专题08 物体的内能 核能讲练-2025-2026学年浙教版九年级科学上册期末专题突破

专题08 物体的内能 核能 【考点1　内能】 【考点剖析】 一、内能 1、分子动能 分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。 2、分子势能 由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。 3、物体的内能 物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳(J)。 4、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。 （1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大； （2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大； （3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同； （4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种：热传递和做功】 （1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。 （2）做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下： A. 压缩体积（如：用打气筒打气） B. 摩擦生热（如：钻木取火） C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝） ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀。 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式。 6、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 二、比热容 1、比热容定义 单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。 2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。 3、物理意义 水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103焦。 4、水的比热容的特点和应用 一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 三、热量的计算公式 1、吸热公式：Q吸=cm( t-t0)。 <名师指点>：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。 2、放热公式：Q放=cm (t0-t)。 <名师指点>：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。 3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】 比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。 【题目示例】 1964年人类制成世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机转动（带动发电机发电）。下列说法不正确的是（　　） A．航标灯消耗的电能是海水的机械能转化而来的 B．当海水下降时，阀门K1关闭，K2打开 C．发电时，海水上涨，将空气推入工作室 D．压缩后的空气推动涡轮机发电空气内能增加 【解答】解： BC、读图可知，海水下降时，阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室； 海水上升时，阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室，推动涡轮机转动（带动发电机发电）。故BC正确； AD、压缩后的空气推动涡轮机发电，是气体对外做功，所以自身内能减少，整个过程是海水推动活塞做功，将海水的机械能转化成了电能。故A正确、D错误。 故选：D。 【变式巩固】 如图为某洲际导弹运动轨迹图。在飞行初段OA，发动机推动导弹加速上升；在飞行中段AB，发动机关闭，导弹继续飞行；在飞行末段BC，发动机再次打开，导弹急速坠落。 （1）导弹在大气层飞行时，弹壳与大气摩擦，温度升高。这是通过 的方式增加了弹壳的内能。 （2）飞行中段，关闭发动机，导弹由于 沿钱学森弹道（a→b）继续飞行。 （3）a、b两点距离地面高度相等，导弹经过a、b两点的速度分别为va和vb，则va vb（填“＞”“＝”或“＜”）。 【解答】解：（1）导弹在大气层飞行时，弹壳与大气摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，温度升高。这是通过做功的方式增加了弹壳的内能； （2）飞行中段，关闭发动机，导弹由于具有惯性，会保持原来的运动状态，沿钱学森弹道（a→b）继续飞行。 （3）导弹飞行过程中，与空气摩擦生热，机械能转化为内能，机械能减小，距离地面等高的a、b两点，其重力势能相等，所以b处动能较小，速度较小，即距离地面等高的a、b两点速度的大小关系是va＞vb。 故答案为：（1）做功；（2）惯性；（3）＞。 【考点2　热机】 【考点剖析】 一、热机 1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。 2、热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。 3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。 4、汽油机 （1）汽油机：以汽油为燃料的内燃机。 （2）构造：如图。 （3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表： 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作示 意图 进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭 排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能。 燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化 （4）工作过程分析 大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。 二、燃料的热值 1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克， 它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。 <注意> 燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。 3、热值公式及简单计算： （1）公式：Q=mq（Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。 （2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。 <名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）； 第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。 4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 6、热效率的计算 ①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=； ②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。 【题目示例】 在学习了燃料的热值后，小明想利用如图所示装置探究煤油和色拉油的热值大小。已知烧杯中装有等质量的水，并控制燃烧的火焰和石棉网的距离相等，具体实验结果如表： 燃料种类 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 20 38 色拉油 20 28 （1）实验中，需在玻璃容器中加入质量 （填“相同”或“不同”）的煤油和色拉油做燃料，制成煤油灯和色拉油灯。 （2）实验中，烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水 。 （3）小红认为小明的实验能比较煤油和色拉油的热值大小，但无法精确测得两者的热值，其原因是 。 【解答】解：（1）为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和菜籽油的质量相同； （2）实验中，看温度计示数的变化来进行比较；水沸腾的特点：达到沸点，温度不变，持续吸热；因此实验中，烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水沸腾； （5）由于给水加热时有热损失，因此根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量要比煤油完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出煤油的热值不是很准确。 故答案为：（1）相同；（2）沸腾；（3）存在热损失。 【变式巩固】 将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（　　） A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃ 【解答】解：设热水和冷水的温度差为t， ∵质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了10℃， ∴Q吸＝Q放， 从而可知，cm0（t﹣10℃）＝cm×10℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水，水温又上升了6℃， Q吸＝Q放， 从而可知，cm0（t﹣10℃﹣6℃）＝c（m+m0）×6℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 则①﹣②得： 6℃×cm0＝10℃×cm﹣6℃×cm﹣6℃×cm0， 整理得：12℃×cm0＝4℃×cm， 解得：m＝3m0； 代入①式可得，t＝40℃； 假设我们将全部热水一次性注入，则由热平衡方程可知： 3m0c（40℃﹣Δt）＝mcΔt，m＝3m0； 联立两式解得：Δt＝20℃； 40℃﹣20℃＝20℃ 则注入3杯水后，水温还会上升：20℃﹣10℃﹣6℃＝4℃。 