内容正文:
第26课时
温度 内能和核能
能量的转化与守恒
2024《中考拐点》
——浙江科学
目
录
2
聚焦课堂 深度剖析
1
课标要求 明确目标
1
课标要求 明确目标
1.描述克服摩擦做功与物体内能改变的关系,知道改变内能的途径,知道可用热量来量度热传递过程中的内能变化。
①概述内能的概念,说出内能与温度的关系;
②描述克服摩擦力做功与物体内能改变的关系,说明改变内能的途径,认识用热量来量度内能的变化。
2.通过实验了解比热容,尝试用比热容解释有关自然现象。
①知道用热量来量度热传递过程中的内能变化;
②热量的多少可以通过公式Q=cmΔt来计算。
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3.举例说明化学能与内能的转化,认识燃料的热值,说明生物能量的来源和转化。
4.以汽油机为例,了解热机的工作原理,知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
5.知道核能及其应用,知道放射性的应用与防护。
6.能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。
7.通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律,初步了解“永动机”是不可能实现的。
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2
聚焦课堂 深度剖析
下表为一些物质的凝固点和沸点,根据下表判断,在我国各个
地区都能测量气温的温度计应选用( )
温度的测量
焦点
1
水 水银 酒精 乙醚
凝固点/℃ 0 -39 -117 -114
沸点/℃ 100 357 78 35
A.酒精温度计 B.乙醚温度计
C.水温度计 D.水银温度计
A
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【解析】 液体温度计要正常工作,必须保证里面的液体不能变成气体或固体,因此液体温度计的测温范围在沸点和凝固点之间,据此进行选择即可。我国一年四季的最高温度在40℃左右,最低温度在-50℃左右。如果使用液体温度计测量,那么液体的沸点要高于40℃,凝固点要低于-50℃。分析表格发现,酒精的沸点是78℃,凝固点是-117℃,正好符合这个要求,故A符合题意。
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1.下面是小强使用普通温度计测量温水温度
的操作步骤:
a.观察温度计的测量范围,选取合适的温度计
b.用手试一下温水,估计水的温度
c.观察温度计的读数
d.使温度计的玻璃泡与温水充分接触几分钟
e.取出温度计
f.记录温度计的读数
(1)上述实验步骤,正确的顺序是:_________。
badcfe
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(2)测量水温时读取了四次数据,读数时温度计
的位置如图甲所示,其中正确的是_________
(填字母)。
(3)小强又用温度计分别测一块冰和另一杯水的
温度,如图乙中A、B所示,那么冰的温度是
_________℃,水的温度是_________℃。
D
-22
38
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小华在家学做菜,厨房里菜香四溢,这个现象说明( )
A.分子间存在空隙
B.分子间存在引力
C.分子间存在斥力
D.分子在不停地做无规则运动
【解析】 分子在永不停息地做无规则运动,这是扩散现象,菜香四溢
说明分子在不停地做无规则运动,故A、B、C不符合题意,D符合题意。
分子热运动
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2
D
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2.将硫酸铜溶液注入水的下方,可以看到清水与硫酸铜溶液之间有明
显的界面,如图甲所示;静置20日后,如图乙所示,这是_________现
象,说明液体分子___________________________。
扩散
在永不停息地做无规则运动
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关于温度、比热容、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.热量也有可能从内能小的物体向内能大的物体转移
B.0℃的冰变成0℃的水,温度不变,内能不变
C.50℃的水一定比20℃的水具有的内能多
D.升高相同温度时,吸收热量越多的物体比热容越大
内能的概念
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3
A
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【解析】 在热传递过程中,热量从温度高的物体传递给温度低的物体,内能小的物体可能温度高,内能大的物体可能温度低,故A正确;0℃的冰变成0℃的水,在熔化过程中,从外界吸收热量,内能增大,但温度保持在熔点不变,故B错误;内能的多少与物体的质量、温度、状态等因素有关,因此只根据温度关系,不能确定其内能的关系,故C错误;根据Q=cmΔt可知,在Δt相同时,物体吸收热量的多少与物体质量和比热容的大小有关,不知道质量大小关系就无法根据吸收热量的多少来判断比热容的大小,故D错误。
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3.关于温度、热量、内能、比热容、热值等,以下说法正确的是( )
①物体的内能增大时,一定要从周围吸热 ②热量可能从内能大的物体向内能小的物体转移 ③物体的温度越高,所含的热量越多 ④地球上的物体都具有内能 ⑤一杯汽油倒去一半,剩余汽油的密度和比热容不变,质量和热值减小 ⑥物体温度升高时,分子运动速度加快,所以该物体的动能增大
