸气冲程中吸入汽油和空气混合物，不是吸入空气，故C错误； D．汽油机的压缩冲程是通过做功的方式来改变汽缸内气体的内能，活塞对气体做功，使气缸内气体内能增加，故D正确。 故选D。 4．B 【详解】A．能量是守恒的，由于能量的转化具有方向性，很多能量都不可再生，因此我们需要节约能源，故A错误； B． 光伏发电吸收太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，太阳能可以从自然界源源不断的获得，属于可再生能源，故B正确； C． 光纤通信的原理就是利用光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射后从另一端射出，从而将携带的信息传到远方。故C错误； D． 日前人类已建立的核电站，是利用核裂变释放的能量来发电的，核聚变目前还处于研究和实验阶段。尚未实现商业化应用，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．光照强度越大，太阳能电池的输出功率不一定越大，因为当光照强度超过一定值后，太阳能电池可能达到饱和状态，输出功率不再随光照强度增大而增大，故A错误； B．太阳能电池组件的作用就是将光能转化为电能，这是光伏发电的基本原理，故B正确； C．常温下半导体的电阻不为零，只有超导体在特定条件下电阻才为零，故C错误； D．已知日发电量万千瓦时，保定市居民用电总功率，根据公式，可得供电时间 并非约12.5h，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．超导体的电阻为零，用作输电线可以大大减小输电过程中的电能损失；但是不能发热，不能用于制作电炉的电阻丝，故A错误； B．原子弹爆炸时发生的是核裂变反应，不是核聚变，在极短的时间内大量核能转化为内能和其它形式的能量，故B错误； C．随着人类科技的发展，信息储存的介质越来越先进，介质容量密度越来越大，竹简、纸、录音磁带、光盘等容量密度依次增大，故C错误； D．光纤，即光导纤维，是传输光信号的器件。光线通信具有抗干扰能力强、传输容量大、信号衰减小等优点，故D正确。 故选 D。 7．B 【详解】A． 绿色能源体现了开发利用自然资源与环境友好相容的原则，可认为绿色能源不会对环境造成污染，绿色能源也称为清洁能源，是可再生能源；煤气燃烧时除了产生大量的二氧化碳之外，也会产生一氧化碳等气体，不属于绿色能源，故A不符合题意； B．太阳能是取之不尽，用之不竭的新能源，使用后不会对环境造成污染，属于绿色能源，故B符合题意； C．石油燃烧时除了产生大量的二氧化碳之外，也会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，不属于绿色能源，故C不符合题意； D．木炭燃烧时除了产生大量的二氧化碳之外，也会产生一氧化碳等气体，不属于绿色能源，故D不符合题意。 故选B。 8．B 【详解】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能，故A正确，不符合题意； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误，符合题意； C．蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确，不符合题意； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确，不符合题意。 故选B。 9．B 【详解】A．发电机发电是利用电磁感应原理制成的，工作过程中将机械能转化为电能，故A错误； B．燃料燃烧时，燃料内部的化学能通过化学反应释放出来，转化为内能，故B正确； C．太阳能电池板工作时，直接将太阳能转化为电能，不是转化为化学能，故C错误； D．植物光合作用是将太阳能（光能）转化为植物体内的化学能储存起来，不是转化为内能，故D错误。 故选B。 10．C 【详解】A．电磁炉是近代社会研制的一种较为清洁、节能的用电器，其功率并不是非常大，根据可知，使用时并不是非常费电，故A错误； B．由于电磁炉是消耗电能而工作的，属于清洁能源，在工作时是不能产生烟尘和废气的，故B错误； C．电磁炉是利用电流的磁效应的原理制成的，故所使用的锅必须是含有磁性材料的物质，普通砂锅不是磁性材料，该锅不能在电磁炉上使用，故C正确； D．根据题意，电磁炉是利用电流的磁效应的原理制成的，故D错误。 故选C。 11． 可再生 用电器 【详解】[1]太阳能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源。 [2]白天，太阳能电池板发电并给蓄电池充电的过程中，蓄电池消耗电能，相当于电路中的用电器。 12． 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。 13．(1)一 (2) 缩小 电磁 (3)减小 【详解】（1）太阳能直接取自自然环境，没有经过人为的加工或转换，因此属于一次能源。 （2）[1]高清摄像机的镜头相当于一个凸透镜，根据凸透镜的成像规律，当物距大于两倍焦距时，成倒立、缩小的实像。 [2]卫星是通过电磁波将拍摄的画面传送至气象台的，因为电磁波可以在真空中传播，且传播速度快。 （3）当卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，高度增大，重力势能增大；质量不变，速度减小，动能减小。 14． 电磁波 可再生 低碳环保、清洁、取之不尽、用之不竭 【详解】[1]在太空中是真空环境，声音无法传播，而电磁波可以在真空中传播，所以鹊桥二号中继星是通过电磁波传递信息的。 [2]太阳能可以从自然界源源不断地得到，属于可再生能源。 [3]太阳能具有清洁无污染、分布广泛、取之不尽等优点，任写一点即可，如清洁无污染。 15． 不可再生 裂变 【详解】[1]核能消耗后短时间内无法从自然界得到补充，因此属于不可再生能源。 [2]核电站的反应堆是利用中子轰击铀 235 原子核，使其发生裂变，释放出巨大的能量。 16．(1)1.1×108 (2) 电磁感应 交流电 一次 1.2×104 (3) 1000 2×104 【详解】（1）“海油观澜号” 整体排水量 在海面作业时“海油观澜号”受到的浮力 （2）[1]“海油观澜号”风力发电机工作时将机械能转化为电能，利用的是电磁感应原理。 [2]发电机工作时，内部线圈中电流的大小和方向都在发生周期性变化，所以是交流电。 [3]风能可以从自然界中直接获取，所以它是一次能源。 [4]投产后风机年均发电量 每年焦炭完全燃烧放出的热量 每年消耗焦炭的质量 （3）[1]该风力发电机1h所发的电量 1台空调的总功率 空调的总台数 [2]发电机1s的发电量 每秒空气的平均动能 由乙图可知，风速为10m/s时，1kg空气的动能为50J，则平均每秒通过叶片的空气质量 平均每秒通过叶片的空气体积 风速为10m/s，表示每秒空气运动的距离为 叶片的扫风面积 17．(1)D (2) 720 9 (3)83.3% 【详解】（1）A．太阳能是可以源源不断从自然界获取的能源，属于可再生能源，故A错误； B．太阳能电池板发电是将太阳能转化为电能，故B错误； C．电动机工作时电能主要转化为机械能，有少部分转化为内能，存在热损耗（线圈发热），故C错误； D．蓄电池充电时消耗电能，是用电器。故D正确。 故选D。 （2）[1]根据电能公式可得电动机正常工作一分钟消耗的电能是 [2]光电转换后的电能 白天电动机消耗的电能 充入蓄电池的电能 蓄电池放电可供电动机工作的时间 （3）电动机正常工作时的电流为 电动机正常工作时的效率是 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。 学科网（北京）股份有限公司 $