20.2能源開發與利用同步練習上海科學版初中物理九年級全集上冊
一、選擇題（本部分共14題，總分28.0分）
如圖所示，科學家正在研究空間發電站，也就是地球同步軌道上的太陽能發電站。下列哪項表述是錯誤的？
A.太陽能來自太陽內部的核聚變
B.太陽能光伏電池將太陽能轉化為內部能量
C.利用微波的能量傳遞特性，可以實現“無線輸電”。
D.以地面接收站為參考，太陽能發電站靜止不動
人類對核能的開發利用不斷取得進展，根據目前的科學研究水平，您認為下列關于原子彈和核電站的表述中，哪些是正確的？
A.核電站可以控制裂變反應的速度
B.原子彈不控制核聚變的鏈式反應
C.原子彈利用的是核裂變，核電站利用的是核聚變。
D.原子彈利用的是核聚變能源物理初中，核電站利用的是核裂變。
下列哪些能源類別都是可再生能源？
A.電力、水電、風電 B.太陽能、地熱能、核能
C.液化氣、沼氣、酒精 D.石油、天然氣、煤炭
全球溫室效應的主要原因和緩解溫室效應危機的重要措施是
A.燃燒大量煤炭、石油和天然氣；創造森林和綠地
B.產生大量二氧化硫等有毒氣體；種植苔蘚吸收二氧化硫
C.人造含氟制冷劑泄漏；使用無氟制冷劑
D. 汽車、工廠排放的廢氣和煙塵，征收排污費，責令整改
2017年中國環境日的主題是“綠水青山就是金山銀山”，旨在動員和引導社會各界樹立強烈的“綠水青山就是金山銀山”意識，尊重自然、適應自然、保護自然。以下哪種獲取電力的方式會加劇溫室效應？
A.火力發電 B.水力發電 C.風力發電 D.核能發電
科學家提出了開發太陽能的新途徑：以水為原料，利用半導體光催化劑將太陽能轉化為氫能，取代化石燃料這一主要能源。下列關于能源的說法中，錯誤的是？
A.化石燃料是不可再生能源
B.太陽能、氫能、化石燃料都是清潔能源
C.與化石燃料相比，氫燃料熱值更高
D.氫氣可以替代化石燃料，減輕溫室效應
雙燃料汽車使用天然氣或汽油作為燃料。下列哪項陳述是正確的？
A.燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多。
B.以天然氣為燃料，汽車發動機的效率可達
C.在壓縮沖程時，燃料混合物的溫度升高，內能增加。
D.與天然氣相比，汽油燃燒時對環境的污染較小。
中國2020年世界環境日的主題是“美麗中國，我是行動者”，以下做法與這一主題不符：
A.垃圾分類B.明火燒烤C.控制汽車喇叭D.堅持綠色出行
全球變暖的主要原因是
臭氧層損耗
森林被砍伐
二氧化碳排放量增加
二氧化硫排放量增加
ABCD
下列哪項關于熱機與環境保護的論述是正確的？
A.大量使用熱機會造成環境污染
B.所有熱機都使用汽油作為燃料
C.汽車排放的廢氣是有毒的。
D.熱機產生的噪聲可以通過熱機上的消聲器完全消除
為進一步強化安全環保意識，濱海縣安監、環保等職能部門近期聯動，對全縣各行各業的安全隱患和肆意排污現象進行嚴查，嚴防企業生產過程中發生重特大事故。
A.濱海縣瀕臨黃海，水資源取之不盡，用之不竭，廢水可得到妥善排放。
B.由于氣體具有流動性，工廠排出的廢氣不會造成環境污染
C.某些工業廢棄物長期隨意堆放，極易發生燃燒爆炸，其燃燒爆炸過程中的能量轉換類似于內燃機的做功沖程。
D.工廠在生產過程中排放的煙塵是分子量為
如圖所示，這是某學校新安裝的太陽能路燈。下列關于太陽能路燈的說法中，錯誤的是？
