第一节 能量的转化与守恒
测试时间:20分钟
一、选择题
1.下列用电器工作时,主要把电能转化为光能的是 ( )
A.电饭煲 B.节能灯 C.洗衣机 D.电风扇
2.人们在实际生活中使用下列设备时,所涉及的能量转化正确的是( )
A.用天然气灶炒菜,是电能转化为内能
B.电梯运行过程中,是机械能转化为电能
C.太阳能电池板工作过程中,是太阳能转化为电能
D.秋千向下摆的过程中,是动能转化为重力势能
3.如图所示为水果时钟,是将铜、铁金属片一端插入新鲜的橙子中,另一端连上微型电子表,可以使电子表工作。插有金属片的橙子发生的能量转化为 ( )
A.电能转化为机械能 B.内能转化为化学能
C.化学能转化为电能 D.内能转化为电能
4.一支向高空瞄准的步枪,扣动扳机后射出一颗子弹,子弹没有击中目标,最后下落陷在泥土中,以上过程中发生了哪些形式的能量转化呢 有四个同学分别给出了能量转化的顺序,你认为正确的是 ( )
A.内能→化学能→机械能→内能
B.化学能→内能→机械能→内能
C.化学能→机械能→内能→机械能
D.机械能→内能→化学能→机械能
5.在北京冬奥会上苏翊鸣获得单板滑雪冠军,如图所示是他从高处加速下落时的情景,下列关于苏翊鸣的说法正确的是 ( )
A.动能增加,重力势能减小 B.动能增加,重力势能增加
C.动能减小,重力势能增加 D.动能减小,重力势能减小
6.北京时间2022年6月5日10时44分,神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中的能量变化,下列说法正确的是 ( )
A.动能增大,重力势能增大,机械能增大
B.动能增大,重力势能不变,机械能增大
C.动能增大,重力势能减小,机械能不变
D.动能减小,重力势能增大,机械能不变
7. 2022年北京冬奥会赛场上,我国选手谷爱凌摘得自由式滑雪女子大跳台比赛的金牌。谷爱凌离开跳台后,从低处向高处跃起后下落,在此过程中 ( )
A.动能一直减小 B.重力势能一直减小
C.动能先减小后增大 D. 重力势能先减小后增大
8.如图所示的摆设,正常运行时,小轮在支架上来回滚动,每次到达的最大高度相同,小明发现摆设上有一电源,关掉电源后,小轮逐渐停下来 ( )
A.小轮滚动过程中没有力对其做功
B.正常运行时,小轮的速度一直不变
C.断电后小轮会停下,说明能量守恒定律不一定成立
D.正常运行时,小轮往返一次,摆设一定需要消耗电能
9.下列说法正确的是 ( )
A.根据能量守恒定律,人们可制造出永动机
B.各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C.能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况
D.火箭升空时,其重力势能和动能都增大,能量守恒定律不适用
二、填空题
10.如图是城市十字路口的可移动的太阳能红绿灯。白天太阳能电池板给红绿灯供电,同时又能给蓄电池充电,则白天太阳能电池板将 能转化为 能,相当于 (选填“用电器”或“电源”)。在阴雨天和晚上,蓄电池给红绿灯供电,使红绿灯能连续工作。
11.你一定剪过指甲吧。为什么指甲被剪断之后不是原地掉下来,而是“飞”出去 原来,指甲受到指甲钳的挤压,改变了 ,当指甲被指甲钳剪断后,指甲的 转化为指甲的动能,让指甲“飞”出去。
12.2021年12月28日,扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车行驶信息列于表中,他开车走快速路上班的优点除节省时间外还有节省 。汽车下高架时减速行驶,其动能 ,机械能 。
行驶里程 行驶时间 油耗
不走快速路 9.1 km 30 min 9.0 L/100 km
走快速路 14.0 km 20 min 5.5 L/100 km
13.各种形式的能在一定的条件下可以相互转化,如图已给出了两个实例,请你补充其余两个。
三、简答题
14.飞越苍穹,筑梦星河。2022年6月5日10时44分,神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后,向下快速喷出气体,推动火箭加速上升。请你结合实际,分析并解答下列问题:
(1)火箭向下快速喷出气体,推动火箭加速上升,此过程包含哪些力学知识,请你说出两点。
(2)请分析发射过程中存在哪些能量转化。
