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第24讲 内能、核能、能量转化与守恒
考点分布 考查频率 命题趋势
考点一 内能 ☆☆ 此讲内容多为综合题考察，或者以实际生活的实例为基础出题，和各类知识的结合很多，需要特别注意。
考点二 物质的比热 ☆☆
考点三 热机 ☆
考点四 核能 ☆
考点五 能量的相互转化 ☆
考点六 能量的转化与守恒定律 ☆
■考点一 内能
一、内能
1、分子动能
分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。
2、分子势能
由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。
3、物体的内能
物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳(J)。
4、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。
（1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；
（2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；
（3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；
（4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。
5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种：热传递和做功】
（1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。
①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。
②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。
③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。
④热传递的实质：是内能从高温物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。
（2）做功可以改变物体的内能
①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下：
A. 压缩体积（如：用打气筒打气） B. 摩擦生热（如：钻木取火）
C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝）
②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀。
③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式。
6、温度、热量、内能之间的区别与联系
温度 热量 内能
定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
■考点二 物质的比热
1、比热容定义
单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。
2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。
3、物理意义
水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103焦。
4、水的比热容的特点和应用
一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。
热量的计算公式
1、吸热公式：Q吸=cm( t-t0)。
注意：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。
2、放热公式：Q放=cm (t0-t)。
注意：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。
3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】
注意：物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位
比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。
4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。
■考点三 热机
1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。
2、热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
4、汽油机
（1）汽油机：以汽油为燃料的内燃机。
（2）构造：如图。
（3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表：
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示 意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能。燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化
（4）工作过程分析
大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
燃料的热值
1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克，
它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。
<注意>
燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
3、热值公式及简单计算：
（1）公式：Q=mq（Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。
（2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。
<名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）；
第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。
4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
6、热效率的计算
①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=；
②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。
■考点四 核能
一、核能
1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过两种核反应方式进行释放。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。
2、核裂变
（1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
（2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
（3）应用：原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
3、核聚变
（1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
（2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
（3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
1、核电站的原理
（1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
（2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。
（3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。
2、核电站的特点
（1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量；
（2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域；
（3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣；
（4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
3、太阳能
（1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
（2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
（3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。
三、放射性
1、放射性
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。
2、三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
3、放射性的利与弊
（1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
（2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
■考点五 能量的相互转化
1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。
2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
■考点六 能量的转化与守恒定律
1、内容
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，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
2、意义
能量转化和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，都遵循这个定律。
3、永动机—不可能成功
■考点一 内能
◇典例1：（2025九下·温州开学考）对于图中所描述的实验，下列分析正确的是
A．图甲：棉花燃烧前，压下活塞，厚玻璃筒内空气的质量减少
B．图乙：瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶口“白雾”的形成是汽化现象
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增大
D．图丁：装置a、b中除R1小于R2外其他相同，通电一段时间后的温度a小于b
【答案】D
【知识点】液化及液化现象；物体内能的改变方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】A.质量是物质本身的一种属性，不随物体形状、状态、位置和温度的变化而变化；
B.根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称；
C.根据能量转化的知识判断；
D.根据焦耳定律Q=I2Rt分析判断。
【解答】 A.图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的质量不变，故A错误；
B.图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成白雾，故B错误；
C.试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小，故C错误；
D.图丁中，两个电阻串联，则时间和电流相等，R1电阻小，根据Q=I2Rt可知，左边产生的热量少，则左侧a的温度等于右侧的b，故D正确。
故选D。
◆变式训练
1．（2024九上·上虞期末）中国载人航天工程再次传来好消息：2024年10月30日神舟十九号载人飞船搭载长征二号F运载火箭成功发射升空。2024年11月4日神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。
（1）为了探索太空，中国科学家研发出了多种类型的宇航服。其中舱外宇航服的最内层由尼龙材料编织制成，尼龙属于　 　。（选填“金属材料”、“无机非金属材料”或“有机合成材料”）
（2）现在航天员们已经可以在太空吃到热腾腾、香喷喷的各式美食了，可谓是“宇宙级大餐”。下列食物主要能为航天员补充维生素的是____
A．白米饭 B．红烧牛肉
C．冷冻干燥的水果 D．宫保鸡丁
（3）返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，表面温度急剧升高，这是通过　 　的方式改变内能。
【答案】（1）有机合成材料
（2）C
（3）做功
【知识点】物体内能的改变方法；材料的利用与发展；新型金属材料
【解析】【分析】（1）金属材料：主要包括纯金属（如铁、铜、铝等）以及它们的合金（如生铁、钢、黄铜等），具有良好的导电性、导热性和延展性等特点。
无机非金属材料：常见的有玻璃、陶瓷、水泥等，一般硬度较高、耐高温，但脆性较大。
有机合成材料：是通过化学合成的方法制成的高分子材料，尼龙是合成纤维的一种，合成纤维与塑料、合成橡胶并称为三大有机合成材料。尼龙具有强度高、耐磨、耐腐蚀等优点，所以答案是有机合成材料。
（2）人体所需的营养物质及食物来源：
糖类：是人体主要的供能物质，常见的来源有大米、小麦、玉米等谷物类食物，白米饭富含淀粉，属于糖类。
蛋白质：是构成人体细胞的基本物质，对于身体的生长发育、组织修复和更新等具有重要作用。肉类（如牛肉、鸡肉等）、蛋类、奶类等食物中富含蛋白质。
维生素：对人体的新陈代谢、维持正常生理功能起着重要作用。新鲜的蔬菜和水果是维生素的主要来源，冷冻干燥的水果依然含有丰富的维生素。
（3）改变物体内能的方式：
做功：当对物体做功时，机械能可以转化为内能；物体对外做功时，内能转化为机械能。返回舱进入大气层与空气剧烈摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使返回舱表面温度升高。
热传递：是由于存在温度差，热量从高温物体传递到低温物体或从物体的高温部分传递到低温部分的过程，其本质是能量的转移 。
【解答】（1）尼龙是通过化学合成方法制得的高分子化合物，属于有机合成材料。有机合成材料通常具有良好的耐磨性、耐腐蚀性等特性，适合用于制作宇航服等特殊用途的材料。
（2）A、白米饭的主要成分是淀粉，属于糖类，能为航天员提供能量。
B、红烧牛肉富含蛋白质，是身体细胞的重要组成部分，能帮助航天员维持肌肉等组织的正常功能。
C、冷冻干燥的水果中含有丰富的维生素，维生素对于人体的新陈代谢、免疫系统等的正常运行至关重要，所以该选项正确。
D、宫保鸡丁主要成分是鸡肉和一些配菜，主要为航天员提供蛋白质等营养物质。
故答案为：C。
（3）返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使返回舱表面温度急剧升高，这是通过做功的方式改变物体内能。
■考点二 物质的比热
◇典例2：（2024七上·诸暨期末）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的酒精灯对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像如图，由图像可知（　　）
A．a液体比热容小
B．b液体比a液体更适合作发动机的冷却液
C．内a液体吸收的热量少
D．升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
【答案】D
【知识点】比热容
【解析】【分析】
质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量并不相同；降低相同的温度，放出的热量也不相同，物质的这种特性在科学上叫做比热容（简称比热）。比热是物质的一种特性，其表示物体的吸热能力，不同物质的比热一般不同。相同质量的不同物质，吸收（或放出）相同的热量，比热越大，升高（或降低）的温度越小。
【解答】
A、相同质量的a和b，吸收相同的热量，a液体升温较少，故a比热容大，故A错误；
B、据图可知，a液体比热容较大，更适合作发动机的冷却液，故B错误；
C、用相同的酒精灯加热相同时间，物体吸收的热量相同，故C错误；
D、升高相同的温度时，b液体吸收的热量少，故D正确；
故答案为：D。
◆变式训练
1．（2024七上·杭州期末）为了使热水快速降温，小金自制一款降温杯，其内部结构如图所示。假设热水的质量和液体甲的质量相同，热传递仅发生在热水和液体甲之间。
（1）热水倒入杯中后，会　 　热量(选填“吸收"或“放出”) .
