第二十一章 能源、材料与社会 同步练习 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

**基本信息** 以知识点为单元构建“基础认知-综合应用-拓展探究”三阶训练，通过生活情境题、跨学科实践与项目式学习，实现能量观念、材料认知的梯度巩固与科学探究能力培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|能量转移与转化、能源分类、材料导电性等单一知识点|以选择、填空为主，如“热水袋取暖”判断能量转移，强化物理观念| |综合应用层|能量守恒定律应用、能源效率计算、材料属性综合分析|结合图表（能量转化图）与计算（风机效率），培养科学推理| |拓展探究层|跨学科实践（历史材料发展）、项目式学习（太阳能烤箱制作）|通过实验设计（黑色物体吸热探究）与开放问答（篮球抛射能量分析），渗透科学探究与社会责任|

第二十一章　能源、材料与社会 第一节　能量的转化与守恒 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　能量的转移与转化 1.下列情景中，属于能量转移的是( ) A.燃料燃烧时发热 B.用热水袋取暖 C.钻木取火 D.电风扇工作 2.［物理观念］科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的。下列关于能量转化描述错误的是( ) A.摩擦生热，机械能转化为内能 B.电动机把水抽到高处，电能转化为机械能 C.植物进行光合作用，光能转化为电能 D.水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能 3.如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是 ( ) A.序号①的实例可以是“炙手可热”和“钻木取火” B.序号②的实例可以是电动机带动洗衣机的滚筒转动，完成洗涤或脱水过程 C.序号③的实例可以是给蓄电池充电 D.序号④的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电 知识点2　能量守恒定律 4.［物理观念］有关能量守恒定律，下列说法中正确的是( ) A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B.能量守恒定律只适用于能量转化过程 C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D.按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减 5.电风扇通电后，扇叶旋转，一段时间后，电动机的外壳温度升高，则下列有关能量转化和守恒的说法正确的是( ) A.电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B.电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C.电能全部转化为内能，总的能量守恒 D.电能转化为机械能和内能，机械能守恒 知识点3　能量转移和转化的方向与效率 6.［跨学科·物理学与日常生活］某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过 的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。  7.风力发电机发电时，风机叶片在风力的推动下转动，然后带动发电机发电。输入风机的风能的功率为3×106 W，发电机1 h输出电能约为960 kW·h。若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，发电机的效率为80%，则风机的效率是 。  8.小明用绳子悬挂一个小球，轻轻推一下让小球自由摆动起来，如图所示，小球摆动的幅度越来越小，最终停下来。这说明在小球摆动的过程中( ) A.机械能是守恒的 B.只有动能和势能间的相互转化 C.能量在消失 D.总能量守恒，减少的机械能转化为内能 9.如图为四旋翼无人机，它依靠电池为电动机供电，带动机翼旋转实现升空。小明操纵遥控器，使无人机从地面先加速上升，然后减速上升，最后悬停在某一高度进行摄影。则无人机在加速上升过程中，电动机将 能转化为 能；从地面开始升空至刚悬停在某一高度的过程中，无人机的动能变化情况是 。  第9题图　　第11题图 10.某大学教授进行课堂演示时，将一个摆球从下巴处静止释放，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这一过程摆球的机械能 (选填“减小”或“不变”)，这一过程 (选填“符合”或“不符合”)能量守恒定律。  11.如图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是： (1)助跑阶段，运动员体内消耗的化学能 (选填“大于”“小于”或“等于”)运动员和撑杆获得的动能。  (2)运动员越过横杆后，运动员将 能转化为 能。  12.下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 ( ) A.在自然界中不是所有能量都能利用 B.能量的利用是有条件的，也是有代价的 C.不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反 D.汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以自动收集起来，再作为车行驶的动力 13.人类文明一脉相传。从远古的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断地输送到上方农田中；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是( ) 　甲　乙 A.