四、材料阅读题
15.阅读短文，回答问题。
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际,你是否会想到:过山车为什么不需要引擎就能“翻山越岭”呢 过山车在开始旅行前,一个机械装置将其推上最高点,但在第一次下行后,就再没有任何装置为它提供动力了,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在最高点时达到最大值,当它开始下行时,它的重力势能不断减小,动能不断增大;由于受到摩擦力的作用,过山车损耗了少量的机械能,所以随后的“小山丘”比开始时的“小山丘”低(如图所示)。
(1)过山车从A到B的过程中它的重力势能先 后 ,动能先 后 (以上均选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)过山车在轨道的最低处时,运动最快,动能最大,说明物体的动能与 有关,后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低,这是因为过山车在运动过程中会将部分机械能转化为 。
第二节 能源的开发和利用
测试时间:15分钟
一、选择题
1.利用区域优势,大力发展风力发电有利于保护环境。下列能源中与风能同属于可再生能源的是 ( )
A.煤炭 B.石油 C.太阳能 D.天然气
2.下列能源中属于二次能源的是 ( )
A.电能 B.风能 C.太阳能 D.地热能
3. 风能是一种环保的可再生能源,下列各图能反映风力发电原理的是 ( )
4.下列能源中,属于非清洁能源的是 ( )
A.风能 B.煤炭 C.水能 D.太阳能
5.下列关于太阳能的说法正确的是 ( )
A.太阳能属于二次能源
B.太阳能属于不可再生能源
C.太阳是一个巨大的“核能火炉”
D.太阳能电池直接将太阳能转化为化学能
6.关于能量和能源,下列说法正确的是 ( )
A.煤、石油、天然气都是可再生能源
B.电能是一次能源
C.水力发电是将水的机械能转化为电能
D.太阳释放的能量是核裂变产生的
7.推动“节能减排”工作,有助于实现国家提出的“碳中和、碳达标”的目标。下列做法可取的是 ( )
A.实行垃圾分类回收利用 B.出行时尽量选择驾驶私家车
C.就餐时选择使用一次性餐具 D.大力发展火力发电
8. 下列关于能源及其利用的说法,正确的是 ( )
A.目前人类的主要能源是柴草、煤等化石能源
B.石油、天然气、天然铀矿等都属于可再生能源
C.核电站使用过的核废料无放射性,不会污染环境
D.风能、水能、太阳能等清洁能源可以转化为电能
9. 2022年2月俄乌军事冲突开始以来,石油、煤、天然气在国际市场上的供应一下子紧张起来,许多国家正在谋求长远的多种能源出路。下面有关能源的说法正确的是 ( )
A.煤属于核能范畴,用煤发电是通过链式反应完成的
B.天然气可以直接从自然界获取,属于一次能源,而石油是二次能源
C.石油、煤、天然气都是化石能源
D.风能、石油、太阳能可以从自然界中源源不断地得到,属于可再生能源
二、填空题
10.水从高处流向低处后,无法自发回到同样的高度,说明能量的转化具有 ,所以尽管能量是守恒的,我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源: 。
11.1 kg煤完全燃烧时放出的热量,是1 kg木柴完全燃烧时放出热量的两倍多,这主要是因为煤的 比木柴的大。煤、天然气等化石能源属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
12.随着科技发展,太阳能的利用越来越广泛。太阳能是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,来自太阳内部的 (选填“核聚变”或“核裂变”)。太阳发出的光在真空中约以 m/s的速度传播。
13.某品牌太阳能热水器具有电加热功能。太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,电加热器的功率为2.1 kW,则加热两小时消耗的电能为 kW·h;热水器储水100 kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),某天阳光照射,水温升高了30 ℃,水吸收的热量为 J,要用该电加热器产生同样多的热量,至少需要电加热 s。