（2）若甲的比热小于水的比热，则相同时间内温度变化较大的是　 　。
（3）若想让该热水的温度降得更低，以下措施可行的是____。
A．将甲换成比热更大的液体 B．将甲换成比热更小的液体
C．减少甲液体质量 D．增加甲液体质量
【答案】（1）放出
（2）甲
（3）B
【知识点】比热容
【解析】【分析】（1）热总是从温度高的物体传到低温物体或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。
（2）质量相同的不同物质在进行热传递时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。
（3）质量相同的不同，吸收或放出的热量相同时，温度变化大的比热容小。
【解答】 （1）热水倒入杯中后，高温物体放出热量。
（2）若甲的比热小于水的比热，根据Q=cmΔt可知：相同时间内温度变化较大的是比热容小的甲。
（3）根据进行分析可知：在热量变化一定时，增大甲液体的质量或者减小甲液体的比热容，可以使热水的温度降得更低。
故选BD。
■考点三 热机
◇典例3：（2025九上·嘉兴期末）2024年巴黎奥运会上我国健儿奋勇拼搏、为国争光。如图为我国运动员盛李豪在10米气步枪射击比赛中的情景，气步枪使用压缩气体作为动力源，通过释放压缩气体击出子弹。下列说法正确的是
A．压缩气体时子弹的内能增加
B．子弹射出过程中枪内气体的内能减小
C．子弹在空中运动过程中机械能保持不变
D．压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
【答案】B
【知识点】物体内能的改变方法；热机的工作原理
【解析】【分析】 做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。
四冲程工作过程中能量的转化：压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能。
【解答】 A.压缩气体时气体的内能增加，故A错误；
B.子弹射出过程中枪内气体的内能减小，即气体对子弹做了功，故B正确；
C.子弹在空中运动过程中机械能保持减小，因为受的摩擦阻力，有部分机械转化为内能，故C错误；
D.压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的做功冲程相同，故D错误；
故选B。
◆变式训练
1．（2025九上·拱墅期末）目前使用天然气做燃料的汽车大多数是由汽油车和柴油车改装而来的。如图所示为汽油车改装为使用天然气做燃料后，汽油机的工作原理示意图。回答问题：
（1）天然气的主要成分是甲烷，甲烷属于　 　(选填“无机物”或“有机物”)。
（2）在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，此时内能转化为　 　。
（3）上述化学反应中，参加反应的和的分子个数比为　 　。
【答案】（1）有机物
（2）机械能
（3）1：2
【知识点】能量的转化与守恒定律；热机的工作原理
【解析】【分析】 （1）根据有机物的概念进行分析；
（2）根据四冲程内燃机的工作过程进行分析；
（3）根据甲烷在氧气中燃烧的原理分析。
【解答】 （1）天然气的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是含碳化合物，且具有有机物的一般性质，所以甲烷属于有机物。
（2）在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，此时内能转化为机械能。
（3）根据图示信息可知，甲烷与氧气反应得到二氧化碳和水，反应的方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O；根据方程式可知，上述化学反应中，参加反应的和的分子个数比1：2。
■考点四 核能
◇典例4：（2025九上·路桥期末）2024年11月，国际热核聚变实验堆某模块产品制造成功。下列有关核能的说法中正确的是(　　)
A．目前核电站是通过可控核聚变释放核能
B．氢弹和原子弹都是根据核聚变原理制成的
C．核能有辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据对核电站的工作原理和能量转化过程分析。
【解答】A.目前核电站是通过可控核裂变释放核能，故A错误；
B.氢弹为核聚变，原子弹为核裂变，故B错误；
C.核能有辐射危险，但是我们要在注意安全的情况下使用，可以大量节约化石能源，故C错误；
D.核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。
故选D。
◆变式训练
1．（2025九上·金华期中）中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，在1亿度超高温度下运行了近10秒。请回答：
（1）其反应原理与太阳类似，通过核 　 　 （填“聚变”或“裂变”），释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 　 　 焦，这些电能可供一台功率为2000W的空调连续工作　 　小时。
【答案】（1）聚变
（2）2.16×1015；3×108
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）目前人类获取核能的两种基本途径是核聚变和核裂变。
（2）根据W=Pt和效率公式进行计算。
【解答】 （1）东方超环反应原理与太阳类似，通过核聚变，释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。
（2）根据，得到： 。
■考点五 能量的相互转化
◇典例5：（2025九上·永康期末）2024年10月30日04时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭成功点火发射。下列说法正确的是 (　　)
A．火箭喷出燃气后周围气体分子运动减缓
B．火箭选用的燃料是液态氢，因为它的比热容大
C．火箭升空时燃料燃烧放出的能量全部转化为机械能
D．神舟飞船上的太阳能电池板能将太阳能转变为电能
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移；比热容；机械能守恒
【解析】【分析】A.根据影响分子运动速率的因素进行解答；
B.根据液化与液体的沸点有关进行解答；
C.根据火箭升空时能量的转化情况进行解答；
D.根据太阳能电池板的能量转化情况进行解答。
【解答】A.火箭喷出燃气后温度升高，则周围气体分子运动速率加快，故A错误；
B.火箭选用的燃料是液态氢，是因此它的沸点较低，气态氢易液化，与比热容无关，故B错误；
C.火箭升空时燃料燃烧放出的能量一部分转化为内能，一部分转化为动能，故C错误；
D.神舟飞船上的太阳能电池板是利用太阳能发电，能量转化情况为太阳能转化为电能，故D正确。
故答案为：D。
◆变式训练
1．（2025九上·临平期中）如图是小科制作的“能的转化与守恒”概念图(部分)，请完成以下问题。
（1）请你在概念图中填入合适的内容：①　 　，②　 　。
（2）用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，能量转化情况为　 　。
（3）氢能源是二十一世纪最有前途的绿色能源之一，但到目前为止，氢能源没有被大面积推广，其主要原因是　 　。
【答案】（1）电能；机械能
（2）重力势能→动能
（3）制取成本高、储存困难等
【知识点】能的多种形式；能量的转化与守恒定律；机械能守恒
【解析】【分析】（1）能量的形式：能量有多种形式，如电能、机械能、内能等。机械能包括动能和势能；电能是另一种常见的能量形式。
（2）能量的转化：物体在运动过程中，重力势能和动能可以相互转化，重力势能与物体的高度和质量有关，动能与物体的速度和质量有关。
（3）氢能源的推广限制：氢能源虽然环保，但在制取成本、储存和运输等方面存在技术难题，导致其难以大面积推广。
【解答】（1）①电能，因为电能是常见的能量形式之一；②机械能，因为动能和势能统称为机械能。
（2）在摆锤向下摆动的过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，能量转化情况为重力势能→动能。
（3）氢能源没有被大面积推广，其主要原因是制取成本高、储存困难等。
■考点六 能量的转化与守恒定律
◇典例6：（2025九下·杭州模拟）如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是
A．水的机械能始终保持不变
B．水的重力势能增大，动能减小
C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能
D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
【答案】C
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；
机械能是动能与势能的和。
水轮机发电时，将机械能转化为电能。
【解答】A、水轮机带动发电机发电时，水的机械能转化为电能，水的机械能减少，故A错误；
B、水经水轮机流到下游的过程中，水的高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，故B错误；
C、水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能，故C正确；
D、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故D错误。
故答案为： C。
◆变式训练
1．（2025九上·诸暨期中）我市一些街道边新安装的“太阳能垃圾箱”。该垃圾箱“头顶”光电池板，“腰挎”广告灯箱，“脚踩”垃圾桶。
（1）太阳能电池板的主要材料为硅，硅属于　 　(填“金属”或“非金属”)。
（2）白天，太阳能电池板给蓄电池充电，将太阳能先转化为电能，再转化为　 　。
（3）废电池应该投入到其中的　 　(填“可回收物”“有害垃圾”“厨余垃圾”或“其他垃圾”)垃圾桶，以防渗漏出的汞、镉、铅等重金属离子对土壤和水源造成污染。
【答案】（1）非金属
（2）化学能
（3）有害垃圾
【知识点】能量的转化与守恒定律；元素的种类与分布
【解析】【分析】（1）元素符号是“钅字旁”的元素对应的物质属于金属。
（2）储存起来的能量称为化学能。
（3）电池中的物质会造成环境污染，所以属于有害垃圾。
【解答】（1）硅是固体非金属。
（2）给电池充电，将化学能转化为电能，再转化为化学能，储存在电池中。
（3）电池中含有的汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染，所以废电池应投入到有害垃圾垃圾桶中。
1．（2023·湖州）2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（　　）
A．起飞时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
【答案】B
【知识点】质量及其特性；参照物及其选择；力的作用效果；重力及其方向；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识判断；
