一、選擇題(每小題5分,共40分)
1.(新素材·現(xiàn)代科技)(2023江蘇蘇州中考)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,與地面進(jìn)行實(shí)時(shí)信息傳輸所使用的是(????????)A.電磁波????B.紅外線????C.超聲波????D.次聲波
解析　在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,與地面進(jìn)行實(shí) 時(shí)信息傳輸所使用的是電磁波。
2.(新素材·現(xiàn)代科技)(2023江蘇鹽城中考)新型“發(fā)電玻璃”利用超薄太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為(　????)A.內(nèi)能????B.化學(xué)能C.電能????D.機(jī)械能
解析　太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。
3.(2023江蘇南通啟秀中學(xué)期末)利用能量的過程就是能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的過程,下列有關(guān)利用能量的表述中,不正確的是?(　????)A.汽油機(jī)做功沖程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.搓手取暖,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.用干電池供電,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.電爐工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
解析　汽油機(jī)做功沖程中,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,故A錯(cuò)誤;搓 手取暖,是通過做功的方式改變內(nèi)能,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能, 故B正確;用干電池供電,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故C正確;電爐 工作時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D正確。
4.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是?(　????)A.在真空中,電磁波的波長越長,傳播的速度越快B.光的實(shí)質(zhì)是電磁波,各種電磁波在真空中的傳播速度都為 3×105 km/sC.電磁波的形式多種多樣,γ射線、X射線、可見光、激光、 超聲波等都是電磁波D.電磁波的傳播不需要介質(zhì),電磁波不能在玻璃中傳播
解析　光的實(shí)質(zhì)是電磁波,在真空中,所有電磁波的傳播速度 都相同,約為3×105 km/s,故A錯(cuò)誤,B正確;超聲波不是電磁波, 故C錯(cuò)誤;電磁波能在玻璃中傳播,故D錯(cuò)誤。
5.如圖是電磁波家族。目前主流的無線WiFi網(wǎng)絡(luò)常用的頻 率約是2.4 GHz(即2.4×109 Hz)。根據(jù)所給信息,可以推測 WiFi信號(hào)?(　????)?
A.頻率比可見光小B.屬于紅外線 C.波長比可見光短D.在真空中傳播的速度比可見光小
解析????WiFi信號(hào)的頻率約是2.4 GHz(即2.4×109 Hz),由題圖 知WiFi信號(hào)的頻率比可見光小,A正確;WiFi信號(hào)屬于無線電 波,B錯(cuò)誤;無線電波信號(hào)的頻率小于可見光的頻率,各種電磁 波在真空中傳播的速度相同,約為3×108 m/s,根據(jù)v=λf可知, WiFi信號(hào)的波長大于可見光的波長,C、D錯(cuò)誤。
6.(2024江蘇南通實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化與守恒,下列說法正確的是(　????)A.任何制造永動(dòng)機(jī)的設(shè)想,無論看上去多么巧妙,都是一種徒勞B.空調(diào)機(jī)既能制熱,也能制冷,說明熱傳遞不存在方向性C.自然界的能量是守恒的,所以說能源危機(jī)不過是杞人憂天D.一個(gè)單擺來回?cái)[動(dòng)很多次后總會(huì)停下來,說明這個(gè)過程的 能量不守恒
解析　永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,不可能制成,故A正確;能量 轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性是指自然界中許多自發(fā)的過程都是有 方向的,空調(diào)機(jī)工作過程中電流做功,不屬于自發(fā)過程,故B錯(cuò) 誤;雖然自然界的能量是守恒的,但存在能量耗散,耗散的能 量很難或無法再利用,故C錯(cuò)誤;單擺在來回?cái)[動(dòng)許多次后總 會(huì)停下來,是由于摩擦等各種因素,使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式 的能量,但能量是守恒的,故D錯(cuò)誤。
7.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024江蘇蘇州景范中學(xué)模擬)如圖所示,材質(zhì)均勻的弧形軌道固定在豎直平面,將小球置于軌道的頂端A點(diǎn),小球具有的機(jī)械能為100 J。讓小球從A點(diǎn)由靜止開始滾動(dòng),到右側(cè)所能達(dá)到的最高位置為B點(diǎn),此時(shí)具有的機(jī)械能為80 J,隨即小球向左側(cè)滾動(dòng),到左側(cè)所能達(dá)到的最高位置為C點(diǎn)(未畫出),從B到C的過程中小球克服摩擦做的功可能是(不計(jì)空氣阻力)(　????)
