第21章 能源、材料与社会（课堂作业）-【精英新课堂·三点分层作业】2025-2026学年九年级下册物理（沪科版·新教材）

第二十一章能源、材料与社会 第一节能量的转化与守恒 知识梳理 随堂练 1.能量的转移与转化 1.下列关于能量的说法正确的是( (1)自然界中，能量不但可以从一个物体 A.汽车发动机的做功冲程将机械能转化 到其他物体，而且可以从一 为内能 种形式 为其他形式。 B.水力发电是将化学能转化为电能 【点拨】区分能量的“转移”与“转化” C.人造地球卫星从远地点向近地点运动 区分 能量转移 能量转化 的过程中，动能减小，势能增大 能量从一个物体转 D.人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能 移到另一个物体，或能量由一种形 转化为电能，提供给卫星上的用电器 概念 从物体的某一部分 式转变为其他 2.关于能量的转化与守恒，下列说法正确 转移到另一部分的形式的过程 过程 的是 ) 变化前后能量的形 变化前后能量 A.任何制造永动机的设想，无论看上去 特征 式相同 的形式不同 多么巧妙，都是一种徒劳 2.能量既不会消灭，也不会创生，它只会从 B.空调机既能制热，也能制冷，说明热传 一种形式 为其他形式，或者从一 递不存在方向性 个物体 到其他物体，而能量的总 C.由于自然界的能量是守恒的，所以说能 量保持不变。这就是能量守恒定律。 源危机不过是杞人忧天 3.能量的转化与转移具有 ,因此， D.一个单摆来回摆动很多次后总会停下 任何永动机都是不可能被制造出来的。 来，说明这个过程的能量不守恒 4.在所有的能量利用过程中，能量损耗不可 3.在自然界中，能量既不会消失，也不会创 避免。能量的利用存在效率问题，100% 生，只能发生转化和转移。冬天，用手摸 的能量利用率只是一种理想情况。在能 户外的金属杆时手感觉到冷，这属于能量 量转移和转化的过程中，输出的有用能量 的 ;烧水时，水蒸气顶起壶盖，这 与输入总能量之比称为能量转化效率，通 属于能量的 。(均选填“转移”或 常用百分率表示。提高能量利用的效率 “转化”) 是节能问题的核心，是可持续发展的重要 4.有一款喷气飞行背包（如图），它以汽油为 措施之一。 燃料，汽油燃烧将 能转化为内能， 部分对人和飞行背包做功，还有部分散 易错易混判断 失到空气中，这些内能却无法再被利用来 （正确的打“/”，错误的打“X”) 对人和飞行背包做功，说明能量的转移和 1.只要有能量的转移和转化，就一定遵循能 转化具有 量守恒定律。 2.能量的转移与转化具有方向性，虽然能的 总量不变，但有用的能量会越来越少，所 以我们要节约能源。 ) ·11 第二节跨学科：能源的开发与利用 知识梳理 续表 1.能源的分类 太阳能 优点 取之不尽，环保无污染，获取方便 分类 类型 定义 实例 标准 间接利用：化石燃料 直接利用： 可以长期提供或水能、风能、 可再生 太阳能电池 太阳能转化为 可以 太阳能、生物 利用 能 能源 可否 的能源 质能等 太阳能集热器 太阳能转化为 能 再生 不可再 ·旦消耗就 煤、石油、天 绿色植物 太阳能转化为 生能源 的能源 然气、核能等 人们正在开发的新能源还有： 2.能源的开发和利用 能、 能和 能等。 (1)用 作燃料的蒸汽机的发明，带 易错易混判断 来了人类历史上的第一次工业革命。 （正确的打“/”，错误的打“X”) (2) 的利用为人类带来了一个光 1.太阳能来自太阳内部氢核的聚变，属于不 明、灿烂的新世界。 可再生能源。 ( 2.能量是守恒的，不会发生能源危机。 (3)开发和利用 成为人类获取能 ( 量的一个新途径。 随堂练 3.能源与环境 1.人类大量使用下列能源，会造成空气污染 能源的大量开发和使用，会造成环境 加剧的是 ( 污染与生态破坏。煤的燃烧会产生大量 A.化石能源 B.太阳能 的 气体和烟尘，造成空气污 C.风能 D.地热能 染。大气中的二氧化碳的浓度增大，导致 2.下列关于太阳能的说法不正确的是 增强，全球变暖，危害生态平 ( 衡。火力发电厂发电时所产生的“余热” A.太阳是一个巨大的“核能火炉” 会引起热污染。 B.太阳能属于不可再生能源 4.新能源 C.