三、解答题
14.我国在新能源汽车开发与利用方面步入世界前列,运用高科技为绿色环保理念的实施保驾护航。有调查数据表明,部分燃油汽车油耗成本大约为1元/ km,部分新能源汽车能耗成本低至0.1元/ km,为促进新能源汽车更广泛地投入使用,请你站在能源可持续发展的角度提两点合理建议。
15.核能的合理开发和利用缓解了能源危机,但核废料处理不当会对环境造成极大污染。某国政府不顾民众反对,决定向海洋排放核废水,请你写出此行为将对海洋生态环境造成哪些危害。(写出两条即可)
第三节 材料的开发和利用
测试时间:20分钟
一、选择题
1.我国自主研发的C919大型商用客机采用了极轻的新型复合材料。“极轻”反映了这种材料的 ( )
A.密度小 B.导电性强 C.导热性好 D.弹性大
2.我国研究人员发明了一种新型陶瓷,这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,同时还具有超轻、高韧性等特点。这种材料适合用来制造下列哪种物品 ( )
A.晾衣架 B.水果刀 C.消防服 D.保险丝
3.下列关于物质的物理属性及应用的说法错误的是 ( )
A.房屋的天窗采用透光性好的玻璃
B.电线外层包有绝缘性好的塑料
C.白炽灯灯丝用熔点高的钨制成
D.壶的把手用导热性好的胶木制成
4.电热丝通常用镍铬合金或铁铬铝合金等材料制作,从导电性能看,电热丝属于 ( )
A.绝缘体 B.超导体 C.半导体 D.导体
5.小强的课桌上有以下物品,通常情况下属于导体的是 ( )
A.塑料刻度尺 B.玻璃镜片
C.金属小刀 D.橡皮
6.刘宇同学善于思考、积极探究。一次电学实验课上,在完成老师要求的探究任务后,他把自己文具盒里的部分物品分别接入如图所示电路,其中能使小灯泡发光的是 ( )
A.塑料尺 B.中性笔芯 C.橡皮 D.铅笔芯
7.如图所示,甲验电器的金属箔片张开,乙验电器的金属箔片闭合。用绝缘手套选取以下哪种材料连接两验电器的金属球,可以观察到乙验电器的金属箔片张开 ( )
A.干木条 B.橡胶棒 C.玻璃棒 D.石墨棒
8.如图所示电路,闭合开关后,LED发光。若将电源两极对调,下列说法正确的是 ( )
A.灯泡和 LED 都发光 B.灯泡和 LED 都不发光
C.灯泡发光,LED 不发光 D.灯泡不发光,LED 发光
9.青少年科技创新材料中有一种变光二极管,电流从其P端流入时发红光,从其Q端流入时发绿光,奥秘在于其内部封装有一红一绿两个发光二极管,发光二极管具有单向导电性,其符号为,当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光,当电流从“-”极流入时二极管不能发光,则该变光二极管的内部结构可能是下图中的 ( )
10.智能手机都配备高清拍照感光芯片,它是一种光敏电阻,是由以下哪种材料制作的 ( )
A.半导体 B.导体 C.绝缘体 D.超导材料
11.中科院上海微系统与信息技术研究所经过研发,使中国单晶晶圆实现量产。如图所示,“晶圆”是指制作集成电路所用的硅晶片,其经过切割加工后成为芯片,主要使用的是 ( )
A.复合材料 B.超导材料 C.纳米材料 D.半导体材料
12.2021年4月29日,中国空间站“天和核心舱”发射升空。核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体,采用了氮化硼陶瓷基复合材料,该材料具备耐热耐蚀性、低密度、高强度、易加工、绝缘性能好等优点。关于该材料的应用,下列说法不正确的是 ( )
A.该材料可以用来制作发电机线圈内芯
B.该材料可减轻卫星的质量,降低发射成本
C.该材料可用于制作宇宙飞船的外壳
D.该材料可用于制造飞机的零部件
13.下列有关材料的说法中正确的是 ( )
A.光敏电阻是由绝缘材料制成的
B.我国歼 20战斗机上的新型材料具有高强度、低密度的特性
C.取暖器的发热电阻用超导材料制作可以提高效率
D.保险丝的材料具有电阻小、熔点高的特点
二、填空题
14.2022年6月5日上午,长征二号F遥十四运载火箭载着带有三名航天员的神舟十四号飞船点火升空。升空过程中,飞船外面的整流罩与大气强烈摩擦,以 的方式产生大量热量。为保护飞船安全,整流罩必须具有极好的 性,随着火箭高度的增加,大气压逐渐 ,最终冲出大气层,与中国空间站会合。
