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(共52张PPT)
第一部分
考点过关
第五章　热和能
教材考点·深度梳理
01
重点难点·提升训练
02
河北中考·考向体验
03
第2课时　内能的利用　能源与可持续发展
03
能量的转化:在一定条件下,各种形式的能量是可以相互①　　　　的。
能量守恒定律:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式②　　　　为其他形式,或者从一个物体③　　　　　到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量④　　　　　　。
能量的转化和转移具有⑤　　　　。
教材考点 · 深度梳理
考点
一
能量的转化和守恒
转化
转化
转移
保持不变
方向性
04
热机及其分类
(1)定义:利用⑥　　　　做功的机械。
(2)分类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
(3)工作原理:燃料的化学能 内能 机械能。
如图,在试管中装适量水,用橡胶塞塞住试管口,将水加热一段时间后,水蒸气会将橡胶塞冲出试管口,这一过程将水蒸气的⑦　　　　能转化为橡胶塞的⑧　　　　能。这个实验展示了蒸汽机的基工作原理。
考点
二
热机
内能
内
机械
05
四冲程汽油机工作原理
示意图
工作 冲程 ⑨　 　冲程 ⑩　 　冲程 　 　冲程 　 　冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
吸气
压缩
做功
排气
06
续表
活塞运 动方向 向下
能量 转化 — 　　 能转化为 　　能 　　能转化为 　　 能 —
向上
向下
向上
机械
内
内
机械
07
①(教材素材改编题)如图(a)是用热成像手机拍摄的老师擦黑板时的情景。从手机屏幕上看到,黑板擦过的地方又红又亮,其他地方较暗,说明擦黑板的过程,黑板的内能变　　　　;如图(b)所示的汽油机四个冲程中,
　　　　(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)的原理与其相同。
对应练习
大
乙
8
定义:某种燃料 　　　 　放出的热量与其 　　　　之比,用符号
　　　　表示。
物理意义:单位质量的燃料 　　 　　放出的热量。
单位: 　　　　 ,符号: 　　　　。
理解:热值是燃料的一种特性,与燃料的质量、体积、是否充分燃烧等无关,只与燃料的 　　　　有关。
考点
三
热值
完全燃烧
质量
q
完全燃烧
焦每千克
J/kg
种类
9
计算公式
(1)当q的单位为J/kg时,Q= 　　　　。
(2)当q的单位为J/m3时,Q= 　　　　(多适用于气体)。
mq
qV
10
②(教材素材改编题)氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为14.3×107 J/kg,完全燃烧500 g的氢气可放出　　　 　J的热量,若一罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值为　　　 　J/kg。
对应练习
7.15×107
14.3×107
11
燃料的利用率:有效利用的热量占燃料完全燃烧放出热量的比值。
热机效率
(1)定义:用来做 　　　的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量之比。
(2)公式:η=或η=。
(3)提高热机效率的途径:让燃料尽可能 　　 　　,如将煤粒磨成煤粉,加大送风量等;利用废气的能量;机件间保持良好的 　　　,减小摩擦。
考点
四
燃料的利用率和热机效率
有用功
充分燃烧
润滑
12
③ (教材素材改编题)用天然气灶给水加热,水吸收的热量为1.26×106 J,消耗了0.07 m3的天然气。已知天然气的热值为3.0×107 J/m3,天然气完全燃烧放出的热量是　　　　J,天然气灶烧水的效率为　　　　。
对应练习
2.1×106
60%
13
④某品牌汽车汽油机的能量流程图如图所示,该汽油机的效率约为
　　　　;若汽车行驶过程中消耗汽油0.4 kg,假如这些汽油完全燃烧,牵引力做的有用功是　　 　　J;汽油在燃烧过程中其热值大小　　　;从汽油燃烧到输出有用功的过程中,能量的总和将　　　　。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
30%
5.52×106
不变
不变
14
能源的分类
考点
五
能源利用面临的挑战
分类 类型 定义 实例(将对应的字母填在横线上)
按获取 方式 一次 能源 可以直接从自然界获得的能源
二次 能源 必须通过消耗 才能得到的能源
a风能;b核能;c水能;d天然气;e电能;f地热能;g太阳能;h汽油;i煤;j可燃冰; k潮汐能;l石油
abcdfgijkl
一次能源
eh
15
续表
分类 类型 定义 实例(将对应的字母填在横线上)
按是否 可再生 可再生 能源 　　　　在短期内从自然界得到补充的能源
不可再 生能源 　　　　在短期内从自然界得到补充的能源
