資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
§17內(nèi)能 核能 能量守恒與轉(zhuǎn)化
【課程標(biāo)準(zhǔn)】
1、列舉能的多種形式（機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、核能）；
2、知道克服摩擦做功與物體內(nèi)能改變的關(guān)系；
3、知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑；
4、知道在熱傳遞過程中用熱量來度內(nèi)能的變化；
5、舉例說出化學(xué)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；
6、說出汽油機(jī)的工作過程，知道汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化；
7、知道裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；知道聚變和熱核反應(yīng)；
8、知道放射性及其應(yīng)用；
9、知道核電站是利用核裂變的原理來工作的；
10、舉例說出能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律；
11、舉例說出 能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性；
12、知道能量利用效率和節(jié)能的關(guān)系；
【思維導(dǎo)圖】
能的多種形式
能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機(jī)械能、內(nèi)能、　電能、化學(xué)能、核能等。
內(nèi)能
1．內(nèi)能含義：構(gòu)成物質(zhì)的大量微粒(如分子、原子、離子等)做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能，俗稱熱能。任何物質(zhì)都有內(nèi)能。
2．物體溫度越高，內(nèi)能越大；溫度越低，內(nèi)能越小。
3．克服摩擦做功，能使物體的內(nèi)能增加。
1．做功：對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少。實(shí)質(zhì)是能的形式發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
2．熱傳遞：物體吸熱，內(nèi)能增加；物體放熱，內(nèi)能減少。實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內(nèi)能從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程。能的形式未發(fā)生轉(zhuǎn)化。
：做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫熱量。低溫物體從外界吸收多少熱量，內(nèi)能就增加多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內(nèi)能就減少多少。
1．化學(xué)能是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)所釋放的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)候才釋放出來，變成內(nèi)能或者其他形式的能量。
2．化學(xué)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
常見吸熱反應(yīng)：內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
大多數(shù)分解反應(yīng)；大多數(shù)需要加熱或高溫條件下才能進(jìn)行的反應(yīng)。
常見放熱反應(yīng)：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能
燃燒；中和反應(yīng)；金屬與酸反應(yīng)；一般化合反應(yīng)(如生石灰和水反應(yīng))。
熱機(jī)
1．熱機(jī)是指各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械。熱機(jī)原理是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
2．熱機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程。
吸氣沖程:活塞落下，將空氣和汽油吸入氣缸。
壓縮沖程:活塞升起，將汽油和空氣的混合物壓縮。
做功沖程:火花點(diǎn)燃汽油和空氣,將活塞推下。
排氣沖程:活塞升起,將廢氣排出。
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(huì)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(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成兩個(gè)新原子核，并釋放出能量的過程。
舉例：中子轟擊鈾 235 ，鈾核就會(huì)分裂成2個(gè)新核，并釋放出能量，同時(shí)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，1千克鈾全部裂變，釋放出的能量超過2 000 噸煤完全燃燒釋放的能量
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：每個(gè)鈾核裂變時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產(chǎn)生更多的中子，這樣就會(huì)導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖所示
應(yīng)用：（1）快速的裂變反應(yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，把核能用于和平建設(shè)事業(yè)，“核反應(yīng)堆”就是控制裂變反應(yīng)的裝置。
（2）原子彈、核電站都是根據(jù)核裂變的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；核電站屬于可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
輕核聚變：兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時(shí)釋放出能量的過程。
氘核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子）和氚核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子）在超高溫下聚合成新的原子核——氦核，并釋放出1個(gè)中子，同時(shí)釋放巨大的能量
釋放能量情況：質(zhì)量相同的核燃料，核聚變反應(yīng)釋放的核能比核裂變反應(yīng)釋放的核能要多得多
應(yīng)用：氫彈是根據(jù)核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽的內(nèi)部在不停地發(fā)生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量。
裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大原子核分裂為較小原子核的過程 質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成較大原子核的過程
條件 用中子轟擊較大原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可利用核反應(yīng)堆控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度 目前，核聚變反應(yīng)速度還不能人為控制
應(yīng)用 原子彈、核電站 氫彈
1．原子核的裂變和聚變都會(huì)產(chǎn)生一些放射性物質(zhì)，如α射線、γ射線、X射線、β射線等。
2．大量放射線對(duì)人畜會(huì)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(hù)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。
能量的轉(zhuǎn)化與守恒
1．能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變，這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
2．能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)最基本的規(guī)律。“永動(dòng)機(jī)”是不可能成功的，因?yàn)樗`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。
能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性：例如熱能可以從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體；可燃物可以通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但不可能將內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化成化學(xué)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(fèi)和損失；改進(jìn)機(jī)械設(shè)備。
題型一內(nèi)能的概念
[典例1]如圖所示，燒瓶內(nèi)盛少量水，給瓶內(nèi)打氣，可看到瓶塞跳起，在這個(gè)過程中，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．給瓶內(nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)瓶內(nèi)氣體做功
B．瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)氣體溫度升高
C．給瓶內(nèi)打氣時(shí)，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加
D．瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)氣體對(duì)外做功
【答案】B
【解答】解：（1）用打氣筒向裝有少量水的瓶里打氣，瓶內(nèi)氣壓增大，是外界對(duì)瓶內(nèi)空氣做功，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大，故AC正確；
（2）當(dāng)瓶內(nèi)氣壓增大到一定程度時(shí)，瓶內(nèi)氣體把瓶塞從瓶口推出，即瓶內(nèi)氣體對(duì)瓶塞做功，使瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減少、溫度降低，此過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯(cuò)誤，D正確。
故選：B。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】關(guān)于溫度、比熱容、熱量、內(nèi)能，以下說法正確的是（　　）
A．一塊0℃的冰與同等質(zhì)量0℃的水的內(nèi)能相等
B．一個(gè)物體吸收了熱量，它的溫度一定會(huì)升高
C．升高相同溫度時(shí)，吸收熱量越多的物體比熱容越大
D．熱量也有可能從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體轉(zhuǎn)移
【答案】D
【解答】解：A、一塊0℃的冰與同等質(zhì)量0℃的水的溫度相同，但狀態(tài)不同，內(nèi)能不相等，故A錯(cuò)誤。
B、一個(gè)物體吸收了熱量，它的溫度不一定會(huì)升高，如晶體熔化、液體沸騰時(shí)，都要吸收熱量，但溫度不變；故B錯(cuò)誤。
C、根據(jù)Q吸＝cmΔt，在Δt相等時(shí)，物體吸收熱量的多少和物體質(zhì)量m和比熱容的大小c有關(guān)，不知道質(zhì)量m就無法根據(jù)吸收熱量的多少來判斷比熱容的大小，故C錯(cuò)誤。
D、發(fā)生熱傳遞的條件是：有溫度差，所以內(nèi)能可自動(dòng)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，若內(nèi)能小的物體溫度高，故熱量可以從內(nèi)能小的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能大的物體，故D正確。
故選：D。
題型二分子熱運(yùn)動(dòng)
[典例2]小華在家學(xué)做菜，廚房里菜香四溢，這個(gè)現(xiàn)象說明：(　 　)
A．分子間存在空隙 B．分子間存在引力
C．分子間存在斥力 D．分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
【答案】D
