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新中考 核心考点复习 07 能量
模块一 机械能
1. 动能与势能
（1）动能
① 定义：物体由于运动具有的能量
② 影响因素：物体的质量和物体运动的速度
（2）重力势能
① 定义：物体由于被举高而具有的能量
② 影响因素：物体的质量和物体所处的高度
（3）弹性势能
① 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量
② 影响因素：物体发生弹性形变的程度
2. 机械能及其转化
（1）机械能：物体的动能和势能之和
（2）物体动能和势能的转化（不计能量损失）
（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变
如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（　　）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（　　）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能
模块二 内能
1. 内能
（1）定义：物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，一切物体都具有内能
（2）影响因素：物体的温度、质量、状态等
① 温度：同一物体，温度越高，内能越大，温度降低时内能减小
② 质量：在温度、材料及其它因素一定的条件下，质量越大，物体的内能越大
③ 状态：同一物体在不同状态下其内能不同
（3）改变物体内能的方式
方式 热传递 做功
实质 内能的转移 内能与其它形式能之间的转化
说明 条件：物体间存在温度差 方向：能量从高温物体传递到低温物体，直到温度相等为止 外界对物体做功，物体的内能增加 物体对外界做功，物体的内能减小
联系 热传递和做功对改变物体的内能是等效的
2. 温度、内能、热量的区别与联系
（1）定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量
温度 内能 热量
概念 表示物体的冷热程度，反映了分子热运动的剧烈程度 物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，是能量的一种形式 在热传递过程中传递内能的多少
单位 摄氏度°C 焦耳J 焦耳J
表达方式 只能说物体的温度是多少，不能说传递和转移 只能说具有、增加或减小 只能说吸收或放出
存在形式 状态量 状态量 过程量
（2）联系
① 物体的温度变化，其内能一定变化，但不一定吸收或放出热量
② 物体内能变化，其温度不一定变化，也不一定吸收或放出热量
③ 物体只吸收或放出热量，其内能一定变化但温度不一定变化
3. 比热容
（1）定义：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1°C所吸收（或放出）的热量，用符号表示
（2）单位：焦/（千克摄氏度），符号为J/（kg°C），读作焦每千克摄氏度
（3）说明
① 比热容是反映物质自身性质的物理量，不同的物质，比热容一般不同
② 同种物质，在不同状态下比热容一般不同
（4）物质吸放热的计算
① 公式：
② 变形公式：求质量，求温度变化量
4. 热机
（1）热机：通过做功将内能转化为机械能的机器
（2）内燃机：燃料在机器气缸内燃烧的机器
（3）冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程
（4）四冲程汽油机的工作过程
名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
示意图
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
火花塞 未点火 未点火 点火 未点火
活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动
能量转化 ———— 机械能转化为内能 内能转化为机械能 ————
（5）四冲程汽油机的工作中的“241”：曲轴转两圈，活塞在气缸内往复运动完成一个工作循环四个冲程，其中有一次对外做功的做功冲程
5. 热值
（1）定义：1千克（或1立方米）某种燃料完全燃烧时放出的热量，用符号表示
（2）单位：焦/千克，符号J/kg （或焦/立方米，符号J/m3）
（3）说明：热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形状、质量、体积和是否完全燃烧均无关
（4）物质完全燃烧放热计算
① 固体和液体：，代表燃料的质量
② 气体：，代表燃料的体积
下列关于热现象的说法正确的是（　　）
A．0℃的冰，其内能为零
B．同一物体温度升高，内能增加
C．物体吸收的热量越多，其温度越高
D．物体的温度越高其含有的热量越多
关于温度、热量和内能，下列说法不正确的是（　　）
A．温度高的物体内能不一定大
B．物体的温度升高，不一定是外界对物体做功
C．内能少的物体不可能将能量传给内能多的物体
D．物体吸收热量，温度不一定升高
下列都是教材中的实验，其中为了说明“对物体做功，物体内能增加”的是（　　）
A．图甲：手帕摩擦塑料丝后，塑料丝散开
B．图乙：缝衣针与磁铁摩擦后，有了磁性
C．图丙：加热后，水蒸气把木塞冲出试管
D．图丁：迅速下压活塞后，浸过乙醚的棉花燃烧
下列关于煎、炒、蒸、拌烹调中所包含的科学知识说法正确的是（　　）
A．煎：煎锅一般用铁制造，主要是利用了铁的比热容大
B．炒：主要是通过做功的方式使菜的内能增加
C．蒸：是通过热传递和高温水蒸气液化放热，使饭蒸熟
D．拌：香葱和豆腐要拌着才能入味，说明分子间有引力
小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四个结论，其中正确的是（　　）
几种物质的比热容[J/(kg ℃)]
水4.2×103 冰2.1×103
酒精2.4×103 沙石0.92×103
煤油2.1×103 铝0.88×103
水银0.14×103 铜0.39×103
A．固体的比热容一定小于液体的比热容
B．物质由固态变为液态，其比热容不变
C．100g酒精用去一半后，其比热容变为1.2×103J/( kg ℃)
D．质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铝块比铜块吸收的热量多