a风能;b核能;c水能;d天然气;e电能;f地热能;g太阳能;h汽油;i煤;j可燃冰; k潮汐能;l石油
可以
acfgk
不能
bdijl
16
能源利用面临的挑战
(1)提高能源的利用率,减少能源使用对环境的破坏。
(2)发展新的理想能源,如风能、水能、太阳能等可再生能源。
17
核能
考点
六
新能源的发展
裂变 定义 用中子轰击质量较大的原子核,使其发生裂变,变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量,这就是裂变
应用 核电站:利用核裂变产生的核能发电,它的核心设备是核反应堆。核反应堆发生的链式反应是 　　　　的
原子弹:爆炸时发生的链式反应是 　　　　的
可控
不可控
18
续表
聚变 定义 使某些质量很小的原子核,在超高温和高压下结合成新的原子核,会释放出巨大的核能,这就是聚变,有时也称为
　　 　
应用 氢弹、太阳能
热核反应
19
太阳能
来源 在太阳内部,氢原子核在超高温下发生 　　　　,释放出巨大的核能
利用 (1)太阳能转化为 　　　　,如太阳灶、太阳能热水器等(光热转换);
(2)太阳能转化为 　　　　,如太阳能电池(光电转换);
(3)太阳能转化为 　　　　,如植物通过太阳光进行光合作用(光化转换)
优点 安全、清洁、无污染、取之不尽、获取方便等
聚变
内能
电能
化学能
20
⑤我国的核电站技术是世界领先水平。核电站利用核　　　　(选填“裂”或“聚”)变,核能属于　　　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。核电站在工作的过程中　　　(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。
对应练习
裂
不可再生
遵循
21
⑥(教材素材改编题)如图为太阳能电池阵列,太阳能属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,太阳能电池将太阳能转化为电能,电能是
　　　　(选填“一次”或“二次”)能源。
可再生
二次
22
下列有关能量及其转化的说法正确的是 (　　)
A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能
B.锂电池放电时电能转化为化学能
C.内燃机的压缩冲程机械能转化为内能
D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
重点难点 · 提升训练
重难点
一
能量的转化与守恒
例1
C
23
解析:弯弓射箭,弓的弹性势能转化为箭的动能,故A错误;锂电池放电时将化学能转化为电能,故B错误;内燃机的压缩冲程机械能转化为内能,故C正确;人造卫星从近地点飞向远地点时,速度减小,相对高度增加,则动能减小,势能增大,故D错误。
24
①(2025·石家庄藁城区二模)2025春节贺岁电影《哪吒2》作为一部现象级电影,受到社会各界的广泛好评。电影中,哪吒的混天绫快速舞动时,带动周围空气形成气流,从物理学角度分析,这是因为力可以
　　　　;太乙真人炼丹时,燃料燃烧释放热量,这一过程中能量转化方式为　　　　　　　　　。
变式训练
改变物体的
运动状态
化学能转化为内能
25
2024年4月份,我国研制的新款汽油机刷新了汽油机热机效率的世界纪录,为我国实现“双碳”目标添砖加瓦。如图是单缸四冲程汽油机某个工作瞬间的示意图,此时为　　　　冲程,如果该汽油机的飞轮转速为1 800 r/min,则该汽油机每秒对外做功　　　　次。
重难点
二
热机
例2
做功
15
解析: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;飞轮转速是1 800 r/min=30 r/s,表示每秒飞轮转动30圈,经过60个冲程,对外做功15次。
26
(1)根据气门的状态、活塞的运动方向,辨识热机的工作冲程。
解题通法
27
(2)能量转化过程
①压缩冲程:机械能→内能。
②做功冲程:内能→机械能。
(3)热机工作过程中的数量关系
飞轮转动圈数 冲程个数 对外做功次数 工作循环个数
2 4 1 1
28
②如图所示,神舟飞船返回舱在穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,将机械能转化为　　　　,这与图中汽油机的　　　　(选填“甲”或“乙”)冲程一致。
变式训练
内能
乙
29
解析:神舟飞船返回舱在穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,飞船的温度升高;图甲中的进气门和排气门都关闭,且活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能;图乙中的进气门和排气门都关闭,且活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能,所以,图乙符合题意。
30
(2025·保定莲池区一模)在标准大气压下,小明用天然气灶将质量为1 kg的水,从20 ℃加热到沸腾,水吸收的热量是　　　 　J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡,耗水20 kg,热水器进水温度是22 ℃,出水温度是42 ℃,他这次洗澡消耗天然气　　　　m3。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3。