【解析】分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這是分子的擴(kuò)散現(xiàn)象，菜香四溢說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A、B、C不符合題意，D符合題意。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】如圖所示，圖甲是一個(gè)鐵絲圈，中間松松地系著一根棉線；圖乙是浸過肥皂水并附著肥皂液膜的鐵絲圈，其上形成一層肥皂液薄膜；圖丙表示用手輕輕地碰一下棉線的任意一側(cè)；圖丁表示這圖的肥皂液膜破了，棉線被拉向另一側(cè)，這一實(shí)驗(yàn)說明了（　　）
A．物質(zhì)是由大量分子組成的
B．分子間有間隙
C．分子間存在著引力
D．組成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
【答案】C
【解答】解：A、物質(zhì)是由大量分子組成的，但是本實(shí)驗(yàn)說明：分子間存在引力，故A錯(cuò)誤；
B、分子間有間隙，兩種液體加在一起的總體積不等于兩種液體體積之和，依此能說明分子間有間隔，但本實(shí)驗(yàn)不能說明，故B錯(cuò)誤；
C、由圖丙和丁可知：用手輕輕地碰一下棉線的任意一側(cè)，這一側(cè)的肥皂液薄膜破了，棉線被拉向另一側(cè)，這是由于分子間存在引力，故C正確；
D、擴(kuò)散現(xiàn)象說明：組成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)中沒有擴(kuò)散現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
題型三改變物體內(nèi)能的方式
[典例3]下列事例中，改變物體內(nèi)能的途徑與其他三項(xiàng)不同的是(　 　)
A．柴火燒水 B．壓縮空氣發(fā)熱 C．冬天搓手取暖 D．鉆木取火
【答案】A
【解析】柴火燒水是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；壓縮空氣發(fā)熱、搓手取暖、鉆木取火都是做功使物體的內(nèi)能增加的；A選項(xiàng)與其他三個(gè)選項(xiàng)改變物體內(nèi)能的方式不同。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖所示，向裝有少量水的燒瓶緩慢打氣，突然塞子跳起來，同時(shí)瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白霧”，關(guān)于該現(xiàn)象說法正確的是（　　）
A．白霧是水蒸氣 B．瓶內(nèi)氣體溫度升高
C．瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加 D．瓶內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功
【答案】D
【解答】解：A、燒瓶內(nèi)出現(xiàn)的白霧是水蒸氣液化形成的小水滴，故A錯(cuò)誤；
BCD、氣體把瓶塞沖出的過程中，氣體對(duì)瓶塞做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機(jī)械能，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能減少，溫度降低，故BC錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
題型四 比熱容的理解和應(yīng)用
[典例4]水具有比熱容大的特點(diǎn)，如圖現(xiàn)象中與此特點(diǎn)無關(guān)的是（　　）
A．海邊的晝夜溫差較小 B．空調(diào)房間里放盆水可以增加濕度
C．冬天暖氣設(shè)備用熱水供暖 D．用水冷卻汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
【答案】B
【解答】解：
A、因?yàn)樗谋葻崛葺^大，白天，相同質(zhì)量的水和沙石比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的少，使得晝夜的溫差小，由此使得海邊晝夜溫差小，不符合題意；
B、空調(diào)房間放盆水增加濕度，是利用水的蒸發(fā)，增加水蒸氣，與比熱容無關(guān)，符合題意；
C、因?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以冬天暖氣設(shè)備用熱水供暖，不符合題意；
D、因?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以用水冷卻汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，不符合題意。
故選：B。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖1所示，規(guī)格相同的容器裝了相同質(zhì)量的純凈水。用不同加熱器加熱，忽略散熱，得到圖2所示的水溫與加熱時(shí)間的圖線。
（1）某時(shí)刻溫度計(jì)示數(shù)如圖1乙所示，此時(shí)乙的溫度為 　　℃。
（2）如圖2在第3min，　　（選填“甲”或“乙”）液體的分子運(yùn)動(dòng)得更劇烈。
（3）甲液體第1min的內(nèi)能 　　第2min的內(nèi)能（選填“大于”、“等于”或“小于”）。
（4）根據(jù)圖2所示信息，加熱到第2min，甲吸收的熱量為Q甲，乙吸收的熱量為Q乙，則Q甲　　Q乙（選填“大于”“等于”或“小于”），依據(jù)是 　　。
【答案】（1）37；（2）甲；（3）小于；（4）小于；使用不同的加熱器對(duì)相同的水進(jìn)行加熱，相同時(shí)間內(nèi)，甲中水升高的溫度小于乙的，由Q＝cmΔt，可知甲中水吸收的熱量小于乙的。
【解答】解：（1）由圖可知，溫度計(jì)的分度值為1℃，示數(shù)為37℃；
（2）溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，在第3min時(shí)，甲液體的溫度高于乙液體的溫度，故甲液體分子運(yùn)動(dòng)越劇烈；
（3）由圖可知，物體從1min到2min時(shí)，一直吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能變大，即甲液體第1min的內(nèi)能小于第2min的內(nèi)能；
（4）使用不同的加熱器對(duì)相同的水進(jìn)行加熱，相同時(shí)間內(nèi)，甲中水升高的溫度小于乙的，由Q＝cmΔt，可知甲中水吸收的熱量小于乙的。
故答案為：（1）37；（2）甲；（3）小于；（4）小于；使用不同的加熱器對(duì)相同的水進(jìn)行加熱，相同時(shí)間內(nèi)，甲中水升高的溫度小于乙的，由Q＝cmΔt，可知甲中水吸收的熱量小于乙的。
題型五 熱機(jī)的理解及沖程判斷
[典例5]1862年，法國人德羅夏提出內(nèi)燃機(jī)的四沖程循環(huán)理論：①汽缸向外運(yùn)動(dòng)造成的真空將混合氣體燃料吸入汽缸；②通過汽缸向內(nèi)運(yùn)動(dòng)對(duì)進(jìn)入汽缸里的燃料進(jìn)行壓縮；③高壓燃燒氣體產(chǎn)生巨大爆發(fā)力；④將已經(jīng)燃燒的廢氣從汽缸中排出。四沖程循環(huán)理論提及的“巨大爆發(fā)力”由圖甲中的 　　（填圖中字母）沖程實(shí)現(xiàn)。老師在重復(fù)演示“做功改變內(nèi)能”實(shí)驗(yàn)（圖乙）之間，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的與內(nèi)燃機(jī)的 　　（填“吸氣”“壓縮”“做功”或“排氣”）沖程的原理相似。
【答案】B；排氣
【解答】解：（1）在四沖程內(nèi)燃機(jī)中，提供動(dòng)力的是做功沖程；由圖可知，A中兩個(gè)氣門關(guān)閉，活塞上行，為壓縮沖程；B中兩個(gè)氣門關(guān)閉，活塞下行，為做功沖程；C中排氣門打開，活塞上行，為排氣沖程；D中進(jìn)氣門打開，活塞下行，為吸氣沖程；故“巨大爆發(fā)力”由B沖程實(shí)現(xiàn)；
（2）老師需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的是排出里面的廢氣，相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的排氣沖程。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】（1）如圖1甲所示是四沖程汽油機(jī)工作示意圖，其中壓縮沖程是把　　能轉(zhuǎn)化為　　能。
（2）如圖2甲、乙所示，是我們課堂演示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，與壓縮沖程原理相同的是　　。
（3）如圖2丙是生活中常用的熱水器，當(dāng)注入一定量的熱水后，立即塞上軟木塞，有時(shí)軟木塞會(huì)跳
起來，這一過程瓶內(nèi)氣體通過　　改變了內(nèi)能。
【解答】解：（1）壓縮沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。
（2）甲圖是用力將活塞壓下，活塞對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會(huì)燃燒。是通過對(duì)物體做功來增大物體內(nèi)能的，即是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。
乙圖對(duì)試管中的水加熱，加快水的蒸發(fā)，使試管中水的內(nèi)能增大，體積膨脹，對(duì)外做功，使塞子飛出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能。因此與壓縮沖程原理相同的是甲實(shí)驗(yàn)。
（3）瓶內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，這一過程瓶內(nèi)氣體是通過做功的方式來改變物體內(nèi)能的；
故答案為：（1）機(jī)械；內(nèi)；（2）甲；（3）做功。
題型六 熱值及熱量的相關(guān)計(jì)算
[典例6]把質(zhì)量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，至少需要完全燃燒 　　g的酒精。
上述過程中，水的內(nèi)能增加是通過 　　（填“做功”或“熱傳遞”）的途徑實(shí)現(xiàn)的。【已知：水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），酒精的熱值為3.0×107J/kg】
【答案】21；熱傳遞。
【解答】：（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣25℃）＝6.3×105J，
由題知，酒精完全燃燒放出的熱量：Q放＝Q吸＝6.3×105J，
由Q放＝mq得，需要完全燃燒酒精的質(zhì)量：m酒精＝＝＝2.1×10﹣2kg＝21g；
（2）燒水時(shí)，水的內(nèi)能增加是通過熱傳遞的方式實(shí)現(xiàn)。
故答案為：21；熱傳遞。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】一個(gè)成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為6.6×106J，這些能量相當(dāng)于完全燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為 　　J/kg；干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值將 　　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】1.2×107；不變。
【解答】解：由Q放＝mq可知，干木柴的熱值：q＝＝＝1.2×107J/kg；
燃料的熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量無關(guān)，所以干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值不變。
故答案為：1.2×107；不變。
題型七 核能的利用
[典例7]大力發(fā)展核能是解決能源危機(jī)的主要出路之一。如圖是核電站工作流程圖，關(guān)于流程圖中各裝置的能量轉(zhuǎn)化，合理的是（　　）
A．核反應(yīng)堆：核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．蒸汽輪機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．發(fā)電機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
D．應(yīng)用：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
【答案】C
【解答】解：A．核反應(yīng)堆：核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A不合理；
B．蒸汽輪機(jī)：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B不合理；
C．發(fā)電機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故C合理；
D．應(yīng)用：電采暖是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D不合理。