（2）根据参照物的知识判断；
（3）根据质量和重力的特点判断；
（4）运动状态改变包括：静止变运动，运动变静止，速度大小改变和运动方向改变。
【解答】A.起飞时，燃料的化学能不能全部转化为火箭的机械能，因为热量有损失，故A错误；
B.对接完成后，以空间站为参照物，飞船的位置保持不变，因此它们是静止的，故B正确；
C.货物从地面运到空间站，虽然位置发生改变，但是质量不变。所有的物体在太空中都处于失重状态，因此重力会减小为零，故C错误；
D.完成对接后，空间站绕地球运动时，速度大小和方向不断改变，那么它的运动状态保持不断改变，故D错误。
故选B。
（1题图） （2题图）
2．（2023·台州）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
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能，被高温高压水把热能带出，在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下：核能→热能(将冷却剂水加热，但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能)。
【解答】核裂变产生的核能转化为内能，使电机转动转化为机械能，轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能。
故答案为：B
3．（2022·杭州）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　）
A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量
B．都将化学能转化为其他形式的能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律；氧化反应
【解析】【分析】（1）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，氧化缓慢；燃烧是一种放热发光的化学反应，其反应放出能量较剧烈。
（2）化学能通常可以转化为热能、光能、机械能、电能等。
（3）碳循环和氧循环分别指的是氧元素在自然界的循环状态。动植物的呼 吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气，产生二氧化碳。
（4）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其它物体，而能量的总量保持不变。
【解答】A：组织细胞呼吸作用是缓慢氧化，A错误。
B：燃烧和呼吸作用都将化学能转化为其他形式的能，B正确。
C：含碳燃料的燃烧可将氧气转化为二氧化碳，呼吸作用将氧气转化为二氧化碳，因此两者都参与自然界的碳循环和氧循环，C正确。
D：所有的化学反应都遵循能量的转化和守恒定律，D正确。
故选A。
4．（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（　　）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
【答案】C
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】①对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；
②可燃物的着火点越低，则越容易燃烧起来。
【解答】 下压活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，将机械能转化为筒内气体的内能，使气体的内能增加、温度升高，当温度升高到可燃物的着火点时，可燃物就燃烧起来。为了使可燃物燃烧，则可燃物的着火点要低一些，这样可以在更低的温度下被点燃，且要迅速下压活塞，从而提高里面的温度，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
（4题图） （5题图）
5．（2023·金华）中国是茶文化之乡，中国茶文化是世界非物质文化遗产。”煮茶”过程中蕴含着丰富的科学知识。下列说法正确的是（　　）
A．茶水沸腾时，吸收热量，温度升高
B．茶水升温是通过做功的方式改变内能
C．壶嘴冒出的”白气”是汽化形成的现象
D．茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【知识点】分子的热运动；沸腾及沸腾条件；物体内能的改变方法
【解析】【分析】液体沸腾的特点是：继续吸热，温度不变；改变内能的方式有两种，做功和热传递；
【解答】A. 茶水沸腾时，吸收热量，温度不变，A错误；
B. 茶水升温是通过热传递的方式改变内能，B错误；
C.壶嘴冒出的”白气”是水蒸气液化形成的现象，C错误；
D. 茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动 ，D正确；
故答案为：D.
6．（2023·宁波）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是　 　。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca　 　cb。
【答案】（1）热传递
（2）<
【知识点】物体内能的改变方法；比热容
【解析】【分析】（1）热传递改变物体内能的本质为能量的转移，做功改变物体内能的本质为能量的转化；
（2）根据Q=cm△t分析判断。
【解答】（1）根据图片可知，液体a、b吸收外面烧杯内水中的热量使自己温度升高，因此增加内能的方法为热传递。
（2）两个试管都放入同一烧杯中，则相同时间内二者吸收相同的热量，而甲的示数变化大于乙的示数变化，根据Q=cm△t可知，液体a的比热容7．（2022·宁波） 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日，我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日，神舟十三号发射圆满成功!为此，人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
（1）如图是地球公转示意图。10月16日，地球位于图中　 　(填字母)点附近。
（2）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过　 　的途径释放。
【答案】（1）C
（2）重核裂变
【知识点】核裂变与核聚变；地球公转
【解析】【分析】从地球公转示意图可以看出，当地球位于B位置时，太阳直射在北回归线，为北半球的夏至日，日期是6月22日前后；当地球位于C位置时，太阳光直射的纬线是赤道，为北半球的秋分日，日期是9月23日前后；当地球位于D位置时，太阳光直射的纬线是南回归线，为北半球的冬至日，日期是12月22日前后；当地球位于A位置时，太阳光直射的纬线是赤道，为北半球的春分日，日期是3月21日前后；
【解答】(1)10月16日处于9月23日和12月22日之间，且靠近9月23日，故10月16日，地球位于图中C点附近。
(2)核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过重核裂变的途径释放。
8．（2023·丽水）如图是电热液体蚊香器，工作时内部的发热部件对蚊香液加热，一段时间后，其项部有“白雾”飘出，房间里弥漫着蚊香液的清香，起到驱蚊和灭蚊的作用。
（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程主要通过　 　，使蚊香掖的内能增加(填“做功"或“热传递”)；
（2）“白雾”是蚊香液先汽化后　 　形成的(填物态变化名称)；
（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做　 　。
【答案】（1）热传递
（2）液化
（3）无规则运动(热运动)
【知识点】液化及液化现象；物体内能的改变方法
【解析】【分析】改变内能的方式有做功和热传递，同时还考查了分子的动理论的相关知识。
【解答】（1） 发热部件使蚊香液温度升高 ，该过程为热传递；
（2）白雾为液态，故是液化的结果；
（3） 房间里弥漫着清香说明分子在不停地做无规则运动(热运动) 。
故答案为：（1）热传递；（2）液化；（3） 无规则运动(热运动)
9．（2022·湖州）南极地区以陆地为主，平均海拔高度2350米左右，是世界上平均海拔高度最高的大洲；北极地区以海洋为主。同为地球的两极，南极的最低气温比北极低，原因是：
（1）请从海陆性质和地形等角度进行分析　 　。
（2）南极冰川众多，白色的冰雪　 　（选填“反射”或“吸收”）更多的太阳光。
【答案】（1）沙石比热容比水小，降温比水快，且对流层内海拔越高，气温越低
（2）反射
【知识点】比热容
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t可知，不同的物质吸收相同的热量时，比热容越小，温度的变化量越大，据此结合气温和海拔高度的关系分析解答。
（2）不透明体的颜色由它反射的色光决定，黑色物体吸收所有色光，白色物体反射所有色光。
【解答】（1）从海陆性质和地形等角度进行分析：沙石比热容比水小，降温比水快，且对流层内海拔越高，气温越低。
（2）南极冰川众多，白色的冰雪反射更多的太阳光。
10．（2023·绍兴）杭州亚运会以”中国新时代·杭州新亚运”为定位，秉持”绿色、智能、节俭、文明”的办会理念，将于2023年9月23日在杭州开幕举行。
（1）开幕当天，恰好是我国二十四节气中的秋分。图甲是地球公转示意图，当天地球在公转轨道上的　 　(填字母)位置。
（2）亚运吉祥物之一”莲莲”(图乙)，名字源于世界遗产西湖中的莲叶。西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由　 　决定的。
（3）本届亚运会全部场馆均使用绿色电能，这是亚运史上首次实现绿色能源全覆盖。亚运场馆所使用的部分电能来自于浙江沿海的海上风电场(图丙)，其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的　 　能→电能。
（4）亚运会火炬名为”薪火”(图丁)。该火炬采用的生物质燃气是利用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等物质作为原料转化而成的。其主要的成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等。
①该燃气充分燃烧后，产物中一定含有　 　。
②请分析该燃气的应用优势　 　。
【答案】（1）B
（2）基因
（3）动(机械)
（4）CO2、H2O；原料适应性广、能源循环利用等(合理即可)
【知识点】能量的相互转化和转移；质量守恒定律及其应用；基因工程
【解析】【分析】（1）图甲A为春分，时间为3月21日；B为夏至，时间为6月22日；C为秋分，时间为9月23日；D为冬至，时间为12月22日；
（2）根据生物体的性状的决定因素解答；
（3）根据能量转化的知识解答；
（4）①根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类保持不变；
