2024教科版物理九年级下学期课时练–第十一章　素养综合检测（有解析）

2024教科版物理九年级下学期
第十一章　素养综合检测
(满分100分,限时45分钟)
一、选择题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.(2023四川南充中考)下列关于信息和能源的说法中不正确的是 (　　)
A.南充市新闻咨询广播频道FM 97.5的频率为97.5 MHz,在空气中,这个频道的波长约为3.08米
B.“神舟十六号”于5月30日9时31分在酒泉卫星发射中心发射成功,从发射到预定轨道过程中,是以声波的形式和地面指挥中心保持信息传递的
C.水能是可再生能源,南充市内已建成规模较大的新政和沙溪水电站,大大缓解了市民的用电压力
D.核废料仍具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方
2.(2022湖北随州中考)2022年2月俄乌军事冲突开始以来,石油、煤、天然气的供应在国际市场上一下子紧张起来,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
3.(2022山东济南东南片区二模)为了节能环保,很多家庭将白炽灯换成了LED灯,LED灯的亮度是同功率白炽灯亮度的6倍左右。通过观察发现LED灯工作时几乎不发热,而白炽灯工作时,热到烫手。从能量转化的角度来看,白炽灯之所以被淘汰可能是因为它工作时 (　　)
A.消耗电能多　　　　　　B.电功率高
C.使用寿命短　　　　　　D.发光效率低
4.(2023河北邢台襄都期中)如图所示,是设想中的“永动机”,它通过高处的水从A口流出时,水流冲击叶片转动,叶片的转动带动B处的砂轮转动,打磨刀片,同时带动C处的抽水器工作,将低处的水抽到高处从D口流出,从而循环工作。该“永动机”工作过程中,下列说法正确的是(　　)
A.水流冲击叶片转动,把机械能转化为内能
B.砂轮打磨刀片时,刀片和砂轮的温度都升高,说明“永动机”工作时制造了能量
C.相同时间内,A、D两口流出水的质量相等
D.这款“永动机”违背了能量守恒定律
5.(2023四川邛崃二诊)关于能量及其转化,下列说法正确的是 (　　)
A.新能源开发成本高,技术攻关难点多,成本远高于实用价值,不值得研发投入
B.目前有些新能源汽车实现了“零排放”,电动机的能量转化效率可达100%
C.目前电能可以转化为多种形式的能量,也可以从其他形式的能量转化而来
D.目前大部分核电站是利用核聚变发电的,核废料的放射性会造成环境污染
6.(2023广东汕头潮南模拟)下列有关节约能源和信息传递的说法正确的是 (　　)
A.频率越高的电磁波在空气中传播速度越大
B.人类已建成的核电站是利用核聚变发电的
C.太阳能、水能是可再生能源,也是二次能源
D.化石能源的大量使用造成酸雨、雾霾等环境问题
7.【新独家原创】为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标,汽车集团各显神通。降低燃油汽车尾气中的“汽油味”、研发新能源纯电动汽车成为实现汽车产业“双碳”目标的重要举措。关于两类汽车,以下说法不正确的是 (　　)
A.尾气中“汽油味”降低,是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B.燃油汽车减少碳排放,有利于节约能源和环境保护
C.利用新能源汽车的电池在野外烧烤的过程中,化学能转化为电能,电能再转化为内能
D.新能源汽车驱动效率高,是指电动汽车的机械效率高于燃油汽车
8.(2022黑龙江齐齐哈尔建华期末)小华用额定功率为1 000 W的电烤箱正常工作10 min,烤好了几个鸡翅。如果鸡翅吸收的热量是5.4×105 J,这台电烤箱的效率是 (　　)
A.80%　　　B.90%　　　C.75%　　　D.60%
9.(2023四川成都青羊期末)探究某物质熔化和沸腾的实验装置如图甲所示,把100 g某种固体碾碎放入试管中,插入温度计,再将试管放在装有水的烧杯中加热(物质在相同时间内吸收的热量相等)。根据实验数据画出的图像如图乙所示,从开始加热到实验结束的10 min内消耗
4 g酒精,酒精的热值为3.0×107 J/kg,这种物质的液态比热容c=1.5×
103 J/(kg·℃),下列选项错误的是 (　　)
　
A.该物质在第5 min末的内能大于第4 min末的内能
B.在AB段和BC段,该物质吸收的热量相同
C.该物质固态时的比热容为3.0×103 J/(kg·℃)
D.该装置能量的转化效率为50%
10.【物理跨数学】家庭常用电热水器分为储水式电热水器和快热式电热水器两类。储水式电热水器带一个大容积的水箱,使用前需预热,达到预设温度后,如果额定容量的水用完就不能再连续使用;如果水箱中被加热的水没用完,这些热水会慢慢降温。快热式电热水器可以快速加热流水,即热即用,并且能通过电路控制水温,使水温达到适合人体洗浴的温度。小明家准备安装一个电热水器,他们家的具体用水情况为:加热前水的温度为20 ℃,淋浴用水的流量约为3 L/min,适合沐浴的水温为42 ℃,用水时间约为15 min,每周3次。已知水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度ρ=1.0×103 kg/m3。小明家供电电路允许的最大电流为20 A,电加热的效率为87.5%。关于小明家的情况,下列说法错误的是 (　　)
