第10讲九年级全国初中物理竞赛试题汇编-能源与可持续发展(原卷版+解析)

第10讲九年级全国初中物理竞赛试题汇编--能源与可持续发展一、单选题1．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（

）A．核电站是利用核聚变来发电的B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用超声波来传递信息的C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源2．下列几种发电方式，所用能源不来自地球以外的是A．风力发电 B．火力发电 C．原子能发电 D．水力发电3．如图所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块（体积忽略不计）在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图2为物块运动的图像，下列说法正确的是（）A．区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大B．物块在区域①路面上所受的摩擦力等于C．在区域③中运动的距离要比区域②中长D．在区域③，最终物块只有一部分机械能转化为内能二、多选题4．初中物理学习圆满结束了，小乐在复习时对相关概念规律进行了总结，以下表述中正确的是（）A．核燃料属于是不可再生的能源，但是可再生能源也可以是由核反应提供的B．电流通过理想的LED灯，没有发热也没有力的产生与距离变化，但也做功了C．当物体在平衡力作用下做匀速直线运动时，它的机械能总量一定不会发生变化D．电磁波是无线通信的载体，但是现有技术已经实现了利用电磁波进行有线通信5．在科技馆四层的“挑战与未来”展厅中陈列着一座太阳能热塔式发电系统的模型，如图所示。模型由集热塔和排列在其周围的四面平面镜做成的“定日镜”组成，在每面平面镜的上方都有一盏额定功率为750W的照明灯。当四盏照明灯同时亮起后，通过调整“定日镜”角度可将光线反射至塔顶的集热器，集热器收集内能发电，便可将塔内的LED灯点亮。若反射至集热器上的光线越多，收集的内能就越多，发电量越高，相应亮起的LED灯也越多。下列说法中正确的是（

）A．太阳能是可再生能源B．太阳能热塔式发电系统将太阳能直接转化为电能C．若模型中“定日镜”上方的四盏照明灯持续正常发光6分钟，共耗电0.3度D．若忽略机械转动时产生的摩擦，太阳能热塔式发电系统的效率可达100%三、填空题6．手机充电过程中，将电能转化为_______能；植物吸收太阳光是将光能转化为_______能。能量转化和转移的过程中，能量的_______保持不变。7．停车难是如今城市普遍存在的问题，图甲是“路边空中存车亭”，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。图乙为“存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，图甲图乙为杆OB的转动轴，杆的E端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面。请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力）：（1）汽车在给我们的生活提供便利的同时，也给环境造成污染。汽车行驶过程中冒“黑烟”时，对环境的污染尤为严重，这时发动机的效率将________（选填“升高”或“不变”或“降低”）。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成________个工作循环；（2）如图乙所示，滑轮的作用是________；（3）这台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它在1min内产生的热量为________J，这台电动机电能转化为机械能的效率为________%（保留一位小数）；（4）“存车亭”遮阳棚上装有太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电。太阳能来源于太阳内部发生的核________（选填“聚变”或“裂变”）。8．阅读短文，回答问题：白光LED灯目前，常用的白光LED以蓝光LED为芯片，其上涂有黄色荧光粉。通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光。生活中常用的白光LED灯是将多个白光LED连接而成的。实验表明，白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过LED的电流随时间变化的规律如图1所示，电流的占空比。在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度”）与LED发光强度变化并不一致。当光强度均匀增大时，视觉亮度并非均匀增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍；强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。生活中，白光LED调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律，使视觉亮度均匀变化。（1）文中所述白光LED发出的两种色光_____；A．均由荧光粉产生

B．均由LED芯片产生C．波长短的由LED芯片产生，波长长的由荧光粉产生D．波长短的由荧光粉产生，波长长的由LED芯片产生（2）白光LED灯通入图中所示电流时，在0～2T时间内，不发光的时间段为_____和（t0+T）～2T；（3）下列是四种电流的t0和T值，它们的电流I0均相同。分别用它们对同一白光LED灯供电其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是_____；A．t0=1.8s，T=2s

