9年級(jí)-10-能源與可持續(xù)發(fā)展（原卷版）-全國(guó)初中物理競(jìng)賽試題編選

試卷第=page77頁(yè)，共=sectionpages77頁(yè)試卷第=page66頁(yè)，共=sectionpages77頁(yè)《能源與可持續(xù)發(fā)展》全國(guó)初中物理競(jìng)賽試題精編一、單選題1．如圖是手電筒的電路圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．電池的作用是消耗電能B．燈泡將光能轉(zhuǎn)化為電能C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，a處有電流，b處沒(méi)有電流D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，a和b之間仍有電壓2．如圖所示是武漢市的氫能源公交車。這種公交車不用加油、無(wú)需充電，3分鐘“喝”滿氫氣，就能一口氣跑上600公里，且全程零碳排放，連“滴”出來(lái)的水也能直接飲用。下列說(shuō)法正確的是（

）

A．氫能源公交車使用的氫能源是一次能源B．停在站臺(tái)上的公交車以旁邊緩緩出站的另一輛公交車為參照物是靜止的C．公交車發(fā)動(dòng)機(jī)的能量損失中，燃?xì)鈳ё叩哪芰孔钌貲．汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能3．下列關(guān)于材料、能源及信息的說(shuō)法中，正確的是（）A．半導(dǎo)體元件具有許多獨(dú)特的功能，半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦訠．煤、石油、天然氣、太陽(yáng)能都是不可再生能源C．光波、無(wú)線電波、聲波都可以在真空中傳播D．汽車上安裝的倒車?yán)走_(dá)是利用電磁波來(lái)傳遞信息的4．勤勞的中華民族創(chuàng)造了燦爛的華夏文明，在眾多領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步。下列關(guān)于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的成就和應(yīng)用描述完全正確的有（）①四大發(fā)明中的“指南針”——司南能指示南北方向是受地磁場(chǎng)的作用②1293年，郭守敬在通惠河上建造了船閘，這一創(chuàng)舉利用了連通器原理③冬奧會(huì)的“巡檢機(jī)器狗”將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)電磁波傳遞到指揮中心④“玉兔2號(hào)”月球車在月球背面留下屬于中國(guó)的第一道印記，說(shuō)明力可以改變物體的形狀⑤“華龍一號(hào)”核反應(yīng)堆利用核聚變進(jìn)行發(fā)電，所用核燃料屬于可再生能源⑥“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組刷新了中國(guó)速度，高速行駛時(shí)，周圍空氣的流速大，壓強(qiáng)也大A．①②③④ B．①②③⑤ C．③④⑤⑥ D．②③④⑥5．關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化與守恒，下列說(shuō)法中正確的是（）A．能量守恒定律只適用于能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程B．給手機(jī)充電時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．“摩擦生熱”是創(chuàng)造了熱，它不符合能量守恒定律D．由于能的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)二、填空題6．2022年11月25日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)自主研制F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)正式完工發(fā)運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)在重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域完成了從“0”到“1”的突破。（1）燃?xì)廨啓C(jī)（選填“屬于”或“不屬于”）熱機(jī)。在燃?xì)廨啓C(jī)的軸承中加入潤(rùn)滑油可以（選填“增大”或“減小”）摩擦。（2）F級(jí)聯(lián)合循環(huán)一小時(shí)發(fā)電量可達(dá)7萬(wàn)千瓦時(shí)，則該過(guò)程中其功率為W，產(chǎn)生的電能是（選填“一”或“二”）次能源。燃?xì)廨啓C(jī)工作壓強(qiáng)為18個(gè)大氣壓，該環(huán)境下手掌面積大小的零件上受到的壓力約為（選填“2×102、2×103或2×104）。（3）已知F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的單循環(huán)熱效率可達(dá)38%，E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的單循環(huán)熱效率為34%。某裝備E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的驅(qū)逐艦進(jìn)行一次巡航任務(wù)需要消耗燃油760t，若改裝成F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)可節(jié)約燃油t。