故選：C。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練7】2020年4月2日，中科院的“人造太陽”EAST實(shí)現(xiàn)1億度運(yùn)行近10秒，為目前世界最長，其原理如圖1。
（1）“人造太陽”獲得核能的方式是 　　。
（2）“人造太陽”實(shí)驗(yàn)從上世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了半個(gè)多世紀(jì)。下列觀點(diǎn)中（圖2），屬于支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究的是：　　（可多選）。
【答案】（1）核聚變；（2）ABD。
【解答】解：（1）“人造太陽”獲得核能的方式是核聚變。
（2）A.人造小太陽是利用核聚變反應(yīng)產(chǎn)生核能的，其反應(yīng)要在超高溫、超高壓的條件下進(jìn)行，由兩個(gè)較小的氫原子核結(jié)合成較重的氦原子核，同時(shí)放出能量，在反應(yīng)過程中生成物為水，故對(duì)環(huán)境污染小，同時(shí)原材料也極易找到，故A觀點(diǎn)支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。
B.人造太陽發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳，說法正確，故B觀點(diǎn)支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。
C.因人造太陽需要利用多種能量方式驅(qū)動(dòng)，條件苛刻，投入巨大，故C觀點(diǎn)不支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。
D.“人造太陽”通過核聚變能提供巨大的能量，雖然目前的科技水平還不能駕馭這種能量，但隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)家是可以找到控制核聚變的方法，“人造太陽”是能服務(wù)于人類的，故D觀點(diǎn)支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。
故選：ABD。
故答案為：（1）核聚變；（2）ABD。
題型八 能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律
[典例8]太陽能公路由三層組成：最上層為半透明的保護(hù)層，保護(hù)內(nèi)部元件的同時(shí)也可以讓太陽光透過；中間層為太陽能電池，用來產(chǎn)生電力；最底下的一層則用來隔絕土壤的濕氣，避其影響到內(nèi)部的線路。該設(shè)計(jì)可以將電力儲(chǔ)存起來供給照明，同時(shí)也可以起加熱的作用，避免冬天路面結(jié)冰。下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．中間層太陽能電池主要是利用太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B．最底層主要是為防止電路短路
C．該設(shè)計(jì)可以起加熱的作用，是利用電流的熱效應(yīng)
D．冬天路面結(jié)冰，人容易摔倒是因?yàn)榻佑|面越光滑，摩擦力越小
【答案】A
【解答】解：A、太陽能電池板就可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯(cuò)誤；
B、最底下的一層則用來隔絕土壤的濕氣，防止電路短路，故B正確；
C、該設(shè)計(jì)可以將電力儲(chǔ)存起來供給照明，同時(shí)也可以起加熱的作用，利用了電流的熱效應(yīng)，故C正確；
D、冬天路面結(jié)冰，使接觸面的粗糙程度減小，變得光滑，摩擦力減小，所以人容易摔倒，故D正確。
故選：A。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練8】十八世紀(jì)，瓦特發(fā)明的冷凝器蒸汽機(jī)，推動(dòng)了人類第一次工業(yè)革命。如圖為利用瓦特蒸汽機(jī)提升物體的工作示意圖，蒸汽機(jī)的工作原理為：打開閥門A、關(guān)閉閥門B，高壓蒸汽進(jìn)入汽缸，推動(dòng)活塞上行。當(dāng)活塞到達(dá)汽缸頂部時(shí)，關(guān)閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進(jìn)入冷凝器，汽缸內(nèi)壓強(qiáng)減小，活塞下降。如此循環(huán)往復(fù)。
（1）蒸汽推動(dòng)活塞上行過程中，能量轉(zhuǎn)化是　　。
（2）蒸汽機(jī)活塞上行過程與汽油機(jī)的　　沖程相似。
（3）蒸汽機(jī)工作時(shí)，汽缸內(nèi)部壓強(qiáng)為1.1×106帕，若活塞面積為0.1米2，則活塞受到蒸氣的壓力是多少？
（4）蒸汽機(jī)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過杠桿和定滑輪對(duì)重物做功。若物體質(zhì)量為200千克，活塞每次上升高度為0.6米，則活塞上升一次蒸汽機(jī)對(duì)物體做了多少有用功？假設(shè)活塞每分鐘向上運(yùn)動(dòng)100次，該蒸汽機(jī)對(duì)物體做有用功的功率為多少？
【解答】解：
（1）蒸汽推動(dòng)活塞上行過程中，蒸汽對(duì)活塞做功，蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能。
（2）汽油機(jī)的做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，與蒸汽推動(dòng)活塞上行過程的能量轉(zhuǎn)化相似。
（3）由p＝可得活塞受到蒸氣的壓力：
F＝pS＝1.1×106Pa×0.1m2＝1.1×105N；
（4）由圖知杠桿左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度為h＝0.6米，則根據(jù)相似三角形的知識(shí)可知，杠桿右端下降的高度為h，
由定滑輪的特點(diǎn)可知，定滑輪右側(cè)物體上升的高度為：
h′＝h＝×0.6m＝0.3m；
物體的重力：
G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N；
活塞上升一次蒸汽機(jī)對(duì)物體做的有用功：
W有用＝Gh′＝2000N×0.3m＝600J；
活塞每分鐘向上運(yùn)動(dòng)100次，該蒸汽機(jī)對(duì)物體做有用功的功率：
P有用＝＝＝1000W。
故答案為：（1）內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）做功；（3）活塞受到蒸氣的壓力是1.1×105N；
（4）活塞上升一次蒸汽機(jī)對(duì)物體做的有用功為600J；該蒸汽機(jī)對(duì)物體做有用功的功率為1000W。
1．（2023春 蘭山區(qū)期末）對(duì)于分子的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（　　）
A．固體很難被壓縮，說明固體分子間無空隙
B．液體可以流動(dòng)，說明液體分子間不存在引力
C．塑料吸盤擠出空氣后能“吸”在墻壁上，說明分子間存在吸引力
D．可以聞到遠(yuǎn)處的花香，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
【答案】D
【解答】解：A、固體很難被壓縮，說明分子間存在斥力，故A錯(cuò)誤；
B、一切物質(zhì)的分子之間都存在著相互作用的引力和斥力，所以液體分子間也有作用力，故B錯(cuò)誤；
C、塑料吸盤能牢牢吸在墻壁上，是因?yàn)槭艿酱髿鈮旱淖饔茫蔆錯(cuò)誤；
D、聞到遠(yuǎn)處的花香，說明花的芳香分子擴(kuò)散到空氣中，擴(kuò)散表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故D正確。
故選：D。
2．（2023春 大慶期末）關(guān)于如圖所示的四幅圖中，下列說法中正確的是（　　）
A．甲圖所示中二氧化氮的密度大于空氣的密度，因此不能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象
B．乙圖所示中紅墨水在熱水中比在冷水中擴(kuò)散快，說明擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān)
C．丙圖所示中將一定量的水與酒精混合后總體積變小，是由于酒精蒸發(fā)了
D．圖丁中瓶塞跳起來時(shí)瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，說明瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大
【答案】B
【解答】解：A．下邊瓶子裝入二氧化氮?dú)怏w，因?yàn)槎趸獨(dú)怏w的密度大于空氣的密度，本來應(yīng)該在空氣的下方，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上邊瓶子內(nèi)的氣體也變成了紅棕色，則說明二氧化氮?dú)怏w分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，就可以證明擴(kuò)散現(xiàn)象的存在，故A錯(cuò)誤；
B．在冷水杯和熱水杯中滴入紅墨水，由于熱水的溫度高，故分子運(yùn)動(dòng)劇烈，會(huì)看到熱水中的墨水?dāng)U散得快，這表明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，故B正確；
C．將一定量水與酒精混合后總體積變小，說明分子間存在間隙，故C錯(cuò)誤；
D．氣體膨脹對(duì)活塞做功，內(nèi)能減少，溫度降低，瓶口周圍的水蒸氣遇冷液化成小水滴，形成了白霧，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
3．（2023春 徐匯區(qū)校級(jí)期末）下列說法中，能夠反映物體吸收熱量與物質(zhì)種類有關(guān)的是（　　）
A．相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量相同。
B．不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量不同。
C．相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量不同。
D．不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高不同溫度時(shí)，吸收的熱量相同。
【答案】C
【解答】解：A、相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高不同的溫度時(shí)，吸收的熱量不同，探究的是物體吸收熱量的多少跟升高溫度的關(guān)系，故A錯(cuò)誤；
B、不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，有質(zhì)量和物質(zhì)種類兩個(gè)因素不同，不符合控制變量法的要求，故B錯(cuò)誤；
C、相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量不同，探究的是物體吸收熱量的多少與物質(zhì)種類的關(guān)系，故C正確；
D、不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高不同溫度，有質(zhì)量、物質(zhì)種類和溫度三個(gè)因素不同，不符合控制變量法的要求，故D錯(cuò)誤。故選：C。
4．（2023 武漢模擬）如圖所示，燒瓶內(nèi)盛少量水。給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧。瓶塞跳出的這個(gè)過程中下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減小
B．瓶內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)加劇
C．瓶內(nèi)氣體通過熱傳遞方式改變了其內(nèi)能
D．該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)壓縮沖程相同
【答案】A
【解答】解：ABC、給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，氣體膨脹對(duì)外做功，溫度降低，內(nèi)能減少，分子熱運(yùn)動(dòng)減慢，通過做功的方式改變內(nèi)能，故A正確，BC錯(cuò)誤；
D、其自身的內(nèi)能減小，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽油機(jī)在做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)做功沖程相同，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
5．（2023 西寧二模）某汽油機(jī)工作時(shí)的能量損失情況是：汽缸散熱損失30%，廢氣帶走35%，機(jī)械摩擦及其它損耗總和為10%。已知汽油熱值為4.6×107J/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．該汽油機(jī)工作的效率是25%，工作時(shí)汽油燃燒釋放能量的75%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，獲得的機(jī)械能為2.3×107J