15.给汽车加油前,加油人员先要触摸如图所示的静电释放器,防止人与周围物体发生 现象而引燃汽油,静电释放器要用 (选填“导体”或“绝缘体”)将它与大地相连。
16.石墨烯是由一层碳原子构成的石墨薄片,是一种晶体,是目前最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯 (选填“有”或“没有”)固定的熔点,按照导电性能划分,它属于 体。
17.二极管具有单向导电性,硅二极管正向导通时,其两端电压为0.7 V。如图所示,将一个硅二极管和阻值为23 Ω的定值电阻串联,闭合开关,二极管导通,电流表的示数为0.1 A。则定值电阻两端的电压为 V,定值电阻的电功率为 W,电源电压为 V。
18.为了保护孩子的视力,教室里日光灯更换成如图所示的LED护眼灯,每个教室里的9盏LED护眼灯的连接方式是 联。LED灯发光效率高,其发光部分主要由 材料制成。
三、材料阅读题
19.阅读短文，回答问题。
超导现象
通常情况下,所有的物体都存在电阻。电流从物体中流过时会产生热消耗,电阻越大,电流损耗就越大。若导体没有了电阻,电流流过时就不会发生热损耗,可以毫无阻碍地在导体中形成强大的电流,从而产生超强磁场。
导体的电阻在一定的低温(这个温度叫临界温度)下会突然消失,这种现象被称为零电阻效应,也叫超导现象。人们把处于超导状态的导体称为“超导体”。
所谓临界温度,指的是在实验室中人为创造出来的,能使导体电阻为0的特别低的温度。通过创造临界温度,可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性,例如某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0[如铝在-271.76 ℃(即1.39 K)以下时电阻为0],这就是超导现象。
超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。2021年,中国制造再次传出了一个好消息,世界第一台高温超导高速磁悬浮列车正式亮相,它被很多国外媒体称赞为“世界上跑得最快的列车”,该列车的设计速度高达每小时620千米。磁悬浮列车中使用了超导体,能获得强大的电流,产生很强的磁性作用,所以列车会受到很大的向上的推力。列车在无摩擦状态下运行可以大大提高它的速度,降低运行过程中的噪声,并有效减少机械磨损。
中国是世界上第一个实现高温超导磁悬浮技术的国家,国际首个综合极端条件实验装置坐落在北京怀柔科学城,并已投入使用。该项目拥有极低温、强磁场、超高压和超快光场极端条件实验装置。科学家们将极端条件进行综合运用,大大拓展了物质科学的研究空间,为发现新物态、探索新现象、开辟新领域创造了前所未有的机遇。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)请写出超导体应用实例: 。(举一例即可)
(2)强磁场的产生需要大电流,但电流越大,导线的温度就会越高,通常会导致铝导线熔化,给强磁场的产生带来限制。实际上电流通过铝导线所产生的热量可以减少,从而突破限制、创造强磁场。请根据文中信息和电流的热效应知识,分析理由。
答案
第一节 能量的转化与守恒
1.B 电饭煲工作时主要把电能转化为内能,A错误;节能灯工作时主要把电能转化为光能,B正确;洗衣机工作时主要把电能转化为机械能,C错误;电风扇工作时主要把电能转化为机械能,D错误。故选B。
2.C 用天然气灶炒菜,天然气的化学能转化为菜肴的内能,故A错误;电梯运行过程中,消耗电能,转化为电梯的机械能,故B错误;太阳能电池板工作过程中,太阳能转化为电能,故C正确;秋千向下摆的过程中,质量不变,速度增大,高度减小,重力势能转化为动能,故D错误。故选C。
方法技巧 判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,总是消耗的能量转化为得到的能量。
3.C 插有金属片的橙子相当于电源,对外供电的过程中,化学能转化为电能。故选C。
4.B 扣动扳机后,火药燃烧的过程中化学能转化成内能;推动子弹在枪膛内运动,内能转化成子弹的机械能;子弹没有击中目标,最后下落陷在泥土中,子弹的机械能转化为内能。故选B。
5.A 苏翊鸣从高处加速下落时,质量不变,高度变小,重力势能减小,速度变大,动能增加。故选A。