7．隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)汽車正逐漸成為新時(shí)代的選擇。（1）純電動(dòng)汽車通過(guò)電池提供動(dòng)力，電能屬于（選填“一”或“二”）次能源。純電動(dòng)汽車由于沒(méi)有安裝（選填“內(nèi)燃機(jī)”或“電動(dòng)機(jī)”），它比燃油汽車噪聲小，這是在（選填“聲源處”或“人耳處”）減弱噪聲。（2）電池的能量密度是指電池可以充入的最大電能與電池質(zhì)量的比值。電池的能量密度隨環(huán)境溫度的降低而降低，同一輛電動(dòng)汽車在夏季的續(xù)航里程（充滿電后最大行駛路程）比冬季更（選填“短”或“長(zhǎng)”）。某電動(dòng)汽車電池的質(zhì)量為400kg，充滿電后，在平直路面上以80km/h的速度勻速行駛時(shí)，受到的平均阻力為720N，續(xù)航里程為400km。該電動(dòng)汽車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為80%，其電池的能量密度為kW·h/kg。若行駛過(guò)程中電池的輸出電壓為400V，則電池的輸出電流為A。8．停車難是如今城市普遍存在的問(wèn)題，圖甲是“路邊空中存車亭”，存車時(shí)只需40秒就可以把車子“鎖上天”。圖乙為“存車亭”的工作原理圖，其中A為存車架，圖甲圖乙為桿OB的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，桿的E端固定懸掛泊車裝置，BC為牽引OB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)。存車時(shí)，汽車開(kāi)到存架上，電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩BC將桿OB拉到一定高度固定；取車時(shí)，將OB桿放下使存車架落回地面。請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械各部分的摩擦力）：（1）汽車在給我們的生活提供便利的同時(shí)，也給環(huán)境造成污染。汽車行駛過(guò)程中冒“黑煙”時(shí)，對(duì)環(huán)境的污染尤為嚴(yán)重，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將（選填“升高”或“不變”或“降低”）。某臺(tái)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，在1s內(nèi)，汽油機(jī)完成個(gè)工作循環(huán)；（2）如圖乙所示，滑輪的作用是；（3）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)兩端的電壓為220V，通過(guò)線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為2Ω，那么它在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為%（保留一位小數(shù)）；（4）“存車亭”遮陽(yáng)棚上裝有太陽(yáng)能光電板，給蓄電池充電，再由蓄電池給電動(dòng)機(jī)供電。太陽(yáng)能來(lái)源于太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核（選填“聚變”或“裂變”）。三、實(shí)驗(yàn)題9．隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的不斷深入，太陽(yáng)能路燈已經(jīng)在廣大農(nóng)村社區(qū)隨處可見(jiàn)．太陽(yáng)能路燈的核心部件是光電板，光電板可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存或直接對(duì)外供電．翱翔科創(chuàng)興趣小組想探究影響光電板吸收太陽(yáng)能的多少與哪些因素有關(guān)，為此他們提出了如下猜想：猜想1：光電板吸收太陽(yáng)能的多少可能與光電板的面積有關(guān)；猜想2：光電板吸收太陽(yáng)能的多少可能與光電板的光照時(shí)間有關(guān)；猜想3：光電板吸收太陽(yáng)能的多少可能與光電板的顏色有關(guān)。根據(jù)以上猜想，他們把不同大小、涂有不同顏色的光電板正對(duì)太陽(yáng)光照射不同的時(shí)間，然后再分別讓它們對(duì)小燈泡供電直到小燈泡熄滅，并記錄小燈泡發(fā)光時(shí)間于下表中：序號(hào)光電板的面積（m2）光照時(shí)間（min）光電板表面所涂顏色小燈泡發(fā)光時(shí)間（s）10.110黑色18020.110綠色12030.110白色3040.210黑色36050.310黑色54060.120黑色36070.130黑色540請(qǐng)完成下面的問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)比較來(lái)比較光電板吸收太陽(yáng)能的多少的。（2）每次實(shí)驗(yàn)中所選用的小燈泡的規(guī)格應(yīng)該是（選填“相同”或“不同”）的。（3）要驗(yàn)證猜想1，需要分析表中（填表中的序號(hào)）三組數(shù)據(jù)；分析表中1、6、7三組數(shù)據(jù)，我們可以得出結(jié)論：（寫(xiě)明比例關(guān)系）；分析表中數(shù)據(jù)還可得到：太陽(yáng)能光電板表面涂層用色最好。（4）如果把小燈泡換成同樣亮度的LED燈，LED燈的發(fā)光時(shí)間將（選填“增加”“不變”或“減少”）。（5）根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，我們猜想光電板吸收太陽(yáng)能的多少還與等因素有關(guān)。四、綜合題10．“SmartflowerPop”是一款太陽(yáng)能電池板，它能確保與日照方向始終垂直，使其吸收的太陽(yáng)能最多.該電池板有自動(dòng)清潔裝置，它的工作效率比沾滿灰灰塵的電池板更高，白天，太陽(yáng)能電池發(fā)出的電可直接接供給家用電器工作，多余部分存儲(chǔ)在蓄電池中。（1）太陽(yáng)能屬于（選填“常規(guī)”或“新”）能源，太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)化為能；（2）“SmartfloserPop”晚間自動(dòng)清潔一次需要1h，此時(shí)的耗電功率為1kw，則自動(dòng)清潔一次消耗的電能為多少焦？與多少千克的焦炭完全燃燒產(chǎn)生的熱量相等（焦炭的熱值3×107J/kg）；（3）若葉片面積為25m2，白天太陽(yáng)能電池接收太陽(yáng)輻射的平均功率為1000W/m2，光電轉(zhuǎn)化效率為20%，某日，白天家庭耗電的平均功率為4kW，電池的充電效率為84%，晚上若將當(dāng)天存儲(chǔ)的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可將60kg的水從20加熱到68，求當(dāng)天的日照時(shí)間為多少小時(shí)?[水的比熱容為4.2×103J/（kg·）]。11．如圖所示是“神舟十一號(hào)”飛船的返回艙.返回艙又稱座艙,是航天員往返太空時(shí)乘坐的艙段,為密閉結(jié)構(gòu),前端有艙門.返回艙重返地球時(shí),為避免與大氣劇烈摩擦產(chǎn)生的高熱燒穿艙壁,返回艙表面涂有防熱材料.已知物體所具有的重力勢(shì)能E和高度h的關(guān)系是Ep=mgh,若返回艙的總質(zhì)量為M,其中防熱材料的質(zhì)量為m,比熱容為c,若返回艙進(jìn)入大氣層后,下落時(shí)減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的40%被防熱材料吸收.（1）請(qǐng)推導(dǎo)返回艙進(jìn)入大氣層后,返回艙下落高度△h和吸熱材料升高的溫度Δt的關(guān)系表達(dá)式.