B．t0=0.8s，T=1.0s

C．t0=0.05s，T=0.1s

D．t0=0.02s，T=0.03s（4）某白光LED调光台灯共有5级亮度，要使人眼对1～5级的“视觉亮度”均匀增大，如图4所示图像中电流的空比设置符合要求的是_____；（5）如果将白光LED灯组装在路灯上，示意图如图3所示。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，给蓄电池充电时转化为_____能；晚上时控制开关S与_____（选填“a”或“b”）触点接触点亮LED发光二极管。9．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）10．目前南宁市很多居民能用上管道天然气，天然气属于______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。完全燃烧0.3m3的天然气给水箱中的水加热，放出的热量是______J。若放出热量的84%被水吸收，则可以将水箱中质量为20kg、初温为15°C的水加热到______°C。[天然气的热值q天然气=3.0×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·°C），当时大气压为一个标准大气压]。11．有一种利用太阳能电源工作的新型动力车，它上面的太阳能板接收太阳辐射的能量，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。（1）太阳能属于_______（选填“可”或“不可”）再生能源；（2）电动机正常工作时，将电能主要转化为_______能。若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是_______m/s。四、简答题12．“嫦娥三号”探测器主要由两大部分构成：着陆器和巡视器，其中巡视器就是我们俗称“玉兔”的月球车（如图所示）网上有许多学生和科学爱好者问了许多关于月球车的有趣问题，你能帮他回答吗？（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布．设计什么样的月球车轮才能方便它在月球表面行驶？（2）月球车为什么不使用减震性能更好的充气轮胎？（3）月球车的主要能量来源是什么？五、综合题13．阅读下列材料，回答问题。超级快充我国的华为公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其他通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为2021年9月上市的“nova9”不仅采用4300mA•h超大容量电池，还采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半以上，极大方便了人们的使用。其电池的部分参数如下：电池名称锂离子聚合物电池电压3.7V容量4300mA•h（1）表格中的“容量”可由电流与___________（选填“时间”或“电压”）的乘积所得；给电池充电的过程中，电能转化为___________能；（2）有两个充电器，一个标有“输出5V600mA”字样，它的充电功率是___________W，另一个标有“输出11V6A”字样。其中有一个是超级快速充电器，假设其充电效率为80%，则选用超级快速充电器将上述电池从零到充满电需要___________min（保留整数）；（3）小光发现该电池充电时间大概需要40min，他认为充电过程功率应该不是保持全程66W，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图所示，则前20分钟充电消耗的电能是___________J，后20分钟充电消耗的电能是___________（不考虑充电时的电能损耗）。14．阅读短文，回答问题。风光互补路灯系统如图所示，我市某校园的路灯使用了风光互补路灯系统，它既可以通过太阳能电池板独立发电，也可以通过风力发电机独立发电，还可以两者同时发电，将电能储存在蓄电池内晚上供LED路灯照明时使用，蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至少留20%就停止电能输出，这样可延长蓄电池的寿命。查得该型号风光互补路灯技术参数如下表。其中光电转换率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率；蓄电池的容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积；最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率：风力发电机太阳能电池板蓄电池LED灯最大限制风速12m/s电池板面积0.5m2蓄电池容量90Ah额定电压12V最大输出功率400W光电转换效率10%额定电压12V额定功率60W（1）风光互补路灯上风力发电机的输出功率与风速关系如图所示，下列说法正确的是___________；A．只要有风，机组就能产生电能B．风速越大，机组产生的电功率一定越大C．当夜晚气温为0℃时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能D．风力发电机启动后，将风的动能转化为电能，再转化为化学能存储在蓄电池（2）该LED路灯正常发光时的电流为___________A，充满电的蓄电池以额定电压对LED路灯供电，为使蓄电池的使用寿命更长，持续供电时间不能超过___________h，和普通白炽灯相比，LED路灯与300W的白炽灯亮度相当，则可节能___________%；（3）当阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出总功率为___________W；已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比（风速在规定范围内），当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率为___________W；若以这样的风速与光照，给蓄电池充50%的电需要___________h；（4）我市某校园的路灯采用该风光互补路灯来照明，已知路灯共20盏，每天正常工作10h，则一年按开灯300天计算，消耗的电能如果用烧煤发出的电对该路灯供电（已知煤电转换关系为β=0.4kg/kW•h）；则节约煤多少千克___________。（写出具体解答过程）15．中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“方向”或“可逆”）性。（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。16．阅读短文，回答问题。太阳能混合动力游船如图所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。首次将太阳能电力导入游船动力，船体配有最具标志性且极具特色的太阳翼，太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，满载时排水量为60吨。“尚德国盛号”驾驶室里有一个GPS（全球卫星定位系统）接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，LED灯是一种高效的节能光源，该LED灯泡的额定电压为36V、额定功率为10W，与普通白炽灯相比，在达到相同亮度的条件下，LED灯可以节约80%的电能，大大降低能源损耗。“尚德国盛号”年发电量可达1.7×104kW·h，相当于每年节约标准煤约6×103kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t。豪华、超前、节能、环保尽让中外游客用更低碳的方式来欣赏浦江美景。（1）太阳能电池板是将太阳能转化为______，GPS全球卫星定位系统是靠______传递信息的；（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力为______N；（3）“尚德国盛号”使用的LED灯与功率为______W的白炽灯亮度相当。小明经过调查LED灯的发光效率（电能转化为光能的效率）为35%，则该白炽灯的发光效率为______；（4）该游船的动力由电动机提供，电动机的转换效率是指所输出的机械能与电源提供的电能之比。在转换效率η一定时，其耗电功率与转速n的立方成正比，系数为k1、而行驶速度与电机转速n成正比，系数为k2.，当游船匀速直线行驶时，所受阻力f与电机转速n的关系为f=______（用以上字母表示）。17．如图，是小宇设计的智能光伏供电系统。光敏电阻R的阻值跟光照有关，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，太阳能电池板、蓄电池与控制器所在电路工作。晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。相关设备技术参数与信息如表所示。