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第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 提升卷（解析版）
建议用时：60 分钟，满分：100 分
一、选择题（本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意）
1 ．物理学改变了人类的生产、生活方式，因此学好物理很重要，我们要站在巨人的肩膀上。下列有关物理学史的说法中错误的是 ( )
A ．率先用望远镜观察天体运动的科学家是伽利略
B ．普朗克提出了相对论，从根本上冲击了经典物理学体系
C ．最早通过实验研究光的色散现象的物理学家是牛顿
D ．哥白尼提出“ 日心说” ，推翻长期占据统治地位的“地心说” ，从根本上改变人类对宇宙的认识
2 ．关于宇宙，下列说法正确的是 ( )
A ．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B ．现代宇宙观认为，宇宙是不断膨胀的
C ．太阳是宇宙的中心，地球是太阳系的一颗行星
D ．恒星是静止不动的
3 ．通过这一段时间的学习，我们知道了分子很小，如果我们想观察到分子，那么下列仪器可选择使用的是 ( )
A ．天文望远镜 B ．放大镜 C ．光学显微镜 D ．电子显微镜
4 ．一百多年来，科学家们一直在微观世界领域不懈地探索着。下列按空间尺度从大到小排列的顺序是 ( )
A ．分子；细胞；原子 B ．细胞；分子；原子 C ．原子；分子；细胞 D ．分子；原子；细胞
5 ．如图所示，某公园安装的“ 智能脚蹬车”配备了太阳能电池板和遮阳伞，可实现太阳能发电、锂电池存储、运动数据分析处理等功能。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以收集其运动数据。下列说法不正确的是 ( )
A ．手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据 B ．锂电池在供电过程中将电能转化为化学能
C ．太阳能电池板主要是由半导体材料制成的 D ．“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源
6 ．如图所示是我国的太阳能无人机“ 启明星 50” ，它是第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机，通过在全身布满太阳能电池板为无人机提供动力。下列有关说法，正确的是 ( )
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 提升卷（学生版）
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A ．太阳能是二次能源 B ．太阳能电池板是由超导材料制成的
C ．地面通过电磁波控制“启明星 50” D ．太阳能是太阳内部发生核裂变产生的能量
7．如图所示是核电站发电和供电的流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料（铀）在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。下列说法正确的是 ( )
A ．电能属于一次能源
B ． 目前核电站是通过可控核聚变释放核能
C ．核电站发电的能量转化过程是：核能→ 内能→机械能→ 电能
D ．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，所以能量的总量会减小
8 ．关于太阳内部核反应的说法正确的是 ( )
A ．是核裂变，反应吸收能量 B ．是核裂变，反应放出能量
C ．是核聚变，反应吸收能量 D ．是核聚变，反应放出能量
9 ．“ 中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳” 。下列说法中正确的是 ( )
A ．“人造太阳”与核电站释放能量的方式相同
B ．核电站核反应堆中发生可控核裂变
C ．风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源
D ．核聚变装置能量转化率可达 100%
10．人民的生活离不开煤、石油、天然气这些① , 由于这些②在自然界中越来越少且会排放污染物，人们正在寻找理想能源。因为氢能可直接由自然界中的水分解获得，所以叫它③。氢气燃烧之后产物只有水，清洁环保。我们期待氢能的深度开发，我们期待蓝天白云！以上叙述中①②③分别是指 ( )
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A ．化石能源、不可再生能源、二次能源
C ．可再生能源、一次能源、二次能源
二、非选择题（本大题共 9 小题，共 70 分）
B ．二次能源、可再生能源、一次能源
D ．化石能源、二次能源、不可再生能源
