2023年北京市初三二模物理试题汇编：粒子和宇宙章节综合

第1页/共1页2023北京初三二模物理汇编粒子和宇宙章节综合一、单选题1．（2023·北京石景山·统考二模）下列物体，按空间尺度由小到大顺序排列正确的是（）A．原子——电子——地球——银河系——太阳系B．电子——原子——地球——太阳系——银河系C．原子——电子——地球——太阳系——银河系D．电子——原子——地球——银河系——太阳系2．（2023·北京西城·统考二模）如图所示的四种发电方式中，利用不可再生能源发电的是（）A．光伏发电 B．风力发电C．水力发电 D．核能发电3．（2023·北京海淀·统考二模）关于能源以及能量的转化，下列说法正确的是（）A．煤、石油、天然气、潮汐能都是可再生能源B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能C．风力发电的过程中将电能转化为机械能D．能量在转化过程中是守恒的，因此各种能源都是取之不尽的二、多选题4．（2023·北京朝阳·统考二模）下列说法正确的是（）A．晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变B．通过技术改进，热机效率可达100%C．用酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值不变D．水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，机械能转化为内能三、填空题5．（2023·北京顺义·统考二模）阅读《液压传动》，回答第题。液压传动液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术。帕斯卡原理为，作用于密闭流体上之压强可大小不变由流体传到容器各部分。液压传动具有很多优点：体积小、重量轻；无件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；自动化程度高，并且系统元件实现了标准化、系列化和通用化，更便于设计、制造和使用。但液压传动也具有元件制造精度较高，维护要求和维护成本较高，能量转换中效率相对低等特点。目前，液压传动应用非常广泛，如行走机械中的汽车和工程机械，钢铁工业用的冶金机械、提升装置等，军事工业用的飞机起落架的收敛装置和火炮操纵装置、船舶减摇装置等。生活中的液压千斤顶，如图甲所示，应用的就是帕斯卡原理，内部结构如图乙所示。使用时提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端单向阀门1打开，通过吸油管从油箱中吸油，用力压下手柄，阀门1关闭，右侧单向阀门2打开，下腔的油液经管道输入举升缸的下腔，推动大活塞向上移动，顶起重物。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起，整个过程中有两次能量转化：提起手柄使小活塞向上移动的过程中，通过这个动力装置吸油，将机械能转化为液压能；用力压下手柄的过程中，通过执行装置将油输入举升缸，将液压能转化为机械能，将重物顶起．因此，液压传动是一个不同能量的转化过程。

阅读上述材料，回答下列问题。（1）根据帕斯卡原理可知，作用于密闭流体上之________可大小不变由流体传到容器各部分。（2）文中所说的液压千斤顶，其液压传动的两次能量转化是：第一次将机械能转化为液压能，第二次将_________。（3）如图乙所示，用力压下手柄，小活塞向下的压力为，小活塞面积为，举升缸处大活塞向上的力为，大活塞面积为，请判断和的大小关系，并写出判断过程_________。四、实验题6．（2023·北京昌平·统考二模）请阅读《距离》并回答题。距离人们常说距离产生美，因为遥远的距离会带来神秘感，但是天文学家更喜欢创根问底，他们要问：遥远到底有多远呢？如图所示的照片里面有两颗看上去非常明亮的“恒星”，从肉眼的判别来讲，你很难看出它们的差异，但是人们发现其实在这里面有一颗并不是恒星，通过测量距离及更加细致的研究，发现这个叫做3C273的类星体，其实是一个超大质量的黑洞。这个黑洞离我们距离有24亿光年，而这个黑洞的质量至少是900万倍的太阳质量，所以，从这个例子我们可以认识到只有知道了距离，我们才能够正确地去了解这个天体的本质。

天文学上有一种简单的测量距离的方法，叫做三角测距法。所谓的三角测距，其实就是用一根足够长的基线去测量我们想要观测的天体对基线所张的角度，测出基线的长度和天体对基线所张的角度，再利用三角形的一些基本规律就可以比较或测量天体间的距离了。这个办法看上去非常简单，但是在天文学的应用里面，却有着非常深远的意义。譬如说，在古希腊时代，就有一位天文学家，通过看到的月亮的月相（其实反映了月亮、地球和太阳三者之间的几何关系）来测量地球与太阳、地球与月亮之间的距离的关系。他首先从上弦月开始，示意图如图所示，他发现月亮、地球和太阳构成的这个三角形非常接近于直角三角形（但是两者还是有很小的差异），于是由直角三角形的一些基本的规律可以知道，太阳和地球、月亮和地球这两条边的比例，它们的长度之比是多少呢？约是20，所以说太阳远远比月亮要处于更远的距离上面，这是他得到的第一个结论。日常的生活经验告诉我们，在白天你去观察太阳，在夜晚你去观察月亮，你会发现它们的大小看上去是相当的，或者说它们的直径看上去是非常相近的，那反映的就是它们自身的半径也约是20倍的比例，所以，他得到的第二个结论是太阳比月亮大很多。

