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第十一讲：能量转化与守恒
知识点一 分子的热运动
1. 扩散现象：说明一切物体内部的分子都在永不停息地 运动 。
2.人们把构成物体的大量分子的 无规则 运动叫作分子的热运动。分子的热运动与 温度 有关， 温度 越高，分子热运动越 快 。
【典例1.1】（2023广东）端午节期间，小明在家里煮粽子，粽香四溢说明（ ）
A．分子在不停地做无规则运动 B．分子间存在引力
C．分子间存在斥力 D．分子可以再分
【答案】A
【解析】端午节期间，小明在家里煮粽子，粽香四溢是因为粽子的分子在不停地做无规格运动，运动到空气中，属于扩散现象，故BCD不符合题意；A符合题意。
故选A。
【对点训练1.1】（2023山东泰安）小红在家学做菜，厨房里菜香四溢属于____________现象。
【答案】扩散
【解析】厨房里菜香四溢是由于分子在做无规则运动，在空气中扩散被鼻子闻到的，所以是扩散现象。
知识点二 分子间的作用力
分子间存在相互作用，既互相 吸引 ，又互相 排斥 。 当分子间相距几个分子大小时，主要表现为 引力 ；当分子间距接近到大约一个分子大小时，分子之间主要表现为 斥力 ；当分子间相距很远(超过10个分子大小的距离)时，分子间就基本没有相互作用了。
【典例1.2】（2023江苏无锡）如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物，该现象主要说明了（　　）
A．分子间有空隙
B．分子间存在吸引力
C．分子间存在排斥力
D．分子处在永不停息的无规则运动中
【答案】B
【解析】分子间存在着相互作用的引力和斥力。将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，甚至下方挂一重物也不分开，说明铅块之间存在着引力，进而说明分子间存在吸引力。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【对点训练1.2】（2023·湖南益阳）安化腊肉是益阳的传统美食之一，制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味。这一现象说明（　　）
A．物质是由大量分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动
C．分子之间存在斥力 D．分子之间存在引力
【答案】B
【解析】制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味，属于扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则的运动，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
知识点三 物体的内能
1. 物体内部所有分子做无规则运动的 动能 和分子相互作用的 势能 之和，称为物体的内能。
2.一切物体都具有 内 能，物体的内能与物体的 温度 、 质量 、 体积 、 状态 等有关。
3. “压缩空气发热”的实验和“蒸汽对外做功”的实验表明 做功 可以改变物体的内能。 “压缩空气发热”的实验中，活塞对筒内空气做了功，空气内能 增加 ，温度 升高 ，将 机械 能转化为 内 能。“蒸汽对外做功”的实验中，用酒精灯对试管中的水加热，水蒸气把软木塞冲出试管，水蒸气的内能 减小 ，温度 降低 ，水蒸气减少的 内 能转化为软木塞获得的 机械 能。
4. 热总是从 温度高 的物体传到 温度低 的物体，或者从物体的 高温部分 传到 低温部分 ，这种现象叫作热传递。热传递有三种方式： 热传导 、 热对流 和 热辐射 。
5. 在热传递过程中所传递的能量 叫作热量。 (热量是个过程量)
6. 大量实验与分析表明， 做功 和 热传递 都能改变物体的内能，且这两种方式在改变物体内能上是 等效 的。
【典例1.3】（2023湖南怀化）古代人们常用钻木取火，下列情况改变内能方式与其不同的是（　　）
A．甲图：冬天搓手取暖 B．乙图：小朋友溜滑梯臀部发热
C．丙图：热鸡蛋放在冷水中冷却 D．丁图：压缩空气使其内能增大
【答案】C
【解析】钻木取火实质是通过做功的方式改变物体的内能。
A．搓手取暖，双手克服摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故A不符合题意；
B．小朋友溜滑梯时，臀部克服滑梯摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故B不符合题意；
C．热鸡蛋放在冷水中，鸡蛋和水温度不同，内能从鸡蛋传给水，是通过热传递的方式改变物体内能，故C符合题意；
D．压缩空气时，对空气做功，使空气内能增大，故D不符合题意。
故选C。
【对点训练1.3】（2023江苏连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）
A．古人钻木取火 B．冬天双手摩擦取暖
C．一杯热水慢慢变凉 D．人从滑梯滑下臀部发热
【答案】C
【解析】A．古人钻木取火，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故A不符合题意；
B．冬天双手摩擦取暖，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故B不符合题意；
C．一杯热水慢慢变凉，热水放出热量，温度降低，通过热传递的方式改变物体的内能，故C符合题意；
D．人从滑梯滑下臀部发热，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故D不符合题意。
故选C。
比热容
1. 定义和符号：单位质量的物质，温度每升高(或降低)1℃吸收(或放出)的 热量 叫作这种物质的比热容。其符号为 C 。
2. 比热容的单位： 焦 /（千克·℃） ，读作焦每千克摄氏度，符号是 J /（kg·℃） 。
3. 水的比热容是 4.2×103J/kg·℃ ，表示 1 kg的水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为 4.2×103J 。
