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一、能的多种形式
考点1　列举能的多种形式(机械能、内能、电能、化学能、核能)　
能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有机械能、内能、电能、化学能、核能等。
二、内能
1．内能含义：构成物质的大量微粒(如分子、原子、离子等)做无规则运动而具有的能，俗称热能。任何物质都有内能。
2．物体温度越高，内能越大；温度越低，内能越小。
3．克服摩擦做功，能使物体的内能增加。
1．做功：对物体做功，物体的内能增加
；物体对外界做功，物体的内能减少。实质是能的形式发生了转化。
2．热传递：物体吸热，内能增加；物体放热，内能减少。实质是内能从高温物体传递到低温物体，或者内能从同一物体的高温部分传递到低温部分的过程。能的形式未发生转化。
注意：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
在热传递中，传递的能量多少叫热量。低温物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；高温物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。
1．化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
2．化学能与内能的转化
常见吸热反应：内能转变为化学能
大多数分解反应；大多数需要加热或高温条件下才能进行的反应。
常见放热反应：化学能转变为内能
燃烧；中和反应；金属与酸反应；一般化合反应(如生石灰和水反应)。
三、热机
考点6　说出汽油机的工作过程，知道汽油机的能量转化　
1．热机是指各种利用内能做功的机械。热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。
2．热机的四个冲程：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程。
四、核能的利用
1．含义：原子核是可以改变的，且在有些改变的过程中还会释放出巨大的能量，这种能量叫做核能。
2．获得核能的途径
重核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成两个新原子核，并释放出能量的过程。
原子弹：根据核裂变的原理制成。
轻核聚变：两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。
氢弹：根据核聚变的原理制成。
1．原子核的裂变和聚变都会产生一些放射性物质，如α射线、γ射线、X射线、β射线等。
2．大量放射线对人畜会造成很大的伤害。如：建造核电站通常要修建很厚的水泥防护层，防止放射线外泄。
3．较小量的射线可以为人类做许多事。如：利用γ射线探伤；育种；放射线治疗肿瘤等疾病。
1．核电站原理：原子核裂变
五、能量的转化与守恒
1．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，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．能量的转化和守恒定律是自然科学最基本的规律。“永动机”是不可能成功的，因为它违背了能量的转化和守恒定律。
能量的转化与传递有一定的方向性：例如热能可以从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能，但不可能将内能自发地转化成化学能。
1．能量利用效率是指有效利用的能与总能量之比。
2．提高能量利用效率的方法：减少能量浪费和损失；改进机械设备。
例1、2020年12月17日，探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这次返回任务采用了高速再入轨道技术。如返回轨道图所示，返回器以“打水漂”的方式返回，避免了返回器由于速度过快存在燃烧殆尽的风险。以下有关返回器分析不正确的是（ ）
A．返回过程中，返回器始终机械能守恒
B．反弹过程中，返回器的动能部分转换为势能
C．返回过程中，返回器要克服摩擦力做功产生热能
D．刚进入大气层时，返回器的动能第二次比第一次小
例2、2021年9月，神舟十二号返回舱成功着陆。返回舱返航穿越大气层时外壁的内能会增大（如图），其主要原因是（　　）
A．大气对返回舱做功 B．返回舱对大气做功
C．大气向返回舱热传递 D．返回舱向大气热传递
例3、如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（　　）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
例4、利用核能发电(如图)是人们和平利用核能的一个重要方向，下列有关核电站的叙述正确的是( )
A．核反应堆利用核聚变原理来工作的
B．发电机工作时电能转化为化学能
C．能量转化顺序是:核能→内能→机械能→电能
D．核反应过程属于化学变化
例5、今年“十一”期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧）。
（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？_________
（2）汽车行驶230km牵引力做了多少功？_________
（3）汽车全程消耗汽油多少千克？_________
1.在演示压缩气体做功实验（如图甲所示）时，为帮助学生理解气体内能是在不断增大的，老师设计了改进实验（如图乙所示）。则在向内推动活塞的过程中，会看到温度显示器显示的温度（　　）
