資源簡介

專題26　內能、核能、能量守恒與轉化
【思維導圖】
【知識點回顧】
一、能的多種形式
考點1　列舉能的多種形式(機械能、內能、電能、化學能、核能)　
能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機械能、內能、________、化學能、________等。
二、內能
1．內能含義：構成物質的大量微粒(如分子、原子、離子等)做________而具有的能，俗稱熱能。________都有內能。
2．物體溫度________，內能________；溫度越低，內能越小。
3．克服摩擦做功，能使物體的內能增加。
1．做功：對物體做功，物體的內能________；物體對外界做功，物體的內能________。實質是能的形式發(fā)生了轉化。
2．熱傳遞：物體吸熱，內能________；物體放熱，內能________。實質是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內能從同一物體的高溫部分________到低溫部分的過程。能的形式未發(fā)生轉化。
注意：做功和熱傳遞對改變物體的內能是________的。
在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫________。低溫物體從外界吸收多少熱量，內能就________多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內能就________多少。
1．化學能是物質發(fā)生化學反應時所釋放的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生________的時候才釋放出來，變成內能或者其他形式的能量。
2．化學能與內能的轉化
常見吸熱反應：________轉變?yōu)榛瘜W能
大多數分解反應；大多數需要加熱或高溫條件下才能進行的反應。
常見放熱反應：化學能轉變?yōu)閮饶?br/>燃燒；中和反應；金屬與酸反應；一般化合反應(如生石灰和水反應)。
三、熱機
考點6　說出汽油機的工作過程，知道汽油機的能量轉化　
1．熱機是指各種利用內能做功的機械。熱機原理是將燃料的____________轉化成內能再轉化成____________。
2．熱機的四個沖程：吸氣沖程，____________沖程，____________沖程，____________沖程。
四、核能的利用
1．含義：原子核是可以改變的，且在有些改變的過程中還會釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能。
2．獲得核能的途徑
重核裂變：質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成兩個新原子核，并釋放出能量的過程。
原子彈：根據________的原理制成。
輕核聚變：兩個質量較小的原子核結合成質量較大的新核，同時釋放出能量的過程。
氫彈：根據________的原理制成。
1．原子核的裂變和聚變都會產生一些放射性物質，如α射線、γ射線、X射線、β射線等。
2．大量放射線對人畜會造成很大的傷害。如：建造核電站通常要修建很厚的水泥防護層，防止放射線外泄。
3．較小量的射線可以為人類做許多事。如：利用γ射線探傷；育種；放射線治療腫瘤等疾病。
1．核電站原理：________。
五、能量的轉化與守恒
1．能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體
________到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能的________，這就是________。
2．能量的轉化和守恒定律是自然科學最基本的規(guī)律。“永動機”是不可能成功的，因為它違背了___________________________________________________________________。
能量的轉化與傳遞有一定的________：例如熱能可以從高溫物體轉移到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體轉移到高溫物體；可燃物可以通過燃燒將化學能轉化成內能，但不可能將內能自發(fā)地轉化成化學能。
1．能量利用效率是指有效利用的能與總能量之比。
2．提高能量利用效率的方法：減少能量浪費和損失；改進機械設備。
【例題精析】
例1．（2021 紹興）如圖所示，在試管內裝適量的水，用橡皮塞塞緊管口，加熱一段時間后橡皮塞沖出，同時管口附近產生“白氣”。以下分析不正確的是（　　）
A．水溫上升時，水的內能增加
B．加熱時管內的水不斷汽化
C．管內氣體對橡皮塞做功，其內能減少
D．試管口的“白氣”是水蒸氣
例2．（2020 寧波）如圖為一種自熱火鍋的構件圖。該自熱火鍋的發(fā)熱包內有鐵粉、鋁粉、炭粉、生石灰等物質，將發(fā)熱包放到水中，會放出大量的熱。有關該自熱火鍋的說法不合理的是（　　）
A．生石灰與水反應，會放出大量的熱
B．設計出氣孔的目的是避免使用時盒內氣壓過高
C．遇水能放出熱量的物質都能作為發(fā)熱包的內容物
D．使用過的發(fā)熱包即使干燥后也不能重復使用
例3．（2020 衢州）將冰塊放在泡沫箱中可制成簡易“冰箱”，把一瓶飲料放入“冰箱”后，冰塊和飲料的溫度隨時間變化的曲線如圖所示，在兩物體溫度達到相同之前，下列說法正確的是（　　）