4. 比热容是物质的一种 特性 ，一般来说，不同物质的比热容值是不同的。
5. 沿海地区气温变化没有内陆地区气温变化显著，是因为水具有较大的 比热容 ，因此在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化比岩石与干泥土要 小 。生活中因为水的比热容大，经常用于冷却水（如图核电站的冷却塔）
6. 热量的计算
(1)物体温度升高时吸收热量的公式：
(2)物体温度降低时放出热量的公式：
(3)上述两个公式中，c表示 比热容 ，m表示质量，t 表示 初始温度 ，t表示 末态温度 。
【典例2.1】（2023江苏苏州）在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”，当出现如图所示风向时，通常（　　）
A．发生在白天，且陆地温度较高
B．发生在白天，且海水温度较高
C．发生在夜晚，且陆地温度较高
D．发生在夜晚，且海水温度较高
【答案】D
【解析】水的比热容较大，同样质量的水和沙石，吸收相同的热量（接受相同的太阳辐射能），沙石的温度升高得多，陆面上空空气迅速增温而上升，海面上空的气温相对较冷，冷空气下沉并在近地面流向附近较热的陆面，补充那儿因热空气上升而造成的空缺，形成风。同理，在晚上相同受冷的情况下，陆地的温度低于海洋的温度，从而形成从陆地吹向海洋的风，故这样形成了海陆风。由图可知，风从陆地吹向海洋，则应发生在夜晚，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
【对点训练2.1】（2023山东泰安）质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容，。下列说法中（　　）
①甲物质是水
②0~12min乙温度降低了20℃
③0~12min甲放出了的热量
④乙物质的比热容为
A．只有①②正确 B．只有②④正确
C．只有①③正确 D．只有①④正确
【答案】D
【解析】①时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图像可知，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据Q放=cmΔt可知，在质量相等、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小；所以，甲液体的比热容大，若A、B两种液体中，一种物质是水，则一定是甲物质，故①正确；
②由图可知，0~12min乙的温度从60℃降低至20℃，所以乙的温度降低Δt乙=60℃-20℃=40℃，故②错误；
③0~12min甲放出的热量Q水放=c水m水Δt甲=4.2×103J/(kg ℃)×0.5kg×(60℃-40℃)=4.2×104J，故③错误；
④由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m乙，而水和另种液体在相同时间内放出的热量相等，即Q水放=Q乙放，则c水m水Δt甲=c乙m乙Δt乙，结合图像可得，0~12min水放出的热量，即另一种液体放出的热量Q水放=Q乙放=4.2×104J，则另一种液体的比热容，故④正确
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
燃料的热值
1. 食物和燃料都具有 化学 能，燃料燃烧时把化学能转化为内能。
2. 1 kg某种燃料完全燃烧时放出的 热量 叫作这种燃料的热值。热值的单位是 焦耳每千克 ，符号为 J/kg 。 氢气的热值是14.3×10 J/kg,表示 燃烧一千克的氢气释放出来的热量为14.3×107J 。
3. 燃料完全燃烧放出热量的计算公式为 Q=qm ，其中 q 表示热值，m表示燃料的质量。（如图火箭燃料燃烧）
【典例2.2】（2023·黑龙江龙东）某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该汽油机每分钟做功 次。如果完全燃烧500g汽油放出的热量是 J。（汽油的热值是4.6107J/kg）
【答案】 1500 2.3107
【解析】[1]四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min,即汽油机飞轮每分钟转3000圈，由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮中曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每分钟做功1500次。
[2]完全燃烧500g汽油放出的热量为
【对点训练2.2】（2023福建）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过 方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出 J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【答案】 热传递 1.2×108
【解析】[1]蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
[2]由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
热机
1. 热机：把 内能 转化为 机械能 的机器，常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气喷气发动机和火箭喷气发动机等。
2. 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 常见的内燃机有 汽油机 和 柴油机 。
3. 汽油机(柴油机)
(1)燃料：汽油机以 汽油 为燃料。 (柴油机以 柴油 为燃料)
(2)基本构造： 火花塞 (柴油机是喷油嘴)、汽缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门、飞轮等。
(3)四冲程汽油机(柴油机)的一个工作循环包括四个冲程，分别为 吸气冲程 、 压缩冲程 、 做功冲程 和 排气冲程 。
