内能、核能、能量转化守恒-浙江中考科学一轮复习讲义（解析版）

专题14内能、核能、能量转化守恒（讲义）

模块导航：

面模块一、命题趋势

制模块二、知识重构

匐模块三、重点考向典题精练

考向一、内能和改变内能的方法

考向二、比热和热量计算

考向三、热机和热值

考向四、核能

考向五、能量转化与守恒

制命题趋势

1.分子动理论主要考查的内容有：分子热运动（扩散现象）；分子间的作用力；温度变化对分子热运动的影

响；常会以生活事例为背景考查分子热运动，以教材演示小实验为背景考查分子间相互作用力或扩散现

象.本命题点主要以选择题、填空题的形式考查；

2.内能、温度的关系在考查时着重考查对温度、内能和热量定义的理解与区分，在复习时应注意对基础知识

的掌握与应用.主要以选择题的形式考查，命题过程中紧抓各个物理名词的定义，注重三者间的相互影

响，也会结合水沸腾和晶体熔化过程进行考查；本命题点主要考查温度、内能和热量之间的区别与联

系；

3.内能的改变方式多以生活材料和现象（冬天搓手取暖、手折铁丝、磨刀等）为背景出题.多单独命题，但也

会结合能量的转化和摩擦力进行考查.改变内能的方式主要在选择题、填空题中考查；

4.比热容的理解与应用主要考查的内容有：比热容的特性在生活中的应用；结合温度一时间图像判断物质比

热容的大小；运用比热容知识解释生活现象.多考查水的比热容大这一特性在生活中的应用；以选择

题、填空题的形式考查，多单独命题，但也会结合其他知识（温度、内能）进行考查，命题的素材来源于生

活'如水调节气温、用水做发动机冷却剂、海边的海水和沙子的温度变化等.

5.热机冲程的判断考查热机工作时四个冲程的示意图的辨识、四冲程在工作过程中的能量转化，经常会和热学

其他知识综合在一起考查，有时也会和其他模块的知识结合在一起考查.主要在填空和选择题中考查.

6.能量转化与守恒考查时会结合太阳能、风能等新能源，考查其与机械能、内能及电能之间的转化规律和应

用.多在选择题、填空题中考查，可单独命题，也可综合命题，考查各种形式的能量之间的相互转化;

知识重构

知识点一、内能

1.热运动：物体内部大量分子的无规则运动叫热运动。

2.物体的内能：(1)分子动能：物体内部大量分子做无规则运动所具有的能称为分子动能。

(2)分子势能：由于分子之间具有一定的距离，也有一定的作用力，因而分子具有势能称为分子势能。

(3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。一切物体在任何情

况下都具有内能。

3.内能的改变：(1)做功：对物体做功，物体的内能会增加。物体对外做功，物体的内能会减少。

(2)热传递：温度不同的物体相互接触时，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这个过程叫

热传递。(热传递有热辐射、热传导、热对流。)

(3)物体之间存在温差，能量从高温物体传递到低温物体，高温物体内能减少低温物体内能增加持续到

物体温度相同为止。

4.温度、热量、内能的区别

温度热量内能

定义宏观上：表示物体冷热程在热传递过程中吸收或物体内所有分子热运动的动能

度。微观上：反映物体中大放出热量的多少，是能和分子势能的总和。

量分子无规则运动的剧烈程量转移的量度。

度。

量的性质状态量过程量状态量

表述只能说“是”“降低”或“升高”只能说“放出”或“吸收”只能说“有”“具有”和“改变”

单位摄氏度(℃)焦耳(J)焦耳(J)

知识点二、物质的比热

1.热量：(1)定义：物体吸收或放出热的多少叫热量。用符号Q表示。

(2)单位：焦耳，简称焦，符号J。

(3)温度不同的两个物体发生热传递时，高温物体放出热量温度降低。低温物体吸收热量温度升高。

注意：热量是一个过程量，不能说某物体具有多少热量，它是在热传递过程中吸收或放出的热的多少！

2.比热：(1)定义：单位质量的某种物质温度升高或降低FC吸收或放出的热量叫这种物质的比热容，简

称比热。通常用“c”表示。

(2)单位：%g.c，读作焦每千克摄氏度。

（3）对比热的理解：①比热是物质的一种特性，由物质本身决定。

②同种物质在不同状态时比热不同。如水和冰的比热不同，水的比热大。

3.热量的计算：Q放热=c根（乐—廉）。吸热=51（/末—乐）

知识点四、热机

1.热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。

2.内燃机：内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。以汽油为燃料的内燃机叫汽油机，以柴油为燃料的