6.A 因为物体的动能与物体的质量和速度有关,物体的重力势能与物体的质量和高度有关,飞船在加速升空过程中,飞船的质量不变,速度变大,高度上升,则飞船的动能增大,重力势能增大,机械能增大。故选A。
7. C 谷爱凌离开跳台后,从低处运动到高处时,质量不变,速度减小,动能减小;从高处运动到低处时,质量不变,速度增大,动能增大,所以整个过程动能先减小后增大,C符合题意,A不符合题意。谷爱凌离开跳台后,从低处运动到高处时,质量不变,高度增大,重力势能增大;从高处运动到低处时,质量不变,高度减小,重力势能减小,所以整个过程重力势能先增大后减小,B、D不符合题意。故选C。
8.D 小轮滚动过程中受到竖直向下的重力,小轮也在竖直方向上移动了距离,所以重力对小轮做功,并且小轮受到摩擦力的作用,摩擦力也对小轮做功,A错误;在正常运行时小轮到达两端最高点时速度为零,在最低点时速度最大,速度不停地变化,B错误;在任何时候能量守恒定律都是成立的,C错误;关掉电源后,小轮逐渐停下来,是因为小轮受到摩擦力的作用,小轮的机械能转化为内能,机械能逐渐减小;通电时小轮能运动到相同高度,说明电能转化为机械能,即在小轮正常运行时需要消耗电能,D正确。故选D。
9.B 由能量守恒定律可知,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,故永动机是不可能制造出来的,A错误;在一定条件下,各种形式的能量之间可以相互转化,B正确;能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用,C错误;火箭升空时,燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能,使得火箭的重力势能和动能均增大,能量守恒定律同样适用,D错误。故选B。
10.答案 太阳 电 电源
解析 太阳能电池板将太阳能转化为电能;因为太阳能电池板既能给红绿灯供电,又能给蓄电池充电,所以太阳能电池板相当于电源。
11.答案 形状 弹性势能
解析 指甲被挤压后形状发生改变,此时指甲具有弹性势能,当指甲被指甲钳剪断后,指甲的弹性势能转化为指甲的动能,让指甲“飞”出去。
12.答案 能源 变小 变小
解析 由表格数据可知,不走快速路的耗油量为V1=×9.1 km=0.819 L;走快速路的耗油量为V2=×14.0 km=0.77 L。由计算可知,他开车走快速路上班的优点除节省时间外还有节省能源;汽车下高架时减速行驶,质量不变,但速度减小,所以其动能变小;同时高度减小,所以其重力势能变小;因机械能等于动能与势能之和,则汽车的机械能变小。
13.答案 电动机 热机
解析 电动机通电后转动,将电能转化为机械能;热机(包括蒸汽机、汽油机、柴油机等)在工作过程中将内能转化为机械能。
14.答案 (1)火箭向下快速喷出气体,推动火箭加速上升,说明物体间力的作用是相互的;火箭加速上升,说明力可以改变物体的运动状态;有力产生时至少出现两个物体,说明力是物体对物体的作用。(任写两条即可)(2)燃料燃烧过程中,化学能转化为内能;火箭加速上升过程中,内能转化为机械能;与空气摩擦过程中,机械能转化为内能。
15.答案 (1)变小 变大 变大 变小 (2)速度 内能
解析 (1)过山车从A到B的过程中,质量不变,高度先变小后变大,则重力势能先变小后变大;速度先变大后变小,则动能先变大后变小;(2)过山车在轨道的最低处时,运动最快,速度最大,动能最大,说明物体的动能与速度有关;后面的“小山丘”比开始时的“小山丘”低,这是因为过山车在运动过程中会克服摩擦力做功,将部分机械能转化为内能,使得机械能减小。
第二节 能源的开发和利用
1.C 煤炭、石油、天然气属于不可再生能源,A、B、D错误;太阳能属于可再生能源,C正确。故选C。
2.A 电能是由一次能源经过加工转化后得到的能源,所以属于二次能源,故选A。
3.A 风力发电原理是电磁感应现象。A选项图为探究电磁感应现象产生条件的实验,符合题意;B选项图为奥斯特实验,探究电流的磁效应,不符合题意;C选项图为探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验,不符合题意;D选项图是线圈,不符合题意。故选A。
4.B 使用风能、水能、太阳能时不会产生污染物,所以风能、水能、太阳能属于清洁能源。煤炭燃烧时产生大量污染物,给环境带来不利影响,所以煤炭属于非清洁能源。故选B。
