資源簡介

總復習（七）：能量轉化及守恒定律
二.
教學目標：
1.
了解幾種形式的能量：內能、電能、核能、化學能、太陽能及其轉化。
2.
掌握內能、電能、核能、化學能的概念。
3.
掌握能量轉化及守恒定律。
4.
掌握焦耳定律，了解電熱器的構造和使用。
5.
學會用能量轉化和守恒的思想分析自然過程。
6.
學會與能量有關的簡單計算。
7.
了解能源與社會。
三.
知識要點：
1.
一種運動形式對應一種能量形式：
?運動形式
能量形式
機械運動
機械能
分子運動
內能
電荷運動
電能
化學運動
化學能
光運動
太陽能
原子核的運動變化
核能
?
2.
幾種常見的能量：
內能：
①熱運動：物體內大量分子的無規則運動叫熱運動。
②內能：物質分子間存在相互作用的引力和斥力。分子在永不停息地做無規則運動。物體內所有分子熱運動的動能與分子勢能之和統稱為物體的內能。內能的單位也是焦。
③改變物體內能的方法：做功和熱傳遞。也是人類利用內能的兩種方法。
④熱量：在熱傳遞中，物體放出或吸收的熱的多少叫熱量。熱量只有在熱傳遞中才有意義。在沒有做功時，熱量其實就是物體改變的內能，它的單位也是焦。
⑤比熱：為了表示相同質量的不同物質升高相同的溫度或降低相同的溫度吸收或放出的熱量不等這一熱學性質，引入比熱這一物理量。單位質量的某種物質，溫度升高或降低1℃吸收或放出的熱量叫做這種物質的比熱。單位是：焦/（千克·℃）
⑥熱量的計算：
吸熱公式：
⑦燃料的熱值：1千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量。
熱值反映該燃料的優劣，熱值由燃料本身決定。
⑧內能的利用：人類的發展史包含對內能利用的歷史。主要是用來獲取熱量（熱傳遞，如各種爐灶）和獲取機械能（做功，如各種熱機）。熱機的一個工作循環由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。壓縮沖程機械能轉化為熱能，做功沖程熱能轉化為機械能。爐灶和熱機都有個效率問題和環境污染問題。造成污染的主要是廢氣、粉塵、噪音。
核能：
①原子核在轉變過程中所釋放的能量叫核能。核能從原子核內部釋放，比化學能大得多，核能釋放的途徑是重核裂變和輕核聚變。
②地球上的能量歸根到底來自于兩個方面：太陽能和地球本身的核能。
③太陽是通過內部熱核聚變反應，不斷地向周圍空間輻射光和熱。
④地球對太陽能的吸收：一是升高溫度，以內能的形式吸收。二是通過化學作用或植物的光合作用，將太陽能轉化為物體體內的化學能或生物質能儲存起來。
電能：
①電能是電流運動所具有的能。
②電能是眾多形式能量中最容易獲得也最容易轉化為其它形式能量的一種能量。
③人類將電能方便地轉化成所需要的能量：
電熱器——電能轉化為熱能；電燈——電能轉化為光能和熱能；
電動機——電能轉化為機械能；揚聲器——電能轉化為聲能
④電熱器是利用電流熱效應工作的。電流發熱計算公式
若電能全部轉化為熱能，則
若電能只是部分轉化為熱能，則
3.
能量守恒定律：能量既不消滅，也不能創生。它只能從一種形式轉化為另一種形式或從一物體轉移到另一個物體。在轉化和轉移的過程中能量的總量保持不變。
能量守恒定律是自然界重要的規律，它指導人類的生活和生產活動。
4.