重难点
三
热机效率
例3
3.36×105
0.075
31
解析:标准大气压下水沸点为100 ℃,故1 kg水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。小明次用水升温Δt=42 ℃-22 ℃=20 ℃,水需吸热Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×20 ℃=1.68×106 J,热水器效率为70%,则需要天然气放热Q放==2.4×106 J;消耗的天然气体积V==0.075 m3。
32
关于效率问题的计算方法
(1)热机效率:η=
(2)热效率:η=。
物体温度升高吸热Q吸=cmΔt;
燃料燃烧放热Q放=mq或Q放=Vq;
电流通过电热器放热Q放=I2Rt或Q放=W=Pt。
解题通法
33
③(2025·唐山玉田县一模)最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶10 km消耗汽油1.8 kg(汽油的热值为4.6×107 J/kg),假设汽油完全燃烧,放出的热量为　　　 　J,若其中30%的能量转化为汽车的机械能,则汽车受到的阻力为　　　　N。
变式训练
8.28×107
2 484
34
解析:汽油完全燃烧放出的热量为:Q=mq=1.8 kg×4.6×107 J/kg=8.28
×107 J;由η=得,牵引力做功为:W=ηQ=30%×8.28×107 J=2.484×107 J;
s=10 km=104 m,由W=Fs得,牵引力为:F==2 484 N;因为汽车做匀速直线运动,受到平衡力作用,所以阻力为:f=F=2 484 N。
35
(2025·张家口二模)我国在能源开发和利用方面取得了显著成就,大力发展清洁能源,减少碳排放。下列说法正确的是 (　　)
A.风力发电机将机械能转化成电能
B.天然气、核能、太阳能均属于不可再生能源
C.电动汽车消耗电能,电能属于一次能源
D.“华龙一号”是利用核聚变释放的能量发电
重难点
四
能源及其分类
例4
A
36
解析:风力发电机利用风力驱动风轮旋转,通过发电机将机械能转化为电能,故A正确。天然气和核能属于不可再生能源;太阳能属于可再生能源,故B错误。一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,电能是由其他能源经过加工转换而来的,属于二次能源,故C错误。“华龙一号”是利用核裂变释放的能量发电,故D错误。
37
解题通法
38
④关于能量和能源,下列说法错误的是 (　　)
A.电能必须通过消耗一次能源才能得到,是二次能源
B.我们今天使用的煤、石油、天然气,都是化石能源
C.能量的转化和转移是有方向性的
D.自然界的能量是守恒的,它既不能创生,也不会消灭,所以不用节约能源
变式训练
D
39
解析:电能必须通过消耗一次能源才能得到,是二次能源,故A正确;我们今天使用的煤、石油、天然气,都是化石能源,故B正确;能量的转化和转移是有方向性的,故C正确;自然界的能量是守恒的,它既不能创生,也不会消灭,但由于能量转化和转移都是具有方向性的,因而人类可利用的资源是有限的,所以我们仍然要注意节约能源,故D错误。
40
(2023·河北)秉承可持续发展的思想,开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题,开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生　　　　或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量,通过可控聚变来利用核能,有望解决人类能源问题。1 g核燃料聚变时释放的能量约为1×105 kW·h,假设把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用
年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”,它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量,请你写出一种转化方式或一个相关的实例:　 。
河北中考 · 考向体验
命题点
一
能量的转化与守恒
裂变
100
用太阳能集热器把水加热
41
解析:核能是质量较大的原子核发生裂变或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量;把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为
1 000 kW·h的家庭使用的时间:t==100年;人类利用太阳能的实质,是将太阳能转化为其他形式的能量,例如用太阳能集热器把水加热。
42