A.太陽能電池板將陽光轉化為電能
B. LED燈將電能轉化為光能
C.電池在白天將化學能轉化為電能
D.太陽能路燈整個使用過程中，節約能源
2020年河南省將開展氫燃料電池汽車示范推廣，示范期間將推廣符合相關技術指標的燃料電池汽車1000輛以上，平均每輛車累計加氫運行里程超過3萬公里。氫燃料電池是將氫和氧的化學能直接轉化為電能的發電裝置。下列關于氫燃料電池的表述中，哪一項是正確的？
A.其能量轉換過程為：化學能、內能、電能
B.氫和氧的化學能全部轉化為電能
C.氫燃料電池使用的能源是不可再生能源
D.使用氫燃料電池汽車可有效減少城市空氣污染
下列關于原子、原子核和核能的說法哪一項是正確的？
A.原子由原子核和原子核外的質子組成。
B.原子彈是利用核聚變制造的毀滅性武器
C.核反應堆是一種通過受控裂變反應釋放核能的裝置
D.核反應堆有厚厚的保護層，防止核燃料泄漏
二、填空題（本部分共4題，總分8.0分）
我國核動力潛艇“長城”號，是利用核反應堆的“核裂變”或“核聚變”提供動力。核能屬于“新”或“常規”能源。以下是核電站的能量轉換過程。請完成下列內容：核能與電力。南海可燃冰試采成功，表明我國可燃冰開采技術處于世界領先水平。科學家估計，按目前的消耗速度，地球可燃冰儲量可滿足世界80至800年的天然氣需求。可燃冰是一種“可再生”或“不再生”能源。據計算，可燃冰分解釋放出的熱量比天然氣還多。如果可燃冰完全燃燒，產生的熱量至少為J。天然氣的熱值為。試寫出可燃冰的一個優點：。月球和太陽對地球的引力會引起潮汐，每天漲潮和退潮的過程蘊含著巨大的能量，可以利用這些能量來發電。請回答：
在利用潮汐能發電過程中，其能量轉換情況是將海水的能量傳送給發電機，通過發電機轉換成電能。
與火力發電相比，潮汐發電的優點是，缺點是。
核能的開發利用有兩種方式：
核裂變：一個原子的原子核分裂成另一個原子的原子核的核反應。原子核分裂后，裂變繼續進行的現象稱為反應。
核聚變：原子核結合形成原子核的核反應。聚變也叫反應。
3.實驗探究題（本題共2題，總分12.0分）
為響應無錫市政府“打造海綿城市”的號召，小柯設計了如圖所示的市政自動排水裝置模型。控制電路采用電壓12V、最大容量100Ah的蓄電池供電，蓄電池通過“發電玻璃”制成的太陽能電池板充電。為固定電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿ABO、AB::1與圓柱形浮子連接，壓敏電阻的阻值與壓強的關系如下表所示。壓強板、杠桿及硬連桿的質量和電磁鐵線圈的電阻可忽略不計。所用綠燈、紅燈、排水泵的額定電壓均為
壓敏電阻上的壓力
60
120
180
240
300
360
420
480
壓敏電阻R阻值
400
260
180
125
100
80
65
55
“發電玻璃”的面積是多少，它的光電轉換率是多少，控制電路的電池充滿電需要多少小時？太陽輻射到地面每平方米的平均功率按1kW計算
根據設計要求，當水位上升到浮子完全浸沒在水中時，壓敏電阻上的壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動；當水位回落到只有浮子體積浸沒在水中時，硬桿ABO仍處于水平位置，線圈中電流為40mA，排水泵停止工作。小克浮子應選擇多大的重力？浮子的密度是多少？