⑦一块0℃的冰熔化成0℃的水后,内能增大 ⑧一个物体吸收热量,温度一定升高 ⑨一个物体温度升高,它不一定吸收热量
A.④⑤⑥⑨ B.②④⑦⑨
C.①③⑥⑧ D.②④⑤⑥
B
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下列事例中,改变物体内能的途径与其他三项不同的是( )
改变物体内能的方式
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4
A.用柴火烧水 B.压缩空气发热
C.冬天搓手取暖 D.钻木取火
A
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【解析】 用柴火烧水是通过热传递的方式改变内能的;压缩空气发热、搓手取暖、钻木取火都是做功使物体的内能增加;A选项与其他三个选项改变物体内能的方式不同。
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4.如图所示,向装有少量水的烧瓶缓慢打气,突然塞子跳了起来,同
时瓶内出现了“白雾”,关于该现象,下列说法正确的是( )
A.“白雾”是水蒸气
B.瓶内气体膨胀对外做功
C.瓶内气体内能增加
D.瓶内气体温度升高
B
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5.如图所示,用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中,
会发现气筒的上部筒壁只是略有发热,而气筒的下部筒壁,
特别是底部附近筒壁的温度较高,甚至烫手。
(1)对于筒壁发热现象,有两个方面的原因:________________
______________________________________________________
______________________________________________________
__________________________________________________。
打气过程中活塞
与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加,温度升高;打
气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加,升温的气体通过热
传递使筒壁温度升高
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(2)上述两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因,根据上
述筒壁发热现象的描述,你猜想_________(填“①”或“②”)是主
要原因;你猜想的依据是:______________________________
________________。
②
气筒上部筒壁略有发热,而下部
筒壁温度较高
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如图1所示,规格相同的容器装了不同质量的液体甲、乙,且
m甲<m乙。将不同加热器R1、R2串联起来加热液体,R1>R2,得到如图2所示的水温与加热时间的图线,忽略散热。回答下列问题。
比热容的理解和应用
焦点
5
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(1)图示的温度计示数是_________。
(2)0~2分钟,加热器_________放出的热量较多。
27℃
R1
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(3)小明说,液体甲的比热容一定比液体乙的比热容大。他的说法是_________(填“正确”或“错误”)的,依据是_________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
正确
在0~2min内,甲、乙升高
的温度是相同的,甲的质量小于乙的质量,甲吸收的热量大于乙吸收的热量,在升高的温度相同时,根据c=可知,Q越大,m越小,则比热容越大,故甲的比热容大于乙的比热容
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【解析】 (1)由图可知:温度计上10℃之间有10个小格,所以一个小格代表的温度是1℃,即此温度计的分度值为1℃;“30”在“20”的上方,液柱最高处在两者之间,所以显示的温度高于0℃,为27℃。(2)将不同加热器R1、R2串联起来加热液体,通过两个电阻的电流和通电时间相同,电阻越大,产生的热量越多,由于R1>R2,则R1产生的热量较多。
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6.水的比热容较大,如图所示现象中与此特
点无关的是( )
A.图甲:海边昼夜温差较小
B.图乙:空调房间里放盆水可以增加湿度
C.图丙:冬天暖气设备用热水供暖
D.图丁:用水冷却汽车发动机
B
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7.如图所示是海风形成的示意图,海风形成的根
本原因是与海洋相比,陆地的( )
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,
气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
A
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热机发明后,一直在持续地改进和发展中。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(如图甲所示),传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧(如图乙所示),热效率为5%~8%之间。
