单元综合检测：第20章 能源、材料与社会（解析版）

学而优教有方第20章能源、材料与社会单元综合检测一、单选题1．下列有关信息与材料的说法正确的是（）A．汽车的“倒车雷达”利用了次声波来定位的B．声纹锁依据音调来辨别主人的声音C．电饭锅的线圈用超导材料可以提高工作效率D．现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的【答案】D【解析】A．汽车的“倒车雷达”利用了超声波可以传递信息来定位的，故A错误；B．发声体的材料和结构不同，音色不同，所以声纹锁依据音色来辨别主人的声音，故B错误；C．超导材料的电阻为零，不能发热，电饭锅的线圈需要发热才可以提高工作效率，所以超导材料不能用于电饭锅，故C错误；D．半导体是微电子产业的基础，现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的，故D正确。故选D。2．下列有关能源的说法正确的是（）A．石油是二次能源B．太阳能可转化为电能C．天然气是可再生能源D．煤炭的大量燃烧不会导致温室效应【答案】B【解析】A．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，石油属于一次能源，故A错误；B．目前利用太阳能主要是把太阳能转化为电能、内能，故B正确；C．天然气属于化石能源、化石能源短时间不能从自然界得到补充，所以天然气不是可再生能源，故C错误；D．煤炭大量燃烧主要是排放二氧化碳，它是温室效应的“元凶”，故D错误。故选B。3．人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到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．用太阳能电池板，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【答案】C【解析】A．用天然气灶炒菜，是化学能转化为内能，故A错误；B．电梯运行过程中，是电能转化为机械能，故B错误；C．用太阳能电池板，利用太阳光发电，是太阳能转化为电能，故C正确；D．秋千向下摆的过程中，是重力势能转化为动能，故D错误。故选C。4．关于能量守恒定律，下列说法正确的是（）A．能量可以凭空消失B．能量可以凭空产生C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律【答案】C【解析】ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C正确；D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故D错误。故选C。5．下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（）A．钻木取火是将机械能转化成内能 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生【答案】D【解析】A．钻木取火是通过做功的方式改变内能的，是将机械能转化成内能，故A正确，不符合题意；B．酒精燃烧时，消耗化学能，产生内能，把化学能转化为内能，故B正确，不符合题意；C．发电机发电时，消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能，故C正确，不符合题意；D．能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故D错误，符合题意。故选D。6．下列关于物质的分类合理的一组是（）A．铅笔芯、塑料薄膜、钢尺是导体B．塑料、干木棒、陶瓷是绝缘体C．铁、冰、玻璃是导体D．蜡、食盐水、水银是绝缘体【答案】B【解析】容易导体的物体叫导体，不容易导体的物体叫绝缘体。A．铅笔芯、钢尺是导体，而塑料薄膜是绝缘体，故A不符合题意；B．塑料、干木棒、陶瓷不易导电，是绝缘体，故B符合题意；C．铁、冰、玻璃中，玻璃属于绝缘体，故C不符合题意；D．蜡、食盐水、水银中，食盐水、水银均为导体，故D不符合题意。故选B。7．关于信息和材料，下列说法不正确的是（）A．铜、铝、陶瓷都是很好的导体 B．光导纤维传导的是电磁波C．超导材料适合用来进行远距离输电 D．发光二板管是一种半导体材料【答案】A【解析】A．铜、铝是很好的导体，陶瓷是绝缘体，故A错误，符合题意；B．光导纤维传导的是激光，光也是电磁波，故B正确，不符合题意；C．超导材料无电阻，导线不产生热量，不会产生电损，适合用来进行远距离输电，故C正确，不符合题意；D．发光二板管具有单向导电性，是一种半导体材料，故D正确，不符合题意。故选A。8．科技的自立自强是国家发展的战略支撑，2021年新一代5G芯片将开始量产，标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（）A．超导材料 B．绝缘材料 C．隔热材料 D．半导体材料【答案】D【解析】根据题中“芯片是指含有集成电路的硅片”中的“硅片”可知，含硅元素的材料主要是半导体材料，因此制造芯片的主要材料是半导体材料。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D9．以下说法中不正确的是（