太阳能电池板蓄电池LED灯光电转化效率15%额定容量10A·h，额定电压12V额定电压12V，额定功率20W（1）白天，太阳能电池板将太阳能转化为______能，再通过蓄电池转化为______能储存起来；（2）晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。说明光敏电阻R在晚上的阻值比的白天阻值______（选填“大”或“小”）；（3）已知太阳光照射到此太阳能电池板的功率为250W，若太阳光照射4h，电池板能输出电能______kW·h。（4）充满电的蓄电池储存了电能______J，一次可供LED灯正常工作______h（蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出）。18．如图是新农村建设中一道靓丽的风景———风光互补路灯。“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆各时同时发电，井日夜需能，某型号的该路灯额定功率为50W。试问∶（1）风力发电机利用风力发电时，是将_______能转化为电能。（2）“幸福村”安装了这种“风光互补路灯”100盏，如果每天路灯正常工作10h，一个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧多少______千克的天然气所放出的热量？（天然气的热值为6.4×107J/kg）（3）若太阳能的辐射功率为800J/s·m2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），太阳能的光电转换效率为12.5%，太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是多少______？（4）若每个路灯上太阳能电池板的面积为0.8m2，每天有效日照时间8h，则每个路灯上太阳能电池板一天发电多少度______？（5）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？______（答出一点即可）19．光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，爱因斯坦解释为：光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲），只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面（在红橙黄绿蓝靛紫这七种色光中，红光频率最低，其他色光频率依次增大）。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。如图乙是太阳能电池板工作原理的示意图：当太阳光照射到叠在一起的两片不同的半导体表面时，自由电子在两片半导体相连的接触面（PN结）两侧聚集形成电位差（电压），当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会使电路中产生电流。如图丙中的光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻。它的特点是：入射光强，它的电阻减小；入射光弱，它的电阻增大。光敏电阻一般用于光的测量、光的控制和光电转换。请根据上述材料，回答下列问题：（1）光电效应分为外光电效应和内光电效应，当外光电效应发生时，从物质中激发出的粒子是______；A．原子B．质子C．中子D．电子（2）如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属一定能产生外光电效应是______；A．橙光B．黄光C．绿光D．紫光（3）太阳能电池是依据______（选填“内”或“外”）光电效应工作的，它工作时的能量转化情况：______；（4）如图为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图______。A．B．C．D．20．我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量约54t，发动机的最大总功率为9000kW。为检测飞机性能，进行的测试之一是以最大功率飞行测试。在以最大功率飞行测试时，该飞机以最大飞行速度540km/h飞行了1000km，耗油2200kg。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，燃油的热值为5×107J/kg）（1）飞机发动机在工作过程中，是通过燃油燃烧的方式，把燃油的化学能转化为_______能，再转化为机械能；（2）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积是多少？_______（3）飞机在以最大功率飞行测试过程中，飞机所受的牵引力是多大？_______（4）飞机在该测试过程中，飞机发动机的效率是多大？_______21．阅读短文，回答问题电动自行车因为具有轻便、快捷和环保箸优点备受大家喜爱。这些电动自行车是以蓄电池作为能量来，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，作了放电余留2即停止电能输出的电路设计。电动机为核心部件，通过控制器调节电流大小来改变速度的交通工具，近日相关部门出台文件要求骑行电动自行车要佩戴头盔，提醒大家要遵守交通规则，做到文明出行，安全骑行。下表是某型号电动自行车的一些参数：整车质量40kg最高车速10m/s效率75%容量0.5kW•h(1)电动自行车的车座扁而平，这是为了_________，骑行过程中刹车时，则是通过_________的方法增大摩擦的；(2)电动自行车中改变车速的控制器类似于实验室中_________（填物理实验器材名称），它和电动机应该_________联在一起使用；(3)电动自行车的核心部件电动机的工作原理是____________；(4)电动自行车的电能消耗后需要在集中停放点进行充电，充电时是将_________能转换为_________能；充电后最多能输出的机械能为_________J；(5)小明骑着该电动自行车，最大规定速度在水平路而匀速行驶时，且该电动自行车行驶过程中所受到的摩擦力f随车辆和人的总质量M的变化关系图象如图乙所示，则该过程中电动自行车克服摩擦力做功的功率为225W，则小明的质量是_________kg。（g取10N/kg）22．在我国高铁技术的应用为国民的出行带来了便利。乌鲁木齐至哈密高铁里程约600km，运行时间约120min，请回答以下问题：(1)高铁车厢采用新型铝材，利用了这种铝材的密度__（选填“大”或“小”）的特性；动车运行中，调控中心利用_____波与其保持通信联络；(2)高铁从乌鲁木齐到哈密运行的平均速度为_____km/h；当高铁运行时，以_____为参照物，乘客是静止的；(3)为保证候车乘客安全，站台上的安全线距离也增大了，这是因为空气流速大的地方压强____；（选填“大”、“小”或“不变”）(4)高铁所用电能的一部分由达坂城风力发电站提供，这种能源属于_____选填“一次能源”或“二次能源”）；(5)表格中所列的是达坂城风力发电站风力发电机在不同风速下的功率；若该地区年平均风速为8m/s，10台这样的风力发电机一天工作10h，获得的电能是____kW⋅h，这些电相当于完全燃烧____kg的煤。（已知煤的热值q=3×107J/kg，不考虑能量损失）。平均风速/（m/s）5689功率/kW916355523．2020年4月24日，我国发布了首个火星探测器的名称——“天问一号”，天问一号火星探测器将在今年下半年择机发射：(1)火星的自转周期与地球相近，其自转周期约为________h；探测器中的火星车从地球运动到火星的过程中，其惯性________（选填“增大”“不变”或“减中国行星探小”）；(2)探测器在飞行过程中要借助太阳能作为动力，太阳能属于________（选填“一次”或“二次”）能源，它是太阳内部的氢原子核发生________（选填“裂变”或“聚变”）产生的；(3)地球到太阳的距离为1AU（1AU=1.5×108km）。火星到太阳的距离为1.52AU。若探测器的平均速度为3km/s，探测器从地球达到火星的时间大约为________（选填“8”“10”或“12”）个月。24．光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，爱因斯坦解释为：光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲），只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面（在红橙黄绿蓝靛紫这七种色光中，红光的频率最低）。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器：入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到太阳能电池上产生电流直接发电，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。(1)外光电效应会从物质中激发出()A．原子