故选：B。 【考点3　核能】 【考点剖析】 一、核能 1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过两种核反应方式进行释放。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 2、核裂变 （1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 （2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 （3）应用：原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 3、核聚变 （1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 （2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 （3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 二、核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 1、核电站的原理 （1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 （2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。 （3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。 2、核电站的特点 （1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； （2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域； （3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣； （4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 3、太阳能 （1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 （2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 （3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 三、放射性 1、放射性 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。 2、三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 3、放射性的利与弊 （1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 （2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 四、能量的相互转化 1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 2、能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 五、能量的转化与守恒定律 1、内容 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 2、意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3、永动机—不可能成功 六、能量转化和转移的方向性 1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。 2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 【题目示例】 用高能粒子轰击原子核是研究微观粒子的一种方法。 1934年，意大利科学家费米用中子轰击铀（U）原子（质子数为92），得到了一种质量增加的原子，他公开宣布发现了93号元素，被科学界认可，从而获得了诺贝尔物理学奖。 1938年，德国科学家哈恩在重复费米的实验后，发现费米实验中得到的是56号钡元素，并用图示模型来定义该变化。费米知道后，立即重复哈恩的实验，结果证实自己错了，费米坦率地检讨并纠正了错误。 （1）费米用中子轰击铀原子，不可能增加铀原子的 数，所以得不到93号元素。 （2）结合材料分析，以下观点正确的是 A．决定原子种类的依据是原子的质子数 B．原子质量也可以做为分辨原子种类的依据 【解答】解：（1）元素是具有相同质子数的一类原子的总称，费米用中子轰击铀原子，不可能增加铀原子的质子数，所以得不到93号元素。 （2）A、元素是具有相同质子数的一类原子的总称，所以决定原子种类的依据是原子的质子数，故A正确； B、不同元素的原子的质量有时相同，所以原子质量不可以做为分辨原子种类的依据，故B错误。 故答案为：（1）质子；（2）A。 【变式巩固】 我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，该核电站用10千伏的高压进行输电。如图是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。 （1）核电站是利用 的原理释放能量。 （2）关于远距离输电，下列表述正确的是 。 A.提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失 B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D.若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式 （3）该核电站的发电输出电功率为2×107W，则一天24小时共输出多少度电？ 【解答】解：（1）核电站是利用核裂变的原理释放能量。核反应堆内，铀﹣235 等核燃料在中子的轰击下发生裂变，分裂成两个较轻的原子核，并放出能量。这些能量以热能的形式被冷却剂吸收，然后通过一系列能量转换过程最终转化为电能。 （2）A、根据P＝UI，在输送功率P不变的情况下，提高输电电压U，会使输电电流I减小。根据P损＝I2R（R为输电线电阻），输电电流减小，输电损失会减小，而不是增大，故A错误。 B、输电线电阻R由输电线的材料、长度和横截面积决定，与输电电压无关，提高输电电压不能减小输电线电阻，故B错误。 C、由P＝UI可知，在输送电压U一定时，输送的电功率P越大，输送电流越大，输电过程中的电能损失P损＝I2R，输电过程中的电能损失越大，故C错误。 D、若能研制出常温下的超导体，其电阻为0，根据P损＝I2R，无论电流多大，输电损失都为0，所以将不需要高压输电方式来减小输电损失，故D正确。 故选：D。 （3）已知核电站的发电输出电功率P＝2×107W＝2×104kW，时间t＝24h。根据电能公式W＝Pt，可得一天输出的电能为：W＝Pt＝2×104kW×24h＝4.8×105kW•h，所以该核电站一天24小时共输出4.8×105度电。 故答案为：（1）核裂变； （2）D；（3）4.8×105； 题型一．改变物体内能的两种方式 1. 如图所示，在玻璃瓶中放入少量水，用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶口，然后往瓶中打气，当气压达到足够大时，橡皮塞从瓶口冲出，原来透明的瓶内充满了白雾，这一实验现象表明（　　） A．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少 B．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能增加 C．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少 D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加 【解答】解： 雾是小液滴，它是由水蒸气的液化而形成的，其具体过程是：瓶内的气体压强增大到一定程度，对瓶塞做功，将瓶塞打出，气体对外做功，将内能转化为机械能，气体的内能减少，温度降低，瓶中的水蒸气遇冷液化而形成白雾，故C正确，ABD错误。 故选：C。 2. 干冰（固态二氧化碳）清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是（　　） A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低 B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高 C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高 D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低 【解答】解：AB、加压时，对气体做功，二氧化碳内能增大，温度升高，故AB错误； CD、二氧化碳气体高速喷出时，气体对外做功，自身内能减小，温度降低，故C错误，D正确。 故选：D。 3. 如图所示，装有开水的暖水瓶的瓶塞跳起来了，在瓶塞跳起过程中，下列说法正确的是（　　） A．瓶内的开水内能可能会增大 B．瓶塞的内能一定增大 C．瓶内气体的内能一定减小 D．暖水瓶外壳的内能一定会减小 【解答】解：A、在瓶塞跳起过程中，瓶内的开水没有吸收热量，内能不能增大，故A错误； B、在瓶塞跳起过程中，瓶塞的内能不变，故B错误； C、瓶塞跳起的过程，气体对外做功，气体的内能减小，温度降低，故C正确； D、瓶塞跳起的过程，暖水瓶外壳的内能不变，故D错误。 故选：C。 4. 在运动和力的学习中，我们遇到了很多的运动模型。 （1）如图甲所示，气球向后喷气时会获得向前的动力而加速运动，此动力的施力物体是 （选填“喷出的气体”或“球外空气”）。 （2）火柴是实验室常用的点火工具。引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧（摩擦力越大，越容易引燃）。A、B为两种常见的引燃方式，F1＝F2。你认为，更易引燃的方式是 （选填“A”或“B”），原因是 。 【解答】解：（1）根据力的相互作用原理，当气球向后喷气时，气球对喷出的气体施加一个向后的力，同时喷出的气体对气球施加一个向前的反作用力，使气球获得向前的动力而加速运动，所以此动力的施力物体是喷出的气体； （2）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；对于A、B两种引燃方式，F1＝F2，但F1是垂直于擦火皮的力，F2有垂直擦火皮向下的分力，所以B方式中火柴头对擦火皮的压力更大；因为摩擦力越大，越容易引燃，所以更易引燃的方式是B，原因是在接触面粗糙程度相同时，B方式中火柴头对擦火皮的压力更大，滑动摩擦力更大； 故答案为： （1）喷出的气体； （2）B；在接触面粗糙程度相同时，B方式中火柴头对擦火皮的压力更大，滑动摩擦力更大。 