能源與社會發展：
能源家族
①化石能源：千百萬年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的能源。
②一次能源：從自然界直接獲取的能源。
③二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源。
④生物質能：由生命物質提供的能量。
⑤不可能在短期內從自然界中得到補充的能源屬于不可再生能源。
能源的三次技術革命
①第一次能源技術革命的標志是鉆木取火。人類從利用自然火到利用人工火的轉變，導致了以柴薪作為主要能源的時代的到來。
②第二次能源技術革命的標志是蒸汽機的發明。人類從此逐步以機械動力大規模代替人力和畜力，人類的主要能源由柴薪向煤、石油等化石能源轉化。
③第三次能源技術革命的標志是發明了可以控制核能釋放的裝置——核反應堆。核電已經成為一種相當成熟的技術，由于核電比火電更清潔、安全、經濟，核能在許多發達國家已經成為常規能源。
能源的轉移和轉化的方向性
①內能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，不能相反。
②由于某些摩擦而使動能轉化的內能，雖然沒有消失，但不能利用。
③能量是在轉化或轉移過程中才能得以利用，是有條件和代價的。
能源與環境
①能量失控會造成危害。火災是一種典型的失控能量釋放，大部分火災是由于不遵守安全規則引起的，火災的直接原因是亂丟火種，輸電線破損和超負荷運行引起的。
②能源消耗對環境的影響，大量燃燒化石能源勢必造成空氣污染和溫室效應的加劇。
能源危機和未來的理想能源
①由于人類消耗能量迅速增長，化石能源不能長期滿足人類的要求，將會出現能源危機，新能源的開發和利用勢在必行。
②理想能源的四個條件：
第一，必須足夠豐富，可以保證長期使用；第二，足夠便宜，可以保證多數人用得起；第三，相關技術必須成熟，可以保證大規模使用；第四，必須足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環境。
【典型例題】
例1.
在炎熱的夏天，赤腳走在河岸邊，你會感到砂石燙腳，再走入河中時，覺得河水涼快，這是為什么？
解析：砂石的比熱小于水的比熱，夏天在相同的日照即吸收相同的熱量時，砂石升高的溫度高于水升高的溫度。因此，人在砂石上感到燙腳，再走入水中，水的溫度低于砂石溫度，又會感覺涼快。
例2.
某些液體吸收了2.1×104J的熱量后，其溫度由25℃升高到35℃，請你再添加一個適當的條件，使之變成一道計算題，并求解。
解析：補充條件：液體質量為1kg，求液體比熱
例3.
在鋁壺中放入3kg溫度是20℃的水，將它加熱至100℃，所需的熱量［c水＝4.2×103J/（kg·℃）］
A.
等于1.008×105J
B.
大于1.008×105J
C.
小于1.008×105J
D.
條件不足無法確定
解析：
∴應選B
例4.
最近我國一些城市出現了環保汽車，該車型采用“清潔燃料”加“汽油”雙燃料系統，使尾氣中有害氣體的成分降低了80%。這種燃料是氣態碳氫化合物，在微微加壓的情況下即變為液體而儲存于鋼瓶中，加裝到汽車供油系統。當向發動機供“油”時，該燃料在鋼瓶中逐漸汽化，然后進入氣缸被點燃，從而產生動力。
（1）根據下表可知，最適合作為清潔燃料的物質是_____________（填化學式）
?化學式
沸點（℃）
-164
-89
-0.5
69
?
（2）該物質在氣缸內充分燃燒后的產物是__________和__________。
（3）在該汽車的四沖程工作循環中，圖中能實現內能轉化為機械能的是__________圖。
解析：（1）
（2）
（3）B
這是一道綜合知識很強的題，近年中考出題方向向這方面靠攏。
例5.
A、B、C、D四個相同的容器，里面分別裝有質量相等、溫度相同的水，現用相同的電阻絲做成線圈（長度與線圈的圈數成正比），如圖所示連入電路，并分別放入A、B、C、D四個容器里，若同時開始通電，經過一段時間后，水溫升得最高的容器是（
）
解析：B最高，AB相比用
【模擬試題】（答題時間：40分鐘）
一、選擇題（第5小題為多選，其余為單選）
1.
由可知（
）
A.
比熱容與物體吸收的熱量成正比
B.
比熱容與物質的質量成反比
C.
比熱容跟物質的溫度有關
D.
以上說法均錯誤
2.
用兩個酒精燈分別給質量相等的甲、乙兩種物質加熱，若在相等的時間內，它們吸收的熱量相等，則下列判斷正確的是（
）
A.
甲、乙兩種物質的比熱容一定相等
B.
甲、乙兩種物質的溫度變化一定相等
C.
溫度變化大的物質比熱容大
D.
