第05课时　内能及其利用　能源与可持续发展课件2025年中考物理一轮复习（河北专版）

第一单元　声学、光学、热学 第5课时　内能及其利用　能源与可持续发展 教材梳理　夯实基础 考向探究　培养能力 真题回顾　把握考向 实验突破　提升素养 考点一 分子动理论、内能和热量 分子 动理 论 内容 　常见的物质是由大量的　　 　 构成的,分子间有 　　　　;构成物质的分子在不停地做　　　 　(扩散现象);分子间同时存在相互作用的　　　　和　　　　  说明 　扩散现象与温度有关,温度越　　　　,扩散现象越明显  分子、原子 间隙 无规则运动 引力 斥力 高 教材梳理　夯实基础 返回目录 2 (续表) 内能 定义 　构成物质的所有分子,其热运动的　　　　与分子　　　的总和。  　[注意]一切物体都具有内能 影响 因素 　物体的内能与温度、质量、状态有关,所以内能大的物体,温度　　 　　(选填“一定”或“不一定”)高  改变 方式 　①　 　　　(实质:能量的转移);②　　　　(实质:能量的转化)。在改变物体的内能上二者是　　　　的。  　[说明]热传递发生的条件是物体间存在　　　　,热量传递的方向是由　　　　物体传递给　　　　物体  动能 势能 不一定 热传递 做功 等效 温度差 高温 低温 教材梳理　夯实基础 返回目录 (续表) 热量 定义 　在热传递过程中,传递内能的多少叫热量(Q),单位是焦耳(J) 关系 　在无外界做功的条件下,物体吸收热量,内能　　　　;放出热量,内能　　　　。  　[注意] 热量是过程量,只能说“吸收”或“放出”,不能说“具有”或“含有” 增加 减少 教材梳理　夯实基础 返回目录 1. (2024邯郸一模)下列对宏观事实的微观解释正确的是 (　　) A.干冰升华——分子种类发生改变 B.在公园里闻到花香——分子在不停地运动 C.气球打气后体积膨胀——分子间隔变大 D.破镜难重圆——分子间存在斥力 基础配练 B 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点二 比热容与热值 项目 比热容(c ) 热值(q ) 定义 　一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的　　　　与它的          和升高的　　　　乘积之比  　某种燃料　　　　燃烧放出的热量与其质量(或体积)之比  特点 　比热容是物质的一种特性,它只与物质的　　　　和　　　　有关,与物质的质量大小、温度高低及变化、吸收或放出热量的多少均　 　关  　热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的　　　　有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等均无关。 　[注意] 热值大表示燃烧时放热能力强,但不表示放出热量多 热量 质量 温度 完全 种类 状态 无 种类 教材梳理　夯实基础 返回目录 (续表) 项目 比热容(c ) 热值(q ) 公式 　求吸收或放出的热量:Q=　　　　; 求质量:m=　　　　,求温度变化量: Δt=　　　　  固体、液体燃料:Q=　 ;  气体燃料:Q=　　　  cmΔt mq Vq 　　水的比热容较大的特点的应用:取暖、用作冷却剂、用来调节气温(人工湖)等。 补充 教材梳理　夯实基础 返回目录 2. (2024廊坊一模)2022年11月29日23时08分,“神舟十五号”顺利升空,使我国空间站进入长期有人驻留模式。火箭升空穿越大气层时,它上部外壳整流罩的温度将升高,其分子动能将　　　　(选填“增大”或“减小”),其内能的改变是通过　　　　的方式来实现的。由于氢燃料的热值大,被应用于火箭升空燃料,若利用氢燃料进行加热,0.6 kg的氢燃料完全燃烧且被水完全吸收,可以使400 kg初温为15 ℃的水的温度升高到　　　　℃。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q氢=1.4×108 J/kg]  基础配练 增大 做功 65 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点三 热机、热机效率 热机 　工作原理:燃料的化学能 内能 机械能 汽油机 工作 过程 　　　　冲程  　　　　冲程  　　　　冲程  　　　　冲程  吸气 压缩 做功 排气 教材梳理　夯实基础 返回目录 (续表) 说明 　做功冲程是将　　　　能转化为　　　　 能;压缩冲程是将 　　　　能转化为　　　　能。  　