太阳能属于可再生能源 D.太阳能清洁、无污染 核能 3.能量的转化和转移都是有 性的。 时 定义 原子核发生 或 “页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，被誉 释放的能量叫核能 为未来的能源“明星”，天然气属于 核裂变 可控裂变一核电站 (选填“可再生”或“不可再生”)能 获得 核 不可控裂变制造原子弹 能 方式 核聚变制造氢弹 源，完全燃烧0.1m3天然气可放出 及应用 核能发电原理：核反应堆裂变→高温 J的热量。（天然气热值为3.2X 高压蒸汽→汽轮机→发电机→电能 10J/m3) ·12· 第三节跨学科：材料的利用与开发 知识梳理 易错易混判断 1.材料的导电性 (正确的打“/”，错误的打“X”) 根据材料的导电性能，材料可分为导体、 1.导电能力介于导体和绝缘体之间的物体 半导体及绝缘体三大类。 叫超导体。 ( 类别 特征 原因 常见材料 2.超导材料可用于制作电饭锅的发热体。 金属、人体、 导 有 大地、石墨 体 容易导电 的自由电子 酸碱盐的水 随堂练 溶液等 1.关于材料的性质及其应用，下列说法正确 绝 橡胶、玻璃、 有 的是 ( ) 不容易导电 塑料、陶瓷、 的自由电子 A.有的半导体对光比较敏感，可以用来 食用油等 制造热敏电阻 半 导电性能介 于导体和绝 硅、锗、砷化 导 B.铁的硬度比较大，可以用来制造保险丝 体 镓等 缘体之间 C.超导材料在很低的温度时电阻为零，是 【提示】导体和绝缘体之间没有绝对的界 制作电阻的好材料 限，当条件改变（高温、潮湿）时，绝缘体也 D.铜的导电性较好，可以用来制作导线 可以变成导体。半导体二极管具有单向导 2.在超导体研究领域，我国取得了令人瞩目 电性，即只允许电流由一个方向通过元件。 的成就。关于超导状态下的超导体，下列 说法错误的是 ( 2.超导材料 A.超导体的电阻为零 1911年， 在研究汞电阻随 B.使用超导体制成的导线，将降低远距离 温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K 输电线中的电能损耗 时汞的电阻值突然降低到几乎为 C.超导体适合制作滑动变阻器中的电 从而发现超导现象。发生超导现象的材 阻丝 料叫 材料。 D.超导体适合制作电动机的线圈 3.纳米材料 3.材料发展促进科技进步。科学家研究发 纳米材料统指合成材料的基本单元大 现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在 小限制在 范围内的材料，这 一起，再加入一定数量的电子时，石墨烯 的电阻突然变为零，此现象中石墨烯是 大约相当于10~1000个原子紧密排列在 ;我国“祝融号”火星车使用 一起的尺度。纳米材料除了其基本单元的 了一种由10-9m尺度的固体骨架构成的 尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方 三维立体新型材料，能在“极热”和“极寒” 面还表现出许多特殊的性能，如它可以大 的严酷环境下，保证火星车正常工作，这 大提高材料的 和 ,降低烧 种材料是一种 。（均选填“超 结温度，提高材料的磁性等。 导材料”“半导体材料”或“纳米材料”) ·13·电视塔2.厘米卫星放大并转发卫星微波3.红温度4.能 量高穿透力单色 易错易混判断 1./2.× 随堂练 1.D2.D3.X射线紫外线 第三节跨学科：电磁波与信息技术 知识梳理 1.减少远距离大容量反射2.微波移动3.计算机网络 易错易混判断 1.×2./ 随堂练 1.B2.B3.B4.A5.电磁波做功反射 第二十一章能源、材料与社会 第一节能量的转化与守恒 知识梳理 1.(1)转移转化2.转化转移3.方向性 易错易混判断 1.√2./ 随堂练 1.D2.A3.转移转化4.化学方向性 第二节跨学科：能源的开发与利用 知识梳理 1.再生很难再生2.(1)煤(2)电能(3)核能3.二氧化碳温室 效应4.分裂结合电内化学地热潮汐风 易错易混判断 1.×2.× 随堂练 1.A2.B3.方向不可再生3.2×10 第三节跨学科：材料的利用与开发 知识梳理 1.大量少量2.