A．甲是冰塊 B．乙吸收熱量 C．甲內能增加 D．乙內能減少
例4．（2020 衢州）下列用電器把電能主要轉化為機械能的是（　　）
A．電風扇 B．電燈 C．電飯煲 D．電熨斗
例5．（2020 杭州）如圖一只瓶子，內裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內能增大。從改變物體內能的方法來看，前者是通過　 　方法，后者是通過　 　方法來增大鐵屑的內能。如果你沒有看到內能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變，能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內能？　 　（能或不能），這是因為　 　。
例6．（2019 臺州）某電子打火機打火原理如圖，壓電陶瓷受到撞擊時表面電荷重新分布，產生高電壓，發(fā)出電火花點燃氣體。撞擊時，通過壓電陶瓷實現(xiàn)的能量轉化是　 　；放電時，兩塊壓電陶瓷的連接方式是　 　聯(lián)。
【習題鞏固】
一．選擇題（共8小題）
1．下列不是通過做功方式改變物體內能的是（　　）
A．鉆木取火
B．用氣筒給輪胎打氣，氣筒壁發(fā)熱
C．冬天用熱水袋取暖
D．兩手摩擦發(fā)熱
2．如圖所示，在大口厚玻璃瓶內裝入少量的水。塞緊塞子后，用氣筒往瓶內打氣。當塞子跳出時，看到瓶口有白霧出現(xiàn)。下列關于該實驗的分析錯誤的是（　　）
A．往瓶內打氣時，外界對氣體做功
B．往瓶內打氣時，瓶內氣體內能變小
C．瓶塞跳出時，瓶內氣體溫度降低
D．瓶塞跳出時，水蒸氣液化形成白霧
3．熱量的傳遞是有方向性的。物體間自發(fā)進行熱量傳遞的方向應是（　　）
A．熱量多的物體傳給熱量少的物體
B．熱量少的物體傳給熱量多的物體
C．溫度高的物體傳給溫度低的物體
D．溫度低的物體傳給溫度高的物體
4．以下事例在改變物體內能的方式上與其他三項不同的是（　　）
A．冬天，通過搓手來取暖
B．劃火柴時，火柴燃燒
C．把袋裝牛奶放在熱水中加熱
D．鐵絲反復彎折，彎折處變熱
5．下列事例中，物體間因發(fā)生熱傳遞而導致內能改變的是（　　）
A．夏天雙手緊緊捂住冰袋感覺涼爽
B．冬天兩手相互摩擦感到暖和
C．用力將“摔炮”扔在地上而爆炸
D．用鋸條鋸木頭，鋸條會發(fā)熱
6．下列說法正確的是（　　）
A．同一物體，溫度升高，內能增加
B．物體的內能增加，一定是吸收了熱量
C．一個物體舉得越高，內能一定增大
D．一個物體內能越大，機械能也越大
7．下列關于熱量的說法，正確的是（　　）
A．溫度高的物體，熱量越多
B．內能大的物體，具有的熱量也多
C．物體的內能增加，一定是吸收了熱量
D．熱量是物體在熱傳遞過程中內能的改變量
8．5月8日，我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功降落，標志著此次試驗船飛行任務取得圓滿成功。關于新一代載人飛船試驗船分析正確的是（　　）
A．飛船減速下落過程中機械能保持守恒
B．飛船減速下落過程中，能量轉化是動能轉化為勢能
C．飛船下落過程中與大氣劇烈摩擦，內能轉化為機械能
D．飛船運行過程中燃料燃燒將化學能轉化為熱能
二．填空題（共7小題）
9．某地居民利用竹炭能做一些美食，比如，用竹炭和黃泥混合，包在用荷葉包裹的雞的外面，然后放在火堆里加熱，烤出來的雞肉味道特別酥嫩。
（1）竹炭能夠迅速的“加熱”食物，這個過程中食物改變內能的途徑是　 　。
（2）竹炭內有很多空隙，具有很強的吸附作用，可以吸附烤雞的腥味，竹炭吸附異味屬于　 　。（填“物理變化”或“化學變化”）
10．小明去修電腦時，發(fā)現(xiàn)主板上有一根粗粗的銅條連著風扇（如圖）。師傅說，電腦的散熱就是靠它來完成的。銅條散熱是利用它的　 　（填一條物理性質），其內能的改變方式是　 　。
11．在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機工作過程中的兩個沖程示意圖。其中丙圖是　 　沖程，它與　 　圖所示的演示實驗原理相同。現(xiàn)有一種單缸汽油機在原有四沖程的基礎上增加兩個沖程，成為六沖程汽油機，也就是在原有四沖程汽油機完成排氣沖程后向氣缸內噴水，水在氣缸內汽化成水蒸氣，水蒸氣膨脹對外做功，這種汽油機一個工作循環(huán)有六個沖程。這種汽油機這樣設計的目的是　 　。
12．如圖是空氣壓縮引火儀，先往容器中裝入少量硝化棉，緩緩提起活塞，后用力快速向下壓活塞，看到底部的硝化棉迅速燃燒。
（1）該現(xiàn)象說明　 　能改變物體的內能；
（2）實驗結束后小明發(fā)現(xiàn)里面還有硝化棉，馬上按同樣的操作重做，卻沒有看到硝化棉再次燃燒的現(xiàn)象。第二次硝化棉不能燃燒的主要原因是　 　。
13．夏天，突然打開汽水瓶時，隨著“嘭”一聲響，往往可以看到瓶口處冒“白氣”，這是因為當突然打開瓶蓋時，瓶內氣體迅速膨脹對外做功，氣體的內能　 　，溫度　 　，瓶口附近的水蒸氣遇冷　 　形成大量的小水珠，就是我們看到的“白氣”。
14．在吹氣球時，吹大了的氣球沒握住，它叫嘯著飛跑了！你及時撿起氣球會發(fā)現(xiàn)它的嘴部溫度　 　，是因為當球內氣體噴出來時　 　，內能轉化為機械能。
15．2018年4月1日，武漢“光谷量子號”有軌電車開始載客試運營，開通了交路1和交路2兩條線路。交路2全長約20km，若電車某次跑完全程需要50min。