B．质子

C．中子

D．电子(2)太阳光经过三棱镜会分解为七种色光，这叫做光的_____现象，如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是()A．红光

B．绿光

C．紫光

D．黄光(3)太阳能属于_____能源（选填“可再生”或“不可再生”），太阳能电池是依据_____（选填“内”或“外”）光电效应工作的，将光能转化为_____能。(4)图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图()25．人类对能源的需求越来越大，能源危机日益突出．充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．太阳能是人类优先开发利用的新能源之一，目前人类利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化转换．（1）太阳能来自太阳内部核聚变，释放出巨大的核能．这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去．①下图为核聚变的示意图，其中A、B、C表示三种原子，“●”“○”“”表示原子中的不同微粒．写出该反应中涉及的相关元素原子的元素名称______．该反应________（填“是”或“不是”）化学反应．②太阳核心释放的能量向外扩散时，依次通过太阳大气中的_________，再向四周辐射出去．A．日冕层、色球层、光球层

B．色球层、光球层、日冕层C．光球层、色球层、日冕层

D．色球层、日冕层、光球层（2）太阳能热水器利用太阳能即为光热转换的常见形式．若某太阳能热水器内水的质量为100千克，水的初温为30℃，经一定时间后上升到80℃，c水，则此过程中热水器内的水吸收的热量是_________焦耳．（3）有些城市路灯系统利用太阳能电池板供电，这是光电转换的一个实例．这种路灯系统白天由电池板发电并储存至蓄电池中，供路灯夜间发光照明．蓄电池供电使路灯工作的过程中涉及的能量转化情况为_________．（4）地球上几乎所有的能源都来自太阳能，如煤、石油、天然气等，其中的化学能就来自古代植物通过________转化而成的化学能，这是光化转换的代表，光化转换还包括光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应等．风能（空气的动能）也来自太阳能，请你解释风能是如何由太阳能转化而来的．____________26．我国设计建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”在浙江嵊泗海域顺利装载到亚洲最大半潜船“祥云口”轮上，并运往巴西海域作业，如图所示，主船体直径60m，型深27m，设计吃水深度19m，满载航行时总质量为2.5×104t．某次满载试航时海洋生活平台以18km/h的速度匀速航行10km．已知该平台所受阻力是总重的0.016倍．取g=10N/kg，q燃油=4×107J/kg，求：（1）“希望7号”以混合燃油作为燃料，燃油属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源．（2）试航所用的时间是______（3）海洋生活平台满载试航时所受牵引力的功率是______（4）若试航过程需要燃烧的燃油质量为2.5t，则海洋生活平台燃油机动力系统效率是______六、计算题27．为落实中国对世界承诺的节能减排目标，加强政策扶持新能源经济战略，国家相关部委推出太阳能屋顶计划如图所示。太阳能电池板的参数如下表所示，其中光电转换效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。太阳能电池板平均输出功率200W电池板面积1.6m2光电转换效率10%（1）太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）若中午时分，太阳能电池板单位面积上单位时间接收到的光能为2500J，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？()（3）小明家的屋顶面积达到200m2，太阳能电池板依次相连平铺在屋顶，理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为多大？()（4）用太阳能发电替代发电效率为40%的火力发电站，按照第3问中的条件，小明家一天（一天太阳能发电时间按8h计算）理论上可节约多少吨的煤？（煤的热值）()28．2016年7月26日，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”降落在阿联酋阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行壮举。这次飞行共经历了十段航程，途径我国重庆和南京两个城市。整个飞行过程中，飞机依靠太阳能为平均功率10kW的电动机提供动力，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油，成功地向人们传播了新能源理念。某日，日照持续15h，白天高效太阳能电池板将太阳能E的25%转化为电能，若其中一部分电能全部为电动机提供动力，另一部分电能全部给超轻薄锂离子电池充电，其充电效率为90%。夜间飞行时，如果锂离子电池将储备的能量全部释放，为电动机提供动力。(1)求飞机上的电动机工作一天消耗的电能W；(2)求太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能W充；(3)若每秒每平方米的太阳能电池板接收太阳辐射的功率为250W，则覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S至少为多少？（保留一位小数）29．发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。发现情况时，司机从视觉感知到踩制动器刹车的这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车保持原速前进的一段距离叫反应距离。某司机没有饮酒时的反应时间为0.3s，喝了一瓶啤酒半个小时后在尚能驾车的情况下反应时间变为0.7s。（1）刹车过程中轮胎发热升温，_______能增加，这是由_______________引起的。（2）若他驾车以20m/s的速度行驶，没有饮酒时的反应距离是多少？________喝了一瓶啤酒半个小时后的反应距离比没有饮酒时的反应距离多多少？________七、实验题30．有一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高，电池板相关参数如下表；叶片面积光电转换效率充电效率清洁功率25m220%84%1kW（1）太阳能电池板将光能转化为___________能储存在电池中；（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，需要消耗的电能为___________J，这一能量需要完全燃烧___________kg焦炭；（焦炭的热值q=3×107J/kg）（3）白天太阳能电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为4kW的用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，则当天的日照时间为___________h。第10讲九年级全国初中物理竞赛试题汇编--能源与可持续发展一、单选题1．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（

）A．核电站是利用核聚变来发电的B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用超声波来传递信息的C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源【答案】D【详解】A．核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的，是可控链式反应，故A错误；B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B错误；C．光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息，故C错误；D．煤炭、石油、天然气可以直接从自然界获得，属于一次能源，且消耗后不能在短期内从从自然界得到补充，是不可再生能源，故D正确。故选D。2．下列几种发电方式，所用能源不来自地球以外的是A．风力发电 B．火力发电 C．原子能发电 D．水力发电【答案】C【详解】A.风的形成是由于太阳的光照造成了不同地方的气压不同，从而使空气从气压高的地方流向气压低的地方形成了风，所以能量的最终来源还是太阳，是地球以外．故A错误．B.火力发电，要用到煤或石油，而煤或石油是远古时期的植物进行光合作用形成的，光合作用也是利用的来自地球以外的太阳能．故B错误．C.原子能发电利用的是重金属铀的原子核裂变，而释放出的能量，是地球内部的一种能源．故C正确．D.水力发电中的水之所以从低处到了海拔比较高的位置，是由于太阳的能量使水蒸发，所以也是来自于地球以外的能量．故D错误．故选C3．如图所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块（体积忽略不计）在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图2为物块运动的图像，下列说法正确的是（）A．区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大B．物块在区域①路面上所受的摩擦力等于C．在区域③中运动的距离要比区域②中长D．在区域③，最终物块只有一部分机械能转化为内能【答案】C【详解】AB．物块运动时，在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用；由题目和图像可知，物块在0~2s内在区域①内做加速运动，此时的拉力要大于摩擦力；在2~3s内在区域②内在做匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相同，摩擦力为2N；由于滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力大小不变，由于拉力大小一直不变，所以区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小，故AB错误；C．由图可知，物体在2~3s内通过的路程是在区域③中运动的距离故C正确；D．由图可知，物块在区域③内做减速运动拉力F=0，物块在摩擦力的作用下速度减为0，所以物块的机械能全部转化为内能，故D错误。故选C。二、多选题4．初中物理学习圆满结束了，小乐在复习时对相关概念规律进行了总结，以下表述中正确的是（）A．核燃料属于是不可再生的能源，但是可再生能源也可以是由核反应提供的B．电流通过理想的LED灯，没有发热也没有力的产生与距离变化，但也做功了C．当物体在平衡力作用下做匀速直线运动时，它的机械能总量一定不会发生变化D．电磁波是无线通信的载体，但是现有技术已经实现了利用电磁波进行有线通信【答案】ABD【详解】解：A．核燃料属于是不可再生的能源，但是可再生能源也可以是由核反应提供的，如太阳能就是核聚变产生的，故A正确。B．电流通过理想的LED灯，没有发热也没有力的产生与距离变化，但是它将电能转化成了光能，所以也做功了，故B正确。C．物体在平衡力作用下做匀速直线运动，若在水平方向匀速直线运动，机械能守恒，若在竖直方向做匀速运动，机械能不守恒，故C错误。D．电磁波是无线通信的载体，但因为电磁波可以在介质中传播，同样可以利用电磁波进行有线通信，如光缆通信，故D正确。故选：ABD。5．在科技馆四层的“挑战与未来”展厅中陈列着一座太阳能热塔式发电系统的模型，如图所示。模型由集热塔和排列在其周围的四面平面镜做成的“定日镜”组成，在每面平面镜的上方都有一盏额定功率为750W的照明灯。当四盏照明灯同时亮起后，通过调整“定日镜”角度可将光线反射至塔顶的集热器，集热器收集内能发电，便可将塔内的LED灯点亮。若反射至集热器上的光线越多，收集的内能就越多，发电量越高，相应亮起的LED灯也越多。下列说法中正确的是（

