试卷16. 信息的传递和能源与可持续发展单元核心素养提升检测试卷（学生版+教师版）2024年中考物理新课标总复习一轮培优（广东专版）

2024年中考物理新课标总复习一轮培优学案（广东专版）
第二部分 单元核心素养提升检测试卷
试卷16. 信息的传递和能源与可持续发展单元核心素养提升检测试卷
（本试卷共23小题，满分100分。考试用时80分钟）
一、选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. （2023广西）下列不能实现和古代烽火台一样传递信息的现代设备是（　　）
A. 手机 B. 雷达 C. 风力发电机 D. 北斗卫星导航系统
2. （2023黑龙江牡丹江）下列属于不可再生能源的是（　　）
A. 核能 B. 太阳能 C. 风能 D. 地热能
3. （2023湖北荆州）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 5G通信是利用电磁波来传递信息的
B. 我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的
C. 电磁波在真空中的传播速度是340m/s
D. 遥控器发出的红外线不是电磁波
4. （2023湖北随州）随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（　　）
A. “度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B. 60亿度即度，400MW即W
C. 利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D. 风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
5. （2023湖北宜昌）下列能源中属于不可再生能源的是（　　）
A. 太阳能 B. 潮汐能 C. 核能 D. 水能
6. （2023湖南益阳）太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能的说法错误的是（　　）
A. 太阳能是氢聚变释放的核能
B. 我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能
C. 目前太阳能电池转化太阳能的效率非常高
D. 太阳能电池是将太阳能转化为电能
7. （2023湖南益阳）2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（　　）
A. 通过声波传递数据 B. 通过电磁波传递数据
C. 通过光纤传递数据 D. 数据传输有较长时间的延迟
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共19分）
8. （2023黑龙江龙东）2023年6月4日神州十五号返回舱顺利返回地球家园。在返回舱返回时进入大气层前航天员通过______与指挥中心联系。返回舱进入大气层后，部分机械能转化为______能，使返回舱外表温度急剧升高。
9. （2023黑龙江牡丹江）遥感卫星利用______（选填“红外线”或“紫外线”）遥感设备探测海水温度，再通过______把信息传输到地球。
10. （2023齐齐哈尔）2023年6月3日，神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱进入大气层与大气摩擦，机械能转化为______能。返回过程中，指挥中心通过_______（选填“电磁波”或“超声波”）传递的信息，采集返回舱各种数据。
11.（2023湖北孝感） 2023年5月30日，长征2F遥十六运载火箭搭载着神舟十六号的三名航天员，从酒泉卫星发射中心发射升空。高速运动的火箭在升空过程中与空气摩擦，火箭整流罩外壳温度升高，这是通过_______（选填“热传递”或“做功”）的方式改变内能。飞船进入太空后，航天员携带的物品质量_______（选填“变大”“变小”或“不变”），在空间站内航天员利用___________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面交流。
12. （2023江苏扬州）我国“天宫二号”上的太阳能电池板将太阳能转化为_____能。太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。在太空，给“天宫二号”加注燃料需要用特制的压气机，它是利用压力差的原理让液体燃料流动起来，这说明力可以改变物体的__________。
13. （2023无锡）我国的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站实现联合调度，标志着世界最大的“清洁能源走廊”已形成。水力发电是将水的_________能转化为电能，水能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，水电站年均发电量可达，若这些电量改用煤进行火力发电，效率为，煤的热值为，则需要用煤______。
14. （2023江苏扬州）在今年扬州鉴真半程马拉松赛的起点，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过______传播的。空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、______的实像，此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是______。市民通过______波将手机拍的照片发朋友圈。
三、简答题（本大题共3小题，共14分）
15.( 4分 )“嫦娥三号”顺利进入预定轨道．在18时00分20秒这一时刻，控制中心接收到“嫦娥三号”发出的信号．“嫦娥三号”发出信号的时刻用莫尔斯电码表示，其代码为“·――――；―――··；―――――；―――――；·――――；――――·”．莫尔斯电码与数字的关系如表所示．“嫦娥三号”发出信号的时刻为 ，此时它距控制中心 km．（电磁波的传播速度为3×108m/s）
16.( 4分 )如图是电话听筒示意图，听筒内有一个电磁铁，电磁铁吸引薄铁膜片，传人听筒的电流流过线圈．由于电流的不断变化，电磁铁对膜片的作用力也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波．根据以上描述可知，图中的
①是 ；②是 。