（2）已知返回艙的總質(zhì)量為3×103kg,其中防熱材料的質(zhì)量為500kg,比熱容為4×103J/(kg.℃),則飛船在大氣層中下落1000m防熱材料升高的溫度是多少?12．2021年5月15日，天問(wèn)一號(hào)成功實(shí)現(xiàn)軟著陸在火星表面，在火星上首次留下中國(guó)印跡，首次實(shí)現(xiàn)通過(guò)一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)跨越而進(jìn)入世界先進(jìn)行列；天問(wèn)一號(hào)降落過(guò)程包括氣動(dòng)減速段、降落傘減速段、動(dòng)力減速段，在動(dòng)力減速段反沖發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，降落至距離火星表面100m時(shí)，先懸停避障然后著陸到火星表面；（1）從開(kāi)始發(fā)射到降落在火星上，探測(cè)器經(jīng)過(guò)近300天的飛行，行程約4億千米，它的平均速度約為km/h；飛行過(guò)程中，北京航天飛行控制中心利用向探測(cè)器傳遞指令，控制其飛行軌道；（2）質(zhì)量為240kg的“祝融號(hào)”火星探測(cè)車隨著陸巡視器一起下落，從距離火星表面100m處到著陸火星表面過(guò)程中，共用時(shí)40s，火星車重力做了多少功？重力做功的功率是多大；（物體在火星表面所受的重力約為地球上的，g取10N/kg）（3）火星表面土壤松軟，為了減小壓強(qiáng)，“祝融號(hào)”共有6個(gè)寬大的輪子，每個(gè)輪子與地面的接觸面積約為250cm2；當(dāng)“祝融號(hào)”靜止于水平火星表面上時(shí)，對(duì)火星表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多大；（4）“祝融號(hào)”火星車用太陽(yáng)能電池提供能源，說(shuō)出這樣做的好處。