（1）“光谷量子號”采用了能量回收系統(tǒng)，例如電車下坡時為了保持勻速運動，采用帶動發(fā)電機發(fā)電進行“剎車”，則在此過程中是將機械能轉化為　 　能，并儲存起來后供電車重新使用，所以更加節(jié)能環(huán)保；
（2）如果電車下坡時為了保持勻速運動，或進站時采用的是與普通汽車同樣的剎車方式，機械能轉化為內能，就無法重新供電車使用，說明能量轉化具有一定的　 　。
三．實驗探究題（共1小題）
16．風能是一種潛在的新能源，風力發(fā)電機可以將獲得的風能轉化為化學能儲存在蓄電池中，風力發(fā)電機都有一定的能量轉化效率。為了研究“風力發(fā)電機的能量轉化效率是否與風輪葉片數量有關？”小明利用電風扇、秒表、風力發(fā)電機模型、電量表（可準確測量蓄電池充電百分比）按照圖甲方式進行如下實驗。
①將圖乙中單葉式風輪安裝在風力發(fā)電機模型上；
②閉合電風扇開關，調節(jié)電風扇擋位使其風速最大，計時20分鐘，測量并記錄蓄電池電量變化；重復3次實驗并計算蓄電池電量變化平均值；
③分別換用圖乙中雙葉式、三葉式風輪，重復步驟②；
④處理相關數據得到“蓄電池含量與時間的關系”如圖丙。
（1）本實驗通過觀察并記錄　 　來比較風力發(fā)電機的能量轉化效率。
（2）分析圖丙，解釋我國大型風力發(fā)電廠均采用三葉式風輪發(fā)電，其依據是　 　。
（3）“葉尖速比”為風輪葉片尖端運動速度與風速之比，葉尖速比會影響風力發(fā)電機的能量轉化效率。當單葉式風輪的葉尖速比為λ時，其能量轉化效率達到最大值，已知該風輪半徑為r（如圖丁），風輪每秒鐘轉動2圈，應將風速控制在　 　時能使該單葉式風力發(fā)電機能量轉化效率達到最大值（用字母λ、r表示）。
四．計算題（共1小題）
17．生活中我們常遇到這些情況：當你從熱水瓶里倒出一杯開水，然后再把瓶塞蓋上去的時候，熱水瓶塞會自己跳出來；當水燒開后灌入熱水瓶中（未灌滿），蓋上瓶塞，經過一段時間，常會發(fā)生瓶塞拔不出來的現(xiàn)象，請你就上述情況說明原因。
五．解答題（共3小題）
18．如圖甲裝置所示，探究“做功改變物體內能”，該裝置由圓底燒瓶、溫度傳感器、橡皮塞、橡皮管、打氣筒等組成。向圓底燒瓶內注入適量酒精，使用打氣筒向燒瓶內打氣，根據傳感器采集的數據，電腦處理后得到如圖乙所示圖像。
（1）結合乙圖分析，描述打氣筒打氣5秒后出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象　 　；
（2）有同學認為，圖乙中BC段對應發(fā)生情況與熱機中做功沖程相似，請說出相似處：　 　；
（3）在用本裝置進行實驗時能否去掉瓶內的酒精，請判斷并說明理由：　 　。
19．如圖是我國西部某地區(qū)風力發(fā)電的外景。該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3，一臺風車的輪葉轉動時可以形成面積為100m2的圓面。下表給出了在不同風速下一臺風車獲得的能量。
平均風速（m/s） 5 10 15 20 25 30
1s內獲得的能量（×104J） 4 8 12 16 20 24
（1）對表格進行分析，你發(fā)現(xiàn)風車獲得的能量與風速有什么關系？
（2）若此地平均風速為15m/s，1臺這樣的風車10分鐘獲得的風能是多少？這么多能量若有42%被80kg初溫為20℃的水吸收，水溫可達到多少℃？（一個標準大氣壓下）
（3）若某時間內風速為10m/s，一臺風車工作1小時所產生的電能供10只“220V100W”燈泡正常工作8h，求這臺風車發(fā)電的效率。
20．某同學觀察到氣象站每日放飛探空氣球，如圖甲，氣球下吊有測量儀器，氣球和儀器一起勻速上升，他認為它們的機械能增加了，增加的機械能是什么能量轉化來的呢？
（1）首先排除了氣球增加的機械能是由空氣的內能轉化而來，理由是　 　。
（2）那么增加的機械能究竟是什么能量轉化而來的呢？老師做了以下實驗：先把木塊壓入水中，當撤去壓力時，木塊上浮。木塊升高了，同時會有一部分水下去填補木塊原來占據的位置，當木塊最終漂浮后，水面有所下降。氣球在空氣中的上升和木塊在水中的上浮原理是相同的，從能量轉化和守恒角度分析該同學提出的問題　 　。專題26　內能、核能、能量守恒與轉化
【思維導圖】
【知識點回顧】
一、能的多種形式
考點1　列舉能的多種形式(機械能、內能、電能、化學能、核能)　
能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機械能、內能、________、化學能、________等。
二、內能
1．內能含義：構成物質的大量微粒(如分子、原子、離子等)做________而具有的能，俗稱熱能。________都有內能。
2．物體溫度________，內能________；溫度越低，內能越小。
3．克服摩擦做功，能使物體的內能增加。
1．做功：對物體做功，物體的內能________；物體對外界做功，物體的內能________。實質是能的形式發(fā)生了轉化。
2．熱傳遞：物體吸熱，內能________；物體放熱，內能________。實質是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內能從同一物體的高溫部分________到低溫部分的過程。能的形式未發(fā)生轉化。
注意：做功和熱傳遞對改變物體的內能是________的。