17.( 6分 )你觉得在我们日常生活中哪些时候我们可能受到了电磁辐射(列举2例即可)？为了减小电磁辐射的危害我们应当注意些什么问题？
四、计算题（本大题共3小题，第18小题8分，第19小题10分，第20小题12分，共30分）
18. 某电磁波波形如图所示.求该电磁波的波长与频率．
19. 近些年来，国家大力提倡开发各种绿色可再生能源，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。如图所示是宜昌某风电场，总装机容量5×104kW，年发电量9000万度。问：
（1）该风电场年发电时间可达多少小时？
（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要多少吨煤？（煤的热值为3.0×107J/kg）
20. （2022广西河池）贵南高铁北起贵州贵阳市，经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计时速为350公里客运专线，预计2023年年底建成通车。
（1）若通车后，一列长200m的动车组（如图甲）以60m/s的速度匀速通过一座长1000m的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？
（2）若动车组以80m/s的速度匀速运动时电动机的总输出功率为5600kW，则此时动车组受到的阻力为多大？
（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现40台风机并网发电（如图乙）。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200J，若风机有效迎风面积约为，风机把风能转换为电能的效率为。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为4800kW的动车组以250km/h的速度运动多远距离？（忽略其它能量损耗）
五、综合能力题（本大题共3小题，第21小题5分，第22小题6分，第23小题5分，共16分）
21. （2021深圳）阅读材料，回答问题
祝融飞天
2021年5月22日10时40分，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，正式开启火星探测之旅。你知道吗，其实“祝融号”火星巡航速度非常的慢，仅每小时40米，而这也是有原因的。
早在5月15日，天问一号着陆巡视器就已成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，“祝融号”火星车建立了对地通信。当天一着陆，“祝融号”火星车就直接向家人报告“我已着陆，感觉良好”，并用随身携带的相机拍了一些照片，为了应对火星表面的低气压以及昼夜温差，研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，为此，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼，配置了特殊的电池等。
（1）祝融号在火星上的巡航速度大约与________最相似；
A．蜗牛的爬行速度 B．人行走的速度 C．汽车在高速上行驶的速度
（2）因为火星上的昼夜温差较大，所以能量的损耗也比较大，中国科学家因此制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，模拟它登陆火星时的情况，确认登陆方式是安全时，才让“祝融号”正式在火星上登陆，这是运用了_______方法；
A．控制变量法 B．等效替代法
（3）祝融号将拍摄到的照片传回地球通过_______方式；
A.电磁波 B.超声波
（4）“祝融号”安全驶离着陆平台过程中，“祝融号”相对着陆平台是______的（选填“运动”或“静止”）；
（5）请从上述材料中找出“祝融号”可能在火星上遇到的问题，模仿范例格式，写出对应的物理问题和方案（任写一条）。
问题 解决方案
火星上会有比较坚硬的石块，祝融号的轮子可能会受到损害。 用硬度大的材料做祝融号的车轮。
______ ______
22. （2023广东省）阅读材料，回答问题
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤v≤10m/s，P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：①___________，②___________ ；
（2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会_____（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于______kg的煤完全燃烧放出的热量；（q煤=3.0×107J/kg）
（4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动______圈；
（5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为_______kW·h。
23. （2023齐齐哈尔）阅读短文，回答问题。
化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源，但化石能源的大量开采利用使化石能源接近枯竭，也给人类生存环境带来极大的隐患。石油危机、环境污染，在全球范围内引起了人类对能源问题的思考，我国对此问题尤为重视。为了解决环境污染、能源枯竭问题，中国率先在75届联合国大会上提出“碳达峰”、“碳中和”两个奋斗目标，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。风能用之不竭、清洁环保，所以我国加大风能的开发和利用。如图甲是我国某风力发电基地，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组组成。
（1）风力发电是把风能转化为电能，风能是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）某段风机叶片的形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面形状不同导致叶片两面空气流速不同，从而产生________差，可以使风机叶片转动；
（3）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，通常用密度________（选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；