）A．太阳能是可再生能源B．太阳能热塔式发电系统将太阳能直接转化为电能C．若模型中“定日镜”上方的四盏照明灯持续正常发光6分钟，共耗电0.3度D．若忽略机械转动时产生的摩擦，太阳能热塔式发电系统的效率可达100%【答案】AC【详解】A．可再生能源是可以源源不断地从自然界获得的能源，太阳能是可再生能源，A正确；B．从材料中可知，通过调整“定日镜”角度可将光线反射至塔顶的集热器，集热器收集内能发电，便可将塔内的LED灯点亮，这说明了太阳能先转化为内能，再转化为电能，不是直接转化为电能，B错误；C．由题意可知，照明灯的额定功率是持续正常发光的时间是四盏照明灯持续正常发光6分钟，共耗电为即耗电0.3度，C正确；D．任何机械的工作效率不可能达到100%，所以说若忽略机械转动时产生的摩擦，太阳能热塔式发电系统的效率不可达100%，D错误。三、填空题6．手机充电过程中，将电能转化为_______能；植物吸收太阳光是将光能转化为_______能。能量转化和转移的过程中，能量的_______保持不变。【答案】

化学

化学

总量【详解】[1][2]手机充电过程中，电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来；植物吸收太阳光是将光能转化为自身生长需要的化学能。[3]根据能量守恒定律可知，能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。7．停车难是如今城市普遍存在的问题，图甲是“路边空中存车亭”，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。图乙为“存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，图甲图乙为杆OB的转动轴，杆的E端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面。请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力）：（1）汽车在给我们的生活提供便利的同时，也给环境造成污染。汽车行驶过程中冒“黑烟”时，对环境的污染尤为严重，这时发动机的效率将________（选填“升高”或“不变”或“降低”）。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成________个工作循环；（2）如图乙所示，滑轮的作用是________；（3）这台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它在1min内产生的热量为________J，这台电动机电能转化为机械能的效率为________%（保留一位小数）；（4）“存车亭”遮阳棚上装有太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电。太阳能来源于太阳内部发生的核________（选填“聚变”或“裂变”）。【答案】

降低

20

改变力的方向

12000J

90.9%

聚变【详解】（1）[1]汽车行驶过程中冒“黑烟”是燃料燃烧不充分，燃料燃烧放出的热量少，燃料的利用率低，这时发动机的效率将降低。[2]汽油机飞轮的转速为而一个工作循环飞轮转2r，则该汽油机1s内完成20个工作循环。（2）[3]图乙中的滑轮是定滑轮，故作用是改变力的方向。（3）[4]电动机产生的热电动机消耗的电能电动机输出的机械能[5]这台电动机电能转化为机械能的效率（4）[6]在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。8．阅读短文，回答问题：白光LED灯目前，常用的白光LED以蓝光LED为芯片，其上涂有黄色荧光粉。通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光。生活中常用的白光LED灯是将多个白光LED连接而成的。实验表明，白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过LED的电流随时间变化的规律如图1所示，电流的占空比。在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度”）与LED发光强度变化并不一致。当光强度均匀增大时，视觉亮度并非均匀增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍；强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。生活中，白光LED调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律，使视觉亮度均匀变化。（1）文中所述白光LED发出的两种色光_____；A．均由荧光粉产生

B．均由LED芯片产生C．波长短的由LED芯片产生，波长长的由荧光粉产生D．波长短的由荧光粉产生，波长长的由LED芯片产生（2）白光LED灯通入图中所示电流时，在0～2T时间内，不发光的时间段为_____和（t0+T）～2T；（3）下列是四种电流的t0和T值，它们的电流I0均相同。分别用它们对同一白光LED灯供电其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是_____；A．t0=1.8s，T=2s

B．t0=0.8s，T=1.0s

C．t0=0.05s，T=0.1s

D．t0=0.02s，T=0.03s（4）某白光LED调光台灯共有5级亮度，要使人眼对1～5级的“视觉亮度”均匀增大，如图4所示图像中电流的空比设置符合要求的是_____；（5）如果将白光LED灯组装在路灯上，示意图如图3所示。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，给蓄电池充电时转化为_____能；晚上时控制开关S与_____（选填“a”或“b”）触点接触点亮LED发光二极管。【答案】