4. 热机的效率：热机做出的 有用功 的那部分能量跟燃料 完全燃烧 所放出的能量之比叫作热机的效率。热机效率是热机性能的一个重要标志。
5. 运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的 热值 。
【典例2.3】（2023广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】A
【解析】观察图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程。
故选A。
【对点训练2.3】（2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。
【答案】 做功
【解析】[1]由得，水吸收的热量为
[2]由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能。
1.核能：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，这种能量叫作核能。
2.获得核能的途径：
（1）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。
（2）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。
3.放射性及其应用：
（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、β射线、γ射线
和X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。
4.核电站：
（1）核电站原理：______原子核裂变_________。
（2）核电站的能量转化：核能→____内能_____→机械能→___电能______。
【典例3】（2023·浙江台州·统考中考真题）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）

A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【答案】B
【详解】核电站的核反应堆发生的是裂变反应，核电站发电的能量转化形式是核能-内能-机械能-电能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
【对点训练3】（2023·江苏扬州·统考一模）据新华社消息，无视国内国际舆论的质疑和反对，2023年1月13日，日本政府称将于今年春夏期间启动核污染水排海，而国际原子能机构技术组最近一次关于福岛核污染水处置问题的审查报告尚未公布。关于报道中提到的核能发电，下列说法中正确的是（　　）
A．核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电
B．核能是可再生能源
C．核电站可能会造成核污染，所以不要发展核电事业
D．核能来自太阳
【答案】A
【详解】A．核裂变是可控的，核电站利用核裂变来发电，故A正确；
B．核能在短时间内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，故B错误；
C．核电站是一种高能量、少耗料的电站，采取有效措施是可以防止核事故产生的，所以可以发展核电事业，故C错误；
D．核能是指原子核分裂或聚合时释放的能量，不是来自太阳，而太阳能来自于核聚变，故D错误。
故选A。
知识点一 自然界中的能量
能量 是一切物质运动的源泉，一切生命活动的基础。地球上的绝大部分能量直接或间接来自太阳。在自然界和生活中，能量以多种形存在，如：机械能、电能、磁能、内能、化学能和核能。
知识点二 能量的转移与能量形式的转化
1. 能量的转移：能量从一个物体 转移 到另一个物体。例如：将一块炽热的铁块放入一杯冰水中，内能从铁块转移到冰水，导致铁块的内能减少，冰水的内能增加。
2. 能量形式的转化：能量从一种形式 转化 为另一种形式。 如：发电机发电时，将机械能转化为电能；电动机工作时，将电能转化为机械能。
3. 能量转移与能量转化的区别：能量发生转移时只是能量的载体发生了变化，能量的形式不发生变化，而能量的转化涉及两种或两种以上能量
形式之间的转变。
知识点三 能量守恒定律
1. 内容：能量既不会 创造 ，也不会 消灭 ，它只会从一种形式转化为另一种形式，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，能量的总量保持 不变 。
2. 意义：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动还是生命运动，无论是宇宙天体还是微观粒子，都遵循这个规律。
3. 永动机——不可能成功
所谓的“永动机”是指不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器。 “永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反 能量的转化和守恒 定律的事件是不可能发生的。
【典例4】（2023湖北宜昌）2023年5月30日9时31分，随着一声“点火”令下，我国的长征二号F遥十六运载火箭向下喷出高温燃气，顺利发射升空，将神舟十六号载人飞船送到太空预定轨道。关于火箭，下列说法错误的是（　　）
A．燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态
B．升空时，燃气对火箭向上的推力大于火箭对燃气向下的推力
C．火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能
D．火箭发动机是利用内能做功的机械
【答案】B
【解析】A．发射升空过程中运动状态发生改变，是燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态，故A正确，不符合题意；
B．升空时，燃气对火箭向上的推力和火箭对燃气向下的推力是相互作用力，大小相等，故B错误，符合题意；