5. 《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。 （1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。其工作原理是将水的 能转化为水的重力势能； （2）如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过 的方式改变内能，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。 【解答】解：（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流对筒车做功，使水筒内水的高度增大，重力势能增大，所以是将动能转化为重力势能； （2）封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增大，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火。 故答案为：（1）动；（2）做功；增大。 6. 如图甲装置所示，探究“做功改变物体内能”，该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，根据传感器数据采集的数据，电脑处理得到如图乙所示图像。 （1）实验前，检查图甲装置的气密性：往外拉动注射器活塞，然后松手，若活塞 （选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”），则说明该装置气密性好。 （2）打气筒打气5秒后，橡皮塞弹出，出现了白雾现象，白雾主要是 （填“瓶内气体”或“瓶外气体”）液化形成的小液滴。 （3）以下改变内能的方式中，与图乙中AB段相同的是 。 A.用锤子敲打钉子时，钉子变热 B.从滑滑梯上滑落，臀部变热 C.用燃气灶加热水，水温升高 D.手捂热水袋，手会变暖和 （4）不向圆底烧瓶内注入适量酒精，仍用图甲装置进行实验能否得出“做功改变物体内能”的结论。请判断并说明理由： 。 【解答】解：（1）往外拉动注射器活塞，会使装置内气压减小，若装置气密性好，外界大气压会使活塞仍能返回原来刻度处；若装置漏气，活塞就会因内外气压差无法回到原来位置。（2）用打气筒向烧瓶内打气，瓶内气压增大，当橡皮塞弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶内的水蒸气（包括酒精汽化后的蒸气）遇冷液化形成小液滴，从而出现白雾。（3）图乙中 AB 段是通过打气筒对烧瓶内气体做功，使气体内能增加，温度升高。 A、用锤子敲打钉子时，锤子对钉子做功，使钉子内能增加变热； B、从滑滑梯上滑落，臀部与滑梯摩擦做功，使臀部内能增加变热，这两个选项都是通过做功的方式改变物体内能； C、用燃气灶加热水是通过热传递使水的内能增加； D、手捂热水袋使手变暖和也是通过热传递改变内能。所以与 AB 段改变内能方式相同的是 AB。（4）不注入酒精，用打气筒向烧瓶内打气，压缩气体做功，会使瓶内气体内能增加，温度升高，可通过温度传感器测量到温度变化；当橡皮塞弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，也能从温度传感器数据中体现出来。只是没有酒精时，液化现象不明显，看不到白雾，但仍能通过温度变化证明做功可以改变物体内能。故答案为：（1）仍能返回原来刻度处；（2）瓶内气体；（3）AB；（4）不注入酒精，用打气筒向烧瓶内打气，压缩气体做功，会使瓶内气体内能增加，温度升高，可通过温度传感器测量到温度变化；当橡皮塞弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，也能从温度传感器数据中体现出来。只是没有酒精时，液化现象不明显，看不到白雾，但仍能通过温度变化证明做功可以改变物体内能。 题型二．温度、热量与内能的关系 7. 将“气压火箭”发射筒内充满气体，并在发射管外安装好纸火箭外壳。如图所示，按下发射气阀，随着“砰”的一声响，火箭飞出，同时看到下端管口出现了明显的“白气”。下列叙述中正确的是（　　） A．“白气”是水蒸气 B．“白气”是由于外界水蒸气吸热产生的 C．发射筒内气体与外界气体发生热传递，内能增加 D．发射筒内气体对筒身与纸火箭做功，内能减小 【解答】解： AB、管口出现的“白气”是水蒸气遇冷时放热，液化形成的小水滴，故AB错误； CD、按下发射气阀，筒内气体对筒身与纸火箭做功，筒内气体的内能减小，温度降低，故C错误，D正确。 故选：D。 8. 网络购物已成为人们日常消费的一种形式，在快递运输水果、海鲜等易变质食品时，经常使用水制成冰袋和食物放在一起，可以起到保鲜的作用。冰袋对产品起保鲜作用的过程中，下列分析正确的是（　　） A．冰袋中的冰块吸热熔化，温度不变，内能变大 B．冰袋中的冰块吸热熔化，温度升高，内能变大 C．食品的温度转移到冰袋，冰袋的温度不变，内能变大 D．食品含有的热量大些，冰袋吸热温度升高，内能变大 【解答】解：AB、冰袋中的冰块是晶体，熔化时吸收热量，温度不变，内能增大，故A正确、B错误； C、热量从产品转移到冰袋，冰袋的内能变大，而不是温度发生转移，故C错误； D、热量是过程量，不能说含有热量，故D错误。 故选：A。 9. 冬天，为让师生吃上新鲜热乎的饭菜，食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，以达到保温效果。对此下列选项分析正确的是（　　） A．因为热水内能更大，所以内能从热水传递给饭菜 B．因为热水内能更多，所以温度从热水传递给饭菜 C．因为热水温度更高，所以热量从热水传递给饭菜 D．因为热水温度更高，所以热水的内能一定大于饭菜的内能 【解答】解：ABC、食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，因为热水温度更高，所以热量从热水传递给饭菜，故AB错误，C正确； D、物体的内能与温度、质量、状态等因素有关，所以热水的内能不一定大于饭菜的内能，故D错误。 故选：C。 10. 下面是从小科的“科学学习笔记”中摘录的有关温度、内能和热量三者关系的四句话，其中说法正确的是（　　） A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变 B．热量有可能从内能小的物体向内能大的物体转移 C．物体的内能增大，该物体一定是吸了热 D．物体的温度越高，所含的热量越多 【解答】解：A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，但是需要吸收热量，内能增加，故A错误； B．发生热传递的条件是：有温度差，所以内能可自动地从高温物体转移到低温物体；内能小的物体的温度不一定低，所以热量可以从内能小的物体转移到内能大的物体，故B正确； C．做功和热传递都可以改变物体的内能，所以物体的内能增大，可能是因为做功，故C错误； D．热量是过程量，只能说吸收或放出热量，不能说含有热量，故D错误。 故选：B。 11. 有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能 C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量 D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 【解答】解： A、物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A错误； B、一切物体在任何情况下都有内能，所以0℃的物体也有内能，故B错误； C、物体内能减少时，可能温度不变，如晶体在凝固过程中放热，内能减小，但温度不变；同时，若物体的内能减小，可能是向外放出了热量，也可能是对外界物体做了功，故C错误； D、物体的温度升高，内部分子的无规则运动加快，其内能一定增加；物体温度升高，可能是外界物体对它做了功，也可能是从外界吸收了热量，故D正确。 故选：D。 12. 关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（　　） A．一个物体温度升高了，它的内能一定增加 B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高 C．一块0℃的冰没有了内能，它的分子不会运动 D．物体的质量越大，温度越高，它的比热容就越大 【解答】解： A、一个物体温度升高时，分子的无规则运动速度也越快，内能增加，故A说法正确。 B、一个物体吸收了热量，它的温度不一定会升高，如晶体熔化、液体沸腾时，都要吸收热量，但温度不变；故B说法错误。 C、因为物体的分子永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能，0℃的冰仍具有内能，故C说法错误 D、因为比热容是物质的一种特性，与吸收或放出的热量、温度、质量都没有关系，故D说法错误。 故选：A。 13. 如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析错误的是（　　） A．水温上升时，水的内能增加 B．该实验中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 C．管内气体对橡皮塞做功，内能转化为机械能 D．试管口的“白气”是小水滴 【解答】解：A、水吸收热量，温度上升，水的内能增加，故A正确； B、试管内水蒸气将软木塞冲出的过程中，利用内能做功，将水蒸气的内能转化为软木塞机械能；汽油机的压缩冲程机械能转化成内能，该实验中能量转化是内能转化为机械能，能量转化形式不同，故B错误； C、水蒸气膨胀对橡皮塞做功，水蒸气的内能减小，气体的内能转化为橡皮塞的机械能，故C正确； D、试管口的“白气”是热的水蒸气遇到冷的空气液化成的小水滴，故D正确。 故选：B。 题型三．比热容的概念及其计算 14. 质量相等的水、铝块、铜块和水银（c水＞c铝＞c铜＞c水银），它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　　） A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银 【解答】解： 质量相等的水、铝、铜、水银，因为c水＞c铝＞c铜＞c水银，从20℃降低到10℃降低相同的温度，由Q放＝cmΔt可知，Q水放＞Q铝放＞Q铜放＞Q水银放，即：水放出的热量最多。 故选：A。 15. 汽车冷却液能大量吸收发动机工作时产生的热量，避免发动机温度过高而出现故障。这主要是因为冷却液的（　　） A．溶解性强 B．比热容大 C．导电性弱 D．凝固点高 【解答】解：汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作。