昂内斯零超导3.1~100nm强度硬度 易错易混判断 1.×2.× 随堂练 1.D2.C3.超导材料纳米材料 质量评估 第十八章质量评估 1.C2.C3.C4.B5.A6.C7.A8.D9.D10.AD11.S (南)铜12.方向磁体13.负右14.磁场振动15.电阻 电流16.磁场运动状态 17.解：如图所示： 18.解：如图所示： 电灯 橡胶 电铃 垫圈踏板 电源 触点电溷 19.(1)磁极(2)错误(3)用该磁体吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位就是 磁性最强的部位20.(1)磁场(2)N负(3)电流(4)增加线圈的匝 数21.(1)通电导体在磁场中会受到力的作用(2)通电导体在磁场中受 力的方向与磁场方向和电流方向均有关(3)左(4)电动机22.解：(1)开 关闭合前，空心铁筒静止，有2的体积露出水面，则空心铁筒浸入水中的深 度A==号×10cm=5cm=0.05m,烧杯内的水对空心铁筒底部的压 强p=pP冰gh=1.0×103kg/m2×10N/kg×0.05m=500Pa。(2)开关闭 合前，空心铁筒漂浮，受力平衡，空心铁筒受到的浮力等于重力，即G=g= F%=PkgV=弓P*gV,开关闭合后，空心铁筒仍漂浮，排开水的体积 V#'-号V,此时空心铁简仍然受力平衡，即mg十F=F常'-P味gV#'- -42 3P*gV,解得空心铁简受到的电磁铁的吸引力F=F#'一mg=3mg。 (3)闭合开关，将滑动变阻器的滑片P从位置C向右移动，电路中的总电 阻变大，电路中的电流变小，通过线圈的电流也变小，线圈磁性变弱，空心 铁筒受到电磁铁的吸引力F变小，故铁筒将上浮，其浸在水中的深度h将 变小。 第十九章质量评估 1.B2.C3.D4.D5.D6.D7.C8.D9.A10.AB11.1.5 正12.A化学13.感应电流用电器14.法拉第乙15.不能 圆环在进出磁场时切割磁感线会产生感应电流，部分机械能转化为电能， 导致机械能逐浙减小，摆动的最高高度逐渐降低16.号青17.(1)下 (2)切割磁感线导体运动方向(3)加快切割磁感线的速度(4)导体ab 运动18.(1)顺时针(2)电磁感应发电机变化①③④19.解： (1)电磁感应机械(2)由表格数据可知，太阳能电池板的面积为0.5， 电池板吸收的太阳能的功率P=1000W/m2×0.5m=500W,太阳能的 光电转化效率为16%，由)一晋-片-号可知，太阳能电池板的输出功率 P'=7P=-16%×500W=80W。20.(1)D(2)2×1031:10000 (3)2示(4)1210用户多，则总电流增大，输电导线上分得的电压增大， 灯泡实际电压减小 第二十、二十一章质量评估 1.C2.D3.A4.D5.C6.B7.B8.D9.D10.D11.AB 12.AD13.电磁不可再生14.电磁波反射15.大于聚变 16.电3017.乙方向性18.太阳能不变19.不可再生中子 20.答：(1)汽车在行驶过程中的能量转化是：燃料燃烧时，化学能转化为内 能，然后再将内能转化为机械能。(2)与普通燃油汽车相比，电动汽车在环 保节能方面的优点：降低排放污染，改善空气质量。21.(1)电(2)面积 (3)甲丙(4)太阳光垂直照射电池板22.解：(1)太阳内(2)电 磁波(3)已知激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5$，则激 光站与“天都一号”的距离s=2u=2×3×10m/s×2.58=3.75× 108m。(4)质量是物体的一种基本属性，与形状、状态、所处空间位置无 关，因此在月球上质量不变；月球上的g9大约是地球上g的合，根据G mg可知，在质量m不变的情况下，重力G会变小，做引体向上时需要克服 的重力变小，所以完成引体向上会更轻松，小明说质量变小是错误的，说完 成引体向上更轻松是正确的。23.解：(1)B(2)由P=U1得，通过灯泡 P_36W」 的电流三2V3A。③)由题意知，充电电流了-日-Y二 3A,电容量=电流×时间，则时间=电流，即需要的时间t=30A,h。 3A 10h。