68讲 电学专有讲义（习题解析） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共21 页 初中物理自主招生讲义68 答与解析 一．原子的核式模型（共1 小题） 1 ．关于原子核和核能，下列叙述正确的是（ ） ．原子核由中子和电子组成 B．中子带正电、电子带负电 ．核力做功有可能释放出核能 D．用质子轰击铀核发生裂变 答与解析：、原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成，故错误； B、中子不带电，电子带负电，故B 错误； 、当核力对核子做正功时，原子核要释放出核能，故正确； D、核反应堆中，是用中子轰击铀核发生裂变，不是质子轰击铀核发生裂变，故D 错 误。 故选：。 二．流体压强与流速的关系（共1 小题） 2．2013 年6 月5 日是第42 个世界环境日，为了保护环境，低碳出行，一位学生表示学校 “ ” 离家不远，今后谢绝家长开轿车接送。下列关于轿车的说法正确的是（ ） ．轿车使用的汽油是可再生能源 B．轿车行驶时，只要不鸣喇叭，就不会产生噪声 ．轿车上的收音机接收的信号是依靠电磁波传过来的 D．轿车上凸下平近似流线型的设计，使它行驶时，顶部受到气流的压强比底部大 答与解析：、汽油不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故错误； B、轿车在行驶过程中即使不鸣喇叭也会产生噪声，故B 错误； 、轿车上的收音机接收的信号是依靠电磁波传过来的，故正确； D、轿车上凸下平近似流线型的设计，使它行驶时，顶部受到气流的压强比底部小，故 D 错误； 故选：。 三．能源及其分类（共7 小题） 3 ．生活处处有物理，留心观察皆学问，对以下现象解释错误的是（ ） ．高压锅是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的 第1 页/ 共21 页 B．小汽车驾驶室前边的挡风玻璃不采用竖直安装的主要原因是为了排除像的干扰 ．风能、水能、太阳能可以在自然界里源源不断地得到，它们是可再生能源 D．远视眼看不清近处的景物，是因为景物的像落在视膜的前方 答与解析： 、因为水的沸点随气压增大而升高，高压锅是就是利用水的沸点随气压增大而升高的特 点制成的，故正确，不符合题意； B、汽车驾驶室前边的挡风玻璃如果竖直安装，则在运动过程中会有很大的阻力，而且 车内物体在挡风玻璃里成的虚像在车的前方影响驾驶员的视线；如果不采用竖直安装， 不仅可以减小阻力，而且驾驶室内物体的像在车的前上方，有利于驾驶员驾驶，故B 正 确，不符合题意； 、风能、水能、太阳能可以在自然界源源不断地得到，都是可再生能源，故正确，不符 合题意； D、远视眼是由于晶状体的折光能力太弱，近处物体反射的光经晶状体折射后会聚而成 的像落在视膜的后方，故D 错误，符合题意。 故选：D。 4．电动自行车使用可重复充电的蓄电池提供动力。试分析电动自行车所消耗的能源属于 ①一次能源；②二次能源；③可再生能源；④不可再生能源；⑤常规能源；⑥新能 源。（ ） ．②③⑤ B．①③⑥ ．②④⑥ D．①④⑤ 答与解析：电能是由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源；电能 用完了，可以再发电，所以属于可再生能源；新能源包括太阳能、风能、核能、地热能 等，所以电能不是新能源，是常规能源。故B、、D 错误。 故选：。 5 ．下列各组能源中，均为不可再生能源的是（ ） ．煤、石油、天然气 B．太阳能、地热能、风能 ．电能、汽油、风能 D．核能、水能、生物能 答与解析：、正确，煤、石油、天然气都是化石能源，属于不可再生能源； B、错误，太阳能、地热能、风能都属于可再生能源； 、错误，电能、风能属于可再生能源； D、错误，核能是不可再生能源，水能和生物质能属于可再生能源； 第1 页/ 共21 页 故选：。 （多选）6 ．下列能源中，属于可再生能源的是（ ） ．石油 B．风能 ．煤炭 D．太阳能 答与解析：、石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能 源，故错误； B、风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故B 正确； 、煤炭属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故错误； D、太阳能够源源不断的从自然界得到的，叫可再生能源，故D 正确。 故选：BD。 7．2014 年5 月21 日，中国与俄罗斯签署了总额高达4000 亿美元的天然气贸易合同，俄罗 斯向中方提供30 年的天然气供应。天然气是 不可 “ ” “ ” （选填可或不可）再生能 源。目前城市公共汽车用天然气取代汽油做燃料是因为使用天然气相对减少了二氧化碳 气体的排放，可以有效缓解 温室 效应。通常采用 压缩体积 方法使天然气在常温 下液化。 答与解析：天然气不能从自然界源源不断得到，不能重复利用因此是不可再生能源； 使用天然气作燃料可以有效减少空气污染，提高空气质量，可以有效减缓温室气体的排 放，从而有效缓解温室效应； 为节省空间，方便运输，通常采用压缩体积的方法使天然气液化储存的。 