图甲是一台“永动机” B.用图甲装置将水从河里输送到上方农田中，增加了水的内能 C.高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变 D.图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 14.打篮球时，在不同的地点投篮往往需要不同的投掷力度和角度，若以相同的力度将同一篮球从同一地点的同一高度竖直向上抛和斜向上抛，篮球两次能达到的最高高度相同吗？若不相同，哪一次更高？请从能量转化的角度解释你的观点(不计空气阻力)。 第二节　跨学科：能源的开发与利用 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　人类对能源的利用 1.如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转，利用 原理产生电流，将 能转化为电能，这种波浪提供的能源属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。  2.［物理观念］下面是历史上或现在使用的各种能源：①煤炭、石油；②柴薪；③电能。按照出现的时间先后排序，正确的是( ) A.①②③ B.②①③ C.②③① D.①③② 3.全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站投产。核电站利用的核能属于( ) ①可再生能源　 ②不可再生能源　 ③常规能源 ④新能源 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 4.下列几种环境污染，不是由大量使用能源造成的是 ( ) A.酸雨腐蚀石灰石或大理石制成的建筑物 B.汽车及工业废气的大量排放 C.玻璃幕墙造成的光污染 D.温室效应改变全球自然环境，危害生态平衡 知识点2　开发核能与重视核安全 5.核电站的核反应堆是利用原子核 (选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量进行发电的，电能属于 (选填“一次”或“二次”)能源。  6.［物理观念］原子由原子核和 构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫核 (选填“裂”或“聚”)变。  7.［环境保护］核能的开发和利用给人类解决能源危机带来了希望，但同时也可能带来严重的环境污染。关于核辐射及核能的利用，下列说法正确的是 ( ) A.核能利用装置需要采取严格的防护措施 B.核能发电不需要消耗化石能源，所以应大范围建造核电站 C.核电站是利用人工控制的核聚变反应发电的 D.核反应堆是一种能够控制链式反应的装置，地震等自然灾害不会对它造成影响 知识点3　开发新能源 8.因月球、太阳对地球的引力作用而产生潮汐。每天的涨潮与落潮过程蕴含着巨大的能量，这种能量可以用来发电，请回答： (1)利用潮汐能发电的过程中，能量的转化情况是海水的 能传递给发电机，通过发电机转化为 能。  (2)与火力发电相比，潮汐发电的优点是 ，不足之处是 。  9.［环境保护］我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是( ) A.火力发电　　　　B.水力发电 C.风力发电　　　　D.光伏发电 10.［环境保护］传统燃油汽车排放的尾气是大气污染的主要来源，提供传统燃油的化石能源属于 再生能源。为节能减排，新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。如图，电动汽车充电，是将电能转化为 能储存起来。  11.［环境保护］能源问题已引起世界各国的高度重视，核能的开发利用是解决能源紧缺的重要途径之一。核能发电是将核能转化为内能，然后通过汽轮机将内能转化为 能，最终通过 再转化为电能的过程；目前正在运行的核电站，都是利用原子核 变时释放的能量工作的。  12.(多选)中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403 s，对加快实现核聚变发电具有重要意义。下面关于核能利用的说法，正确的是( ) A.我国具有完全自主知识产权的核电技术“华龙一号”利用的是可控核裂变 B.氢弹利用不加控制的核裂变放出巨大能量 C.原子弹利用核聚变放出巨大能量 D.太阳利用内部氢原子核发生聚变放出巨大能量 13.图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1 g薄膜太阳能电池1 h可提供6×10－3 kW·h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户，下列说法正确的是( ) A.太阳能不是清洁能源 B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失 C.薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能 D.1 g薄膜太阳能电池1 h可提供2.16×104 J的电能 14.［跨学科·物理学与工程实践］下列有关在公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统的说法正确的是( ) A.太阳能板可以将接收到的太阳能全部转化为电能 B.将太阳能板并联起来可以提高总输出功率 C.将太阳能板串联起来可以提高其输出电压 D.太阳能板无法将灯光中的光能转化为电能 15.干热岩是属于地热能中最具有开发潜力的一种 (选填“可再生”或“不可再生”)清洁能源；若干热岩的比热容为1×103 J/(kg·℃)，100 kg温度为290 ℃的干热岩放在气温为20 ℃的环境中，干热岩最多能放出的热量为 J，如果这些热量由焦炭完全燃烧供给，则需要完全燃烧 kg的焦炭。