由公式Q＝cmΔt知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为冷却液的比热容较大，所以吸收的热量较多。 故选：B。 16. 用相同的加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（　　） A．A的比热容与B的比热容之比为1：2 B．A的比热容与B的比热容之比为2：1 C．加热相同时间，B吸收热量比A吸收热量多 D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多 【解答】解：AB、在时间t内A、B吸收的热量相同，A的温度变化ΔtA＝20℃，B的温度变化ΔtB＝40℃，A、B的质量相同， 由Q吸＝cmΔt得c，则cA：cB＝ΔtB：ΔtA＝2：1，故A错误、B正确； C、由图可知，在相同时间t内，加热器放出的热量相同，则吸收的热量相同，故C错误； D、由图可知，A、B升高相同的温度，加热A的时间长，A吸收的热量多，故D错误。 故选：B。 17. 下表是一些物质的比热容，单位：J/（kg•℃），说法正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．100g水的比热容是50g水的比热容的两倍 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块升高的温度大 D．比热容与物质吸收或放出热量的多少有关 【解答】解：A、水和冰是同一种物质，从表中数据可知，它们比热容不同，说明比热容与物质的状态有关，故A错误； B、比热容是物质本身的一种特性，同种物质的比热容一定，与质量无关，故B错误； C、质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，由于铜的比热容较小，由Q＝cmΔt知道，铜块温度变化较大，故C正确； D、比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与物质吸收或放出的热量、质量和温度变化无关，故D错误。 故选：C。 18. 根据表中数据，下列说法中，正确的是（　　） 物质 铁 铜 水 煤油 ρ（kg/m3） 7.9×103 8.9×103 1.0×103 0.8×103 c[J/（kg•℃）] 0.46×103 0.39×103 4.2×103 2.1×103 A．物体的密度越大，其比热容越小 B．1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量 C．煤油和水体积之比为2：1，吸收热量之比为12：5，则升高温度之比为3：1 D．初温、质量相同的铁块和铜块，吸收相同的热量后互相接触，内能从铁块转移到铜块 【解答】解：A、由表格中的数据可知，物体的密度与比热容之间并没有必然的、简单的对应关系，故A错误； B、1kg的水从5℃升高到10℃温度变化5℃，从50℃升高到55℃温度变化5℃，根据Q＝cmΔt可知，它们吸收的热量是相同的，故B错误； C、由表中数据可知，煤油和水密度之比： ρ煤油：ρ水＝0.8×103kg/m3：1×103kg/m3＝4：5； 煤油和水体积之比为2：1，由m＝ρV可得质量之比为： m煤油：m水＝ρ煤油V煤油：ρ水V水＝4×2：5×1＝8：5； 其比热容之比： c煤油：c水＝2.1×103J/（kg•℃）：4.2×103J/（kg•℃）＝1：2； 吸收热量之比为12：5，根据Q吸＝cmΔt可知，升高温度之比为： Δt煤油：Δt水：：3：1，故C正确； D、质量相同的铁块和铜块，因为铜的比热容小于铁的比热容，吸收相同的热量后，由Q吸＝cmΔt可知，铜块的温度升高的快；因为铁块和铜块的初温相同，吸收相同的热量后，铜块升高的温度更大，所以铜块的末温更高，则相接触时，内能将从温度高的铜块转移到温度低的铁块，故D错误。 故选：C。 19. 将质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了3℃，然后又向保温容器中倒入一小杯同质量同温度的热水，水温又上升了2.8℃．不计热量的损失，则可判断（　　） A．热水和冷水的温度差为87℃，m0：m＝1：28 B．热水和冷水的温度差为69℃，m0：m＝1：32 C．热水和冷水的温度差为54℃，m0：m＝1：24 D．热水和冷水的温度差为48℃，m0：m＝1：20 【解答】解：设热水和冷水的温度差为t， ∵质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了3℃， ∴Q吸＝Q放， 从而可知，cm×3℃＝cm0（t﹣3℃），① 又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水，水温又上升了2.8℃， ∴Q吸＝Q放， 从而可知，c（m+m0）×2.8℃＝cm0（t﹣3℃﹣2.8℃），② 则①﹣②得： 2.8℃cm0＝3℃cm﹣2.8℃cm﹣2.8℃cm0， 整理得：5.6℃cm0＝0.2℃cm， ∴，即m＝28m0， 把它代入①式得： cm0（t﹣3℃）＝c×28m0×3℃， 解得：t＝87℃。 故选：A。 题型四．燃料的热值 20. 2024年3月20日，我国长征八号遥三运载火箭成功发射鹊桥二号中继星。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于燃料（　　） A．热值较大 B．密度较大 C．着火点高 D．比热容大 【解答】解：热值是燃料的属性，火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的热值大，相同情况下放出的热量多，故D正确，ABC不正确。 故选：A。 21. 中国海军公布的“鹰击﹣21”高超音速导弹有“航母杀手”之称。如图所示是高超音速导弹从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。下列说法正确的是（　　） A．导弹所用的燃料需要具有较大的比热 B．导弹发射时，将燃料燃烧获得的内能转化为化学能 C．导弹与大气剧烈摩擦，通过做功的方式使其表面温度急剧升高 D．导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，a点的机械能最大 【解答】解：A、导弹飞行时需要大量的能量，因此所用的燃料需要具有较高的热值，故A错误； B、导弹升空，通过燃料燃烧把化学能转化为内能，气体膨胀做功，把内能转化为机械能，故B正确； C、导弹与大气剧烈摩擦产生热量，通过做功的方式使其表面温度急剧升高，故C正确； D、导弹进入大气层过程中需要克服空气摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此机械能逐渐变小，故D错误。 故选：C。 22. 2024年4月30日，北京航天飞行控制中心通过地面测控站向神舟十七号飞船发出返回指令。神舟十七号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离之后，返回舱返回火箭发动机点火，神舟十七号穿过大气层时会进入黑障区（如图），然后返回舱着陆。下列有关说法正确的是（　　） A．返回舱与大气摩擦形成高温“火球”的过程，将机械能能转化成内能 B．返回舱的火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液氢具有较大的比热容 C．返回舱成功着陆瞬间“尘土飞扬”，说明分子在做无规则运动 D．返回舱着陆前，火箭发动机向下喷射燃气，返回舱进一步减速下降，这个过程中返回舱的机械能保持不变 【解答】解：A．返回舱与大气摩擦形成高温“火球”的过程，克服摩擦做功，将机械能转化成内能，故A正确； B．返回舱的火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料，氢可以释放出更多的热量，故B错误； C．返回舱成功着陆瞬间“尘土飞扬”，不能说明分子在做无规则运动，因为尘土不是分子，而是由分子组成的物体，尘土做的是机械运动，故C错误； D．返回舱着陆前，火箭发动机向下喷射燃气，气体给返回舱一个向上的反作用力，使返回舱进一步减速下降；减速下降过程中，返回舱质量不变，速度变小，则动能变小，质量不变，高度降低，则重力势能变小，机械能等于动能与势能之和，所以机械能变小，故D错误。 故选：A。 23. 某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收太阳能的本领，用一脸盆装10kg的水，水的表面积为0.3m2，经过太阳光垂直照射20min，水温升高了10℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），实验中平均每分钟每平方米水面吸收的热量是 J，若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，加热效率为30%，则至少需要燃烧 m3的液化气（液化气的热值是5.0×107J/m3）。 【解答】解：（1）实验中水吸收的热量： Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×10℃＝4.2×105J； 平均每分钟每平方米水面吸收的热量为：Q吸′； （2）若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，加热效率为30%，由η得液化气完全燃烧放出的热量： Q放1.4×106J， 由Q放＝Vq可得需要完全燃烧液化气的体积： V0.028m3。 故答案为：7×104；0.028。 24. 2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 （1）火箭起飞时，燃料在燃烧过程中，其热值大小 （填“变大”“变小”或“不变”）。 （2）火箭在上升过程中与空气摩擦，会导致外壳的温度升高，这是通过 的方式改变其内能的。 （3）若“长二F”火箭与载人飞船总质量为500吨，“长二F”火箭发射平台重为2200吨（包含发射架），发射平台上表面为600米2，发射平台下表面与水平地面的接触面积按100米2计算，可估算出火箭等待发射时，发射平台对水平地面的压强为 帕。 【解答】解：（1）热值是燃料的一种特性，燃料在燃烧过 程中，其热值大小不变。 （2）火箭在上升过程中与空气摩擦，克服摩擦做功，会导致外壳的温度升 高，这是通过做功的方式改变其内能的。 （3）火箭 发射平台、火箭与载人飞船受到的总重力 G总＝ m总g＝（2200×1000kg+500×1000kg）×10N/kg＝2.7×107N，火箭发射平台对水平地 面的压力F＝G 总＝2.7×107N， 发射平台对水平地面的压强p2.7×105Pa。 故答案为：（1）不变；（2）做功； （3）2.7×105。 25. 天然气是一种优质燃料，其主要成分是甲烷，甲烷的化学式是 。2024年中国天然气发展报告中提到天然气在2023年消费量高达3945亿立方米，同比增速7.6%。