第二十一章能源、材料与社会 单元练习- -2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

第二十一章能源、材料与社会 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．我国大力开发风力发电，下列新能源与风能不属于同一类能源的是（　　） A．核能 B．水能 C．太阳能 D．地热能 2．如图是我国“华为”公司研发的“无线快充”设备。当把手机放在底座上充电时，不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上，极大地方便了人们的使用。该电池的部分参数如表格所示。以下说法错误的是（    ） 电池名称 锂离子电池 电压 3.7V 容量 4400mAh A．充电过程中，手机电池相当于电路中的用电器 B．手机电池充电过程中，把电能转化为化学能 C．手机内部的电阻不可以由3.7V除以4.4A来计算 D．该手机电池充满电后能存储的电能为16280J 3．扬州剪纸是国家级非物质文化遗产之一，剪刀的刀刃非常锋利，可以轻松裁剪厚纸是利用了剪刀的（　　） A．弹性好 B．硬度大 C．延展性好 D．密度大 4．如图所示是一个便携式充电器正在给手机电池充电，在充电过程中，下列说法正确的是（    ） A．此时手机电池是电路中的电源 B．在充电器外部，电子由充电器的正极向充电器的负极移动 C．这个电路中只有电源而没有用电器，所以是短路 D．此时手机电池中的能量变化是电能转变成化学能 5．复兴号CR450型电力动车组是我国研发的新一代高速列车，其电子控制系统依赖大量集成电路芯片，制造芯片的主要材料是（   ） A．半导体 B．绝缘体 C．导体 D．超导体 6．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 7．社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法正确的是（   ） A．超导体材料更适合做电热丝，且通电时不会产生磁场 B．“北斗”卫星导航系统依靠超声波传递信息 C．能量无论是转化还是转移，其总和都会逐渐减小，所以我们需要节约能源 D．太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都间接来自太阳能 8．如图所示是三合一充电器给三部手机同时充电的情景。下列说法正确的是（    ） A．手机的芯片是利用半导体材料制成的 B．若拔掉其中一部手机，则通过充电器的总电流变大 C．手机充电时，手机电池将化学能转化为电能 D．各个手机之间的连接方式是串联 9．2025年1月，我国全超导托卡马克核聚变实验装置首次完成1000秒“高质量燃烧”，标志着我国可控核聚变实现从基础科学向工程实践的重大跨越。下列说法错误的是（　　） A．核能属于不可再生能源 B．核聚变实验装置的原理与核反应堆的工作原理相同 C．核聚变实验装置利用水冷却，是因为水的比热容大 D．冷却过程是通过热传递的方式改变实验装置的内能 10．我国科学家发明了一种新型陶瓷，既可以像海绵一样变形，也能像陶瓷一样隔热、绝缘。这种材料适合制造下列哪种物品（　　） A．消防服 B．晾衣架 C．自行车支架 D．输电导线 二、填空题 11．国家能源局4月25日发布数据显示，2025年第一季度，我国风电光伏发电合计新增装机7433万千瓦，累计装机达14.82亿千瓦，首次超过火电装机。千瓦是______的单位；风电光伏发电与传统火电相比，优点是______。（只写一条） 12．核潜艇的动力来源于核反应堆中发生的核______变获得的核能；如图所示，一艘核潜艇悬浮在A处，此时指挥台顶部距离海平面深度为100m、面积为2000cm2的观察窗受到海水的压力为________N；若某段时间内，潜艇沿着OP水平直线方向从低密度海水区域匀速潜入高密度海水区域，则在B点的动能________（选填“大于”、“小于”或“等于”）在C点的动能。（低密度海水密度取） 13．随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 _____ 能转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有方向性，但能的总量是 _______ 的。 14．某路灯照明系统主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器和LED灯具，灯杆及其它配件组成。太阳能电池白天对蓄电池充电，晚上该蓄电池再对LED灯供电 (1)从能源与可持续发展的角度分析，太阳能属于 ___________能源，其能量来源于太阳内部氢原子核发生的核 ___________变； (2)白天LED灯不需要工作，蓄电池处于充电状态，此时蓄电池相当于电路中的 ___________；开关和它控制的LED灯之间是 ___________联的； (3)太阳能电池板的发电功率为每平方米200W，若一块5m2的太阳能电池板光照5h，其产生的电能可以使额定功率为40W的电灯正常工作 ___________h。 