在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫________。低溫物體從外界吸收多少熱量，內能就________多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內能就________多少。
1．化學能是物質發(fā)生化學反應時所釋放的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生________的時候才釋放出來，變成內能或者其他形式的能量。
2．化學能與內能的轉化
常見吸熱反應：________轉變?yōu)榛瘜W能
大多數分解反應；大多數需要加熱或高溫條件下才能進行的反應。
常見放熱反應：化學能轉變?yōu)閮饶?br/>燃燒；中和反應；金屬與酸反應；一般化合反應(如生石灰和水反應)。
三、熱機
考點6　說出汽油機的工作過程，知道汽油機的能量轉化　
1．熱機是指各種利用內能做功的機械。熱機原理是將燃料的____________轉化成內能再轉化成____________。
2．熱機的四個沖程：吸氣沖程，____________沖程，____________沖程，____________沖程。
四、核能的利用
1．含義：原子核是可以改變的，且在有些改變的過程中還會釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能。
2．獲得核能的途徑
重核裂變：質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成兩個新原子核，并釋放出能量的過程。
原子彈：根據________的原理制成。
輕核聚變：兩個質量較小的原子核結合成質量較大的新核，同時釋放出能量的過程。
氫彈：根據________的原理制成。
1．原子核的裂變和聚變都會產生一些放射性物質，如α射線、γ射線、X射線、β射線等。
2．大量放射線對人畜會造成很大的傷害。如：建造核電站通常要修建很厚的水泥防護層，防止放射線外泄。
3．較小量的射線可以為人類做許多事。如：利用γ射線探傷；育種；放射線治療腫瘤等疾病。
1．核電站原理：________。
五、能量的轉化與守恒
1．能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體
________到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能的________，這就是________。
2．能量的轉化和守恒定律是自然科學最基本的規(guī)律。“永動機”是不可能成功的，因為它違背了___________________________________________________________________。
能量的轉化與傳遞有一定的________：例如熱能可以從高溫物體轉移到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體轉移到高溫物體；可燃物可以通過燃燒將化學能轉化成內能，但不可能將內能自發(fā)地轉化成化學能。
1．能量利用效率是指有效利用的能與總能量之比。
2．提高能量利用效率的方法：減少能量浪費和損失；改進機械設備。
考點1　電能　核能
考點2　1.無規(guī)則運動　任何物質　2.越高　越大
考點3　1.增加　減少　2.增加　減少　傳遞　等效
考點4　熱量　增加　減少
考點5　1.化學變化　2.內能
考點6　1.化學能　機械能　2.壓縮　做功　排氣
考點7　2.核裂變　核聚變
考點9　1.原子核裂變　2.內能　電能
考點10　1.轉化　轉移　總量保持不變　能量轉化和守恒定律　2.能量的轉化和守恒定律
考點11　方向性
【例題精析】
例1．（2021 紹興）如圖所示，在試管內裝適量的水，用橡皮塞塞緊管口，加熱一段時間后橡皮塞沖出，同時管口附近產生“白氣”。以下分析不正確的是（　　）
A．水溫上升時，水的內能增加
B．加熱時管內的水不斷汽化
C．管內氣體對橡皮塞做功，其內能減少
D．試管口的“白氣”是水蒸氣
【解答】解：A、水吸收熱量，溫度上升，水的內能增加，故A正確；
B、加熱時管內的水，水吸收熱量不斷汽化，故B正確；
C、水蒸氣膨脹對橡皮塞做功，水蒸氣的內能減小，氣體的內能轉化為橡皮塞的機械能，故C正確；
D、試管口的“白氣”是熱的水蒸氣遇到冷的空氣液化成的小水滴，故D錯誤。
故選：D。
例2．（2020 寧波）如圖為一種自熱火鍋的構件圖。該自熱火鍋的發(fā)熱包內有鐵粉、鋁粉、炭粉、生石灰等物質，將發(fā)熱包放到水中，會放出大量的熱。有關該自熱火鍋的說法不合理的是（　　）
A．生石灰與水反應，會放出大量的熱
B．設計出氣孔的目的是避免使用時盒內氣壓過高
C．遇水能放出熱量的物質都能作為發(fā)熱包的內容物
D．使用過的發(fā)熱包即使干燥后也不能重復使用
【解答】解：
A、由化學知識可知，生石灰與水發(fā)生化學反應，會釋放出大量的熱量，故A正確；
B、盒蓋上有出氣孔，這樣會避免使用時盒內氣壓過高，能防止危險的發(fā)生；故B正確；
C、發(fā)熱包用于自熱食品，要注意發(fā)熱材料不能有強腐蝕性和毒性，所以不是遇水能放出熱量的物質都能作為發(fā)熱包的內容物，故C錯誤；
D、使用過的發(fā)熱包發(fā)生了化學變化，干燥后不能重復使用，故D正確。
本題選錯誤的；故選：C。