三角测距法也有它的局限，对于更加遥远的天体，再强大的望远镜也没有办法去分辨它们进行距离测量，所以，科学家根据需要创造发明了其他的更加有效的办法去测量天体问的距离。请根据上述材料，回答下列问题：（1）文中提到的黑洞的质量至少是__________倍的太阳质量。（2）文中的古希腊天文学家，测量地球与太阳、地球与月亮之间的距离的关系时，得出的第一个结论是太阳远远比月亮要处于更远的距离上面，文中给出的这个结论得出的依据是__________。五、综合题7．（2023·北京平谷·统考二模）请阅读《能源宝藏—地热能》并回答题。能源宝藏—地热能地球内部蕴藏着难以想象的巨大能量—地热能。地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是导致火山爆发及地震的能量。地热资源的温度足够高，可以利用它进行发电。我国用于发电的地热资源主要集中在西藏、云南的横断山脉一线，西藏羊八井地热电站在我国地热界占有很重要的地位。羊八井海拔4306米，其地热田地下深200米，地热蒸汽温度最高达172℃。羊八井地热电站第1台试验机组采用单级扩容法热力系统，容量为1000kW，于1977年10月试运成功。其原理是把地热水送入1个密闭的容器中降压、扩容，根据水沸点与气压的关系，可使地热水因气压降低而沸腾变成蒸汽。地热水变成蒸汽时，其体积迅速扩大，所以该容器称为“扩容器”。用这种方法产生蒸汽来发电称为扩容法地热水发电。人类为了充分的利用地球表面浅层的地热能，使用地源热泵技术的空调系统，把地热能作为冷热源进行能量交换。地源热泵机组运行时，不仅节省了大量的能量，还不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。随着人类社会的不断发展，人们对于清洁能源的需求会更加旺盛，到那个时候，地热资源将会为人类创造更多的惊喜，也将会带领人类走向更广阔的未来。请根据上述材料，回答下列问题。（1）地热能为___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）冬季为改善空气质量，工厂、大型商场可以采用___________技术利用地热能取暖；（3）羊八井地热电站利用地热水的___________（选填“机械”或“内”）能进行发电；（4）羊八井地热电站第1台试验机组连续工作24h，发电量大约为___________kW·h。8．（2023·北京丰台·统考二模）阅读《中国“人造太阳”》回答问题。中国“人造太阳”同学们都听说过核电站吧？目前所有的核电站都是核裂变电站，通俗点讲就是把原子弹的爆炸反应速度减慢，大幅度减慢；剧烈的爆炸就变成了稳定的燃烧；再用燃烧的热烧水；烧水形成的水蒸气推动发电机转动。于是我们就有核电啦！但大家也听说过历史上核泄漏事故吧？传统核裂变技术有放射性核废料的产生，这些废料的放射性能持续很多年。自然界还有一种核反应叫核聚变，也就是氢弹所用到的原理。简单点说就是把两个氢原子核撞一块形成一个氯原子核，这个过程会释放能量。那对应的发电技术自然就叫核聚变发电了。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一核聚变产能效率高；第二地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富；第三核聚变更为安全、清洁。但是可控核聚变发电太难了！超乎人们想象的难。第一是可控核聚变需要的核燃料密度极大，温度极高，大约是1亿摄氏度；第二这么高的温度，燃料肯定不能接触容器的对吧？有一种叫磁约束装置，就是通过磁场把带电的等离子束缚在一个空间区域内，不与容器直接接触，这样反应堆容器外壁的温度也就是1000摄氏度的样子，在人类材料所能承受的范围内。人们把这样的核聚变装置叫托卡马克如图所示。由于磁约束需要的磁场很强，就需要大电流。如果线圈存在电阻的话，大电流会带来很高的能量消耗。因此，咱们的线圈得是用超导材料做成的，知道难在哪了吧！目前还不存在常温超导材料，都是要很低的温度才能实现超导。所以托卡马克就是一个冰火两重天的装置。核心是1亿摄氏度的等离子体核燃料，外圈是超低温超导线圈。等离子体的稳定约束非常非常难，磁约束聚变装置方面做的最好的便是中国的EAST，全名叫Experimental