A．减小 B．不变 C．升高 D．先减小后升高
2.如图甲所示，把10℃牛奶放在初温60℃的热水中加热，每隔1分钟测量一下水和牛奶的温度，描绘出它们的温度随时间变化的图像（图乙所示）。下列说法中不正确的是（ ）
A．曲线E表示水的温度随时间的变化规律
B．牛奶吸收热量，温度上升
C．前十分钟内，水变化的温度小于牛奶变化的温度
D．从上述变化过程中可以得出水的比热容比牛奶的比热容大
3.2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞，成功发射。如图，火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而获得向前的动力。下列与火箭发动机燃烧室工作原理一致的冲程是（　　）
A． B． C． D．
4.2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该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
5．昆明冬天的早晨，会看到嘴里呼出的“白气”，这是_______现象。“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在标准大气压下，1g水温度升高1℃吸收的热量。那么1卡＝ _______J。一辆汽车发动机的效率是35%，那么该车完全燃烧1kg汽油做的有用功是___________J。[c水＝4.2× 103J/（kg·℃），q汽油＝4.6×107J/kg]
6．生活处处有科学，留心观察皆学问。厨房中也包含着很多科学知识，例如：
（1）炸油条、炸土豆用菜油；煮玉米、煮鸡蛋用水，这样可以对不同烹饪手段提供各自所需的______（洗填“热量”或“温度”）。
（2）如图所示，用炖盅炖汤，在大煲内的水沸腾过程中，煲盖不断跳动，这一过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的______冲程相似。
7．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓入家。一辆质量为1.5吨，使用汽油为燃料的小汽车，以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为46km，汽油的热值，小汽车发动机的效率为25%，求小汽车在这段路程中：
(1)发动机所做的功；
(2)消耗汽油的质量。
(3)若在一标准大气压下这些汽油全部用来加热20℃的水，能使730kg的水温度升高多少？
1．汽车紧急刹车时，轮胎温度急剧升高，内能增大，图中四个事例中改变物体内能的方式与之相同的是（　　）
A．钻木取火 B．金属勺放在热汤中
C．食品放入冰箱内 D．物体放在取暖器旁
2.做功和热传递均能改变物体的内能，下列方法中，通过做功来增加双手内能的是（　　）
A．对手哈气 B．来回搓手 C．捧电暖宝 D．放入热水
3.如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　）
A．B． C．D．
4.如图所示，用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热，它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（　　）
A．t1﹣t2时间内物质a的温度不变，所以内能不变
B．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量
C．温度从T1升高到T2时，物质a和物质b吸收的热量相等
D．物质b的比热容大于物质c的比热容
5.2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（　　）
A．核电站利用核裂变释放的核能 B．核反应堆将核能转化为内能
C．核反应堆中链式反应是可以控制的 D．核电站产生的核废料对环境没有污染
6.如图为核电站发电流程图。在发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（ ）
A．核能化学能机械能电能 B．核能内能机械能电能
C．核能机械能内能电能 D．核能内能化学能电能
7.曾经，航天领域似乎只是俄美两国的专利。然而就在近10年间，探索太空呈现多极化。从月球到火星再到其它行星的探测，中国的身影不断涌现，一时间，太空探索风起云涌，请你也来一起参与下列太空探索中的问题探讨：
（1）我国自主研制的“神舟”系列飞船都在酒泉卫星发射中心发射。用火箭推动“神舟”系列飞船上升过程中的能量转化是______ 。
（2）在完全失重的状态下进行科学实验，下列操作无法正常进行的有( )
A．用温度计测量温度 B．用电子表测时间 C．用过滤器过滤粗盐水D．用弹簧秤测拉力
E．用刻度尺测长度 F．用放大镜观察物体 G．用天平测质量H．用电流表测电流
8．如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃，此过程是通过___________的方式（选填“热传递”或“做功”）增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的___________冲程相同（选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”），某汽油机在一次工作中消耗了2kg油，对外做功为，则汽油机的效率是___________（汽油热值为）。