如图是用相同的加热装置对a、b、c三种固体加热时它们的温度随时间变化的图像。下列对图像的分析正确的是（　　）
A．t1﹣t2 时间内a的温度不变，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，a物质吸收的热量比b多
D．如果b、c的质量相同，则0﹣t1 时间内b的比热容大于c的比热容
2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
如图所示三种现象过程中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（　　）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
模块三 能量转化计算
1. 能量转化与守恒
（1）能量的形式：能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的
（2）能量的转化与守恒定律：能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式转化为另一形式，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
（3）能量转化和转移的特点：具有方向性
2. 能量转化计算
（1）基本思路
① 明确能量是从何种形式转化为另一种形式
② 实现能量转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量完全转化为另一种能量，因此要注意转化效率
（2）常见转化形式
① 化学能转化为内能：或，例如燃气灶烧水过程
② 机械能转化为内能：，例如摩擦生热过程
③ 电能转化为内能：，例如电水壶烧水过程
④ 光能转化为内能：，例如太阳能热水器烧水过程
其中P表示辐射功率，单位为，S表示太阳能板的有效面积，单位为，t表示照射时长，单位为s
⑤ 化学能转化为机械能：，例如燃油车正常行驶过程
⑥ 光能转化为机械能：或，例如太阳能汽车正常行驶过程
⑦ 电能转化为机械能：，例如电动汽车正常行驶过程
⑧ 机械能转化为电能：或，例如风电转化装置正常使用过程
⑨ 光能转化为电能：，例如光电转化装置正常使用过程
现在燃气热水器的使用越来越普遍，如表所示是某燃气热水器的技术参数，其中“温升25℃热水产率12L/min”含义是每分钟进水12L，并使水温升高25℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
产品名称 燃气热水器
燃气种类 天然气
温升25℃热产水率 12L/min
（1）如果洗澡过程中持续用水15分钟，水所吸收的热量是 J。
（2）已知天然气的热值为8×107J/m3，热水器每分钟消耗的天然气为0.025m3，那么热水器的效率为 。
我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为4000N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q=4.6×107J/kg。在该段测试过程中，汽车的功率为 W，燃烧的汽油为 kg。（计算结果保留两位小数）
有一种太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S＝8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×103J，正常运行时这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%。
（1）正常运行时该车的功率可达 kW。
（2）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达 m/s。（g＝10N/kg）
例1.B
解：A、弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；
B、小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；
C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；
D、小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
练1.1.C
解：A、由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在AB两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能；故A错误。
B、从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度；故B错误。
C、每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。在C点在在D点之前，故在D点的机械能小于在C点的机械能；故C正确。
D、弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。在M点与在N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑。故D错误。
故选：C。
练1.2.C
解：A、不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A错误；
B、小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B错误；
C、从A点向上运动过程中，可分两个阶段，在小球到达O点前，小球所受合力方向向上，速度不断增大，离开O点后，其所受合力方向向下，速度不断变小，故其速度先增大后减小，故C正确；
D、从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增加，所以动能转化为重力势能。故D错误。
故选：C。
例2.B
解：A、一切物体的分子都在不停的做无规则运动，所以一切物体都具有内能，0℃的冰块内能不为零，故A错误；
B、同一物体温度升高，内能一定增加，故B正确；
C、物体吸热时，内能增大，但温度可能不变，例如：晶体在熔化过程中虽然继续吸热，温度是不变的，故C错误；
D、热量是个过程量，只有发生热传递时说物体吸收或放出多少热量，不能说物体具有或含有多少热量，故D错误。