内燃机叫柴油机。

3.汽油机的工作过程：（1）冲程：活塞从气缸的一端运动到气缸的另一端的过程叫一个冲程。

吸气冲程―•压缩冲程一•微功冲程一排气冲程

（2）大多数汽油机都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环往复来保证机器正常工作的。

（3）数量关系：汽油机四个冲程做一次功飞轮转两转。

4.燃料的热值（q）：（1）定义：1000克某种燃料完全燃烧时放出的热量。

（2）单位：J/kg或J//

（3）关于热值的理解：热值是燃料本身的一种属性，只于燃料的种类有关，与燃料的形态质量体积均无

关。

（3）公式：Q=mq

（4）含义：酒精的热值是3.0x107J/Ag。表示1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0x107/。

知识点五、核能

L核裂变、核聚变：（1）核能：由于原子核的转变而释放出的巨大的能量叫核能也叫原子能。

（2）获得核能的两种方式：裂变和聚变。核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核，核

裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核，在这个变化过程中都会释放出巨大的能量，前者

释放的能量更大。

核裂变:

不稔定核**Kr

（3）核电站能量转化：核能-水和水蒸气的热能-汽轮机的机械能-电能

（4）链式反应：单个铀核裂变时所产生的中子又会轰击别的铀核，被击中的铀核也有同样的变化，于是

这种裂变反应继续下去就是链式反应。

（5）原子弹：裂变武器

（6）氢弹：聚变武器

2.放射性：（1）某些元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，把元素具有这种辐射能力较放射性。

（2）①a射线：带正电的氯原子核，穿透能力不强，一张厚纸就能挡住。

②（3射线：带负电的电子，穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板。

③Y射线：是一种电磁波，不带电，穿透能力很强，可以穿透水泥墙和几厘米厚的铅板。

司重点考向典题精练

考向一、内能和改变内能的方法

1.塑料捆扎带是日常用品.如图所示，先将捆扎带打个结，然后两手用力反方向一扯，它就会在打结处断

开.关于这个现象的讨论，下列说法中正确（）

A.用力一扯，打结处发生摩擦，温度升高，是化学能转化为内能

B.用力一扯，打结处发生摩擦，温度升高，是捆扎带对外做功的结果

C.用力一扯，打结处发生摩擦，温度升高，分子间作用力减小因而被扯断

D.用力一扯，手移动速度越快，惯性越大，捆扎带在惯性作用下扯断的

【答案】C

【解析】ABC.用力一扯，打结处发生摩擦，温度升高，其实是通过外界对捆扎带做功，将机械能转化

为内能所致。此时分子运动剧烈，且分子距离增大，因此分子作用力减小而被扯断，故A、B错误，C

正确；

D.用力一扯，手移动速度越快，惯性越大，捆扎带具有惯性而被扯断，故D错误。故选C。

2.下列各图都是课本上的实验示意图，关于各实验的解释正确的是（）

甲：研究电热与哪些因乙：研究动能大小丙：研究斜面的效丁：研究改变内能的

素有关的实验与哪些因素有关的率跟哪些因素有关方法有哪些的实验

实验的实验

A.甲图所示的实验中，两个电阻丝串联的目的是为了控制通过它们的电流、通电时间相同

B.乙图实验可以说明：物体的动能大小与高度有关。在其它条件相同时，高度越高，物体的动能越

大

C.丙图所示实验中，若弹簧测力计沿斜面拉动物体匀速直线运动，弹簧测力计的示数等于物体受到

的摩擦力

D.丁图所示实验可以说明做功可以改变物体的内能，气体对外做功时，管内气体内能增大

【答案】A

【解析】A.甲图所示的实验中，甲、乙两个电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和时间相等，故A正

确；

B.在实验中改变小球滚下的高度，是为了使小球到水平面的速度不同，此实验是为了探究动能和物体

速度的关系。故B错误；

C.在测量摩擦力时，若沿斜面拉动物体做匀速直线运动，由于重力沿斜面的分力作用，则此时拉力不

等于摩擦力，故C错误；

D.在拉动绳子时，克服摩擦做功，使金属管和管内空气的内能增大，温度升高；当金属管内部空气对

外做功，将塞子冲出时，内能减少，温度降低，故D错误。故选A。

3.如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团浸有乙醴的棉花，迅速下压活塞，棉花会燃烧起

来。下列说法中正确的是（）

A.空气能被压缩说明分子间有引力的作用

B.棉花能够燃烧是因为蘸上的乙醛是可燃物

C.越往下压越费力，是由于筒内的气压逐渐增大

D.活塞下压，通过克服筒壁的摩擦做功，使空气内能增加

【答案】C

【解析】A.空气能被压缩说明分子间有空隙，故A错误；

B.棉花能够燃烧是因为棉花是可燃物，故B错误；

C.越往下压越费力，是由于筒内的气压逐渐增大，故C正确；

D.活塞下压，通过压缩空气做功，使空气内能增加，故D错误。故选C。

4.2022年4月16日9时56分，在太空遨游半年的神舟十三号飞船在东风着陆场平安降落，太空”出

差”的3名航天员翟志刚、王亚平、叶光富安全顺利出舱，重回地球的怀抱。请回答：

（1）在进入大气层的时候，返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈的摩擦，燃起2000多摄氏