11 ．（4 分）在探索宇宙过程中， （选填“托勒密”或“ 哥白尼”）创立了“ 日心说” 。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离；同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在 （选填“膨胀”或“ 收缩”）的结论。
12 ．（4 分）如图所示，用细线拴住玻璃板的四个角，用弹簧测力计钩住细线，将玻璃板平放于水面刚好接触，稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计示数大于玻璃板重力，这说明分子间有 。固体很难被压缩是因为分子间有 。
13 ．（4 分） 目前，全球倡导“低碳生活” 。“低碳生活”是指生活、工作时尽量减少能量消耗，降低碳特别是二氧化碳的排放量。我们在日常生活中，使用太阳能热水器是 （选填“ 符合”或“不符合”）“低碳生活”要求的；骑自行车和乘坐燃油小汽车两种出行方式中，符合“低碳生活”要求的是 。
14 ．（6 分）黄旭华院士（1926.3.12﹣2025.2.6）是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆主要利用图中 （选填“a”或“b”）的过程获得能量，该反应过程在核反应堆里是 （选填“可控”或“不可控”）的，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
15 ．（6 分）太阳能属于 （选填“不可再生能源”或“可再生能源”）。如图所示，张亮同学家房顶上安装的光、电两用太阳能热水器，主要由储水箱（内有电阻丝）和加热管组成。太阳光的照射使加热管内水的温度上升、密度 ，管内热水不断上升并储存在储水箱上部；同时，储水箱内温度较低的水下降到加热管。通过水的不断对流，最终使得储水箱内水的温度升高。在阳光充足的情况下，只利用太阳能，4h 可将储水箱内 120L 的水由20℃加热至 80℃ 。如果上述情况只是用电加热的话，至少需要支付电费 [ρ水= 1.0×103 kg/m3 ，c 水=4 ．2×103 J/（kg . ℃) , 电费按照每度电 0.5 元计算]。
16 ．（10 分）学习了家庭电路知识后，小明对家庭用电进行了调查研究。
（1）如图所示是一款新型的“ 空气能热水器” ，空气能属于 （选填“新”或“常规”）能源，配套的遥控器通过发出 线的信号进行控制，其制热量和压缩机所耗电能之比为 3 ∶ 1 ，某同学洗一次澡用水 30kg，这些水温度由 12℃升高到 42℃ , 压缩机需要消耗的电能为 J。此过程消耗的电能相当于完全燃烧 g 酒精放出的热量；[c 水＝4.2×103J/（kg ℃) , q 酒精= 3.0×107J/kg]
（2）规格为“220V 40W” 的白炽灯与“220V 5W” 的 LED 灯正常发光时亮度相当，白炽灯正常发光效率约为 12% ，则 LED 灯正常发光效率约为 %。
17 ．（12 分）近年来，中国科技经历了迅猛的发展进程，在航天、航海等多个领域取得重大突破。请完成下面小题。
（1）2024 年 5 月 3 日，嫦娥六号探测器由长征五号运载火箭成功发射，探测器通过 波与地球通信；采集的月壤样品带回地球后质量 （选填“变大” 、“变小”或“不变”）；
（2）我国自行研制的 C919 客机已投入商业运营。如图所示，飞机减速着陆的过程中，机械能 （选填“增大”或“减小”）。以航站楼为参照物，它是 （选填“静止”或“运动”）的；
（3）2024 年 5 月 25 日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。核电站利用核反应堆中铀核 （选填“裂变”或“ 聚变”）时产生的内能，核能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
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18 ．（10 分）中国空间站
中国空间站质量为 100 多吨，在距离地面约 400km 的轨道上绕地球
高速飞行。晴天的夜晚，可通过望远镜观察到空间站。神舟飞船用于向
空间站运送航天员，飞船轨道舱的两侧安装有太阳能电池板，在独自飞
行时也可供应电能。天舟货运飞船则是向空间站运送物资的“快递小哥”
货运飞船与空间站天和核心舱对接过程中，可通过核心舱上的摄像机拍摄图片进行实时观察调整。
发射神舟飞船使用的是“长征二号 F”火箭，动力来自于液态燃料。选择航天材料需要考虑多方面的因素，物体的热胀冷缩是需要考虑的重要因素之一。许多物体在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀。当物体温度改变 1 摄氏度时，其体积的变化与它在 0℃时体积之比，叫作“体积膨胀系数”或称“体胀系数” ，符号用 a 表示。一般情况下，不同物质的热膨胀程度不同，铝的体胀系数a = 7.2 x 10_5 / oC 。
请回答下列问题：
（1）晴天的夜晚，观察到的空间站 （选填“是”或“不是”）光源；
（2）神舟飞船轨道舱两侧安装的太阳能电池板应设计成 （选填“ 黑”或“ 白”）色，天舟货运飞船靠近核心舱时，它在核心舱摄像机上成像的大小会逐渐变