A.如果选用快热式电热水器,需要购买额定功率5 280 W以上的电热水器
B.如果选用额定容量为60 L、额定功率为2 100 W的储水式电热水器,小明家每月因沐浴需要消耗约21度电
C.如果选用快热式电热水器,小明家必须更换为最大电流为40 A以上的电线
D.如果选用额定容量为60 L、额定功率为2 100 W的储水式电热水器,需要提前预热的时间约为50 min
二、填空题(每空2分,共22分)
11.(2023四川泸州中考)我国在能源的合理开发与利用方面,取得了瞩目的成就。2023年4月12日,中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒,该装置是为了开发利用　　　　能;电动汽车越来越普及,许多电动汽车安装了能量回收装置,其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时,将　　　　能转化为电能,再将电能转化为　　　　能储存在蓄电池里。
12.(2022四川泸州中考)如图所示,一辆纯电动公交车正在公路上匀速行驶。公交车所消耗的电能是　　　　(选填“一次”或“二次”)能源;以路面为参照物,驾驶员是　　　　(选填“运动”或“静止”)的;即将到达前方公交车站,会播放相应提示语音,这是通过声音来传递　　　　
(选填“信息”或“能量”)。
13.(2023江苏苏州吴江模拟)有一款创意节能灯通过将海水存放到中间的容器,然后利用太阳光照射升温,使海水的内能　　　　,海水蒸发后由侧壁回流到淡水收集装置中。蒸发后残留的盐水会与内置的铜、锌电极板发生化学反应,使LED灯发光,该装置发电过程将　　
　　能转化为　　　　能,再由LED灯转化为光能。
14.(2023四川南充中考)某单缸四冲程汽油机,飞轮每分钟转3 000转,则每秒对外做功　　　次,每次对外做功115 J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油　　　　kg。 (q汽油=4.6×
107 J/kg)
三、解答题(共48分)
15.(2023四川自贡中考)(12分)图甲是一款多功能养生壶,图乙是它的简化电路图,其中R1、R2为电热丝,R1=R2且电阻不变,下表为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。在正常工作的情况下,试问:
项目 参数
电源电压(V) 220
低温挡功率(W) 200
中温挡功率(W) 400
高温挡功率(W)
容积(L) 1.5
(1)在1标准大气压下,将初温是30 ℃的一壶水烧开,水需要吸收多少热量
(2)高温挡功率是多少
(3)若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%,烧开这一壶水需要多长时间
　　　
16.【新素材·现代科技】(2023辽宁鞍山立山二模)(12分)智能配送机器人已实现无接触配送,它具有形体小巧、机动灵活、高效智能等特点。某款配送机器人的部分信息如表所示。(g取10 N/kg)
车身净重 200 kg 车载电源 12 V
最大承载量 100 kg 电池容量
摄像头 8个 激光雷达 16线/32线
(1)若车载电池充满电,能以18 km/h的速度行驶36 km,求行驶时间;
(2)配送机器人每个车轮与地面的接触面积为50 cm2,求满载时对地面的压强;
(3)满载时配送机器人以18 km/h的速度匀速行驶时,所受阻力为总重的0.02倍,求配送机器人满载时行驶36 km牵引力做的功;若配送机器人电动机的能量转化效率为80%,则车载电池的电能至少为多少J
17.【新素材·现代科技】(2023四川资阳安岳中学期中)(9分)部分新能源汽车可以提供“油”“电”两种驱动模式。“电动”模式时蓄电池为车上的电动机供电,电动机为汽车提供动力。如图所示的新能源汽车载人后的总质量m=1.6×103 kg,电动机功率P=60 kW,当汽车在水平路面以72 km/h的速度匀速行驶时,汽车所受阻力为总重力的0.15倍。g取10 N/kg,求:
(1)汽车匀速通过长为1 700 m的大桥所用的时间;
(2)电动机工作时的机械效率。
18.(2023浙江绍兴柯桥一模)(15分)某校的项目化学习小组,对家用电热水壶进行探究。电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成,分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成,如图甲。电热水壶内部简化电路,如图乙。
　
(1)电热水壶额定电压为220伏,额定功率为2 000瓦,容量为2 L。
①电阻R1的阻值是多少
②正常工作时,加热7分钟,能将整壶初温为20 ℃的水烧开(标准大气压下),求此电热水壶的加热效率为多少 [水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)为满足人们随时取用热水的需求,电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关,在一定温度时,可以自动断开或闭合,元件符号为(“”),一个阻值远大于R1的定值电阻Rx(元件符号为“”)。要求利用提供的器材,对原电热水壶的简化电路进行改进,实现既可加热又能保温的功能,且加热功率保持不变。请在图丙的虚线框内画出电路图。