为此，我国自主研发了全球首套12000米特深井自动化钻机，以科技助力生产，改善生活。天然气与煤炭相比，其优点是天然气的热值大，污染 （选填“较大”或“较小”），完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是 J。（已知：q天然气＝4×103J/m3） 【解答】解：甲烷是由碳、氢两种元素组成，其化学式为CH4；天然气与煤炭相比，天然气燃烧后产生的污染物相对较少，即污染较小；已知天然气的体积V＝0.5m3，天然气的热值q＝4×103J/m3，根据燃料完全燃烧放热公式Q放＝Vq，可得Q放＝0.5m3×4×103J/m3＝2×103J。故答案为： CH4；较小；2×103J。 题型五．热量的计算 26. 质量相等的甲、乙两金属块，其材质不同。将它们放入沸水中，一段时间后温度均达到100℃，然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中，使冷水升温。第一种方式：先从沸水中取出甲，将其投入冷水，当达到热平衡后将甲从杯中取出，测得水温升高20℃；然后将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，测得水温又升高了20℃．第二种方式：先从沸水中取出乙投入冷水，当达到热平衡后将乙从杯中取出；然后将甲从沸水中取出，投入这杯水中，再次达到热平衡。则在第二种方式下，这杯冷水温度的变化是（　　） A．升高不足40℃ B．升高超过40℃ C．恰好升高了40℃ D．条件不足，无法判断 【解答】解：设冷水的温度为t0，甲投入冷水后放热Q放＝C甲m（100℃﹣20℃﹣t0），水吸收的热量为Q吸＝C水m水20℃， ∵不考虑热传递过程热量的损失，则有Q放＝Q吸， ∴C甲m（100℃﹣20℃﹣t0）＝C水m水20℃， 即：① 乙投入冷水后放热Q放′＝C乙m（100℃﹣20℃﹣20℃﹣t0），水吸收的热量仍为Q吸＝C水m水20℃， 同理则有：② 第二种方式： 设乙投入冷水热平衡后，水温为t1，甲投入冷水热平衡后的水温为t2，则有： C乙m（100℃﹣t1）＝C水m水（t1﹣t0）， 即：③ C甲m（100℃﹣t2）＝C水m水（t2﹣t1）， 即：④ 综合①②③④式，解得t2﹣t0＝40℃ 故选：C。 27. 某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到t3时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图），在t1～t2时间段，该物体吸收的热量大小是 ，（用字母表示）在t2～t4时间段，该物质的比热容 （选填“先增大后减小”、“增大”“变小”“不变”，下同），t4～t5时间段内该物质的内能 。 【解答】解：由图像可知，在0～t3时间段内，物体先升温后不变，再升温，其中在t1～t2时间段，物体吸收热量，温度不变，处于熔化过程；在t3～t6时间段内，物体先降温后不变，再降温，其中在t4～t5时间段内，物体放出热量，温度不变，内能变小，处于凝固过程。 由图像可知，在0～t1时间段，所用时间为t1，温度从T1升高到T2， 则该物体吸收的热量为Q吸0＝cm（T2﹣T1）， 由题知，用稳定的热源对它加热，即物体在相同时间内吸收的热量相等， 则单位时间内物体吸收的热量：， 在t1～t2时间段，所用时间为t2﹣t1，则该晶体在熔化过程中吸收的热量： ； 在t2～t4时间段，物体已熔化完，且未开始凝固，处于液态，故物体的比热容不变。 故答案为：；不变；变小。 28. 将铅块和铜块放入温度为200℃的火炉中足够长的时间后取出，立即分别放入都装有1kg的20℃的水的容器中，该过程无热量损失，热平衡时两容器中水温都是80℃。铜块在水中放出的热量 J；铅块和铜块的质量之比为 【c铅＝0.13×103J/（kg•℃），c铜＝0.39×103J/（kg•℃），c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 【解答】解： （1）水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0水）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×105J； 由题知，该过程无热量损失，则铜块放出的热量等于铅块放出的热量，等于水吸收的热量： Q放铜＝Q放铅＝Q吸＝2.52×105J； （2）因为铜块放出的热量等于铅块放出的热量，铜块和铅块的初温t0铜＝t0铅＝200℃、末温都是80℃， 即：Q放铜＝Q放铅， 所以c铜m铜（t0铜﹣t）＝c铅m铅（t0铅﹣t）， 即：0.39×103J/（kg•℃）×m铜×（200℃﹣80℃）＝0.13×103J/（kg•℃）×m铅×（200℃﹣80℃）， 则铅块和铜块的质量之比为m铅：m铜＝3：1。 故答案为：2.52×105；3：1。 29. 一块质量为2千克，温度为10℃的铁块加热到210℃，铁块吸收了多少热量？这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高多少？[c铁＝0.46×103J/（kg•℃），c砂石＝0.92×103J/（kg•℃）] 【解答】解： （1）Q铁吸＝c铁mΔt＝c铁m（t﹣t0） ＝0.46×103J/（kg•℃）×2kg×（210℃﹣10℃） ＝1.84×105J； （2）由题知：Q砂吸＝Q铁吸＝1.84×105J， 因为Q砂吸＝c砂石m′Δt′， Δt′10℃。 答：铁块吸收了1.84×105J的热量；这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高10℃。 题型六．核能 30. 人类的发展一刻也离不开能源，能源的供给形式在不断地发生着败变，核电技术是一个重要的发展方向；核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（　　） A．核反应堆里的是核裂变反应 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机的主要原理是电磁感应 D．电网在输送电能时会消耗电能 【解答】解：A、目前核电站核反应堆里发生的是核裂变反应，是可控的链式反应，利用核裂变释放的热量来发电，故A正确。 B、在核电站发电过程中，蒸汽推动汽轮机转动，是将蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能，故B错误。 C、发电机是利用电磁感应原理工作的，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，从而将机械能转化为电能，故C正确。 D、由于输电线路存在电阻，根据焦耳定律Q＝I2Rt，电流通过输电线路时会产生热量，所以电网在输送电能时会消耗电能，故D正确。 故选：B。 31. 下列有关核能说法正确的是（　　） A．核废料不会产生环境污染，可任意处置 B．核泄漏具有极大的危害性，应关闭所有核电站 C．利用核能的途径是使原子核分裂或聚合释放能量 D．人类已经完全掌握和平利用核能的技术，因此根本不必担心能源危机 【解答】解：A、核能是由放射性物质释放的，核辐射对环境的破坏性是不可逆转的，而且核电反应会产生废料，故A错误； B、核泄漏具有极大的危害性，但是核能发电只要严格按照规范来实施和管理，还是可控的，应该大力开发和推广核能，故B错误； C、目前人类获取核能有两种途径：核聚变和核裂变，故C正确； D、目前科学技术还没有完全掌握人工控制核聚变反应过程，由于核能是不可再生能源，即使完全掌握了和平利用核能技术能源危机依旧存在，故D错误。 故选：C。 32. 2025年1月20日，中国“人造太阳”（EAST）成功创造新的世界纪录，首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。下列说法正确的是（　　） A．“人造太阳”利用核裂变获取能量 B．“人造太阳”释放的核能是可再生能源 C．“人造太阳”利用核聚变获取能量 D．“人造太阳”释放的核能可直接转化成电能 【解答】解：ABC、人造太阳”是利用核聚变释放出的巨大核能，核能属于不可再生能源，故C正确，AB错误； D、核聚变产生的核能首先转化为内能，再通过热机转化为机械能，最终驱动发电机发电。这一过程涉及核能→内能→机械能→电能的逐级转换，无法实现直接电能生成，故D错误。 故选：C。 33. 位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．为方便居民用电，核电站应尽量靠近城市 D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 【解答】解：A．核电站中将核能先转化为介质的内能，再推动发电机的转子转动，转化为机械能，并在发电机中最终转化为电能，实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．秦山核电站利用了核裂变为电站提供能量，故B错误； C．为方便居民用电，核电站应尽量远离城市，核裂变过程中会产生核废水，具有核辐射，所以核电站应尽量远离城市，故C错误； D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中贯穿本领最强的是γ射线，最弱的是α射线，故D错误。 故选：A。 34. 利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 【解答】解：A、核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核裂变，故A错误； B、核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的，故B正确； C、核电站反应堆产生的废料对环境有污染，故C错误； D、核能发电发生的能量转化：核能→内能→机械能→电能，故D错误。 故选：B。 35. 有“人造太阳”之称的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），由我国科学团队建成并成功运行，不仅创造了1.2亿度101秒、可重复高约束模403秒等10项托卡马克运行的世界纪录，还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。下列说法不正确的是（　　） A．目前核电站是利用核裂变反应发电的 B．“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 C．超高温是核聚变反应需要满足的条件之一 D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 【解答】解：A、目前核电站是利用可控的核裂变反应发电的，故A正确； B、“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，利用的是核聚变，故B错误； C、核聚变必须在极高的温度和压强下进行，故C正确； D、核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能，则整个过程中能量转化的正确顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。 