②可从燃料原材料的适应性，以及是否循环利用等角度解答。【解答】（1）图甲是地球公转示意图，则秋分在地球在公转轨道上的B位置。
（2）西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由基因决定的；
（3）风电场（图丙），其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的动能→电能；
（4）①根据主要成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等气体可知，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，氢气燃烧生成水，则燃烧的产物一定含有CO2、H2O；
②燃气原料来自农作物秸杆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等，则该燃气的应用优势：原料适应性广、能源循环利用。
11．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有　 　。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为　 　。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点　 　，请说出理由　 　。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
【答案】（1）良好的延展性(良好的导热性等)
（2）化学能→内能→机械能
（3）否；合理即可
【知识点】传染病及其传播；传染病的预防措施；能量的转化与守恒定律；常见金属与金属的物理性质及用途
【解析】【分析】（1）金属材料的优点为： 1.强度高：金属材料具有很高的强度和刚性，可以承受很大的力和重量。2. 导电性好：金属材料是良好的导体，可以传递电流和热量。3. 耐腐蚀性好：金属材料具有很好的耐腐蚀性能，可以抵御氧化、腐蚀和磨损等。4. 易加工：金属材料易于加工成各种形状和尺寸，可以满足各种需求。5. 可回收利用：金属材料可以回收再利用，对环境友好。
（2）从接种后，对新冠病人的隔离措施来回答；例如：隔离措施的减少，导致总的患病人数增加。
故答案为：（1） 良好的延展性(良好的导热性等) （2） 化学能→内能→机械能 （3）否、合理即可
12．（2023·丽水）图甲是一款电热服，衣服里嵌有电热纤维。图乙是其简化的工作电路，R1，R2为电热纤维，R1阻值为5欧；利用配套的锂电池供电，输出电压为5伏；可在低温、中温、高温三档问切换，高温档功率为15瓦。
（1）电热服是利用电流的　 　效应工作的 ；
（2）电热纤维应具有能导电，抗氧化、耐腐蚀、轻便柔软等性质，下列材料最适合做电热纤维的是 (填字母)；
A．石墨纤维 B．棉纤维 C．细铁丝
（3）求电热服在高温档工作时通过R1的电流和R2的阻值(忽略温度对电阻的影响)。
【答案】（1）热
（2）A
（3）I1=U/R1=5V/5Ω=1A
I总=P总/U= 15W/5V=3A
I2=I总-I1=3A-1A≈2A
R2=U/I2= 5V/2A=2.5Ω
【知识点】功率；功率计算公式的应用；热量的计算
【解析】【分析】电路中的开关S1和S2均闭合时，此时利用电流的热效应处于高温档，当其中一个开关闭合另一个开关断开时处于中温档或低温档。
【解答】（1） 电热服是利用电流的热效应；
（2）电热纤维应具有能导电，抗氧化、耐腐蚀 ，故选石墨，其硬度大并且可导电，而BC均不行。
（3）由图乙可知，高温档为两个开关均闭合时，即此时两个电阻为并联关系：
1．（2025·舟山模拟）某机器的能量流向图如图所示，据此推测该机器可能是
A．汽油机 B．电动机 C．发电机 D．电热水器
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】由能量流向图判断该机器主要将什么能转化成了什么能即可解决此题。
热机：将内能转化为机械能；电动机：将电能转化为机械能；发电机：将机械能转化为电能；电热水器：将电能转化为内能。
【解答】A、如图该机器燃烧燃料将化学能转化为内能，内能转化成了机械能，还有一大部分内能散失掉了，所以该机器是热机，故A符合题意；
B、电动机是将电能转化为机械能的机器，故B不符合题意；
C、发电机是将机械能转化为电能的机器，故C不符合题意；
D、电热水器是将电能转化为内能的机器，故D不符合题意。
故答案为：A。
2．（2025·浙江模拟）如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（　　）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；内能
【解析】【分析】机械能守恒的条件是：运动过程中只有动能和势能之间相互转化（不计各种阻力）；在一段运动过程中，重力做的功为：W=Gh=mgh（其中h为末位置与初位置之间在竖直方向上的高度差）；
物体在运动过程中，能量是守恒的（能量在转化和转移的过程中，总量不变）。物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加。
【解答】ABC.将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，物体到达水平面时动能最大。忽略空气阻力，物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加，故AB错误，C正确；
D. 物体从 a点滑到b时， 重力做的功为：W=Gh=mgh，故D错误。
故答案为：C。
3．（2025·温州模拟）干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是 （　　）
A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低
B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高
C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高
D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低
【答案】D
【知识点】温度、热量与内能的关系；物体内能的改变方法
【解析】【分析】气体对外做功，气体内能减小，温度降低；外界对气体做功，气体内能增大，温度升高。
【解答】AB、加压时，外界对二氧化碳气体做功，气体内能增大，温度升高，故AB错误；
CD、二氧化碳气体高速喷出时，对外做功，内能转化为机械能，可知二氧化碳气体的内能减小，温度降低，故C错误，D正确。
故答案为：D。
4．（2025·浙江模拟）如图所示是某汽车发动机的压缩冲程的示意图。在活塞向上运动的过程中，汽缸内气体的（　　）
A．密度减小 B．温度降低
C．内能增大 D．分子热运动减慢
【答案】C
【知识点】热机的工作原理
【解析】【分析】（1）汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程。吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动；
（2）压缩冲程中，压缩汽油和空气的混合物，将机械能转化成内能，使汽油和空气的混合物温度升高、内能增加；但质量不变，由密度公式确定密度变化情况；
（3）分子热运动与温度有关，温度越高，热运动越剧烈。
【解答】由图可见，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程；在压缩过程中，质量不变、体积减小，由ρ=可知汽油和空气的混合物的密度增大，故A错；在压缩冲程中，活塞的机械能转化成汽油和空气的混合物的内能，因此气缸内的汽油和空气混合物的内能增大、温度升高，分子热运动加快；故B、D错，C正确；
故答案为：C。
（4题图） （5题图）
5．（2025·浙江模拟）在科技节实验表演中，小柯取侧壁钻有一小孔的矿泉水瓶，将电火花发生器塞入小孔中，在瓶口处喷入少量酒精，盖上纸筒 (如图甲)。启动电火花发生器，点燃瓶内酒精，观察到纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。图中四冲程汽油机的能量转化与纸杯飞出的过程相同的是 （　　）
B． C． D．
【答案】C
【知识点】热机的工作原理
【解析】【分析】汽油机的工作过程包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
【解答】ABD、点燃酒精，纸杯飞出，是将化学能转变为机械能，与吸气冲程、压缩冲程和排气冲程不同，所以ABD不符合题意；
C、做功冲程将化学能转变为机械能，与题给情况相符，所以C符合题意；
故答案选C。
6．（2025·绍兴模拟）如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 (， )
A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力
B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈
C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能
D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程
【答案】C
【知识点】分子的热运动；分子间的作用力；能量的相互转化和转移；热机的工作原理
【解析】【分析】A.根据分子之间存在作用力的知识判断；
B.根据分子运动的知识判断；
C.根据能量转化的知识判断；
D.根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程的名称。
【解答】 A.甲图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，但同时存在斥力，故A错误不合题意；
B.红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子运动速度越快，故B正确不合题意；
C.当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C错误符合题意；
D.图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，故正确不合题意。
故选C。
7．（2025·温岭模拟）下列实验反映气体对外做功的是（　　）
A．①用气筒往瓶内打气，塞子跳出
B．②钻木取火
C．③快速压下活塞，棉花燃烧
D．④振荡烧瓶，瓶内铁屑温度升高
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；物体内能的改变方法
【解析】【分析】气体对外界做功，气体的内能减小，温度降低；外界对气体做功，机械能转化为内能，气体的内能增大，温度升高。
【解答】A、①用气筒往瓶内打气，塞子跳出，气体对外做功，内能转化为塞子的机械能，故A正确；
B、②钻木取火，机械能转化为内能，不涉及气体内能的变化，故B错误；
C、③快速压下活塞，外界对气体做功，气体内能增大，温度升高，达到着火点，棉花燃烧，故C错误；
