3.7 热机 能量的转化与守恒&3.8 能源与可持续发展-【一战成名新中考】2025河北中考物理·一轮复习·分层作业本（练册）

分层作业本·河北物理 模 块 三 热 学 命题点 7　 热机　 能量的转化与守恒(10 年 7 考) 考向 1 热机(10 年 4 考) 1. [2024 临沂改编]2024 年 4 月 20 日,我国研制的 全球首款本体热效率达 53. 09%的柴油机正式 亮相世界内燃机大会,刷新了柴油机热效率的 世界纪录. 下图内燃机的四个冲程,从能量转 化的角度看,机械能转化为内能的冲程是 ( A ) 2. [一题多变] [2016 河北 26 题 3 分]如图甲所示, 瓶子里装有少量的水,用力打气,瓶塞向上跳 起,瓶内有白雾产生. 白雾是 　 液化 　 形成 的. 瓶塞向上跳起过程中,瓶内气体　 对外做 功　 ,温度降低,内能减小;其能量转化情况 与四冲程汽油机的　 做功　 冲程相同. 第 2 题图 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 变式训练 [科技小制作] [2024 天津改编]在“航天日” 主 题活动中,小明用塑料瓶自制了“水火箭” (如图乙所示). 向瓶内打气,随着瓶内气压 增加,气体内能增大,这是通过　 做功　 方式 改变瓶内气体内能. 当瓶内气压增大到一定 程度时,“水火箭”向下喷水从而获得升空的 动力,这一过程与内燃机　 做功　 冲程的能 量转化情况相同,“水火箭”飞出后,瓶内气 体温度降低,内能　 减小　 (选填“增大”“减 小”或“不变”). 3. [2023 岳阳改编]如图所示,在试管里盛适量的 水,用带玻璃管的橡胶塞塞住试管口,加热试 管使水沸腾,玻璃管口冒出的“白气”推动管口 处的小叶轮转动. 实验过程中是通过　 热传递 　 的方式使试管内水的内能增大,“白气”使 小叶轮转动的过程相当于汽油机的　 做功　 冲程. 第 3 题图 　 　 第 4 题图 4. [JK 教材素材改编]如图所示,在透明塑料盒的 底部钻一个孔,把电火花发生器的放电管紧 紧塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入几滴 酒精,再将盒盖盖紧. 按动电火花发生器的按 钮,观察到酒精被点燃后盒盖飞出,此过程 中,酒精燃烧,化学能转化为盒内气体的　 内 能　 ,通过对盒盖 　 做功 　 使内能转化为盒 盖的动能,这与汽油机的 　 做功 　 冲程的能 量转化相同. 考向 2 能量的转化与守恒(10 年 4 考) 5. 生活中能量转化的实例很多,下列描述中正确 的是 ( C ) A. 摩擦起电是把电能转化为机械能 B. 燃料燃烧放热是把内能转化为化学能 C. 电动机带动水泵把水送到高处是把电能转 化为机械能 D. 萤火虫发光是光能转化为生物质能 第 6 题图 6. [2021 河北 27 题 3 分]太阳 能是　 可再生　 (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 　 光(或太阳) 　 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　 电　 能. 7. [2023 广州改编]某路灯照明系统 的太阳能电池白天将太阳能转化为电能,对 蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,其能量 流程如图所示,则甲为　 太　 能,乙为　 电　 能,丙为　 电　 能,丁为光能. 第 7 题图 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 03 分层作业本·河北物理 模 块 三 热 学 命题点 8　 能源与可持续发展(必考) 考向 1 能源分类(10 年 7 考) 1. 下列能源中,属于清洁能源的一组是 ( D ) ①煤;②氢能;③石油;④酒精;⑤核能 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　A. ①②③ B. ③④⑤ C. ①④⑤ D. ②④⑤ 2. [2019 河北 26 题 3 分]能源家族中,有煤、石油、 风能、水能、核能、太阳能等,属于不可再生能 源的是 　 煤、石油、核能　 ;电能是 　 二次　 (选填“一次”或“二次”)能源,它可以使电动 机转动,同时产生内能散失在空气中,但这些 内能却无法自动转化为电能,该现象说明能 量转化具有　 方向　 性. 考向 2 太阳能、核能(10 年 4 考) 3. [2024 广东省卷改编]太阳是人类能源的宝库. 下列说法正确的是 ( A ) A. 能量的转化和转移是有方向性、不可逆的 B. 太阳能是太阳内部氢原子裂变释放的能量 C. 太阳能是未来的理想能源之一,是不可再 生能源 D. 