(已知焦炭的热值为3.0×107 J/kg)  第三节　跨学科：材料的利用与开发 实践　制作太阳能烤箱 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　人类早期对材料的利用 1.［跨学科·历史］自从人类学会创造和使用生产工具以来，材料就和人类社会发展密切相关。有些历史学家把人类对材料的认识以及材料对人类的作用，作为社会发展阶段的标志(如图所示)，分别称为 时代、 时代和 时代。  知识点2　导电性材料的利用与开发 2.［跨学科·物理学与社会发展］为了更好地让各种材料服务于人类，我们有必要了解它们的属性。下列对材料分类合理的是( ) A.属于导体的材料：铜、铁、盐水 B.属于半导体的材料：硅、塑料、沥青 C.容易被磁化的材料：铜、铁、铝 D.属于晶体的材料：铜、铁、玻璃 3.下列物品通常情况下属于导体的是( ) A.纸杯 B.瓷碗 C.铁锅 D.木铲 4.某知名摄影师擅长将看不见的科学原理变成艺术，他的某一个作品使用水果为LED灯供电，让人惊叹不已。下列有关说法错误的是( ) A.水果串联的个数越多，LED灯就越亮 B.LED灯由半导体材料制成 C.LED灯具有单向导电性 D.LED灯发光时，导线中的正负电荷都发生了定向移动 知识点3　开发新材料 5.关于新材料在生产生活中的应用，下列说法中正确的是 ( ) A.手机芯片的主要材料是超导体 B.普通领带的表面经过纳米技术处理后，会有很强的自洁性能 C.半导体材料制成的太阳能电池板主要是将太阳能转化为内能 D.记忆合金制成的输电导线可以避免因输电线上产生热量而造成能源的浪费 6.微晶格材料在外形上呈三维开放蜂窝聚合物结构，内部是迷你网格形成纵横交错的管道和空隙，正因如此，该材料是迄今为止最轻的金属材料。该材料最理想的用途是( ) A.航天工业 　B.隔热材料 C.化学物品的容器 　D.潜水设备 7.中国一位“95后”年轻科学家发现：当两层石墨烯以一个“魔角”扭曲在一起时，就能在零电阻下导电。这一发现为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑。你认为常温下的超导体最适合用来做( ) A.传输电能的导线 　B.电烤箱的电热丝 C.滑动变阻器的电阻线 　D.保险丝 知识点4　制作太阳能烤箱 8.物理兴趣小组同学准备尝试制作太阳能烤箱。 他们首先对“黑色物体和白色物体吸收太阳能本领哪个强”进行了探究，实验步骤如下： ①在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1 cm深的冷水，用温度计测量初温； ②将玻璃板(或透明塑料板)盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时； ③移开盖板，用温度计测量水温，发现黑色盘子中的水温高。 (1)得出结论： 的吸热本领强。  (2)请你根据实验结果，列举出生活中的一个实例来支持实验结论： 。  9.纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备得到的。室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不会断裂，表明纳米铜具有较好的 (选填“硬度”“延展性”或“磁性”)。  10.［跨学科·物理学与工程实践］“纳米(nm)”是长度的度量单位，假设一根头发的直径是0.05 mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。0.05 mm＝ nm。纳米技术研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，且有良好的韧性。如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 (选填“a”“b”或“c”)；由于纳米尺度的特殊性，则纳米粒子进入人体的途径可能是 (选填“A”“B”“C”或“D”)。  ①皮肤直接接触纳米粒子； ②呼吸时把纳米粒子吸入肺部； ③进食含有纳米粒子的食物。 A.只有①和② B.只有①和③ C.只有②和③ D.①②③ 11.“银纳米线”的直径在10~200 nm之间，除具有银的相关属性之外，还具有优异的导电性、透光性和耐曲挠性(可反复折叠不留折痕)，被视为新的透明电极材料。关于这种材料，下列说法正确的是( ) A.“银纳米线”最大直径为2×10－8 m B.“银纳米线”可用于制作折叠屏手机 C.“银纳米线”不能用来制作导线 D.“银纳米线”的硬度很大 12.“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用。下列描述不正确的是 ( ) A.“超导材料”属于新材料 B.“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 C.“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D.“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 13.LED灯具有节能、环保、使用寿命长等特点，一种LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化，对应关系如下表所示。 甲　　乙 两端的电压/V 2 2.4 3.2 LED灯的颜色 红 黄 蓝 (1)如图甲所示，将这种LED灯与定值电阻R串联，已知电源电压为4.2 V且保持不变，R＝50 Ω。闭合开关S，毫安表的读数为20 mA，则此时LED灯发 色光。  (2)当电流从二极管“＋”极流入时，二极管对电流的阻碍作用很小，相当于一个阻值很小的电阻，我们把它称为正向电阻。如图乙所示的是单只二极管的I－U图线，由图可知，随着电压的升高，二极管的正向电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)；当电压为0.6 V时，二极管的正向电阻为 Ω。  (3)现有一盏标有“24 V　12 W”字样的LED灯，其亮度与“220 V　100 W”的白炽灯相当，则该款LED灯正常工作5 h比亮度相当的白炽灯省电 kW·h。  　本章总结提升　 　　　　　 　　　　　 　　　　　 热点一　能量的转化与守恒 1.在行驶的汽车中，燃料的 能通过燃烧转化为了燃气的内能。燃气通过对活塞做功，将其中一部分内能转化为 能，使汽车获得动力，燃气的内能因此 (选填“增大”或“减小”)；在此过程中，燃气的内能还会通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式转移到热机上，使热机的温度升高，燃料燃烧产生的大部分能量会随废气被排放到空气中，使城市产生“热岛效应”。而在这一系列的能量转化与转移过程中，能量的总量将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。  2.随着我国人民生活水平的不断提高，汽车越来越多地进入了寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 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 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。  3.下列事例中，属于能量转移的是( ) A.两手相互搓一搓，手心发热 B.水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 C.用嘴对手心吹气，手心变热 D.流星与空气摩擦，发光发热 4.在各种形式的能量相互转化的过程中，下列说法中正确的是( ) A.机械能一定守恒 B.每种形式的能量都是守恒的 C.各种形式的能的总量守恒 D.只有机械能转化为内能才守恒 5.［物理观念］下列对各个效率意义的解释中，正确的是 ( ) A.某锂电池充电时的效率是99%，表示锂电池将其消耗的电能的99%转化为光能 B.某电动机工作的效率是83%，表示电动机把其消耗的电能的83%转化为内能 C.某柴油机工作的效率是35%，表示柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化为化学能 D.某电热水器工作的效率是87%，表示电热水器把其消耗的电能的87%转化为水的内能 热点二　能源的开发与利用 6.现有柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有 ；属于一次能源的有 ；属于二次能源的有 。  7.我国“一带一路”倡议推进了能源的国际合作。下列能源属于可再生能源的是( ) A.核能 B.风能 C.天然气 D.可燃冰 8.为减少大气污染，下列措施不可行的是( ) A.通过技术改造改变燃烧方式，提高能源利用率 B.减少使用煤、石油等燃料 C.大力推广使用太阳能 D.放弃内能的利用，停止使用一切燃料 9.如图所示是一种核反应过程，则有关这个过程的说法中正确的是( ) A.该核反应过程属于核裂变过程 B.现代核电站获取核能的方式就是利用了该核反应的原理 C.该核反应的原理可用于制造原子弹 D.太阳能提供源源不断的能量是因为太阳内部在不断地发生该核反应过程 10.下列利用太阳能的方式中，利用太阳能加热的是( ) A.太阳能集热器　 　B.太阳能凉帽 C.太阳能汽车　　D.光电池阵列 11.某城市道路改造中，为了节能减排，将路灯照明系统的电源更换为太阳能电池，如图所示。白天利用太阳能对电池充电，晚上电池对路灯供电。下列说法正确的是 ( ) A.夜晚电池工作时，太阳能转化为光能 B.白天电池充电时，太阳能转化为电能 C.路灯照明时，将光能转化为电能 D.路灯停止工作时，将电能转化为化学能 12.［项目式学习］阅读短文，回答问题。 彩虹太阳能无人机 彩虹太阳能无人机机身轻巧，其机身的材料主要是我国自主研发的蒙皮材料，无人机的机身表面布满太阳能电池板，依靠太阳能提供全机能源。无人机有8个电动螺旋桨，电动螺旋桨在通电后高速旋转，不断将空气向后推，给无人机提供前进的推力。这种无人机一次飞行可长达数月甚至数年，就算完成持久性任务，也无须进行频繁地更替轮换。 (1)彩虹太阳能无人机以太阳能作为驱动能源，太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。  (2)彩虹太阳能无人机在白天将多余的能量储存在蓄电池中，在夜晚通过蓄电池将化学能转化为 能使无人机持续飞行。  (3)彩虹太阳能无人机可用于偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域，此时无人机是依靠 (选填“电磁波”或“超声波”)来传递信息的。  热点三　材料的利用与开发 13.在物理科研团队的努力下，我国的超高精密机械和电子技术、纳米和激电机技术、高温和低温超导原理技术等多项关键技术进步显著。上述中的纳米是 的单位，超导材料可以用于制作 (选填“电能输送导线”或“电饭锅发热部件”)。  14.下列事物出现的先后顺序，排列正确的是( ) A.石器、金属铜、青铜器、铁 B.石器、青铜器、金属铜、铁 C.青铜器、石器、金属铜、铁 D.青铜器、铁、石器、金属铜 15.某款手机搭载了自家研发的芯片，是先进的人工智能(AI)芯片。制造芯片的主要材料是( ) A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体 16.我国优秀青年科学家曹原研究发现：当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时，石墨烯的电阻会突然变为0。此时的石墨烯材料属于 ( ) A.超导体 B.绝缘体 C.半导体 D.导体 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十一章　能源、材料与社会 第一节　能量的转化与守恒 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　能量的转移与转化 1.