(2021·河北)太阳能是　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,直接利用太阳能可有效地减少碳排放。如图所示是一辆低碳化未来汽车,车顶部装有高效光电转换器,它可将　　　　能转化为电能;车轮的轮毂其实是风力发电机,可以把捕捉到的风能转化为　　　　能。
可再生
太阳
电
解析:太阳能是可再生能源,清洁无污染。车顶部装有高效光电转换器,它是把太阳能转化为电能的装置;风力发电机是将风能转化为电能的装置。
43
(2021·河北)小明用相同的酒灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度-时间图像如图所示,由图可知,甲物质的比热容
　　　　(选填“>”“<”或“=”)乙物质的比热容。用酒灯给物体加热,物体内能增加、温度升高,这是通过　　　　的方式实现的。实验完成后,酒灯中剩余酒的热值　　　　(选填“变大”“变小”或
“不变”)。
命题点
二
热值的理解及应用
<
热传递
不变
44
解析:用相同的酒灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时,相同时间内,两种物质吸收的热量相同;由图像可知,甲物质比乙物质的温度升高得快,根据吸热公式Q=cmΔt,可知甲物质的比热容小于乙物质的比热容;用酒灯给物体加热,物体吸收热量,内能增加,这是通过热传递的方式实现的;热值是燃料的一种特性,不随质量的改变而改变,故酒灯中剩余的酒热值不变。
45
(2024·河北)下表为某储水式电热水器的铭牌的部分内容,它表明该热水器的额定电压为　　 　V。若该热水器正常工作3 000 s,可将一箱装有额定容量的水从25 ℃加热到50 ℃,则这个过程中水吸收的热量为
　　 　J,热水器的效率为
　 　%(结果保留整数)。水
的密度为1.0×103 kg/m3,水的
比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
命题点
三
热效率
型号 ××× 额定电压 220 V
额定容量 80 L 额定频率 50 Hz
额定最高温度 75 ℃ 额定功率 3 000 W
防水等级 IP×4 额定内压 0.8 MPa
220
8.4×106
93
46
解析:由铭牌信息可知,热水器的额定电压为U=220 V;由ρ=可知,热水器中水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×(50 ℃-25 ℃)=8.4×106 J;热水器消耗的电能:W=Pt=3 000 W×3 000 s=9×106 J,热水器的效率:η=×100%=×
100%≈93%。
型号 ××× 额定电压 220 V
额定容量 80 L 额定频率 50 Hz
额定最高温度 75 ℃ 额定功率 3 000 W
防水等级 IP×4 额定内压 0.8 MPa
47
(2024·河北)推动绿色发展,建设美丽家乡是我们共同的追求,下列做法不利于实现这一目标的是 (　　)
A.积极植树造林,防沙降尘
B.大力推广使用一次性餐具
C.回收废旧电器,节约资源
D.农业上合理施用化学肥料
命题点
四
能源与可持续发展
B
48
(2023·河北)党的二十大报告中提出“持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战”。下列做法不符合这一要求的是 (　　)
A.坚持绿色出行,践行低碳生活
B.秸秆粉碎还田,增加农田肥料
C.垃圾分类回归,减少资源浪费
D.废弃电池深埋,防止土壤污染
D
49
(2022·河北)2021年河北省PM2.5平均浓度同比下降15.3%,改善幅度为“十三五”以来最高。下列举措不能改善空气质量的是 (　　)
A.开发利用新能源 B.推进低碳交通运输
C.提高森林覆盖率 D.增高炼铁厂的烟囱
D
解析:开发利用新能源,能减少空气污染物的产生,所以A能够改善空气质量;推进低碳交通运输,能减少二氧化碳、一氧化碳的排放,所以B能够改善空气质量;提高森林覆盖率,能多吸收二氧化碳等气体,所以C能够改善空气质量;增高炼铁厂的烟囱,并不能减少空气污染物的排放,所以D不能改善空气质量。
50
(2025·河北节选)“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于　　　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
不可再生
解析:核能利用的是铀等核燃料,这些燃料在地球上的储量有限,无法在短时间内再生,因此属于不可再生能源。
51
(2024·河北)风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北—雄安特高压交流输变电工程投运后,实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看,“张家口的风”属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,它实际上来源于　　　能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107 W,这样一个风电机组在此功率下稳定工作　　　　min产生的电能,相当于200 kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0×107 J/kg。