C．火箭燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，故C正确，不符合题意；
D．火箭发动机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能，故D正确，不符合题意。
故选B。
【对点训练4】（2023广东广州）某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（　　）

A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
【答案】C
【解析】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
真题演练
1.（2023九上·柯城期末）下列事例中，通过做功来改变物体内能的是（　　）
A．金属勺放在热汤中
B．食品放入冰箱
C．取暖器旁的物体温度升高
D．反复弯折铁丝
【答案】D
【解析】做功改变物体内能的本质是能量的转化，热传递改变物体内能的本质是能量的转移。
【解答】A.金属勺放在热汤中，热汤将热量传递给金属勺，属于热传递，故A不合题意；
B.食品放入冰箱中，食品的热量被冰箱吸收，属于热传递，故B不合题意；
C.取暖器旁的物体温度升高，则取暖器的热量被物体吸收，属于热传递，故C不合题意；
D.反复弯折铁丝，通过做功的形式将机械能转化为内能，属于做功，故D符合题意。
2.（2023·内蒙古赤峰）两个相同的杯子中装有质量相同的冷水和热水，分别向两杯中放入同样的糖块，冷水杯中的糖块比热水杯中的溶解得慢，这是因为冷水温度低导致（ ）
A．物质分子不运动 B．水分子间没有间隙
C．糖分子间没有斥力 D．物质分子运动缓慢
【答案】D
【解析】AD．组成物体的分子在不停的做无规则运动，温度低，分子运动缓慢，所以在冷水糖块溶解得慢，故A不符合题意，D符合题意；
B．分子之间是存在空隙的，但不是冷水的糖块比热水杯中的溶解得慢的原因，故B不符合题意；
C．分子间存在着相互作用的引力和斥力，糖分子间是有斥力的，故C错误。
故选D。
3．（2023·吉林）“生活就像剥圆葱，只要一直剥，总有一片会使你落泪”。请用分子动理论的观点说明剥圆葱会落泪的原因。
【答案】见解析
【解析】因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，当剥圆葱时，大量的辛辣刺激分子会运动到空气中，进入眼睛，刺激眼睛落泪。
4.（2023江苏连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）
A．古人钻木取火 B．冬天双手摩擦取暖
C．一杯热水慢慢变凉 D．人从滑梯滑下臀部发热
【答案】C
【解析】A．古人钻木取火，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故A不符合题意；
B．冬天双手摩擦取暖，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故B不符合题意；
C．一杯热水慢慢变凉，热水放出热量，温度降低，通过热传递的方式改变物体的内能，故C符合题意；
D．人从滑梯滑下臀部发热，克服摩擦做功，属于用做功的方式改变物体的内能，故D不符合题意。
故选C。
5.（2023·黑龙江龙东）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（　　）
A．物体内能增大，温度一定升高
B．物体温度升高，一定吸收了热量
C．物体温度升高，内能一定增大
D．物体内能增大，一定吸收了热量
【答案】C
【解析】A．晶体熔化过程中，吸收热量，内能增大，温度不变，故A错误；
B．物体温度升高，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故B错误；
C．同一物体，质量不变，温度升高，内能增大，故C正确；
D．物体内能增大，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故D错误。
故选C。
6.（2023·湖南邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　）

A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积
【答案】A
【解析】火箭升空过程中，是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；在运载能力有限的情况下，要求燃料的热值越大越好，这样它在燃烧时就会给火箭提供更多的能量，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
7.（2023江苏连云港）沿海地区的昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠）的昼夜温差较大，这主要是因为（ ）
A．水的内能多，沙石的内能少 B．水的导热性好，沙石的导热性差
C．水的比热容大，沙石的比热容小 D．水吸收的热量多，沙石吸收的热量少
【答案】C
【解析】沿海地区水多，内陆地区（尤其是沙漠）水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故 ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8.（2023·湖南常德）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（　　）
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
A．不同种类的物质，比热容一定不同
B．比热容与物质物质的状态无关
C．质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低
D．沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大
【答案】D
【解析】A．煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的，故A错误；