四冲程汽油机的一个工作循环中,活塞往复运动　　　　次,曲轴转动2圈,对外做功　　　　次  热机 效率 定义 　热机工作时,用来做　　　　的那部分能量与燃料完全燃烧放出的　　　　之比  公式 　η=　　　  内 机械 机械 内 2 1 有用功 热量 教材梳理　夯实基础 返回目录 3. 一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200 r/min,如图5-1所示为它工作循环中的一个冲程。下列说法正确的是 (　　) A.该冲程为压缩冲程 B.此冲程的能量转化是内能转化成机械能 C.该汽油机每秒对外做功20次 D.热机的功率越大,效率就越高 基础配练 图5-1 B 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点四 能量与能源 能量 能量 守恒定律 　能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体 　　　　到其他物体,或者从一种形式　　　　为其他形式。能量在转移和转化过程中,能的总量　　　 　  节约能源 　能量是守恒的,但由于能量的转化和转移是有            的,所以能源不是取之不尽、用之不竭的  转移 转化 保持不变 方向性 教材梳理　夯实基础 返回目录 (续表) 能源 分类 　可再生能源:可以从自然界里源源不断地获取的能源,如水能、风能、太阳能、潮汐能等;不可再生能源:一旦被消耗,不能在短期内再生的能源,如化石能源、核能等 新能源 　太阳能:氢原子核在超高温下发生　　 　,释放出巨大的核能。 　核能:①获得途径有核裂变和核聚变,核电站是可控　　 　 ,原子弹是不可控核裂变,氢弹和太阳是　　　　 ;②核电站的能量转化:核能→内能→机械能→电能  聚变 核裂变 核聚变 教材梳理　夯实基础 返回目录 4. (2024石家庄一模)“低碳环保”是当今世界的主题,太阳能已被人们广泛利用。太阳能来源于太阳内部的　　　　　(选填 “核裂变”或“核聚变”),太阳能属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。利用集热器加热是人们直接利用太阳能的方式之一,某台太阳能集热器在天气晴好时,一天可以吸收5.6×107 J的太阳能,这相当于完全燃烧　　　　m3的煤气释放的热量。(q煤气=4×107 J/m3)  基础配练 核聚变 可再生 1.4 教材梳理　夯实基础 返回目录 例 1 教材图片改编 (2024秦皇岛一调)如图5-2所示情境中,物体的内能正在减少的是(　　) 考向一 内能的基础知识 C 图5-2 考向探究　培养能力 返回目录 15 变式 1　(2024河北模拟)如图5-3所示,小孩从滑梯上滑下,臀部会感觉很烫,说明了　　　　可以改变物体的内能,在此过程中,小孩的机械能            (选填“增加”“不变”或“减少”),能量发生了转化,能量　　　　(选填“是”或“不是”)守恒的。  图5-3 做功 减少 是 考向探究　培养能力 返回目录 例 2 (2024石家庄模拟)下列关于热量、内能、温度的说法中,正确的是 (　　) A.物体吸收了热量,它的温度一定升高 B.物体的温度升高,可能是吸收了热量 C.100 ℃的水蒸气一定比100 ℃水的内能大 D.热传递过程中,内能一定是从内能多的物体传给内能少的物体 考向二 内能、热量、温度辨析 B 考向探究　培养能力 返回目录 变式 2　(2024河北模拟)下列说法正确的是(　　) A.物体的温度不变,内能一定不变 B.热传递时,内能总是从高温物体传递给低温物体 C.静止的物体没有机械能,内能也一定为零 D.在相同温度下,1 kg的水比1 kg的冰含有的热量多 B 考向探究　培养能力 返回目录 变式 3　(2024石家庄新乐模拟)关于下列实例的叙述不正确的是(　　) A.工人对物体做功后,物体的内能一定增大,温度一定升高 B.用手反复弯折铁丝,人对铁丝做功,弯折处铁丝的温度升高 C.质量相同的水和煤油升高相同的温度,水吸收的热量较多 D.用热水袋暖手,手与热水袋之间发生的是热传递 A 考向探究　培养能力 返回目录 例 3 (2024河北模拟)如图5-4所示,图A、B是四冲程汽油机的两个冲程的工作示意图,图C、D是演示实验的示意图,图A是　　　　冲程,与它原理相同的是图　　　 的演示实验。日常生活中,用水作为汽车发动机的冷却液,是因为它的　　 　　较大。