可再生
太阳
10
52
解析:风能可以在自然界里源源不断地得到,属于可再生能源,它实际上来源于太阳能。200 kg焦炭完全燃烧放出的热量:Q放=mq=200 kg×3.0
×107 J/kg=6×109 J;单个陆上风电机组功率可达107 W,需要的时间:t==600 s=10 min。　内能的利用　能源与可持续发展
考点一　能量的转化和守恒
能量的转化:在一定条件下,各种形式的能量是可以相互①　　　　的。
能量守恒定律:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式②　　　　为其他形式,或者从一个物体③　　　　　到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量④　　　　　　。
能量的转化和转移具有⑤　　　　。
考点二　热机
热机及其分类
(1)定义:利用⑥　　　　做功的机械。
(2)分类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
(3)工作原理:燃料的化学能内能机械能。
如图,在试管中装适量水,用橡胶塞塞住试管口,将水加热一段时间后,水蒸气会将橡胶塞冲出试管口,这一过程将水蒸气的⑦　　　　能转化为橡胶塞的⑧　　　　能。这个实验展示了蒸汽机的基本工作原理。
四冲程汽油机工作原理
示意图
工作冲程 ⑨　　冲程 ⑩　　冲程 　　冲程 　　冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运 动方向 向下
能量 转化 — 　　能转化为 　　能 　　能转化为 　　能 —
(教材素材改编题)如图(a)是用热成像手机拍摄的老师擦黑板时的情景。从手机屏幕上看到,黑板擦过的地方又红又亮,其他地方较暗,说明擦黑板的过程,黑板的内能变　　　　;如图(b)所示的汽油机四个冲程中,　　　　(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)的原理与其相同。
考点三　热值
定义:某种燃料　　　　放出的热量与其　　　　之比,用符号　　　　表示。
物理意义:单位质量的燃料　　　　放出的热量。
单位:　　　　,符号:　　　　。
理解:热值是燃料的一种特性,与燃料的质量、体积、是否充分燃烧等无关,只与燃料的
　　　　有关。
计算公式
(1)当q的单位为J/kg时,Q=　　　　。
(2)当q的单位为J/m3时,Q=　　　　(多适用于气体)。
(教材素材改编题)氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为14.3×107 J/kg,完全燃烧500 g的氢气可放出　　　　J的热量,若一罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值为
　　　　J/kg。
考点四　燃料的利用率和热机效率
燃料的利用率:有效利用的热量占燃料完全燃烧放出热量的比值。
热机效率
(1)定义:用来做　　　　的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量之比。
(2)公式:η=或η=。
(3)提高热机效率的途径:让燃料尽可能　　　　,如将煤粒磨成煤粉,加大送风量等;利用废气的能量;机件间保持良好的　　　　,减小摩擦。
(教材素材改编题)用天然气灶给水加热,水吸收的热量为1.26×106 J,消耗了0.07 m3的天然气。已知天然气的热值为3.0×107 J/m3,天然气完全燃烧放出的热量是　　　　J,天然气灶烧水的效率为　　　　。
某品牌汽车汽油机的能量流程图如图所示,该汽油机的效率约为　　　　;若汽车行驶过程中消耗汽油0.4 kg,假如这些汽油完全燃烧,牵引力做的有用功是　　　　J;汽油在燃烧过程中其热值大小　　　　;从汽油燃烧到输出有用功的过程中,能量的总和将　　　　。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
考点五　能源利用面临的挑战
能源的分类
分类 类型 定义 实例(将对应的字母填在横线上)
按获取 方式 一次 能源 可以直接从自然界获得的能源
二次 能源 必须通过消耗　　　　才能得到的能源
分类 类型 定义 实例(将对应的字母填在横线上)
按是否 可再生 可再生 能源 　　　　在短期内从自然界得到补充的能源
不可再 生能源 　　　　在短期内从自然界得到补充的能源
a风能;b核能;c水能;d天然气;e电能;f地热能;g太阳能;h汽油;i煤;j可燃冰;k潮汐能;l石油
能源利用面临的挑战
(1)提高能源的利用率,减少能源使用对环境的破坏。
(2)发展新的理想能源,如风能、水能、太阳能等可再生能源。
考点六　新能源的发展
核能
裂变 定义 用中子轰击质量较大的原子核,使其发生裂变,变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量,这就是裂变
应用 核电站:利用核裂变产生的核能发电,它的核心设备是核反应堆。核反应堆发生的链式反应是　　　　的