下列情景中，属于能量转移的是( B ) A.燃料燃烧时发热 B.用热水袋取暖 C.钻木取火 D.电风扇工作 2.［物理观念］科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的。下列关于能量转化描述错误的是( C ) A.摩擦生热，机械能转化为内能 B.电动机把水抽到高处，电能转化为机械能 C.植物进行光合作用，光能转化为电能 D.水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能 3.如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是 ( A ) A.序号①的实例可以是“炙手可热”和“钻木取火” B.序号②的实例可以是电动机带动洗衣机的滚筒转动，完成洗涤或脱水过程 C.序号③的实例可以是给蓄电池充电 D.序号④的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电 知识点2　能量守恒定律 4.［物理观念］有关能量守恒定律，下列说法中正确的是( D ) A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B.能量守恒定律只适用于能量转化过程 C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D.按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减 5.电风扇通电后，扇叶旋转，一段时间后，电动机的外壳温度升高，则下列有关能量转化和守恒的说法正确的是( B ) A.电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B.电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C.电能全部转化为内能，总的能量守恒 D.电能转化为机械能和内能，机械能守恒 知识点3　能量转移和转化的方向与效率 6.［跨学科·物理学与日常生活］某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过　热传递　的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有　方向 　性。  7.风力发电机发电时，风机叶片在风力的推动下转动，然后带动发电机发电。输入风机的风能的功率为3×106 W，发电机1 h输出电能约为960 kW·h。若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，发电机的效率为80%，则风机的效率是　40%　。  8.小明用绳子悬挂一个小球，轻轻推一下让小球自由摆动起来，如图所示，小球摆动的幅度越来越小，最终停下来。这说明在小球摆动的过程中( D ) A.机械能是守恒的 B.只有动能和势能间的相互转化 C.能量在消失 D.总能量守恒，减少的机械能转化为内能 9.如图为四旋翼无人机，它依靠电池为电动机供电，带动机翼旋转实现升空。小明操纵遥控器，使无人机从地面先加速上升，然后减速上升，最后悬停在某一高度进行摄影。则无人机在加速上升过程中，电动机将　电　能转化为　机械　能；从地面开始升空至刚悬停在某一高度的过程中，无人机的动能变化情况是　先增大后减小　。  第9题图　　第11题图 10.某大学教授进行课堂演示时，将一个摆球从下巴处静止释放，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这一过程摆球的机械能　减小　(选填“减小”或“不变”)，这一过程　符合　(选填“符合”或“不符合”)能量守恒定律。  11.如图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是： (1)助跑阶段，运动员体内消耗的化学能　大于　(选填“大于”“小于”或“等于”)运动员和撑杆获得的动能。  (2)运动员越过横杆后，运动员将　重力势　能转化为　动　能。  12.下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 ( D ) A.在自然界中不是所有能量都能利用 B.能量的利用是有条件的，也是有代价的 C.不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反 D.汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以自动收集起来，再作为车行驶的动力 13.人类文明一脉相传。从远古的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断地输送到上方农田中；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是( C ) 　甲　乙 A.图甲是一台“永动机” B.用图甲装置将水从河里输送到上方农田中，增加了水的内能 C.高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变 D.图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 14.打篮球时，在不同的地点投篮往往需要不同的投掷力度和角度，若以相同的力度将同一篮球从同一地点的同一高度竖直向上抛和斜向上抛，篮球两次能达到的最高高度相同吗？若不相同，哪一次更高？请从能量转化的角度解释你的观点(不计空气阻力)。 解：不相同，竖直向上抛得更高。用相同力度抛出同一篮球时，篮球获得的初动能相等，竖直向上抛达到最高点时，球的速度为零，动能为零，篮球的初动能全部转化成了重力势能；斜向上抛达到最高点时，篮球还有向前飞行的速度，仍具有动能，转化成的重力势能较小，上升的高度也较小。 