丙
(3)现在市场上的电水壶除了保温功能外,还有调温的功能,结构如图丁。
通过调节控制电路中滑动变阻器R0的大小,可以给电水壶设定不同的保温温度。热敏电阻R1的阻值随温度变化的图像如图戊所示。控制电路的电源U1=6 V,忽略电磁铁的线圈电阻,当控制电路的电流达到50 mA时,衔铁被吸下,工作电路停止工作,此时滑动变阻器R0的电阻为60 Ω,求该电水壶设定的温度是多少摄氏度
答案全解全析
1.B　λ==≈3.08 m,A正确;声波不能在真空中传播,地面指挥中心与神舟十六号用电磁波保持信息传递,B错误;水能在短期内能从大自然中得到补充,是可再生能源,利用水电站,能输出更多电力,缓解城市用电压力,C正确;核电是新能源,但其产生的核废料具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方,D正确。
2.C　石油、煤、天然气都是化石能源;用煤发电时,不是通过链式反应完成的;天然气、石油可以直接从自然界获取,都属于一次能源;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。故选C。
3.D　从能量转化的角度来看,白炽灯之所以被淘汰可能是因为它工作时发光效率低。
4.D　水流冲击叶片转动,是水的机械能转化为叶片和砂轮的机械能,A错误;砂轮打磨刀片时,刀片和砂轮的温度都升高,这是机械能转化为内能,不是“永动机”工作时制造了能量,B错误;由于机械间存在摩擦,水在冲击叶片的过程中,一部分能量流失掉了,所以相同时间内,A、D两口流出水的质量不相等,C错误;因为抽水器在工作过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,根据能量守恒定律,抽水器最后会停止工作,这款“永动机”违背了能量守恒定律,D正确。
5.C　新能源的开发和利用技术难、成本高,但可以缓解能源危机,有很高的实用价值,A错误;目前有些新能源汽车,实现了“零排放”,减少了污染,提高了效率,但效率不会达到100%,B错误;电能可以转化为多种形式的能量,也可以从各种形式的能量转化而来,C正确;目前核电站是利用核裂变将核能转化为内能,再通过汽轮发电机转化为电能,核废料的放射性会造成环境污染,需要特殊处理,D错误。
6.D　电磁波波速的大小与频率无关,在同种介质中其波速是一定的,A错误;核电站利用核裂变释放的能量来发电,B错误;太阳能、水能属于可再生能源,并且是一次能源,C错误;化石能源的使用会产生二氧化硫、二氧化碳、粉尘等,引起酸雨、雾霾等环境问题,D正确。
7.D　尾气中“汽油味”明显降低,这说明汽油的燃烧率较高,燃烧得较完全,A正确;燃油汽车减少碳排放,有利于节约能源和环境保护,B正确;利用新能源汽车的电池在野外烧烤的过程中,电池中储存的化学能先转化为电能,电能再转化为内能来进行烧烤,C正确;新能源汽车驱动效率高,是指电动汽车驱动的输出功率与输入功率之比更大,而机械效率是指机械稳定运转时,做有用功的能量占总功的百分比,二者是不同的概念,因此不能直接比较,D错误。
8.B　电烤箱正常工作10 min消耗的电能W=Pt=1 000 W×10×
60 s=6×105 J,电烤箱的效率η=×100%=×100%=90%。
9.D　3 min至6 min,物质吸热但温度保持50 ℃不变,故该物质是晶体,在熔化的过程中,吸收热量,但温度不变,内能变大,A正确。用同一个热源加热,在相同时间内,物质吸收的热量是相同的,B正确。AB段为固态,CD段为液态,固态加热的时间为3 min,液态加热的时间为2 min;用相同的热源加热,在相同的时间内吸收的热量相同的,即AB段吸热是CD段的1.5倍,Q固=1.5Q液①;AB段升高的温度为50 ℃-20 ℃=30 ℃,CD段升高的温度为90 ℃-50 ℃=40 ℃,根据Q=cmΔt,结合①,则有c固m×30 ℃=1.5×cm×40 ℃,该物质固态时的比热容
c固===3.0×103 J/(kg·℃),C正确。CD段(加热2 min)吸收的热量Q液=cmΔt=1.5×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×40 ℃=
6×103 J,从开始加热到实验结束共用时10 min,吸收热量Q吸=×
6×103 J=3×104 J,4 g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.004 kg×
3.0×107 J/kg=1.2×105 J,转化效率η===25%,D错误。
10.C　快热式电热水器每分钟用水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×
3×10-3 m3=3 kg,水每分钟吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×
3 kg×(42 ℃-20 ℃)=2.772×105 J,快热式电热水器消耗的电能W===3.168×105 J,额定功率P===5 280 W,A正确;储水式电热水器内水的质量m'=ρV'=1.0×103 kg/m3×60×10-3 m3=
60 kg,加热一次吸收的热量Q吸'=cm'(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×