在标准大气压下,质量为5 kg的水温度从30 ℃升高20 ℃,吸收的热量为　　　 　J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 考向三 热机 图5-4 压缩 C 比热容 4.2×105 考向探究　培养能力 返回目录 变式 4　(2024石家庄模拟)如图5-5所示,玻璃瓶内装少量的水,用塞子塞紧,用打气筒将空气打入瓶内,由于分子间存在　　　　,所以瓶内空气能够被压缩;明显感觉到气筒发热,这是通过　　　　的方式增加气体的内能。瓶内的空气膨胀活塞跳起,瓶内产生白雾,这一过程能量的转化与内燃机的　　　　冲程相同。  图5-5 间隙 做功 做功 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 跨学科实践 (2024石家庄质检)如图5-6所示,甲、乙两条曲线描绘了某一天长安公园气温及园内人工湖水温随时间的变化,其中　　　(选填“甲”或“乙”)是人工湖水温的变化图线。质量为500 kg的水在太阳光的照射下,温度升高了2 ℃,则水吸收的热量为　　　 　J,这是通过 　　　 的方式改变水的内能的。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 考向四 比热容、热值、热机效率的理解和计算 图5-6 乙 4.2×106 热传递 考向探究　培养能力 返回目录 变式 5　(2024秦皇岛一模)烈日炎炎的夏季,同学们乘车去海边游玩。白天沙滩上的沙子热得烫脚,但海水却非常凉爽,请用物理知识解释:            　　　 　。 1 kg的沙石,温度升高10 ℃,需要吸收的热量为　　　 　J。[c沙=0.92×103 J/(kg·℃)]  水的 比热容大于沙子的比热容 9.2×103 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 (2024唐山模拟)用天然气灶给5 kg的水加热,水温从20 ℃上升到 80 ℃用时6 min,燃烧了0.1 m3的天然气。这一过程中水吸收的热量是 　　 　　J,0.1 m3天然气完全燃烧产生的热量是　　 　　J,这一烧水过程的热效率为　　　 　。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为4.2×107 J/m3]  1.26×106 4.2×106 30% 变式 6　(2024石家庄三模)某新能源环卫车,其燃料为天然气,天然气属于 　　　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,燃烧时将　　 能转化为内能。环卫车以44 kW的恒定功率匀速行驶25 min,燃烧了2 kg的天然气,该车发动机的效率是　　　　%。(q天然气=4.4×107 J/kg)  不可再生 化学 75 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 (2024新乐模拟)“垃圾分类,绿色环保”,分类后的垃圾能“榨”出热值为4.0×107 J/kg的燃料油用作发电厂燃料,发电厂产生的电能属于 　　　 　(选填“一次”或“二次”)能源;完全燃烧7 kg燃料油能释放 　　　 　 J热量;若这些热量的60%被10 t水吸收,则水温升高 　　　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  二次 2.8×108 4 考向探究　培养能力 返回目录 变式 7　(2024邯郸一模)氢能源作为新型能源,其热值大,有着巨大的开发使用潜力。1 kg氢能源完全燃烧放出的热量为　　 　　J;若有21%的热量被水吸收,可以使　　　　kg的水从20 ℃升高到70 ℃。与化石能源相比,“氢能源”的优势还有　　　　　　　(写出一个即可)。核能发电利用的是　　 　　(选填“核裂变”或“核聚变”)原理。[c水=4.2× 103 J/(kg·℃),q氢=1.43×108 J/kg]  1.43×108 143 清洁无污染 核裂变 考向探究　培养能力 返回目录 例 1 (2024河北模拟)为了比较不同物质吸热的情况,某小组利用规格相同的电加热器给水和食用油加热,如图5-7甲、乙所示。 (1)实验中还应该使水和食用油的　　　　相等;实验中使用规格相同的电加热器加热,目的是在相同的时间内水和食用油吸收的热量　　 　。 (2)水和食用油吸收热量的多少是通过 　　 　　(选填“温度计示数”或 “加热时间”) 来反映的,这种研究物 理问题的方法是　　　　法。  