制作壓敏電阻的材料屬于“導體”或“半導體”類別。在實際調試過程中，小柯發現水位已達到安全位置上限，但排水裝置尚未啟動。在其他條件不變的情況下，為使排水裝置達到設計要求，應將連接在壓敏電阻上的壓板移至“左”或“右”類別。
為了有效利用太陽能，某興趣小組做了一個實驗，研究物體吸收太陽能量和表面顏色的關系。他們將等量的水分別裝入黑白兩色塑料袋中，將溫度計插入其中，綁好后放在陽光下暴曬。每隔一定時間讀取溫度計的讀數，記錄數據如下：
塑料袋
水質
初始溫度
溫度
溫度
溫度
黑色的
白色的
本組學生在實驗中主要采用的科學研究方法是規律；
當白色塑料袋溫度升至時，溫度上升；
通過以上研究我們可以知道：太陽能熱水器集熱管的吸熱面顏色要鮮艷；
太陽能熱水器的集熱管接收太陽能的有效面積是2米，如果每米集熱管每小時接收太陽能約一焦耳，則熱水器在2小時內就能接收約一焦耳的太陽能。
四、計算題（本部分共2題，總分16.0分）
如圖所示，這是一種裝有風力發電機和太陽能電池板的新型路燈。路燈的額定功率為，光伏電池接收到的太陽輻射功率為，吹在風力發電機葉片上的風力與風速的關系如下表所示，將風能轉換成電能的效率為，將太陽能電池將光能轉換成電能的效率為。
風速
10
12
16
風力
15
125
420
1000
2000
3375
8000
在晴朗無風的日子，太陽能電池板發出的電能可以讓路燈正常工作。路燈耗電量是多少？光伏電池將光能轉化為電能的效率有多高？
刮風晴天，陽光充足，風力充足，路燈可以正常工作。當時風速是多少？
隨著人們環保意識的增強，“風光互補路燈”如圖所示，得到了廣泛的應用。有陽光時通過太陽能電池板發電，有風時通過風力發電機發電，當兩者同時可用時，同時發電并將電能輸送到蓄電池儲存起來，供晚上路燈照明使用。為了延長蓄電池的使用壽命，一般充電到10000左右就停止，放電剩余10000左右就停止電力輸出。下表為某型號風光互補路燈系統配置方案相關參數：
風力渦輪機
太陽能電池模塊
最低啟動風速
太陽能電池
最小充電風速
太陽能轉換效率
最大風速限制
電池
最大輸出功率
大功率LED路燈
如果是陰天，沒有風，僅靠電池供電，燈可以正常亮多久？
假如這種“風光互補路燈”的一塊太陽能電池板的總面積為，當它被垂直于太陽光方向放置時，最大的發電功率達到，那么在垂直于太陽光方向的范圍內，太陽能電池板接收到的太陽輻射的最大功率是多少呢？
當風速為時，風力發電機的輸出功率將為。在此風速下，在陽光持續照射下，電池電量僅從 到 充電。求出此過程中太陽能電池板產生的平均功率。
解答與分析
1.【答案】B
【分析】省略
2.【答案】A
【解析】原子彈與核電站都是利用原子核的裂變來釋放能量，但是原子彈不控制裂變的速度，而核電站則控制裂變的速度，讓能量緩慢地釋放出來。
3.【答案】B
【分析】省略
4.【答案】A
【解析】省略
5.【答案】A
【解析】省略
6.【答案】B
【解析】化石燃料屬于不可再生能源能源物理初中，故A正確；化石燃料不是沒有污染的清潔能源，故B錯誤；與化石燃料相比，氫燃料熱值更高，故C正確；氫燃料燃燒后生成的是水，不會產生二氧化碳，所以氫能可以替代化石燃料緩解溫室效應，故D正確。選B。
7.【答案】C
【解析】 答案：燃料的熱值越大，單位質量的燃料完全燃燒時放出的熱量就越多。選項A錯誤。無論燃燒什么燃料，汽車發動機的效率總是小于，所以選項B錯誤。與天然氣相比，汽油燃燒對環境的污染更大。選項D錯誤。