D、④振荡烧瓶，对铁屑做功，机械能转化为内能，瓶内铁屑温度升高，故D错误。
故答案为：A。
8．（2025·浙江模拟）一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是（　　）
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩擦力做功的大小为：
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒；物体内能的改变方法；热机的工作原理；机械能守恒
【解析】【分析】外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高，机械能转化为内能，整个过程能量守恒，可知活塞的机械能减小。【解答】A、活塞向左运动，对气体做功，气体内能增加，温度升高，分子运动速度增大，故A错误；
B、若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离， 则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为：，其中f为摩擦力，故B错误；
C、恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞克服摩擦力做功，机械能减小，故C错误；
D、力F推动活塞向左运动，对气体做功，将机械能转化为内能，这一过程中能量转化形式和四冲程汽 油机的压缩冲程的能量转化相同，故D正确。
故答案为：D。
9．（2025·浙江模拟）如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出。下列分析错误的是（　　）
A．水由初温20℃上升到30℃过程中，水的内能增加
B．水由初温20℃上升到30℃过程中，水的比热保持不变
C．橡皮塞冲出瞬间，试管内气体温度降低
D．橡皮塞冲出瞬间，能量转化与汽油机的压缩冲程相同
【答案】D
【知识点】温度、热量与内能的关系；物体内能的改变方法；热机的工作原理
【解析】【分析】压缩冲程的能量转化形式 ：机械能转化为内能。
【解答】A、水吸收热量，温度升高，内能增加，故A正确，不符合题意；
B、比热是物质的属性，与状态有关，与温度无关，故B正确，不符合题意；
C、橡皮塞冲出的瞬间，气体的内能转化为塞子的机械能，气体的内能减小，温度降低，故C正确，不符合题意；
D、橡皮塞冲出的瞬间，气体的内能转化为塞子的机械能，与做功冲程的能量转化形式相同，故D错误，符合题意。
故答案为：D。
（9题图） （10题图）
10．（2025·宁海二模）如图为我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置————东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10s时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有　 　(填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造太阳的加热功率为1.2×1012W，若利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10s时间， 发电量为　 　kW·h。
【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）2×106
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应；
（2）电流经过导体时都会发热，这就是电流的热效应；
（3）已知功率和发电效率，利用公式W=ηPt可计算每小时发电量。
【解答】 （1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有热效应；
（3）人造太阳”每小时发电量为：
W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=60%×1.2×109kW=2×106kW h。
11．（2025·舟山模拟）2024年12月26 日，美国航天局报告，美国帕克太阳探测器以创纪录的最近距离飞掠太阳，并向地球传回信号，表明其状况良好，运行正常。
（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生　 　(选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和　 　较活跃的光球层。
【答案】（1）聚变
（2）太阳黑子
【知识点】核裂变与核聚变；太阳的结构与概况
【解析】【分析】（1）根据太阳能量的来源的知识解答；
（2）根据对太阳活动的认识解答。
【解答】（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和太阳黑子较活跃的光球层。
12．黄旭华院士是中国核潜艇总设计师，他带领团队攻克了核潜艇反应堆小型化、隐蔽性等关键技术。某核潜艇采用铀-235核反应堆提供动力，潜艇水下排水量为8000吨，最大下潜深度为300米。结合所学知识，回答下列问题：
（1）铀-235的原子核中有92个质子和143个中子，则其核外电子数为　 　。
（2）核潜艇获得核能的途径是　 　。
（3）核潜艇在水下航行时受到的浮力　 　牛。
【答案】（1）92
（2）核裂变
（3）8×107
【知识点】阿基米德原理；核裂变与核聚变；原子的构成
【解析】【分析】（1）原子的质子数=核外电子数=原子序数；
（2）核能利用的方式为核裂变和核聚变；
（3）根据阿基米德原理F浮=G排=m排g计算即可。
【解答】（1）根据题意可知， 铀-235的原子核中有92个质子，根据“原子的质子数=核外电子数=原子序数”可知，它的核外电子数为92；
（2） 核潜艇获得核能的途径是核裂变；
（3） 核潜艇在水下航行时受到的浮力F浮=G排=m排g=8000×103kg×10N/kg=8×107N。
13．（2025·杭州模拟）喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。
（1）给头部滴水的目的是利用水蒸发　 　(选填“吸热”或“放热”)热量，使头部温度下降。
（2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会 　 　(填物态变化名称)，使头部气压小于尾部气压。
（3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了 　 　能，转化为鸟的机械能。
【答案】（1）吸热
（2）液化
（3）内
【知识点】蒸发及其现象；液化及液化现象；能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）（2）物态变化：熔化：由固态转化为液态；凝固：由液态转化为固态；凝华：由气态转化为固态；升华：由固态转化为气态；汽化：由液态转化为气态；液化：由气态转化为液态。
（3）由能量守恒定律可知能量不会凭空产生或消失，只是发生了转化或转移，由原理可知，是将内能转化为机械能。
【解答】（1）蒸发，由液态转化为气态，吸收热量。
（2）温度降低，乙醚蒸气受冷液化，头部气体减少，压强减小。
（3）由题中信息可知，鸟在运动过程中存在吸放热过程，可知该过程消耗了内能，转化为机械能。
14．（2025·金华模拟）如图是鱼缸中电动增氧泵的原理图。将增氧泵浸没在水中，打开电动机后电动机驱动叶轮转动，缸底的水从进水口被吸入后，经叶轮加速，水流快速流过喷水管。空气通过进气管进入水中，最终携带氧气的水流从喷水管流出。
（1）电动机工作时带动叶轮转动，使水高速喷出，将电能转化为水的　 　。
（2）在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部的气压　 　(填变大、变小或不变)。
（3）下列是小金总结的缸底的水被吸入泵内的原因，请对其过程排序　 　。
①外界大气压把水压入进水口
②外界大气压强大于泵壳内压强
③叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区
【答案】（1）机械能(动能)
（2）变小
（3）③②①
【知识点】流体压强与流速的关系；大气压的综合应用；能量的相互转化和转移
【解析】【分析】（1）物体由于运动而具有的能量称为动能，物体由于被举高而具有的能量称为重力势能，机械能包括势能和动能。
（2）根据流体流速大、压强小进行分析判断。
（3）气压会将物体从压强大的一侧压向压强小的一侧。
【解答】（1）水高速喷出，获得了机械能，可知是将电能转化为机械能。
（2）流体流速大、压强小，可知在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部的气压变小。
（3）顺序：叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区，导致外界大气压强大于泵壳内压强，在外界大气压的作用下，水被压入进水口。
故答案为：③②①。
15．（2025·镇海区模拟）生活处处有科学，留心观察皆学问。你知道吗 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　 　(选填“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。
【答案】（1）温度
（2）做功
【知识点】温度及温度的测量；热机的工作原理
【解析】【分析】（1）烹制不同的食物需要不同的温度，根据不同的液体沸点不同来加热不同的食物；
（2）高温高压的水蒸气具有能量，可以通过做功将自身的内能转化为机械能；在汽油机的四冲程中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程
【解答】（1）炸油条和炸土豆需要较高的温度，而煮玉米、煮鸡蛋需要较低的温度；油的沸点比较高，可以用于炸油条和炸土豆；水的沸点比较低，可以用于煮玉米、煮鸡蛋；
（2）水开了，煲盖不断跳动，这时水蒸气对煲盖做了功，将水蒸气的内能转化成了煲盖的机械能；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，因此这一现象与做功冲程的能量转化相同。
16．（2025·浙江）汽车是常用的交通工具之一。汽油机是汽车内的动力装置，通过汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。如图甲所示为汽油机的　 　冲程，在如图乙、丙所示的实验中，与该冲程能量转化相同的是图　 　(填“乙”或“丙”)。
【答案】压缩；丙
【知识点】能量的相互转化和转移；热机的工作原理
【解析】【分析】压缩冲程：外界对气体做功，机械能转化为内能，气体内能增大。
【解答】图甲中两侧气门关闭，活塞向上移动，属于压缩冲程。
乙中气体对外做功，内能转化为机械能，丙中外界对气体做功，机械能转化为内能，可知图丙中的能量转化形式与压缩冲程相同。
17．（2025·浙江二模）如图甲所示，大雪后路面结冰，环卫工人会在公路上撒盐，加快路面冰的熔化，确保行人和车辆的出行安全。为了探究其科学原理，某同学做了一组关于冰熔化的实验，实验装置如图乙所示。
（1）实验中某时刻温度计的示数如图丙所示，则示数是　 　℃.