突破一 比较不同物质的吸热能力 图5-7 质量 相同 加热时间 转换 实验突破　提升素养 返回目录 27 (3)水和食用油的温度随时间变化的图像如图丙所示,可判断出a 物质是 　　　　(选填“水”或“食用油”)。在本实验中,为比较水和食用油吸热能力的大小,同学们采用的方法是升高相同的温度比较　　　　　　,根据图丙可判断　　　 　的吸热能力更强,还可计算出食用油的比热容为 　　　 　J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  图5-7 水 加热时间 水 2.1×103 实验突破　提升素养 返回目录 (4)图甲中,水沸腾时继续吸热,温度为100 ℃不变,沸腾时水(含水蒸气)的内能　　　　(选填“不变”“变大”或“变小”)。  图5-7 变大 实验突破　提升素养 返回目录 例 2 小明采用如图5-8所示的装置探究“质量相等的不同燃料完全燃烧时放出的热量”(不计热量损失)。 突破二 比较不同燃料的热值 图5-8 燃料 加热前的 水温/℃ 燃料完全燃烧 后的水温/℃ 酒精 25 65 纸片 25 44 实验突破　提升素养 返回目录 (1)探究过程中,要控制两套装置中燃料的质量和水的　　　　(选填“初始温度”或“质量”)一定要相等。  (2)实验后,可以通过比较  (选填“加热时间”或“水升高的温度”)来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。 图5-8 质量 水升高的温度 实验突破　提升素养 返回目录 (3)从表格中数据可以发现,质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后,            放出的热量多。  (4)通过实验表明,质量相等的不同燃料,充分燃烧后所放出的热量一般是 　　　　(选填“相同”或“不同”)的。  图5-8 燃料 加热前的 水温/℃ 燃料完全燃烧 后的水温/℃ 酒精 25 65 纸片 25 44 酒精 不同 实验突破　提升素养 返回目录 考点一 内能 (5年1考) 1.[2022河北24(1)题1分]在劳动课上,小明利用钳子反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高,这是通过　　　　的方式改变铁丝内能的。  做功 真题回顾　把握考向 返回目录 2.(2021河北26题3分)小明用相同的酒精灯给质量相 等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据绘制的温 度-时间图像如图5-9所示,由图可知,甲物质的比热 容　　　 　(选填“>”“<”或“=”)乙物质的比 热容。用酒精灯给物体加热,物体内能增大、温度升高, 这是通过　　 　　的方式实现的。实验完成后,酒精灯中剩余酒精的热值　　 　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  考点二 比热容、热值的理解 (5年1考) 图5-9 < 热传递 不变 真题回顾　把握考向 返回目录 3.(2020河北26题3分)小明用除颜色不同外,其他都相同的黑白两张纸分别将两个相同的瓶子包起来,再将质量、初温相同的水分别倒入两个瓶中,然后将两个瓶子放在太阳光下。过一段时间后,小明用温度计测量了两瓶中水的温度,发现包有黑纸的瓶中水的温度升高得较多。 请回答下列问题: (1)黑纸的吸热性能比白纸的要　　　　(选填“好”或“差”)。  (2)两瓶中的水是通过　　 　　(选填“做功”或“热传递”)的方式使其内能增加的。  (3)已知包有黑纸的瓶中装有0.5 kg水,这些水的温度升高20 ℃,需要吸收 　　　 　J的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  考点三 比热容、热值的计算 (5年3考) 好 热传递 4.2×104 真题回顾　把握考向 返回目录 4.(2022河北27题3分)一家火锅店用某种材质的纸折成火锅,加上水,放在点燃的天然气炉上涮菜,如图5-10所示。天然气属于　　　　 　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。纸锅中的水在沸腾过程中温度           　　　　(选填“继续升高”或“保持不变”),该温度低于纸的着火点。若纸锅中水的质量为1 kg,水温从20 ℃升高到100 ℃,则水需要吸收 　　　　 　J的热量。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]  图5-10 不可再生 保持 不变 3.36×105 真题回顾　把握考向 返回目录 5.