60 kg×(42 ℃-20 ℃)=5.544×106 J,加热一次消耗的电能W'===6.336×106 J=1.76 kW·h,每周淋浴3次,则每月淋浴12次,每月因沐浴需要消耗的电能W总=1.76 kW·h/次×12次≈21 kW·h
,B正确;快热式电热水器的额定电流I===24 A,因此应更换为最大电流为24 A以上的电线,C错误;由B知储水式电热水器加热一次消耗的电能W'=6.336×106 J,需要提前预热的时间t==≈
3 017 s≈50 min,D正确。
11.核　机械　化学
解析　“人造太阳”可控核聚变装置是为了开发利用核能;电动汽车能量回收装置,踩下制动踏板时,将机械能转化为电能,再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。
12.二次　运动　信息
解析　电能需要消耗其他能源获得,是二次能源;以地面为参照物,驾驶员与地面之间的位置不断发生变化,驾驶员是运动的;播放相应提示语音,是通过声音来传递信息。
13.增大　化学　电
解析　将海水存放到中间的容器,然后利用太阳光照射升温,海水吸收热量,温度升高,内能增大;蒸发后残留的盐水会与内置的铜、锌电极板发生化学反应,将化学能转化为电能,电能再转化为光能,使得LED灯发光。
14.25　0.9
解析　飞轮每转动两转,完成四个冲程,对外做功一次。飞轮每秒的转速v= r/s=50 r/s,则每秒对外做功25次。工作1 h时,飞轮对外做功W=115 J×25×3600=1.035×107 J,消耗汽油放出的热量Q放==
=4.14×107 J,消耗汽油的质量m===0.9 kg。
15.解析　(1)水的体积V=1.5 L=1.5×10-3 m3,水的质量m=ρ水V=1.0×
103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg,水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×
103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-30 ℃)=4.41×105 J;
(2)当S1断开,S2接A时,R1、R2串联,为低温挡;当S1闭合,S2断开时,是R1的简单电路,为中温挡;当S1闭合,S2接B时,R1、R2并联,为高温挡。因此R1的阻值R1===121 Ω,因为R1=R2,当S1闭合,S2接B时总电阻R=60.5 Ω,高温挡功率P高温===800 W;
(3)养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%,则需要电流做功W===5.88×105 J,烧开这一壶水的时间t===
735 s。
16.解析　(1)t===2 h;
(2)满载时的总重力G总=(m车+m载)g=(200 kg+100 kg)×10 N/kg=
3 000 N,对地面的压力F=G总=3 000 N,压强p===1.5×
105 Pa;
(3)匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力F'=F阻=0.02G总=0.02×
3 000 N=60 N,满载行驶36 km牵引力做的功W=F's=60 N×36×
103 m=2.16×106 J,车载电池储存的最少电能W电===2.7×
106 J。
17.解析　(1)v=72 km/h=20 m/s,t===85 s;(2)汽车匀速运动,牵引力F=f=0.15G=0.15mg=0.15×1.6×103 kg×10 N/kg=2 400 N,牵引力的功率P1=Fv=2 400 N×20 m/s=48 000 W;电动机工作时的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=80%。
18.(1)① 24.2 Ω　② 80%　(2)如答案图所示　(3)70 ℃
解析　(1)①R1===24.2 Ω;②满壶水的容量V=2 L=2×10-3 m3,质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J,正常加热消耗的电能W=P加热t=2 000 W×7×60 s=8.4×105 J,电热水壶的加热效率η=×100%=×100%=80%;
(2)电热水壶改进后加热功率保持不变即电路仍为R1的简单电路,保温时R1与Rx串联,且保温和加热是通过温控开关来实现的。保温的工作原理:开关S和温控开关均闭合时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,电源电压一定,电路的总功率最大,电热水壶处于加热状态;水烧开后,温控开关断开,此时电路中R1与Rx串联,电路的总电阻最大,总功率最小,电热水壶处于保温状态;
(3)当控制电路的电流达到50 mA时,衔铁被吸下,此时电路的总电阻
R总===120 Ω,则R1=R总-R0=120 Ω-60 Ω=60 Ω,由图戊知,电水壶设定的温度是70 ℃。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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