例3．（2020 衢州）將冰塊放在泡沫箱中可制成簡易“冰箱”，把一瓶飲料放入“冰箱”后，冰塊和飲料的溫度隨時間變化的曲線如圖所示，在兩物體溫度達到相同之前，下列說法正確的是（　　）
A．甲是冰塊 B．乙吸收熱量 C．甲內能增加 D．乙內能減少
【解答】解：由圖可知，物體甲的溫度是降低的，即物體甲放出熱量，內能減小；物體乙的溫度是升高的，即物體乙吸收熱量，內能變大；所以物體甲是飲料，乙是冰塊；故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
例4．（2020 衢州）下列用電器把電能主要轉化為機械能的是（　　）
A．電風扇 B．電燈 C．電飯煲 D．電熨斗
【解答】解：電燈在工作時將電能轉化為光能和內能，電熨斗和電飯鍋在工作時將電能轉化為內能，故BCD不符合題意；而電風扇可以將電能轉化為機械能，故A符合題意。
故選：A。
例5．（2020 杭州）如圖一只瓶子，內裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內能增大。從改變物體內能的方法來看，前者是通過　做功　方法，后者是通過　熱傳遞　方法來增大鐵屑的內能。如果你沒有看到內能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變，能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內能？　不能　（能或不能），這是因為　二者效果相同　。
【解答】解：使鐵屑內能增加的方法：①用力晃動瓶子，對瓶子和鐵屑做功，將機械能轉化為內能，使鐵屑的內能增加，溫度升高；
②將裝鐵的瓶子加熱，鐵屑的溫度升高，這是通過熱傳遞的方式改變鐵屑的內能；
如果沒有看到內能改變的過程，單憑鐵屑溫度的升高，不能判斷出具體的方法，因為做功與熱傳遞兩種方法對改變物體的內能是等效的。
故答案為：做功；熱傳遞；不能；二者效果相同。
例6．（2019 臺州）某電子打火機打火原理如圖，壓電陶瓷受到撞擊時表面電荷重新分布，產生高電壓，發(fā)出電火花點燃氣體。撞擊時，通過壓電陶瓷實現(xiàn)的能量轉化是　機械能轉化為電能　；放電時，兩塊壓電陶瓷的連接方式是　并　聯(lián)。
【解答】解：由壓電陶瓷的工作過程可知，壓電陶瓷受到撞擊時產生高電壓，發(fā)出電火花，因此撞擊時，通過壓電陶瓷實現(xiàn)的能量轉化是機械能轉化為電能；
由圖可知，兩塊壓電陶瓷的正極、負極分別并列連在一起，因此是并聯(lián)的。
故答案為：機械能轉化為電能；并。
【習題鞏固】
一．選擇題（共8小題）
1．下列不是通過做功方式改變物體內能的是（　　）
A．鉆木取火
B．用氣筒給輪胎打氣，氣筒壁發(fā)熱
C．冬天用熱水袋取暖
D．兩手摩擦發(fā)熱
【解答】解：
A、鉆木取火是克服摩擦做功，屬于做功改變物體的內能，故A不符合題意；
B、用氣筒給輪胎打氣，氣筒壁發(fā)熱，是壓縮氣體做功，屬做功改變物體的內能，故B不符合題意；
C、冬天用熱水袋取暖，是通過熱傳遞改變物體的內能，故C符合題意；
D、兩手摩擦時，克服摩擦做功，屬于做功改變物體的內能，故D不符合題意。
故選：C。
2．如圖所示，在大口厚玻璃瓶內裝入少量的水。塞緊塞子后，用氣筒往瓶內打氣。當塞子跳出時，看到瓶口有白霧出現(xiàn)。下列關于該實驗的分析錯誤的是（　　）
A．往瓶內打氣時，外界對氣體做功
B．往瓶內打氣時，瓶內氣體內能變小
C．瓶塞跳出時，瓶內氣體溫度降低
D．瓶塞跳出時，水蒸氣液化形成白霧
【解答】解：
AB、往瓶內打氣時，外界對瓶內氣體做功，使瓶內氣體內能增加、溫度升高，故A正確、B錯誤；
CD、當瓶塞跳起時，瓶內氣體對瓶塞做功，瓶內氣體的內能減少，溫度降低，瓶口附近的水蒸氣遇冷液化成小水滴，形成白霧，故CD正確。
故選：B。
3．熱量的傳遞是有方向性的。物體間自發(fā)進行熱量傳遞的方向應是（　　）
A．熱量多的物體傳給熱量少的物體
B．熱量少的物體傳給熱量多的物體
C．溫度高的物體傳給溫度低的物體
D．溫度低的物體傳給溫度高的物體
【解答】解：物體間自發(fā)進行熱量傳遞的條件是：物體之間存在溫度差，即熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體或從物體的高溫部分傳遞給低溫部分，且熱量是過程量，不能說物體含有熱量多少。
故選：C。
4．以下事例在改變物體內能的方式上與其他三項不同的是（　　）
A．冬天，通過搓手來取暖
B．劃火柴時，火柴燃燒
C．把袋裝牛奶放在熱水中加熱
D．鐵絲反復彎折，彎折處變熱
【解答】解：
A
、寒冷的冬天，搓手取暖，要克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，是通過做功的方式改變物體的內能；
B、劃火柴時，要克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，是通過做功的方式改變物體的內能；
C、用熱水加熱牛奶，牛奶吸收熱量，是通過熱傳遞的方式改變物體的內能；
D、反復彎折鐵絲，彎折處變熱，將機械能轉化為內能，是通過做功的方式改變物體的內能；
所以，C與ABD改變物體內能的方式不同，C符合題意。
故選：C。
5．下列事例中，物體間因發(fā)生熱傳遞而導致內能改變的是（　　）
A．夏天雙手緊緊捂住冰袋感覺涼爽
B．冬天兩手相互摩擦感到暖和
C．用力將“摔炮”扔在地上而爆炸