度的高温火焰。在此过程中改变返回舱内能的方式是。

（2）在距离地面10公里的时候，返回舱的主伞会打开（如图所示），使返回舱的速度慢慢降低。以降

落伞为参照物，返回舱是（填“静止“或“运动"）的。

【答案】（1）做功（2）静止

【解析】（1）返回舱与大气层摩擦，燃起2000多摄氏度的高温火焰，机械能转化为内能，是通过做功的

方式改变返回舱内能的。

（2）降落伞和返回舱的速度大小一样，故其为静止。

5.火柴是实验室常用的点火工具。引燃过程：划动火柴一擦火皮（含微量易燃物）产生火星一引发火柴

头燃烧。A、B为两种常见的引燃方式，FI=F2O火柴的引燃是通过的方法来增大火柴头的

内能，更易引燃的是（选域公”或“B”）方式。

火**

火"■

产L

AB

【答案】做功；B

【解析】火柴引燃过程，克服摩擦做功，使火柴头内能增大；图B火柴头与擦火皮之间的压力大，摩

擦力大，克服摩擦做的功多，转化为的内能多，更易引燃火柴头。

6.如图是电热液体蚊香器，工作时内部的发热部件对蚊香液加热，一段时间后，其项部有“白雾”飘出,

房间里弥漫着蚊香液的清香，起到驱蚊和灭蚊的作用。

（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程主要通过，使蚊香掖的内能增加（填“做功”或"热传

递”）；

（2）“白雾”是蚊香液先汽化后形成的（填物态变化名称）；

（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做。

【答案】（1）热传递（2）液化（3）无规则运动（热运动）

【解析】（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程为热传递；

（2）白雾为液态，故是液化的结果；

（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做无规则运动（热运动）。

7.图甲是教材中用来探究做功改变物体内能的实验方法，但该装置中用到了乙醛，它是一种易燃易挥发

的物质，对人体具有一定的麻醉作用，使该实验具有较大的危险性。小科同学经过思考，利用注射

器、数字温度计、小风车等生活中简单材料，设计了一个新的实验方案，如图乙所示。

风车

数字温度计

密封胶

辉向左压缩

针管式注射器

图甲图乙

（1）实验前，针筒内充满空气，然后关闭弹簧夹，迅速向左推动注射器活塞，观察到数字温度计的

示数上升，此过程和四冲程汽油机冲程相似。

（2）上述操作后，活塞被推向左边某处保持不动，仅打开弹簧夹，会看到小风车转动，温度计示数

下降，说明了。

【答案】（1）压缩（2）物体对外做功，内能减少

【解析】（1）实验前，针筒内充满空气，然后关闭弹簧夹，迅速向左推动注射器活塞，观察到数字温

度计的示数上升，此时将活塞的机械能转化为空气的内能，这和四冲程汽油机的压缩冲程相似。

（2）上述操作后，活塞被推向左边某处保持不动，仅打开弹簧夹，会看到小风车转动，温度计示数下

降，说明了：物体对外做功，内能减少。

考向二、比热和热量计算

8.1kg的不同物质温度升高吸收的热量如图所示，其中正确的是（）

A.相同质量的不同物质升高相同温度，吸收的热量一定不等

B.质量相等的水和酒精，吸收相同热量，水升温较多

C.煤油和冰是不同物质，其比热容一定不相等

D.质量相等的酒精和煤油降低相同温度，酒精放出的热量大

【答案】D

【解析】A.相同质量的不同物质升高相同温度，因不同物质的比热容可能相同，故吸收的热量也可能相

等，故A错误；

B.质量相等的水和酒精，吸收相同热量，水的比热容大，升温较少，B项错误；

C.由题图可知，相同质量的煤油和冰升高相同的温度，吸收的热量相等，说明二者的比热容相等，C

错误；

D.质量相等的酒精和煤油降低相同的温度，酒精的比热容大，放出的热量多，D项正确。

9.为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b,在初温相同条件下，利用如

图所示装置在沸水中加热

（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是。

（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b

的比热Cb的大小关系是：CaCbo

【答案】（1）热传递（2）<

【解析】（1）根据图片可知，液体a、b吸收外面烧杯内水中的热量使自己温度升高，因此增加内能的

方法为热传递。

（2）两个试管都放入同一烧杯中，则相同时间内二者吸收相同的热量，而甲的示数变化大于乙的示数

变化，根据Q=cmAt可知，液体a的比热容＜b的比热容。

10.用两个相同的“热得快”，分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时

间变化的图像如图所示。根据图像可知，甲液体的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙

液体的比热容。质量为0.5千克、初温为20C的甲液体温度升高到90C,吸收的热量为焦。

