第十一章 能源与可持续发展 单元练习 2025-2026学年教科版物理九年级下册

第十一章能源与可持续发展 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，机械能与内能相互转化的事例中，与图中内燃机工作冲程相同的是（　　） A．瓶塞飞出 B．弯折铁丝 C．压缩气体 D．钻木取火 2．现代城市生活节奏快，一些新技术可以替代人们干家务活。关于集扫地、拖地于一体的扫地机器人，下列说法正确的是（　　） A．扫地机器人通过Wi﹣Fi与手机连接，这是利用超声波对扫地机器人进行控制的 B．扫地机器人能够运动是利用了电动机的原理 C．扫地机器人消耗的电能是一次能源 D．扫地机器人在扫地过程中，其无刷电动机工作时将机械能转化为电能 3．神奇的“饮水鸟”能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚，乙醚吸收空气中的热量汽化后，下球气压增大，将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移，“低头喝水”，如图乙，此时上、下球连通，气压相同，乙醚流回下球，恢复图甲状态，如此反复。则（   ） A．“饮水鸟”低头过程中将机械能转化为电能 B．如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动 C．“饮水鸟”在运动的过程中不涉及能量的转化 D．“饮水鸟”不遵循能量守恒定律 4．吉林省境内的松嫩平原地区，有着丰富的风力资源。下列能源与风能同属于可再生能源的是（　　） A．木柴 B．煤炭 C．核能 D．天然气 5．下列事例中，不是利用水的比热容大这一特性的是（　　） A．沿海地区昼夜温差比内陆地区小 B．在较大的河流上建水电站，用水发电 C．汽车发动机用循环水冷却 D．北方的冬季，家家户户都会在地窖里边放一桶水来保存蔬菜 6．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 7．风是我们生活中最常见的大气现象，蕴含着很多物理知识。下列有关风的说法中，错误的是（　　） A．风是空气相对于地面的水平运动，其方向受水平气压梯度力和地球自转等因素影响 B．在城市热岛效应中，城市气温高，气压低，风从郊区吹向城市 C．在季风气候区，夏季风从陆地吹向海洋，带来干燥天气 D．风能是太阳能的一种间接形式，可以通过风力发电机将风能转化为电能 8．近年，我国在信息、材料和能源等领域取得了辉煌的成绩，以下说法正确的是（　　） A．氢弹利用的是聚变在瞬间释放的能量 B．量子计算机中的电子器件都是超导体制成的 C．5G信号比4G信号传播速度快 D．核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理 9．下列说法中正确的是（　　） A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到 B．火箭加速上升的过程中，燃料燃烧产生的内能一部分转化为火箭的机械能 C．热值越大的燃料，完全燃烧时放出的内能一定越多 D．沿海地区昼夜温差较内陆地区小，原因之一是水的比热容较大 10．下列对能量转化的描述不正确的是（  ） A．发电机工作属于电能转化为机械能 B．摩擦生热属于机械能转化为内能 C．光合作用属于光能转化为化学能 D．燃料燃烧化学能转化成内能 二、填空题 11．停车难是如今城市普遍存在的问题，图甲是“路边空中存车亭”，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。图乙为“存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，图甲图乙为杆OB的转动轴，杆的E端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面。请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力）： （1）汽车在给我们的生活提供便利的同时，也给环境造成污染。汽车行驶过程中冒“黑烟”时，对环境的污染尤为严重，这时发动机的效率将________（选填“升高”或“不变”或“降低”）。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成________个工作循环； （2）如图乙所示，滑轮的作用是________； （3）这台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它在1min内产生的热量为________J，这台电动机电能转化为机械能的效率为________%（保留一位小数）； （4）“存车亭”遮阳棚上装有太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电。