D．用鋸條鋸木頭，鋸條會發(fā)熱
【解答】解：
A、夏天雙手捂住冰袋感覺涼爽，這里沒有能量的轉化，而是能量的轉移，是通過熱傳遞改變物體內能的，故A符合題意；
B、兩手相互摩擦時，機械能轉化為手的內能，手的內能增大、溫度升高，是通過做功改變了物體的內能，故B不符合題意；
C、用力將“摔炮”扔在地上時，使鞭炮與地面發(fā)生碰撞，機械能轉化為內能，即通過做功的方式改變物體的內能，故C不符合題意；
D、用鋸條鋸木頭，鋸條會發(fā)熱，機械能轉化為內能，是通過做功改變了物體的內能，故D不符合題意。
故選：A。
6．下列說法正確的是（　　）
A．同一物體，溫度升高，內能增加
B．物體的內能增加，一定是吸收了熱量
C．一個物體舉得越高，內能一定增大
D．一個物體內能越大，機械能也越大
【解答】解：A、對于同一物體，其溫度升高了，其內能一定增加了，故A正確；
B、改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞；物體內能增加可能是吸收了熱量，也可能是外界對物體做功，故B錯誤；
C、一個物體舉得越高，其具有的重力勢能就會越大，但機械能與內能是無必然聯(lián)系的，故C
錯誤；
D、內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關，而與整個物體機械能無關，故D錯誤。
故選：A。
7．下列關于熱量的說法，正確的是（　　）
A．溫度高的物體，熱量越多
B．內能大的物體，具有的熱量也多
C．物體的內能增加，一定是吸收了熱量
D．熱量是物體在熱傳遞過程中內能的改變量
【解答】解：
A、溫度越高的物體，分子運動越劇烈，內能越多，熱量是熱傳遞過程中傳遞的內能多少，不是含有熱量多，故A錯誤；
B、熱量是過程量，不能說含有或者具有熱量，故B錯誤；
C、改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞；物體內能增加可能是吸收了熱量，也可能是外界對物體做功，故C錯誤；
D、熱量總從高溫物體傳遞到低溫物體，熱量只存在于熱傳遞或熱交換過程中，因此熱量是熱傳遞過程中物體內能的改變量，故D正確。
故選：D。
8．5月8日，我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功降落，標志著此次試驗船飛行任務取得圓滿成功。關于新一代載人飛船試驗船分析正確的是（　　）
A．飛船減速下落過程中機械能保持守恒
B．飛船減速下落過程中，能量轉化是動能轉化為勢能
C．飛船下落過程中與大氣劇烈摩擦，內能轉化為機械能
D．飛船運行過程中燃料燃燒將化學能轉化為熱能
【解答】解：
ABC、飛船減速下落過程中，速度減小，動能減小，高度減小，重力勢能減小，不是動能轉化為勢能；飛船與大氣劇烈摩擦、迅速升溫、猛烈燃燒，又將機械能轉化為了內能，故機械能減小，故ABC錯誤；
D、飛船運行過程中，燃料燃燒會釋放出熱量，將化學能轉化為熱能，故D正確。
故選：D。
二．填空題（共7小題）
9．某地居民利用竹炭能做一些美食，比如，用竹炭和黃泥混合，包在用荷葉包裹的雞的外面，然后放在火堆里加熱，烤出來的雞肉味道特別酥嫩。
（1）竹炭能夠迅速的“加熱”食物，這個過程中食物改變內能的途徑是　熱傳遞　。
（2）竹炭內有很多空隙，具有很強的吸附作用，可以吸附烤雞的腥味，竹炭吸附異味屬于　物理變化　。（填“物理變化”或“化學變化”）
【解答】解：（1）竹炭能夠迅速的“加熱”食物，是因為食物能吸收熱量，是通過熱傳遞改變內能的；
（2）竹炭內有很多空隙，竹炭吸附異味只是將異味吸附在表面，沒有新物質生成，屬于物理變化。
故答案為：（1）熱傳遞；（2）物理變化。
10．小明去修電腦時，發(fā)現(xiàn)主板上有一根粗粗的銅條連著風扇（如圖）。師傅說，電腦的散熱就是靠它來完成的。銅條散熱是利用它的　導熱性　（填一條物理性質），其內能的改變方式是　熱傳遞　。
【解答】解：電腦的散熱就是靠銅條來完成的，銅條的導熱性很好，銅條會傳遞熱量，是通過熱傳遞的方式改變內能的。
故答案為：導熱性；熱傳遞。
11．在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機工作過程中的兩個沖程示意圖。其中丙圖是　做功　沖程，它與　甲　
圖所示的演示實驗原理相同。現(xiàn)有一種單缸汽油機在原有四沖程的基礎上增加兩個沖程，成為六沖程汽油機，也就是在原有四沖程汽油機完成排氣沖程后向氣缸內噴水，水在氣缸內汽化成水蒸氣，水蒸氣膨脹對外做功，這種汽油機一個工作循環(huán)有六個沖程。這種汽油機這樣設計的目的是　提高了熱機的效率　。
【解答】解：
（1）甲圖對試管中的水加熱，使試管中水的內能增大，水蒸氣體積膨脹，對外做功，使塞子飛出去，水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能；
乙圖是用力將活塞壓下，活塞對空氣做功，空氣的內能增大，溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒。是通過對物體做功來增大物體內能的，即是將機械能轉化為內能的過程。
丙圖中兩氣門都關閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，做功沖程將內能轉化為機械能。它與圖甲所示的演示實驗原理相同。