［甲液体的比热容为2x103焦/（千克・℃）］

【答案】小于；70000

【解析】（1）根据图像可知，当都加热90min时，二者吸收的热量相等。甲升高温度：90℃-

20℃=70℃,乙升高温度：50℃-20℃=30℃,即At用AAt乙。根据公式Q=cmAt可知，甲的比热容小于

乙的比热容。

（2）甲吸收的热量为：Q=cmAt-2xl03J/（kg-℃）x0.5kgx（90℃-20℃）=7xlO4J„

11.如图所示，AB段是光滑圆弧面，BC段是长度为s的粗糙水平面，质量为m的物体从高为h的A点

由静止下滑，到达C点静止，整个过程，不计空气阻力。物体在A滑到B的过程中，重力做的功

是。物体在BC段所受的摩擦力为（用上述字母表示）。物体从A点滑到C点的过

程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为q,则物体到达C点时温度升高了（物体的比

热用c表示）。

【答案】mgh；”弛；也

SC

【解析】（1）物体在A滑到B的过程中，重力做的功是W=Fs=Gh=mgh；

（2）当物体滑动到C点时，它重力做的功全部转化为克服摩擦做的功，因此物体在BC段所受的摩擦

力：_"摩擦_mgh.

J-~c-一

（3）损失的机械能转化为物体内能的效率为n,即Q"以=WSST|；cmAt=mghT］；解得：△t="工

12.为了比较水和煤油的比热容的大小，小金采用下图所示的两个完全相同的仪器做实验，它们使用相

同的电源给加热件供电加热。

温

度

计

容器一

电源接

加热件

线柱

甲乙

（1）物质传导热量的性能称为导热性，导热性越好，则热量在该物质中传递越容易。本实验仪器中，

容器应该选择导热性（填“好”或“差”）的材料来制作。

（2）将质量、初温都相等的水和煤油分别装入两个容器中，加热至两者的末温也相同，通过比较

来判断谁吸收的热量更多。

（3）如果水和煤油的质量相同而初、末温度都不相同，只要水和煤油相同，也能用

和（2）一样的方法做出相应的判断。

【答案】（1）差（2）通电加热的时间长短（3）升高的温度

【解析】（1）避免容器散热过多，故应该选导热性能较差的材料来制作；

（2）通电加热时间的长短直接决定物质吸收热量的多少；

（3）当变化的温度相同时，吸热多，则说明其比热容大。

13.小明想比较铜和铝的比热容，设计了如下实验：

（1）将相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；

（2）取出后，将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中，并将容器用隔热材料密

封，如图所示；

隔热材料

甲乙

一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃。

实验中，用间接反映两金属块吸收热量的多少。

（3）对比数据可判断，表明的比热容大（填“铝”或"铜”）。

【答案】（1）质量（2）等质量水的温度下降量（3）铝

【解析】(1)比较铜和铝的比热容，应该控制两种物质的质量相同，都降低到0℃的情况下，比较放处

热量的多少；所以将质量相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0C；

(2)实验中，用等质量的水的温度下降量间接反映两金属块吸收热量的多少。温度下降的越多，表

明该金属吸收的热量越多；

(3)从体重可以看出铝块吸收的热量多；铜吸收的热量Q«=c水mQti=3c水m*=ct2=20c铜m

铜；所以c铜=3c水m水/(20m嗣)；Q铝=c水△t3=6c水m水=c铝m铝△t4=17c铝m铝，所以c铝=6c水m

水/17m铝；所以c铜小于c铝；

14.为参加今年假期的野炊活动，小平同学家购买了一款功率为4500w的户外分体式燃气炉(如图)。其

中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。

■

(1)气体燃料在常温下是通过的方式液化存储在储气罐内。

(2)在标准大气压下，用该燃气炉将1kg水从25C加热到沸腾用时140s,吸收了多少热量?燃气炉烧

水时的效率是多少?(水的比热容为4.2xlO3J/(kg℃))

【答案】(1)压缩体积

(2)1kg水从25℃升高到100℃吸收的热量：

5

(2吸=cm(t2-ti；=4.2x1()3〃(kg℃)X1kgxri00℃-25℃；=3.15x10/

140s内燃气炉放出的热量：

Q肝Pt=4500Wx140s=6.3xl05j

3.15xlO57

T]=----------X100%=50%

6.3x107

【解析】(i)气体燃料在常温下是通过压缩体积的方式液化。

考向三、热机和热值

15.关于四冲程汽油机的工作过程描述，正确的是()

A.做功冲程中，气缸内物质内能增加

B.压缩冲程中，内能转化为机械能

C.加热水后热水瓶塞弹起与排气冲程原理相同

D.飞轮转速6000转/分，则每秒钟做功50次

【答案】D

【解析】A.做功冲程使内能转化为机械能，故内能减小；

B.压缩冲程中，机械能转化为内能;