B．物质的比热容与物质的状态有关，如水和冰的比热容不同，故B错误；
C．由，知，质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高；
D．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，由，可知，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故D正确。
故选D。
9.（2023湖北随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
【解析】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%，故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
10．（2023四川成都）小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（　　）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
D．酒精灯加热的效率为28%
【答案】B
【解析】A．由题意，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据可知水沸腾前，两杯水吸收的热量相等，为，且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为，，所以整个过程，乙杯中的水吸收的热量更多，故A错误；
B．由图可得，3分钟时乙杯中的水恰好沸腾，则吸收的热量为，故B正确；
C．整个过程消耗的煤油完全燃烧放出的热量为，故C错误；
D．在整个过程中，燃烧4g酒精所释放的热量为，可得酒精灯加热的效率为，故D错误。
故选B。
11.（2023·北京）如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后，可以看到： ，这属于扩散现象。
【答案】两个瓶子内的气体逐渐混合，颜色变得均匀
【解析】分子永不停息地做无规则运动，抽掉玻璃板后，可以看到：两个瓶子内的气体逐渐混合，颜色变得均匀。
12.（2023四川泸州）小明学习了比热容知识后，想比较A、B两种未知液体的比热容大小，进行如下实验：
（1）找来两个带保温层的相同电热杯，不计与外界发生的热传递，如图甲所示；
（2）将 _______相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中，然后将两种液体均加热到60℃；
（3）将长时间处于室温的两个完全相同的铜块，分别浸没在两种液体中，盖好盖子；
（4）经过一段时间，温度计示数稳定后，A液体中温度计示数如图乙所示，则A液体温度降为 _________℃，B液体温度降为53.0℃；
（5）分析可知，_____液体放出的热量多，_____液体的比热容较大。
【答案】（2）质量 （4）56 （5）A A
【解析】（2）比较A、B两种未知液体的比热容大小，根据控制变量法可知需要控制两液体的质量相等。
（4）由乙图可知，A液体温度降为56℃，则A液体则铜块的末温为56℃。
（5）B液体温度降为53℃，则B液体中铜块的末温为53℃，铜块的初温相同，根据Q=cmΔt可知，A液体中铜块吸收的热量较多，则A液体放出的热量多；即cAmΔtA>cBmΔtB，代入数据可得cAm(60℃-56℃)>cBm(60℃-53℃)，整理可得cA>cB，所以A液体的比热容较大。
13.（2023四川自贡）如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是______冲程，与它原理相同的是______图所示的演示实验。
【答案】压缩 E
【解析】B图汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能。
图E中活塞向下运动，压缩玻璃筒内的气体，机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程原理相同。
14.（2023四川泸州）我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。2023年4月12日，中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒，该装置是为了开发利用 _____能；电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 _______能转化为电能，再将电能转化为 _______能储存在蓄电池里。
【答案】核 机械 化学
【解析】获得核能的两种途径，核裂变和核聚变，所以，2023年4月12日，中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒，该装置是为了开发利用核能。
汽车的发电机可以将剩余的机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池中，所以，能量回收方式是踩下制动踏板时，将机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。
15.（2023·江苏苏州·统考一模）2022年1月1日，“华龙一号”核电6号机组首次并网成功，该核电站通过可控 ___________（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核电站中的汽轮机带动发电机组发电，将机械能转化为 ___________能，核能是一种 ___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 核裂变 电 不可再生
【详解】[1]目前，核聚变技术还处于不可控阶段，因此核电站是利用可控的核裂变释放能量来发电的。
[2]核电站中的汽轮机具有机械能，通过带动发电机组发电将机械能转化为电能。
[3]核能属于一旦消耗就很难再生的能源，是不可再生能源。