（3）火箭使用的液态燃料，是通过 （选填“压缩体积”或“ 降低温度”）的方法使燃气液化而形成的；
（4）某铝制零件 0℃时的体积为 2dm3 ，升温至 10℃ , 体积变化 cm3。
19 ．（14 分）“绿水青山就是金山银山” ，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以90km/h 的速度匀速行驶，输出有用功率 P=50kW ，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了 30m ，正好停在路口。（假设汽车在整个行驶过程中所受阻力不变）。
（1）该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于 （选填“一次”或“二次”）能源，所用电动机的工作原理是 。
（2）上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？
（3）若该混合动力汽车空车质量为 1000kg，共有 4 个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为 70cm2，标准承载 400kg ，求标准承载时汽车对地面的压强（g= 10N/kg）；
（4）该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。
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建议用时：60 分钟，满分：100 分
一、选择题（本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意）
1 ．物理学改变了人类的生产、生活方式，因此学好物理很重要，我们要站在巨人的肩膀上。下列有关物理学史的说法中错误的是 ( )
A ．率先用望远镜观察天体运动的科学家是伽利略
B ．普朗克提出了相对论，从根本上冲击了经典物理学体系
C ．最早通过实验研究光的色散现象的物理学家是牛顿
D ．哥白尼提出“ 日心说” ，推翻长期占据统治地位的“地心说” ，从根本上改变人类对宇宙的认识
【答案】B
A ．伽利略是近代物理实验的先驱者，改进了望远镜用于观察天体的运行规律，率先用望远镜观察天空，得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“ 日心说” ，故 A 正确，不符合题意；
B ．普朗克并没有提出相对论，而是爱因斯坦提出了相对论，普朗克的主要贡献在于量子理论的基础工作，特别是他提出了普朗克公式，引入了能量量子化的概念，故 B 错误，符合题意；
C ．太阳光照射三棱镜产生可见的有色光带，此现象为光的色散现象，表明太阳光是由多种色光混合而成的，是牛顿最早发现的，故 C 正确，不符合题意；
D．在哥白尼之前，亚里士多德的“地心说” 占据统治地位，认为地球是宇宙的中心，哥白尼提出“ 日心说” ，推翻长期占据统治地位的“地心说” ，从根本上改变了人类对宇宙的认识，故 D 正确，不符合题意。故选 B。
2 ．关于宇宙，下列说法正确的是 ( )
A ．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B ．现代宇宙观认为，宇宙是不断膨胀的
C ．太阳是宇宙的中心，地球是太阳系的一颗行星
D ．恒星是静止不动的
【答案】B
A．在天文学中，“光年”指光一年的时间运动的距离，用“光年”作为长度单位，故 A 错误；
B ．现代宇宙观认为，宇宙是不断膨胀的，而且这种膨胀还会持续下去，故 B 正确；
C ．宇宙没有中心，太阳不是宇宙的中心，地球是太阳系的一颗行星，故 C 错误；
D ．绝对不动的物体是不存在的，恒星不是静止不动的，故 D 错误。故选 B。
3 ．通过这一段时间的学习，我们知道了分子很小，如果我们想观察到分子，那么下列仪器可选择使用的是 ( )
A ．天文望远镜 B ．放大镜 C ．光学显微镜 D ．电子显微镜
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【答案】D
A ．天文望远镜是观察大型天体的仪器，故 A 不符合题意；
B ．放大镜只能观察一些比较微小的物体，如细小的字，故 B 不符合题意；
C ．光学显微镜能观察一些肉眼直接看不到的物体，如细胞、细菌等，故 C 不符合题意；
D ．电子显微镜是专门用来观察分子、原子这些构成物质的微观粒子的仪器，故 D 符合题意。故选 D。
4 ．一百多年来，科学家们一直在微观世界领域不懈地探索着。下列按空间尺度从大到小排列的顺序是 ( )
A ．分子；细胞；原子 B ．细胞；分子；原子 C ．原子；分子；细胞 D ．分子；原子；细胞
【答案】B
细胞是由分子构成的，说明分子比细胞小；分子又是由原子构成的，因此空间尺度最大的是细胞，接着是分子，最小的是原子，故 B 符合题意，ACD 不符合题意。故选 B。
5 ．如图所示，某公园安装的“ 智能脚蹬车”配备了太阳能电池板和遮阳伞，可实现太阳能发电、锂电池存储、运动数据分析处理等功能。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以收集其运动数据。下列说法不正确的是 ( )