8.【答案】B
【分析】省略
9.【答案】C
【分析】
【分析】
本題主要探討全球氣候變暖的原因，屬于基礎題，可根據教材內容進行分析作答。
造成全球氣候變暖的主要原因一是大量燃燒化石燃料，向大氣中排放二氧化碳，同時強烈吸收地面輻射；二是大量砍伐森林網校頭條，特別是熱帶雨林遭到毀滅性的破壞，導致其吸收和固定二氧化碳的能力降低。
【回答】
臭氧層消耗與全球變暖關系不大，與主題不符。
大規模的砍伐森林，降低了森林吸收和固定二氧化碳的能力，導致二氧化碳相對增加，所以這是正確的。
隨著工業的快速發展，二氧化碳的排放量增加，所以這是正確的。
二氧化硫排放量增加是造成酸雨或者空氣污染的因素，和全球變暖關系不大，不符合題意。
因此選擇C。
10.【答案】A
【解析】答：熱機給人類文明帶來進步，但同時也造成污染。煤炭、石油產品、天然氣等均可作為熱機的燃料，它們燃燒時會產生二氧化碳、二氧化硫等有害氣體。有害氣體不一定是有毒氣體和粉塵，這些都會造成空氣污染。熱機還會產生噪音污染。消聲器可以減少熱機的噪音污染，但不能完全消除。
11.【答案】C
【解析】濱海縣雖然瀕臨黃海，水資源豐富，但并非取之不盡，用之不竭；廢水不能隨意排放，會造成水質污染，故A錯誤；空氣雖然具有流動性，也有一定的自凈能力，但廢氣不能隨意排放，否則會造成嚴重的環境污染，故B錯誤；工業廢棄物如果長期隨意堆積，極易燃燒爆炸，燃燒爆炸過程中的能量轉換類似于內燃機的做功行程，是將內能轉化為機械能的過程，故C正確；工廠在生產過程中排出的煙塵是固體顆粒，而不是分子級的顆粒，故D錯誤。選C。
12.【答案】C
【解析】白天，太陽能電池板給蓄電池充電，太陽能轉化為化學能；晚上，蓄電池給燈供電，將化學能轉化為電能，再轉化為光能。因此A、B正確，C錯誤；能量是守恒的，不會憑空消失或憑空產生。因此，在太陽能路燈的整個使用過程中，能量是守恒的，所以D正確。選C。
13.【答案】D
【解析】氫燃料電池是將化學能直接轉化為電能，故A錯誤；該反應伴隨能量損失，化學能轉化為內能，但內能有一部分與外界交換而損失，故B錯誤；氫燃料電池的原料是氫氣和氧氣，短期內可以從自然界中補充，故屬于可再生能源，故C錯誤；氫氣和氧氣發生反應生成水，因此使用氫燃料電池汽車可實現“零排放”，能有效減少城市空氣污染，故D正確。選D。
14.【答案】C
【解析】原子是由原子核和核外電子組成，故A錯誤；原子彈是利用核裂變制造的核武器，故B錯誤；核電站是利用鈾原子核裂變釋放的核能發電，而核電站的核心設備是核反應堆，通過受控裂變鏈式反應釋放能量，故C正確；核輻射是一種嚴重的環境污染，厚防護層就是為了避免核輻射，故D錯誤。選C。
15.【答案】核裂變
新的
內部能量
機械能
【分析】省略
16.【答案】不可再生
熱值高、污染低、合理
【分析】省略
17.【答案】機械
電
可再生、環保
電源不穩定
【分析】省略
18.【答案】更重
打火機
鏈
打火機
重的
熱核
【分析】省略
19.【答案】半導體正確
【分析】解答：電池充滿電時所儲存的電能為：
，
由于發電玻璃的光電轉換率為，
因此，發電玻璃所接收的太陽能量為：
，
可以得出電池完全充電所需的時間為：
；
當浮子完全浸入水中時，壓敏電阻受到360N的壓力，流過電磁鐵線圈的電流為
由表中數據可知，此時壓敏電阻的阻值為