（4）某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示。由图像可知，当风速在v1到v2之间时，风速越大，风力发电机输出功率_______（选填“越大”、“不变”、“越小”）；当风速大于时，风速增大，______（选填“能”或“不能”）提高风力发电机输出功率。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "()
" ()
2024年中考物理新课标总复习一轮培优学案（广东专版）
第二部分 单元核心素养提升检测试卷
试卷16. 信息的传递和能源与可持续发展单元核心素养提升检测试卷
（本试卷共23小题，满分100分。考试用时80分钟）
一、选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. （2023广西）下列不能实现和古代烽火台一样传递信息的现代设备是（　　）
A. 手机 B. 雷达 C. 风力发电机 D. 北斗卫星导航系统
【答案】C
【解析】ABD．手机、雷达和北斗卫星导航系统都是利用电磁波进行工作的，故ABD不符合题意；
C．风力发电机是利用风能转化为电能，不能传递信息，故C符合题意。
故选C。
2. （2023黑龙江牡丹江）下列属于不可再生能源的是（　　）
A. 核能 B. 太阳能 C. 风能 D. 地热能
【答案】A
【解析】能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。核能短期内不能从自然界得到补充，为不可再生能源，而太阳能、风能和地热能能够源源不断的从自然界得到，为可再生能源。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
3. （2023湖北荆州）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 5G通信是利用电磁波来传递信息的
B. 我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的
C. 电磁波在真空中的传播速度是340m/s
D. 遥控器发出的红外线不是电磁波
【答案】A
【解析】A．电磁波可以传递信息且速度约等于光速，故5G通信是利用电磁波来传递信息的。故A正确；
B．电磁波可以传递信息且能在真空中传播，而超声波无法在真空中传播，所以我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波进行定位的。故B错误；
C．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s。故C错误；
D．遥控器通过发射红外线控制电视等用电器的，红外线属于电磁波。故D错误。
故选A。
4. （2023湖北随州）随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（　　）
A. “度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B. 60亿度即度，400MW即W
C. 利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D. 风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
【答案】D
【解析】AB．度是电功单位，1度就是，60亿度是度，MW是兆瓦，功率的单位
故AB错误；
C．利用煤炭进行火力发电时，总伴随着热散失，发电效率不可能达到100%，且火力发电对环境有较大的污染，故C错误；
D．风能、水能、太阳能都可从自然界源源不断的得到补充，是可再生能源，故D正确。故选D。
5. （2023湖北宜昌）下列能源中属于不可再生能源的是（　　）
A. 太阳能 B. 潮汐能 C. 核能 D. 水能
【答案】C
【解析】太阳能、水能、风能、潮汐能都能从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源；核能一旦消耗，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
6. （2023湖南益阳）太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能的说法错误的是（　　）
A. 太阳能是氢聚变释放的核能
B. 我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能
C. 目前太阳能电池转化太阳能的效率非常高
D. 太阳能电池是将太阳能转化为电能
【答案】C
【解析】A．太阳是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生聚变反应，向周围释放出惊人的核能，故A正确，不符合题意；
B．我们开采化石能源获取能量，实际上就是在开采上亿年前地球所接收的太阳能，故B正确，不符合题意；
C．目前太阳能电池转化太阳能的效率较低，故C错误，符合题意；
D．太阳能电池，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意。
故选C。
7. （2023湖南益阳）2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（　　）
A. 通过声波传递数据 B. 通过电磁波传递数据
C. 通过光纤传递数据 D. 数据传输有较长时间的延迟
【答案】B
【解析】A．声波不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，所以北斗卫星在太空中与深海之间是通过电磁波传递数据的，故A错误，B正确；
C．要使用光纤传递数据，需在太空和海底铺设光纤，显现是不现实的，故C错误；
D．电磁波传播速度非常快，真空中约为3×108m/s，水中的传播速度约为倍真空速度，因此海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，时间的延迟很小，故D错误。
故选B。
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共19分）
8. （2023黑龙江龙东）2023年6月4日神州十五号返回舱顺利返回地球家园。在返回舱返回时进入大气层前航天员通过______与指挥中心联系。返回舱进入大气层后，部分机械能转化为______能，使返回舱外表温度急剧升高。