C．若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，損失的能量為3.22×107J
D．經(jīng)過不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，汽油機(jī)的效率可以提高到100%
【答案】B
【解答】解：A、該汽油機(jī)工作的效率是1﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，工作時(shí)汽油燃燒釋放能量的25%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A錯(cuò)誤；
B、若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，產(chǎn)生的熱量為：Q總＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，由η＝×100%得，獲得的機(jī)械能為：W＝Q有用＝ηQ總＝25%×9.2×107J2.3×107J＝2.3×107J，故B正確；
C、若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，損失的能量為：Q損耗＝Q總﹣Q有用＝9.2×107J﹣2.3×107J＝6.9×107J，故C錯(cuò)誤；
D、由于熱機(jī)在工作過程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1，汽油機(jī)的效率不可以提高到100%，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
6．（2023 臨江市四模）在抗擊“新冠肺炎”的戰(zhàn)斗中，醫(yī)務(wù)人員工作時(shí)所采取的許多措施和用到的醫(yī)療器械，都包含著物理知識(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．用注射器給病人注射藥液，利用了大氣壓的知識(shí)
B．測量體溫的水銀體溫計(jì)，利用了液體熱脹冷縮的性質(zhì)
C．用電蒸鍋蒸煮醫(yī)療器械，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．噴灑消毒液的噴霧器，運(yùn)用了流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的知識(shí)
【答案】A
【解答】解：A、用注射器將藥液注入病人體內(nèi)，利用的是手的推力，沒有利用大氣壓的知識(shí)，故A錯(cuò)誤；
B、測量體溫的水銀體溫計(jì)，是利用液體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，故B正確；
C、用電蒸鍋蒸煮醫(yī)療器械，消耗了電能，得到了內(nèi)能，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；
D、噴灑消毒液的噴霧器工作時(shí)，噴霧器管口上方空氣流速大、壓強(qiáng)小，管內(nèi)的液柱在瓶內(nèi)氣壓的作用下上升，運(yùn)用了流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的知識(shí)，故D正確。
故選：A。
7．（2023春 商水縣期末）逍遙胡辣湯是中華風(fēng)味名吃之一，也河南周口的特色美食，辣味醇郁、湯香撲鼻，如圖所示。湯香撲鼻說明分子在永不停息地 　 　著；濃郁的湯汁“粘”在勺子上，說明分子間存在 　 　。
【答案】無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；引力。
【解答】解：湯香撲鼻是擴(kuò)散現(xiàn)象，說明分子在永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)著；濃郁的湯汁“粘”在勺子上，說明分子間存在引力。
故答案為：無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；引力。
8．（2023春 長安區(qū)校級(jí)期末）用如圖所示的裝置演示氣體擴(kuò)散現(xiàn)象，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，另一瓶裝有空氣。
（1）裝二氧化氮?dú)怏w的應(yīng)是 　 　（選填“A”或“B”）瓶。
（2）抽掉玻璃板，放置一段時(shí)間后，兩瓶內(nèi)的氣體顏色均變紅，這個(gè)現(xiàn)象說明了 　 　，氣體混合均勻后，氣體分子 　 　（選填“繼續(xù)”或“停止”）運(yùn)動(dòng)。
（3）若實(shí)驗(yàn)溫度分別為①0℃、②4℃、③20℃、④30℃，則在 　（填序號(hào)）溫度下氣體擴(kuò)散最快。
【答案】（1）B；（2）氣體分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；繼續(xù)；（3）④。
【解答】解：（1）二氧化氮?dú)怏w的顏色是紅棕色的，而且比空氣的密度大，空氣要處于二氧化氮?dú)怏w的上方，避免重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所以裝二氧化氮?dú)怏w的應(yīng)是B；
（2）抽掉玻璃板，則二氧化氮?dú)怏w分子會(huì)向空氣中運(yùn)動(dòng)，空氣中的氣體分子也會(huì)向二氧化氮?dú)怏w中運(yùn)動(dòng)，所以放置一段時(shí)間后，兩瓶內(nèi)的氣體顏色均變紅，這一現(xiàn)象叫擴(kuò)散，說明氣體分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；氣體混合均勻后，氣體分子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，永不停息；
（3）擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度的關(guān)系：溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，則在30℃，即④溫度下氣體擴(kuò)散最快。
故答案為：（1）B；（2）氣體分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；繼續(xù)；（3）④。
9．（2023 鞍山）如圖所示的汽油機(jī)處于 　 　（選填“壓縮”或“做功”）沖程，這個(gè)沖程將 　 　能轉(zhuǎn)化為 　 　能。某單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度是2400r/min，則此汽油機(jī)每秒對(duì)外做功 　 　次。
【答案】壓縮；機(jī)械；內(nèi)；20。
【解答】解：由圖可知，內(nèi)燃機(jī)兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，故可以判斷這個(gè)沖程是壓縮沖程，此沖程是通過壓縮氣體做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為2400r/min，說明1s內(nèi)汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)等于40r，一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次，1s內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)40次，對(duì)外做功20次。
故答案為：壓縮；機(jī)械；內(nèi)；20。
（2023 邗江區(qū)二模）如圖甲所示，用兩個(gè)玻璃杯做“棉紗滴水實(shí)驗(yàn)”，過一段時(shí)間后
　（a/b）杯中的棉紗末端有水滴出。圖乙為某轎車輸出的能量與輸入能量之間的關(guān)系圖，圖中損失的化學(xué)能可以使質(zhì)量為8kg的水溫度升高 　 　℃[水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃）]。轎車剎車時(shí)，由于摩擦，轎車損失的機(jī)械能不能自動(dòng)地集起來再次開動(dòng)轎車，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有 　 　。
【答案】a；0.5；方向性
【解答】解：（1）根據(jù)虹吸原理可知，發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)出水口比上容器的水面必須低，這樣使得出水口液面受到向下的壓強(qiáng)（大氣壓加水的壓強(qiáng)）大于向上的大氣壓，保證水的流出，故（a）可以，（b）不可以；
（2）由Q吸＝cmΔt可得，損失的化學(xué)能可使汽車水箱內(nèi)水升高的溫度：Δt＝＝＝0.5℃。
（3）汽車剎車時(shí)，由于摩擦，汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為地面、空氣的內(nèi)能，這些能量會(huì)散發(fā)到周圍的環(huán)境中，無法再回收利用；摩擦生熱時(shí)內(nèi)能以熱量的形式散發(fā)掉，所以能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，這些內(nèi)能不能自動(dòng)地再次開動(dòng)汽車。
故答案為：a；0.5；方向性。
11．（2023春 河源期末）中國空間站太空授課2022年3月23日下午，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講，仍是由神舟十三號(hào)飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富相互配合進(jìn)行授課。在軌演示了太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)、液橋演示實(shí)驗(yàn)、水油分離實(shí)驗(yàn)、太空拋物實(shí)驗(yàn)等一系列炫酷又好玩的實(shí)驗(yàn)。
（1）如圖1所示，在天宮課堂“液橋”實(shí)驗(yàn)中，兩塊透明板上的水球接觸后合成一個(gè)，說明分子間存在 　 　；然后將兩塊透明板分開，中間形成一個(gè)長約10cm的液橋，如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)在地面上完成，液橋的最大長度會(huì) 　 　（變長/不變/變短），這是因?yàn)槭艿搅?　 　影響。
（2）在太空拋物實(shí)驗(yàn)中，冰墩墩充當(dāng)了回“助教”，冰墩墩在離手后，由于具有 　　仍能向前運(yùn)動(dòng)。
（3）如圖2所示，王亞平做了一個(gè)有關(guān)浮力的實(shí)驗(yàn)，在太空中，乒乓球并沒有像在地面一樣浮在水面，而是停留在了水中，這是因?yàn)樵诳臻g站內(nèi)的物體幾乎不受就不能形成對(duì)乒乓球向上和向下的壓力差，即不受浮力。所以在空間站，如果在裝滿水的礦泉水瓶底扎一個(gè)小孔（瓶蓋沒蓋上），會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是 　 　。
A．水從瓶里噴出
B．氣泡鉆進(jìn)瓶里
C．水不會(huì)從瓶里噴出，氣泡也不會(huì)鉆進(jìn)
【答案】（1）引力；變短；重力；（2）慣性；（3）C。
【解答】解：（1）在天宮課堂“液橋”實(shí)驗(yàn)中，兩塊透明板上的水球接觸后合成一個(gè)，說明分子間存在引力；然后將兩塊透明板分開，中間形成一個(gè)長約10cm的液橋，如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)在地面上完成，液橋的最大長度會(huì)變短，這是因?yàn)槭艿搅酥亓τ绊懀?br/>（2）在太空拋物實(shí)驗(yàn)中，冰墩墩充當(dāng)了回“助教”，冰墩墩在離手后，由于具有慣性仍能向前運(yùn)動(dòng)；
（3）浮力產(chǎn)生的原因：物體受到向上的壓力大于向下的壓力，存在壓力差產(chǎn)生了浮力；在太空中水和乒乓球處于完全失重狀態(tài)，水不會(huì)對(duì)浸入其中的物體產(chǎn)生壓力，所以在太空失重環(huán)境下浮力消失；在空間站，如果在裝滿水的礦泉水瓶底扎一個(gè)小孔（瓶蓋沒蓋上），水不會(huì)從瓶里噴出，氣泡也不會(huì)鉆進(jìn)水里，故選：C。
故答案為：（1）引力；變短；重力；（2）慣性；（3）C。
12．（2023春 鹽城期中）為了比較兩種燃料的熱值，小明采用如圖甲所示的兩套完全相同的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒杯內(nèi)水的初溫和質(zhì)量相同，實(shí)驗(yàn)中忽略熱量損失。
（1）實(shí)驗(yàn)前調(diào)整鐵夾A的位置，其目的是使 　 　（選填“石棉網(wǎng)”或“溫度計(jì)”）處于適當(dāng)?shù)母叨取?br/>（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制燃料燃燒的 　 　（選填“時(shí)間”或“質(zhì)量”）相同，根據(jù) 　 　比較燃料燃燒放出熱量的多少。
（3）小明選用了燃料a和燃料b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)燃料燃盡后，小明根據(jù)各個(gè)時(shí)刻燒杯中的水溫，繪制了如圖乙所示的圖像，則可初步判斷燃料 　 　的熱值大。