（2）该同学取适量碎冰进行加热，记录数据并绘制得到图丁所示的A 曲线。由此可知，冰在熔化过程中内能　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）完成上述实验后，他另取两份用不同浓度的盐水制成的碎“盐冰”，用相同的热源再次加热，记录数据并绘制得到图丁所示的B、C曲线。由此可知，加入盐后，冰的熔点将会　 　(填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】（1）-3
（2）增大
（3）降低
【知识点】温度及温度的测量；熔点和凝固点；物体内能的改变方法
【解析】【分析】 （1）在读取温度计的示数时，要认清分度值，还要注意是零上还是零下；
（2）熔化过程中有固定熔化温度的物质为晶体；晶体熔化过程中吸收热量但温度保持不变，内能增加；
（3）分析图表得出结论。
【解答】 （1）图丙中温度计的分度值为1℃，液柱在0刻度线下方，则温度计的示数为-3℃；
（2）由图象可知，冰有固定的熔化温度，故冰为晶体；熔化过程中吸收热量，但温度保持不变，内能增大；
（3）分析图丁可知，B盐水制成的碎冰的熔点为-2℃，C盐水制成的碎冰的熔点为-4℃，所以加入盐后冰的熔点将会降低。
18．（2025·钱塘模拟） 短短300年间，人们的出行方式经历了多次质的飞跃：
（1）1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的　 　转化为内能，再转化为　 　，从而使机车运行；
（2）1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车，该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能　 　焦（汽油热值）；19世纪，乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看，乙醇汽油属于　 　；
（3）我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国，某品牌电车某次充电的平均功率为，充电30分钟，其电耗为，理论上本次充电可行驶　 　千米；
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀等核燃料的　 　（“核裂变”或“核聚变”）释放能量。
【答案】（1）化学能；机械能
（2）；混合物
（3）500
（4）核裂变
【知识点】能量的相互转化和转移；热量的计算；核裂变与核聚变
【解析】【分析】（1）蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能，从而使机车运行；
（2）Q放=mq计算完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量，该汽油机的效率可达到15%。W机=Q放η计算能获得机械能；结合物质的分类分析；
（3）其电耗为16kW h/100km，W=Pt计算消耗的电能，列比例式计算本次充电可行驶里程数；
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
【解答】（1）1814年乔治 斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能，从而使机车运行；
（2）内燃机完全燃烧0.5千克的汽油放出的热量为：Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J，该汽油机的效率可达到15%，能获得机械能为W机=Q放η=2.3×107J×15%=3.45×106焦；乙醇汽油中含有多种物质，属于混合物；
（3）消耗的电能为W=Pt=160kW×0.5h=80kW h，因其电耗为16kW h/100km，=500km，理论上本次充电可行驶500千米。
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀-235等核燃料的核裂变释放能量。
故答案为：（1）化学能；机械能；（2）3.45×106；混合物；（3）500；（4）核裂变。
19．（2024·绍兴会模拟）随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段。
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为　 　能。
（2）核聚变技术在未来可能成为一种重要的能源来源。下图表示核聚变过程的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（3）下图是工业生产中“碳捕集与封存”的一种方式，其流程如下：（部分反应条件和物质未标出）
① 自然界中往往通过　 　来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳-氧平衡；
② 绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点。请根据流程图分析，在以上过程中能够循环使用的物质有　 　（至少写出两种）；
③ 在日常生活中，你如何践行“低碳生活”理念　 　（写一条即可）；
④ 试分析计算若捕集到110吨二氧化碳，理论上可以合成甲醇（CH3OH）　 　吨。
【答案】（1）化学
（2）乙
（3）①光合作用；② 氢氧化钠、氧化钙（碳酸钙）；③ 参加植树造林、公共交通出行等；④80
【知识点】能量的相互转化和转移；核裂变与核聚变；根据化学反应方程式的计算
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）轻核结合生成重核，为聚变；重核分裂为轻核，为裂变；
（3）①根据光合作用的产物分析解答；
②在反应过程中，既是反应物又是生成物的物质为可循环利用的物质；
③根据对“低碳生活”的认识解答；
④写出反应的化学方程式，利用二氧化碳的质量计算合成甲醇的质量。
【解答】（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为化学能；
（2）核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式，特点为“二合一”，故选乙；
（3）①二氧化碳是光合作用的主要原料，因此自然界中往往通过光合作用来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳—氧平衡；
②绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点，根据流程图可知，在以上过程中能够循环使用的物质有氢氧化钠、氧化钙等；
③在日常生活中，我们可以采用骑自行车出行、节约用纸等措施践行“低碳生活”理念；
④设合成甲醇的质量为x，
CO2+3H2CH3OH+H2O
44 32
110t x
；
解得：x=80t。
20．（2025·浙江模拟）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用，发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ档是不同功率的档位，电热丝被均分为四节接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1）S1从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是　 　（选填“断开”或“闭合”）
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是　 　（选填“做功”或“热传递”）。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，IV档时功率最大，则接线柱a、b、c中连入电路的应该是　 　。
（4）已知电火锅IV档加热功率为1000瓦，若电火锅在Ⅲ档工作5分钟，求发热管消耗的电能。　 　
【答案】闭合；热传递；b，c；由于电热丝被均分为四节接入电路，由图知道，Ⅲ档长度是IV档长度的2倍，由知道，电火锅IV档接入电路的电阻所以Ⅲ档时，连入阻值为96.8欧，此时功率电火锅在Ⅲ档工作5分钟，发热管消耗的电能W=Pt=500W×300s=1.5×105J
【知识点】变阻器的原理及其使用；物体内能的改变方法；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；常用电热器
【解析】【分析】（1）由题中“当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合”可知， S1从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是闭合。
（2）改变内能的方式：做功和热传递。
（3）滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，由可知，此时电功率大，则电阻小，即滑动变阻器连入电路的有效长度减小，可知连接的是bc。
（4）根据和电阻大小与长度成正比计算在Ⅲ档时的电功率，再由计算消耗的电能。【解答】（1）根据题意知道，S2是温控开关，即当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合，所以，S1从0档转到Ⅰ档是开始工作，故温控开关S2的状态应是闭合的。
（2）锅中的水温度升高，是水吸收了热量，所以，是通过热传递增加了水的内能。
（3）根据题意知道，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，且IV档时功率最大，由知道，说明滑片顺时针转动，接入电路的电阻减小，由图知道，滑片与b连接，当接线柱b、c中连入电路时，满足要求。
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第24讲 内能、核能、能量转化与守恒
考点分布 考查频率 命题趋势
考点一 内能 ☆☆ 此讲内容多为综合题考察，或者以实际生活的实例为基础出题，和各类知识的结合很多，需要特别注意。
考点二 物质的比热 ☆☆
考点三 热机 ☆
考点四 核能 ☆
考点五 能量的相互转化 ☆
考点六 能量的转化与守恒定律 ☆
■考点一 内能
一、内能
1、分子动能
分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能 。
2、分子势能
由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有 。
3、物体的内能
物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的 ，俗称 ，内能的单位是 。
4、影响内能大小的因素： 、 、 、 等。
（1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能 ；
（2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能 ；
（3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能 ；
（4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能 。
5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种： 和 】
（1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。
①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在 。
②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。
③内能变化的量度：用 来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。
④热传递的实质：是内能从 物体（或同一物体的高温部分）传递到 物体（或同一物体的低温部分）。
（2）做功可以改变物体的内能
①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能 。常见对物体做功四种方法如下：
A. 压缩 （如：用打气筒打气） B. 摩擦 （如：钻木取火）
C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝）
②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会 ，如气体体积 。 ③通过做功改变物体的内能，实质是 与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为 ；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为 。 6、温度、热量、内能之间的区别与联系
温度 热量 内能
定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” 或 ” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度 改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也 降低
■考点二 物质的比热
1、比热容定义
单位质量的某种物质温度 （或降低）1℃所 （或放出）的热量，叫做这种物质的 。
2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作 。
3、物理意义
水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是 。 4、水的比热容的特点和应用
一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来 ，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容 ，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得 ，故沿海沿海地区昼夜温差 ，沿海地区冬暖夏凉等。
热量的计算公式
1、吸热公式： 。
注意：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。
2、放热公式： 。
注意：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。
3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】
注意：物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位
比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。
4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出 ，温度 ；低温物体吸收 ，温度 。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。
■考点三 热机
1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。
2、热机的特点：通过做功把 转化为 。
3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。 和 是两种常见的内燃机。