太阳能来源于太阳内部发生的核________（选填“聚变”或“裂变”）。 12．9月份以来，辽宁、吉林、江苏等地相继发布关于有序用电或限电的通知，其原因之一是煤炭价格的飙升导致担当电力生产主力军的大型燃煤发电厂亏损严重，火力发电难以维持巨大的电量缺口，所以不得不限电。火力发电是将燃料的化学能转化为_________能，再转化为机械能推动发电机运转，最终转化为电能，在此过程中能量的总量_________（选填“减小”或“不变”）；若某火电厂一年消耗了5×1010kg煤，这些煤完全燃烧后放出_________J的热量（）。 13．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船通过长征二号F遥运载火箭发射成功，顺利将3名航天员送入太空。火箭上升过程中燃料的______能转化为燃气的内能，火箭选用液氢作为燃料是因为液氢的______大且燃烧后无污染。 14．说明下列物体具有哪种形式的能量。 龙卷风主要具有___________能。原子弹、氢弹具有___________能 15．(1)用如图所示的方法来研究太阳光，在测量不同色光区域的温度时发现，将温度计放在红光外侧时，温度计的示数会____（选填“升高”、“降低”或“不变”）。实验中为使温度计示数变化得更快，应将温度计尽可能____（选填“靠近”或“远离”）三棱镜；太阳能路灯上装有太阳能电池板，它是将太阳能转化成____能。 (2)如图，水池底部有一光源S发出的光经过水面折射后照亮围墙上的N点，当向水池中注水，使水面上升高度d后，围墙上的M点（图中未画出）被照亮，则M点和N点间的距离____（选填“大于”、“等于”或“小于”）d。 三、实验题 16．图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。跨学科项目小组想利用图乙中电源、小灯泡、开关、电位器（相当于滑动变阻器）制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 (1)在连接电路时，小灯泡与电位器应该______（选填“串联”或“并联”）； (2)请你用笔画线代替导线将图乙电路补充完整。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。图中A、B、C为电位器的三个接线柱； (3)小洋按要求正确连接电路制成台灯后发现，变阻器电阻最大时，灯泡仍发光，说明此时电路中______（填“有”或“没有”）电流，于是他设想在电阻片某一端加上一层绝缘层、保证灯泡可以调到熄灭、此时绝缘层应靠近图中______（填“A”或“C”）端； (4)与白炽灯相比，如果用LED灯做光源将电能转化为______能的效率更高； (5)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。请你帮他们提出一条改进措施：______。 四、综合题 17．风力发电符合“节能减排、低碳生活”的理念而正在世界形成热潮。如图是某地区风力发电系统室外的一台风力发电机的照片。下表给出了在不同风速下该地区风力发电机组输出的电功率。 风速（m/s） 3 6 9 12 15 18 … 输出电功率（kW） 20 160 540 1280 2500 4320 … (1)当风速为6m/s时，风力发电机组工作1h所产生的电能是多少度？ (2)从表中可以看出：风速越大，发电机组输出功率越大，请从能量的角度分析原因。 18．某校开展了“跨学科实践：教室节约用电提建议”活动。下面是某小组同学的研究报告，请完成下列内容： 【项目实施】 任务一：收集浪费电的现象 (1)生活中存在许多浪费电的现象，如不及时关灯、电器待机等。待机是指电器在关闭主要功能后仍保持低功耗运行的状态。初三1班某天浪费电的情况和用电器铭牌信息如下表，共浪费了______度电。 用电器 多媒体 日光灯 空调 电风扇 饮水机 数量/台 1 6 2 70 1 额定功率P额/W 1000 80 2000 5 1000 待机功率P待/W 20 0 5 0 10 状态 室外大课间待机1h 无 室外大课间正常工作1h 无 放学期间待机13h 任务二：提出节电建议 (2)节约用电应从身边的小事做起。 ①随手关灯。②请提出另一个措施：___________。③…… (3)新材料开发。首条自主研制新型超导电缆，目前在深圳已投入使用，为深圳第一高楼——深圳平安金融中心供电。发电厂若能采用超导体输送电能，可以大大降低由于电流的______效应引起的电能损耗。 (4)新能源利用。