故选：B。
练2.1.C
解：A、内能的大小和温度、质量、状态等因素有关，故温度高的物体，内能不一定大，故A正确。
B、物体温度升高，内能变大，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功；故B正确。
C、内能小的物体温度可能高，内能大的物体温度可能低，故内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故C错误；
D、物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体在熔化过程中吸收热量，但温度并不变化，故D正确。
故选：C。
例3.D
解：A、图甲：手帕摩擦塑料丝后，塑料丝散开，说明了为同种电荷互相排斥。故A错误；
B、图乙：缝衣针与磁铁摩擦后有了磁性，说明缝衣针被磁化。故B错误；
C、图丙：加热后，水蒸气把木塞冲出试管，说明物体对外做功，物体内能减小，温度降低，故C错误；
D、图丁：把活塞迅速地压下去，浸过乙醚的棉花会燃烧，这是因为压缩筒内空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到了乙醚的着火点，棉花才燃烧起来，故D正确。
故选：D。
练3.1.C
解：A、煎锅一般用铁制造，主要是利用铁具有良好的导热性，故A错误；
B、炒主要是通过热传递的方式使菜的温度升高，内能增加，故B错误；
C、蒸是通过热传递和高温水蒸气液化放热，使饭蒸熟，故C正确；
D、香葱和豆腐要拌着才能入味，说明分子在做无规则运动，故D错误。
故选：C。
例4.D
解：A、液体的比热容不一定比固体的大，比如：冰比水银的比热容大，故A错误；
B、同一物质发生物态变化后，比热容改变。比如水和冰的比热容不同，故B错误；
C、比热容与物质种类有关，同种物质，状态不变时，比热容不会发生变化，酒精用去一半，剩下的比热容不变，故C错误；
D、质量相等的铝和铜，升高相同的温度，因为铝的比热容大于铜的比热容，根据吸热公式Q=Cm△t知，铝吸收的热量多，故D正确；
故选：D。
练4.1.B
解：由图象知：A、t1﹣t2时间内物质a的温度虽然不变，但继续吸收热量，所以其内能增加，故A错误；
B、如果a、b是同种物质，比热容相同，升高相同的温度时，b的加热时间长，b吸收的热量多，根据Q＝cm△t知，b的质量大于a的质量，故B正确；
C、温度从T1升高到T2时，a物质的加热时间比b物质短，所以a物质吸收的热量比b少，故C错误；
D、用相同的加热装置对质量相同的b、c两种物质加热时，0﹣t1时间内两种物质吸收的热量相同，c物质升高的温度较小，由公式c＝可知，c的比热容大于b的比热容，故D错误。
故选：B。
例5.C
解：影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。
故选：C。
练5.1.D
解：A、塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内水蒸气的内能会减小，故A错误；
B、乙图中，此时两个气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩气缸内气体，则该冲程是压缩冲程，即是把机械能转化为内能的过程，与图甲的能量转化不同，故B错误；
CD、丙图中，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，此冲程中燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能，与图甲的能量转化相似，故C错误，D正确。
故选：D。
例6.(1)1.89×107；(2)63%
解：（1）由题知，每分钟进水12L，并使水温升高25℃，由ρ＝可得，洗澡15分钟进水质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×15×12×10﹣3m3＝180kg，
水所吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×180kg×25℃＝1.89×107J；
（2）热水器每分钟消耗的天然气为0.025m3，所以15分钟消耗天然气的体积：
V＝0.025m3/min×15min＝0.375m3，
天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.375m3×8×107J/m3＝3×107J，
热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝63%。
答：（1）如果洗澡过程中持续用水15分钟，水所吸收的热量是1.89×107J；
（2）已知天然气的热值为8×107J/m3，热水器每分钟消耗的天然气为0.025m3，那么热水器的效率为63%。
练6.1.(1)1.2×105；(2)0.22
解：（1）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，此过程中汽车牵引力做的功：
W=Fs=fs=4000N×1.2×103m=4.8×106J，
汽车牵引力做的功率：
P===1.2×105W；
（2）由η=×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：
Q放===1×107J，
由Q放=mq可得，消耗汽油的质量：
m==≈0.2kg，
答：（1）汽车的功率为1.2×105W；
（2）燃烧了0.22kg汽油。
练6.2.(1)0.96；(2)6
解：
（1）由题知，正常运行时，这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%，
∵η＝×100%，
∴2h车转化成的机械能：
W机＝η×E＝12%×5.76×107J＝6.912×106J，
车的功率：
P＝＝＝960W＝0.96kW；
（2）车的总重力：
G＝mg＝160kg×10N/kg＝1600N，
沿水平路面行驶时受到的阻力：
f＝G＝×1600N＝160N，
∵车做匀速直线运动，
∴牵引力：
F＝f＝160N，
∵P＝Fv，
∴v＝＝＝6m/s。
答：
（1）正常运行时该车的功率可达0.96kW；
（2）在水平路面上匀速行驶的速度可达6m/s。
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