15．如图所示是2025年央视春晚机器人扭秧歌的情景，机器人随着音乐的节奏实时调整动作，似乎“听懂”了音乐。不同的音乐节奏，机器人动作不同，说明声音可传递______；机器人完成各个动作是依靠将电能转化为______能。 三、实验题 16．跨学科实践 制作简易调光台灯模型 调光台灯因能根据需求调节亮度，成为居家常用电器。同学们组建项目小组，遵循“项目提出、项目分析、项目实施、展示交流”的学习流程，研究了串联电路的分压原理，收集材料（如干电池组、滑动变阻器、小灯泡、开关、导线等），组装了如图所示的简易调光台灯模型。 实验时，用导线依次连接干电池组、滑动变阻器、小灯泡和开关，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，观察到小灯泡的亮度能随滑片位置变化而变化。滑片向某一方向移动时，小灯泡变亮；向相反方向移动时，小灯泡变暗，初步实现了“调光”功能。 (1)简易调光台灯工作过程的能量转化情况为：______→______→内能和光能。 (2)在某次测试时，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，出现这种现象的原因可能是______。（答出一条即可） (3)在展示交流环节，同学们发现台灯调光时存在亮度调节范围小的问题。请你帮助他们提出一个可以增大亮度调节范围的可行性措施：______。 四、综合题 17．材料一：氢能具有无污染、可再生、热值高等特点，加快发展氢能经济，实现氢能的规模化应用，该汽车行驶时，储氢罐内的氢被输送到燃料电池中与空气中的氧发生化学反应产生电能。 材料二：无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，此车既可以通过给锂电池充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚路板获得能量。小明爸爸购买某款无链条电动自行车的锂电池容量为10Ah，工作电压是36V，他骑车从坡底匀速直线爬到5m高的坡顶用时20s，坡长32m。 (1)氢能属于__________（选填“一次”或“二次”）能源。 (2)骑行者踩脚踏板时产生电能并存储在自行车框架中的锂电池内，踩脚踏板时发电的原理是_______。 (3)已知该汽车空载时的质量为1.6×103kg，轮胎与地面接触的总面积为0.08m2，则该汽车空载静止在水平地面时对地面的压强是多少_______？（g取10N/kg） (4)小明爸爸骑车爬坡过程的平均速度是多少_______？ (5)该电动自行车锂电池最多所储存的电能约为多少焦耳_______？ 18．2024年1月9日，中国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空。 (1)卫星在发射升空过程中，相对于地面是___________的（“静止”或“运动”）。 (2)火箭在升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为___________能；此时，燃料正逐渐减少，宇宙中的能量___________（“减少”或“增多”、“保持不变”） (3)卫星上的太阳能电池板为通讯设备提供能量时，它将太阳能转化为___________能；此时，太阳能电池板属于电路中的___________（选填“用电器”、“开关”或“电源”）。 19．如图甲所示为一辆电动自行车，它轻便、节能、环保，深受人们的喜爱。只要将图甲中车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶。图乙是电动车的充电插口，内有金属插脚，在使用过程中绝不能拿金属、手等去触碰。图丙是电动车的局部电路图，其中控制器是指电动车中利用蓄电池工作的所有用电器。图丁是手刹，在刹车时有一部分能量可以通过发电机回收并储存在蓄电池内。 (1)当旋转车钥匙后车子就通电，此处的“旋转车钥匙”相当于______开关。给电动车充电时，蓄电池相当于______（选填“电源”或“用电器”）。电动车左、右转向灯的连接方式是______（选填“串联”或“并联”）。 (2)如果金属同时接触到充电插口的两个金属插脚，可能会造成______（选填“蓄电池”或“控制器”）损坏。如果人体触碰蓄电池两极，人将______（选填“有”或“无”）危险。 (3)该电动车具有能量回收系统，刹车时，车子的______能转化为电能回收并最终储存在蓄电池内。 学科网（北京）股份有限公司 《第二十一章能源、材料与社会》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B D A B D A B A 1．A 【详解】风能、水能、太阳能、地热能可以从自然界里源源不断地得到，属于可再生能源。