?A.10 J????B.20 J????C.60 J????D.70 J
解析　由題意可知,小球在與軌道摩擦的過程中,其機(jī)械能轉(zhuǎn) 化為內(nèi)能。不計(jì)空氣阻力,小球從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí),機(jī)械能從1 00 J減小為80 J,減少了20 J。而從B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)時(shí),其通過軌 道的長度應(yīng)該比AB段短,所以機(jī)械能的減少量應(yīng)該小于20 J, 故A正確。
8.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024江蘇蘇州立達(dá)中學(xué)模擬)小華準(zhǔn)備參加玩具賽車比賽,他運(yùn)用如圖所示的電路來挑選一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動(dòng)機(jī)。設(shè)電池的電壓恒定不變,他先用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸,使其不轉(zhuǎn)動(dòng),閉合開關(guān)后讀出電流表的讀數(shù)為1 A;然后放手,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),又讀出電流表的讀數(shù)為0.3 A。則該玩具電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為(　????)
?A.90%????B.70%????C.30%????D.76.9%
解析　電動(dòng)機(jī)的電阻:R=?,電動(dòng)機(jī)消耗的總功率:P總=UI2,發(fā)熱功率:P熱=?R=?,轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的功率:P動(dòng)=P總-P熱=U×I2-?×?=?,電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率:η=?=?=?=70%。
二、填空題(每空2分,共26分)
9.(新考法·設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))(2024江蘇啟東中學(xué)模擬)如圖,取一節(jié)舊的干電池和一根導(dǎo)線,靠近收音機(jī),將導(dǎo)線的一端與電池的一極相連,再用導(dǎo)線的另一端與電池的另一極時(shí)斷時(shí)續(xù)地接觸。從收音機(jī)里聽到了“咔嚓、咔嚓”的聲音,這個(gè)現(xiàn)象反映了　　? ???的電流能在周圍的空間產(chǎn)生電磁波。如果把收音機(jī)放入一個(gè)密閉的金屬盒中,進(jìn)行同樣的操作,　　????(選填“能”或“不能”)聽到“咔嚓”聲,這說明密閉的金屬盒能　　????電磁波。
解析　導(dǎo)線中迅速變化的電流能在周圍的空間產(chǎn)生電磁 波。因?yàn)榻饘賹?duì)電磁波有屏蔽作用,因此不能從密閉金屬盒 中的收音機(jī)里聽到“咔嚓”聲。
10.(新素材·現(xiàn)代科技)(2024江蘇泰州海軍中學(xué)模擬)汽車北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與通信衛(wèi)星之間通過　　　????傳遞信息,其在真空中的傳播速度約為　　　　????m/s;如圖所示是表示音頻、視頻和射頻三種信號(hào)的波形示意圖,頻率最高的是????　????信號(hào)。如圖所示的光纖通信利用了激光在光導(dǎo)纖維中經(jīng)過多次　　????從一端傳到另一端。??????
