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第16章永恒的探索宇宙和粒子
一、单选题
1．研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务.能源按不同的分类方式可进行不同分类．下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是（　　）
A．煤炭、地热能、沼气 B．太阳能、风能、海洋能
C．水能、木柴、天然气 D．石油、海洋能、核能
2．下列各种做法中，能节约用电的是（　　）
A．离开教室没有关闭电脑
B．放学时关闭课室内所有灯和风扇
C．夏天空调温度设置为16℃
D．长时间开启冰箱门
3．地球总水量约为，淡水只占全球水存储量的2.78%，因此水资源是十分珍贵的。如图是水循环示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．植物叶面的蒸腾，把水以气态形式参与自然界的水循环
B．人类活动消耗大量水资源，造成水污染，加剧水资源危机
C．云是水蒸气液化形成的小水珠和凝华形成的小冰晶组成
D．自然界的水不断循环，水的总量没有减少，不必节约用水
4．2025年11月8日，第十一届长三角新能源国际会议在南京顺利召开。下列能源属于可再生能源的是（　　）
A．风能 B．天然气 C．核能 D．石油
5．人类社会前进的每一步都和能源的利用息息相关。下列能源中，属于可再生能源的是（　　）
A．煤 B．石油 C．太阳能 D．核能
6．下列说法正确的是（　　）
A．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
B．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
C．随着人们对资源的利用，自然界中的能量越来越少
D．太阳能是取之不尽，用之不竭，清洁、无污染的能源
7．2025年3月28日，“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿度，其能量产生原理与太阳发光发热相似，被称为新一代人造太阳。下列说法正确的是（　　）
A．原子核是由电子组成的
B．其能量产生原理是核聚变
C．其能量产生原理和核电站的原理相同
D．使用核能有核辐射的危险，所以不能发展和利用核能
8．“双碳”目标指的是二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，并努力争取在2060年前实现 碳中和。这一目标是中国向国际社会作出的承诺，旨在减少温室气体排放，应对气候变化， 推动经济社会高质量发展。为了实现双碳目标，我们应重视下列哪种能源的利用（　　）
A．太阳能 B．天然气 C．石油 D．煤炭
9．人类社会的发展离不开能源的开发和利用，下列能源属于不可再生能源的是（　　）
A．化石能源 B．太阳能 C．水能 D．风能
10．下列能源中，属于可再生能源的是 （　　）
A．风能 B．核能 C．石油 D．天然气
二、多选题
11．关于宇宙和粒子，下列说法错误的是（　　）
A．天体之间和分子之间一样存在着相互作用力
B．太阳是太阳系的中心，也是宇宙中心
C．用光年计算宇宙时间，用纳米量度分子大小
D．质子带正电，电子带负电，中子不带电
12．近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（　　）
A．中国空间站利用的太阳能属于可再生能源
B．华龙一号核电机组利用的是核裂变释放的能量
C．复兴号车头的流线型设计是为了增大空气阻力
D．奋斗者号潜水器从海底采集的岩石到海面后质量变大
13． “节能减排”从我做起，从生活中的小事做起.关于家用电器的使用，下面做法符合这一理念的是（　　）.
A．用智能开关确保电灯人走灯灭 B．电冰箱使用中要做到及时除霜
C．家用电视机日夜处于待机状态 D．用太阳能热水器替换电热水器
14．在日常生活中，节约用电是每个市民应尽的义务。使用电器时的下列各种做法中，通过减小用电器实际功率达到省电目的是（　　）
A．用电灯照明时，选新型节能灯 B．用电风扇吹凉时，选低转速挡
C．洗衣机洗薄衣时，用快洗程序 D．听广播时，把广播的音量减小
15．如图所示是试验中的无人驾驶太阳能汽车，其上表面弯曲，下表面比较平。下列有关说法正确的是（　　）
A．太阳能是一种不可再生能源
B．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
C．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力大小等于自身重力
D．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力比静止时小
三、解答题
16．开发和利用新能源是当今各个国家的共同课题。如图为全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”，巡航速度最高可达到 200km/h。机身总重2.3t，机翼上装有270m2的太阳能电池板，可将20%的太阳能转化为电能。这些电能除了可以为飞机白天飞行提供能源外。还可以在白天给600kg的锂电池充电，以满足夜间飞行的能源需求。电池充满电时能量密度为0.25(kW·h)/kg
（1） 电能是 能源（选填“一次”或“二次” ）；
（2） 若飞机空载停在机场时与地面总接触面积为400m2 ，则飞机对地面的压强是多少？
（3）如果太阳辐射功率为 白天有效接收太阳辐射时间为10h，可为飞机提供多少电能？
（4） 如果充满电后有50%的电能在飞行中用来克服阻力做功，且可以供飞机以最大巡航速度夜间水平飞行4.5h，那么飞机受到的平均阻力是多少？
17． 天气干燥时，用塑料梳子梳头发，头发越梳越蓬松。请用所学的物理知识解释上述现象。
18．长期以来 ，实心黏土砖一直是我国 主要的建筑材料.由于黏土砖在生产过程中存在着诸多弊端，国家有关部门提出了减少黏土砖使用率、倡导新型材料的要求.空心水泥砖就是新型建筑材料的一种.请你从节能与环保等方面分析使用空心水泥砖比使用实心黏土砖有哪些好处.(至少写出三条)
四、复合题
