第9讲《信息、能源、粒子、宇宙》（竞赛精练） -2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）+习题+答案

这是一份第9讲《信息、能源、粒子、宇宙》（竞赛精练） -2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）+习题+答案，文件包含第9讲《信息能源粒子宇宙》竞赛精练全国初中物理竞赛试题精编九年级原卷版docx、第9讲《信息能源粒子宇宙》竞赛精练全国初中物理竞赛试题精编九年级解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）如图所示，神舟十七号航天员乘组惊喜“现身”春晚，献唱儿歌《大闹天宫》，在太空向理想致敬，也向全球华人送来新春的美好祝愿。空间站的信息传回地面利用的是（ ）
A．红外线B．电磁波C．次声波D．超声波
【答案】B
【知识点】超声波和次声波、红外线的特点及应用、电磁波的应用
【详解】A．大气对红外线辐射传输主要是的影响吸收和散射，红外线仅仅适合短距离的通讯，不适合远距离的，故太空和地球的通讯只能是电磁波，故A不符合题意。
B．电磁波可以在真空中传播，也可以用于通讯，他们美好的祝福声传到地球靠的是电磁波，故B符合题意；
CD．声波不能在真空中传播，故CD不符合题意。
故选B。
2．（2007九年级·上海·竞赛）关于光的传播，正确的说法是（ ）
A．在任何情况下，光都是沿直线传播的
B．光在水中传播的速度比在空气中的速度小
C．光在真空中的速度相当于1分钟绕地球赤道七圈半的速度
D．传播同样的距离，光所需要的时间比无线电波短
【答案】B
【知识点】光在不同介质中的传播速度、光在真空中的速度、光沿直线传播的条件、波速、波长和频率
【详解】A．光在同一种均匀介质中沿直线传播，故A错误；
B．光在水中传播的速度是光在空气中传播速度的3/4 ，光在水中的速度小于在空气中的速度，故B正确；
C．赤道周长约为4×107m，光在真空中的传播速度约为3×108m/s，光在真空中的速度相当于1s中绕地球七圈半的速度，故C错误；
D．光与无线电波都是电磁波，它们的传播速度相同，传播同样的距离，光与无线电波需要的时间相等，故D错误。
故选B。
3．（2010九年级·上海·竞赛）下列数据中最接近实际情况的是（ ）
A．人正常步行的平均速度为10m/s
B．光在真空中的传播速度为340m/s
C．无线电波在空气中的传播速度约为
D．“神舟七号”飞船进入太空轨道时的速度约为
【答案】C
【知识点】光在真空中的速度、电磁波的应用、常见物体的速度及速度的估测
【详解】A．人正常步行的平均速度为1.1m/s，约合4km/h，故A不符合题意；
B．光的传播不需要介质，光在真空中的传播速度为，故B不符合题意；
C．无线电波也是电磁波，其在空气中的传播速度约为3，故C符合题意；
D．“神舟七号”飞船进入太空轨道时的速度约为11.7km/s，故D不符合题意。
故选C。
4．（2008九年级·上海·竞赛）获得2007年诺贝尔物理学奖科学家的主要贡献是（ ）
A．发现“巨磁电阻效应”B．发现“宇宙微波背景辐射黑体形式和各向异性”
C．发现“强粒子渐近自由现象”D．提出“光子相干量子理论”。
【答案】A
【知识点】电磁波的应用
【详解】获得2007年诺贝尔物理学奖科学家的主要贡献是发现“巨磁电阻”效应。，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应共同获得2007年诺贝尔物理学奖。‌这一发现对于磁性材料的研究和应用具有重要意义，‌特别是在数据存储技术方面，‌巨磁电阻效应的应用极大地提高了数据存储的密度和速度，‌对于现代信息技术的发展产生了深远的影响。‌这两位科学家的贡献不仅体现在理论上的突破，‌还在于他们的研究成果成功地推动了技术的进步和应用，‌因此获得了诺贝尔物理学奖的认可，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．（2016九年级·上海·竞赛）目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS（全球卫星定位系统）接收器的装置。GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是（ ）
A．无线电波B．红外线C．紫外线D．激光
【答案】A
【知识点】电磁波的应用