9.《今日早报》报道：杭州火车东站将新建一个屋顶光伏发电系统，屋顶光伏建设面积约为12万平方米,若每平方米面积上每分钟接收太阳能4.8×104焦，一天8小时日照，过程①的能量转化效率为25%。该系统与火力发电相比，预计每年可节约标准煤3281.01吨，每燃烧1吨标准煤产生的粉尘约为标准煤总质量的1%。试问：
（1）图中过程①实现将_____能转化为电能；过程③实现将电能转化为_____能；
（2）该系统一天能发电多少千瓦时_____？
（3）与火力发电相比，屋顶光伏发电一年可以减少_____千克粉尘的排放？该系统有什么优势_____？
答案及解析
例1、A
【解析】AC．返回过程中，飞船外壳与空气摩擦温度不断升高，这是通过做功的方式将机械能转化为内能，故返回器机械能不守恒，故A错误，C正确，故A符合题意；
B．反弹过程中，克服引力做功，返回器的动能部分转换为势能，故B正确，不符合题意；
D．刚进入大气层时，由于克服摩擦做功，所以，返回器的动能第二次比第一次小，故D正确，不符合题意。
例2、A
【解析】
AB．外界对物体做功，物体内能增大，物体对外界做功，内能减小，返回舱返航穿越大气层时，克服空气阻力做功，机械能转化为内能，大气对返回舱做功，返回舱外部内能增大，故A符合题意，B不符合题意；
CD．返回舱返航穿越大气层时外壁的内能会增大，通过做功的方式增大内能的，不是通过热传递的方式增大内能的，故CD不符合题意。
例3、C
【解析】
A．甲图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；乙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙，故A正确，不符合题意；
B．在热机的四个冲程中，只有丙冲程（做功冲程）做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意；
C．甲冲程是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误，符合题意；
D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。
例4、C
【解析】A．现在世界上的核电站都是利用核裂变发电的，故A错误；
B．由图知道，发电机工作时机械能转化为电能，故B错误；
C．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；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能；故能量转化的顺序正确的是核能→内能→机械能→电能，故C正确；
D．化学变化的前提是原子核不发生变化，核反应有新物质生成，原子核发生了变化，故D错误。
例5、 800N 7.36×108J 16kg
【解析】
(1)汽车总重力：
G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N，
汽车行驶时受到的阻力：
f＝0.05G＝0.05×1.6×104N＝800N，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
F＝f＝800N；
(2)汽车匀速行驶的距离
s＝230km＝2.3×105m，
牵引力做功：
W＝Fs＝800N×2.3×105m＝1.84×108J；
（3）由得：
＝7.36×108J，
因为Q放＝mq，所以汽车全程消耗汽油的质量：
。
答：(1)汽车发动机的牵引力是800N；
(2)汽车行驶230km牵引力做了1.84×108J的功；
(3)汽车全程消耗汽油16kg。
1.C
【解析】
在向内推动活塞的过程中，活塞对气体做功，内能增加，温度升高，看到温度显示器显示的温度升高。
2.D
【解析】
A．装有凉奶的奶瓶放在热水中要吸收热量，温度升高，由图乙可知， F 的温度不断升高，因此表示热奶的温度随时间变化的曲线，曲线 E 表示水的温度随时间的变化规律，故A正确，不符合题意；
B．图中所示牛奶吸收热量，温度上升，故B正确，不符合题意；
C．前十分钟内，水温度从60摄氏度到40摄氏度，牛奶温度从20摄氏度以下到40摄氏度 ，水变化的温度小于牛奶变化的温度，故C正确，不符合题意；
D．由于水和热奶的质量关系可能不同，因此我们不能仅凭图象判断水的比热容比牛奶的大，故D错误，符合题意。
3.C
【解析】
火箭的喷气发动机工作时，燃料燃烧产生高温高压的气体，经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力，使火箭发射出去，燃料燃烧时将化学能转化为内能，然后再将内能转化为火箭的机械能。
A．该图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，没有能量的转化，故A不符合题意；
B．该图中两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．该图中两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；
D．该图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，为排气冲程，没有能量的转化，故D不符合题意。
4.B
【解析】A．核电站是利用原子核裂变发生链式反应时释放的大量能量来发电的，故A正确，不符合题意；
B．汽轮机将水蒸气的内能转化为机械能，故B错误，符合题意；
C．发电机是根据电磁感应现象的原理制成的，故C正确，不符合题意；
D．电网在输送电能时，会产生热量，会消耗电能转化为内能，故D正确，不符合题意。
5． 液化 4.2 1.61×107
【解析】