（4）另一組的小華也用圖甲的兩套完全相同的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并重新在燒杯內(nèi)加入初溫和質(zhì)量相同的水，在燃料燒完后也畫出了水的溫度隨時(shí)間變化的圖像如圖丙所示，根據(jù)丙圖像，燃料1和燃料2的熱值之比為 　 　。
【答案】（1）石棉網(wǎng)；（2）質(zhì)量；溫度計(jì)上升的示數(shù)；（3）b；（4）8：3。
【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要用火焰的外焰加熱；調(diào)整鐵夾A的位置，其目的是使石棉網(wǎng)處于適當(dāng)?shù)母叨龋奖阌猛庋婕訜幔?br/>（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制燃料燃燒的質(zhì)量相同，通過比較溫度計(jì)上升的示數(shù)來比較燃料燃燒放出熱量的多少；
（3）由圖乙知，當(dāng)燃料燃盡時(shí)，圖線b的溫度變化大，說明相同質(zhì)量的a、b燃料完全燃燒時(shí)b放出的熱量多，則b的熱值大；
（4）對(duì)于燃料來說，在相同的時(shí)間內(nèi)放出的熱量是相同的，
根據(jù)圖可知，燃料1用5min讓水從20℃升高到100℃，自5min到10min吸收相同的熱量，根據(jù)公式Q放＝qm、Q吸＝cmΔt可知：2c水m水Δt1＝mq1；
對(duì)于燃料2來說，燃料2用15min讓水從20℃升高到80℃，根據(jù)公式Q放＝qm、Q吸＝cmΔt可知：c水m水Δt2＝mq2；
解得，兩種燃料熱值之比為：＝8：3。
故答案為：（1）石棉網(wǎng)；（2）質(zhì)量；溫度計(jì)上升的示數(shù)；（3）b；（4）8：3。
13．（2023 啟東市二模）守護(hù)我國南沙、西沙群島的是漁政311船，它是我國目前噸位最大、設(shè)備最先進(jìn)、航速最快的漁政執(zhí)法船，該船滿載時(shí)總質(zhì)量為4.5×103t，最大航速為15m/s，當(dāng)船以最大航速巡航時(shí)受到的海水阻力為2.0×106N，g取10N/kg，q燃油＝4.0×107J/kg。求：
（1）漁政船以最大航速勻速巡航20min通過的路程；
（2）滿載時(shí)該船受到的浮力；
（3）若漁政船的燃油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)效率為30%，漁政船以最大航速勻速巡航20min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量。
【答案】（1）漁政船以最大航速勻速巡航20min通過的路程為1.8×10 m；
（2）滿載時(shí)該船受到的浮力為4.5×107N；
（3）若漁政船的燃油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)效率為30%，漁政船以最大航速勻速巡航20min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量為3×103kg。
【解答】解：（1）漁政船以最大航速勻速巡航20min通過的路程為：
s＝vt＝15m/s×20×60s＝1.8×10 m；
（2）漁政船漂浮，受到的浮力和重力是一對(duì)平衡力，大小相等，則滿載時(shí)該船受到的浮力為：
；
（3）因?yàn)闈O政船勻速行駛，所以推進(jìn)力與海水阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
則推進(jìn)力為：F＝f＝2.0×106N，
推進(jìn)力對(duì)船所做的功為：
W＝Fs＝2.0×106N×1.8×10 m＝3.6×1010J，
由η＝得，燃油完全燃燒放出的熱量為：
Q放＝＝＝1.2×1011J，
由Q放＝mq可得，燃油的質(zhì)量為：
m＝＝＝3×103kg。
答：（1）漁政船以最大航速勻速巡航20min通過的路程為1.8×10 m；
（2）滿載時(shí)該船受到的浮力為4.5×107N；
（3）若漁政船的燃油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)效率為30%，漁政船以最大航速勻速巡航20min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量為3×103kg。
14．（2023 張家港市校級(jí)模擬）某物理興趣小組的同學(xué)，用天然氣給10kg的水加熱，同時(shí)繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時(shí)間變化的圖線，若在6min內(nèi)完全燃燒了0.12kg的天然氣（每分鐘放熱相同）。水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），天然氣的熱值為5×107J/kg。
（1）完全燃燒0.12kg天然氣釋放的熱量為多少？
（2）“2～4min”水吸收的熱量為多少？
（3）在燒水過程中，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”哪個(gè)時(shí)間段熱效率最高？最高熱效率為多少？
【解答】解：（1）燃燒天然氣的質(zhì)量m天然氣＝0.12kg，天然氣的熱值q天然氣＝5×107J/kg，
天然氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q放＝m天然氣q天然氣＝0.12kg×5×107J/kg＝0.6×107J；
（3）水的質(zhì)量m水＝10kg，2～4min，水溫度升高度數(shù)Δt＝70℃﹣50℃＝20℃，
水吸收的熱量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×20℃＝8.4×105J；
（3）由圖可知，隨著水溫的不斷升高，溫度變化越來越慢，故0～2min時(shí)間內(nèi)，在吸收熱量相同的情況下，升高的溫度最高，熱效率最大；
0～2min內(nèi)，水溫度升高度數(shù)Δt′＝50℃﹣20℃＝30℃，
水吸收的熱量：Q吸′＝cm水Δt′＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×30℃＝1.26×106J，
0～2min內(nèi)，天然氣釋放的熱量Q吸′＝Q放＝×0.6×107J＝0.2×107J，
燒水時(shí)的熱效率：η＝×100%＝×100%＝63%。
答：（1）天然氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量為0.6×107J；
（2）2～4min時(shí)間，水所吸收的熱量是8.4×105J；
（3）“0～2min”燒水的效率最高；燒水時(shí)的最高熱效率為63%。
15．（2023 渝中區(qū)校級(jí)三模）小魯家安裝了燃?xì)鉄崴鱽硖峁崴Ｈ绻◆斚匆淮卧栌脽崴?0kg，設(shè)水通過熱水器之前溫度為25℃，經(jīng)過熱水器后溫度升高到40℃，這40kg的水通過熱水器過程中吸收的熱量為 　 　J，若天然氣完全燃燒釋放熱量的60%被水吸收，需要消耗 　 　m3天然氣。[天然氣的熱值取4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【答案】2.52×106；0.105。
【解答】解：（1）熱水吸收的熱量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×40kg×（40℃﹣25℃）＝2.52×106J；
（2）天然氣完全燃燒釋放熱量Q放＝＝4.2×106J，
由Q放＝qV可得需要消耗天然氣的體積V＝＝0.105m3。
故答案為：2.52×106；0.105。
1．（2023 襄陽自主招生）有兩個(gè)溫度和質(zhì)量都相同的金屬球，先把甲放入盛熱水的杯中，熱平衡后，水溫降低了Δt，把甲球取出，再將乙球放杯中，熱平衡后水溫又降低了Δt，則甲球的比熱容乙球的比熱大小關(guān)系是（　　）
A．甲球比熱容大于乙球比熱容
B．甲球比熱容小于乙球比熱容
C．甲球比熱容等于乙球比熱容
D．以上三種情況都有可能
【答案】B
【解答】：先后將甲、乙兩球投入到同一杯水中，水降低的溫度相同，水放出的熱量相同，
根據(jù)題意可知，球吸收的熱量等于水放出的熱量，即Q吸＝Q放，
所以甲、乙兩球吸收的熱量相同，而乙球比甲球少升高了Δt，
由上述分析可知，質(zhì)量相同的甲、乙兩球，吸收相同的熱量，甲球升高的溫度比乙球升高的溫度多，由c＝可知，甲球的比熱容乙球的比熱容小。
故選：B。
2．如圖甲所示是小聰同學(xué)“探究固體的熔化過程”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是他描繪出的溫度隨時(shí)間變化的圖象，則下列說法正確的是（　　）
A．燒杯內(nèi)的水溫度升高，含有的熱量也隨之增多
B．B、C兩點(diǎn)的溫度相同，具有的內(nèi)能也相同
C．該物質(zhì)液態(tài)的比熱容大于固態(tài)時(shí)的比熱容
D．隨著酒精燈中酒精量的減少，酒精的熱值也在減小
【答案】C
【解答】解：
A、燒杯內(nèi)的水溫度升高，其內(nèi)能增大；熱量是熱傳遞過程中傳遞的內(nèi)能多少，不能用“含有”來修飾，故A錯(cuò)誤；
B、圖中的BC段表示晶體的熔化過程，不斷吸收熱量，溫度不變，但內(nèi)能增大，所以該物質(zhì)在B點(diǎn)的內(nèi)能小于在C點(diǎn)的內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；
C、由Q＝cmΔt可知：當(dāng)吸收的熱量和質(zhì)量都相同時(shí)，Δt越小比熱容就越大；
由圖象可知，此物質(zhì)固態(tài)時(shí)在相同時(shí)間內(nèi)溫度升高10℃，而液態(tài)時(shí)溫度升高5℃，故液態(tài)時(shí)的比熱容大于固態(tài)時(shí)的比熱容，故C正確；
D、熱值是燃料的一種特性，酒精燈中酒精燃燒的過程中，酒精的熱值不變，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
3．（2023 泰山區(qū)自主招生）2017年5月18日，我國宣布可燃冰試采成功！中國成為世界上第一個(gè)掌握這項(xiàng)開采技術(shù)的國家，可燃冰是天然氣和水分子在低溫高壓下結(jié)合的水合物。因形似冰塊卻能燃燒而得名。科學(xué)家估算，其資源量甚至能夠滿足人類使用1000年，0.1m3天然氣完全燃燒可釋放4.2×106J熱量，若這些熱量被水完全吸收，可使 　100　kg水溫度升高10℃[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
【答案】100。
【解答】解：根據(jù)題意可知，水吸收的熱量Q吸＝4.2×106J，
由Q吸＝cmΔt可知，水的質(zhì)量：m＝＝＝100kg。
故答案為：100。
4．以汽油為燃料的汽車，在水平路面上以20m/s的速度勻速行駛，通過50km路程中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功為3.45×107J，已知汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功效率為25%，汽油的熱值q汽油＝4.6×107J/kg。求汽車在這段路程中：
（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（2）小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率；
（3）消耗汽油的質(zhì)量。
【答案】（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2500s；
（2）小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為13800W；
（3）消耗汽油的質(zhì)量為3kg。
【解答】解：
（1）根據(jù)公式v＝可知，
汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t＝＝＝2500s；
（2）小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P＝＝＝13800W；
（3）汽油完全燃燒釋放的熱量Q放＝＝＝1.38×108J，
消耗汽油的質(zhì)量m汽油＝＝＝3kg。
答：（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2500s；
（2）小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為13800W；
（3）消耗汽油的質(zhì)量為3kg。
5．空氣流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)能夠發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等（如圖所示）。風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)輪機(jī)葉片受到風(fēng)力的推動(dòng)后轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。某地的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪正面迎風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是7200kg，該地的空氣密度是1.2kg/m3． 已知空氣動(dòng)能與空氣質(zhì)量成正比，且1kg空氣在不同的速度（V）時(shí)的動(dòng)能（E）如下表所示。
