初中物理能源与可持续发展试题

请阅读《科学重器一原子钟》并回答32题。

科学重器 $-$原子钟

星空浩瀚，地球转动，四季更替，草木枯荣。从人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟，这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。计时工具大多是以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时的，比如日晷以日地相对运动的周期为基准；机械摆钟以摆的振荡周期为基准；石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定，测量时间的精准度就越高，基于此科学家制造出了原子钟（如图所示）。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。

人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性，适合作为时间的测量标准，于是在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言，是人类描述和定义时空的标尺。

虽然制定了统一的时间测量标准，但若各地时间不能同步，也会给人们带来麻烦。比如，若电网调节时间不同步，可能会烧坏电机；金融市场时间不同步，可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准，用于实现时间的同步，就像日常生活中，我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国，提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟，它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中，如果导航定位的精准度为1米，则要求卫星上原子钟的时间同步必须在 $3\times {10}^{-9}$之内，这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准，以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏，也可以判断汽车行驶在哪个车道，甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时工具的演变，展现了人类”时间文化”的进程，更彰显出人类精益求精、不断探索、追求卓越的科学精神。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）原子钟可以作为时间同步的基准钟，依据的是原子辐射电磁波振荡周期的　     　。

（2）下列物体相比较，最适合提供计时基准的是　　（填写正确选项前的字母）。

$A$．摆动的小球     $B$．沿直线运动的汽车   $C$．静止的书本

（3）在实际生活中会出现各种”标准”。请你结合对文中时间”标准”的理解，除文中提到的实例外，再列举一个“标准”并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的。　　

关于核能和太阳能，下列说法错误的是 $($　　 $)$

A．裂变也称为热核反应，裂变时会释放出巨大的核能

B．核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆

C．太阳能是可再生能源，核能是不可再生能源

D．太阳能和核能均属于一次能源

下列关于能源的说法错误的是 $($　　 $)$

A．涉及热现象的能量转化过程是没有方向性的，是可逆的

B．核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备

C．我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于不可再生能源

D．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量

能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是 $($　　 $)$

A．目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的

B．能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的

C．风力发电机将风能转化为电能

D．水能、太阳能都是可再生能源

2019年1月3日，由我国发射的嫦娥四号，实现了人类首次在月球背面成功着陆。下列有关嫦娥四号巡视器“玉兔二号”的判断，正确的是 $($　　 $)$

A．飞行控制中心利用声波控制“玉兔二号”

B．飞行控制中心利用电磁波控制“玉兔二号”

C．驱动“玉兔二号”的电能是一次能源

D．太阳能帆板接收的太阳能是不可再生能源

下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．当有人触电时应立即切断电源

B．家中多个大功率用电器可以在同一插线板上同时使用

C．光缆通信中光在光纤里一直沿直线传播

D．太阳能、风能、核能都是可再生能源

在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，即为番茄电池。将铜片、锌片与电压表相连，如图所示。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．锌电极是番茄电池的正极

B．番茄电池可将化学能转化为电能

C．番茄电池形成通路后，电子将从铜电极流出

D．将电压表直接接在该番茄电池上，会损坏电压表

拉萨素有“日光城”之称，太阳灶得到广泛使用，如图所示。周末，扎西在家用太阳灶烧水，水壶里装有 $5\mathit{kg}$的水，经过一段时间后，水温从 ${10}^{°}\text{C}$升高到 ${90}^{°}\text{C}$，假设这段时间太阳灶共吸收了 $4.2\times {10}^{6}J$的热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（1）太阳能属于　　能源（选填“可再生”或“不可再生” $)$；

（2）求水吸收的热量；

（3）求太阳灶的效率。

$\mathit{WiFi}$是将电脑、手机与互联网以无线方式连接的技术，可进行信息、文件等材料的无线传输，此过程中各种信息是靠　　来传输的。生活中电能的利用无处不在，电能为　　能源（选填“一次”或“二次” $)$。

生产和生活中利用各种能量是通过不同的能源提供的，在风能、水能、太阳能、核能以及电能中，不属于一次能源的是　　；获得核能有两种途径：裂变、聚变，核电站是利用　　的链式反应发电的。