16.（2023·湖南益阳）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。
（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是 ；
（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水 （选填“大”或“小”）；
（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是 （请写出一条）。
【答案】 盛水烧杯中温度计的玻璃泡接触了烧杯底 小 见解析
【解析】（1）[1]根据小组的实验装置可知，其中一处明显的错误是水中温度计的玻璃泡接触了杯底。
（2）[2]更正错误后，加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱，即沙石的比热容比水小。
（3）[3]比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是：各小组所用水（沙石）的质量不一样；各小组水（沙石）的初温不一样；各小组的酒精灯不完全相同；各小组记录温度变化的时间间隔不一样。
知识梳理
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第十一讲：能量转化与守恒
知识点一 分子的热运动
1. 扩散现象：说明一切物体内部的分子都在永不停息地 。
2.人们把构成物体的大量分子的 运动叫作分子的热运动。分子的热运动与 有关， 越高，分子热运动越 。
【典例1.1】（2023广东）端午节期间，小明在家里煮粽子，粽香四溢说明（ ）
A．分子在不停地做无规则运动 B．分子间存在引力
C．分子间存在斥力 D．分子可以再分
【对点训练1.1】（2023山东泰安）小红在家学做菜，厨房里菜香四溢属于____________现象。
知识点二 分子间的作用力
分子间存在相互作用，既互相 ，又互相 。 当分子间相距几个分子大小时，主要表现为 ；当分子间距接近到大约一个分子大小时，分子之间主要表现为 ；当分子间相距很远(超过10个分子大小的距离)时，分子间就基本没有相互作用了。
【典例1.2】（2023江苏无锡）如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物，该现象主要说明了（　　）
A．分子间有空隙
B．分子间存在吸引力
C．分子间存在排斥力
D．分子处在永不停息的无规则运动中
【对点训练1.2】（2023·湖南益阳）安化腊肉是益阳的传统美食之一，制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味。这一现象说明（　　）
A．物质是由大量分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动
C．分子之间存在斥力 D．分子之间存在引力
知识点三 物体的内能
1. 物体内部所有分子做无规则运动的 和分子相互作用的 之和，称为物体的内能。
2.一切物体都具有 能，物体的内能与物体的 、 、 、 等有关。
3. “压缩空气发热”的实验和“蒸汽对外做功”的实验表明 可以改变物体的内能。 “压缩空气发热”的实验中，活塞对筒内空气做了功，空气内能 ，温度 ，将 能转化为 能。“蒸汽对外做功”的实验中，用酒精灯对试管中的水加热，水蒸气把软木塞冲出试管，水蒸气的内能 ，温度 ，水蒸气减少的 能转化为软木塞获得的 能。
4. 热总是从 的物体传到 的物体，或者从物体的 传到 ，这种现象叫作热传递。热传递有三种方式： 、 和 。
5. 叫作热量。 (热量是个过程量)
6. 大量实验与分析表明， 和 都能改变物体的内能，且这两种方式在改变物体内能上是 的。
【典例1.3】（2023湖南怀化）古代人们常用钻木取火，下列情况改变内能方式与其不同的是（　　）
A．甲图：冬天搓手取暖 B．乙图：小朋友溜滑梯臀部发热
C．丙图：热鸡蛋放在冷水中冷却 D．丁图：压缩空气使其内能增大
【对点训练1.3】（2023江苏连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）
A．古人钻木取火 B．冬天双手摩擦取暖
C．一杯热水慢慢变凉 D．人从滑梯滑下臀部发热
比热容
1. 定义和符号：单位质量的物质，温度每升高(或降低)1℃吸收(或放出)的 叫作这种物质的比热容。其符号为 。
2. 比热容的单位： ，读作焦每千克摄氏度，符号是 。
3. 水的比热容是 ，表示 1 kg的水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为 。
4. 比热容是物质的一种 ，一般来说，不同物质的比热容值是不同的。
5. 沿海地区气温变化没有内陆地区气温变化显著，是因为水具有较大的 ，因此在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化比岩石与干泥土要 。生活中因为水的比热容大，经常用于冷却水（如图核电站的冷却塔）
6. 热量的计算
(1)物体温度升高时吸收热量的公式：
(2)物体温度降低时放出热量的公式：
(3)上述两个公式中，c表示 ，m表示质量，t 表示 ，t表示 。
【典例2.1】（2023江苏苏州）在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”，当出现如图所示风向时，通常（　　）
A．发生在白天，且陆地温度较高
B．发生在白天，且海水温度较高
C．发生在夜晚，且陆地温度较高
D．发生在夜晚，且海水温度较高
【对点训练2.1】（2023山东泰安）质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容，。下列说法中（　　）
①甲物质是水
②0~12min乙温度降低了20℃
③0~12min甲放出了的热量
④乙物质的比热容为
A．只有①②正确 B．只有②④正确
C．只有①③正确 D．只有①④正确
燃料的热值
1. 食物和燃料都具有 能，燃料燃烧时把化学能转化为内能。
2. 1 kg某种燃料完全燃烧时放出的 叫作这种燃料的热值。热值的单位是 ，符号为 。 氢气的热值是14.3×10 J/kg,表示 。