E（J） 2 8 18 32 50
V（m/s） 2 4 6 8 10
（1）當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘通過葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣體積是多少立方米？若煤的熱值3.2×107J/kg，那么這樣的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1h內(nèi)獲得的風(fēng)能與完全燃燒多少千克的煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當(dāng)？
（2）當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，1s鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是多少千克？若在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)能對(duì)外提供5.4×104J的電能，那么這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）科學(xué)家認(rèn)為，理想空氣發(fā)電廠應(yīng)建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？
【解答】解：（1）由ρ＝得，V＝＝＝6000m3，
1h空氣所產(chǎn)生的能量為：Q＝32J/kg×7200kg/s×3600s＝8.2944×108J，
1h內(nèi)獲得的風(fēng)能相當(dāng)完全燃燒煤：m＝＝＝25.92kg。
（2）設(shè)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)面積為s，風(fēng)速為v；
單位時(shí)間t內(nèi)，通過風(fēng)扇的空氣流量為：V＝sl＝s vt；
那么這些空氣的質(zhì)量為：m＝ρV＝ρs vt；
當(dāng)空氣密度、風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)面積以及時(shí)間相同的情況下，m、v成正比；
即：＝，得：
m′＝＝×10m/s＝9000kg，
根據(jù)表可知產(chǎn)生能量為：E風(fēng)＝50J/kg×9000kg＝4.5×105J，
這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為：η＝×100%＝×100%＝12%．
（3）因?yàn)楹０卧礁呖諝獾牧鲃?dòng)速度越大，產(chǎn)生的能量越多，從而提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)化效率，所以理想空氣發(fā)電廠應(yīng)建立在海拔4600m到10000m的空中。
知識(shí)●逐點(diǎn)夯實(shí)……必備知識(shí) 系統(tǒng)梳理 基礎(chǔ)重落實(shí)……復(fù)習(xí)自修
課堂●分類突破……精選考點(diǎn) 典例研析 技法重悟通……考點(diǎn)演練
課時(shí)●過關(guān)檢測……關(guān)鍵能力 分層施練 素養(yǎng)重提升……課后練習(xí)
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§17內(nèi)能 核能 能量守恒與轉(zhuǎn)化
【課程標(biāo)準(zhǔn)】
1、列舉能的多種形式（機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、核能）；
2、知道克服摩擦做功與物體內(nèi)能改變的關(guān)系；
3、知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑；
4、知道在熱傳遞過程中用熱量來度內(nèi)能的變化；
5、舉例說出化學(xué)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；
6、說出汽油機(jī)的工作過程，知道汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化；
7、知道裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；知道聚變和熱核反應(yīng)；
8、知道放射性及其應(yīng)用；
9、知道核電站是利用核裂變的原理來工作的；
10、舉例說出能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律；
11、舉例說出 能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性；
12、知道能量利用效率和節(jié)能的關(guān)系；
【思維導(dǎo)圖】
能的多種形式
能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機(jī)械能、內(nèi)能、　電能、化學(xué)能、核能等。
內(nèi)能
1．內(nèi)能含義：構(gòu)成物質(zhì)的大量微粒(如分子、原子、離子等)做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能，俗稱熱能。任何物質(zhì)都有內(nèi)能。
2．物體溫度越高，內(nèi)能越大；溫度越低，內(nèi)能越小。
3．克服摩擦做功，能使物體的內(nèi)能增加。
1．做功：對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少。實(shí)質(zhì)是能的形式發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
2．熱傳遞：物體吸熱，內(nèi)能增加；物體放熱，內(nèi)能減少。實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內(nèi)能從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程。能的形式未發(fā)生轉(zhuǎn)化。
：做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫熱量。低溫物體從外界吸收多少熱量，內(nèi)能就增加多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內(nèi)能就減少多少。
1．化學(xué)能是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)所釋放的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)候才釋放出來，變成內(nèi)能或者其他形式的能量。
2．化學(xué)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
常見吸熱反應(yīng)：內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
大多數(shù)分解反應(yīng)；大多數(shù)需要加熱或高溫條件下才能進(jìn)行的反應(yīng)。
常見放熱反應(yīng)：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能
燃燒；中和反應(yīng)；金屬與酸反應(yīng)；一般化合反應(yīng)(如生石灰和水反應(yīng))。
熱機(jī)
1．熱機(jī)是指各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械。熱機(jī)原理是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
2．熱機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程。
吸氣沖程:活塞落下，將空氣和汽油吸入氣缸。
壓縮沖程:活塞升起，將汽油和空氣的混合物壓縮。
做功沖程:火花點(diǎn)燃汽油和空氣,將活塞推下。
排氣沖程:活塞升起,將廢氣排出。
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(huì)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(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成兩個(gè)新原子核，并釋放出能量的過程。
舉例：中子轟擊鈾 235 ，鈾核就會(huì)分裂成2個(gè)新核，并釋放出能量，同時(shí)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，1千克鈾全部裂變，釋放出的能量超過2 000 噸煤完全燃燒釋放的能量
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：每個(gè)鈾核裂變時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產(chǎn)生更多的中子，這樣就會(huì)導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖所示
應(yīng)用：（1）快速的裂變反應(yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，把核能用于和平建設(shè)事業(yè)，“核反應(yīng)堆”就是控制裂變反應(yīng)的裝置。
（2）原子彈、核電站都是根據(jù)核裂變的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；核電站屬于可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
輕核聚變：兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時(shí)釋放出能量的過程。
氘核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子）和氚核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子）在超高溫下聚合成新的原子核——氦核，并釋放出1個(gè)中子，同時(shí)釋放巨大的能量
釋放能量情況：質(zhì)量相同的核燃料，核聚變反應(yīng)釋放的核能比核裂變反應(yīng)釋放的核能要多得多
應(yīng)用：氫彈是根據(jù)核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽的內(nèi)部在不停地發(fā)生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量。
裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大原子核分裂為較小原子核的過程 質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成較大原子核的過程
條件 用中子轟擊較大原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可利用核反應(yīng)堆控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度 目前，核聚變反應(yīng)速度還不能人為控制
應(yīng)用 原子彈、核電站 氫彈
1．原子核的裂變和聚變都會(huì)產(chǎn)生一些放射性物質(zhì)，如α射線、γ射線、X射線、β射線等。
2．大量放射線對(duì)人畜會(huì)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(hù)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。
能量的轉(zhuǎn)化與守恒
1．能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變，這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
2．能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)最基本的規(guī)律。“永動(dòng)機(jī)”是不可能成功的，因?yàn)樗`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。
能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性：例如熱能可以從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體；可燃物可以通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但不可能將內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化成化學(xué)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(fèi)和損失；改進(jìn)機(jī)械設(shè)備。
題型一內(nèi)能的概念
[典例1]如圖所示，燒瓶內(nèi)盛少量水，給瓶內(nèi)打氣，可看到瓶塞跳起，在這個(gè)過程中，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．給瓶內(nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)瓶內(nèi)氣體做功