C

t0～T

D

B

化学

b【详解】（1）[1]AB．通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，蓝光由LED芯片发出，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，故AB不符合题意；CD．荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，蓝光波长短，黄光波长长，故C符合题意，D不符合题意。故选C。（2）[2]由图像知，t0～T和t0+T～2T时间段，电流为零，灯泡不发光。（3）[3]在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。A．因T=2s＞0.1s人眼会感到灯闪烁，故A不符合题意；B．因T=1.0s＞0.1s人眼会感到灯闪烁，故B不符合题意；CD．TC=0.1s，人眼不会感到灯闪烁，TD=0.03s＜0.1s，人眼不会感到灯闪烁，TC=0.1s时，电流占空比TD=0.03s时，电流占空比因为电流相等，故DC<DD因为白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比，所以当TD=0.03s，灯的发光强度最强，故C不符合题意，D符合题意。故选D。（4）[4]A．白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比，但是发光强度和视觉亮度不成正比，所以电流占空比和视觉亮度不成正比，如图是正比函数，故A不符合题意；B．根据，在电流周期一定时，电流越大电流占空比越大，发光越强，所以可以认为M点和N点下方都是弱光，M点和N点上方方都是强光，如图B，M点以下是弱光，电流占空比增大，光强增大，光强增大一倍，视觉亮度的增加大于一倍；M点以上是强光，强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加小于一倍，图像和题意相符，故B符合题意；C．如图，N点以下是弱光，光强增大一倍，视觉亮度的增加大于一倍；M点以上是强光，强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加小于一倍，图像不符合要求，故C不符合题意；D．因为白光LED调光台灯共有5级亮度，当1级亮度时，电流不能为零，电流占空比不能为零，故D不符合题意。故选B。（6）[5]太阳能电池板给蓄电池充电的过程中，消耗了电能，将电能转化为蓄电池的化学能储存在电池中。[6]当开关与a点接触时，LED灯断路，不工作；当开关与b点接触时，LED灯才接入电路正常工作。9．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）【答案】

不可再生

600

600

9.2×107

做功

方向【详解】[1]汽油是一种化石能源，故在短期内无法再生，是不可再生能源。[2]汽油机飞轮的转速为20r/s，则在1min内转动的圈数是20×60=1200转因为四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，所以此时共完成冲程1200×2=2400个由于1个工作循环中包括4个冲程，所以完成工作循环个[3]由于1个工作循环中对外做功1次，所以600个工作循环对外做功600次。[4]2kg汽油完全燃烧产生的热量为Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J[5]刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能。[6]电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，无法自动转化为电能或机械能，这些现象均说明能量的转化是具有方向性的。10．目前南宁市很多居民能用上管道天然气，天然气属于______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。完全燃烧0.3m3的天然气给水箱中的水加热，放出的热量是______J。若放出热量的84%被水吸收，则可以将水箱中质量为20kg、初温为15°C的水加热到______°C。[天然气的热值q天然气=3.0×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·°C），当时大气压为一个标准大气压]。【答案】

不可再生

9×106

100【详解】[1]天然气随着开采使用会逐渐枯竭，属于不可再生能源。[2]完全燃烧0.3m3的天然气给水箱中的水加热，放出的热量[3]放出热量的84%被水吸收，则由可得水吸收的热量由可得水的温度变化由于当时大气压为一个标准大气压，水的初温为15°C，加热后温度不能高于100°C，所以最后水被加热到100°C。11．有一种利用太阳能电源工作的新型动力车，它上面的太阳能板接收太阳辐射的能量，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。（1）太阳能属于_______（选填“可”或“不可”）再生能源；（2）电动机正常工作时，将电能主要转化为_______能。若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是_______m/s。【答案】

可

机械

6.4【详解】(1)[1]可再生能源是可以源源不断地从自然界获得的能源，太阳能属于可再生能源。(2)[2]电动机工作时的能量转化是把电能转化为机械能。[3]太阳能电池板1s输出的电能是电动机工作时，主要把电能转化为机械能，由得，每秒内电能转化成的机械能是电动机输出的功率是因为该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，根据可知，该车匀速行驶的速度是该车匀速行驶的速度是。四、简答题12．“嫦娥三号”探测器主要由两大部分构成：着陆器和巡视器，其中巡视器就是我们俗称“玉兔”的月球车（如图所示）网上有许多学生和科学爱好者问了许多关于月球车的有趣问题，你能帮他回答吗？（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布．设计什么样的月球车轮才能方便它在月球表面行驶？（2）月球车为什么不使用减震性能更好的充气轮胎？（3）月球车的主要能量来源是什么？【答案】（1）见详解；（2）见详解；（3）见详解【详解】答：（1）月球车轮子表面积要做得更大，减小对月球表面的压强，不至于陷进松软的月壤中；采用轮脚复合式轮子，平地靠轮子行走，遇到小的障碍可以变“轮”为“腿”，越过障碍。（2）月球表面的昼夜温差超过300℃，橡胶不可能在如此大的温度范围内保持弹性与强度；月球上没有空气，表面没有大气压，充气轮胎易爆裂。（3）月球车白天主要靠太阳能电池板供电；夜晚主要靠电池供电。五、综合题13．阅读下列材料，回答问题。超级快充我国的华为公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其他通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为2021年9月上市的“nova9”不仅采用4300mA•h超大容量电池，还采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半以上，极大方便了人们的使用。其电池的部分参数如下：电池名称锂离子聚合物电池电压3.7V容量4300mA•h（1）表格中的“容量”可由电流与___________（选填“时间”或“电压”）的乘积所得；给电池充电的过程中，电能转化为___________能；（2）有两个充电器，一个标有“输出5V600mA”字样，它的充电功率是___________W，另一个标有“输出11V6A”字样。其中有一个是超级快速充电器，假设其充电效率为80%，则选用超级快速充电器将上述电池从零到充满电需要___________min（保留整数）；（3）小光发现该电池充电时间大概需要40min，他认为充电过程功率应该不是保持全程66W，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图所示，则前20分钟充电消耗的电能是___________J，后20分钟充电消耗的电能是___________（不考虑充电时的电能损耗）。【答案】