C.加热水后热水瓶塞弹起为内能转化为机械能，与做功冲程相同；

D.飞轮100转/分，又由于每做功一次，飞轮转2次，故每秒做功50次。故答案为：D

16.关于下列四幅图，分析正确的是（）

A.图甲所示实验，冰在融化过程中吸收热量，温度保持不变，

内能也不变

B.图乙所示实验中，厚玻璃内的空气被压缩时，瓶内气压增大

C.图丙是沿海地区白天吹的风，风向是从陆地吹向海洋

D.图丁所示是四冲程汽油机工作过程的压缩冲程，内能转化为机械能

【答案】B

【解析】A.图甲所示实验，冰在融化过程中吸收热量，温度保持不变，但是内能增加，A错误;

B.图乙所示实验中，厚玻璃内的空气被压缩时，外界对物体作用，气体内能增加，温度升高，瓶内气

压增大,B正确；

C.图丙是沿海地区晚上吹的风，风向是从陆地吹向海洋，因为晚上陆地近地面气温低，空气下沉，气

压高，海洋近地面，气温高，气压低，风从高压区吹向低压区，c错误;

D.图丁所示是四冲程汽油机工作过程的做功冲程，内能转化为机械能，D错误；故答案为：B.

17.单缸四冲程汽油机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种汽油机一个工作循环中四个冲程说

法正确的是（）

A.甲是做功冲程,将内能转化为机械能

B.乙是吸气冲程,气缸内气体对外做功

C.丙是排气冲程,靠飞轮受到惯性的作用来完成

D.丁是压缩冲程,与水壶盖被蒸汽推动原理相同

【答案】A

【解析】A、甲图进气门和排气门均关闭，火花塞点燃，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械

能，A正确；

B、乙图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，空气进入汽油机，是吸气冲程，但活塞运动是因为惯

性，B错误；

C、丙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，废气排出汽油机，是排气冲程，但惯性是物质的一种

属性，不能用"受到惯性的作用来描述"，C错误；

D、丁图进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，与水壶盖被顶起原理

不同。

18.（1）甲是生活中常用的热水瓶。当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，

这一过程瓶内气体通过改变了内能。图乙是四冲程汽油机的工作示意图，其中图

（选填符号）所示的冲程也发生了同样的能量转化。

ABCD

甲乙

（2）如图所示，上表面水平且光滑的小车上有A、B两个物体，两物体与小车以相同的速度一起向右

做匀速直线运动。B在A的正前方，B的质量小于A的质量。假设小车的上表面足够长，不计空气阻

力，小车遇到障碍物突然停止后，A、B两物体是否会相撞？。

【答案】（］）做功；C（2）一定不会相碰

【解析】（1）向热水瓶中注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，瓶中气体受热膨胀，推动软木塞会跳起