冬天的早晨，会看到嘴里呼出的“白气”是一些液态的小水珠，是口中的水蒸气遇冷液化形成的。
1克水温度升高 1℃吸收的热量
所以1卡是4.2J。
完全燃烧1kg汽油放出的热量
发动机的效率是35%，那么有用功
6．（1）小汽车行驶的时间为
发动机所做的功
W=Pt=2×104W×2300s=4.6×107J。
（2）汽油完全燃烧释放的热量
Q=qm
又因为
所以
。
（3）4 kg汽油完全燃烧放出的热量为
升高的水温为
答：（1）发动机所做的功为4.6×107J。
（2）消耗汽油的质量4kg。
（3）若在一标准大气压下这些汽油全部用来加热20℃的水，能使730kg的水温度升高60℃。
1．A
【解析】
汽车紧急刹车时，轮胎与地面摩擦，克服摩擦做功，轮胎温度急剧升高，内能增大，是通过做功的方式改变内能的。
A．钻木取火是克服摩擦做功，属于做功改变物体的内能，故A符合题意
B．金属勺放在热汤中，金属勺吸收热量，是通过热传递改变内能，故B不符合题意；
C．食品放入冰箱内，食品放出热量，属于热传递改变内能，故C不符合题意；
D．物体放在取暖器旁边，会吸收热量，属于热传递改变内能，故D不符合题意。
2.B
【解析】
A．对手哈气时，手吸收热量，温度升高，属于热传递改变物体的内能，故A不符合题意；
B．来回搓手时，手的机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，故B符合题意；
C．电暖宝暖手时，手从电暖宝上吸收热量，属于热传递改变物体的内能，故C不符合题意；
D．手放入热水时，热水的内能转移到手上，属于热传递改变物体的内能，故D不符合题意。
3.C
【解析】
A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量转化，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
4.B
【解析】
A．根据图像可知，t1~t2时间内物质a的温度不变，但是由于不断吸热，所以内能增大，故A错误；
B．a、b为同种物质，则比热容相等；当加热时间都为t1时，二者吸收的热量相同，此时升高的温度b小于a。根据Q=cm△t可知，升高的温度与物体质量成反比，即b的质量大于a，故B正确；
C．根据图像可知，从从T1升高到T2时，a用的时间小于b的时间，即物质a吸收的热量小于b，故C错误；
D．根据图像可知，同样升高到T1，b用的时间比c小，即b吸收的热量小于c，但由于不知道bc的质量大小，不能判断bc的比热容大小，故D错误。
5.D
【解析】AC．核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，所以核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故AC正确，不符合题意；
B．核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意。
D．核废料是对环境污染很严重的，故D错误，符合题意。
6.B
【解析】在核反应堆中，核能转化为介质的内能，在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上。
7.化学能转化成机械能 C、G
【解析】（1）用火箭推动“神舟”系列飞船上升过程中，燃料中的化学能转化成飞船的机械能。
（2）用温度计测量温度、用电子表测时间、用弹簧秤测拉力、用刻度尺测长度、用放大镜观察物体、用天平测质量、用电流表测电流都与重力无关，故可以在失重的状态下进行；
而用过滤器过滤粗盐水和用天平测质量与重力有关，所以，在完全失重的状态下操作无法正常进行的有：C用过滤器过滤粗盐水、G用天平测质量。
8．做功 压缩 25%
【解析】
将空气压缩引火仪活塞迅速下压，棉絮被点燃，说明将活塞迅速下压，活塞对桶内空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，使筒内空气的内能增加，温度升高；是通过做功的方式增加筒内空气的内能。
压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与汽油机的压缩冲程相同；
汽油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J
汽油机的效率
。
9.太阳 化学 1.92×105千瓦时 32810.1 清洁无污染，减少雾霾合理即可
【解析】(1)由图知道，①是太阳光照射到太阳电池，是将太阳能转化为电能。
由图知道，③是将电能通过充放电控制器给蓄电池充电，将电能转化为电能储存起来。
(2)根据题意知道，太阳能转化为电能的效率是25%，所以，一天该系统的发电量
W=25%×4.8×104 J/（m2 min）×12×104 m2 ×8×60min=6.912×1011J=1.92×105 kW h
(3)根据题意知道，光伏发电每年可节约标准煤3281.01吨，又因为每燃烧1吨标准煤产生的粉尘约为标准煤总质量的1%，所以，一年可以减少粉尘的排放质量
m=3281.01t×1%=32.8101t=32810.1kg
使用光伏发电系统与火力发电相比，具有清洁无污染的优点
浙教版2022-2023学年上学期九年级科学期末专题复习（四）
内能、核能、能量转化与守恒
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典型例题
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典型例题
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