）A．锂离子电池、硅光电池（太阳能电池）、氢燃料电池都是绿色能源B．笔记本电脑外壳多采用优质的ABS工程塑料，主要是利用这种塑料的硬度大C．记忆合金主要有记忆形状的能力，当温度变化时，外形也发生变化D．用吹风机对着撞瘪的汽车模型外壳吹风，外壳恢复原状，是因为外壳采用的是纳米材料【答案】D【解析】A．绿色能源一般指清洁能源。清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，故A正确，A不符合题意；B．优质的ABS工程塑料材料既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性。因此作为笔记本电脑外壳的材料，故B正确，B不符合题意；C．记忆合金主要有记忆形状的能力，当温度变化时，外形也发生变化，故C正确，C不符合题意；D．用吹风机对着撞瘪的汽车模型外壳吹风，外壳恢复原状，是因为外壳具有热胀冷缩的性质，故D错误，D符合题意。故选D。10．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将光能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（）A．太阳能汽车关闭动力后，将慢慢停下，将动能转化为内能B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能C．太阳能汽车将接收到的光能全部转化为机械能D．太阳能汽车将光能转化为内能，再将内能转化为动能【答案】A【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，汽车关闭发动机后，由于车受摩擦力的作用会慢慢停下来，这个过程汽车要克服摩擦力做功，动能转化内能，故A正确；B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，故B错误；C．太阳能汽车不能将接收到的光能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C错误；D．太阳能汽车将光能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。故选A。11．如图是武汉江滩公园中安装了“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释最合理的是（）A．白天，太阳能电池板将太阳能转化为化学能B．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为电能C．小风扇是风力发电机。将电能转化为机械能D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能【答案】B【解析】AB．白天，太阳能电池板消耗太阳能，产生电能，是将太阳能转化为电能进行充电，有多余的电能才会转化为化学能储存起来，故A不符合题意，B符合题意；C．风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把机械能转化为电能，故C不符合题意；D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D不符合题意。故选B。12．目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法错误的是（）A．太阳能来自太阳内部的核裂变B．太阳能收集板将太阳能转化为电能C．利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波D．太阳能是一种清洁，无污染的可再生能源【答案】A【解析】A．太阳能通过太阳内部的氢原子发生核聚变获得，故A错误，符合题意；B．太阳能收集板就是太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，故B正确，不符合题意；C．通过电磁波来传输能量，实现能量的无线传输，微波是一种电磁波，故C正确，不符合题意；D．太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，太阳内部时刻进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能，故D正确，不符合题意。故选A。二、填空题13．踢出去的足球在草坪上滚动一段距离后会停下来，此过程足球的机械能_________，能的总量_________。（两空选填“守恒”或“不守恒”）【答案】

不守恒

守恒【解析】[1][2]踢出去的足球在草坪上滚动一段距离后会停下来，此过程中足球克服摩擦做功，机械能会转化为内能，所以足球的机械能不守恒，但能的总量不变，即能的总量守恒。14．如图所示为国产油电混合动力汽车，给汽车蓄电池充电时______能转化为______能；蓄电池供电时______能转化为______能；汽车在行驶过程中是将______能转化为______能。【答案】

电

化学

化学

电

电

机械【解析】[1][2]给汽车蓄电池充电时，消耗的是电能，是将电能转化为化学能的过程。[3][4]蓄电池供电时，为得到电能，是将化学能转化为电能的过程。[5][6]汽车在行驶过程中，表现出的是机械能，是将电能转化为机械能的过程。15．在①陶瓷②铜③盐水④塑料⑤玻璃⑥水银，六种物质中，通常情况下属于导体的是________．这些物体容易导电是因为内部有大量的________（选填“自由电荷”、“自由电子”）．【答案】

②③⑥

自由电荷【解析】在通常情况下，②铜、③盐水、⑥水银是容易导电的物体，是导体；①陶瓷、④塑料、⑤玻璃是不容易导电的物体，是绝缘体．导体能导电，是因为导体中有大量可以自由移动的电荷，这些电荷可能是正电荷，也可能是负电荷．【点睛】绝缘体、导体的分类依据是导电性能的不同，导体和绝缘体没有绝对的界限．导体只所以能导电，是因为导体中有大量可以自由移动的电荷．16．以下列出了各种形式的能源，①煤，②太阳能，③风能，④电能，⑤地热能，在这些能源中，属于一次能源的是_______，属于可再生能源的是______。【答案】