13．閱讀短文，回答問(wèn)題。太空能量“供應(yīng)商”——太陽(yáng)能電池帆板太陽(yáng)能電池帆板（簡(jiǎn)稱“電池板”）是為各類太空飛行器提供能源的裝置，被稱為太空能量“供應(yīng)商”。電池板通常裝有“向日器”，有了“向日器”，電池板就像向日葵一樣迎著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。某興趣小組為了研究影響太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電流大小的因素，他們用材料相同、面積分別為S和S'（S＜S'）的“電池板”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并改變電池板與光線的夾角θ，用電流表觀察電流大小，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示。

（1）太陽(yáng)能電池工作時(shí)，是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為能；（2）分析比較圖甲與乙可得，材料、與光線夾角相同的電池板，越大，產(chǎn)生的電流越大；（3）分析比較圖可得：太陽(yáng)能電池帆板安裝“向日器”時(shí)，要盡量使太陽(yáng)光垂直照射電池板；（4）圖丁所示為我國(guó)最新“天宮”與“天和”的組合體。對(duì)太空中的組合體來(lái)說(shuō)，每24個(gè)小時(shí)就有16個(gè)晝夜。每晝30分鐘、每夜分鐘，30分鐘面對(duì)太陽(yáng)的時(shí)間，就是組合體太陽(yáng)能帆板發(fā)電的時(shí)候。帆板發(fā)電時(shí)，一部分電量直接供給組合體，另一部分電量則儲(chǔ)存在柔性砷化鎵薄膜電池里，供黑夜時(shí)使用。黑夜電池在供電時(shí)是把能轉(zhuǎn)化為能。若組合體所在高度電池帆板每平方米接收的太陽(yáng)光能量平均功率值為500W，為了保證每天能夠產(chǎn)生的電能，則組合體電池帆板的總面積至少為m2（太陽(yáng)能電池效率為23%）。14．重力儲(chǔ)能是一種新型儲(chǔ)能方式，它通過(guò)提升或放下重物實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存或釋放，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖1所示。重力儲(chǔ)能可有效提升風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的綜合開(kāi)發(fā)利用水平。某風(fēng)力發(fā)電、重力儲(chǔ)能綜合項(xiàng)目，單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的平均發(fā)電功率為1500kW。某次風(fēng)能充沛時(shí)，系統(tǒng)利用風(fēng)能發(fā)電的富余電能，將2個(gè)質(zhì)量均為的重物從地面提升至30m的高度處，實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存，如圖2所示。根據(jù)相關(guān)信息，完成以下問(wèn)題（g取10N/kg）。（1）風(fēng)能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）若某電動(dòng)汽車每行駛1km的路程需消耗0.2kW·h的電能，單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電1h產(chǎn)生的電能，可供該電動(dòng)汽車行駛的路程是多少？（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)將2個(gè)重物勻速提升至30m高處的過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)重物所做的功是多少？（4）儲(chǔ)能系統(tǒng)將2個(gè)重物從30m高處放回地面的發(fā)電過(guò)程中，產(chǎn)生的電能為，則該過(guò)程的發(fā)電效率是多少？據(jù)某資料介紹，重力儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效率（輸出電能與輸入電能之比）可達(dá)70%以上，請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算，判斷這一數(shù)據(jù)是否可信？（已知系統(tǒng)提升重物的效率為90%）

15．閱讀短文，回答問(wèn)題太陽(yáng)是人類的“能源之母”，太陽(yáng)能可能成為未來(lái)最理想的能源，太陽(yáng)能路燈已經(jīng)成為許多城市的一道靚麗的風(fēng)景線.太陽(yáng)能電池板的材料最主要的是晶體硅材料；太陽(yáng)能電池有很多優(yōu)點(diǎn)，如使用壽命長(zhǎng)，保