故答为：不可；温室；压缩体积。 8．我们今天使用的煤、石油、天然气，它们属于 不可再生 “ ” “ 能源。（填可再生或不 ” 可再生） 答与解析： 煤、石油、天然气等能源随着使用不断减少，短时间内从自然界得不到补充，因此属于 不可再生能源。 故答为：不可再生。 9．2011 年3 月11 日13 时46 分，日本本州岛附近海域发生里氏90 级强震并引发海啸，地 震、海啸、台风、火山喷发等都会产生 次声波 “ ” “ ” （填超声波或次声波）．地震造 成福岛第一核电站反应堆冷却系统破坏，日本当局不断采取向反应堆空中、地面注水的 方法进行冷却，以免造成更大的核事故，这种冷却方法主要是利用了水的 比热容 大 的特性，核能是 不可再生 “ ” “ ” 能源（填可再生或不可再生）。 第1 页/ 共21 页 答与解析：（1）大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸等，都会产生我 们听不到的次声波； （2）因水的比热容较大，变化较小的温度，就能吸收较多的热量，所以用水去冷却核 电站反应效果会更好； （3）核能是不可再生能源，短期不能得到； 故答为：次声波；比热容；不可再生。 四．核能、核裂变和核聚变（共6 小题） 10．日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注。下列关于核能的说 法正确的是（ ） ．只有裂变才能释放出核能 B．裂变和聚变都能释放出核能 ．核能和电能都是二次能源 D．核能和风能都是可再生能源 答与解析：由于核裂变和聚变都能释放核能，故错误，B 正确； 、核能是一次能源，故该选项错误； D、对于风能来说是可再生能源，但核能不是可再生能源，故该选项也是错误的。 故选：B。 11．《不扩散核武器条约》缔约国第八次审议大会在纽约联合国总部召开，消除核武器与 和平利用核能成为参会国讨论的焦点。关于原子弹与核电站的叙述正确的是（ ） ．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 B．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 ．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 D．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 答与解析：原子弹及核电站都是利用了原子核的裂变释放能量，只不过原子弹对于裂变 的速度不加控制，而核电站是控制裂变的速度让能量得以缓慢释放。 故选：。 12 ．关于核能下列说法正确的是（ ） ．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能 B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变 ．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的 D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变 第1 页/ 共21 页 答与解析： 、目前人们获得核能的途径主要是为数极少的放射性物质的裂变和氢的同位素及氦原子 的聚变，不是所有的物质都能发生核反应的，故不正确。 B、到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变。故B 正确。 、原子弹是利用核裂变原理，氢弹是核聚变。故不正确。 D、人只是控制了核反应速度，不是只有人为的条件下才能发生核裂变。故D 不正确。 故选：B。 13．将火柴搭成图所示的结构，点燃第一根火柴后，发生的现象与 链式反应 相似。 答与解析：用中子轰击比较大的原子核，原子核分裂时释放出核能，同时还会产生几个 新的中子，这些中子又会轰击其它原子核﹣﹣﹣于是就导致一系列原子核持续裂变，并 释放出大量核能，这就是链式反应； 点燃第一根火柴，当第一根火柴燃烧完后，就会引燃后面两根火柴，后面两根火柴燃烧 完后，又会引燃后面的四根火柴，这和链式反应比较相似。 故答为：链式反应。 14．人工释放原子能的方法是：一是重核发生 裂变 ；二是轻核发生 聚变 。 答与解析：较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，是核裂变，较轻的原子核 结合成较重的原子核的一种核反应，是核聚变。 故答为：裂变、聚变。 15．北京时间3 月11 日13 时46 分，日本东北地区宫城县北部发生里氏90 级强震并爆发海 啸，导致日本福岛核电站发生5 级核泄漏事故。原子弹和核电站都是利用链式反应释放 核能，两者的本质区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是 不加控制的 ，核反应堆 中发生的链式反应是 可以控制的 。 答与解析：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器； 而核电站的核反应堆中，用人工控制链式反应的速度，属于和平利用核能。 