3. 燃料完全燃烧放出热量的计算公式为 ，其中 表示热值，m表示燃料的质量。（如图火箭燃料燃烧）
【典例2.2】（2023·黑龙江龙东）某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该汽油机每分钟做功 次。如果完全燃烧500g汽油放出的热量是 J。（汽油的热值是4.6107J/kg）
【对点训练2.2】（2023福建）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过 方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出 J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
热机
1. 热机：把 转化为 的机器，常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气喷气发动机和火箭喷气发动机等。
2. 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 常见的内燃机有 和 。
3. 汽油机(柴油机)
(1)燃料：汽油机以 为燃料。 (柴油机以 为燃料)
(2)基本构造： (柴油机是喷油嘴)、汽缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门、飞轮等。
(3)四冲程汽油机(柴油机)的一个工作循环包括四个冲程，分别为 、 、 和 。
4. 热机的效率：热机做出的 的那部分能量跟燃料 所放出的能量之比叫作热机的效率。热机效率是热机性能的一个重要标志。
5. 运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的 。
【典例2.3】（2023广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【对点训练2.3】（2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。
1.核能：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，这种能量叫作核能。
2.获得核能的途径：
（1）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___________的原理制成。
（2）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___________的原理制成。
3.放射性及其应用：
（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、β射线、γ射线
和X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。
4.核电站：
（1）核电站原理：_______________。
（2）核电站的能量转化：核能→_________→机械能→_________。
【典例3】（2023·浙江台州·统考中考真题）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）

A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【对点训练3】（2023·江苏扬州·统考一模）据新华社消息，无视国内国际舆论的质疑和反对，2023年1月13日，日本政府称将于今年春夏期间启动核污染水排海，而国际原子能机构技术组最近一次关于福岛核污染水处置问题的审查报告尚未公布。关于报道中提到的核能发电，下列说法中正确的是（　　）
A．核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电
B．核能是可再生能源
C．核电站可能会造成核污染，所以不要发展核电事业
D．核能来自太阳
知识点一 自然界中的能量
是一切物质运动的源泉，一切生命活动的基础。地球上的绝大部分能量直接或间接来自太阳。在自然界和生活中，能量以多种形存在，如：机械能、电能、磁能、内能、化学能和核能。
知识点二 能量的转移与能量形式的转化
1. 能量的转移：能量从一个物体 到另一个物体。例如：将一块炽热的铁块放入一杯冰水中，内能从铁块转移到冰水，导致铁块的内能减少，冰水的内能增加。
2. 能量形式的转化：能量从一种形式 为另一种形式。 如：发电机发电时，将机械能转化为电能；电动机工作时，将电能转化为机械能。
3. 能量转移与能量转化的区别：能量发生转移时只是能量的载体发生了变化，能量的形式不发生变化，而能量的转化涉及两种或两种以上能量
形式之间的转变。
知识点三 能量守恒定律
1. 内容：能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式转化为另一种形式，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，能量的总量保持 。
2. 意义：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动还是生命运动，无论是宇宙天体还是微观粒子，都遵循这个规律。
3. 永动机——不可能成功
所谓的“永动机”是指不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器。 “永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反 定律的事件是不可能发生的。
【典例4】（2023湖北宜昌）2023年5月30日9时31分，随着一声“点火”令下，我国的长征二号F遥十六运载火箭向下喷出高温燃气，顺利发射升空，将神舟十六号载人飞船送到太空预定轨道。关于火箭，下列说法错误的是（　　）
A．燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态
B．升空时，燃气对火箭向上的推力大于火箭对燃气向下的推力
C．火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能