故选：B。 36. 小金在项目化学习中，对学校太阳能热水器展开研究。 （1）太阳核心处温度很高，大量氢原子发生 （填“核聚变”或“核裂变”）反应变成氦原子，释放巨大能量。 （2）太阳能热水器接受阳光后水温升高，该过程是通过 的方式改变水的内能。 （3）如图，太阳能热水器接受阳光垂直照射的面积是2m2，每平方米每秒接受到的太阳能为1000焦耳，热水器中水的质量为100千克，垂直照射7min，水的比热为4.2×103焦/（千克•℃）。若不计一切热量损失，水温可以升高 ℃。 【解答】解：（1）太阳内部的核反应是核聚变； （2）太阳能热水器接受阳光后水温升高，该过程是通过热传递的方式改变内能的； （3）太阳能热水器接收的太阳能：E＝7×60s×2m2×1000J/（s•m2）＝8.4×105J； 不计热损失，则Q吸＝E＝8.4×105J； 由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt2℃。 故答案为：（1）核聚变；（2）热传递；（3）2。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 物体的内能 核能 【考点1　内能】 【考点剖析】 一、内能 1、分子动能 分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。 2、分子势能 由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。 3、物体的内能 物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳(J)。 4、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。 （1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大； （2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大； （3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同； （4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种：热传递和做功】 （1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。 （2）做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下： A. 压缩体积（如：用打气筒打气） B. 摩擦生热（如：钻木取火） C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝） ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀。 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式。 6、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 二、比热容 1、比热容定义 单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。 2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。 3、物理意义 水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103焦。 4、水的比热容的特点和应用 一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 三、热量的计算公式 1、吸热公式：Q吸=cm( t-t0)。 <名师指点>：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。 2、放热公式：Q放=cm (t0-t)。 <名师指点>：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。 3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】 比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。 【题目示例】 1964年人类制成世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机转动（带动发电机发电）。下列说法不正确的是（　　） A．航标灯消耗的电能是海水的机械能转化而来的 B．当海水下降时，阀门K1关闭，K2打开 C．发电时，海水上涨，将空气推入工作室 D．压缩后的空气推动涡轮机发电空气内能增加 【变式巩固】 如图为某洲际导弹运动轨迹图。在飞行初段OA，发动机推动导弹加速上升；在飞行中段AB，发动机关闭，导弹继续飞行；在飞行末段BC，发动机再次打开，导弹急速坠落。 （1）导弹在大气层飞行时，弹壳与大气摩擦，温度升高。这是通过 的方式增加了弹壳的内能。 （2）飞行中段，关闭发动机，导弹由于 沿钱学森弹道（a→b）继续飞行。 （3）a、b两点距离地面高度相等，导弹经过a、b两点的速度分别为va和vb，则va vb（填“＞”“＝”或“＜”）。 【考点2　热机】 【考点剖析】 一、热机 1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。 2、热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。 3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。 4、汽油机 （1）汽油机：以汽油为燃料的内燃机。 （2）构造：如图。 （3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表： 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作示 意图 进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭 排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能。 燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化 （4）工作过程分析 大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。 二、燃料的热值 1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克， 它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。 <注意> 燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。 3、热值公式及简单计算： （1）公式：Q=mq（Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。 （2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。 <名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）； 第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。 4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 6、热效率的计算 ①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=； ②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。 【题目示例】 在学习了燃料的热值后，小明想利用如图所示装置探究煤油和色拉油的热值大小。已知烧杯中装有等质量的水，并控制燃烧的火焰和石棉网的距离相等，具体实验结果如表： 燃料种类 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 20 38 色拉油 20 28 （1）实验中，需在玻璃容器中加入质量 （填“相同”或“不同”）的煤油和色拉油做燃料，制成煤油灯和色拉油灯。 （2）实验中，烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水 。 （3）小红认为小明的实验能比较煤油和色拉油的热值大小，但无法精确测得两者的热值，其原因是 。 【变式巩固】 将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（　　） A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃ 【考点3　核能】 【考点剖析】 一、核能 1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过两种核反应方式进行释放。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 2、核裂变 （1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 （2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 （3）应用：原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 3、核聚变 （1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 （2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 （3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 二、核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 1、核电站的原理 （1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 （2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。 （3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。 2、核电站的特点 （1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； （2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域； （3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣； （4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 3、太阳能 （1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 （2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 （3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 三、放射性 1、放射性 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。 2、三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 3、放射性的利与弊 （1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 （2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 四、能量的相互转化 1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 2、能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 五、能量的转化与守恒定律 1、内容 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 2、意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3、永动机—不可能成功 六、能量转化和转移的方向性 1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。 2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 【题目示例】 用高能粒子轰击原子核是研究微观粒子的一种方法。 1934年，意大利科学家费米用中子轰击铀（U）原子（质子数为92），得到了一种质量增加的原子，他公开宣布发现了93号元素，被科学界认可，从而获得了诺贝尔物理学奖。 1938年，德国科学家哈恩在重复费米的实验后，发现费米实验中得到的是56号钡元素，并用图示模型来定义该变化。费米知道后，立即重复哈恩的实验，结果证实自己错了，费米坦率地检讨并纠正了错误。 （1）费米用中子轰击铀原子，不可能增加铀原子的 数，所以得不到93号元素。 （2）结合材料分析，以下观点正确的是 A．决定原子种类的依据是原子的质子数 B．原子质量也可以做为分辨原子种类的依据 【变式巩固】 我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，该核电站用10千伏的高压进行输电。如图是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。 （1）核电站是利用 的原理释放能量。 （2）关于远距离输电，下列表述正确的是 。 A.提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失 B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D.若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式 （3）该核电站的发电输出电功率为2×107W，则一天24小时共输出多少度电？ 题型一．改变物体内能的两种方式 1. 如图所示，在玻璃瓶中放入少量水，用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶口，然后往瓶中打气，当气压达到足够大时，橡皮塞从瓶口冲出，原来透明的瓶内充满了白雾，这一实验现象表明（　　） A．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少 B．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能增加 C．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少 D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加 2. 干冰（固态二氧化碳）清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是（　　） A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低 B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高 C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高 D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低 3. 如图所示，装有开水的暖水瓶的瓶塞跳起来了，在瓶塞跳起过程中，下列说法正确的是（　　） A．瓶内的开水内能可能会增大 B．瓶塞的内能一定增大 C．瓶内气体的内能一定减小 D．暖水瓶外壳的内能一定会减小 4. 在运动和力的学习中，我们遇到了很多的运动模型。 （1）如图甲所示，气球向后喷气时会获得向前的动力而加速运动，此动力的施力物体是 （选填“喷出的气体”或“球外空气”）。 （2）火柴是实验室常用的点火工具。引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧（摩擦力越大，越容易引燃）。A、B为两种常见的引燃方式，F1＝F2。你认为，更易引燃的方式是 （选填“A”或“B”），原因是 。 5. 《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。 （1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。其工作原理是将水的 能转化为水的重力势能； （2）如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过 的方式改变内能，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。 6. 如图甲装置所示，探究“做功改变物体内能”，该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，根据传感器数据采集的数据，电脑处理得到如图乙所示图像。 （1）实验前，检查图甲装置的气密性：往外拉动注射器活塞，然后松手，若活塞 （选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”），则说明该装置气密性好。 （2）打气筒打气5秒后，橡皮塞弹出，出现了白雾现象，白雾主要是 （填“瓶内气体”或“瓶外气体”）液化形成的小液滴。 （3）以下改变内能的方式中，与图乙中AB段相同的是 。 A.用锤子敲打钉子时，钉子变热 B.从滑滑梯上滑落，臀部变热 C.用燃气灶加热水，水温升高 D.手捂热水袋，手会变暖和 （4）不向圆底烧瓶内注入适量酒精，仍用图甲装置进行实验能否得出“做功改变物体内能”的结论。请判断并说明理由： 。 题型二．温度、热量与内能的关系 7. 将“气压火箭”发射筒内充满气体，并在发射管外安装好纸火箭外壳。如图所示，按下发射气阀，随着“砰”的一声响，火箭飞出，同时看到下端管口出现了明显的“白气”。下列叙述中正确的是（　　） A．“白气”是水蒸气 B．“白气”是由于外界水蒸气吸热产生的 C．发射筒内气体与外界气体发生热传递，内能增加 D．发射筒内气体对筒身与纸火箭做功，内能减小 8. 网络购物已成为人们日常消费的一种形式，在快递运输水果、海鲜等易变质食品时，经常使用水制成冰袋和食物放在一起，可以起到保鲜的作用。冰袋对产品起保鲜作用的过程中，下列分析正确的是（　　） A．冰袋中的冰块吸热熔化，温度不变，内能变大 B．冰袋中的冰块吸热熔化，温度升高，内能变大 C．食品的温度转移到冰袋，冰袋的温度不变，内能变大 D．食品含有的热量大些，冰袋吸热温度升高，内能变大 9. 冬天，为让师生吃上新鲜热乎的饭菜，食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，以达到保温效果。对此下列选项分析正确的是（　　） A．因为热水内能更大，所以内能从热水传递给饭菜 B．因为热水内能更多，所以温度从热水传递给饭菜 C．因为热水温度更高，所以热量从热水传递给饭菜 D．因为热水温度更高，所以热水的内能一定大于饭菜的内能 10. 下面是从小科的“科学学习笔记”中摘录的有关温度、内能和热量三者关系的四句话，其中说法正确的是（　　） A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变 B．热量有可能从内能小的物体向内能大的物体转移 C．物体的内能增大，该物体一定是吸了热 D．物体的温度越高，所含的热量越多 11. 有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能 C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量 D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 12. 关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（　　） A．一个物体温度升高了，它的内能一定增加 B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高 C．一块0℃的冰没有了内能，它的分子不会运动 D．物体的质量越大，温度越高，它的比热容就越大 13. 如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析错误的是（　　） A．水温上升时，水的内能增加 B．该实验中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 C．管内气体对橡皮塞做功，内能转化为机械能 D．试管口的“白气”是小水滴 题型三．比热容的概念及其计算 14. 