原子弹:爆炸时发生的链式反应是　　　　的
聚变 定义 使某些质量很小的原子核,在超高温和高压下结合成新的原子核,会释放出巨大的核能,这就是聚变,有时也称为　　　
应用 氢弹、太阳能
太阳能
来源 在太阳内部,氢原子核在超高温下发生　　　　,释放出巨大的核能
利用 (1)太阳能转化为　　　　,如太阳灶、太阳能热水器等(光热转换); (2)太阳能转化为　　　　,如太阳能电池(光电转换); (3)太阳能转化为　　　　,如植物通过太阳光进行光合作用(光化转换)
优点 安全、清洁、无污染、取之不尽、获取方便等
我国的核电站技术是世界领先水平。核电站利用核　　　　(选填“裂”或“聚”)变,核能属于
　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。核电站在工作的过程中　　　　(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。
(教材素材改编题)如图为太阳能电池阵列,太阳能属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,太阳能电池将太阳能转化为电能,电能是　　　　(选填“一次”或“二次”)能源。
重难点一　能量的转化与守恒
下列有关能量及其转化的说法正确的是 (　　)
A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能
B.锂电池放电时电能转化为化学能
C.内燃机的压缩冲程机械能转化为内能
D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
(2025·石家庄藁城区二模)2025春节贺岁电影《哪吒2》作为一部现象级电影,受到社会各界的广泛好评。电影中,哪吒的混天绫快速舞动时,带动周围空气形成气流,从物理学角度分析,这是因为力可以　　　　　　　　;太乙真人炼丹时,燃料燃烧释放热量,这一过程中能量转化方式为　　　　　　　　　。
重难点二　热机
2024年4月份,我国研制的新款汽油机刷新了汽油机热机效率的世界纪录,为我国实现“双碳”目标添砖加瓦。如图是单缸四冲程汽油机某个工作瞬间的示意图,此时为　　　　冲程,如果该汽油机的飞轮转速为1 800 r/min,则该汽油机每秒对外做功　　　　次。
(1)根据气门的状态、活塞的运动方向,辨识热机的工作冲程。
(2)能量转化过程
①压缩冲程:机械能→内能。
②做功冲程:内能→机械能。
(3)热机工作过程中的数量关系
飞轮转动圈数 冲程个数 对外做功次数 工作循环个数
2 4 1 1
如图所示,神舟飞船返回舱在穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,将机械能转化为　　　　,这与图中汽油机的　　　　(选填“甲”或“乙”)冲程一致。
重难点三　热机效率
(2025·保定莲池区一模)在标准大气压下,小明用天然气灶将质量为1 kg的水,从20 ℃加热到沸腾,水吸收的热量是　　　　J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡,耗水20 kg,热水器进水温度是22 ℃,出水温度是42 ℃,他这次洗澡消耗天然气　　　　m3。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3。
关于效率问题的计算方法
(1)热机效率:η=
(2)热效率:η=。
物体温度升高吸热Q吸=cmΔt;
燃料燃烧放热Q放=mq或Q放=Vq;
电流通过电热器放热Q放=I2Rt或Q放=W=Pt。
(2025·唐山玉田县一模)最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶10 km消耗汽油1.8 kg(汽油的热值为4.6×107 J/kg),假设汽油完全燃烧,放出的热量为　　　　J,若其中30%的能量转化为汽车的机械能,则汽车受到的阻力为　　　　N。
重难点四　能源及其分类
(2025·张家口二模)我国在能源开发和利用方面取得了显著成就,大力发展清洁能源,减少碳排放。下列说法正确的是 (　　)
A.风力发电机将机械能转化成电能
B.天然气、核能、太阳能均属于不可再生能源
C.电动汽车消耗电能,电能属于一次能源
D.“华龙一号”是利用核聚变释放的能量发电
关于能量和能源,下列说法错误的是 (　　)
A.电能必须通过消耗一次能源才能得到,是二次能源
B.我们今天使用的煤、石油、天然气,都是化石能源
C.能量的转化和转移是有方向性的
D.自然界的能量是守恒的,它既不能创生,也不会消灭,所以不用节约能源
命题点一　能量的转化与守恒
(2023·河北)秉承可持续发展的思想,开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题,开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生　　　　或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量,通过可控聚变来利用核能,有望解决人类能源问题。1 g核燃料聚变时释放的能量约为1×105 kW·h,假设把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用　　　　年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”,它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量,请你写出一种转化方式或一个相关的实例:　