核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。 故选A。 2．D 【详解】AB．在充电过程中，手机电池消耗电能并储存化学能，故手机电池相当于电路中的用电器，故AB正确，不符合题意； C．欧姆定律及变形公式只适用于纯电阻电路，由于手机内部不是纯电阻电路，故不能用3.7V除以4.4A来计算手机内部的电阻，故C正确，不符合题意； D．该手机电池充满电后存储的电能为，故D错误，符合题意。 故选D。 3．B 【详解】根据题意剪刀可以轻松裁剪厚纸，说明剪刀的硬度比较大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．D 【详解】AD．在给手机电池充电的过程中，充电器是电源，它提供电能；手机电池是消耗电能的用电器，它将电能转化为化学能储存起来，故A错误，D正确； B．在充电器外部，电流的方向是从充电器的正极流向负极。电子带负电，其定向移动的方向与电流方向相反，所以电子由充电器的负极向充电器的正极移动，故B错误； C．这个电路中，充电器是电源，手机电池是用电器，电路是通路，不是短路。短路是指电源两极不经过用电器直接用导线连接起来的电路，故C错误； 故选D。 5．A 【详解】半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，其导电性能可通过光照、温度等方式进行精确控制，这一特性使其成为制造晶体管、二极管等电子元件的理想材料，进而构成芯片的基础结构。绝缘体几乎不导电，无法实现芯片的导电功能；导体导电性过强且不可控，无法满足芯片对电流的精确调控需求；超导体需极低温环境且成本高昂，目前不适用于常温芯片制造。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．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。 7．D 【详解】A．超导体在一定条件下电阻为零，故不适合做电热丝，通电时有电流就会产生磁场，故A错误； B．声音不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播且可以传递信息，因此“北斗”卫星导航系统依靠电磁波传递信息，故B错误； C．能量无论是转化还是转移，其总量都会保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，所以我们需要节约能源，故C错误； D．太阳孕育了地球的生命，煤、石油等都是化石能源，是植物在地壳运动中被掩埋所形成的，风能、水能等能源都是间接来自太阳能，所以太阳是人类的“能源之母”，故D正确。 故选D。 8．A 【详解】A．手机的芯片是利用半导体材料制成的，具有单向导电性，故A正确； BD．三合一充电器给三部手机同时充电时，手机与手机之间互不影响，是并联的，由并联电路中各用电器互不影响得，若拔掉其中一部手机，其余两部手机的电流不变，由并联电路电流特点得，通过充电器的总电流等于剩余两部手机的电流，则通过充电器的总电流变小，故BD错误； C．手机充电时，消耗电能，手机电池将电能转化为化学能储存起来，故C错误。 故选A。 9．B 【详解】A．核能所利用的核燃料在地球上的储量是有限的，属于经过亿万年形成、短期内无法恢复的能源，所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意； B．核聚变实验装置的原理是让两个轻原子核在极高温度和压力下聚合成一个重原子核，从而释放出巨大能量。而核反应堆的工作原理是核裂变，是一个重原子核分裂成两个或多个更小的原子核并释放能量，通过控制棒等装置控制核裂变的速率，二者原理不同，故B错误，符合题意； C．因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度时，水能够吸收更多的热量，所以核聚变实验装置利用水冷却，可以更好地带走装置产生的热量，故C正确，不符合题意； D．冷却过程中，水从实验装置吸收热量，使实验装置的温度降低，内能减小，是通过热传递的方式改变实验装置的内能，故D正确，不符合题意。 故选B。 10．A 【详解】A．消防服需要隔热和柔韧性，该材料隔热、绝缘且可变形，适合制造消防服，故A符合题意； B．晾衣架需要硬度和承重能力，材料易变形不符合要求，故B不符合题意； C．自行车支架需要高强度，材料易变形无法满足需求，故C不符合题意； D．输电导线需导电性，而材料绝缘无法满足需求，故D不符合题意。 故选A。 11． 电功率 清洁无污染 【详解】[1]电功率：用电器单位时间内消耗的电能，单位是瓦特、千瓦；所以千瓦是电功率的单位。 [2]风电光伏发电与传统火电相比，优点是清洁无污染，不会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体以及粉尘等污染物，能有效改善空气质量，助力环境保护。 12． 