溫度變化大的物質比熱容小
3.
下列說法中，能反映物體放出熱量多少跟物體降低的溫度有關的是（
）
A.
相同質量的同種物質，降低不同的溫度，放出的熱量不同
B.
相同質量的不同物質，降低相同的溫度，放出的熱量一般不同
C.
不同質量的同種物質，降低相同的溫度，放出的熱量不同
D.
不同質量的同種物質，降低不同的溫度，放出的熱量一般不同
4.
下列做法中不是利用水的比熱容較大的是（
）
A.
炎熱的夏天在室內地上灑水感到涼爽
B.
用水做內燃機的冷卻液
C.
在城市里修建人工湖，除了美化環境外，還能調節周圍的氣候
D.
供暖系統使用熱水循環供暖
5.
下列說法中錯誤的是（
）（多選）
A.
質量相等的物質，吸收相等的熱量，升高的溫度一定相等
B.
一桶水的比熱容比一杯水的比熱容大
C.
單位質量的某種物質，溫度升高1℃吸收的熱量大于它降低1℃放出的熱量
D.
沿海地區比內陸地區晝夜溫差小，是因為水的比熱容大于泥土的比熱容
6.
質量相等，初溫相同的a、b兩種不同液體，分別用兩個完全相同的加熱器加熱，加熱過程中，溫度隨時間變化的圖線如圖所示。根據圖線，比較兩液體的比熱容，結果是（
）
A.
a液體的比熱容大
B.
b液體的比熱容大
C.
兩種液體的比熱容一樣大
D.
無法判斷
7.
有甲乙兩臺汽油機，若在同樣時間內甲所做的有用功是乙的2倍，甲的效率是25%，乙的效率是20%，則在同樣的時間內，甲、乙兩機消耗的汽油之比是（
）
A.
5：8
B.
8：5
C.
5：2
D.
2：5
8.
單缸四沖程汽油機飛輪的轉速為1200轉/分，每秒鐘做功沖程出現的次數和曲軸轉動的周數為（
）
A.
20次和20周
B.
20次和10周
C.
10次和20周
D.
10次和10周
9.
下列現象中，屬于內能轉化為機械能的是（
）
A.
用打氣筒打氣，氣筒壁發熱
B.
鋸木頭時，鋸條發熱
C.
用電熨斗熨衣服
D.
炮彈里的火藥燃燒產生的高溫高壓氣體將彈殼炸開
10.
曾記否，恐怖分子利用劫持的客機，對美國的多個目標實施攻擊，其中，一架質量為104t，約載51t燃油的波音757飛機，水平撞擊世貿大樓的北部塔樓；另一架質量為156t，約載35t燃油的波音767飛機，則水平撞擊南部塔樓，使兩大樓產生幅度1m的晃動和猛烈的燃燒。一個多小時后兩幢110層的高樓相繼倒塌，造成數千人的傷亡，使兩幢世貿大樓遭受重創的巨大能量是（
）
A.
飛機的重力勢能
B.
飛機的動能
C.
飛機的內能
D.
燃油燃燒產生的內能
二、填空與綜合題
11.
“城市尚余三伏熱，秋光先到野人家”，說明在陸游那個時代，人們就已察覺到城市暖于郊區。分析城市“熱島效應”的主要原因，一是工廠、交通工具排放大量的_________；二是建筑群、馬路中的砂石、水泥的_________小，在相同日照條件下溫度上升更明顯；三是城市水面小，水的_________吸熱少；四是樓群林立，空氣難以形成對流。
12.
許多公園里都設有供游人休息的石凳或木椅，在夏日陽光的照射下，用手摸石凳和木椅，感到石凳比木椅熱。對于這種現象的原因，張揚同學提出了以下幾種假設：
A.
石頭比木頭的溫度高
B.
石頭比木頭的比熱容小
C.
石頭比木頭的密度大
D.
石頭比木頭傳熱快
對這幾種假設你認為正確的是______________________________。
13.
蘋果從2m高的樹上落下越來越快；停止發動機后，電力機車牽引列車車廂前進一段距離；燃燒的氣體使火箭從地面升到高空。探究這些實例，可歸納出三個方面的物理概念和規律，具體表述為
（1）____________________________________________________；
（2）____________________________________________________；
（3）____________________________________________________。
14.