如图甲是一种风光互补LED灯电路图，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能输送至蓄电池储存起来，供LED灯照明使用，相关信息如图所示。 风力发电 输出功率与风速的关系图 太阳能发电 电池板面积：1.44m2 额定输出功率：180W 蓄电池 额定电压：12V 容量：400A·h ①该电路中两个LED灯是_____联的，闭合开关S，两灯均正常发光，蓄电池的正极是____（选填“a极”或“b极”）。 ②工作时，风力发电机将______能转化成电能，给蓄电池充电，此时蓄电池相当于______（选填“用电器”或“电源”）。当风速为12m/s时，在仅靠风力发电的情况下，仅将剩余电量为20%蓄电池充满需要______h。 ③若当地太阳辐射功率（1h内投射到面积上的太阳能）为，则太阳能电池板的光电转化效率是______。 ④有一种LED灯与额定功率为80W的日光灯正常工作时发光亮度相同，两者将电能转化为光能的效率之比为8:3，如果学校将100个此规格的日光灯全部替换为LED灯，假如平均每天亮灯时间为10小时，已知当地分三档收费，小明家某月的电费明细如下表，请据此推算学校每月（按30天计算）可节省电费______元。 电费信息 电费分类 计费电量/（kW·h） 单价/（元/kW·h） 金额/元 第一档电量电费 260 0.66 171.6 第二档电量电费 340 0.71 241.4 第三档电量电费 50 0.96 48 以上小计 650 461 19．河南风力资源丰富，为了合理利用风能，某地已建成风力发电站，若年平均风速为6m/s，风能年等效利用时间约2000h，该区域发电厂安装24台风叶直径为15m的风力机组，如图所示，下表为不同风速下该地区风力发电机组输出的电功率。 （1）风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，利用风能发电的好处是______。 （2）该风力发电厂每年大约能发电多少千瓦时？如果采用200kV高压输送，求高压输电线上的电流为多少？( ) （3）若用火力发电，煤燃烧放出的能有36%转化为电能，则该风力发电厂每年可节约多少吨标准煤？（）( ) 风速/ 3 6 9 12 15 18 … 输出功率/kW 20 160 540 1280 2500 4320 … 学科网（北京）股份有限公司 《第十一章能源与可持续发展》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B B A B C C A D A 1．A 【详解】由图可知，内燃机两气门关闭，活塞下行，是做功冲程，对外做功时，内能转化为机械能。 A．当瓶塞跳起时，同时还能看到瓶口出现“白雾”的现象，说明水蒸气对塞子做功，内能减少，温度降低，这一过程的能量转化为内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程的能量转化相同。故A符合题意； B．弯折铁丝是机械能转化为内能，与图中内燃机工作冲程不同，故B不符合题意； C．压缩气体做功，机械能转化为内能，与图中内燃机工作冲程不同，故C不符合题意； D．钻木取火是机械能转化为内能，与图中内燃机工作冲程不同，故D不符合题意。 故选A。 2．B 【详解】A．扫地机器人通过Wi﹣Fi与手机连接，是利用电磁波对扫地机器人进行控制的，故A错误； B．扫地机器人是根据通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，利用了电动机的原理，故B正确； C．我们生活中所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源，故C错误； D．扫地机器人在工作时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能，故D错误。 故选B。 3．B 【详解】A．“饮水鸟”的工作过程是乙醚吸收空气中的热量汽化，内能转化为乙醚蒸气的内能，推动乙醚液体上升，使“饮水鸟”的重心升高，机械能增加，这个过程主要是将内能转化为机械能，不涉及电能的转化，故A错误； B．“饮水鸟”的运动需要不断地从周围空气中吸收热量（能量）来维持，如果没有能量补充，乙醚无法持续汽化，内外压强差不能维持，它就会停止运动，故B正确； C．“饮水鸟”在运动的过程中，存在内能和机械能之间的相互转化，并非不涉及能量转化，故C错误； D．“饮水鸟”和外界有能量交换，不是凭空动起来的，因此根据能量守恒定律可知，“饮水鸟”不是永动机，其能量转化过程符合能量守恒定律，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】A．木柴是能够源源不断的从自然界得到的能源，属于可再生能源，故A符合题意； BCD．