中国标准动车组“复兴号” $\mathit{CR}400$系列的成功研制，对我国掌握核心技术，加快高铁“走出去”具有重要战略意义。

（1）“复兴号”动车组进行了多项技术创新和改进。例如运行过程中，　　次能源 $--$电能的消耗降低了 $10\%$左右。车内噪声有一定程度的降低，正常运行时约为　　（填“6”或“60” $)\mathit{dB}$；刹车过程优先采用再生制动，也就是将电动机转变为　　机，从而将动车的动能转化为电能。

（2）“复兴号”动车组座位上装有两孔和三孔插座。三孔插座　　（填“能”或“不能” $)$防止电器漏电。同一排座位上正在充电的两部手机之间是　　（填“串”或“并” $)$联的，使用快速充电器给手机充电时，其充电　　 $($ “功率”或“电压” $)$一定比使用普通充电器时大。

（3）京沪高铁线路全长 $1463\mathit{km}$。一列从北京到上海的“复兴号”动车组载客1193人，当动车组以 $300\mathit{km}/h$的速度行驶时，平均每人一百公里消耗电能3.4度；当动车组以 $350\mathit{km}/h$的速度行驶时，平均每人一百公里消耗电能3.8度。该动车组全程消耗的电能约为　　（填“6“、“60”或“600” $)$万度。动车组以 $350\mathit{km}/h$的速度行驶时的电功率约为以 $300\mathit{km}/h$的速度行驶时的电功率的　　（填“1.1”、“1.2”或“1.3” $)$倍。

2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资料。

（1）质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核　　（填“聚变“或“裂变” $)$反应，并　　（填“吸收“或“释放” $)$大量的能量，当天体的能量即将耗尽时，在自身　　（填“重力”或“惯性” $)$的作用下发生塌缩，就形成了黑洞。

（2）照片中的黑洞距离我们5500万　　（填“年”或“光年“ $)$，它是根据接收到的高能射线经过计算机处理而形成的，高能射线的传播速度为　　 $m/s$；研究人员在计算机屏幕上将黑洞边缘环状（明亮）部分用红色显示，红光　　（填“属于”或“不属于” $)$光的三原色。

早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。

（1）风能和光能都来源于　　，属于　　能源。若太阳光弱的时候风速小，　　（选填“能”或“不能” $)$实现风光互补发电。

（2）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的　　倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量，其单位是　　。

（3）用风光互补发的电对额定功率 $P$的用电器供电，风机功率为 $P_1$，光伏功率为 $P_2$，当 $P_1+P_2=$　　，用电器正常工作。如图乙是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在　　（选填“9”或““11” $)$点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 $1\mathit{kW}$的用电器，在13点 $~16$点这段时间里，风光互补发的电　　（选填“能”或“不能” $)$满足其工作。

早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。

（1）风能和光能都来源于　　，属于　　能源。若太阳光弱的时候风速小，　　（选填“能”或“不能” $)$实现风光互补发电。

（2）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的　　倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量，其单位是　　。

（3）用风光互补发的电对额定功率 $P$的用电器供电，风机功率为 $P_1$，光伏功率为 $P_2$，当 $P_1+P_2=$　　，用电器正常工作。如图乙是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在　　（选填“9”或““11” $)$点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 $1\mathit{kW}$的用电器，在13点 $~16$点这段时间里，风光互补发的电　　（选填“能”或“不能” $)$满足其工作。

早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。

（1）风能和光能都来源于　　，属于　　能源。若太阳光弱的时候风速小，　　（选填“能”或“不能” $)$实现风光互补发电。

（2）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的　　倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量，其单位是　　。

（3）用风光互补发的电对额定功率 $P$的用电器供电，风机功率为 $P_1$，光伏功率为 $P_2$，当 $P_1+P_2=$　　，用电器正常工作。如图乙是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在　　（选填“9”或““11” $)$点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 $1\mathit{kW}$的用电器，在13点 $~16$点这段时间里，风光互补发的电　　（选填“能”或“不能” $)$满足其工作。