①②③⑤

②③⑤【解析】[1]一次能源是指能直接从大自然中获取，而不需要消耗其他能源转化而来，所以煤、太阳能、风能、地热能都是能直接从大自然中获取的能源，故①②③⑤都属于一次能源。[2]可再生能源是指能从大自然中源源不断的获取，永不枯竭的能源，所以太阳能、风能、地热能都能从大自然中源源不断的获取，所以②③⑤属于可再生能源。17．如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机________（选填“能够”或“不能”）永远工作下去，因为在这一过程中会有一部分___________能转化为_________能，而能量的总量保持不变。【答案】

不能

机械

内【解析】[1][2][3]他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，存在摩擦，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现。18．各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例：(1)__________________在工作过程中电能转化为机械能；(2)__________________在使用过程中化学能转化为电能；(3)__________________在工作过程中将光能转化为内能。【答案】

电风扇

干电池

太阳能热水器【解析】(1)[1]电风扇通电转动时，消耗电能，将电能转化为机械能。(2)[2]干电池在使用过程中，消耗化学能，将化学能转化为电能。(3)[3]太阳能热水器在使用过程中，能使水温升高，是将太阳的光能转化为水的内能。19．核能的优点和可能带来的问题：（1）核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生_________、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较_________的能源；（2）利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的_________环境污染。【答案】

二氧化碳

清洁

放射性【解析】（1）[1][2]核能的主要优点是，核电站的运行不会有二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质产生，核电也是一种清洁的能源。（2）[3]核泄漏会对环境造成严重的放射性污染。20．电视节目“荒野求生”中展示了一个野外获取火种的场景：主持人将口香糖的铝纸剥下，剪成5毫米宽、10厘米长、中间较窄的细条，使铝纸条两端的铝面直接接触电池的正负极，很快发现铝纸条中处开始冒烟，起火苗，如图所示，这是因为铝具有________性（选填“导电”或“导热”），把它的两端直接接入电池正负极，造成短路，电流很________，铝纸条中间最细处的电阻较________，迅速发热使温度达到纸的着火点而燃烧起来．

【答案】

导电

大

大【解析】因为铝是金属，因此具有导电性；铝纸条两端的铝面直接接触电池的正负极，造成短路，这样电流会很大，根据影响电阻大小的因素知，铝纸条中间最细处的电阻较大；再根据可知，电阻较大产生的热量多，所以此处电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧．三、简答题21．目前燃料汽车停止生产许多国家已进入倒计时。中国国际石墨烯创新大会在南京召开，来自全球400多家企业展示了最新研发的石墨烯应用产品。石墨烯被誉为“新材料之王”，具有强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳等特性。将其运用到电池中，电池具有快充、快放、储能大等特点，有望解决电动汽车电池续航里程不高、动力电池能量密度低等诸多问题。请参照示例写出该电动汽车所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。示例：物理现象：石墨烯重量轻物理知识：石墨烯的密度较小作答：物理现象：_______；物理知识：_______。【答案】