故答为：不加控制的；可以控制的。 五．太阳能（共17 小题） 第1 页/ 共21 页 16．2020 年6 月23 日上午，长征三号乙运载火箭将最后一颗北斗三号全球组卫星送入预定 轨道，如图分别为火箭发射升空和卫星在轨道上运行时的情景，有关火箭和卫星的说 法： ①火箭升空时，燃料的化学能最终部分转化为机械能 ②火箭升空过程中只受重力 ③卫星通过超声波把信息传回地球 ④ 卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能，其中正确的是（ ） ．①② B．①④ ．①③ D．②④ 答与解析： ①火箭发动机是热机的一种，工作时燃料的化学能先转化为内能，再转化为火箭的机械 能，由于存在能量的损失，所以燃料的化学能最终部分转化为机械能，故①正确； ②火箭在升空过程中受到重力的作用，同时还受到发动机的推力和空气阻力的作用，故 ②错误； ③卫星是通过电磁波来传递信息的，故③错误； ④卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能，故④正确。 综上可知，说法正确的是①④。 故选：B。 17．太阳光可认为是由一份一份的光子组成。光子不仅具有能量，还有动量。光照射到某 个面上就会产生压力。有人设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜，正对着太阳光， 靠太阳光在薄膜上产生的压力推动探测器在太空中前进，推力越大，探测器获得的加速 度越大。第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么 （ ） ．安装反射率极高的薄膜，探测器获得的加速度大 B．安装吸收率极高的薄膜，探测器获得的加速度大 ．两种情况下，由于探测器的质量一样，探测器获得的加速度大小应相同 D．两种情况下，探测器获得的加速度大小无法比较 答与解析：安装反射率极高的薄膜，光压约等于光波能量密度的2 倍。安装吸收率极高 第1 页/ 共21 页 的薄膜时，光压约等于光波的能量密度。因此可以看出，安装发射率极高的薄膜，探测 器获得的光压大，推力大，探测器获得的加速度就越大。 故选：。 18．某太阳能热水器内装有质量为200kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水 温升高到80℃。如果用热效率为40%的燃气灶燃烧天然气来加热同样多的水，使水升 高到同样的温度，需要燃烧 3 m3 的天然气。（已知水的比热容为 42×103/（kg•℃），天然气的热值是42×107/m3） 答与解析：水吸收的热量为：Q 吸＝水m（t t ﹣0）＝42×103/（kg•℃）×200kg×（80℃﹣ 20℃）＝504×107； 天然气放出的热量为：Q 放＝ ＝ ＝126×108； 需要燃烧的天然气体积为：V 天然气＝ ＝ ＝3m3。 故答为：3。 19．如图所示，是太阳能路灯照明系统。它的工作原理是使太阳能转化为电能储存在蓄电 → → 池内，供路灯发光。这个过程中能量发生转化的流程：太阳能 电能 化学能 → 电能 →光能。 答与解析：太阳能是可以重复利用的能源。多余的能量储存在蓄电池内，则是转化为化 学能，夜晚供交通指示灯及照明灯发光，则是由化学能转化为电能，电能转化为光能。 故答为：化学能；电能。 20 “ ” ．右图是光电互补型太阳能热水器，晴天以吸收太阳能作为加热方式，阴雨天可用电 加热方式。某该种太阳能热水器水箱内的水为120kg，当水温由15℃升高到45℃时， （1）这些水吸收的热量是 1512×10 7 [水＝42×103/（kg•℃）] （2）若在阴雨天，采用电加热方式进行工作时的效率为70%，则要消耗的电能是 6 千瓦时。 第1 页/ 共21 页 答与解析：（1）Q 吸＝m t △＝42×103/（kg•℃）×120kg×（45 15 ℃ ℃ ﹣ ）＝1512×107； （2）采用电加热方式进行工作时： η＝ ＝70%， 电＝ ＝ ＝216×107＝6k•。 故答为：（1）1512×107；（2）6。 21．太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的 蓄电池充电，将电能转化为 化学 能储存起来，供夜晚路灯照明。若在一定时间内， 太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为27×107，这与完全燃烧 09 kg 的煤放出的热 量相当；这些能量经转化后，可供功率为35 的路灯工作60，那么该太阳能路灯的能量 转化效率是 28 %（煤的热值为30×107/kg）。 答与解析：（1）蓄电池充电是将电能转化为化学能储存起来； （2 ∵ ）由题知，Q 放＝mq＝27×107， ∴需要完全燃烧煤的质量： m＝ ＝ ＝09kg； （3）使用太阳能路灯的有用能量： 电＝Pt＝35×60×3600s＝756×106， 太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量） 总＝27×107， 该太阳能路灯的能量转化效率： η＝ ×100% 第1 页/ 共21 页 ＝ ×100% ＝28%。 