A ．手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据 B ．锂电池在供电过程中将电能转化为化学能
C ．太阳能电池板主要是由半导体材料制成的 D ．“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源
【答案】B
A ．手机和“智能脚蹬车”之间通过电磁波（比如蓝牙、WiFi 属于电磁波范畴）传输数据，故 A 正确，不符合题意；
B ．锂电池供电时，是将化学能转化为电能，而不是电能转化为化学能（充电时才是电能转化为化学能），故 B 错误，符合题意；
C ．太阳能电池板的核心材料是硅，属于半导体材料，故 C 正确，不符合题意；
D ．太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源，故 D 正确，不符合题意。故选 B。
6 ．如图所示是我国的太阳能无人机“ 启明星 50” ，它是第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机，通过在全身布满太阳能电池板为无人机提供动力。下列有关说法，正确的是 ( )
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A ．太阳能是二次能源 B ．太阳能电池板是由超导材料制成的
C ．地面通过电磁波控制“启明星 50” D ．太阳能是太阳内部发生核裂变产生的能量
【答案】C
A ．太阳能是从自然界中直接获取的能源，是一次能源，故 A 错误；
B ．太阳能电池板是由半导体材料制成的，故 B 错误；
C ．地面控制台是利用电磁波控制“启明星 50” 飞行轨迹的，故 C 正确；
D ．太阳内部有大量氢核，所以太阳能是太阳内部发生核聚变产生的能量，故 D 错误。故选 C。
7．如图所示是核电站发电和供电的流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料（铀）在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。下列说法正确的是 ( )
A ．电能属于一次能源
B ． 目前核电站是通过可控核聚变释放核能
C ．核电站发电的能量转化过程是：核能→ 内能→机械能→ 电能
D ．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，所以能量的总量会减小
【答案】C
A．一次能源是指可以从自然界直接获取的能源，而电能是通过其他能源（如核能、煤炭、水能等）转化而来的，属于二次能源，故 A 错误；
B ． 目前核电站是通过可控核裂变释放核能来发电的，而不是核聚变，故 B 错误；
C ．核电站发电时，核反应堆中核燃料（铀）发生核裂变释放核能，核能转化为水的内能；水变成蒸汽推动汽轮机，内能转化为汽轮机的机械能；汽轮机带动发电机旋转，机械能转化为电能。所以核电站发电的能量转化过程是：核能 → 内能 → 机械能 → 电能，故 C 正确；
D．根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化和转移的过程中，总量是保持不变的，故 D 错误。故选 C。
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8 ．关于太阳内部核反应的说法正确的是 ( A ．是核裂变，反应吸收能量
C ．是核聚变，反应吸收能量
)
B ．是核裂变，反应放出能量
D ．是核聚变，反应放出能量
【答案】D
太阳内部是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生核聚变，释放出巨大的核能；因此太阳内部发生的是核聚变，且在发生聚变时向外释放出惊人的能量，故 D 正确，ABC 错误。
故选 D。
9 ．“ 中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳” 。下列说法中正确的是 ( )
A ．“人造太阳”与核电站释放能量的方式相同
B ．核电站核反应堆中发生可控核裂变
C ．风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源
D ．核聚变装置能量转化率可达 100%
【答案】B
A ．“人造太阳”利用核聚变释放能量，核电站利用可控核裂变释放能量，二者释放能量的方式不同，故 A 错误；
B．核电站核反应堆中发生的是可控核裂变，通过控制核裂变的速度来稳定地释放能量，故 B 正确；
C．风能、水能、太阳能属于一次能源，电能是由其他能源转化而来的，属于二次能源，故 C 错误；
D ．在任何能量转化过程中，由于存在能量的损耗，能量转化率都不可能达到 100% ，核聚变装置也不例外，故 D 错误。故选 B。
10．人民的生活离不开煤、石油、天然气这些① , 由于这些②在自然界中越来越少且会排放污染物，人们正在寻找理想能源。因为氢能可直接由自然界中的水分解获得，所以叫它③。氢气燃烧之后产物只有水，清洁环保。我们期待氢能的深度开发，我们期待蓝天白云！以上叙述中①②③分别是指