来，通过做功将内能转化为机械能，类似于汽油机四冲程中的做功冲程。故答案为：做功、C„

（2）A、B两个物体的初始速度相同，当小车突然停止时，由于小车上表面光滑，所以A、B两物体没有受

到摩擦力，由于惯性两物体仍保持原有的速度向右做匀速直线运动，所以两物体一定不会相撞。

19.燃气灶设有不同档位的火力，如图甲。用它烧水时，若火力太小，会延长烧水的时间，热水散失给

空气的热量Qi随加热时间延长而增火；火力太大，火焰散失在空气中的热量Q2相对较多。

燃气灶烧水时的能量转化和转移的情况分析如下。

「△U为水的内能变化量

「加热水au+Q,-

燃气燃烧放出热量Q-LQ,为热水散失给空气的热量

-加热空气：损失热量Q,

如何才能提高燃气灶烧水的效率，小科进行了如下研究：

实验一由热水散热损失(QD的研究

在一水壶中盛水4.0kg,用燃气灶将水烧开(燃气灶头和水壶吸收的热量忽略不计)后让其自然冷却。每

隔一定时间记录相应的温度，作出水的温度随时间变化的图像如图乙所示。

(1)分析图乙，小科认为在高温伫250℃)时改用大火烧水可减少水的放热损失。他的理由

是：O

(2)请你结合实验一的结论，写出“测量燃气火焰加热空气时损失的能量”的实验步骤，并与出这部分

损失的热量的表达式(测量的各量用字母表示，每立方米燃气完全燃烧产生的热量为

q)0°

【答案】(1)高温越高，相同时间温度下降的值越大，所以要缩短在高温时的加热时间，减少水的放热实

验二燃气加热空气损失能量(Q2)的研究小科要在实验一的基础上继续研究燃气火焰给空气加热损失的能

量。实验器材：可调节火焰大小的燃气灶、水壶、数显温度计、电子秤、燃气表(可以直接读出燃气使用的

立方数)。燃气灶水会电子杵燃气表数显温度计

(2)①用电子秤称得质量为m的水，加入热水壶中。②测得水的初始温记为tl,读取燃气表的示数

VI；③将热水壶放在煤气灶上，用小火加热至50回；(温度不易过高)，读取燃气表的示数V2；④求得小

火加热时损失的热量AQi=(V2—Vi)q—Cm(t2—ti)；⑤改用大火重复以上实验，求得AQ?、⑥比

较AQi、AQ2,得出实验结论。

20.中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标

志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。

火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

第1代第2代第3代第4代

燃料氧气和汽油混合偏二甲肺煤油液态氢

氧化剂四氧化二氮液态氧液态氧

表2

燃料热值燃料热值

汽油4.6x107J/kg煤油4.6x107J/kg

柴油4.3xlO7J/kg氢1.4xlO8J/kg

(1)使用氢作为燃料的主要优点是：和。

(2)某火箭发射时携带了3x104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的

水加热至沸腾？[c水=4.2xl03j/(kg・C),当地大气压为1标准大气压]

(3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以

70kW的功率匀速行驶0.5h,消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。

【答案】(1)热值大；无污染

(2)3x104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q=mq=3xl04kgxl.4xl08J/kg=4.2xl012J,

一标准大气压下水的沸点为100℃,

7

水的质量为：m'=rQ/f=----------342x1°」。------；­=1.25xl0kg

c产4.2xl07(fc^-℃)x(100C-20C)

(3)氢能源车所做的功为：W=Pt=70000Wx0.5x3600s=1,26x108J,

2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q，=m"q=2kgxl.4xl08j/kg=2.8xl08j,

8

该发动机的效率为：n==X100%=L26xl/100%=45%

Q2.8X107

21.周末，小金对太阳能热水器的加热性能进行研究，他用“温度传感器”测得装满水的水箱中水的温度

为20℃,太阳照射一段时间t后“温度传感器”显示水箱中的水温为40℃,已知水箱容积是100L。

求：

（1）太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的（填“核裂变”或“核聚变”）产生的。

（2）若用液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧多少kg液化气？（液化气灶的热效率为

40%,液化气的热值为q=5xlO7J/kg）

（3）该地太阳辐射到地面单位面积上的功率为P=2.1xl03w/m2,该太阳能热水器的集热面积为

s=2.5m2,热转化效率『40%（即将太阳能的40%转化为水的内能）。求太阳光照射的时间t。

【答案】（1）核聚变

（2）水的体积V=100L=100dm3=0.1m3

由P=不可知，水的质量：m=pV=1.0x103kg/m3x0.1m3=100kg

水吸收的热量：Q吸==4.2x103J/（kg・℃）x100kgx（40℃-20℃）=8.4x106/

Qnu06

由〃=齐可知，液化气完全燃烧放出的热量：Y=卅」=21x107/

Q放7放T]40%,J

Q7

由Q^=mq可知，需要完全燃烧液化气的质量：片=i=2.1x吗」

收化rg5X10J

（3）〃=期可知，需要太阳能：E=T=8絮=21*io7/

•ET]40%/

由£=「$1可知。太阳能照射时间："黑=------'I。?-------=4000s

"2.1xlOJV//m2x2.5m2

考向四、核能

22.如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（）

A.核反应堆：核能转化为电能B.蒸汽轮机：内能转化为机械能

C.发电机：电能转化为机械能D.电驱动：机械能转化为电能

【答案】B

【解析】在核电站中，核反应堆将核能转化为内能，蒸汽轮机将内能转化为机械能，发电机将机械能

转化为电能，而电驱动将电能转化为机械能，故B正确，而A、C、D错误。故选B。

23.下列四幅图来自教材，对它们描述正确的是（）

丁

A.甲图是核电站利用核反应堆的发电原理

B.乙图进行探究光合作用产物实验时，酒精杀菌，避免对产物检验有干扰

C.丙图表示电动机线圈转到平衡位置时，没有电流通过，保持静止

D.丁图表示通电螺线管内部不存在磁场

【答案】A

【解析】A.甲图描述的是核裂变，是核电站利用核反应堆的发电原理，故A正确；

B.乙图进行探究光合作用产物实验时，酒精将叶绿素脱色，对产物检验有干扰，故B错误；

C.丙图表示电动机线圈转到平衡位置时，虽然有电流经过，但是线圈上下两个部分受到的磁力相互抵

消，从而保持静止，故C错误；

D.丁图中螺线管内部的铁屑也呈一定规律排布，因此表示通电螺线管内部也存在磁场，故D错误。故

选Ao

24.我们认为原子弹和核电站的根本区别是（）

A.原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变

B.原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变

C.原子弹对聚变的热核反应不加控制，核电站控制聚变的热核反应速度

D.原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度

【答案】D

【解析】原子弹和核电站都是利用原子的裂变，但是前者利用的是不加控制的，后者利用的是可控制

的，故D正确，而A、B、C错误。故选D。

25.如图所示为2019年1月驶抵月球背面的嫦娥四号任务月球车“玉兔二号”，至今已完成第44月昼工

作，进入第44月夜休眠，工作期间向地球传回大量珍贵的月面信息。

⑴“玉兔二号”通过（填“电磁波”或“声波”）向地面传递信息;