故答为：化09，28。 22．有一种太阳能照明灯，它是利用太阳能电池板供1 “ 只12 伏9”的电子节能灯工作的原 理制成。若太阳能电池接受太阳能的有效面积为03m2，平均1 小时内得到的太阳辐射能 约为04×106焦，太阳光照一天（不考虑天气影响，经8 小时计算），恰好可供电子节能 灯工作10 小时。 额定电压 额定功率 平均寿命 每只售价（元）每度电费/元 白炽灯 220 伏 40 瓦 1000 小时 15 04 电子节能灯 12 伏 9 瓦 2000 小时 15 太阳能电池板 20 年 1000 （1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？。 （2）40 瓦的白炽灯与这种9 瓦的电子节能灯的发光效果相当。请你根据表中的数据计 算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比较经济上是否有优 势？（灯每天工作10 小时，一年按365 天计算） 答与解析：（1）太阳能电池板工作一天（按8 计算）吸收的太阳能 Q＝04×106/×8＝32×106， 照明灯工作10 消耗的电能 ＝Pt＝9×10×3600s＝324×105， η＝ ×100%＝ ×100%＝101%， （2）在相同的时间内（20 年）进行比较灯泡工作总时间； 20×365×10＝73000， 使用白炽灯情况： 需要的灯数＝ ＝73（盏） 购买白炽灯的费用73×15 元＝1095 元， 白炽灯所消耗的电能 ＝Pt＝004k×73000＝2920k• 第1 页/ 共21 页 须交电费2920k•×04 元/k•＝1168 元 共计费用：1095 元十1168 元＝12775 元， 使用太阳能照明灯情况： ′ 需要的灯数＝ ＝37（盏） 购买节能灯的费用37×15 元＝555 元 共计费用：1000 元+555 元＝1555 元， 1555 元＞12775 元 因此，按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上没有优势。 答：（1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是101%。 （2）按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上没有优势。 23．2016 年7 月26 “ 日，全球最大的太阳能飞机阳光动力2 ” 号（如图所示）降落在阿联酋 阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行壮举。这次飞行共经历了十段航程，途径 我国重庆和南京两个城市。整个飞行过程中，飞机依靠太阳能为平均功率10k 的电动机 提供动力，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油，成功地向人们传播了新能源理念。某 日，日照持续15，白天高效太阳能电池板将太阳能E 的25%转化为电能，若其中一部分 电能全部为电动机提供动力，另一部分电能全部给超轻薄锂离子电池充电，其充电效率 为90%．夜间飞行时，如果锂离子电池将储备的能量全部释放，为电动机提供动力。 （1）求飞机上的电动机工作一天消耗的电能； （2）求太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能充； （3）若每秒每平方米的太阳能电池板接收太阳辐射的功率为250，则覆盖在飞机表面的 太阳能电池板面积S 至少为多少？（保留一位小数） 答与解析：（1）由P＝ 可得，飞机上的电动机工作一天消耗的电能： ＝Pt＝10k×24＝240k•； （2）飞机夜间飞行的时间： t′＝24 15 ﹣ ＝9， 第1 页/ 共21 页 夜间飞行时消耗的电能： 夜＝Pt′＝10k×9＝90k•， 由η＝ ×100%可得，太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能： 充＝ ＝ ＝100k•； （3）白天飞行时电动机消耗的电能： 白＝Pt″＝10k×15＝150k• 飞机获得的总电能： 电＝白+充＝150k•+100k•＝250k•， 由η＝ ×100%可得，飞机获得的太阳能： E＝ ＝ ＝1000k•＝36×109， 由E＝PSt 可得，覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积： S＝ ＝ ≈2667m2。 答：（1）飞机上的电动机工作一天消耗的电能为240k•； （2）太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能为100k•； （3）覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S 至少为2667m2。 24 “ ．据有关媒体报道：阳光动力2 ” 号太阳能飞机于2015 年3 月9 日从阿联酋首都阿布扎 比起飞，展开为期近5 个月的环球之旅，在中国重庆。南京等地停留，最后返回出发 点。总飞行天数25