4、汽油机
（1）汽油机：以 为燃料的内燃机。
（2）构造：如图。
（3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表：
冲程名称 吸气冲程 冲程 冲程 排气冲程
工作示 意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 汽油燃烧：化学能转化成内能。燃气推动活塞做功： 无能量转化
（4）工作过程分析
大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是 、 、 、 。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动 圈，对外做功 次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为 其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
燃料的热值
1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位： ，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克，
它表示 。
<注意>
燃料的热值与燃料的 有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的 。燃料的热值只与燃料的 有关，是物质的一种 ，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧 。
3、热值公式及简单计算：
（1）公式：Q= （Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q= （V为气体体积）。
（2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。
<名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）；
第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。
4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的 转化为 的过程。
5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能 利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
6、热效率的计算
①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功， ； ②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能， =。
■考点四 核能
一、核能
1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过 种核反应方式进行释放。 和 是获得核能的两种途径。
2、核裂变
（1）含义：核裂变是质量较大的 在 轰击下分裂成2个 ，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
（2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用 制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制 的装置。
（3）应用：原子弹、核电站都是根据 的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
3、核聚变
（1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的 ，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫 。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
（2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
（3）应用：氢弹是根据 的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
二、核电站
利用核能发电的电站叫 。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
1、核电站的原理
（1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为 。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
（2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。
（3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→ → → 。
2、核电站的特点
（1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量；
（2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域；
（3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣；
（4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
3、太阳能
（1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 。
（2）太阳的巨大能量是内部 产生的。
（3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。
三、放射性
1、放射性
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如： 、 和 。
2、三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
3、放射性的利与弊
（1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
（2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
■考点五 能量的相互转化
1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从 物体转移到 物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从 物体转移到 物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件： 。 2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的 的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
■考点六 能量的转化与守恒定律
1、内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量 。这就是能量转化和守恒定律。
2、意义
能量转化和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，都遵循这个定律。
3、永动机—不可能成功
■考点一 内能
◇典例1：（2025九下·温州开学考）对于图中所描述的实验，下列分析正确的是
A．图甲：棉花燃烧前，压下活塞，厚玻璃筒内空气的质量减少
B．图乙：瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶口“白雾”的形成是汽化现象
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增大
D．图丁：装置a、b中除R1小于R2外其他相同，通电一段时间后的温度a小于b
◆变式训练
1．（2024九上·上虞期末）中国载人航天工程再次传来好消息：2024年10月30日神舟十九号载人飞船搭载长征二号F运载火箭成功发射升空。2024年11月4日神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。
（1）为了探索太空，中国科学家研发出了多种类型的宇航服。其中舱外宇航服的最内层由尼龙材料编织制成，尼龙属于　 　。（选填“金属材料”、“无机非金属材料”或“有机合成材料”）
（2）现在航天员们已经可以在太空吃到热腾腾、香喷喷的各式美食了，可谓是“宇宙级大餐”。下列食物主要能为航天员补充维生素的是____
A．白米饭 B．红烧牛肉
C．冷冻干燥的水果 D．宫保鸡丁
（3）返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，表面温度急剧升高，这是通过　 　的方式改变内能。
■考点二 物质的比热
◇典例2：（2024七上·诸暨期末）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的酒精灯对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像如图，由图像可知（　　）
A．a液体比热容小
B．b液体比a液体更适合作发动机的冷却液
C．内a液体吸收的热量少
D．升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
◆变式训练
1．（2024七上·杭州期末）为了使热水快速降温，小金自制一款降温杯，其内部结构如图所示。假设热水的质量和液体甲的质量相同，热传递仅发生在热水和液体甲之间。
（1）热水倒入杯中后，会　 　热量(选填“吸收"或“放出”) .
（2）若甲的比热小于水的比热，则相同时间内温度变化较大的是　 　。
（3）若想让该热水的温度降得更低，以下措施可行的是____。
A．将甲换成比热更大的液体 B．将甲换成比热更小的液体
C．减少甲液体质量 D．增加甲液体质量
■考点三 热机
◇典例3：（2025九上·嘉兴期末）2024年巴黎奥运会上我国健儿奋勇拼搏、为国争光。如图为我国运动员盛李豪在10米气步枪射击比赛中的情景，气步枪使用压缩气体作为动力源，通过释放压缩气体击出子弹。下列说法正确的是
A．压缩气体时子弹的内能增加
B．子弹射出过程中枪内气体的内能减小
C．子弹在空中运动过程中机械能保持不变
D．压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
◆变式训练
1．（2025九上·拱墅期末）目前使用天然气做燃料的汽车大多数是由汽油车和柴油车改装而来的。如图所示为汽油车改装为使用天然气做燃料后，汽油机的工作原理示意图。回答问题：
（1）天然气的主要成分是甲烷，甲烷属于　 　(选填“无机物”或“有机物”)。
（2）在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，此时内能转化为　 　。
（3）上述化学反应中，参加反应的和的分子个数比为　 　。
■考点四 核能
◇典例4：（2025九上·路桥期末）2024年11月，国际热核聚变实验堆某模块产品制造成功。下列有关核能的说法中正确的是(　　)
A．目前核电站是通过可控核聚变释放核能
B．氢弹和原子弹都是根据核聚变原理制成的
C．核能有辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
◆变式训练
1．（2025九上·金华期中）中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，在1亿度超高温度下运行了近10秒。请回答：
（1）其反应原理与太阳类似，通过核 　 　 （填“聚变”或“裂变”），释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 　 焦，这些电能可供一台功率为2000W的空调连续工作　 　小时。
■考点五 能量的相互转化
◇典例5：（2025九上·永康期末）2024年10月30日04时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭成功点火发射。下列说法正确的是 (　　)
A．火箭喷出燃气后周围气体分子运动减缓
B．火箭选用的燃料是液态氢，因为它的比热容大
C．火箭升空时燃料燃烧放出的能量全部转化为机械能
D．神舟飞船上的太阳能电池板能将太阳能转变为电能
◆变式训练
1．（2025九上·临平期中）如图是小科制作的“能的转化与守恒”概念图(部分)，请完成以下问题。
（1）请你在概念图中填入合适的内容：①　 　，②　 　。
（2）用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，能量转化情况为　 　。
（3）氢能源是二十一世纪最有前途的绿色能源之一，但到目前为止，氢能源没有被大面积推广，其主要原因是　 　。
■考点六 能量的转化与守恒定律
◇典例6：（2025九下·杭州模拟）如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是
A．水的机械能始终保持不变
B．水的重力势能增大，动能减小
C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能
D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
◆变式训练
1．（2025九上·诸暨期中）我市一些街道边新安装的“太阳能垃圾箱”。该垃圾箱“头顶”光电池板，“腰挎”广告灯箱，“脚踩”垃圾桶。
（1）太阳能电池板的主要材料为硅，硅属于　 　(填“金属”或“非金属”)。
（2）白天，太阳能电池板给蓄电池充电，将太阳能先转化为电能，再转化为　 　。
（3）废电池应该投入到其中的　 　(填“可回收物”“有害垃圾”“厨余垃圾”或“其他垃圾”)垃圾桶，以防渗漏出的汞、镉、铅等重金属离子对土壤和水源造成污染。
1．（2023·湖州）2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（　　）
A．起飞时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
（1题图） （2题图）
2．（2023·台州）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
3．（2022·杭州）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　）
A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量
B．都将化学能转化为其他形式的能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
4．（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（　　）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
（4题图） （5题图）
5．（2023·金华）中国是茶文化之乡，中国茶文化是世界非物质文化遗产。”煮茶”过程中蕴含着丰富的科学知识。下列说法正确的是（　　）
A．茶水沸腾时，吸收热量，温度升高
B．茶水升温是通过做功的方式改变内能