（2）为了度过漫长而寒冷的月夜，月球车装有同位素温差发电器为月球车提供电能，同位素温差发电

器原理与核电站相同，通过（填“轻核聚变”或“重核裂变”）释放核能发电。

【答案】（1）电磁波（2）重核裂变

【解析】（1）“玉兔二号”通过电磁波向地面传递信息；

（2）为了度过漫长而寒冷的月夜，月球车装有同位素温差发电器为月球车提供电能，同位素温差发电

器原理与核电站相同，通过重核裂变释放核能发电。

26.中国“人造太阳”一全超导托卡马克（EAST）东方超环，在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运

行模式，不仅创造了新的世界纪录，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。

（1）在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。东方超环就是利用通过强

大电流所产生的强大，把等离子体约束。

（2）如图乙是东方超环的热核反应示意图，属于（选填“核聚变”或“核裂变”）。

（3）东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为。

【答案】（1）磁场（2）核聚变（3）热能和光能

【解析】（1）东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大磁场，把等离子体约束。

（2）根据图乙可知，由轻核变成重核，属于核聚变。

（3）东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为热能和光能。

27.电能因其易于运输和转化被广泛运用，长远看太阳能和核能将有广阔的发展空间。

5668

5818国

（1）图甲是某家庭电能表月初、月未的两次示数，该户本月消耗的电能为千瓦时；

（2）原子核在转变过程中所释放出来的能量，称为核能。太阳辐射的巨大能量来自图乙中

所示的核反应（填"A”或"B”）；

（3）太阳能热水器内盛有100千克温度为20℃的水，受阳光的照射水温升高到60℃,则这些水吸收

了焦的热量（C水=4.2x103焦/千克「c）。

【答案】（1）150（2）B（3）1.68X107

【解析】（1）根据甲图可知，该户本月消耗的电能为：5818.3kW-h-5668.3kW-h=150kW-h；

（2）根据图片可知，A为核裂变，B为核聚变，而太阳辐射的巨大能量来自于核聚变，故选B。

37

(3)水吸收的热量为：Q=cmAt=4.2xl0J/(kg-℃)xl00kgx(60℃-20℃)=1.68xl0Jo

28.“轴（元素符号为U）”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U-235和U-

238,其中U-235具有放射性。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的U-235为核电站发电用低浓

缩轴，U-235丰度大于80%的轴为高浓缩轴，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩轴，主要用于制

造核武器。仙矿中U-235含量极低，只占0.64%,绝大部分是U-238,占了99.2%。目前从轴矿中提取

U-235的主要方法是“气体扩散法”，即让这两种原子处于气体状态，利用U-235原子和U-238原子运

动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U-235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海影响，

日本福岛第一核电站1至3号机组维芯熔毁。截至目前，已储存了125万吨核污水。丧心病狂的日本

政府，不顾国内外反对声浪，在其它手段没有用尽的前提下，坚持决定在2023年夏开启“核废水排海”

计划，请根据以上信息分析：

（1）U-235和U-238在原子结构上的主要区别。

（2）用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，属于（选填“物理变化”、“化学变

化”、“原子核裂变”）。在气体状态时，U-235的运动速度AU-238（选填“大于”、“等于”或

“小于”），你判断的依据是o

（3）如图是核电站的工作原理图，在机组反应维芯中的错合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrCh和一种

可燃性气体，其反应方程式为：。核电站在发电的过程中，能量的转化过程

为________

A.核能一机械能一内能一电能B.核能—内能—机械能一电能

C.核能一电能—内能T机械能D.核能一电能一机械能一内能

（4）福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘-131和锦-137,一旦排放后，在海洋环境中，放射性物

质会通过最终进入人体，在人体内富集。并对人体基因造成损害。这种类型的伤害

遗传给下一代（选填“会”或“不会”）。

【答案】（1）中子数不同

（2）物理变化；大于；微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难

（3）Zr+2H2O=ZrO2+2H2；B（4）食物链;会

【解析】（1）U-235和U-238同位素的中子数不同’