质量相等的水、铝块、铜块和水银（c水＞c铝＞c铜＞c水银），它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　　） A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银 15. 汽车冷却液能大量吸收发动机工作时产生的热量，避免发动机温度过高而出现故障。这主要是因为冷却液的（　　） A．溶解性强 B．比热容大 C．导电性弱 D．凝固点高 16. 用相同的加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（　　） A．A的比热容与B的比热容之比为1：2 B．A的比热容与B的比热容之比为2：1 C．加热相同时间，B吸收热量比A吸收热量多 D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多 17. 下表是一些物质的比热容，单位：J/（kg•℃），说法正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．100g水的比热容是50g水的比热容的两倍 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块升高的温度大 D．比热容与物质吸收或放出热量的多少有关 18. 根据表中数据，下列说法中，正确的是（　　） 物质 铁 铜 水 煤油 ρ（kg/m3） 7.9×103 8.9×103 1.0×103 0.8×103 c[J/（kg•℃）] 0.46×103 0.39×103 4.2×103 2.1×103 A．物体的密度越大，其比热容越小 B．1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量 C．煤油和水体积之比为2：1，吸收热量之比为12：5，则升高温度之比为3：1 D．初温、质量相同的铁块和铜块，吸收相同的热量后互相接触，内能从铁块转移到铜块 19. 将质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了3℃，然后又向保温容器中倒入一小杯同质量同温度的热水，水温又上升了2.8℃．不计热量的损失，则可判断（　　） A．热水和冷水的温度差为87℃，m0：m＝1：28 B．热水和冷水的温度差为69℃，m0：m＝1：32 C．热水和冷水的温度差为54℃，m0：m＝1：24 D．热水和冷水的温度差为48℃，m0：m＝1：20 题型四．燃料的热值 20. 2024年3月20日，我国长征八号遥三运载火箭成功发射鹊桥二号中继星。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于燃料（　　） A．热值较大 B．密度较大 C．着火点高 D．比热容大 21. 中国海军公布的“鹰击﹣21”高超音速导弹有“航母杀手”之称。如图所示是高超音速导弹从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。下列说法正确的是（　　） A．导弹所用的燃料需要具有较大的比热 B．导弹发射时，将燃料燃烧获得的内能转化为化学能 C．导弹与大气剧烈摩擦，通过做功的方式使其表面温度急剧升高 D．导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，a点的机械能最大 22. 2024年4月30日，北京航天飞行控制中心通过地面测控站向神舟十七号飞船发出返回指令。神舟十七号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离之后，返回舱返回火箭发动机点火，神舟十七号穿过大气层时会进入黑障区（如图），然后返回舱着陆。下列有关说法正确的是（　　） A．返回舱与大气摩擦形成高温“火球”的过程，将机械能能转化成内能 B．返回舱的火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液氢具有较大的比热容 C．返回舱成功着陆瞬间“尘土飞扬”，说明分子在做无规则运动 D．返回舱着陆前，火箭发动机向下喷射燃气，返回舱进一步减速下降，这个过程中返回舱的机械能保持不变 23. 某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收太阳能的本领，用一脸盆装10kg的水，水的表面积为0.3m2，经过太阳光垂直照射20min，水温升高了10℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），实验中平均每分钟每平方米水面吸收的热量是 J，若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，加热效率为30%，则至少需要燃烧 m3的液化气（液化气的热值是5.0×107J/m3）。 24. 2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 （1）火箭起飞时，燃料在燃烧过程中，其热值大小 （填“变大”“变小”或“不变”）。 （2）火箭在上升过程中与空气摩擦，会导致外壳的温度升高，这是通过 的方式改变其内能的。 （3）若“长二F”火箭与载人飞船总质量为500吨，“长二F”火箭发射平台重为2200吨（包含发射架），发射平台上表面为600米2，发射平台下表面与水平地面的接触面积按100米2计算，可估算出火箭等待发射时，发射平台对水平地面的压强为 帕。 25. 天然气是一种优质燃料，其主要成分是甲烷，甲烷的化学式是 。2024年中国天然气发展报告中提到天然气在2023年消费量高达3945亿立方米，同比增速7.6%。为此，我国自主研发了全球首套12000米特深井自动化钻机，以科技助力生产，改善生活。天然气与煤炭相比，其优点是天然气的热值大，污染 （选填“较大”或“较小”），完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是 J。（已知：q天然气＝4×103J/m3） 题型五．热量的计算 26. 质量相等的甲、乙两金属块，其材质不同。将它们放入沸水中，一段时间后温度均达到100℃，然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中，使冷水升温。第一种方式：先从沸水中取出甲，将其投入冷水，当达到热平衡后将甲从杯中取出，测得水温升高20℃；然后将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，测得水温又升高了20℃．第二种方式：先从沸水中取出乙投入冷水，当达到热平衡后将乙从杯中取出；然后将甲从沸水中取出，投入这杯水中，再次达到热平衡。则在第二种方式下，这杯冷水温度的变化是（　　） A．升高不足40℃ B．升高超过40℃ C．恰好升高了40℃ D．条件不足，无法判断 27. 某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到t3时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图），在t1～t2时间段，该物体吸收的热量大小是 ，（用字母表示）在t2～t4时间段，该物质的比热容 （选填“先增大后减小”、“增大”“变小”“不变”，下同），t4～t5时间段内该物质的内能 。 28. 将铅块和铜块放入温度为200℃的火炉中足够长的时间后取出，立即分别放入都装有1kg的20℃的水的容器中，该过程无热量损失，热平衡时两容器中水温都是80℃。铜块在水中放出的热量 J；铅块和铜块的质量之比为 【c铅＝0.13×103J/（kg•℃），c铜＝0.39×103J/（kg•℃），c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 29. 一块质量为2千克，温度为10℃的铁块加热到210℃，铁块吸收了多少热量？这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高多少？[c铁＝0.46×103J/（kg•℃），c砂石＝0.92×103J/（kg•℃）] 题型六．核能 30. 人类的发展一刻也离不开能源，能源的供给形式在不断地发生着败变，核电技术是一个重要的发展方向；核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（　　） A．核反应堆里的是核裂变反应 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机的主要原理是电磁感应 D．电网在输送电能时会消耗电能 31. 下列有关核能说法正确的是（　　） A．核废料不会产生环境污染，可任意处置 B．核泄漏具有极大的危害性，应关闭所有核电站 C．利用核能的途径是使原子核分裂或聚合释放能量 D．人类已经完全掌握和平利用核能的技术，因此根本不必担心能源危机 32. 2025年1月20日，中国“人造太阳”（EAST）成功创造新的世界纪录，首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。下列说法正确的是（　　） A．“人造太阳”利用核裂变获取能量 B．“人造太阳”释放的核能是可再生能源 C．“人造太阳”利用核聚变获取能量 D．“人造太阳”释放的核能可直接转化成电能 33. 位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．为方便居民用电，核电站应尽量靠近城市 D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 34. 利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 35. 有“人造太阳”之称的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），由我国科学团队建成并成功运行，不仅创造了1.2亿度101秒、可重复高约束模403秒等10项托卡马克运行的世界纪录，还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。下列说法不正确的是（　　） A．目前核电站是利用核裂变反应发电的 B．“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 C．超高温是核聚变反应需要满足的条件之一 D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 36. 小金在项目化学习中，对学校太阳能热水器展开研究。 （1）太阳核心处温度很高，大量氢原子发生 （填“核聚变”或“核裂变”）反应变成氦原子，释放巨大能量。 （2）太阳能热水器接受阳光后水温升高，该过程是通过 的方式改变水的内能。 （3）如图，太阳能热水器接受阳光垂直照射的面积是2m2，每平方米每秒接受到的太阳能为1000焦耳，热水器中水的质量为100千克，垂直照射7min，水的比热为4.2×103焦/（千克•℃）。若不计一切热量损失，水温可以升高 ℃。 学科网（北京）股份有限公司 $