( )
A ．化石能源、不可再生能源、二次能源
C ．可再生能源、一次能源、二次能源
B ．二次能源、可再生能源、一次能源
D ．化石能源、二次能源、不可再生能源
【答案】A
煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，属于化石能源；它们不可能在短期内从自然界中得到补充，故是不可再生能源；氢能是由水分解而来的能源，属于二次能源，故 A 符合题意，BCD 不符合题意。故选 A。
二、非选择题（本大题共 9 小题，共 70 分）
11 ．（4 分）在探索宇宙过程中， （选填“托勒密”或“ 哥白尼”）创立了“ 日心说” 。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离；同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在 （选填“膨胀”或“ 收缩”）的结论。
【答案】 哥白尼 膨胀
[ 1][2]在探索宇宙过程中，哥白尼创立了“ 日心说” ，认为太阳是宇宙的中心；研究表明，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，于是得出宇宙正在膨胀的结论。
12 ．（4 分）如图所示，用细线拴住玻璃板的四个角，用弹簧测力计钩住细线，将玻璃板平放于水面刚好接触，稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计示数大于玻璃板重力，这说明分子间有 。固体很难被压缩是因为分子间有 。
【答案】 引力 斥力
[ 1]当玻璃接触水面时，由于水分子和玻璃分子距离较近，用弹簧测力计将玻璃拉起需提供比玻璃重力大的力，说明玻璃和水的接触面之间存在相互作用的分子引力。
[2]分子间存在着相互作用的引力和斥力。固体很难压缩，这说明了分子之间存在斥力。
13 ．（4 分） 目前，全球倡导“低碳生活” 。“低碳生活”是指生活、工作时尽量减少能量消耗，降低碳特别是二氧化碳的排放量。我们在日常生活中，使用太阳能热水器是 （选填“ 符合”或“不符合”）“低碳生活”要求的；骑自行车和乘坐燃油小汽车两种出行方式中，符合“低碳生活”要求的是 。
【答案】 符合 骑自行车
[ 1][2]选择利用太阳能、水能、风能、地热能，没有二氧化碳产生，符合“低碳生活” ；汽车燃油会产生二氧化碳，骑自行车不会产生二氧化碳，所以符合“低碳生活”要求的是骑自行车。
14 ．（6 分）黄旭华院士（1926.3.12﹣2025.2.6）是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆主要利用图中 （选填“a”或“b”）的过程获得能量，该反应
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过程在核反应堆里是 （选填“可控”或“不可控”）的，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 a 可控 不可再生
[ 1] 图 a 是核裂变，即一个中子轰击铀核，铀核分裂成两个质量较小的核，同时释放出大量的能量和中子；图 b 是核聚变，即氘核和氚核在超高温下结合成氦核，释放出巨大能量 。核反应堆主要利用核裂变（图 a ）的过程获得能量。
[2] 因为目前核反应堆是通过控制核裂变的链式反应来和平利用核能的，是可控的，而核聚变目前还难以实现可控应用。
[3]可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，例如太阳能、风能、水能等；不可再生能源是指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源，核能所利用的核燃料（如铀等）在地球上的储量是有限的，消耗后不能在短期内从自然界得到补充，所以核能是一种不可再生能源。
15 ．（6 分）太阳能属于 （选填“不可再生能源”或“可再生能源”）。如图所示，张亮同学家房顶上安装的光、电两用太阳能热水器，主要由储水箱（内有电阻丝）和加热管组成。太阳光的照射使加热管内水的温度上升、密度 ，管内热水不断上升并储存在储水箱上部；同时，储水箱内温度较低的水下降到加热管。通过水的不断对流，最终使得储水箱内水的温度升高。在阳光充足的情况下，只利用太阳能，4h 可将储水箱内 120L 的水由20℃加热至 80℃ 。如果上述情况只是用电加热的话，至少需要支付电费 [ρ水= 1.0×103 kg/m3 ，c 水=4 ．2×103 J/（kg . ℃) , 电费按照每度电 0.5 元计算]。
【答案】 可再生 减小 4.2 元
[ 1]太阳能可以从自然界中源源不断地获取，所以太阳能属于可再生能源。
[2]太阳光的照射使加热管内水的温度上升，由于水具有热胀冷缩的性质，所以水的体积膨胀，由于水的质量不变，所以由 p = m 可知，水的密度变小。
V
[3] 120L 的水的质量m = pV = 1x 103kg / m3 x 120x 10 _3m3 = 120kg