第二节　跨学科：能源的开发与利用 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　人类对能源的利用 1.如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转，利用　电磁感应　原理产生电流，将　机械(或动)　能转化为电能，这种波浪提供的能源属于　可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。  2.［物理观念］下面是历史上或现在使用的各种能源：①煤炭、石油；②柴薪；③电能。按照出现的时间先后排序，正确的是( B ) A.①②③ B.②①③ C.②③① D.①③② 3.全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站投产。核电站利用的核能属于( D ) ①可再生能源　 ②不可再生能源　 ③常规能源 ④新能源 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 4.下列几种环境污染，不是由大量使用能源造成的是 ( C ) A.酸雨腐蚀石灰石或大理石制成的建筑物 B.汽车及工业废气的大量排放 C.玻璃幕墙造成的光污染 D.温室效应改变全球自然环境，危害生态平衡 知识点2　开发核能与重视核安全 5.核电站的核反应堆是利用原子核　裂变　(选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量进行发电的，电能属于　二次　(选填“一次”或“二次”)能源。  6.［物理观念］原子由原子核和　核外电子　构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于　不可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫核　聚　(选填“裂”或“聚”)变。  7.［环境保护］核能的开发和利用给人类解决能源危机带来了希望，但同时也可能带来严重的环境污染。关于核辐射及核能的利用，下列说法正确的是 ( A ) A.核能利用装置需要采取严格的防护措施 B.核能发电不需要消耗化石能源，所以应大范围建造核电站 C.核电站是利用人工控制的核聚变反应发电的 D.核反应堆是一种能够控制链式反应的装置，地震等自然灾害不会对它造成影响 知识点3　开发新能源 8.因月球、太阳对地球的引力作用而产生潮汐。每天的涨潮与落潮过程蕴含着巨大的能量，这种能量可以用来发电，请回答： (1)利用潮汐能发电的过程中，能量的转化情况是海水的　机械　能传递给发电机，通过发电机转化为　电　能。  (2)与火力发电相比，潮汐发电的优点是　可再生、环保(合理即可)　，不足之处是　功率不稳定(合理即可)　。  9.［环境保护］我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是( A ) A.火力发电　　　　B.水力发电 C.风力发电　　　　D.光伏发电 10.［环境保护］传统燃油汽车排放的尾气是大气污染的主要来源，提供传统燃油的化石能源属于　不可　再生能源。为节能减排，新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。如图，电动汽车充电，是将电能转化为　化学　能储存起来。  11.［环境保护］能源问题已引起世界各国的高度重视，核能的开发利用是解决能源紧缺的重要途径之一。核能发电是将核能转化为内能，然后通过汽轮机将内能转化为　机械　能，最终通过　发电机　再转化为电能的过程；目前正在运行的核电站，都是利用原子核　裂　变时释放的能量工作的。  12.(多选)中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403 s，对加快实现核聚变发电具有重要意义。下面关于核能利用的说法，正确的是(AD) A.我国具有完全自主知识产权的核电技术“华龙一号”利用的是可控核裂变 B.氢弹利用不加控制的核裂变放出巨大能量 C.原子弹利用核聚变放出巨大能量 D.太阳利用内部氢原子核发生聚变放出巨大能量 13.图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1 g薄膜太阳能电池1 h可提供6×10－3 kW·h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户，下列说法正确的是( D ) A.太阳能不是清洁能源 B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失 C.薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能 D.1 g薄膜太阳能电池1 h可提供2.16×104 J的电能 14.［跨学科·物理学与工程实践］下列有关在公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统的说法正确的是( C ) A.太阳能板可以将接收到的太阳能全部转化为电能 B.将太阳能板并联起来可以提高总输出功率 C.将太阳能板串联起来可以提高其输出电压 D.太阳能板无法将灯光中的光能转化为电能 15.干热岩是属于地热能中最具有开发潜力的一种　可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)清洁能源；若干热岩的比热容为1×103 J/(kg·℃)，100 kg温度为290 ℃的干热岩放在气温为20 ℃的环境中，干热岩最多能放出的热量为　2.7×107　J，如果这些热量由焦炭完全燃烧供给，则需要完全燃烧　0.9　kg的焦炭。(已知焦炭的热值为3.0×107 J/kg)  第三节　跨学科：材料的利用与开发 实践　制作太阳能烤箱 　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点1　人类早期对材料的利用 1.