(4)输出电压减小，那么输出电流减小，根据I=卡可知，要保持电流 U 不变，需要增大电池的电压或者减小电磁继电器弹簧的拉力，即可以更换 电磁继电器。 期末质量评估 1.D2.A3.B4.A5.D6.A7.A8.D9.B10.BD11.太 阳能清洁、无污染12.可再生密度13.惯性发电机14.0.5 反射15.磁体通电线圈在磁场中受力运动16.变短由图甲可知，通 电螺线管上相邻导线中电流方向相同时，相互吸引17.解：如图所示： 18.解：如图所示： 火线 零线 地线 金属丝 电源 灯 电铃 19.(1)轻敲磁化(2)条形磁体N(3)对调电源的正负极(4)地 磁场20.(1)动磁场强弱(2)匀速其他条件相同时，感应电流的大 43 小与运动速度大小成正比(3)控制变量法21.解：(1)增强(2)小明对 、电梯地面的压力F=G400N,小明对电梯地面的压强力=5=。d= U X0Pa。(3)由IR得，控制电路的总电阻R=光=10X109A 600Ω，根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值R2=R一R1= 6002一1002=5002，由图乙可知，此时压敏电阻所受的压力F1= 6×103N,故此时电梯载重为6×103N。(4)电梯厢内站立总质量为1000kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F2=G'=mg=1000kg× 10N/kg=1×104N,由图乙可知，当压力F2=1×104N时，对应的压敏电 阻阻值R2'=1002,因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电 U 6V 路中的电流1一R,十R-1000+1000-0.03A=30mA,因为30mA> 20mA,所以此时电梯超载。 中考模拟质量评估 1.C2.D3.D4.D5.D6.B7.B8.D9.D10.AD11.热 传递做功12.42.4不变13.靠近凹14.N缩短15.203× 10316.热传递0.01 17.解：如图所示： 18.解：如图所示： 19.(1)既能反射光，又能透光(2)大小位置(3)未点燃的蜡烛B与蜡 烛A的像完全重合(4)③20.(1)①左②27.4③2.74(2)28.5 2.8221.(1) 口☐☐ (2)电阻R开路(3)“5021.5A” 4.2当导体电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 P880W (4)0.40.122.解：(1)该分餐台保温时的工作电流1=)=220V= 4A。(2)只闭合S,两电阻串联接人电路，串联电路总电阻大于任一分电 阻，根据P二只可知此时电路电功率较小，处于保温状态；两开关都闭合， R,被短路，电路为定值电阻R,的简单电路，根据P=尺可知此时电路电 功率较大，处于加热状态。电阻R,一p=2200V=220,串联电路总 电阻R三=《30W=552,电阻R2=R-R1=552-22Q=332 (3)5.5kg初温为10℃的水升高到40℃吸收的热量Q=cm△t=4.2× 103J/(kg·℃)×5.5kg×(40℃-10℃)=6.93×105J,消耗的电能 W=P知热t=2200W×375s=8.25×105J,处于加热状态的分餐台的加热 效率9号×10%-8218X10%=84%,23.解：(1出图乙可 知，当s=0时，平直跑道对飞机的支持力为1080N,故当飞机静止在跑道 上时，飞机的重力大小等于平直跑道对它的支持力大小，等于飞机对地面 的压力，即G=F义=F-1080N,飞机对地面的压强p=号= 1080N 9×10-3m2 =1.2×105Pa。(2)由图乙可知，航模飞机起飞离地前滑行的 距离为30m,此过程中发动机推力做的功W=Fs=300N×30m=9000J。 (3)①航空煤油完全燃烧放出的热量Q=qm=4.2×10?J/kg×0.8kg= 3.36×10?J;②由图丙可知，飞机的速度为30m/s时，其速度的平方为 900m2/s,此时飞机受到的阻力f6043×900m/s=5850N,因 为该航模竖直向上匀速飞行，所以飞机受到的升力F升=f+G=5850N十 1080N=6930N。 44