(2023河北26题3分)“早穿皮袄午穿纱”表明沙漠地区昼夜温差较大,而沿海地区昼夜温差较小,这是因为水比沙石的　　　 　大,楼房中的“暖气”用水作为介质,正是利用了水的这一特性。某同学家暖气管道中500 kg 的水从65 ℃降低到35 ℃,放出的热量为　　 　　J,这一过程中水的内能减少。除热传递外,　　　　也可以改变物体的内能。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  比热容 6.3×107 做功 真题回顾　把握考向 返回目录 6.(2021河北27题3分)太阳能是　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,直接利用太阳能可有效地减少碳排放。如图5-11所示是一辆低碳化未来汽车,车顶部装有高效光电转换器,它可将　　　 　能转化为电能,车轮的轮毂其实是风力发电机,可以把捕捉到的风能转化为　　　　能。 考点四 能源与可持续发展 (5年4考) 图5-11 可再生 光(或太阳) 电 真题回顾　把握考向 返回目录 7.(2020河北27题3分)核能是　　　　　　 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆,核反应堆是通过可控　　　　 (选填“核裂变”或“核聚变”)反应释放核能的设备。核电站中的汽轮机属于　　　 　(选填“发电机”“电动机”或“热机”)。 不可再生 核裂变 热机 真题回顾　把握考向 返回目录 8.(2023河北27题3分)秉承可持续发展的思想,开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题,开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生　　　　或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量,通过可控聚变来利用核能,有望解决人类能源问题。1 g核燃料聚变时释放的能量约为1×105 kW·h,假设把1×105 kW·h 的能量完全转化为电能,可供年用电量为1000 kW·h的家庭使用　　　　年。太阳是一个巨大的“核能火炉”,它向外辐射的能量是我们的能源宝库。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,请你写出一种转化方式或一个相关的实例:　　　　　 　　　　　。  裂变 100 太阳能热水器(答案合理即可) 真题回顾　把握考向 返回目录 9.(2024河北27题3分)风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北—雄安特高压交流输变电工程投运后,实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看,“张家口的风”属于　　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,它实际上来源于 　　　　能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107 W,这样一个风电机组在此功率下稳定工作　　　　min产生的电能,相当于200 kg焦炭完全燃烧放出的热量。(焦炭的热值为3.0×107 J/kg)  可再生 太阳 10 真题回顾　把握考向 返回目录 1.(2024石家庄质检)燃料的种类多种多样,火箭发射探测器使用液态氢做燃料,原因是氢的　　　　 大。小明家使用的是天然气,他用天然气灶将质量为2 kg、初温为20 ℃的水烧开(标准大气压下),水吸收的热量是 　　　 　J;已知该天然气灶的热效率为40%,则此过程中消耗天然气　　　　m3。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.2× 107 J/m3]  · 中考预测 热值 6.72×105 0.04 真题回顾　把握考向 返回目录 2.(2024保定二模)如图5-12所示为核能发电的流程示意图,图中            (选填“发电机”“汽轮机”或“冷凝器”)是把内能转化为机械能的装置。冷却器通过　　 　　的方式改变内能。由于能量的转化和转移具有　　　 　,所以可利用的能源是有限的。  图5-12 汽轮机 热传递 方向性 真题回顾　把握考向 返回目录 $$