［跨学科·历史］自从人类学会创造和使用生产工具以来，材料就和人类社会发展密切相关。有些历史学家把人类对材料的认识以及材料对人类的作用，作为社会发展阶段的标志(如图所示)，分别称为　石器　时代、　青铜器　时代和　铁器　时代。  知识点2　导电性材料的利用与开发 2.［跨学科·物理学与社会发展］为了更好地让各种材料服务于人类，我们有必要了解它们的属性。下列对材料分类合理的是( A ) A.属于导体的材料：铜、铁、盐水 B.属于半导体的材料：硅、塑料、沥青 C.容易被磁化的材料：铜、铁、铝 D.属于晶体的材料：铜、铁、玻璃 3.下列物品通常情况下属于导体的是( C ) A.纸杯 B.瓷碗 C.铁锅 D.木铲 4.某知名摄影师擅长将看不见的科学原理变成艺术，他的某一个作品使用水果为LED灯供电，让人惊叹不已。下列有关说法错误的是( D ) A.水果串联的个数越多，LED灯就越亮 B.LED灯由半导体材料制成 C.LED灯具有单向导电性 D.LED灯发光时，导线中的正负电荷都发生了定向移动 知识点3　开发新材料 5.关于新材料在生产生活中的应用，下列说法中正确的是 ( B ) A.手机芯片的主要材料是超导体 B.普通领带的表面经过纳米技术处理后，会有很强的自洁性能 C.半导体材料制成的太阳能电池板主要是将太阳能转化为内能 D.记忆合金制成的输电导线可以避免因输电线上产生热量而造成能源的浪费 6.微晶格材料在外形上呈三维开放蜂窝聚合物结构，内部是迷你网格形成纵横交错的管道和空隙，正因如此，该材料是迄今为止最轻的金属材料。该材料最理想的用途是( A ) A.航天工业 　B.隔热材料 C.化学物品的容器 　D.潜水设备 7.中国一位“95后”年轻科学家发现：当两层石墨烯以一个“魔角”扭曲在一起时，就能在零电阻下导电。这一发现为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑。你认为常温下的超导体最适合用来做( A ) A.传输电能的导线 　B.电烤箱的电热丝 C.滑动变阻器的电阻线 　D.保险丝 知识点4　制作太阳能烤箱 8.物理兴趣小组同学准备尝试制作太阳能烤箱。 他们首先对“黑色物体和白色物体吸收太阳能本领哪个强”进行了探究，实验步骤如下： ①在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1 cm深的冷水，用温度计测量初温； ②将玻璃板(或透明塑料板)盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时； ③移开盖板，用温度计测量水温，发现黑色盘子中的水温高。 (1)得出结论：　黑色物体　的吸热本领强。  (2)请你根据实验结果，列举出生活中的一个实例来支持实验结论：　夏天人们通常穿白色衣服，冬天穿黑色衣服 　。  9.纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备得到的。室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不会断裂，表明纳米铜具有较好的　延展性　(选填“硬度”“延展性”或“磁性”)。  10.［跨学科·物理学与工程实践］“纳米(nm)”是长度的度量单位，假设一根头发的直径是0.05 mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。0.05 mm＝　5×104　nm。纳米技术研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，且有良好的韧性。如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线　c　(选填“a”“b”或“c”)；由于纳米尺度的特殊性，则纳米粒子进入人体的途径可能是　D　(选填“A”“B”“C”或“D”)。  ①皮肤直接接触纳米粒子； ②呼吸时把纳米粒子吸入肺部； ③进食含有纳米粒子的食物。 A.只有①和② B.只有①和③ C.只有②和③ D.①②③ 11.“银纳米线”的直径在10~200 nm之间，除具有银的相关属性之外，还具有优异的导电性、透光性和耐曲挠性(可反复折叠不留折痕)，被视为新的透明电极材料。关于这种材料，下列说法正确的是( B ) A.“银纳米线”最大直径为2×10－8 m B.“银纳米线”可用于制作折叠屏手机 C.“银纳米线”不能用来制作导线 D.“银纳米线”的硬度很大 12.“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用。下列描述不正确的是 ( B ) A.“超导材料”属于新材料 B.“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 C.“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D.“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 13.LED灯具有节能、环保、使用寿命长等特点，一种LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化，对应关系如下表所示。 甲　　乙 两端的电压/V 2 2.4 3.2 LED灯的颜色 红 黄 蓝 (1)如图甲所示，将这种LED灯与定值电阻R串联，已知电源电压为4.2 V且保持不变，R＝50 Ω。闭合开关S，毫安表的读数为20 mA，则此时LED灯发　蓝　色光。  (2)当电流从二极管“＋”极流入时，二极管对电流的阻碍作用很小，相当于一个阻值很小的电阻，我们把它称为正向电阻。如图乙所示的是单只二极管的I－U图线，由图可知，随着电压的升高，二极管的正向电阻　变小　(选填“变大”“变小”或“不变”)；当电压为0.6 V时，二极管的正向电阻为　120　Ω。  (3)现有一盏标有“24 V　12 W”字样的LED灯，其亮度与“220 V　100 W”的白炽灯相当，则该款LED灯正常工作5 h比亮度相当的白炽灯省电　0.44　kW·h。  　本章总结提升　 　　　　　 　　　　　 　　　　　 热点一　能量的转化与守恒 1.在行驶的汽车中，燃料的　化学　能通过燃烧转化为了燃气的内能。燃气通过对活塞做功，将其中一部分内能转化为　机械　能，使汽车获得动力，燃气的内能因此　减小　(选填“增大”或“减小”)；在此过程中，燃气的内能还会通过　热传递　(选填“做功”或“热传递”)的方式转移到热机上，使热机的温度升高，燃料燃烧产生的大部分能量会随废气被排放到空气中，使城市产生“热岛效应”。而在这一系列的能量转化与转移过程中，能量的总量将　不变　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  2.随着我国人民生活水平的不断提高，汽车越来越多地进入了寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的　内能　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　，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。  3.下列事例中，属于能量转移的是( C ) A.两手相互搓一搓，手心发热 B.水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 C.用嘴对手心吹气，手心变热 D.流星与空气摩擦，发光发热 4.在各种形式的能量相互转化的过程中，下列说法中正确的是( C ) A.机械能一定守恒 B.每种形式的能量都是守恒的 C.各种形式的能的总量守恒 D.只有机械能转化为内能才守恒 5.［物理观念］下列对各个效率意义的解释中，正确的是 ( D ) A.某锂电池充电时的效率是99%，表示锂电池将其消耗的电能的99%转化为光能 B.某电动机工作的效率是83%，表示电动机把其消耗的电能的83%转化为内能 C.某柴油机工作的效率是35%，表示柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化为化学能 D.某电热水器工作的效率是87%，表示电热水器把其消耗的电能的87%转化为水的内能 热点二　能源的开发与利用 6.现有柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有　煤、石油、天然气　；属于一次能源的有　柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能　；属于二次能源的有　电能　。  7.我国“一带一路”倡议推进了能源的国际合作。下列能源属于可再生能源的是( B ) A.核能 B.风能 C.天然气 D.可燃冰 8.为减少大气污染，下列措施不可行的是( D ) A.通过技术改造改变燃烧方式，提高能源利用率 B.减少使用煤、石油等燃料 C.大力推广使用太阳能 D.放弃内能的利用，停止使用一切燃料 9.如图所示是一种核反应过程，则有关这个过程的说法中正确的是( D ) A.该核反应过程属于核裂变过程 B.现代核电站获取核能的方式就是利用了该核反应的原理 C.该核反应的原理可用于制造原子弹 D.太阳能提供源源不断的能量是因为太阳内部在不断地发生该核反应过程 10.下列利用太阳能的方式中，利用太阳能加热的是( A ) A.太阳能集热器　 　B.太阳能凉帽 C.太阳能汽车　　D.光电池阵列 11.某城市道路改造中，为了节能减排，将路灯照明系统的电源更换为太阳能电池，如图所示。白天利用太阳能对电池充电，晚上电池对路灯供电。下列说法正确的是 ( B ) A.夜晚电池工作时，太阳能转化为光能 B.白天电池充电时，太阳能转化为电能 C.路灯照明时，将光能转化为电能 D.路灯停止工作时，将电能转化为化学能 12.［项目式学习］阅读短文，回答问题。 彩虹太阳能无人机 彩虹太阳能无人机机身轻巧，其机身的材料主要是我国自主研发的蒙皮材料，无人机的机身表面布满太阳能电池板，依靠太阳能提供全机能源。无人机有8个电动螺旋桨，电动螺旋桨在通电后高速旋转，不断将空气向后推，给无人机提供前进的推力。这种无人机一次飞行可长达数月甚至数年，就算完成持久性任务，也无须进行频繁地更替轮换。 (1)彩虹太阳能无人机以太阳能作为驱动能源，太阳能属于　可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。  (2)彩虹太阳能无人机在白天将多余的能量储存在蓄电池中，在夜晚通过蓄电池将化学能转化为　电　能使无人机持续飞行。  (3)彩虹太阳能无人机可用于偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域，此时无人机是依靠　电磁波　(选填“电磁波”或“超声波”)来传递信息的。  热点三　材料的利用与开发 13.在物理科研团队的努力下，我国的超高精密机械和电子技术、纳米和激电机技术、高温和低温超导原理技术等多项关键技术进步显著。上述中的纳米是　长度　的单位，超导材料可以用于制作　电能输送导线　(选填“电能输送导线”或“电饭锅发热部件”)。  14.下列事物出现的先后顺序，排列正确的是( A ) A.石器、金属铜、青铜器、铁 B.石器、青铜器、金属铜、铁 C.青铜器、石器、金属铜、铁 D.青铜器、铁、石器、金属铜 15.某款手机搭载了自家研发的芯片，是先进的人工智能(AI)芯片。制造芯片的主要材料是( B ) A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体 16.我国优秀青年科学家曹原研究发现：当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时，石墨烯的电阻会突然变为0。此时的石墨烯材料属于 ( A ) A.超导体 B.绝缘体 C.半导体 D.导体 学科网（北京）股份有限公司 $