(2021·河北)太阳能是　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,直接利用太阳能可有效地减少碳排放。如图所示是一辆低碳化未来汽车,车顶部装有高效光电转换器,它可将　　　　能转化为电能;车轮的轮毂其实是风力发电机,可以把捕捉到的风能转化为　　　　能。
命题点二　热值的理解及应用
(2021·河北)小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度-时间图像如图所示,由图可知,甲物质的比热容　　　　(选填“>”“<”或“=”)乙物质的比热容。用酒精灯给物体加热,物体内能增加、温度升高,这是通过　　　　的方式实现的。实验完成后,酒精灯中剩余酒精的热值　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
命题点三　热效率
(2024·河北)下表为某储水式电热水器的铭牌的部分内容,它表明该热水器的额定电压为
　　　　　V。若该热水器正常工作3 000 s,可将一箱装有额定容量的水从25 ℃加热到50 ℃,则这个过程中水吸收的热量为　　　　J,热水器的效率为　　　　%(结果保留整数)。水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
型号 ××× 额定电压 220 V
额定容量 80 L 额定频率 50 Hz
额定最高温度 75 ℃ 额定功率 3 000 W
防水等级 IP×4 额定内压 0.8 MPa
命题点四　能源与可持续发展
(2024·河北)推动绿色发展,建设美丽家乡是我们共同的追求,下列做法不利于实现这一目标的是 (　　)
A.积极植树造林,防沙降尘
B.大力推广使用一次性餐具
C.回收废旧电器,节约资源
D.农业上合理施用化学肥料
(2023·河北)党的二十大报告中提出“持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战”。下列做法不符合这一要求的是 (　　)
A.坚持绿色出行,践行低碳生活
B.秸秆粉碎还田,增加农田肥料
C.垃圾分类回归,减少资源浪费
D.废弃电池深埋,防止土壤污染
(2022·河北)2021年河北省PM2.5平均浓度同比下降15.3%,改善幅度为“十三五”以来最高。下列举措不能改善空气质量的是 (　　)
A.开发利用新能源
B.推进低碳交通运输
C.提高森林覆盖率
D.增高炼铁厂的烟囱
(2025·河北节选)“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2024·河北)风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北—雄安特高压交流输变电工程投运后,实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看,“张家口的风”属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源,它实际上来源于　　　　　能。我国自主研发的单个陆上风电机组功率可达107 W,这样一个风电机组在此功率下稳定工作　　　　min产生的电能,相当于200 kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0×107 J/kg。
【详解答案】
教材考点·深度梳理
①转化　②转化　③转移　④保持不变　⑤方向性　⑥内能　⑦内　⑧机械
⑨吸气　⑩压缩　做功　排气
向上　向下　向上　机械
内　内　机械
对应练习
1.大　乙
完全燃烧　质量　q　完全燃烧
焦每千克　J/kg　种类　mq　qV
对应练习
2.7.15×107　14.3×107
有用功　充分燃烧　润滑
对应练习
3.2.1×106　60%
4.30%　5.52×106　不变　不变
abcdfgijkl　一次能源　eh　可以
acfgk　不能　bdijl　可控
不可控　热核反应　聚变　内能
电能　化学能
对应练习
5.裂　不可再生　遵循
6.可再生　二次
重点难点·提升训练
重难点一
例1.C　解析:弯弓射箭,弓的弹性势能转化为箭的动能,故A错误;锂电池放电时将化学能转化为电能,故B错误;内燃机的压缩冲程机械能转化为内能,故C正确;人造卫星从近地点飞向远地点时,速度减小,相对高度增加,则动能减小,势能增大,故D错误。
变式训练
1.改变物体的运动状态　化学能转化为内能
重难点二
例2.做功　15
解析: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;飞轮转速是1 800 r/min=30 r/s,表示每秒飞轮转动30圈,经过60个冲程,对外做功15次。