甲　　　　　　　　　乙
解析　汽車北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與通信衛(wèi)星之間通過電磁波 來傳遞信息;電磁波在真空中的傳播速度約為3.0×108 m/s;頻 率是指物體在1 s內(nèi)振動(dòng)的次數(shù),即描述物體振動(dòng)快慢的物理 量,分析波形示意圖可得,音頻信號(hào)振動(dòng)得最慢,射頻信號(hào)振 動(dòng)得最快;光纖通信利用了激光在光導(dǎo)纖維中經(jīng)過多次反射 從一端傳到另一端。
11.(新情境·道德修養(yǎng))(新獨(dú)家原創(chuàng))電動(dòng)汽車因其智能化和舒適性正在快速普及。它在行駛時(shí)將電能主要轉(zhuǎn)化為　? ???????;電動(dòng)汽車都有能量回收裝置,在剎車時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。有人認(rèn)為,只要不斷改進(jìn),這種汽車就可以一邊行駛,一邊發(fā)電,永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,這種觀念違背了　　　　 　????;在汽車制動(dòng)時(shí),地面、輪胎及空氣等獲得的內(nèi)能,無法自動(dòng)轉(zhuǎn)化回去,這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有?? ??。
解析　電動(dòng)汽車在行駛時(shí),消耗電能,獲得機(jī)械能,因此是將 電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;無論技術(shù)如何改進(jìn),汽車也不可能一 邊行駛,一邊發(fā)電,永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,因?yàn)槟芰吭谵D(zhuǎn)化過程中必 然會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或做額外功消耗掉,因此這種 觀念違背了能量守恒定律;在汽車制動(dòng)時(shí),地面、輪胎及空氣 等獲得的內(nèi)能,無法自動(dòng)轉(zhuǎn)化回去,這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)移和轉(zhuǎn) 化具有方向性。
12.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(新獨(dú)家原創(chuàng))小明家安裝了一臺(tái)燃?xì)鉄崴?銘牌標(biāo)有“室溫25 ℃下熱效率為92%”,他想驗(yàn)證熱水器的實(shí)際加熱效率是否與標(biāo)識(shí)一致。他在室溫為10 ℃時(shí),測得自來水流入熱水器時(shí)的溫度恒為15 ℃,熱水器出水溫度恒為40 ℃。當(dāng)放出40 L的熱水后,觀察到燃?xì)獗硐牧?.15 m3天然氣。則水吸收的熱量是　　　　????J,熱水器的實(shí)際加熱效率是　? ???,你認(rèn)為造成差距的主要原因是　　　　 。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然氣=3.2×107 J/m3]
解析　已知熱水的體積V=40 L=0.04 m3,熱水的質(zhì)量為m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×0.04 m3=40 kg;水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)= 4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃-15 ℃)=4.2×106 J;消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=q天然氣V'=3.2×107 J/m3×0.15 m3=4.8×106 J,則熱水器的實(shí)際加熱效率η=?=?=87.5%;銘牌上標(biāo)有“室溫25 ℃下熱效率為92%”,而測量環(huán)境氣溫為10 ℃,熱水器向周圍環(huán)境散失的熱量變大,導(dǎo)致熱效率變小。
三、解答題(13題12分,14題12分,15題10分,共32分。解答13、14題時(shí)應(yīng)有必要的解題過程)
13.(2023江蘇蘇州星灣學(xué)校期末)共享單車普及后,王老師由原來開汽車上班改成騎共享單車上班,共享單車具有衛(wèi)星定位功能,方便人們用手機(jī)尋找到附近共享單車的具體位置,它的前車筐裝有一個(gè)太陽能電池板,為衛(wèi)星定位系統(tǒng)供電。(1)太陽能電池板工作時(shí),把太陽能轉(zhuǎn)化為　 ????能。衛(wèi)星定位系統(tǒng)工作是靠　　 ????來實(shí)現(xiàn)定位的。