Advanced

Superconducting

Tokamak，即全超导实验性托卡马克装置。2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，这20秒钟，是无数科研人员背后辛勤工作的成果，也是我们向往星辰大海的真实写照。请根据上述材料，回答下列问题：（1）“人造太阳”是通过___________（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的；（2）相比核裂变，核聚变具有的优点是：___________；（3）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。___________9．（2023·北京海淀·统考二模）请阅读《中国新一代“人造太阳”》并回答问题。中国新一代“人造太阳”2023年4月12日21时，有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置，成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。中国“环流器”是我国探索受控核聚变的重要装置。人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳主要由氢元素和氨元素组成，太阳中心区的温度高达1500万摄氏度、压强约为标准大气压的3000亿倍、密度约为150g/cm3在此极端条件下，氢原子的所有核外电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的氢原子核，有的能克服原子核间很强的静电排斥力而靠得足够近，聚合成质量较大的原子核并释放出一定的能量。

核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氘核（）在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。如果要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行。要实现受控核聚变，需要将超高温状态下的核燃料，长时间约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度。为此科学家们想到了利用磁场来约束，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，线圈用超导材料制成，可产生强大的电流和磁场，如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中，避免与容器直接接触。目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，每一次进步都为未来的“人造太阳”注入一缕光芒。请根据上述材料，回答下列问题：（1）原子是由原子核和___________组成的；（2）太阳中心区失去电子的氢原子核之间存在很强的静电排斥力，是因为它们带有___________（选填“同种”或“异种”）电荷；（3）在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是磁场对运动的___________可以产生力的作用；（4）与核裂变相比，核聚变的优点是：___________。（写出一条即可）

参考答案1．B【详解】电子和原子核构成原子，原子构成分子，分子构成物体，即地球由分子组成。地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系是银河系中的一个普通星系。所以从小到大的顺序为：电子——原子——地球——太阳系——银河系，综上分析知，故ACD错误，B正确。故选B。2．D【详解】ABC．光能、风能、水能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，光伏发电、风力发电、水力发电都是利用可再生能源发电的，故ABC不符合题意；D．核能不能从自然界源源不断获得，也不能重复利用，是不可再生能源，则核能发电是利用不可再生能源发电的，故D符合题意。故选D。3．B【详解】A．可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源，煤、石油、天然气是不可再生能源，潮汐属于可再生能源，故A错误；B．太阳能电池消耗太阳能，产生电能，可以将太阳能转化为电能，故B正确；C．风力发电消耗机械能，产生电能，是将机械能转化为电能，故C错误；D．能量在转移、转化过程中总是守恒的，但是能量的转化具有方向性，所以要节约能源，故D错误。故选B。4．AC【详解】A．晶体有固定的熔点，所以熔化过程中吸收热量，但温度不变，故A正确；B．通过技术改进，可以使热机效率提高，但总存在机械摩擦，要做额外功，效率一定不会达到100%，故B错误；C．用酒精灯烧水时，部分热量散发到空气中，热损失很大，但热值是燃料的一种特性，与质量无关，因此酒精的热值不变，故C正确；D．水蒸气对壶盖做功内能减少，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故D错误。

故选AC。5．压强液压能转化为机械能<【详解】（1）[1]根据题意可知，根据帕斯卡原理可知，作用于密闭流体上之压强可大小不变由流体传到容器各部分。（2）[2]在液压传动过程中，必须有两次能量转换，提起小手柄使小活塞向上移动的过程中，通过这个动力装置吸油，将机械能转化为液压能，用力压下手柄的过程中，通过执行装置将油吸入举升油缸，将液压能转化为机械能。（3）[3]根据帕斯卡定律，作用于密闭流体上之压强可大小不变由流体传到容器各部分，当小活塞向下的压力为，小活塞面积为，则压强为大活塞向上的力为，大活塞面积为，压强为可得由于，则。6．900万见解析【详解】（1）[1]根据文中材料可知，黑洞的质量至少是900万倍的太阳质量。（2）[2]月亮、地球和太阳构成的这个三角形非常接近于直角三角形（但是两者还是有很小的差异），于是由直角三角形的规律，太阳和地球、月亮和地球这两条边的比例，它们的长度之比约是20。7．可再生地源热泵内2.4×104【详解】（1）[1]地热能可以短时间从自然界得到补充，属于可再生能源。（2）[2]人类为了充分的利