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将储水箱内 120L 的水由20℃加热至 80℃ , 水吸收热量
Q = cmΔt = 4.2 × 103 J / (kg ·℃)× 120kg × (80℃- 20℃) = 3.024× 107 J则至少消耗电能W = Q = 3.024× 107 J = 8.4 度
则至少需要支付电费n = 8.4度×0.5元 / 度 = 4.2元
16 ．（10 分）学习了家庭电路知识后，小明对家庭用电进行了调查研究。
（1）如图所示是一款新型的“ 空气能热水器” ，空气能属于 （选填“新”或“常规”）能源，配套的遥控器通过发出 线的信号进行控制，其制热量和压缩机所耗电能之比为 3 ∶ 1，某同学洗一次澡用水 30kg，这些水温度由 12℃升高到 42℃ , 压缩机需要消耗的电能为 J。此过程消耗的电能相当于完全燃烧 g 酒精放出的热量；[c 水＝4.2×103J/（kg ℃) , q 酒精= 3.0×107J/kg]
（2）规格为“220V 40W” 的白炽灯与“220V 5W” 的 LED 灯正常发光时亮度相当，白炽灯正常发光效率约为 12% ，则 LED 灯正常发光效率约为 %。
【答案】（1）新；红外；1.26×106 ；42；（2）96
（1）[ 1]空气能的能源类型：空气能属于新能源。新能源是指在新技术基础上可系统地开发利用的可再生能源，包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、空气能等。
[2]遥控器控制原理：空气能热水器配套的遥控器一般是通过发出红外线信号进行控制。红外线具有较强的方向性和抗干扰性，能够实现对设备的远程控制。
[3]水吸收的热量Q吸 = cmΔt = 4.2 × 103 J/（kg℃) × 30kg ×（42℃ -12℃) = 3.78 × 106 J
因为制热量和压缩机所耗电能之比为 3 ∶ 1 ，即压缩机需要消耗的电能为W J
[4]相当于燃烧酒精的质量mkg = 42g
（2）由于两灯正常发光时亮度相当，说明它们相同时间内输出的光能相同，即P1η1t = P2η2t即40W × 12% = 5W × η2
解得η2 = 96%
17 ．（12 分）近年来，中国科技经历了迅猛的发展进程，在航天、航海等多个领域取得重大突破。请完成下面小题。
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 提升卷（解析版）
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（1）2024 年 5 月 3 日，嫦娥六号探测器由长征五号运载火箭成功发射，探测器通过 波与地球通信；采集的月壤样品带回地球后质量 （选填“变大” 、“变小”或“不变”）；
（2）我国自行研制的 C919 客机已投入商业运营。如图所示，飞机减速着陆的过程中，机械能 （选填“增大”或“减小”）。以航站楼为参照物，它是 （选填“静止”或“运动”）的；
（3）2024 年 5 月 25 日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。核电站利用核反应堆中铀核 （选填“裂变”或“ 聚变”）时产生的内能，核能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】（1）电磁；不变；（2）减小；运动；（3）裂变；不可再生
（1）[ 1] 由于月球背面与地球直接通信受阻，嫦娥六号探测器利用“鹊桥” 中继卫星，通过电磁波与地球通信。
[2]月壤样品带回地球后，质量不变。质量是物体的一种基本属性，它不随物体的位置、状态、形状等因素的改变而改变。
（2）[ 1]飞机减速着陆的过程中，速度减小，动能减小，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小。
[2] 以航站楼为参照物，飞机与航站楼之间的位置在不断变化，所以它是运动的。
（3）[ 1]核电站利用核反应堆中铀核裂变时产生的内能来发电。
[2]核能属于不可再生能源，因为核燃料是矿产资源，储量有限，用一点少一点，不可能在短期内从自然界得到补充。
18 ．（10 分）中国空间站
中国空间站质量为 100 多吨，在距离地面约 400km 的轨道上绕地球高速飞行。晴天的夜晚，
可通过望远镜观察到空间站。神舟飞船用于向空间站运送航天员，飞船轨道舱的两侧安装有太阳能电池板，在独自飞行时也可供应电能。天舟货运飞船则是向空间站运送物资的“快递小哥”，货运飞船与空间站天和核心舱对接过程中，可通过核心舱上的摄像机拍摄图片进行实时观察调整。
发射神舟飞船使用的是“长征二号 F”火箭，动力来自于液态燃料。选择航天材料需要考虑多方
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 提升卷（解析版）