（2）气体扩散法分离U-235和U-238的方法属于物理变化，质量小的速度大，故在气体状态时，U-

235的运动速度大于AU-238；判断的依据是微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难；

（3）反应方程式为：Zr+2H2O=ZrO2+2H2；能量转化过程为核能一内能一机械能一电能（B）；

（4）海洋环境中，放射性物质会通过食物链进入人体，这种类型的伤害会遗传给下一代。

考向五、能量转化与守恒

29.如图是世界上第一台漂浮风力涡轮发电机，它的外形好似一个长翅膀的巨型甜甜圈，它内装氢气，

中央采用类似螺旋推进器的叶片，漂浮在距地面350米的高空，并通过高强度的导线向地面输电。关

于漂浮风力涡轮发电机，下列四种说法中不正确的是（）

A.内装氢气，可能是利用了氢气密度比空气小的性质

B.能量转化过程为：风能一叶片的机械能一电能

C.漂浮在350米的高空发电是利用了此高空的风力更大同时更稳定的特点

D.通过导线向地面输电时，金属导体中的电流是由正电荷定向移动形成的

【答案】D

【解析】A.氨气密度小于空气密度，所以充有氨气的发电机能够漂浮在空中，故A正确。

B.在发电过程中，风吹动叶片转动，风能转化为叶片的动能，叶片带动发电机发电，机械能转化为电

能，故B正确。

C.离地面高的地方空气流动得快而稳，故C正确。

D.通过导线向地面输电时，金属导体中的电流是由负电荷定向移动形成的，故D错。故答案为：D.

30.以色列创新团队Wi-Charge最新研发的红外无线充电技术，可以在没有任何充电线或充电底座的情

况下，同时为房间内的多个电子设备充电，该无线充电技术通过红外光束的传播距离来传送电力，日

常使用时，只需要把红外光发射器安装到天花板上，将拇指大小的接收器安装在电子设备上，发射器

就可以向覆盖范围内的所有接收器发射聚焦、安全的红外光束，接收器捕获到光线后，利用内置的光

伏电池将其转化为电力。以下说法正确的是（）

A.该接收器能接受到发射器的信息，是因为红外线的热效应

B.光伏电池是将化学能转化为电能

C.电的传播速度比光的速度慢

D.无线充电的电压是220V

【答案】A

【解析】A.该接收器能接受到发射器的信息，是因为红外线的热效应，故A正确；

B.光伏电池是将光能转化为电能，故B错误；

C.电的传播速度和光的速度相同，故C错误；

D.无线充电的电压比手机电池的电压稍高，大约在5V左右，故D错误。故选A。

31.随着电动汽车的进一步发展，越来越多的家庭开始购买电动汽车，并安装汽车充电桩。

电压/伏

(1)电动汽车充电过程中，电能主要转化为。

(2)如图乙所示为铁电池与锌镐电池放电曲线。与锌锦电池相比，铁电池的优点有

(列举一点)。

(3)铁电池一次充电后能提供50千瓦时电能，其电能转化率为80%,若电动车保持最大牵引力

1800N,理论上充一次电能航行的路程为米。

【答案】(1)化学能(内能)

(2)放电时间长或电压更稳定

(3)80000

【解析】(1)电动汽车充电过程中，电能主要转化为化学能(内能)。

(2)如图乙所示为铁电池与锌锦电池放电曲线。与锌锦电池相比，铁电池的优点有：放电时间长或电

压更稳定。

(3)铁电池一次充电后转化而成的机械能：W*=Wn=50x3.6xl06Jx80%=1.44xl08J；

w8

理论上充一次电航行的路程为：144X1014近。

32.为了“建设美丽城市，优化市内交通“，台州轻轨Si号线已经正式通车。地铁的建造过程需要大型机

械一-盾构机，如图所示。盾构机在前进过程中利用激光进行导向，这主要利用了光的

原理。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘，刀盘旋转工作时产生大量的热，这是通过方

式改变物体内能。工作过程中盾构机的前端需要用水给刀片降温，主要利用了水的(填物

质的特性)比较大。

【答案】直线传播；做功；比热容

【解析】(1)盾构机在前进过程中利用激光进行导向，这主要利用了光的直线传播原理。

(2)盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘，刀盘旋转工作时产生大量的热，这是通过做功方式改变物

体内能。

（3）工作过程中盾构机的前端需要用水给刀片降温，主要利用了水的比热容比较大。

33.太阳能属于新能源，清洁、无污染，是地球所需能量的主要来源。

（1）太阳能来自于太阳内部的（选填“核裂变”或“核聚变”）

（2）如图所示正午遮阳棚内太阳光射入后，棚内照亮面积S,若Si、S2、S3代表二分（春分、秋分）

二至（夏至、冬至）日正午时棚内的照亮面积，且Sx>S2>S3。则Si是日正午时棚内的照亮面

平顶遮阳棚

照亮面积S

（3）地形缓慢变化的外部力量主要是太阳能引起的，如气温变化、流水、风力等，下列地形的形成与

太阳能无关的是（填字母）

A.岩浆的喷发B.风蚀蘑菇C.长江三角洲

【答案】（1）核聚变（2）冬至（3