B．瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)氣體溫度升高
C．給瓶內(nèi)打氣時(shí)，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加
D．瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)氣體對(duì)外做功
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】關(guān)于溫度、比熱容、熱量、內(nèi)能，以下說法正確的是（　　）
A．一塊0℃的冰與同等質(zhì)量0℃的水的內(nèi)能相等
B．一個(gè)物體吸收了熱量，它的溫度一定會(huì)升高
C．升高相同溫度時(shí)，吸收熱量越多的物體比熱容越大
D．熱量也有可能從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體轉(zhuǎn)移
題型二分子熱運(yùn)動(dòng)
[典例2]小華在家學(xué)做菜，廚房里菜香四溢，這個(gè)現(xiàn)象說明：(　 　)
A．分子間存在空隙 B．分子間存在引力
C．分子間存在斥力 D．分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】如圖所示，圖甲是一個(gè)鐵絲圈，中間松松地系著一根棉線；圖乙是浸過肥皂水并附著肥皂液膜的鐵絲圈，其上形成一層肥皂液薄膜；圖丙表示用手輕輕地碰一下棉線的任意一側(cè)；圖丁表示這圖的肥皂液膜破了，棉線被拉向另一側(cè)，這一實(shí)驗(yàn)說明了（　　）
A．物質(zhì)是由大量分子組成的
B．分子間有間隙
C．分子間存在著引力
D．組成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
題型三改變物體內(nèi)能的方式
[典例3]下列事例中，改變物體內(nèi)能的途徑與其他三項(xiàng)不同的是(　 　)
A．柴火燒水 B．壓縮空氣發(fā)熱 C．冬天搓手取暖 D．鉆木取火
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖所示，向裝有少量水的燒瓶緩慢打氣，突然塞子跳起來，同時(shí)瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白霧”，關(guān)于該現(xiàn)象說法正確的是（　　）
A．白霧是水蒸氣 B．瓶內(nèi)氣體溫度升高
C．瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加 D．瓶內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功
題型四 比熱容的理解和應(yīng)用
[典例4]水具有比熱容大的特點(diǎn)，如圖現(xiàn)象中與此特點(diǎn)無關(guān)的是（　　）
A．海邊的晝夜溫差較小 B．空調(diào)房間里放盆水可以增加濕度
C．冬天暖氣設(shè)備用熱水供暖 D．用水冷卻汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖1所示，規(guī)格相同的容器裝了相同質(zhì)量的純凈水。用不同加熱器加熱，忽略散熱，得到圖2所示的水溫與加熱時(shí)間的圖線。
（1）某時(shí)刻溫度計(jì)示數(shù)如圖1乙所示，此時(shí)乙的溫度為 　　℃。
（2）如圖2在第3min，　　（選填“甲”或“乙”）液體的分子運(yùn)動(dòng)得更劇烈。
（3）甲液體第1min的內(nèi)能 　　第2min的內(nèi)能（選填“大于”、“等于”或“小于”）。
（4）根據(jù)圖2所示信息，加熱到第2min，甲吸收的熱量為Q甲，乙吸收的熱量為Q乙，則Q甲　　Q乙（選填“大于”“等于”或“小于”），依據(jù)是 　　。
題型五 熱機(jī)的理解及沖程判斷
[典例5]1862年，法國人德羅夏提出內(nèi)燃機(jī)的四沖程循環(huán)理論：①汽缸向外運(yùn)動(dòng)造成的真空將混合氣體燃料吸入汽缸；②通過汽缸向內(nèi)運(yùn)動(dòng)對(duì)進(jìn)入汽缸里的燃料進(jìn)行壓縮；③高壓燃燒氣體產(chǎn)生巨大爆發(fā)力；④將已經(jīng)燃燒的廢氣從汽缸中排出。四沖程循環(huán)理論提及的“巨大爆發(fā)力”由圖甲中的 　　（填圖中字母）沖程實(shí)現(xiàn)。老師在重復(fù)演示“做功改變內(nèi)能”實(shí)驗(yàn)（圖乙）之間，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的與內(nèi)燃機(jī)的 　　（填“吸氣”“壓縮”“做功”或“排氣”）沖程的原理相似。
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】（1）如圖1甲所示是四沖程汽油機(jī)工作示意圖，其中壓縮沖程是把　　能轉(zhuǎn)化為　　能。
（2）如圖2甲、乙所示，是我們課堂演示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，與壓縮沖程原理相同的是　　。
（3）如圖2丙是生活中常用的熱水器，當(dāng)注入一定量的熱水后，立即塞上軟木塞，有時(shí)軟木塞會(huì)跳
起來，這一過程瓶內(nèi)氣體通過　　改變了內(nèi)能。
題型六 熱值及熱量的相關(guān)計(jì)算
[典例6]把質(zhì)量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，至少需要完全燃燒 　　g的酒精。
上述過程中，水的內(nèi)能增加是通過 　　（填“做功”或“熱傳遞”）的途徑實(shí)現(xiàn)的。【已知：水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），酒精的熱值為3.0×107J/kg】
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】一個(gè)成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為6.6×106J，這些能量相當(dāng)于完全燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為 　　J/kg；干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值將 　　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
題型七 核能的利用
[典例7]大力發(fā)展核能是解決能源危機(jī)的主要出路之一。如圖是核電站工作流程圖，關(guān)于流程圖中各裝置的能量轉(zhuǎn)化，合理的是（　　）
A．核反應(yīng)堆：核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．蒸汽輪機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．發(fā)電機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
D．應(yīng)用：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練7】2020年4月2日，中科院的“人造太陽”EAST實(shí)現(xiàn)1億度運(yùn)行近10秒，為目前世界最長，其原理如圖1。
（1）“人造太陽”獲得核能的方式是 　　。
（2）“人造太陽”實(shí)驗(yàn)從上世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了半個(gè)多世紀(jì)。下列觀點(diǎn)中（圖2），屬于支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究的是：　　（可多選）。
題型八 能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律
[典例8]太陽能公路由三層組成：最上層為半透明的保護(hù)層，保護(hù)內(nèi)部元件的同時(shí)也可以讓太陽光透過；中間層為太陽能電池，用來產(chǎn)生電力；最底下的一層則用來隔絕土壤的濕氣，避其影響到內(nèi)部的線路。該設(shè)計(jì)可以將電力儲(chǔ)存起來供給照明，同時(shí)也可以起加熱的作用，避免冬天路面結(jié)冰。下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．中間層太陽能電池主要是利用太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B．最底層主要是為防止電路短路
C．該設(shè)計(jì)可以起加熱的作用，是利用電流的熱效應(yīng)
D．冬天路面結(jié)冰，人容易摔倒是因?yàn)榻佑|面越光滑，摩擦力越小
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練8】十八世紀(jì)，瓦特發(fā)明的冷凝器蒸汽機(jī)，推動(dòng)了人類第一次工業(yè)革命。如圖為利用瓦特蒸汽機(jī)提升物體的工作示意圖，蒸汽機(jī)的工作原理為：打開閥門A、關(guān)閉閥門B，高壓蒸汽進(jìn)入汽缸，推動(dòng)活塞上行。當(dāng)活塞到達(dá)汽缸頂部時(shí)，關(guān)閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進(jìn)入冷凝器，汽缸內(nèi)壓強(qiáng)減小，活塞下降。如此循環(huán)往復(fù)。
（1）蒸汽推動(dòng)活塞上行過程中，能量轉(zhuǎn)化是　　。
（2）蒸汽機(jī)活塞上行過程與汽油機(jī)的　　沖程相似。
（3）蒸汽機(jī)工作時(shí)，汽缸內(nèi)部壓強(qiáng)為1.1×106帕，若活塞面積為0.1米2，則活塞受到蒸氣的壓力是多少？
（4）蒸汽機(jī)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過杠桿和定滑輪對(duì)重物做功。若物體質(zhì)量為200千克，活塞每次上升高度為0.6米，則活塞上升一次蒸汽機(jī)對(duì)物體做了多少有用功？假設(shè)活塞每分鐘向上運(yùn)動(dòng)100次，該蒸汽機(jī)對(duì)物體做有用功的功率為多少？
1．（2023春 蘭山區(qū)期末）對(duì)于分子的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（　　）
A．固體很難被壓縮，說明固體分子間無空隙
B．液體可以流動(dòng)，說明液體分子間不存在引力
C．塑料吸盤擠出空氣后能“吸”在墻壁上，說明分子間存在吸引力
D．可以聞到遠(yuǎn)處的花香，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
2．（2023春 大慶期末）關(guān)于如圖所示的四幅圖中，下列說法中正確的是（　　）
A．甲圖所示中二氧化氮的密度大于空氣的密度，因此不能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象
B．乙圖所示中紅墨水在熱水中比在冷水中擴(kuò)散快，說明擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān)
C．丙圖所示中將一定量的水與酒精混合后總體積變小，是由于酒精蒸發(fā)了
D．圖丁中瓶塞跳起來時(shí)瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，說明瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大
3．（2023春 徐匯區(qū)校級(jí)期末）下列說法中，能夠反映物體吸收熱量與物質(zhì)種類有關(guān)的是（　　）
A．相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量相同。
B．不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量不同。
C．相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量不同。
D．不同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高不同溫度時(shí)，吸收的熱量相同。
4．（2023 武漢模擬）如圖所示，燒瓶內(nèi)盛少量水。給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧。瓶塞跳出的這個(gè)過程中下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減小
B．瓶內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)加劇
C．瓶內(nèi)氣體通過熱傳遞方式改變了其內(nèi)能
D．該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)壓縮沖程相同
5．（2023 西寧二模）某汽油機(jī)工作時(shí)的能量損失情況是：汽缸散熱損失30%，廢氣帶走35%，機(jī)械摩擦及其它損耗總和為10%。已知汽油熱值為4.6×107J/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．該汽油機(jī)工作的效率是25%，工作時(shí)汽油燃燒釋放能量的75%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，獲得的機(jī)械能為2.3×107J