D．火箭发动机是利用内能做功的机械
【对点训练4】（2023广东广州）某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（　　）

A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
真题演练
1.（2023九上·柯城期末）下列事例中，通过做功来改变物体内能的是（　　）
A．金属勺放在热汤中
B．食品放入冰箱
C．取暖器旁的物体温度升高
D．反复弯折铁丝
2.（2023·内蒙古赤峰）两个相同的杯子中装有质量相同的冷水和热水，分别向两杯中放入同样的糖块，冷水杯中的糖块比热水杯中的溶解得慢，这是因为冷水温度低导致（ ）
A．物质分子不运动 B．水分子间没有间隙
C．糖分子间没有斥力 D．物质分子运动缓慢
3．（2023·吉林）“生活就像剥圆葱，只要一直剥，总有一片会使你落泪”。请用分子动理论的观点说明剥圆葱会落泪的原因。4.（2023江苏连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）
A．古人钻木取火 B．冬天双手摩擦取暖
C．一杯热水慢慢变凉 D．人从滑梯滑下臀部发热
5.（2023·黑龙江龙东）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（　　）
A．物体内能增大，温度一定升高
B．物体温度升高，一定吸收了热量
C．物体温度升高，内能一定增大
D．物体内能增大，一定吸收了热量
6.（2023·湖南邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　）
A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积
7.（2023江苏连云港）沿海地区的昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠）的昼夜温差较大，这主要是因为（）
A．水的内能多，沙石的内能少 B．水的导热性好，沙石的导热性差
C．水的比热容大，沙石的比热容小 D．水吸收的热量多，沙石吸收的热量少
8.（2023·湖南常德）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（　　）
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
A．不同种类的物质，比热容一定不同
B．比热容与物质物质的状态无关
C．质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低
D．沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大
9.（2023湖北随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
10．（2023四川成都）小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（　　）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
D．酒精灯加热的效率为28%
11.（2023·北京）如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后，可以看到： ，这属于扩散现象。
12.（2023四川泸州）小明学习了比热容知识后，想比较A、B两种未知液体的比热容大小，进行如下实验：
（1）找来两个带保温层的相同电热杯，不计与外界发生的热传递，如图甲所示；
（2）将 _______相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中，然后将两种液体均加热到60℃；
（3）将长时间处于室温的两个完全相同的铜块，分别浸没在两种液体中，盖好盖子；
（4）经过一段时间，温度计示数稳定后，A液体中温度计示数如图乙所示，则A液体温度降为 _________℃，B液体温度降为53.0℃；
（5）分析可知，_____液体放出的热量多，_____液体的比热容较大。
13.（2023四川自贡）如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是______冲程，与它原理相同的是______图所示的演示实验。
14.（2023四川泸州）我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。2023年4月12日，中国“人造太阳”可控核聚变装置成功运行403秒，该装置是为了开发利用 _____能；电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 _______能转化为电能，再将电能转化为 _______能储存在蓄电池里。
15.（2023·江苏苏州·统考一模）2022年1月1日，“华龙一号”核电6号机组首次并网成功，该核电站通过可控 ___________（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核电站中的汽轮机带动发电机组发电，将机械能转化为 ___________能，核能是一种 ___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
16.（2023·湖南益阳）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。
（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是 ；
（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水 （选填“大”或“小”）；
（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是 （请写出一条）。
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