热机的理解及冲程判断
焦点
6
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材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在汽缸内燃烧)的四冲程循环理论:①汽缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸;②通过汽缸的向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩;③高压燃烧气体产生巨大爆发力;④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。
材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复,内燃机的效率达到14%。
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(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由下图中的_______冲程实现。
C
(2)德罗夏提到的内燃方式是基于__________________________________
_________的猜想。
燃料在汽缸内燃烧,热量散失少,热
效率高
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(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(如图丙所示)之间,需在拔出活
塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的与内燃机的_________(填“吸气”“压缩”
“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
排气
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(4)分析上述科学史料,判断下列观点正确的有_________(填字母)。
A.科学与技术既有密切联系,又有重要区别
B.只有完全正确的理论才是科学理论
C.当前被人们认同的理论今后可能会被另一种理论取代
D.没有先进的科学技术将无法开展科学研究
AC
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【解析】 (1)四个选项依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,产生巨大爆发力的过程是做功冲程,故C符合题意。(2)由材料可知,内燃机的效率远大于蒸汽机的效率,所以德罗夏提到的内燃方式是基于内燃过程中能量散失少,热效率高的猜想。(3)厚玻璃筒就相当于内燃机的内部空间,而活塞相当于飞轮,所以把玻璃筒甩几下是为了让玻璃筒中的气体排出,相当于排气冲程。
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8.往热水瓶中注入一定量的热水后,立即盖上软木塞,有时软木塞会
跳起来,如图甲所示,这一过程瓶内气体通过_________改变了内能。
乙图是四冲程汽油机的工作示意图,其中_________(填字母)图所示的冲程也发生同样的能量转化。
做功
B
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9.老师用如图甲所示实验装置,加热试管使水沸腾,发现试管上方的小风车开始不停地转动。由此引出以下问题,请利用所学的知识解答。
(1)图甲实验中能量转化方式与图乙中汽油机的____(填字母)冲程相同。
D
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(2)若某四冲程汽油机的功率为36kW,做功冲程每次对外做功800J,则
在1s内该汽油机能完成_________个冲程,则此汽油机飞轮的转速为
_________r/min。
(3)如图丙所示是两种等质量液体温度变化与吸收的热量
情况的图像,根据图中提供的信息,你认为选择_______
液体作为汽车冷却液效果更好。
180
5400
B
丙
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科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
把质量为2kg、温度为25℃的水加热到100℃,至少需要完全燃烧_________g的酒精。上述过程中,水的内能增加是通过_________(填“做功”或“热传递”)的途径实现的。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107J/kg]
热值及热量的相关计算
焦点
7
21
热传递
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10.天然气灶使用方便、经济环保,如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,大约需要10min。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为3.5×107J/m3]求:
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(1)水吸收的热量;
解:水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J;
(2)若天然气完全燃烧放出热量的60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气?