【答案】 电磁波 内
【解析】电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播，能够传递信息。在返回舱返回时进入大气层前航天员通过电磁波与指挥中心联系。
返回舱进入大气层后，克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，使返回舱外表温度急剧升高。
9. （2023黑龙江牡丹江）遥感卫星利用______（选填“红外线”或“紫外线”）遥感设备探测海水温度，再通过______把信息传输到地球。
【答案】 红外线 电磁波
【解析】遥感卫星是通过红外线遥感设备探测海水温度的，一切温度高于绝对零度的物体都在向外辐射红外线，紫外线主要是用于杀菌消毒和验钞等；卫星与地面之间的通信方式是通过电磁波来完成的，所以遥感卫星也是通过电磁波将信息传输到地球的。
10. （2023齐齐哈尔）2023年6月3日，神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱进入大气层与大气摩擦，机械能转化为______能。返回过程中，指挥中心通过_______（选填“电磁波”或“超声波”）传递的信息，采集返回舱各种数据。
【答案】 内 电磁波
【解析】神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱进入大气层与大气摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。
电磁波可在真空中传播。返回过程中，指挥中心通过电磁波传递的信息，采集返回舱各种数据
11.（2023湖北孝感） 2023年5月30日，长征2F遥十六运载火箭搭载着神舟十六号的三名航天员，从酒泉卫星发射中心发射升空。高速运动的火箭在升空过程中与空气摩擦，火箭整流罩外壳温度升高，这是通过_______（选填“热传递”或“做功”）的方式改变内能。飞船进入太空后，航天员携带的物品质量_______（选填“变大”“变小”或“不变”），在空间站内航天员利用___________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面交流。
【答案】 做功 不变 电磁波
【解析】火箭在升空过程中与空气摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以通过做功的方式改变物体的内能。
因为质量是物体的属性，与位置无关，所以飞船进入太空后，航天员携带的物品质量不变。
真空不能传声，电磁波可以传递信息且能够在真空中传播，所以在空间站内航天员利用电磁波与地面通信。
12. （2023江苏扬州）我国“天宫二号”上的太阳能电池板将太阳能转化为_____能。太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。在太空，给“天宫二号”加注燃料需要用特制的压气机，它是利用压力差的原理让液体燃料流动起来，这说明力可以改变物体的__________。
【答案】 电 可再生 运动状态
【解析】给太阳能电池板充电，是将太阳能转化为电能的过程。
太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源。
压力差是液体燃料流动，说明力改变了物体的运动状态。
13. （2023无锡）我国的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站实现联合调度，标志着世界最大的“清洁能源走廊”已形成。水力发电是将水的_________能转化为电能，水能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，水电站年均发电量可达，若这些电量改用煤进行火力发电，效率为，煤的热值为，则需要用煤______。
【答案】 机械 可再生 9×1010
【解析】水力发电是通过水冲击涡轮机，带动发电机发电，所以是将水机械能转化为电能。
水能能够从大自然源源不断的获取，所以水能是可再生能源。
水电站年均发电量可达1.08×1018J，若这些电量改用煤进行火力发电，效率为40%，则需要用煤
14. （2023江苏扬州）在今年扬州鉴真半程马拉松赛的起点，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过______传播的。空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、______的实像，此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是______。市民通过______波将手机拍的照片发朋友圈。
【答案】 空气 缩小 u>2f 电磁
【解析】声音的传播需要介质，小明听到的枪声是通过空气传播的。
摄像头是一个凸透镜，当物距u>2f时，成倒立、缩小的实像，照相机（摄像机）就是利用这一原理工作的。手机是通过电磁波传递信息的，即市民通过电磁波将手机拍的照片发朋友圈。
三、简答题（本大题共3小题，共14分）
15.( 4分 )“嫦娥三号”顺利进入预定轨道．在18时00分20秒这一时刻，控制中心接收到“嫦娥三号”发出的信号．“嫦娥三号”发出信号的时刻用莫尔斯电码表示，其代码为“·――――；―――··；―――――；―――――；·――――；――――·”．莫尔斯电码与数字的关系如表所示．“嫦娥三号”发出信号的时刻为 ，此时它距控制中心 km．（电磁波的传播速度为3×108m/s）
【答案】18时00分19秒 3×105
【解析】根据表格信息可以知道“嫦娥三号”发出信号的时刻为18时00分19秒，此时它距控制中心距离为s=vt=3×108m/s×1s=3×108m=3×105km．
16.( 4分 )如图是电话听筒示意图，听筒内有一个电磁铁，电磁铁吸引薄铁膜片，传人听筒的电流流过线圈．由于电流的不断变化，电磁铁对膜片的作用力也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波．根据以上描述可知，图中的
①是 ；②是 。
【答案】薄铁膜片 电磁铁
【解析】①是薄铁膜片，可以和衔铁吸引，或断离，让膜片振动；②是电磁铁，就是螺线管里有铁芯。
17.( 6分 )你觉得在我们日常生活中哪些时候我们可能受到了电磁辐射(列举2例即可)？为了减小电磁辐射的危害我们应当注意些什么问题？
【答案】见解析。
【解析】接打手机、操作电脑、使用微波炉等等；尽可能远离或人体或缩短使用时间.