时间

化学

3

18

46200

11076J【详解】（1）[1]已知电池的容量是“4300mA•h”，mA是电流的常用单位，h是时间的常用单位，所以“容量”是电流与通电时间的乘积。[2]给电池充电的过程，消耗的是电能，获得的是化学能，电能向化学能转化。（2）[3]一个充电器标有“输出5V600mA”字样，它的充电功率是[4]第二个充电器为快速充电器，充满电储存的电能由充电效率可得，电池充电器消耗的电能由可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间（3）[5]由U﹣t图像知，前20min的充电电压为11V，前20min内，0~5min的充电电流为6A，5~10min的充电电流为4A，10~20min的充电电流为2A，由可得，前20min充电消耗的电能[6]不考虑充电时的电能损耗，则充电消耗的总电能则后20min充电消耗的电能14．阅读短文，回答问题。风光互补路灯系统如图所示，我市某校园的路灯使用了风光互补路灯系统，它既可以通过太阳能电池板独立发电，也可以通过风力发电机独立发电，还可以两者同时发电，将电能储存在蓄电池内晚上供LED路灯照明时使用，蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至少留20%就停止电能输出，这样可延长蓄电池的寿命。查得该型号风光互补路灯技术参数如下表。其中光电转换率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率；蓄电池的容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积；最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率：风力发电机太阳能电池板蓄电池LED灯最大限制风速12m/s电池板面积0.5m2蓄电池容量90Ah额定电压12V最大输出功率400W光电转换效率10%额定电压12V额定功率60W（1）风光互补路灯上风力发电机的输出功率与风速关系如图所示，下列说法正确的是___________；A．只要有风，机组就能产生电能B．风速越大，机组产生的电功率一定越大C．当夜晚气温为0℃时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能D．风力发电机启动后，将风的动能转化为电能，再转化为化学能存储在蓄电池（2）该LED路灯正常发光时的电流为___________A，充满电的蓄电池以额定电压对LED路灯供电，为使蓄电池的使用寿命更长，持续供电时间不能超过___________h，和普通白炽灯相比，LED路灯与300W的白炽灯亮度相当，则可节能___________%；（3）当阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出总功率为___________W；已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比（风速在规定范围内），当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率为___________W；若以这样的风速与光照，给蓄电池充50%的电需要___________h；（4）我市某校园的路灯采用该风光互补路灯来照明，已知路灯共20盏，每天正常工作10h，则一年按开灯300天计算，消耗的电能如果用烧煤发出的电对该路灯供电（已知煤电转换关系为β=0.4kg/kW•h）；则节约煤多少千克___________。（写出具体解答过程）【答案】

D

5

14.4

80

50

50

5.4

1440【详解】（1）[1]AB．由图可知，风速大于，小于时，风力发电机的输出功率为零，根据知，不产生电能，故AB错误；C．内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，分子永不停息运动，分子动能不为零，所以一切物体都具有内能，故C错误；D．风力发电机启动后，将风的动能转化为电能，而后给蓄电池充电，电能又转化为化学能存储在蓄电池，故D正确。故选D。（2）[2]由可得，路灯正常发光时的电流为[3]蓄电池的容量放电时至少留20%停止输出，则可放电的容量又因为，所以持续供电时间[4]60W的LED灯与300W的白炽灯亮度相当，可节能（3）[5]由太阳能电池板的参数可知，太阳能电池板的输出功率[6]风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比（风速在规定范围内），即当最大风速时最大功率则当v=6m/s时，风力发电的输出功率[7]若以这样的风速与光照，给蓄电池充50%的电，则有代入数据得解得（4）[8]路灯共20盏，每天正常工作10h，需要消耗的电能为一年按开灯300天计算，则消耗的电能为又由煤电转换关系可得，一年节约煤的质量答：节约煤1440千克。15．中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“方向”或“可逆”）性。（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。【答案】

不同

斥力

方向

电流

不做功

能【详解】（1）[1]核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理。它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应，是可加控制的。与氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核的核聚变方式不同。[2]由于同种电荷相互排斥，故带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电斥力。[3]能量转化具有方向性，在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，所以我们要节约能源。（2）[4]奥斯特实验表明通电导体周围存在着磁场，EAST装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，强磁场产生强磁力约束氘、氚原子核在真空室的环形轨道内运动。[5]由材料知，氘、氚原子核运动方向始终与磁力方向垂直，没有在磁力方向上移动距离，故磁力对氘、氚原子核不做功。[6]氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向时刻在变化，故该过程能说明磁力可以改变物体的运动状态。16．阅读短文，回答问题。太阳能混合动力游船如图所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。首次将太阳能电力导入游船动力，船体配有最具标志性且极具特色的太阳翼，太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，满载时排水量为60吨。“尚德国盛号”驾驶室里有一个GPS（全球卫星定位系统）接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，LED灯是一种高效的节能光源，该LED灯泡的额定电压为36V、额定功率为10W，与普通白炽灯相比，在达到相同亮度的条件下，LED灯可以节约80%的电能，大大降低能源损耗。“尚德国盛号”年发电量可达1.7×104kW·h，相当于每年节约标准煤约6×103kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t。豪华、超前、节能、环保尽让中外游客用更低碳的方式来欣赏浦江美景。（1）太阳能电池板是将太阳能转化为______，GPS全球卫星定位系统是靠______传递信息的；（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力为______N；（3）“尚德国盛号”使用的LED灯与功率为______W的白炽灯亮度相当。小明经过调查LED灯的发光效率（电能转化为光能的效率）为35%，则该白炽灯的发光效率为______；（4）该游船的动力由电动机提供，电动机的转换效率是指所输出的机械能与电源提供的电能之比。在转换效率η一定时，其耗电功率与转速n的立方成正比，系数为k1、而行驶速度与电机转速n成正比，系数为k2.，当游船匀速直线行驶时，所受阻力f与电机转速n的关系为f=______（用以上字母表示）。【答案】

电能

电磁波

50

7%

【详解】（1）[1]由题中信息可知“尚德国盛号”上的太阳翼年发电量可达1.7×104kW·h，所以太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置。[2]GPS全球卫星定位系统是通过接收卫星发射的电磁波来传递信息的。（2）[3]满载乘客时，满载时排水量为60吨，所以游船受到的浮力为游船在东海和黄浦江中行驶时，游船都处于漂浮状态，所受到的浮力大小不变，所以游船从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力仍为。（3）[4]在达到相同亮度的条件下，LED灯可以节约80%的电能，即LED消耗的电能只占白炽灯消耗电能的20%，所以有即所以普通白炽灯的功率为[5]该白织灯和LED发光亮度相当，说明白炽灯和LED灯的实际功率相等，所以因为LED灯的发光效率为，则该白炽灯的发光效率为（4）[6]该游船的耗电功率为转换效率η不变，则获得的机械能功率为船匀速行驶时，牵引力与阻力相等，获得的机械能的功率为船的行驶速度为所以解得阻力为。17．如图，是小宇设计的智能光伏供电系统。光敏电阻R的阻值跟光照有关，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，太阳能电池板、蓄电池与控制器所在电路工作。晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。相关设备技术参数与信息如表所示。太阳能电池板蓄电池LED灯光电转化效率15%额定容量10A·h，额定电压12V额定电压12V，额定功率20W（1）白天，太阳能电池板将太阳能转化为______能，再通过蓄电池转化为______能储存起来；（2）晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。说明光敏电阻R在晚上的阻值比的白天阻值______（选填“大”或“小”）；（3）已知太阳光照射到此太阳能电池板的功率为250W，若太阳光照射4h，电池板能输出电能______kW·h。（4）充满电的蓄电池储存了电能______J，一次可供LED灯正常工作______h（蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出）。【答案】