给汽车充电

电能转化为化学能【解析】石墨烯运用到电池中，电池具有快充、快放、储能大等特点，给汽车充电，是将电能转化为化学能储存起来的过程。22．20年11月24日，我国在文昌航天发射场用长征五号遥五运载火箭成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道开启我国首次地外天体采样返回之旅。如图分别是火箭发射和着陆器在月球采集样品时的情景，有望实现探月工程最后一步。问；（1）月球样品被带回地球，质量怎样变化?（2）火箭点燃到加速升空的过程中，发生了哪些形式的能量转化?【答案】（1）不变；（2）化学能转化内能，内转转化机械能【解析】（1）质量是物体的一种属性，质量不会随着位置的改变而改变，月球样品被带回地球，质量不变。（2）火箭点燃到加速升空的过程中，燃料燃烧放出热量，将化学能转化为内能，然后将内能转化为机械能，推动火箭上升。23．在科学技术飞速发展的当今社会，新材料、新能源、新技术得以深度开发和广泛应用，如纳米材料、绿色能源、记忆合金，任选一个简要介绍。（从尺度、材料组成、特殊性能、举例应用、微观原因都可）【答案】记忆合金是一种有记忆，能恢复原来形状的一种特殊金属；如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。【解析】记忆合金是一种有记忆，能恢复原来形状的一种特殊金属；如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。24．如图所示为某品牌行李箱。它外形美观，内部装有蓄电池和电动机，可以短时间骑行，并配备USB接口，支持手机和平板电脑充电。请回答下列问题：(1)骑行时，行李箱内电动机工作时主要把电能转化成什么形式的能？(2)给行李箱轮胎充气时，轮胎内气体内能如何变化？【答案】见解析【解析】(1)行李箱内电动机工作时主要是把电能转化为机械能。(2)给行李箱轮胎充气时，要压缩气体做功，机械能转化为内能，所以轮胎内气体内能增大。25．如图所示为5月23日在青岛下线的时速为600km的高速磁悬浮试验车，它是目前为止陆地上最快的一种交通工具．请结合你所学的物理知识，回答下列问题：（1）该试验车使用的电能属于一次能源还是二次能源？（2）为避免巨大的电流产生热量烧坏电磁铁线圈，该试验车线圈应采用超导材料还是半导体材料制成？（3）该试验车进站时关闭动力系统后为什么还能继续前进？【答案】见解析所示【解析】(1)电能不能从自然界直接获得，要消耗其他形式的能而获得，是二次能源；(2)列车上的电磁铁线圈一般用超导体材料（电阻小到可以忽略）绕制，原因是线圈的电阻越小，电流通过时产生的热量越少；(3)验车进站时关闭动力系统后还能继续前进是因为列车具有惯性，仍要保持原来的运动状态．26．纳米是一个能让人产生美好憧憬的词语，“纳米材料”、“纳米技术”不再是科学家或实验室的专有词汇，它已经悄然进入寻常百姓生活，渗透到衣、食、住、行等领域．如涂有纳米材料的炒锅不粘油；用纳米技术制成的机器人可进入人体血管中清除病灶…．请你振起联想的翅膀，去翱翔于纳米的“天空”，说出你最希望应用“纳米技术”实现的两个愿望．【答案】见解析【解析】试题分析：纳米技术处理过的汽油使汽车更省油、更环保；纳米材料制成的计算机薄如一张纸，更便于携带．27．中国载人航天飞船神舟十三号，是通过运载火箭发射升空的。如图所示，三位航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行了天宫课堂太空授课，涉及到相关的物理知识请回答：（1）火箭为什么用液氢作为燃料？（2）我们在电视上看到三位老师的太空授课，是通过什么途径传递的信息？（3）太阳能电池板为太空舱提供电能，电能属于一次还是二次能源？【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）二次能源【解析】（1）由于液氢的热值比较大，由Q放=mq得，相同质量的液氢比其他燃料完全燃烧放出的热量多，因此火箭选择液氢作为燃料。（2）电磁波可以在真空中传播，电磁波能够传递信息，我们在电视上看到三位老师的太空授课，是通过电磁波传递信息的。（3）电能不能从自然界直接获得，要消耗其他形式的能而获得，是二次能源。28．材料的力学性能与新材料材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等．无论是何种材料，一般受力时都要发生形变．有的会发生弹性形变，有的会发生塑性形变．不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同．有些材料当受力达到一定值时，会发生突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫做脆性．例如：轻轻一掰，饼干就会变成碎片．随着科技的发展，人们发明了很多具有特殊性能的新材料．复合材料是指由两种或两种以上不同物质组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围．复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类．金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等．由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、硬性优良等优点，已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑等领域．组成纳米材料的物质尺度在1纳米～100纳米之间,它的物理性质与大尺度时相比，会发生显著变化．纳米金属要比传统金属硬3～5倍，纳米陶瓷的强度、韧性和塑性比普通陶瓷要强很多，使陶瓷具有像金属那样的柔韧性和可加工性．伴随复合材料、纳米材料等新型材料的发明与应用，人类将不断演进科技文明．请根据上述材料，回答下列问题：（1）纳米陶瓷的塑性比普通陶瓷要___________（选填：“强”或“弱”）．（2）复合材料具有重量轻、强度高…等优点，其中“重量轻”的实质是___________（选填：“重力”或“密度”）小．请你举出一种复合材料：_____________．（3）“宁折不弯”出自《齐民要术·卷五·种榆白杨》中的“白杨性甚劲直，堪为屋材，折则折矣，终不曲挠”，比喻人有志气．从物理角度讲，指白杨具有很强的_________．A．弹性

B．塑性

C．脆性

D．韧性【答案】

强

密度

铝合金（铝钛合金、陶瓷复合材料等）

C【解析】第一空．根据短文内容知道，纳米陶瓷的强度、韧性和塑性比普通陶瓷要强很多；第二空．结合短文知道，复合材料具有重