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面的因素，物体的热胀冷缩是需要考虑的重要因素之一。许多物体在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀。当物体温度改变 1 摄氏度时，其体积的变化与它在 0℃时体积之比，叫作“体积膨胀系数”或称“体胀系数” ，符号用 a 表示。一般情况下，不同物质的热膨胀程度不同，铝的体胀系数a = 7.2 x 10_5 / oC 。
请回答下列问题：
（1）晴天的夜晚，观察到的空间站 （选填“是”或“不是”）光源；
（2）神舟飞船轨道舱两侧安装的太阳能电池板应设计成 （选填“ 黑”或“ 白”）色，天舟货运飞船靠近核心舱时，它在核心舱摄像机上成像的大小会逐渐变
（3）火箭使用的液态燃料，是通过 （选填“压缩体积”或“ 降低温度”）的方法使燃气液化而形成的；
（4）某铝制零件 0℃时的体积为 2dm3 ，升温至 10℃ , 体积变化 cm3。
【答案】（1）不是；（2）黑；大；（3）压缩体积；（4）1.44
（1）本身能够发光的物体才能叫作光源，空间站本身不发光，所以空间站不是光源。
（2）[ 1]神舟飞船轨道舱两侧安装的太阳能电池板应设计成黑色，这样更有利于吸收太阳能。
[2]天舟货运飞船靠近核心舱时，它在核心舱摄像机上会成像，按照“物近像远像变大” 的变化规律，像的大小会逐渐变大。
（3）火箭上使用的液态燃料是通过压缩体积的方法把气态燃料液化形成的。
（4）某铝制零件0o C 时的体积为 2dm3 ，升温至 10℃ , 体积变化
ΔV = 7.2 x 10_5 / ℃x2dm3 x 10℃ = 1.44x 10_3 dm3 = 1.44cm3
19 ．（14 分）“绿水青山就是金山银山” ，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以 90km/h 的速度匀速行驶，输出有用功率 P=50kW，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了 30m ，正好停在路口。（假设汽车在整个行驶过程中所受阻力不变）。
（1）该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于 （选填“一次”或“二次”）能源，所用电动机的工作原理是 。
（2）上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？
（3）若该混合动力汽车空车质量为 1000kg，共有 4 个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为 70cm2，标准承载 400kg ，求标准承载时汽车对地面的压强（g= 10N/kg）；
（4）该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。
【答案】（1）二次；通电线圈在磁场中受力转动；（2）2000N ，60000J；（3）5 x 105 Pa ；（4）
该混合动力汽车的优点是：减少空气污染、节约化石能源等（答案合理即可）
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 提升卷（解析版）
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（1）[ 1]一次能源指的是自然界存在的可以直接使用的能源，如化石能源（包括煤、石油和天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能；二次能源指的是无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，由一次能源经过加工转换而来的能源是二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等，故该混合动力汽车所用的汽油机的燃料是汽油，属于二次能源。
[2] 电动机的工作原理是通电导体在磁场中会受到力的作用。
（2）汽车发动机的功率P = 50kW = 50x 103 W = 5 x 104 W
汽车的速度v = 90km / h = 25m / s
发动机提供的牵引力F N
由于汽车匀速行驶，故汽车受到的阻力f = F = 2000N ，故汽车克服阻力做的功W = fs = 2 x 103 Nx 30m = 6 x 104 J
（3）每个轮胎与地面的接触面积S = 70cm2 = 70x 10_4 m2 = 7 x 10_3 m2则汽车与地面的总接触面积S总 = 4S = 4 x 7 x 10_3m2 = 2.8 x 10_2 m2
标准承载时汽车的总质量m总 = 1000kg + 400kg = 1400kg = 1.4 x 10 3kg汽车受到的重力G = m总g = 1.4 x 103 kg x 10N / kg = 1.4 x 104 N
汽车对地面的压力大小F压 = G = 1.4 x 104 N
故汽车对地面的压强p x 105 Pa
（4）混合动力车不仅可以使用汽油作为能源还可以使用电能，可以减少空气污染，节约化石能源。而且还可以启动发电机给蓄电池充电。
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