由于串聯電路中的總電阻等于各個電阻的總和，
因此，固定電阻的阻值是：
，
設連桿在A端所受力為，壓敏電阻在B點所受力為，
從AB::1可以得知AO::1，
由杠桿的平衡條件可得：
，
由力的作用相互性可知，浮體受到A端向下的壓力為：
根據力平衡條件，此時浮體所受浮力為：------
當僅有浮體體積浸入水中時，此時的浮力可由阿基米德原理得出：
此時控制電路中的電流為：
，
由表中數據可知，壓敏電阻處于壓力之下。
由杠桿平衡條件可得：
，
此時浮體所受的浮力為：，即-------
解決方案是：，，
可得浮體的體積
浮體的密度；
制造壓敏電阻的材料是半導體；
在實際調試過程中，小克發現水位已經到達安全位置的上限，但排水裝置卻還沒有啟動。
若控制電路電流太小，其它條件不變，排水裝置必須滿足設計要求。
應減小控制電路中的阻值，以增大控制電路中的電流，從表格數據可以看出，應增大壓敏電阻上的耐壓。
當A端受力及動力臂不變的情況下，由杠桿平衡條件知，當壓板向右移動時，阻力臂減小，可以增大壓敏電阻器所受的壓力。
答：控制電路電池充滿電需要5個小時；
小可應選擇重力為8N的浮漂，浮漂的密度為；
半導體；對的。
根據蓄電池充滿電時所存儲的電能，計算發電玻璃所接收的太陽能量，推算出蓄電池充滿電所需的時間；
控制電路中R和串聯，由表格數據可知壓力為360N，根據串聯電路特性及歐姆定律計算壓敏電阻的阻值。根據杠桿平衡條件計算浮子浸沒時A端所受的力，表示出浮子此時所受的浮力；同理，表示浮子浸入水中時的浮力，通過聯立方程組計算出浮子的重力。利用阿基米德原理和計算出浮子的密度。
制作二極管的材料是半導體材料，常用的材料有：硅、鍺等材料；水位已到達安全位置的上限，但排水裝置還未啟動，應使控制電路中的電流增大，從此分析解決。
本題考查了電功公式、效率公式、串聯電路的特性、歐姆定律、阿基米德原理、密度公式、引力公式、半導體材料、電路的動態分析等，涉及的知識點較多，綜合性較強，有一定的難度。
20.【答案】控制變量黑色
【解析】解答：根據題中的表格，水的質量是一樣的，只是裝水的塑料袋顏色不同。這是為了做研究對比，所以采用控制變量法；
當白色塑料袋溫度上升至時，溫升為；
從表中數據分析可以看出，黑色塑料袋中的水溫明顯高于白色塑料袋中的水溫，因此太陽能熱水器集熱管吸熱面顏色應為黑色；
本熱水器2小時內接收的太陽能為。
因此答案為：控制變量;;黑色;。
控制變量法是指當實驗結果受多個因素影響時，為了研究一個因素的變化對結果的影響，需要控制其他因素保持不變的方法；
溫升是最終溫度與初始溫度的差值；
根據表中數據，相同質量的哪種水在相同時間內溫升更快？
熱水器所吸收的能量是時間-面積輻射強度
本題主要考察物體對太陽能的吸收與表面顏色的關系以及熱量的計算，綜合性較強。
21.【答案】
【分析】省略
22.【答案】;
【分析】電池充電至100%左右時，充電停止，放電剩余100%左右時，電源輸出停止。
電池供電容量：J，
因此該燈的正常點亮時間為： 。
太陽能電池板的總面積為，當它垂直放置在陽光照射的方向時，最大發電量達到，
因此太陽能電池板產生的功率是
從表格數據我們可以看出：
因此該范圍內太陽能電池板接收到的太陽輻射最大功率為：。
電池容量充電1至2J。
經過，
風力發電機發電量：J；
太陽能電池板發電量：J,
所以發電量為： 。