【详解】GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波，无线电波就是电磁波，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）众所周知，知己知彼，百战不殆。战争时期，及时获取敌方准确、有效的情报信息很可能决定一场战争胜败。信息传播工具如：电报、电话等的使用无疑发挥着重要的作用。我国近代历史上更是涌现出诸多可歌可泣、爱国护国的共产党员，谍报工作者的英雄事迹，值得千古流传。下列说法错误的是（ ）
A．电话话筒和听筒的工作原理不同
B．听筒是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的
C．电报，电话是利用电磁波传递信息的
D．和平年代，各国家的长治久安也需要相关情报信息的获取
【答案】C
【知识点】电话、动圈式话筒的工作原理
【详解】AB．电话装置是由听筒、话筒和电池组组成，它们应串联在电路中；电话的话筒主要作用把声音的信号转变为强弱变化的电流的信号传递出去，原理是电磁感应；再通过听筒把强弱变化的电流信号变成声音信号，把传输的声音还原出来，原理是磁场对电流有力的作用，故AB正确，不符合题意；
C．电报，电话是利用电路中的电流传递信息的，故C错误，符合题意；
D．和平年代，各国家也需要相关情报信息的获取，综合研判，以维护国家的长治久安，故D正确，不符合题意。
故选C。
故答案为:A
7．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）信号弹一般在战争中使用，通常用来传递信息，是带颜色的，中国的是一红，二绿，三点白，白天用红光具有很好的穿透性，所以在遇到阴雨大雾天气的时候就不会影响到信号的传递。下列说法正确的是（ ）
A．信号弹的三种色光都属于复色光
B．红光比绿光的波长长，频率大
C．雨后彩虹是光的反射原理形成的
D．信号弹以电磁波的形式向外传播
【答案】D
【知识点】不透明物体的颜色、光的色散原理及现象、电磁波的应用、波速、波长和频率
【详解】A．信号弹是带颜色的，中国的是一红，二绿，三点白，三种色光中红色、绿色是单色光，白色属于复色光，故A错误；
B．各种色光在空气中的传播速度相同，由可知，红光比绿光的波长长，频率小，故B错误；
C．雨后彩虹是光的色散原理形成的，色散的实质是光的折射，故C错误；
D．信号弹以光的形式向外传播，光也是电磁波，因此信号弹以电磁波的形式向外传播，故D正确。
故选D。
8．（2021九年级·广东佛山·竞赛）中国日报消息：11月19日凌晨2时7分，长征三号乙运载火箭，在西昌卫星发射中心把两颗北斗三号卫星成功送入预定轨道。这两颗卫星将和其他17颗已经在轨运行的北斗三号系统卫星组成基本网络， 并在今年年底前向“一带一路”沿线国家和地区提供基本导航服务。以下说法正确的是（ ）
A．卫星随火箭升空的过程中，动能减小，重力势能增加，机械能总量保持不变
B．卫星与地面导航接收设备之间是靠电磁波传递信号
C．卫星导航信息处理设备中的集成电路是用超导体材料制作
D．该型号运载火箭第三级用能效高的液态氢作燃料，这里的“能效高”指的是比热容大
【答案】B
【知识点】热值的概念、单位和物理意义、电磁波的应用、半导体的特点、物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】A．卫星发射升空时，加速上升，质量不变，动能增大；高度升高，重力势能增大，机械能增大，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，卫星与地面导航接收设备之间靠电磁波传递信号，故B正确；
C．常温下的超导材料还处于研究阶段，集成电路使用的是半导体材料，故C错误；
D．液态氢的热值大，质量一定时，完全燃烧放出的热量多，也就是“能效高”，故D错误。
故选B。
9．（2019九年级·湖北黄冈·竞赛）如图所示，扬州农科所的专家研发了一种“西瓜测熟计”仪器．长约12厘米、宽约5厘米、厚约3厘米，内装芯片，上设一显示屏，下端两个铁片组成V形卡槽，在仪器上还有一根10余厘米长的细线，另一头是一个直径约3厘米的塑料“小碗”． 判断西瓜的生熟时，只要用卡槽（图中两铁片）固定西瓜，然后把“小碗”扣在上面，对西瓜轻敲大约5s左右显示器就能显示结果．其依据是（ ）
A．敲击西瓜产生的声音是由空气振动产生
B．卡槽固定西瓜，小碗扣在上面是为了收集声波，减小声音的分散，增大响度
C．该仪器判断西瓜的生熟是根据振动发出声音的音色判断
D．该仪器把声信号转换成电信号与电话的听筒原理相同
【答案】C
【知识点】根据音色辨别发声体、探究影响响度大小的因素、探究声音的产生、电话