四、计算题（本大题共3小题，第18小题8分，第19小题10分，第20小题12分，共30分）
18. 某电磁波波形如图所示.求该电磁波的波长与频率．
【答案】1m；3×108Hz．
【解析】波长是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，图中给出的是一个波峰一个波谷即一个波长的距离．要求频率需要根据公式c=λf：波速c是常数，已知波长λ，即可求出频率f．
图中给出的是一个波长的距离，所以波长λ=1m．
电磁波传播的速度c=3×108m/s，
由公式c=λf得：
f===3×108Hz
19. 近些年来，国家大力提倡开发各种绿色可再生能源，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。如图所示是宜昌某风电场，总装机容量5×104kW，年发电量9000万度。问：
（1）该风电场年发电时间可达多少小时？
（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要多少吨煤？（煤的热值为3.0×107J/kg）
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）年发电量
W=9000万度=9×107kW h
根据题意可得该风电场年发电时间为
（2）这些电能为
如果火电站的发电效率为40%，则煤燃烧放出的热量为
则需要完全燃烧煤的质量为
答：（1）该风电场年发电时间可达；
（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要吨煤。
20. （2022广西河池）贵南高铁北起贵州贵阳市，经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计时速为350公里客运专线，预计2023年年底建成通车。
（1）若通车后，一列长200m的动车组（如图甲）以60m/s的速度匀速通过一座长1000m的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？
（2）若动车组以80m/s的速度匀速运动时电动机的总输出功率为5600kW，则此时动车组受到的阻力为多大？
（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现40台风机并网发电（如图乙）。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200J，若风机有效迎风面积约为，风机把风能转换为电能的效率为。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为4800kW的动车组以250km/h的速度运动多远距离？（忽略其它能量损耗）
【答案】（1）20s；（2）；（3）
【解析】（1）列车全部通过高架桥所行驶的路程
列车全部通过高架桥的时间
s
（2）匀速运动时车受到阻力等于动力，动车组受到的阻力为
（3）40台风机一天产生的电能
一台风机产生的电能可供一列动车组运行的时间
动车组运行的距离
五、综合能力题（本大题共3小题，第21小题5分，第22小题6分，第23小题5分，共16分）
21. （2021深圳）阅读材料，回答问题
祝融飞天
2021年5月22日10时40分，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，正式开启火星探测之旅。你知道吗，其实“祝融号”火星巡航速度非常的慢，仅每小时40米，而这也是有原因的。
早在5月15日，天问一号着陆巡视器就已成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，“祝融号”火星车建立了对地通信。当天一着陆，“祝融号”火星车就直接向家人报告“我已着陆，感觉良好”，并用随身携带的相机拍了一些照片，为了应对火星表面的低气压以及昼夜温差，研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，为此，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼，配置了特殊的电池等。
（1）祝融号在火星上的巡航速度大约与________最相似；
A．蜗牛的爬行速度 B．人行走的速度 C．汽车在高速上行驶的速度
（2）因为火星上的昼夜温差较大，所以能量的损耗也比较大，中国科学家因此制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，模拟它登陆火星时的情况，确认登陆方式是安全时，才让“祝融号”正式在火星上登陆，这是运用了_______方法；
A．控制变量法 B．等效替代法
（3）祝融号将拍摄到的照片传回地球通过_______方式；
A.电磁波 B.超声波
（4）“祝融号”安全驶离着陆平台过程中，“祝融号”相对着陆平台是______的（选填“运动”或“静止”）；
（5）请从上述材料中找出“祝融号”可能在火星上遇到的问题，模仿范例格式，写出对应的物理问题和方案（任写一条）。
问题 解决方案
火星上会有比较坚硬的石块，祝融号的轮子可能会受到损害。 用硬度大的材料做祝融号的车轮。
______ ______
【答案】 （1）A （2） B （3）A （4） 运动 （5）见解析 见解析
【解析】（1）“祝融号”火星巡航速度非常的慢，仅每小时40米，火星的速度是
40m/h≈0.01m/s
A．蜗牛的爬行速度约0.01m/s，故A符合题意；
B．人行走的速度约1m/s，故B不符合题意；
C．汽车在高速上行驶的速度约28m/s，故C不符合题意。
故选A。
（2）中国科学家因此制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，模拟它登陆火星时的情况，确认登陆方式是安全时，才让“祝融号”正式在火星上登陆，属于等效替代法，故选B。
（3）电磁波可以在真空中传播，超声波不能在真空中传播，祝融号将拍摄到的照片传回地球通过电磁波方式。
（4）“祝融号”安全驶离着陆平台过程中，“祝融号”相对着陆平台的位置发生改变，“祝融号”是运动的。
（5）火星表面的昼夜温差比较大，火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。
22. （2023广东省）阅读材料，回答问题
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤v≤10m/s，P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：①___________，②___________ ；