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大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图所示是核电站发电和供电的流程图。
核能的利用
焦点
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关于流程图中各装置的能量转化,下列说法正确的是( )
A.核反应堆:核能转化为机械能
B.蒸汽轮机:机械能转化为内能
C.发电机:机械能转化为电能
D.各种用电器:电能转化为机械能
C
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11.三门核电站是浙江省第二座核站,装机总功率为750万千瓦。该核
电站获取核能的途径如图________(填“甲”或“乙”)所示,反应堆中发生
的能量转化为__________________。该核电站的年发电量为_________
千瓦时(一年以360天计)。
乙
核能转化为内能
6.48×1010
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十八世纪,瓦特发明的冷凝器蒸汽机,
推动了人类第一次工业革命。如图所示为利用
瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图,蒸汽机的
工作原理为:打开阀门A、关闭阀门B,高压蒸
汽进入汽缸,推动活塞上行。当活塞到达汽缸
顶部时,关闭阀门A、打开阀门B,蒸汽进入冷
凝器,汽缸内压强减小,活塞下降。如此循环
往复。
能量的转化与守恒定律
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(1)蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是____________________。
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的_________冲程相似。
内能→机械能
做功
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(3)蒸汽机工作时,汽缸内部压强为1.1×106Pa,若活塞面积为0.1m2,则活塞受到蒸汽的压力是多少?(g取10N/kg)
解:活塞受到蒸汽的压力:F=pS=1.1×106Pa×0.1m2=1.1×105N;
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(4)蒸汽机活塞往复运动,通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200kg,活塞每次上升高度为0.6m,则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功?假设活塞每分钟向上运动100次,该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少?
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12.如图所示是一种“磁悬浮电灯”,由灯泡和底座两部分组成。灯泡悬
浮在空中,内部虽没有电池,也没有导线与其相连,但它却能发光。关
于“磁悬浮电灯”的说法中,正确的是( )
A.“磁悬浮电灯”发光,不需要消耗能量
B.“磁悬浮电灯”是高科技产品,不必遵守能量守恒定律
C.“磁悬浮电灯”不掉下来,是因为它受到的磁力大于重力
D.“磁悬浮电灯”发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取
D
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13.太阳能公路由三层组成:最上层为半透明的保
护层,保护内部元件的同时也可以让太阳光透过;
中间层为太阳能电池,用来产生电力;最底下的一
层则用来隔绝土壤的湿气,避免其影响到内部的线
路。该设计可以将电力储存起来供给照明,同时也可以起加热的作用,
避免冬天路面结冰。据上所述,下列说法错误的是( )
A.中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为化学能
B.最底层主要是为防止电路短路
C.该设计可以起加热的作用,是利用电流的热效应
D.冬天路面结冰,人容易摔倒是因为接触面越光滑,摩擦力越小
A
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14.干热岩是一种高温岩体,埋藏于地下3~10千米,可用于发电、供暖等。
(1)如图为利用干热岩发电的示意图,蒸汽轮机中的能量转化是_______
____________。
内能转
化为机械能
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第26课时 温度 内能和核能 能量的转化与守恒
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(2)由于人们对干热岩利用存在不同的看法,导致是否建设干热岩发电厂意见不一。下列观点中,属于支持我国建设干热岩发电厂的有______。
(可多选)
A.可降低对石油、天然气等常规能源的依赖,优化能源结构
B.发电时不产生二氧化硫及烟尘等,不造成大气污染
C.需将水注入地下,可能会引起岩层断裂,诱发地质灾害
D.生产成本较低,技术较成熟
E.需要大量的水,可能加剧当地水资源紧张
ABD
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本讲内容结束
请完成《练测本》跟踪训练26
(3)根据图像可知,在0~2min内,甲、乙升高的温度是相同的,甲的质量小于乙的质量,甲吸收的热量要大于乙吸收的热量,在升高的温度相同时,根据c=可知,Q越大,m越小,则比热容越大,故甲的比热容大于乙的比热容。
【解析】 水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J,需要完全燃烧酒精的质量:m酒精====0.021kg=21g。上述过程中,水的内能增加是通过热传递的途径实现的。
解:天然气完全燃烧放出的热量:Q放===1.68×106J
由Q=qV可得,需要的天然气体积:V===4.8×10-2m3。
解:每次活塞上升0.6m,物体上升的高度:h物=×0.6m=0.3m,蒸汽机对物体做的有用功:W有用=G物h物=m物gh物=200kg×10N/kg×0.3m=600J;蒸汽机对物体做有用功的功率:P有用===1000W。
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