电

化学

大

0.15

4.32×105

4.8【详解】（1）[1][2]太阳能电池板，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化电能；蓄电池充电时，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能储存起来。（2）[3]白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，说明电磁铁的磁性强，通过电磁铁的电流大，由可知，电路中的总电阻减小，即R的阻值较小，晚上电磁铁磁性弱，通过电磁铁的电流小，衔铁向上弹起，由可知，电路中的总电阻增大，即R的阻值较大，所以R在晚上的阻值比白天大。（3）[4]由表格可知，光电转化效率15%，太阳光照射4h，电池板能输出电能W=Ptη=250W×4h×15%=150W·h=0.15kW·h（4）[5]由表格数据可知电池的额定容量10A·h、额定电压12V，则充满电的蓄电池储存电能W′=UIt=12V×10A×3600s=4.32×105J（5）[6]因蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出，所以，蓄电池能提供的最多电能W″=W′×80%=4.32×105J×80%=3.456×105J一次可供LED灯正常工作18．如图是新农村建设中一道靓丽的风景———风光互补路灯。“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆各时同时发电，井日夜需能，某型号的该路灯额定功率为50W。试问∶（1）风力发电机利用风力发电时，是将_______能转化为电能。（2）“幸福村”安装了这种“风光互补路灯”100盏，如果每天路灯正常工作10h，一个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧多少______千克的天然气所放出的热量？（天然气的热值为6.4×107J/kg）（3）若太阳能的辐射功率为800J/s·m2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），太阳能的光电转换效率为12.5%，太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是多少______？（4）若每个路灯上太阳能电池板的面积为0.8m2，每天有效日照时间8h，则每个路灯上太阳能电池板一天发电多少度______？（5）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？______（答出一点即可）【答案】

机械能

0.8度

节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等。【详解】解：（1）风力发电机利用风力发电时，流动的空气推动发电机转动，是将机械能能转化为电能。（2）100盏路灯一个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧天然气的质量（3）太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是（4）每个路灯上太阳能电池板一天发电（5）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”将风能和太阳能转化为电能，所以利用的是太阳能和风能，使用这些能源的优点是：节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等。答：（1）风力发电机利用风力发电时，是将机械能能转化为电能；（2）如果每天路灯正常工作10h，一个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧的天然气所放出的热量；（3太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是；（4）则每个路灯上太阳能电池板一天发0.8度电；（5）“风光互补路灯”的优点有：节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等。:19．光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，爱因斯坦解释为：光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲），只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面（在红橙黄绿蓝靛紫这七种色光中，红光频率最低，其他色光频率依次增大）。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。如图乙是太阳能电池板工作原理的示意图：当太阳光照射到叠在一起的两片不同的半导体表面时，自由电子在两片半导体相连的接触面（PN结）两侧聚集形成电位差（电压），当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会使电路中产生电流。如图丙中的光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻。它的特点是：入射光强，它的电阻减小；入射光弱，它的电阻增大。光敏电阻一般用于光的测量、光的控制和光电转换。请根据上述材料，回答下列问题：（1）光电效应分为外光电效应和内光电效应，当外光电效应发生时，从物质中激发出的粒子是______；A．原子B．质子C．中子D．电子（2）如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属一定能产生外光电效应是______；A．橙光B．黄光C．绿光D．紫光（3）太阳能电池是依据______（选填“内”或“外”）光电效应工作的，它工作时的能量转化情况：______；（4）如图为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图______。A．B．C．D．【答案】

D

D

内

光能转化为电能

A【详解】（1）[1]由材料可知，外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，故选D。（2）[2]由材料可知，只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，因为紫光的频率大于蓝光的频率，蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，所以紫光照射一定能产生光电效应。（3）[3]太阳能电池是在物体两端产生电压的现象，属于内光电效应。[4]太阳能电池工作时利用了太阳能，转化成了电能，即把光能转化为电能。（4）[5]当光照强度增大时，光敏电阻的阻值减小，电路中的电流增大，且由于外光电效应的存在，其图线有一定的曲度，故A符合题意。20．我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量约54t，发动机的最大总功率为9000kW。为检测飞机性能，进行的测试之一是以最大功率飞行测试。在以最大功率飞行测试时，该飞机以最大飞行速度540km/h飞行了1000km，耗油2200kg。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，燃油的热值为5×107J/kg）（1）飞机发动机在工作过程中，是通过燃油燃烧的方式，把燃油的化学能转化为_______能，再转化为机械能；（2）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积是多少？_______（3）飞机在以最大功率飞行测试过程中，飞机所受的牵引力是多大？_______（4）飞机在该测试过程中，飞机发动机的效率是多大？_______【答案】

内

54.5%【详解】(1)[1]燃油燃烧时，将化学能转化为内能。(2)[2]飞机蓄满水静止在水面上时受到的浮力此时飞机排开水的体积(3)[3]飞机以最大功率飞行测试时所受的牵引力(4)[4]在该测试过程中，飞机消耗的燃油完全燃烧放出的热量发动机做的有用功发动机的效率21．阅读短文，回答问题电动自行车因为具有轻便、快捷和环保箸优点备受大家喜爱。这些电动自行车是以蓄电池作为能量来，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，作了放电余留2即停止电能输出的电路设计。电动机为核心部件，通过控制器调节电流大小来改变速