裂 小于 【详解】[1]核潜艇的动力来源与核电站的能源来源相同，都来自于核裂变。 [2]观察窗所受的压强 观察窗受到的压力 [3]潜艇浸没在海水中，排开海水的体积在B和C点的相同，而B的海水密度比C点的小，据阿基米德原理知，B点潜艇所受的浮力比C点的小，则潜艇在B点的重力比C点的小，质量比C点的小，两点的速度相同时，B点的动能小于C点的动能。 13． 内 守恒 【详解】[1]汽油机工作时，汽油燃烧会释放出内能，然后通过做功冲程将内能转化为机械能。 [2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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它物体，而能的总量是守恒的。 14．(1) 可再生 聚 (2) 用电器 串 (3)125 【详解】（1）[1][2]从能源与可持续发展角度分析，因为太阳能几乎取之不尽，用之不竭，所以属于可再生能源。其能量来源于太阳内部氢原子核发生的聚变反应，释放出巨大的核能。 （2）[1][2]白天LED灯不工作，蓄电池处于充电状态，此时蓄电池消耗电能，相当于电路中的用电器；开关和它控制的LED灯之间是串联的，这样才能通过开关的通断来控制LED灯的工作。 （3）太阳能电池板发电功率为每平方米200W，则一块5m2的太阳能电池板的发电功率P=200W/m2×5m2=1000W=1kW 光照5h产生的电能W=Pt=1kW×5h=5kW·h LED灯额定功率P'=40W=0.04kW 能工作的时间 15． 信息 机械 【详解】[1]声音可以传递信息和能量，机器人随着音乐节奏调整动作，是因为声音传递了节奏等信息，所以说明声音可传递信息。 [2]机器人完成动作时，消耗电能，获得机械能，机器人完成各个动作是依靠将电能转化为机械能。 16．(1) 化学能 电能 (2)见解析 (3)选用最大阻值更大的滑动变阻器 【详解】（1）[1][2]简易调光台灯工作过程干电池给灯泡提供电能，此过程干电池储存的化学能转化为电能，小灯泡通电发光，电能转化为内能和光能。所以简易调光台灯工作过程的能量转化情况为：化学能→电能→内能和光能。 （2）要利用滑动变阻器调节灯的亮度，实验中滑动变阻器与小灯泡串联，若测试中发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，则可能原因有：小灯泡短路，无电流通过灯泡，灯泡不发光；串联电路中任一处发生断路，无电流通过灯泡，灯泡不能发光。 （3）同一只灯泡，通过的电流越大，灯越亮。要增大亮度调节范围，则需使通过灯泡的电流变化范围更大，可以在电路中换一个最大阻值更大的滑动变阻器，在电源电压一定时，能使电路中的电阻变化范围更大，电路中的电流变化范围更大。 17．(1)二次 (2)电磁感应现象 (3)2×105Pa (4)1.6m/s (5)1.296×106J 【详解】（1）自然界中不存在大量的氢气，所以氢能属于二次能源。 （2）骑行者踩脚踏板时产生电能并存储在自行车框架中的锂电池内，踩脚踏板时发电的原理是电磁感应现象。 （3）该汽车空载时的质量为1.6×103kg，对地面的压力大小等于其重力的大小，即F＝G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N 该汽车空载静止在水平地面时对地面的压强是 （4）小明爸爸骑车爬坡过程的平均速度是 （5）该电动自行车锂电池最多所储存的电能约为W＝UIt＝36V×10A×3600s＝1.296×106J 18．(1)运动 (2) 机械 保持不变 (3) 电能 电源 【详解】（1）卫星在发射升空过程中，相对于地面的位置发生了变化，所以是运动的。 （2）[1]火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能。 [2]根据能量守恒定律，宇宙中的能量总量保持不变，只是能量的形式发生了转化。 （3）[1]太阳能电池板将太阳能转化为电能，为通讯设备供电。 [2]太阳能电池板能够提供电能，属于电路中的电源。 19．(1) 闭合 用电器 并联 (2) 蓄电池 有 (3)机械/动 【详解】（1）[1]当把车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，这说明“旋转车钥匙”后能使车子的电路中有电流通过，故“旋转车钥匙”相当于闭合开关。 [2]给电动车充电时，将电能转化为化学能存储起来，故此时蓄电池相当于用电器。 [3]由生活经验可知，电动车的左、右转向灯可以独立工作，互不影响，故它们是并联的。 （2）[1]若用金属同时接触到充电插口的两个金属插脚，此时相当于不经过用电器直接将蓄电池两极用导线连通，会造成蓄电池短路。 [2]人体的安全电压是不高于36V，由图丙可知，蓄电池的供电电压为48V，大于36V，如果人体触碰蓄电池两极，人将有危险。 （3）刹车时车辆的速度减小，机械能减小，通过能量回收系统将机械能转化为电能，存储在蓄电池中。 学科网（北京）股份有限公司 $