煤、核能、天然气是短期内不能从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源，故BCD不符合题意。 故选A。 5．B 【详解】A．沿海地区昼夜温差较小是因为水的比热容大，在同样吸放热的情况下，水的温度变化较小，故A不符合题意； B．在较大的河流上建水电站，用水发电，是将水的机械能转化为电能，与水的比热容大无关，故B符合题意； C．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机用循环水冷却，故C不符合题意； D．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以北方的冬季，家家户户都会在地窖里边放一桶水来保存蔬菜，故D不符合题意。 故选B。 6．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。 7．C 【详解】A．风是空气相对于地面的水平运动，其形成的直接原因是水平气压梯度力，同时还会受地球自转偏向力、摩擦力等因素影响，故A正确，不符合题意； B．城市热岛效应中，城市气温高，空气受热膨胀，近地面气压低；郊区气温低，气压高，因此风从郊区吹向城市，故B正确，不符合题意； C．季风气候中，陆地的比热容小，夏季陆地升温快，气压低，海水的比热容较大，海洋升温慢，气压高，夏季风从海洋吹向陆地，会带来湿润的降水天气；反之，冬季风才是从陆地吹向海洋，带来干燥天气，故C错误，符合题意； D．风能来源于太阳能辐射导致的大气运动，是太阳能的一种间接形式，风力发电可将风能转化为电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．A 【详解】A．氢弹利用的是氢核聚变在瞬间释放的能量，能量非常大，故A正确； B．计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，而不是超导体制成的，故B错误； C．5G和4G只是频率不同，但都是电磁波，真空中电磁波传播速度相同均等于光速，故C错误； D．核电站产生的核废料具有放射性，需要进行特殊处理。故D错误。 故选A。 9．D 【详解】A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率不可以达到，因为燃料不可能充分燃烧，而且存在热量损失，故A错误； B．火箭加速上升的过程中，克服摩擦力做功，故燃料燃烧产生的机械能一部分转化为火箭的内能，故B错误； C．热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量由质量和热值共同决定，因为质量未知，放热无法比较，故C错误； D．沿海地区昼夜温差较内陆地区小，原因之一是水的比热容较大，升温慢，温度变化小，故D正确。 故选D。 10．A 【详解】A．发电机工作时，将机械能转化为电能，故A错误，符合题意； B．摩擦生热，消耗机械能，产生内能，将机械能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．光合作用，将光能转化为植物的化学能，故C正确，不符合题意； D．燃料燃烧将燃料的化学能转化成内能释放出来，故D正确，不符合题意。 故选A。 11． 降低 20 改变力的方向 12000J 90.9% 聚变 【详解】（1）[1]汽车行驶过程中冒“黑烟”是燃料燃烧不充分，燃料燃烧放出的热量少，燃料的利用率低，这时发动机的效率将降低。 [2]汽油机飞轮的转速为 而一个工作循环飞轮转2r，则该汽油机1s内完成20个工作循环。 （2）[3]图乙中的滑轮是定滑轮，故作用是改变力的方向。 （3）[4]电动机产生的热 电动机消耗的电能 电动机输出的机械能 [5]这台电动机电能转化为机械能的效率 （4）[6]在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。 12． 内 不变 1.7×1018 【详解】[1]火力发电的能量转换是：燃料的化学能→内能→机械能推动发电机运转→电能。 [2]根据能量守恒定律可知，在能量的转移和转化过程中，能量的总量不变。 [3]若某火电厂一年消耗了5×1010kg煤，这些煤完全燃烧后放出的热量 13． 化学能 热值 【详解】[1]火箭选用液氢作为燃料, 火箭上升过程中燃料燃烧，将燃料的化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，推动火箭上升。 [2]选用液氢作为燃料是因为液氢的热值大且燃烧后无污染，根据可知，燃烧同样质量的氢和其他燃料，氢气放出的热量更多，因此选用液氢作为火箭的燃料。 14． 机械 核 【详解】[1]龙卷风是空气的高速运动形成的，主要具有机械能（或风能）。 [2]原子弹是靠核裂变释放能量，氢弹是靠核聚变释放能量，它们具有核能。 15．(1) 升高 靠近 电 (2)小于 【详解】（1）[1]红光外侧是红外线，红外线具有热效应，它位于红色光的外面，所以将温度计放在红光外侧时，示数会升高。 [2]为让温度计示数变化更快，应让温度计尽可能多地接收红外线能量，所以应将温度计尽可能靠近三棱镜。 [3]太阳能电池板的工作原理是将太阳能转化为电能。 （2）如图所示：当鱼缸内水面上升高度d后，入射光线不变，到达水面处；此时入射角不变，故折射角不变，折射光线与原折射光线平行，最后到达M点。由几何知识可知：，且小于d。 16．(1)串联 (2) (3) 有 C (4)光 (5)换用阻值更大的电位器 【详解】（1）小灯泡与电位器应该串联，通过改变电位器接入电路中的阻值来改变电流，从而达到调节灯光亮度的目的。 （2）要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮，即通过灯泡的电流变大，电位器的电阻变小，因此应连接电位器的B、C接线柱，故如下图所示： （3）[1]灯泡发光的前提是有电流通过灯丝，此时变阻器电阻最大时灯泡仍发光，说明电路中有电流。 [2]要让灯泡调到熄灭，需使滑片滑到绝缘层处时电路断路。电位器的电阻丝为AC段，滑片接B，绝缘层应靠近C端，滑片顺时针滑到C端时，接触绝缘层，电路断开，灯泡熄灭。 （4）与白炽灯相比，LED灯在达到相同光照强度时消耗的电能更少，所以将电能转化为光能的效率更高。 （5）亮度调节范围小，说明电位器的阻值变化范围不足，可以换用阻值更大的电位器。 17．(1)160度；(2)见解析 【详解】(1)当风速为6m/s时，输出的功率为160kW，风力发电机组工作1h所产生的电能 (2)风速越大，发电机转动得越快，单位时间内越多的机械能转化为电能，故输出的功率越大。 答：(1)当风速为6m/s时，风力发电机组工作1h所产生的电能是160度； (2)风速越大，发电机转动得越快，单位时间内越多的机械能转化为电能，故输出的功率越大。 18．(1)4.15 (2)及时切断电源 (3)热 (4) 并 a极 机械 用电器 12.8 15% 1440 【详解】（1）[1]一台多媒体待机浪费的电能 两台空调正常工作浪费的电能 一台饮水机待机浪费的电能 每天该浪费电的总量约为 初三1班某天共浪费了4.15度电。 （2）②及时切断电源，可以减少待机时间，节约电能；或尽量使用节能灯，同等情况下，节能灯的功率更小，根据公式可知，在用电器工作时间相同时，消耗的电能更少。 （3）发电厂若能采用超导体输送电能，超导体的电阻为0，由焦耳定律可知，可以大大降低由于电流的热效应引起的电能损耗。 （4）①[1][2]该电路中两个LED灯首与首连接、尾与尾连接后，将首、尾分别接入电路，两个LED灯是并联的，闭合开关S，两灯均正常发光，LED灯具有单向导电性，电流从LED灯正极流入，负极流出，因此蓄电池的正极是a极。 ②[3][4]工作时，风力驱动风扇转动，从而带动发电机发电，风力发电机将机械能（或风能或动能）转化成电能，给蓄电池充电，蓄电池消耗电能，此时蓄电池相当于用电器。 [5]蓄电池储存的电能 在仅靠风力发电的情况下，仅将剩余电量为20%蓄电池充满需要的电能 当风速为12m/s时，风力发电机的输出功率为300W，在仅靠风力发电的情况下，仅将剩余电量为20%蓄电池充满需要的时间 ③[6]若当地太阳辐射功率（1h内投射到面积上的太阳能）为，电池板的面积是，太阳能电池板每小时接收的太阳能 由表中的数据可知，太阳能电池板的输出功率为180W，1小时内太阳能电池板产生的电能 则太阳能电池板的光电转化效率是 ④[7]有一种LED灯与额定功率为80W的日光灯正常工作时发光亮度相同，两者将电能转化为光能的效率之比为8:3，设LED灯的光电转化效率为，则日光灯的光电转化效率为，由正常工作时发光亮度相同可得 解得LED灯的功率 如果学校将100个此规格的日光灯全部替换为LED灯，假如平均每天亮灯时间为10小时，学校每月（按30天计算）可节省电能 换成节能灯后学校每月消耗的电能 根据小明家的电费明细表可知，第一、二档电能共计，学校节约电费的收费都应在第三档，价格为，学校每月（按30天计算）可节省电费 19． 可再生 清洁、无污染 19.2A 2.56×103t 【详解】（1）[1][2]风能可以源源不断的从自然界得到补充，是可再生能源；利用风能资源发电，可以保护环境，减小由于燃烧化石能源对大气的污染，又可以发挥风能可再生的优势，重复使用。 （2）[3]根据表格可知，当风速为6 m/s时每个风力发电机组的功率为160 kW，发电厂有24台发电机组，因此发电总功率 每年发电量 由功率公式知，高压输电线上的电流 （3）[4]该风力发电场每年提供电能 煤完全燃烧放出的热量 煤的质量 学科网（北京）股份有限公司 $