5.C 太阳能可以从自然界直接获取,为一次能源,A错误;太阳能取之不尽、用之不竭,属于可再生能源,并且清洁无污染,B错误;地球受到的辐射来自太阳中的核聚变反应,因此太阳是一个巨大的“核能火炉”,C正确;太阳能电池直接将太阳能转化为电能,D错误。故选C。
6.C 煤、石油、天然气都是化石能源,一旦消耗,不能在短时间内得到恢复,是不可再生能源,A错误;电能是由一次能源经过加工转化后得到的能源,是二次能源,B错误;水流动时具有机械能,水力发电是将水的机械能转化为电能,C正确;太阳释放的巨大核能,是由太阳内部时刻进行的氢核聚变产生的,D错误。故选C。
7.A 实行垃圾分类回收利用,体现了节能的理念,故A符合题意。出行时选择驾驶私家车,增加了碳排放,故B不符合题意。使用一次性餐具浪费了国家资源,故C不符合题意。火力发电需要燃烧煤,增加了碳排放,故D不符合题意。
8.D 柴草不是化石能源,它属于生物能源,A错误;石油、天然气、天然铀矿等都是经过亿万年才形成的,且消耗后短期内无法再生,都属于不可再生能源,B错误;核电站使用过的核废料中仍然含有放射性物质,会污染环境,C错误;风能、水能、太阳能属于清洁能源,都可以转化为电能,D正确。故选D。
9.C 煤属于化石能源,用煤发电时,煤的化学能转化为内能,内能转化为机械能,机械能再转化为电能,故A错误;天然气、石油可以直接从自然界获取,都属于一次能源,故B错误;石油、煤、天然气都是化石能源,故C正确;风能、太阳能可以从自然界中源源不断地得到,属于可再生能源,石油不可以从自然界中源源不断地得到,属于不可再生能源,故D错误。故选C。
10.答案 方向性 风能(合理即可得分)
解析 水从高处流向低处的过程中,水的重力势能转化为动能;水从高处流向低处后,无法自发回到同样的高度,即无法自发地将水的动能转化为重力势能,所以这一现象说明能量的转化具有方向性;水能、风能、太阳能等都属于可再生能源。
11.答案 热值 不可再生
解析 1 kg煤完全燃烧时放出的热量,是1 kg木柴完全燃烧时放出热量的两倍多,说明煤的热值比木柴的热值大;煤、天然气等化石能源消耗后短期内不可能从自然界得到补充,都属于不可再生能源。
12.答案 可再生 核聚变 3×108
解析 太阳能可以从自然界中源源不断地得到,属于可再生能源;太阳释放出的巨大能量,是太阳内部每时每刻进行的核聚变反应产生的。光在真空中的传播速度为3×108 m/s。
13.答案 可再生 4.2 1.26×107 6×103
解析 太阳能是在自然界中取之不尽、用之不竭的资源,是可再生能源。电加热器加热两小时消耗的电能为W=Pt=2.1 kW×2 h=4.2 kW·h;水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×30 ℃=1.26×107 J,要用该电加热器产生同样多的热量,至少要消耗的电能W'=Q吸=1.26×107 J,需要加热的时间t'==6×103 s。
14.解析 化石能源的消耗会污染空气,伤害人们的身体健康,有毒有害气体的排放破坏了大气层,导致酸雨、温室效应等,破坏了人类的生存环境;新能源的广泛使用有利于保护环境,降低能源的损耗,新能源节约能耗成本。为了推动新能源汽车的普及,减少汽车尾气对环境的污染,可以对购买新能源汽车的用户进行购车补贴或者降低新能源汽车的电池价格等。
15.解析 核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电,所产生的核废料具有放射性,向海洋排放核废水,对海洋生物会造成极大的伤害,影响之一是破坏鱼类的繁殖能力;核辐射会造成很多海洋生物的不良变异,一些生物还会把变异遗传给下一代,影响海洋生物长期生存的能力。
第三节 材料的开发和利用
1.A “极轻”指的是用不同材料制成相同体积的物体,这种材料制成的物体质量小,说明这种材料的密度小。故选A。
2.C 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,同时还具有超轻、高韧性等特点;制造晾衣架需要高强度,不容易变形的材料,A错误;制造家用水果刀需要高强度,耐磨的材料,B错误;消防服需要具有超轻、高韧性、隔热的特点,与该陶瓷的特点相同,C正确;制造保险丝需要电阻大,熔点低的导体,新型材料为绝缘体,D错误。故选C。