（2）由題知，六沖程汽油機比原有的四沖程汽油機多做一次功，因此一個工作循環(huán)中共做功兩次，因為利用了排氣沖程后的余熱，所以大大的提高了熱機的效率，節(jié)約了能源。
故答案為：做功；甲；提高了熱機的效率。
12．如圖是空氣壓縮引火儀，先往容器中裝入少量硝化棉，緩緩提起活塞，后用力快速向下壓活塞，看到底部的硝化棉迅速燃燒。
（1）該現(xiàn)象說明　做功　能改變物體的內能；
（2）實驗結束后小明發(fā)現(xiàn)里面還有硝化棉，馬上按同樣的操作重做，卻沒有看到硝化棉再次燃燒的現(xiàn)象。第二次硝化棉不能燃燒的主要原因是　引火儀內缺少氧氣　。
【解答】解：（1
）迅速向下壓活塞，活塞壓縮筒內空氣做功，使空氣的內能增加，溫度升高，當溫度達到硝化棉的燃點時，硝化棉就會燃燒，該現(xiàn)象說明做功能改變物體的內能；
（2）由于第一次燃燒耗盡了引火儀內的氧氣，則可知第二次硝化棉不能燃燒的主要原因是引火儀內缺少氧氣。
故答案為：（1）做功；（2）引火儀內缺少氧氣。
13．夏天，突然打開汽水瓶時，隨著“嘭”一聲響，往往可以看到瓶口處冒“白氣”，這是因為當突然打開瓶蓋時，瓶內氣體迅速膨脹對外做功，氣體的內能　減少　，溫度　降低　，瓶口附近的水蒸氣遇冷　液化　形成大量的小水珠，就是我們看到的“白氣”。
【解答】解：
突然打開汽水瓶時，瓶內氣體膨脹，對外做功，內能轉化為機械能，內能減少、溫度降低；
瓶口附近的水蒸氣遇冷會發(fā)生液化現(xiàn)象形成大量的小水珠。
故答案為：減少；降低；液化。
14．在吹氣球時，吹大了的氣球沒握住，它叫嘯著飛跑了！你及時撿起氣球會發(fā)現(xiàn)它的嘴部溫度　變低　，是因為當球內氣體噴出來時　氣體對外做功　，內能轉化為機械能。
【解答】解：
當球內氣體噴出來時，氣體會對外做功，發(fā)生的能量轉化情況是氣體的內能轉化為氣球的機械能，氣體的內能減小、溫度降低，故它的嘴部溫度會變低。
故答案為：變低；氣體對外做功。
15．2018年4月1日，武漢“光谷量子號”有軌電車開始載客試運營，開通了交路1和交路2兩條線路。交路2全長約20km，若電車某次跑完全程需要50min。
（1）“光谷量子號”采用了能量回收系統(tǒng)，例如電車下坡時為了保持勻速運動，采用帶動發(fā)電機發(fā)電進行“剎車”，則在此過程中是將機械能轉化為　電　能，并儲存起來后供電車重新使用，所以更加節(jié)能環(huán)保；
（2）如果電車下坡時為了保持勻速運動，或進站時采用的是與普通汽車同樣的剎車方式，機械能轉化為內能，就無法重新供電車使用，說明能量轉化具有一定的　方向性　。
【解答】解：
（1）當電車下坡時，會帶動發(fā)電機發(fā)電進行“剎車”，發(fā)電機工作時，將機械能轉化為電能供電車使用，更加節(jié)能環(huán)保；
（2）電車下坡制動剎車時消耗的機械能轉化為內能，而這些內能卻不能再次轉化為汽車的機械能，說明能量的轉移和轉化具有方向性。
故答案為：（1）電；（2）方向性。
三．實驗探究題（共1小題）
16．風能是一種潛在的新能源，風力發(fā)電機可以將獲得的風能轉化為化學能儲存在蓄電池中，風力發(fā)電機都有一定的能量轉化效率。為了研究“風力發(fā)電機的能量轉化效率是否與風輪葉片數量有關？”小明利用電風扇、秒表、風力發(fā)電機模型、電量表（可準確測量蓄電池充電百分比）按照圖甲方式進行如下實驗。
①將圖乙中單葉式風輪安裝在風力發(fā)電機模型上；
②閉合電風扇開關，調節(jié)電風扇擋位使其風速最大，計時20分鐘，測量并記錄蓄電池電量變化；重復3次實驗并計算蓄電池電量變化平均值；
③分別換用圖乙中雙葉式、三葉式風輪，重復步驟②；
④處理相關數據得到“蓄電池含量與時間的關系”如圖丙。
（1）本實驗通過觀察并記錄　相同時間內蓄電池電量變化量　來比較風力發(fā)電機的能量轉化效率。
（2）分析圖丙，解釋我國大型風力發(fā)電廠均采用三葉式風輪發(fā)電，其依據是　當風速相同時，使用三葉式風輪能量轉化效率較高　。
（3）“葉尖速比”為風輪葉片尖端運動速度與風速之比，葉尖速比會影響風力發(fā)電機的能量轉化效率。當單葉式風輪的葉尖速比為λ時，其能量轉化效率達到最大值，已知該風輪半徑為r（如圖丁），風輪每秒鐘轉動2圈，應將風速控制在　　時能使該單葉式風力發(fā)電機能量轉化效率達到最大值（用字母λ、r表示）。
【解答】解：
（1）根據實驗方案可知，本實驗通過觀察并記錄相同時間內蓄電池電量變化量來比較風力發(fā)電機的能量轉化效率。
（2）根據圖丙可知，在20min內，三個葉片的轉化效率為20%，此時最高，那么得到結論：當風速相同時，使用三葉式風輪能量轉化效率較高，因此我國石油三葉式風輪發(fā)電；
（3）風輪轉動一周經過的距離為2πr，那么風輪尖端的速度為：v尖；
根據公式葉尖速比得到，；
解得：。
故答案為：（1）相同時間內蓄電池電量變化量；（2）當風速相同時，使用三葉式風輪能量轉化效率較高；（3）。
四．計算題（共1小題）
17．生活中我們常遇到這些情況：當你從熱水瓶里倒出一杯開水，然后再把瓶塞蓋上去的時候，熱水瓶塞會自己跳出來；當水燒開后灌入熱水瓶中（未灌滿），蓋上瓶塞，經過一段時間，常會發(fā)生瓶塞拔不出來的現(xiàn)象，請你就上述情況說明原因。
【解答】答：（1）從熱水瓶里倒出一杯開水，然后再把瓶塞蓋上去的時候，熱水瓶內的冷空氣與熱水之間存在溫度差，發(fā)生熱傳遞，使冷空氣的內能增加、溫度升高，空氣膨脹對瓶塞做功，把瓶塞頂出瓶口；