【详解】判断西瓜的生熟时，只要用卡槽（图中两铁片）固定西瓜，然后把“小碗”扣在上面，对西瓜轻敲大约5s左右显示器就能显示结果．其依据是根据振动发出声音的音色判断，西瓜的成熟程度不同，发出声音的音色就不同．
10．（2016九年级下·江苏扬州·竞赛）2017年春节，妈妈给小明买了一台平板电脑（iPad）如图，小明发现它可以WIFI无线上、3G通信、蓝牙三种络通信技术，通过对初中物理知识的学习,小明知道了这三种技术其实都是利用（ ）
A．电磁波B．紫外线C．可见光D．超声波
【答案】A
【知识点】电磁波的应用
【详解】WIFI无线上网、3G通信、蓝牙三种网络通信技术都利用电磁波传递信息．
故选A．
11．（2014九年级·上海·竞赛）“玉兔”月球车和地面指挥中心之间的信息传输利用的是
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．激光
【答案】A
【知识点】电磁波的应用
【详解】月球车与地面指挥中心之间是真空，所以不可能靠声音来传播，只能靠电磁波传播。
故选A。
12．（2022九年级下·福建三明·竞赛）北京冬奥会运用的技术包含了许多物理知识。下列说法正确的是（ ）
A．利用干冰汽化吸热的原理来修复磨损的冰面
B．“绿电”包括太阳能发电、生物质能发电和火力发电等
C．氢燃料客车与汽油客车相比，百公里节省汽油大约25.16L
D．比赛服不易划破是利用了复合面料具有较高硬度的特性
【答案】C
【知识点】认识物质的物理属性、能量的转化、热值的公式及相关计算、升华与凝华的吸放热及其应用
【详解】A．利用干冰升华吸热的原理能使液态水凝固，从而修复磨损的冰面，故A错误；
B．“绿电”包括太阳能发电，生物质能发电和火力发电不属于“绿电”，故B错误；
C．每百公里可少排放的二氧化碳约57.86kg，相当于节约汽油的体积为
故C正确；
D．比赛服不易划破是利用了复合面料具有较高的强度，故D错误。
故选C。
13．（2023九年级下·辽宁阜新·竞赛）社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（ ）
A．石油是可再生能源B．电能属于一次能源
C．手机利用超声波传递信息D．二极管具有单向导电性
【答案】D
【知识点】一次能源与二次能源、可再生能源与不可再生能源、电磁波的应用、半导体的特点
【详解】A．石油是不可再生能源，故A错误；
B．电能属于二次能源，故B错误；
C．手机是利用电磁波传递信息的，故C错误；
D．二极管有一个特殊的特点，就是具有单向导电性，可用于判断电流的方向，故D正确。
故选D。
14．（2007九年级·上海·竞赛）上海体育场的设计中有许多创新，其中周长900米椭圆形看台框架结构及奠基础有无数个细微均匀的裂缝就是一个创新。这些细微裂缝是为了（ ）
A．增大摩擦B．防止热胀冷缩的破坏作用
C．减小压强D．增大压强
【答案】B
【知识点】认识物质的物理属性
【详解】物体一般都有热胀冷缩的性质，无数个细微均匀的裂缝将框架结构割断成一块一块的，是防止由于热膨胀导致看台互相挤压而损坏。
故选B。
二、填空题
15．（2021九年级下·江苏宿迁·竞赛）如图所示，是一台收音机的屏板，当指针（图中黑块）向右调时，所接收到的电磁波的波长将 ；所接收的电磁波的波速将 。（选填“变大”、“不变”或“变小”）
【答案】 变小 不变
【知识点】波速、波长和频率
【详解】[1][2]由图示知，屏板上所标数据的单位为Hz，频率单位。所以屏板的指针向右调时，电磁波的频率变大，而电磁波的波速是不变的，据c=λf知，频率越大，则波长越小，所以所接收到的电磁波波长将变小。
16．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）北斗卫星导航系统通过 为汽车提供导航信息。太阳能电池板能为卫星提供电能，按能源是否可再生分类，太阳能属于 能源。
【答案】 电磁波 可再生
【知识点】可再生能源与不可再生能源、电磁波的应用
【详解】[1]电磁波可以传递信息且可以在真空中传播，北斗卫星导航系统通过电磁波为汽车提供导航信息。
[2]太阳能从自然界可以源源不断得到，是可再生能源。
17．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）革命战争年代老百姓靠煤油灯照明，火车靠燃煤炭提供动力，战地通信靠手摇发电机提供电能，其中煤油的原材料石油是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，已知标准煤的热值2.9×107J/kg，则10t标准煤完全燃烧放出的热量为 J，随着煤的燃烧，质量减少，其热值 （选填“增大”或“减小”或“不变”）；发电机的工作原理是 ，以上能源在利用过程均涉及能量的转化或转移，能量的转化和转移具有 。