(2)王老師上班騎車的平均速度為15 km/h,騎行時(shí)間為20 min,比以前開汽車走相同的路上班能減少排放多少千克二氧化碳?(王老師開汽車上班的油耗為0.1 L/km,燃燒1 L汽油要排放2.4 kg二氧化碳)
解析????(1)太陽能電池板能把太陽能轉(zhuǎn)化為電能;衛(wèi)星定位系 統(tǒng)工作是靠電磁波來實(shí)現(xiàn)定位的;(2)由v=?可知王老師騎車上班通過的距離為s=vt=15 km/h×20×? h=5 km,則開汽車通過5 km的路程消耗汽油的體積為V=5 km×0.1 L/km=0.5 L,排 放二氧化碳的質(zhì)量m=0.5 L×2.4 kg/L=1.2 kg,故王老師騎車上班比以前開汽車走相同的路上班能減少排放1.2 kg二氧化碳。
14.(跨學(xué)科·物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展)(2024江蘇南京玄武期末)氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最理想的能源,氫燃料新能源公交車逐漸在不少城市投放使用。氫燃料的熱值為1.4×108 J/kg,求:(1)質(zhì)量為1.2 kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量;(2)如果氫燃料公交車以140 kW的恒定功率勻速行駛,1.2 kg 的氫燃料完全燃燒釋放的能量能使該公交車勻速行駛10 min,則氫能源公交車動(dòng)力系統(tǒng)的效率是多少。
解析????(1)1.2 kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量Q放=m氫q氫=1.2 kg×1.4×108 J/kg=1.68×108 J;(2)公交車以恒定功率勻速行駛10 min消耗的能W=Pt=140×103 W×10×60 s=0.84×108 J,則氫燃料公交車動(dòng)力系統(tǒng)的效率η=?=?=50%。
15.(新素材·現(xiàn)代科技)(2024江蘇泰州海軍中學(xué)期末)閱讀下列短文,回答問題。太陽能汽車太陽能汽車是一種靠太陽能來驅(qū)動(dòng)的汽車,相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū) 動(dòng)的汽車,太陽能汽車是真正的零排放。從某種意義上講,太 陽能汽車也是電動(dòng)汽車的一種,所不同的是電動(dòng)汽車的蓄電 池靠工業(yè)電網(wǎng)充電,而太陽能汽車用的是太陽能電池。太陽 能汽車使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能,用來驅(qū)動(dòng)汽車的
電動(dòng)機(jī)以及用作汽車輔助設(shè)備的能源,多余電能會(huì)在鋰電池中儲(chǔ)存起來備用,如圖甲所示為某公司設(shè)計(jì)的太陽能概念汽 車,車頂和車頭蓋配置了高效率的多晶硅太陽能電池板,該車 的最高車速能達(dá)到100 km/h。而無太陽光時(shí)最大續(xù)航能力 在75 km左右,太陽能電池板驅(qū)動(dòng)汽車以及給鋰電池組充電 的示意圖如圖乙所示。??????
(1)太陽能屬于清潔能源,也屬于　　　????(選填“可再生” 或“不可再生”)能源;太陽能電池工作過程中利用太陽能轉(zhuǎn) 化為　　????能。(2)單塊太陽能電池板在陽光的照射下輸出電壓為25 V,若某時(shí)刻的輸出電流為4 A,則此時(shí)單塊電池板的輸出功率為??? ?????W,電池板接收太陽能輻射的功率　　????(選填“大于”“小于”或“等于”)輸出功率。
(3)若鋰電池組的規(guī)格為“180 V????100 A·h”,在晚上行車時(shí), 汽車以60 km/h勻速行駛,電動(dòng)機(jī)的功率為14 kW,輔助設(shè)備功率為1 kW,則理論上充滿電的汽車最大行駛路程為　　????km。(4)為了提高太陽能汽車的續(xù)航能力,從太陽能電池板的角度 看,你認(rèn)為可以采取的措施有　　　　　　　　????(合理即可)。
解析????(1)太陽能屬于清潔能源,也屬于可再生能源;太陽能 電池工作過程中將太陽能轉(zhuǎn)化為電能;(2)此時(shí)單塊電池板的 輸出功率為P=UI=25 V×4 A=100 W;太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效 率小于100%,故電池板接收太陽能輻射的功率大于輸出功 率;(3)鋰電池可提供的最大電能W=U'I't=180 V×100 A×1×3 6 00 s=6.48×107 J=18 kW·h,根據(jù)P=?可知,理論上充滿電的汽車最大行駛時(shí)間t'=?=?=1.2 h,根據(jù)v=?可知,理論

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