19．南阳市南召县回龙抽水蓄能电站，是我省第一座抽水蓄能电站，发电总功率为110MW。抽水蓄能电站的工作原理：深夜用电低谷时，用过剩电能把山下水库的水抽到山顶水库（看作长方体）内（如图甲）；用电高峰时，则通过放水发电以补充电能不足（如图乙）。若山顶水库面积为，电动水泵每天从深夜11时至清晨4时抽水使山顶水库水面增高1m，放水发电时，水下落高度看成72 m不变，水下落时重力做功的70%转化为电能，问：（g取10 N/kg，）
（1）发电所利用的水能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。深夜用电低谷时，把山下水库的水抽到山顶水库是将电能转化为　 　能。
（2）电动水泵夜间所抽水的总质量是多少？
（3）若将夜间抽到山顶水库的水全部用来放水发电，该抽水蓄能电站可以产生的电能是多少？
（4）每燃烧1吨标准煤可以发电3000kW·h，排放二氧化碳2.5吨，则该抽水蓄能电站将夜间抽到山顶水库的水全部用来放水发电，可减少多少吨二氧化碳的排放？
20．请阅读《宇宙灯塔——脉冲星》并回答问题。
宇宙灯塔——脉冲星
截至2024年5月，有“中国天眼”之称的500m口径球面射电望远镜（FAST）发现的新脉冲星数量突破900颗，这些发现，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
“中国天眼”紧盯的脉冲星是什么？脉冲星是一类高速自转的天体，具有极强的磁场，它高速自转时就在两磁极处形成了方向性很强的锥形电磁波束（如图甲所示）。由于两个电磁波束会随着脉冲星的高速自转而一起转动，它们就会像灯塔发出的两束光一样扫过宇宙空间。电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个脉冲信号（如图乙所示），脉冲星便以此而得名。
脉冲星具有极其稳定的自转周期（自转一圈所用的时间），部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms，因此可将脉冲星作为计时基准。
脉冲星还是宇宙中的“探针”，可应用于探测引力波。宇宙中的超大质量天体加速运动时，会产生引力波。引力波信号极其微弱，特别是纳赫兹（Hz）引力波，难以直接观测。但是，引力波会使我们收到的脉冲星的脉冲信号发生变化。我国科学家通过综合分析多个脉冲星脉冲信号的变化，于2023年6月找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
越来越多被发现的脉冲星，犹如宇宙中不断被点亮的灯塔，引领我们揭开更多暗藏在宇宙中的秘密。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）电磁波束每扫过射电望远镜一次，射电望远镜就会收到一个　 　，脉冲星便以此而得名；
（2）脉冲星能够作为计时基准是因为它具有　 　；
（3）科学家找到纳赫兹引力波存在的关键证据的研究方法在初中物理的学习过程中也用到过，请类比研究条形磁体周围磁场分布的方法，补全表格中①②的内容　 　；
研究对象 条形磁体的磁场 纳赫兹引力波
观测“设备” 人眼 中国天眼
探测工具 铁屑 ①
可观测证据 铁屑有规则地排列 ②
推理得到的结论 条形磁体周圆的磁场有规律分布 纳赫兹引力波存在
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】能源及其分类
2．【答案】B
【知识点】能源与可持续发展
3．【答案】D
【知识点】液化及液化放热；升华及升华吸热；能源与可持续发展
4．【答案】A
【知识点】能源及其分类
5．【答案】C
【知识点】能源及其分类；能源危机与能源消耗对环境的影响；能源与可持续发展
6．【答案】D
【知识点】核电站发电过程中的能量转化
7．【答案】B
【知识点】核聚变；核裂变；原子核
8．【答案】A
【知识点】能源及其分类；能源危机与能源消耗对环境的影响；能源与可持续发展
9．【答案】A
【知识点】能源及其分类
10．【答案】A
【知识点】能源及其分类
11．【答案】B,C
【知识点】科学探索；原子结构
12．【答案】A,B
【知识点】质量及其特性；能源及其分类；核裂变；流体压强与流速的关系
13．【答案】A,B,D
【知识点】能源与可持续发展
14．【答案】A,B,D
【知识点】能源与可持续发展
15．【答案】B,D
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化；压力及重力与压力的区别；流体压强与流速的关系
16．【答案】（1）二次；（2）5.75×105Pa；（3）1.62×109J；（4）300N
【知识点】能源及其分类；压强的大小及其计算；功的计算及应用
17．【答案】由于摩擦起电，头发会带有同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会越梳越蓬松。
【知识点】原子结构
18．【答案】①使用空心水泥砖，减少了水泥与沙石量，可以有效节约资源；
②用空心水泥砖垒墙，由于墙体内的空气为热的不良导体，使这种房子冬暖夏凉，从而节约能源；
③有隔音作用；
④不挖黏土，不破坏环境.
【知识点】密度公式及其应用；能源危机与能源消耗对环境的影响
19．【答案】（1）可再生；重力势
（2）解：水库面积为，
增高1m，，抽水的总质量是
答：电动水泵夜间所抽水的总质量是1.2109kg。
（3）解：水的重力
因为水下落时重力做功的70%转化为电能，所以产生的电能
答：抽水蓄能电站可以产生的电能是。
（4）解：(每燃烧1吨标准煤可以发电3000kW·h，该抽水蓄能电站发电1.68×105kW h，则可节约标准煤的质量
因为每燃烧1吨标准煤排放二氧化碳2.5吨，所以减少二氧化碳的排放量
答：减少二氧化碳的排放量140t。
【知识点】密度公式及其应用；能源及其分类；重力及其大小的计算；功的计算及应用；能量的利用效率
20．【答案】（1）脉冲信号
（2）极其稳定的自转周期
（3）脉冲星；脉冲信号发生变化
【知识点】科学探索；宇宙
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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