【答案】 不可再生 不变 电磁感应现象 方向性
【知识点】能量转移或转化有方向、可再生能源与不可再生能源、热值的公式及相关计算、热值的概念、单位和物理意义、发电机的构造和工作原理
【详解】[1]石油、化石能源、核能等消耗后不能够短时间得到补充，属于不可再生能源。
[2]由Q=mq可得，完全燃烧10t标准煤放出的热量为
[3]热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量多少无关，所以燃烧过程中，随着标准煤质量的减少，其热值不变。
[4]闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机就是利用该原理制成的。
[5]能量在转化中具有方向性，如煤一旦燃烧将化学能转化为内能，内能就不会自动转化为化学能；能量的传递能自发的从高温物体传向低温物体，但不能够自发的从低温物体传递到高温物体，故能量的转移也是有方向性的，所以能量的转化和转移具有方向性。
18．（2020九年级上·广东佛山·竞赛）手机充电过程中，将电能转化为 能；植物吸收太阳光是将光能转化为 能。能量转化和转移的过程中，能量的 保持不变。
【答案】 化学 化学 总量
【知识点】能量转移或转化有方向、能量守恒定律
【详解】[1][2]手机充电过程中，电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来；植物吸收太阳光是将光能转化为自身生长需要的化学能。
[3]根据能量守恒定律可知，能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
三、简答题
19．（2014九年级·全国·竞赛）“嫦娥三号”探测器主要由两大部分构成：着陆器和巡视器，其中巡视器就是我们俗称“玉兔”的月球车（如图所示）网上有许多学生和科学爱好者问了许多关于月球车的有趣问题，你能帮他回答吗？
（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布．设计什么样的月球车轮才能方便它在月球表面行驶？
（2）月球车为什么不使用减震性能更好的充气轮胎？
（3）月球车的主要能量来源是什么？
【答案】（1）见详解；（2）见详解；（3） 见详解
【知识点】减小压强的方法及生活中的实例、能源与可持续发展
【详解】答：（1）月球车轮子表面积要做得更大，减小对月球表面的压强，不至于陷进松软的月壤中；采用轮脚复合式轮子，平地靠轮子行走，遇到小的障碍可以变“轮”为“腿”，越过障碍。
（2）月球表面的昼夜温差超过300℃，橡胶不可能在如此大的温度范围内保持弹性与强度；月球上没有空气，表面没有大气压，充气轮胎易爆裂。
（3）月球车白天主要靠太阳能电池板供电；夜晚主要靠电池供电。
四、计算题
20．（2019九年级·湖南长沙·竞赛）卫星通信系统是由赤道上空一定高度上的地球同步卫星和经该卫星连通的地球站两部分组成．同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，因此，在赤道上空同平面轨道上等间隔放置三颗同步卫星，就能实现全球范围的通信．目前使用的国际通信卫星系统就是按照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、印度洋、太平洋上空．
（1）已知地球半径为6.4×103km，要实现全球卫星通信，卫星在轨理论高度（距地面高度）至少多远？
（2）卫星传输的主要缺点是传输时延大．甲乙两人打接越洋电话，已知他们两地基站共用的是一颗在轨高度约3.6×104km的通信卫星，且两地距卫星均为4.5×104km，求打接一次电话时延多少s？
【答案】（1）6.4×103km（2）0.6
【知识点】卫星通信、匀速直线运动
【详解】（1）．∵三颗卫星覆盖整个地球，同步卫星天线波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的三分之一，
∴∠DOB＝120°，
∴∠AOB＝60°，
∵△ABO是直角三角形，
∴∠OAB＝30°，
∴OA＝2OB＝2R，
∴AC＝OA﹣OC＝2R﹣R＝R＝6.4×103km．
（2）．打接一次电话的路程：
s＝4×4.5×104km＝1.8×105km．
∵v＝，
∴t＝＝＝0.6s．
答：（1）．卫星在轨理论高度至少6.4×103km．
（2）．打接一次电话时延多少0.6s．
加油站：氢燃料客车与汽油客车相比，每百公里可少排放的二氧化碳约57.86kg（燃烧1L汽油大约排放二氧化碳2.3kg）。