变式训练
2.内能　乙
解析:神舟飞船返回舱在穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,飞船的温度升高;图甲中的进气门和排气门都关闭,且活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能;图乙中的进气门和排气门都关闭,且活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能,所以,图乙符合题意。
重难点三
例3.3.36×105　0.075
解析:标准大气压下水沸点为100 ℃,故1 kg水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。小明本次用水升温Δt=42 ℃-22 ℃=20 ℃,水需吸热Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×20 ℃=1.68×106 J,热水器效率为70%,则需要天然气放热Q放==2.4×106 J;消耗的天然气体积V==0.075 m3。
变式训练
3.8.28×107　2 484
解析:汽油完全燃烧放出的热量为:Q=mq=1.8 kg×4.6×107 J/kg=8.28×107 J;由η=得,牵引力做功为:W=ηQ=30%×8.28×107 J=2.484×107 J;s=10 km=104 m,由W=Fs得,牵引力为:F==2 484 N;因为汽车做匀速直线运动,受到平衡力作用,所以阻力为:f=F=2 484 N。
重难点四
例4.A　解析:风力发电机利用风力驱动风轮旋转,通过发电机将机械能转化为电能,故A正确。天然气和核能属于不可再生能源;太阳能属于可再生能源,故B错误。一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,电能是由其他能源经过加工转换而来的,属于二次能源,故C错误。“华龙一号”是利用核裂变释放的能量发电,故D错误。
变式训练
4.D　解析:电能必须通过消耗一次能源才能得到,是二次能源,故A正确;我们今天使用的煤、石油、天然气,都是化石能源,故B正确;能量的转化和转移是有方向性的,故C正确;自然界的能量是守恒的,它既不能创生,也不会消灭,但由于能量转化和转移都是具有方向性的,因而人类可利用的资源是有限的,所以我们仍然要注意节约能源,故D错误。
河北中考·考向体验
1.裂变　100　用太阳能集热器把水加热
解析:核能是质量较大的原子核发生裂变或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量;把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用的时间:t==100年;人类利用太阳能的实质,是将太阳能转化为其他形式的能量,例如用太阳能集热器把水加热。
2.可再生　太阳　电
解析:太阳能是可再生能源,清洁无污染。车顶部装有高效光电转换器,它是把太阳能转化为电能的装置;风力发电机是将风能转化为电能的装置。
3.<　热传递　不变
解析:用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时,相同时间内,两种物质吸收的热量相同;由图像可知,甲物质比乙物质的温度升高得快,根据吸热公式Q=cmΔt,可知甲物质的比热容小于乙物质的比热容;用酒精灯给物体加热,物体吸收热量,内能增加,这是通过热传递的方式实现的;热值是燃料的一种特性,不随质量的改变而改变,故酒精灯中剩余的酒精热值不变。
4.220　8.4×106　93　解析:由铭牌信息可知,热水器的额定电压为U=220 V;由ρ=可知,
热水器中水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg,
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×(50 ℃-25 ℃)=8.4×106 J;
热水器消耗的电能:W=Pt=3 000 W×3 000 s=9×106 J,
热水器的效率:η=×100%=×100%≈93%。
5.B
6.D
7.D　解析:开发利用新能源,能减少空气污染物的产生,所以A能够改善空气质量;推进低碳交通运输,能减少二氧化碳、一氧化碳的排放,所以B能够改善空气质量;提高森林覆盖率,能多吸收二氧化碳等气体,所以C能够改善空气质量;增高炼铁厂的烟囱,并不能减少空气污染物的排放,所以D不能改善空气质量。
8.不可再生　解析:核能利用的是铀等核燃料,这些燃料在地球上的储量有限,无法在短时间内再生,因此属于不可再生能源。
9.可再生　太阳　10　解析:风能可以在自然界里源源不断地得到,属于可再生能源,它实际上来源于太阳能。200 kg焦炭完全燃烧放出的热量:Q放=mq=200 kg×3.0×107 J/kg=6×109 J;单个陆上风电机组功率可达107 W,需要的时间:t==600 s=10 min。

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