（2）當水燒開后灌入熱水瓶中（水灌滿），蓋上瓶塞，經過一段時間，熱水瓶內溫度降低，水蒸氣液化，導致瓶內氣壓減小，當小于外界大氣壓時，大氣壓就將瓶塞壓住而難以拔出來。
五．解答題（共3小題）
18．如圖甲裝置所示，探究“做功改變物體內能”，該裝置由圓底燒瓶、溫度傳感器、橡皮塞、橡皮管、打氣筒等組成。向圓底燒瓶內注入適量酒精，使用打氣筒向燒瓶內打氣，根據傳感器采集的數據，電腦處理后得到如圖乙所示圖像。
（1）結合乙圖分析，描述打氣筒打氣5秒后出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象　橡皮塞彈出，瓶口冒白霧，溫度傳感器顯示溫度下降　；
（2）有同學認為，圖乙中BC段對應發(fā)生情況與熱機中做功沖程相似，請說出相似處：　均為氣體對外做功，內能轉變?yōu)闄C械能　；
（3）在用本裝置進行實驗時能否去掉瓶內的酒精，請判斷并說明理由：　能，通過溫度傳感器的溫度變化可反映內能改變情況　。
【解答】解：（1）用氣筒向玻璃瓶內打氣，瓶內氣體壓強增大，瓶內氣體對塞子做功，塞子彈起；
瓶內氣體對塞子做功，瓶內氣體內能減少，溫度降低，酒精蒸氣放出熱量，發(fā)生液化，出現(xiàn)白氣。
（2）圖乙BC段氣體內能減少，溫度降低，塞子被試管內酒精蒸氣推出，即該過程中消耗蒸氣的內能，獲得機械能，是將內能轉化為機械能的過程，與內燃機的做功沖程相類似；
（3）實驗的目的是為了探究做功可以改變物體的內能，如果去掉酒精，則溫度傳感器可以測量瓶內空氣的溫度的變化，也可以完成實驗探究。
故答案為：（1）橡皮塞彈出，瓶口冒白霧，溫度傳感器顯示溫度下降；
（2）均為氣體對外做功，內能轉變?yōu)闄C械能；
（3）能，通過溫度傳感器的溫度變化可反映內能改變情況，
19．如圖是我國西部某地區(qū)風力發(fā)電的外景。該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3，一臺風車的輪葉轉動時可以形成面積為100m2的圓面。下表給出了在不同風速下一臺風車獲得的能量。
平均風速（m/s） 5 10 15 20 25 30
1s內獲得的能量（×104J） 4 8 12 16 20 24
（1）對表格進行分析，你發(fā)現(xiàn)風車獲得的能量與風速有什么關系？
（2）若此地平均風速為15m/s，1臺這樣的風車10分鐘獲得的風能是多少？這么多能量若有42%被80kg初溫為20℃的水吸收，水溫可達到多少℃？（一個標準大氣壓下）
（3）若某時間內風速為10m/s，一臺風車工作1小時所產生的電能供10只“220V100W
”燈泡正常工作8h，求這臺風車發(fā)電的效率。
【解答】解：
（1）由表中數據可知，風車獲得的能量隨風速的增大而增大，并且成倍數的增加，所以風車獲得的能量與風速成正比關系；
（2）10分鐘獲得的風能：
W＝12×104J×10×60s＝7.2×107J，
由題知，Q吸＝W×42%＝7.2×107J×42%，
∵Q吸＝cm△t，
即：7.2×107J×42%＝4.2×103J/（kg ℃）×80kg×△t，
解得：
△t＝90℃，
∵一個標準大氣壓下水的沸點為100℃
∴水的末溫：
t＝100℃；
（3）風車工作1小時獲得的能量：
W總＝8×104J/s×3600s＝2.88×108J；
風車工作1小時產生的電能：
W＝Pt＝10×100W×8×3600s＝2.88×107J；
故風車發(fā)電的效率：
η10%。
答：（1）風車獲得的能量與風速成正比關系；
（2）1臺這樣的風車10分鐘獲得的風能是7.2×107J，水溫可達到100℃；
（3）這臺風車發(fā)電的效率為10%。
20．某同學觀察到氣象站每日放飛探空氣球，如圖甲，氣球下吊有測量儀器，氣球和儀器一起勻速上升，他認為它們的機械能增加了，增加的機械能是什么能量轉化來的呢？
（1）首先排除了氣球增加的機械能是由空氣的內能轉化而來，理由是　在探空氣球上升的過程中，由于克服空氣摩擦，其內能增加；所以探空氣球機械能的增加不是內能轉化來的　。
（2）那么增加的機械能究竟是什么能量轉化而來的呢？老師做了以下實驗：先把木塊壓入水中，當撤去壓力時，木塊上浮。木塊升高了，同時會有一部分水下去填補木塊原來占據的位置，當木塊最終漂浮后，水面有所下降。氣球在空氣中的上升和木塊在水中的上浮原理是相同的，從能量轉化和守恒角度分析該同學提出的問題　與木塊在水中上升相似，探空氣球在空氣中上升，其機械能增加。氣球上升后，周圍有一部分空氣流過來填補氣球原來占據空間的空缺，所以空氣下降，其機械能減小。所以探空氣球的機械能是由空氣的機械能轉化而來　。
【解答】解：（1）首先排除了氣球增加的機械能是由空氣的內能轉化而來，理由是：在探空氣球上升的過程中，由于克服空氣摩擦，其內能增加；所以探空氣球機械能的增加不是內能轉化來的；
（2）與木塊在水中上升相似，探空氣球在空氣中上升，其機械能增加。氣球上升后，周圍有一部分空氣流過來填補氣球原來占據空間的空缺，所以空氣下降，其機械能減小。所以探空氣球的機械能是由空氣的機械能轉化而來。
故答案為：（1）在探空氣球上升的過程中，由于克服空氣摩擦，其內能增加；所以探空氣球機械能的增加不是內能轉化來的；
（2）與木塊在水中上升相似，探空氣球在空氣中上升，其機械能增加。氣球上升后，周圍有一部分空氣流過來填補氣球原來占據空間的空缺，所以空氣下降，其機械能減小。所以探空氣球的機械能是由空氣的機械能轉化而來。

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