C．若該汽油機(jī)消耗2kg汽油，損失的能量為3.22×107J
D．經(jīng)過不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，汽油機(jī)的效率可以提高到100%
6．（2023 臨江市四模）在抗擊“新冠肺炎”的戰(zhàn)斗中，醫(yī)務(wù)人員工作時(shí)所采取的許多措施和用到的醫(yī)療器械，都包含著物理知識(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．用注射器給病人注射藥液，利用了大氣壓的知識(shí)
B．測量體溫的水銀體溫計(jì)，利用了液體熱脹冷縮的性質(zhì)
C．用電蒸鍋蒸煮醫(yī)療器械，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．噴灑消毒液的噴霧器，運(yùn)用了流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的知識(shí)
7．（2023春 商水縣期末）逍遙胡辣湯是中華風(fēng)味名吃之一，也河南周口的特色美食，辣味醇郁、湯香撲鼻，如圖所示。湯香撲鼻說明分子在永不停息地 　 　著；濃郁的湯汁“粘”在勺子上，說明分子間存在 　 　。
8．（2023春 長安區(qū)校級(jí)期末）用如圖所示的裝置演示氣體擴(kuò)散現(xiàn)象，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，另一瓶裝有空氣。
（1）裝二氧化氮?dú)怏w的應(yīng)是 　 　（選填“A”或“B”）瓶。
（2）抽掉玻璃板，放置一段時(shí)間后，兩瓶內(nèi)的氣體顏色均變紅，這個(gè)現(xiàn)象說明了 　 　，氣體混合均勻后，氣體分子 　 　（選填“繼續(xù)”或“停止”）運(yùn)動(dòng)。
（3）若實(shí)驗(yàn)溫度分別為①0℃、②4℃、③20℃、④30℃，則在 　（填序號(hào)）溫度下氣體擴(kuò)散最快。
9．（2023 鞍山）如圖所示的汽油機(jī)處于 　 　（選填“壓縮”或“做功”）沖程，這個(gè)沖程將 　 　能轉(zhuǎn)化為 　 　能。某單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度是2400r/min，則此汽油機(jī)每秒對(duì)外做功 　 　次。
（2023 邗江區(qū)二模）如圖甲所示，用兩個(gè)玻璃杯做“棉紗滴水實(shí)驗(yàn)”，過一段時(shí)間后
　（a/b）杯中的棉紗末端有水滴出。圖乙為某轎車輸出的能量與輸入能量之間的關(guān)系圖，圖中損失的化學(xué)能可以使質(zhì)量為8kg的水溫度升高 　 　℃[水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃）]。轎車剎車時(shí)，由于摩擦，轎車損失的機(jī)械能不能自動(dòng)地集起來再次開動(dòng)轎車，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有 　 　。
11．（2023春 河源期末）中國空間站太空授課2022年3月23日下午，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講，仍是由神舟十三號(hào)飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富相互配合進(jìn)行授課。在軌演示了太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)、液橋演示實(shí)驗(yàn)、水油分離實(shí)驗(yàn)、太空拋物實(shí)驗(yàn)等一系列炫酷又好玩的實(shí)驗(yàn)。
（1）如圖1所示，在天宮課堂“液橋”實(shí)驗(yàn)中，兩塊透明板上的水球接觸后合成一個(gè)，說明分子間存在 　 　；然后將兩塊透明板分開，中間形成一個(gè)長約10cm的液橋，如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)在地面上完成，液橋的最大長度會(huì) 　 　（變長/不變/變短），這是因?yàn)槭艿搅?　 　影響。
（2）在太空拋物實(shí)驗(yàn)中，冰墩墩充當(dāng)了回“助教”，冰墩墩在離手后，由于具有 　　仍能向前運(yùn)動(dòng)。
（3）如圖2所示，王亞平做了一個(gè)有關(guān)浮力的實(shí)驗(yàn)，在太空中，乒乓球并沒有像在地面一樣浮在水面，而是停留在了水中，這是因?yàn)樵诳臻g站內(nèi)的物體幾乎不受就不能形成對(duì)乒乓球向上和向下的壓力差，即不受浮力。所以在空間站，如果在裝滿水的礦泉水瓶底扎一個(gè)小孔（瓶蓋沒蓋上），會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是 　 　。
A．水從瓶里噴出
B．氣泡鉆進(jìn)瓶里
C．水不會(huì)從瓶里噴出，氣泡也不會(huì)鉆進(jìn)
12．（2023春 鹽城期中）為了比較兩種燃料的熱值，小明采用如圖甲所示的兩套完全相同的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒杯內(nèi)水的初溫和質(zhì)量相同，實(shí)驗(yàn)中忽略熱量損失。
（1）實(shí)驗(yàn)前調(diào)整鐵夾A的位置，其目的是使 　 　（選填“石棉網(wǎng)”或“溫度計(jì)”）處于適當(dāng)?shù)母叨取?br/>（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制燃料燃燒的 　 　（選填“時(shí)間”或“質(zhì)量”）相同，根據(jù) 　 　比較燃料燃燒放出熱量的多少。
（3）小明選用了燃料a和燃料b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)燃料燃盡后，小明根據(jù)各個(gè)時(shí)刻燒杯中的水溫，繪制了如圖乙所示的圖像，則可初步判斷燃料 　 　的熱值大。
（4）另一組的小華也用圖甲的兩套完全相同的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并重新在燒杯內(nèi)加入初溫和質(zhì)量相同的水，在燃料燒完后也畫出了水的溫度隨時(shí)間變化的圖像如圖丙所示，根據(jù)丙圖像，燃料1和燃料2的熱值之比為 　 　。
13．（2023 啟東市二模）守護(hù)我國南沙、西沙群島的是漁政311船，它是我國目前噸位最大、設(shè)備最先進(jìn)、航速最快的漁政執(zhí)法船，該船滿載時(shí)總質(zhì)量為4.5×103t，最大航速為15m/s，當(dāng)船以最大航速巡航時(shí)受到的海水阻力為2.0×106N，g取10N/kg，q燃油＝4.0×107J/kg。求：
（1）漁政船以最大航速勻速巡航20min通過的路程；
（2）滿載時(shí)該船受到的浮力；
（3）若漁政船的燃油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)效率為30%，漁政船以最大航速勻速巡航20min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量。
14．（2023 張家港市校級(jí)模擬）某物理興趣小組的同學(xué)，用天然氣給10kg的水加熱，同時(shí)繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時(shí)間變化的圖線，若在6min內(nèi)完全燃燒了0.12kg的天然氣（每分鐘放熱相同）。水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），天然氣的熱值為5×107J/kg。
（1）完全燃燒0.12kg天然氣釋放的熱量為多少？
（2）“2～4min”水吸收的熱量為多少？
（3）在燒水過程中，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”哪個(gè)時(shí)間段熱效率最高？最高熱效率為多少？
15．（2023 渝中區(qū)校級(jí)三模）小魯家安裝了燃?xì)鉄崴鱽硖峁崴Ｈ绻◆斚匆淮卧栌脽崴?0kg，設(shè)水通過熱水器之前溫度為25℃，經(jīng)過熱水器后溫度升高到40℃，這40kg的水通過熱水器過程中吸收的熱量為 　 　J，若天然氣完全燃燒釋放熱量的60%被水吸收，需要消耗 　 　m3天然氣。[天然氣的熱值取4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
1．（2023 襄陽自主招生）有兩個(gè)溫度和質(zhì)量都相同的金屬球，先把甲放入盛熱水的杯中，熱平衡后，水溫降低了Δt，把甲球取出，再將乙球放杯中，熱平衡后水溫又降低了Δt，則甲球的比熱容乙球的比熱大小關(guān)系是（　　）
A．甲球比熱容大于乙球比熱容
B．甲球比熱容小于乙球比熱容
C．甲球比熱容等于乙球比熱容
D．以上三種情況都有可能
2．如圖甲所示是小聰同學(xué)“探究固體的熔化過程”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是他描繪出的溫度隨時(shí)間變化的圖象，則下列說法正確的是（　　）
A．燒杯內(nèi)的水溫度升高，含有的熱量也隨之增多
B．B、C兩點(diǎn)的溫度相同，具有的內(nèi)能也相同
C．該物質(zhì)液態(tài)的比熱容大于固態(tài)時(shí)的比熱容
D．隨著酒精燈中酒精量的減少，酒精的熱值也在減小
3．（2023 泰山區(qū)自主招生）2017年5月18日，我國宣布可燃冰試采成功！中國成為世界上第一個(gè)掌握這項(xiàng)開采技術(shù)的國家，可燃冰是天然氣和水分子在低溫高壓下結(jié)合的水合物。因形似冰塊卻能燃燒而得名。科學(xué)家估算，其資源量甚至能夠滿足人類使用1000年，0.1m3天然氣完全燃燒可釋放4.2×106J熱量，若這些熱量被水完全吸收，可使 　100　kg水溫度升高10℃[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
4．以汽油為燃料的汽車，在水平路面上以20m/s的速度勻速行駛，通過50km路程中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功為3.45×107J，已知汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功效率為25%，汽油的熱值q汽油＝4.6×107J/kg。求汽車在這段路程中：
（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（2）小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率；
（3）消耗汽油的質(zhì)量。
5．空氣流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)能夠發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等（如圖所示）。風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)輪機(jī)葉片受到風(fēng)力的推動(dòng)后轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。某地的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪正面迎風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是7200kg，該地的空氣密度是1.2kg/m3． 已知空氣動(dòng)能與空氣質(zhì)量成正比，且1kg空氣在不同的速度（V）時(shí)的動(dòng)能（E）如下表所示。
E（J） 2 8 18 32 50
V（m/s） 2 4 6 8 10
（1）當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘通過葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣體積是多少立方米？若煤的熱值3.2×107J/kg，那么這樣的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1h內(nèi)獲得的風(fēng)能與完全燃燒多少千克的煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當(dāng)？
（2）當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，1s鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是多少千克？若在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)能對(duì)外提供5.4×104J的電能，那么這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）科學(xué)家認(rèn)為，理想空氣發(fā)電廠應(yīng)建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？
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