中国空间站上用到的太阳能电池板是将太 阳能直接转化为化学能 4. [2020 河北 27 题改编]图甲是核电站工作情况 的方框图,图乙是核能发电中能量转化的过 程,请将图中方框空白处补充完整. 第 4 题图 (1)核能是一种　 不可再生　 (选填“可再生” 或“不可再生”)能源. (2)核电站的核心设备是核反应堆,核反应堆 是通过可控　 核裂变　 (选填“核裂变”或“核 聚变”)反应释放核能的设备. (3)核电站中的汽轮机属于 　 热机 　 (选填 “发电机”“电动机”或“热机”). 5. [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 　 裂 变　 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1 000 kW·h 的 家庭使用 　 100 　 年. 太阳也是一个巨大的 “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: 　 . 考向 3 能源与可持续发展(必考) 6. [易错点辨析集锦]判断下列做法是否符合“节 能减排、低碳生活、绿色发展、可持续发展”的 主题,是的打“√”,否的打“✕”. (1)提倡绿色出行、推进低碳交通运输、开发 利用新能源、少使用一次性木筷 ( √ ) (2)为了城乡发展,大量减少城市绿地和湖泊 的面积 ( ✕ ) (3)限制燃放烟花爆竹、禁止露天焚烧秸秆、 提高森林覆盖率 ( √ ) (4)垃圾分类投放、分类处理 ( √ ) (5)加高煤炉烟囱,将废气排到高空 ( ✕ ) (6)改进燃煤技术,减少 SO2 与粉尘排放 ( √ ) (7)保护环境,应禁止使用化石能源 ( ✕ ) (8)提高能量转化效率是“节能减排”的重要 措施之一 ( √ ) (9)缩减核能发电以防止核辐射泄露产生危 险 ( ✕ ) (10)农业灌溉推广滴灌、不向河湖排放工业 污水、洗手后及时关闭龙头 ( √ ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 声光热模块测评卷———见 8K 活页卷 P1 13 参考答案及重难题解析·河北物理 分 层 作 业 本 出的热量相等, 则天然气的体积 V′ = Q放 q′ = 2. 88 ×108 J 7. 2×107 J / m3 = 4 m3 . 5. 2. 8×107 　 不变 【三阶·思维拔高】 1. 化学　 内　 0. 21　 0. 42　 【变式训练】1. 68×106 　 102 【解析】天然气燃烧时将化学能转化为内能;水吸收的热量 Q吸 = c水 mΔt= 4. 2×103 J / (kg·℃ ) ×20 kg×(100 ℃ -20 ℃ ) = 6. 72× 106 J;天然气完全燃烧放出的热量 Q放 = Q吸 = 6. 72 × 106 J,由 Q放 = Vq 可得,所需天然气的体积 V天然气 = Q放 q天然气 = 6. 72×106 J 3. 2×107 J / m3 = 0. 21 m3 ;由 η= Q吸 Q放 ×100%可得,天然气燃烧放 出的总热量 Q放总 = Q吸 η × 100% = 6. 72×106 J 50% × 100% = 1. 344 × 107 J,由公式 Q放总 =Vq 得,烧开这些水需要燃烧天然气的体积 V= Q放总 q天然气 = 1. 344 ×107 J 3. 2×107 J / m3 = 0. 42 m3 . 【变式训练】水吸收的热量 Q吸 = ηQ放 = ηV天然气 q天然气 = 70% × 0. 06 m3 × 4. 0 × 107 J / m3 = 1. 68×106 J;根据 Q吸 = cm( t-t0 )可知,密闭的锅内水烧开时的 温度 t= Q吸 c水 m +t0 = 1. 68×106 J 4. 2×103 J / (kg·℃ ) ×5 kg +22 ℃ = 102 ℃ . 2. 4. 2×106 　 80　 【解析】水的质量 m= 40 kg,水吸收的热量Q吸 = cm( t-t0 )= 4. 2×103 J / (kg·℃ ) ×40 kg×(40 ℃ -15 ℃ )= 4. 2× 106 J;天然气完全燃烧放出的热量 Q放 = Vq = 0. 15 m3 × 3. 5 × 107 J / m3 = 5. 25×106 J,该热水器烧水时的效率 η= Q吸 Q放 ×100% = 4. 2×106 J 5. 25×106 J ×100% = 80%. 3. 5. 904×109 　 0. 5 　 【解析】已知 1 m3 的可燃冰可转化生成 164 m3 的甲烷气体和 0. 8 m3 的水,则 1 m3 可燃冰完全燃烧释 放的热量即 164 m3 甲烷完全燃烧释放的热量,Q放 =V甲烷 q甲烷 = 164 m3 ×3. 6×107 J / m3 = 5. 904×109 J,可知 1 m3 的可燃冰释放 的热量约为 5. 