一把“220V，40W”的電烙鐵L，接在如圖所示的220V的電路中，當開關S閉合時，電烙鐵L可以正常使用。當電烙鐵暫不用時，為了避免電烙鐵過熱，可把開關S斷開，將電阻R串聯在電路中。此時電烙鐵L的實際功率為14.4W，問串聯電阻R的阻值應為多少？（設電烙鐵的電阻不隨溫度變化）
15.
小華分別用如圖甲所示的兩個完全相同的電加熱器給A、B兩種液體加熱，繪制它們的溫度隨時間變化的圖象，如圖乙所示。
（1）如果A、B兩種液體的質量相同，則_________液體的比熱容較大。
（2）如果A、B是同種液體，則_________液體的質量較大。
16.
小明學習了燃料的熱值知識后，自己設計一個實驗來比較煤油和菜籽油的熱值。他實驗時組裝了如圖所示的裝置。并每隔1min記錄了杯中水的溫度（見下表）。
加熱時間/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
甲杯水溫/℃
25
27
29
32
34
36
38
40
42
44
乙杯水溫/℃
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
（1）為了保證實驗結論的可靠，小明在實驗時應控制兩套裝置中相同的量有_______________________。
（2）通過表中記錄的數據，你認為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是_________。
（3）小明實驗前用天平測出了燒杯中水的質量及油燈中燃料的質量，并由記錄的數據，利用公式計算出水吸收的熱量。他想通過這些數據計算出煤油和菜籽油的熱值。你認為他的計算結果可靠嗎？為什么？
17.
材料A：一座10×106kW的燃煤電站，每年燃煤約3.5×106t，向大氣排放二氧化碳、二氧化硫、微塵及其它致病有害物質可達1.09×106t。（如圖A所示）
圖A
材料B：（如圖B所示）
圖B
（1）上述兩材料主要是針對_________而言的。圖A是燃煤電站工作時的外景，你發現的主要問題是___________________________（至少回答兩條）。圖B中發現的主要問題是___________________________。
（2）針對兩圖中的主要問題，你采取的措施是：圖A中的建議與措施___________________________。圖B中的建議與措施______________________________。
（3）上述現象很易讓人想到城市“熱島效應”，其形成的主要原因是什么？通過上述材料提出你對改善城市生態環境的一點有益建議。
（4）所產生的廢氣中有大量的，它將加劇地球的__________________，那么避免其產生的后果，人類應采取的措施有哪些？
【試題答案】
一、選擇題
1.
D
2.
D
3.
A
4.
A
5.
ABC
6.
B
7.
B
8.
C
9.
D
10.
D
二、填空與綜合：
11.
廢氣；比熱；蒸發（汽化）
12.
B
13.
①物體間力的作用是相互的。
②物體在力的方向上通過一段距離，則力對物體做功。
③不同形式的能量可以相互轉化
14.
電路中串聯
過程：
與R串串聯時
15.
①B
②B
16.
①水的質量；煤油和菜籽油的質量
②煤油
③不可靠，因為煤油和菜籽油并沒有完全燃燒，而且燃燒產生的熱量并沒有完全被水吸收。
17.
（1）環境污染：燃料燃燒不完全；煙氣帶走大量的熱，造成能量損失；煙氣污染大氣，過多的使用化石能源使得全球環境惡化，大氣污染、噪音污染嚴重。
（2）提高燃料的利用率，對煙氣進行能量回收，再處理。為理想能源進行廣泛應用，減少化石資源的使用，對污染源進行合理處理，安裝消聲器，安裝吸塵裝置等。植樹造林和種植草被，減小熱污染和噪聲污染。
（3）即CO2的溫度效應，（熱機的應用，燃料的燃燒，人都產生CO2氣體）種植成片的樹林比種花、草為主的景點廣場對改善環境好；改善鍋爐的燃燒條件和使用較低污染的熱機；大力提倡使用清潔能源（如太陽能、電能）。
（4）溫室效應。人類可植樹造林、控制人口，減少對化石燃料的使用，推廣節能技術，使用清潔能源等。

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