3.D 房屋的天窗是为了采光,所以要采用透光性好的玻璃,故A正确。电线外层包有绝缘性好的塑料,防止发生触电事故,故B正确。白炽灯工作时灯丝的温度很高,需要用熔点高的钨制成,故C正确。水壶的把手要有一定的隔热作用,所以要用导热性弱的胶木制成,故D错误。故选D。
4.D 电热丝是利用电流的热效应工作的,所以不能用超导体、半导体及绝缘体制作电热丝,故电热丝属于导体。故选D。
5.C 生活中的塑料、玻璃、橡胶是绝缘体,金属是导体。故选C。
6.D 要使小灯泡发光,电路必须形成通路,则应将导体接入电路才有电流通过。塑料尺、中性笔芯和橡皮都属于绝缘体,只有铅笔芯属于导体。故选D。
7.D 要使乙验电器的金属箔片张开,应选取导体连接两验电器的金属球,干木条、橡胶棒、玻璃棒都是绝缘体,石墨棒是导体。故选D。
8.B LED是指发光二极管,其具有单向导电性,只有在正负极连接正确的情况下,电流才能通过发光二极管。将电源两极对调后,发光二极管将变为绝缘体,电路中将无电流通过,则LED和小灯泡都无法发光。故选B。
9.C 因为二极管具有单向导电性,当电流从二极管的正极流入,负极流出时,电路接通;当电流从二极管的负极流入时,二极管在电路中处于断开状态;根据题意可知,电流从变光二极管P端流入时发红光,从其Q端流入时发绿光,所以两二极管并联,且红色发光二极管的正极在P端,负极在Q端,绿色发光二极管的正极在Q端,负极在P端,所以C图正确。故选C。
10.A 光敏电阻的制作材料是半导体。故选A。
11.D 集成电路芯片的主要材料是硅,它属于半导体材料。故选D。
12.A 发电机的线圈内芯需要具备良好的导电性,题中所述材料绝缘性能好,不能导电,不能用来制作发电机线圈内芯,故A符合题意;此材料密度低,可减轻卫星的质量,降低发射成本,故B不符合题意;因为此材料具有耐热耐蚀性和高强度的特点,所以可用于制作宇宙飞船的外壳,故C不符合题意;该材料具有低密度和高强度的特点,很适合用于制造飞机的零部件,故D不符合题意。故选A。
13.B 光敏电阻是由半导体材料制成的,故A错误;我国歼 20战斗机上的新型材料需要具有质量小、强度高的特点,要减小航空器材的质量,在体积一定时,需要减小材料的密度,故常采用高强度、低密度的合金或新型合成材料,故B正确;由于超导体的电阻为零,电流流过超导体时,不会发热,故C错误;保险丝串联在电路中,它的作用是当电路中电流过大时,自动熔断,保护电路,故应选用电阻大,熔点低的材料制成,故D错误。故选B。
14.答案 做功 隔热 降低
解析 摩擦生热时机械能转化为内能,是通过做功的方式产生热量。飞船外面的整流罩与大气强烈摩擦,会产生大量的热,为了保护飞船安全,整流罩必须具有极好的隔热性。大气压随着高度的增加而减小。
15.答案 静电 导体
解析 人正常活动时,身体与衣物摩擦会使身体带上电荷,由于人所穿的鞋子是绝缘体,不易导电,身上电荷会累积,当累积到一定程度时,触碰导体会放电产生火花,点燃易燃物体。所以触摸静电释放器是为了把身上因摩擦起电得到的电荷释放,防止发生静电现象;静电释放器要用导体与大地相连。
16.答案 有 导
解析 石墨烯是一种晶体,有固定的熔点;石墨烯是一种导电导热性能最强的新型纳米材料,因此石墨烯是导体。
17.答案 2.3 0.23 3
解析 由电路图可知,定值电阻与二极管构成串联电路。根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压UR=IR=0.1 A×23 Ω=2.3 V;定值电阻的电功率P=URI=2.3 V×0.1 A=0.23 W;根据串联电路的电压规律可知,电源两端的电压U=UR+U管=2.3 V+0.7 V=3 V。
18.答案 并 半导体
解析 每个教室里的9盏LED护眼灯工作时是互不影响的,所以它们之间一定是并联的;LED灯是发光二极管做成的,发光二极管由半导体材料制成。
三、材料阅读题
19.答案 (1)磁悬浮列车(或超导输电) (2)因为铝导线在极低温条件下可以出现超导现象,此种情况下导线的电阻为0;根据Q=I2Rt,电阻为0时,电流通过导线产生的热量为0,这样就可以突破限制,创造强磁场。
解析 (1)超导体应用实例:磁悬浮列车(或超导输电)。(2)因为铝导线在极低温条件下可以出现超导现象,此种情况下导线的电阻为0;根据Q=I2Rt,电阻为0时,电流通过导线产生的热量为0,这样就可以突破限制、创造强磁场。