C．壶嘴冒出的”白气”是汽化形成的现象
D．茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动
6．（2023·宁波）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是　 　。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca　 　cb。
7．（2022·宁波） 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日，我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日，神舟十三号发射圆满成功!为此，人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
（1）如图是地球公转示意图。10月16日，地球位于图中　 　(填字母)点附近。
（2）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过　 　的途径释放。
8．（2023·丽水）如图是电热液体蚊香器，工作时内部的发热部件对蚊香液加热，一段时间后，其项部有“白雾”飘出，房间里弥漫着蚊香液的清香，起到驱蚊和灭蚊的作用。
（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程主要通过　 　，使蚊香掖的内能增加(填“做功"或“热传递”)；
（2）“白雾”是蚊香液先汽化后　 　形成的(填物态变化名称)；
（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做　 　。
9．（2022·湖州）南极地区以陆地为主，平均海拔高度2350米左右，是世界上平均海拔高度最高的大洲；北极地区以海洋为主。同为地球的两极，南极的最低气温比北极低，原因是：
（1）请从海陆性质和地形等角度进行分析　 　。
（2）南极冰川众多，白色的冰雪　 　（选填“反射”或“吸收”）更多的太阳光。
10．（2023·绍兴）杭州亚运会以”中国新时代·杭州新亚运”为定位，秉持”绿色、智能、节俭、文明”的办会理念，将于2023年9月23日在杭州开幕举行。
（1）开幕当天，恰好是我国二十四节气中的秋分。图甲是地球公转示意图，当天地球在公转轨道上的　 　(填字母)位置。
（2）亚运吉祥物之一”莲莲”(图乙)，名字源于世界遗产西湖中的莲叶。西湖红莲，叶呈盾状圆形，这一性状是由　 　决定的。
（3）本届亚运会全部场馆均使用绿色电能，这是亚运史上首次实现绿色能源全覆盖。亚运场馆所使用的部分电能来自于浙江沿海的海上风电场(图丙)，其发电过程中的能量转化是：风能→风车叶轮的　 　能→电能。
（4）亚运会火炬名为”薪火”(图丁)。该火炬采用的生物质燃气是利用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等物质作为原料转化而成的。其主要的成分为碳氢化合物、一氧化碳、氢气等。
①该燃气充分燃烧后，产物中一定含有　 　。
②请分析该燃气的应用优势　 　。
11．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有　 　。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为　 　。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点　 　，请说出理由　 　。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
12．（2023·丽水）图甲是一款电热服，衣服里嵌有电热纤维。图乙是其简化的工作电路，R1，R2为电热纤维，R1阻值为5欧；利用配套的锂电池供电，输出电压为5伏；可在低温、中温、高温三档问切换，高温档功率为15瓦。
（1）电热服是利用电流的　 　效应工作的 ；
（2）电热纤维应具有能导电，抗氧化、耐腐蚀、轻便柔软等性质，下列材料最适合做电热纤维的是 (填字母)；
A．石墨纤维 B．棉纤维 C．细铁丝
（3）求电热服在高温档工作时通过R1的电流和R2的阻值(忽略温度对电阻的影响)。
1．（2025·舟山模拟）某机器的能量流向图如图所示，据此推测该机器可能是
A．汽油机 B．电动机 C．发电机 D．电热水器
2．（2025·浙江模拟）如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（　　）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
3．（2025·温州模拟）干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是 （　　）
A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低
B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高
C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高
D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低
4．（2025·浙江模拟）如图所示是某汽车发动机的压缩冲程的示意图。在活塞向上运动的过程中，汽缸内气体的（　　）
A．密度减小 B．温度降低
C．内能增大 D．分子热运动减慢
（4题图） （5题图）
5．（2025·浙江模拟）在科技节实验表演中，小柯取侧壁钻有一小孔的矿泉水瓶，将电火花发生器塞入小孔中，在瓶口处喷入少量酒精，盖上纸筒 (如图甲)。启动电火花发生器，点燃瓶内酒精，观察到纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。图中四冲程汽油机的能量转化与纸杯飞出的过程相同的是 （　　）
B． C． D．
6．（2025·绍兴模拟）如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 (， )
A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力
B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈
C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能
D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程
7．（2025·温岭模拟）下列实验反映气体对外做功的是（　　）
A．①用气筒往瓶内打气，塞子跳出
B．②钻木取火
C．③快速压下活塞，棉花燃烧
D．④振荡烧瓶，瓶内铁屑温度升高
8．（2025·浙江模拟）一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是（　　）
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩擦力做功的大小为：
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
9．（2025·浙江模拟）如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出。下列分析错误的是（　　）
A．水由初温20℃上升到30℃过程中，水的内能增加
B．水由初温20℃上升到30℃过程中，水的比热保持不变
C．橡皮塞冲出瞬间，试管内气体温度降低
D．橡皮塞冲出瞬间，能量转化与汽油机的压缩冲程相同
（9题图） （10题图）
10．（2025·宁海二模）如图为我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置————东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10s时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有　 　(填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造太阳的加热功率为1.2×1012W，若利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10s时间， 发电量为　 　kW·h。
11．（2025·舟山模拟）2024年12月26 日，美国航天局报告，美国帕克太阳探测器以创纪录的最近距离飞掠太阳，并向地球传回信号，表明其状况良好，运行正常。
（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生　 　(选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和　 　较活跃的光球层。
12．黄旭华院士是中国核潜艇总设计师，他带领团队攻克了核潜艇反应堆小型化、隐蔽性等关键技术。某核潜艇采用铀-235核反应堆提供动力，潜艇水下排水量为8000吨，最大下潜深度为300米。结合所学知识，回答下列问题：
（1）铀-235的原子核中有92个质子和143个中子，则其核外电子数为　 　。
（2）核潜艇获得核能的途径是　 　。
（3）核潜艇在水下航行时受到的浮力　 　牛。
13．（2025·杭州模拟）喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。
（1）给头部滴水的目的是利用水蒸发　 　(选填“吸热”或“放热”)热量，使头部温度下降。
（2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会 　 　(填物态变化名称)，使头部气压小于尾部气压。
（3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了 　 　能，转化为鸟的机械能。
14．（2025·金华模拟）如图是鱼缸中电动增氧泵的原理图。将增氧泵浸没在水中，打开电动机后电动机驱动叶轮转动，缸底的水从进水口被吸入后，经叶轮加速，水流快速流过喷水管。空气通过进气管进入水中，最终携带氧气的水流从喷水管流出。
（1）电动机工作时带动叶轮转动，使水高速喷出，将电能转化为水的　 　。
（2）在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部的气压　 　(填变大、变小或不变)。
（3）下列是小金总结的缸底的水被吸入泵内的原因，请对其过程排序　 　。
①外界大气压把水压入进水口
②外界大气压强大于泵壳内压强
③叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区
15．（2025·镇海区模拟）生活处处有科学，留心观察皆学问。你知道吗 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　 　(选填“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。
16．（2025·浙江）汽车是常用的交通工具之一。汽油机是汽车内的动力装置，通过汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。如图甲所示为汽油机的　 　冲程，在如图乙、丙所示的实验中，与该冲程能量转化相同的是图　 　(填“乙”或“丙”)。
17．（2025·浙江二模）如图甲所示，大雪后路面结冰，环卫工人会在公路上撒盐，加快路面冰的熔化，确保行人和车辆的出行安全。为了探究其科学原理，某同学做了一组关于冰熔化的实验，实验装置如图乙所示。
（1）实验中某时刻温度计的示数如图丙所示，则示数是　 　℃.
（2）该同学取适量碎冰进行加热，记录数据并绘制得到图丁所示的A 曲线。由此可知，冰在熔化过程中内能　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）完成上述实验后，他另取两份用不同浓度的盐水制成的碎“盐冰”，用相同的热源再次加热，记录数据并绘制得到图丁所示的B、C曲线。由此可知，加入盐后，冰的熔点将会 (填“升高”“降低”或“不变”)。
18．（2025·钱塘模拟） 短短300年间，人们的出行方式经历了多次质的飞跃：
（1）1814年乔治·斯蒂芬森发明了第一台以煤为燃料的蒸汽机车。蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料的　 　转化为内能，再转化为　 　，从而使机车运行；
（2）1885年卡尔·本茨发明了第一辆汽油驱动的汽车，该汽油机的效率可达到。若该内燃机完全燃烧0.5千克的汽油能获得机械能　 　焦（汽油热值）；19世纪，乙醇汽油【将乙醇和汽油按体积比进行混合】的使用大大减少了对空气的污染。从物质的分类上看，乙醇汽油属于　 　；
（3）我国目前已是世界上最大的新能源汽车出口国，某品牌电车某次充电的平均功率为，充电30分钟，其电耗为，理论上本次充电可行驶　 　千米；
（4）若研发核动力汽车，其动力来源为小型核反应堆，反应堆内可通过铀等核燃料的（“核裂变”或“核聚变”）释放能量。
19．（2024·绍兴会模拟）随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段。
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为　 　能。
（2）核聚变技术在未来可能成为一种重要的能源来源。下图表示核聚变过程的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（3）下图是工业生产中“碳捕集与封存”的一种方式，其流程如下：（部分反应条件和物质未标出）
① 自然界中往往通过　 　来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳-氧平衡；
② 绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点。请根据流程图分析，在以上过程中能够循环使用的物质有　 　（至少写出两种）；
③ 在日常生活中，你如何践行“低碳生活”理念　 　（写一条即可）；
④ 试分析计算若捕集到110吨二氧化碳，理论上可以合成甲醇（CH3OH）　 　吨。
20．（2025·浙江模拟）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用，发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ档是不同功率的档位，电热丝被均分为四节接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1）S1从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是　 　（选填“断开”或“闭合”）
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是　 　（选填“做功”或“热传递”）。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，IV档时功率最大，则接线柱a、b、c中连入电路的应该是　 　。
（4）已知电火锅IV档加热功率为1000瓦，若电火锅在Ⅲ档工作5分钟，求发热管消耗的电能。　 　
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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