904 × 109 J, 故可燃冰的热值约为 q = Q V = 5. 904×109 J 1 m3 = 5. 904×109 J / m3 ;4. 2 m3 甲烷完全燃烧放出的热 量 Q放 ′=V甲烷 ′q甲烷 = 4. 2 m3 ×3. 6×107 J / m3 = 1. 512×108 J,水吸 收的热量 Q吸 =Q放 ′ = 1. 512×108 J,由 Q吸 = cmΔt 得,被加热水 的质量 m = Q吸 c水 Δt = 1. 512 ×108 J 4. 2×103 J / (kg·℃ ) ×72 ℃ = 500 kg,被加 热的水的体积 V= m ρ水 = 500 kg 1. 0×103 kg / m3 = 0. 5 m3 . 4. 220　 8. 4×106 　 93　 【变式训练】(1)6. 72×105 　 7　 (2)84　 【解析】由表格参数可知,热水器的额定电压 U = 220 V,由 ρ = m V 可知,热水器中水的质量 m = ρV = 1. 0 × 103 kg / m3 × 80 × 10-3 m3 =80 kg,水吸收的热量Q吸 =cm(t-t0)= 4. 2×103 J / (kg·℃)× 80 kg×(50 ℃ -25 ℃) = 8. 4×106 J,热水器消耗的电能 W = Pt = 3 000 W×3 000 s = 9 × 106 J,热水器的效率 η = Q吸 W × 100% = 8. 4×106 J 9×106 J ×100%≈93%; 【变式训练】 ( 1) 水的初温为 20 ℃ ,一标准大气压下沸点为 100 ℃ ,则水吸收的热量 Q吸 = cm( t-t0 )= 4. 2×103 J / ( kg·℃ ) ×2 kg×(100 ℃ -20 ℃ ) = 6. 72×105 J;由电热水壶的效率 η = Q吸 W = Q吸 Pt 可 得, 将 这 壶 水 烧 开 需 要 的 时 间 t = Q吸 Pη = 6. 72×105 J 2 000 W×80% = 420 s = 7 min;(2)3 000 imp / ( kW·h)表示电 路中用电器每消耗 1 kW · h 电能,电能表的指示灯闪烁 3 000 次,因电能表指示灯闪烁了 300 次,则电热水壶实际消耗 的电能 W = 300 imp 3 000 imp / (kW·h) = 0. 1 kW · h = 3. 6 × 105 J, Q吸 = cmΔt= 4. 2× 103 J / ( kg·℃ ) × 1. 2 kg × ( 80 ℃ - 20 ℃ ) = 3. 024× 105 J, 电 热 水 壶 的 加 热 效 率 η = Q吸 W × 100% = 3. 024×105 J 3. 6×105 J ×100% = 84%. 5. 可再生　 太阳　 10　 【变式训练】(1)0. 24　 (2)7. 2×104 　 1. 8× 10-3 　 【解析】风能可以在自然界里源源不断地得到,属于可再 生能源,它实际上来源于太阳能;200 kg 焦炭完全燃烧放出的 热量 Q放 =mq= 200 kg×3. 0×107 J / kg = 6×109 J,单个陆上风电 机组功率可达 107 W,需要的时间 t = W P = Q放 P = 6 ×109 J 107 W = 600 s = 10 min;【变式训练】(1)煤完全燃烧释放的热量与该型号 发电机转一圈产生的电能相同,则 Q放 =W′= 2 kW·h = 7. 2×106 J, 煤的质量 m= Q放 q = 7. 2 ×106 J 3×107 J / kg =0. 24 kg;(2)3 000 r / (kW·h)表示 电路中用电器每消耗 1 kW·h 电能,电能表转盘转 3 000 转, 电能表转盘转了 60 转,则电热水器实际消耗的电能 W = 60 r 3 000 r / (kW·h) = 0. 02 kW·h = 7. 2×104 J,天然气的体积V= Q放 q天然气 = W q天然气 = 7. 2 ×104 J 4. 0×107 J / m3 = 1. 8×10-3 m3 . 命题点 7　 热机　 能量的转化与守恒 1. A 2. 液化　 对外做功　 做功　 【变式训练】做功　 做功　 减小 3. 热传递　 做功　 4. 内能　 做功　 做功 5. C　 6. 可再生　 光(或太阳)　 电　 7. 太阳　 电　 电 命题点 8　 能源与可持续发展 1. D　 2. 煤、石油、核能　 二次　 方向　 3. A 4. 发电机　 内能　 (1)不可再生　 (2)核裂变　 (3)热机 5. 裂变　 100　 太阳能集热器把水加热 6. (1)√　 (2)✕　 (3)√　 (4)√　 (5)✕　 (6)√　 (7)✕ (8)√　 (9)✕　 (10)√ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 451