（2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会_____（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于______kg的煤完全燃烧放出的热量；（q煤=3.0×107J/kg）
（4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动______圈；
（5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为_______kW·h。
【答案】 （1）机械能（或动能） 电能 （2） 顺时针 （3）36 （4）4 （5）1084.3
【解析】（1）风吹动叶片转动，将风的风能转化为叶片的机械能（或动能），经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转，带动发电机工作，将机械能转化为电能。
（2）叶片上平下凸，当风流过叶片时，下表面的风速大，压强小，上表面的风速小，压强大，叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。
（3）根据图丙可知，当风速为12m/s时，功率为300kW，根据可得，风力发电机组工作1h输出的电能为
由Q=mq可得，这些电能相当于完全燃烧煤的质量为
（4）若发电机输出电能1kW·h，当风速为13m/s时，功率为300kW，需要时间为
由于发电机转子1min转400圈，当发电机输出电能1kW·h，发动机需要转的圈数为80圈，又风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈，则叶片转4圈。
（5）根据丁图可知，15∶00-16∶00这段时间风速12~13m/s，由丙图可知，此时间段的功率为300kW，根据W=Pt可知，此段时间产生的电能为
W′=Pt=300kW×1h=300kW·h
14∶00-15∶00和15∶00-16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，可知14∶00-15∶00这段时间产生的电能为
由于14∶00-14∶30这时间段，风速小于3m/s，由丙图可知，输出功率为0，输出电能为0；由于14∶00-15∶00这段时间产生的电能为100 kW·h，所以14∶30-15∶00这时间段，风速等于10m/s，输出电能为100 kW·h；16∶00~17∶00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为300 kW·h；17∶00~17∶30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kW·h；17∶30~18∶00这段时间，风速为7m/s，满足5m/s≤v≤10m/s，由题意可知P与v的三次方成正比，即P=kv3，将速度v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得，W2=34.3kW·h；18∶00~19∶00这段时间，风速小于3m/s，由丙图可知，输出电能为0；19∶00~19∶30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kW·h；19∶30~20∶00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为
所以14∶00-20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为
100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h
23. （2023齐齐哈尔）阅读短文，回答问题。
化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源，但化石能源的大量开采利用使化石能源接近枯竭，也给人类生存环境带来极大的隐患。石油危机、环境污染，在全球范围内引起了人类对能源问题的思考，我国对此问题尤为重视。为了解决环境污染、能源枯竭问题，中国率先在75届联合国大会上提出“碳达峰”、“碳中和”两个奋斗目标，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。风能用之不竭、清洁环保，所以我国加大风能的开发和利用。如图甲是我国某风力发电基地，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组组成。
（1）风力发电是把风能转化为电能，风能是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）某段风机叶片的形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面形状不同导致叶片两面空气流速不同，从而产生________差，可以使风机叶片转动；
（3）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，通常用密度________（选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；
（4）某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示。由图像可知，当风速在v1到v2之间时，风速越大，风力发电机输出功率_______（选填“越大”、“不变”、“越小”）；当风速大于时，风速增大，______（选填“能”或“不能”）提高风力发电机输出功率。
【答案】 （1）可再生 （2） 压力（压强） （3） 小 （4） 越大 不能
【解析】（1）风能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源。
（2）由乙图可知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，从而产生压力差，叶片受到向上的力，可以使风机叶片转动。
（3）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，体积相同的物体，密度小，质量小，所以通过用密度小、硬度大的复合材料制成。
（4）丙图可以知道，当风速在v1到v2之间时，风速越大，发电机组的电功率越大。当风速大于时，随着风速的增大，风力发电机输出功率不变。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "()
" ()