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物质科学（一）
第9课时
内能和核能
能量的转化与守恒
知识导引
1.
内能
改变物体内能的方法，内能的利用
2.
比热容
3.
化学能
燃料热值、利用率、热机
比较大小、应用
4.
核能
获得途径、利用
5.
能量的转化与守恒定律
1．分子运动论：物质是由大量微观粒子(包括分子、原子和离子)构成的。
都在不停地做
。
微观粒子之间有
，微观粒子之间存在着
(包括引力和斥力)。
2．内能的改变
(1)改变物体内能的途径有__
__和__
__。
做功
热传递
对物体做功，
内能增加
物体对外做功，
内能减小
1.
1
内能
无规则的热运动
间隔
相互作用力
等效的
高温→低温
例2
[2020
杭州]如图所示一只瓶子，内装一些铁屑。我们既可以通过振荡，也可以通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大。从改变物体内能的方法来看，前者是通过_____方法，后者是通过_______方法来增大铁屑的内能。如果你没有看到内能改变的过程，仅凭铁屑温度的改变能否确定采用了什么方法改变了铁屑的内能？_______(选填“能”或“不能”)，
这是因为____________________________________________。
做功
热传递
不能
做功与热传递两种方法对改变物体内能是等效的
例1
[2019·宁波]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
D
1．下列用做功的方式使冰熔化的是(
)
A．太阳照射
B.相互摩擦
C．浸入热水
D.炉火加热
B
2．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是(
)
A．柴火烧水
B.压缩空气发热
C．冬天搓手取暖
D.钻木取火
A
1.
2
温度、热量与内能
热量
温度
内能
（吸收或放出）
（升高或降低）
（增加或减少）
同
物
体
不一定
【知识拓展】
①同一物体，温度越高内能越大。不同物体的内能多少无法比较。
②物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高。
如冰块吸热熔化过程中，内能增加，但温度不变。
可能是做功
?例3　下列关于热现象的说法中正确的是(
)
A．0℃的冰和0℃的水内能相等
B．物体的内能减少，它的温度一定降低
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和热
量是不同的物理量，单位也不同
C
2.比热容
热传递的量度
(1)热传递是物体间的能量_____，发生转移的能量称为热量，用Q表示。
(2)热量的计算公式：
_________。
公式中的c是物质的比热容，简称比热，单位是J/(kg·℃)。水的比热容是
__________________。公式中的Δt指物体热传递前后的
_____。
转移
Q＝cmΔt
4.2×103J/(kg·℃)
温差
A．组装器材时，先固定上面铁圈的高度
B．升高相同温度，a液体吸收的热量更多
C．a液体的比热容小于b液体的比热容
D．不添加器材，利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
例4　如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体，用相同的装置加热，根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是(
)
C
吸收热量多少通过什么来反映？
加热时间长短
3．水的比热容较大，下列做法中不是利用这一特性的是(
)
A．炎热的夏天，在室内地上洒水感到凉爽
B．用水做内燃机的冷却液
C．在城市里修建人工湖，除了美化环境外，还能调节周围的气温
D．供暖系统使用热水循环供暖
A
3.1
热值
(1)热值:___________________________________称为热值。
热值可用q来表示，单位是J/kg(如果是气体燃料时，单位一般用J/m3)。
热值计算时可用：Q＝mq(气体燃料计算时用：Q＝Vq)
1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量
①燃料的“完全燃烧”指燃料中的碳元素全部变成二氧化碳，氢元素全部变为水。
②燃料的热值不需要记忆。
燃料燃烧时将
转化成
。
化学能
内能
4.一成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J。这些能量相当于完全燃烧0.55
kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为
________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将
_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
不变
【解析】由公式Q＝mq知，木柴的热值q木柴＝
＝
＝1.2×107J/kg；
木柴的热值是其自身的属性，不随质量等因素的改变而改变。
例5　小明家新买来一台容积为80L
的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40L，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m3，停止加热后变为130.06m3。[天然气的热值q天然气＝4.2×107J/
m3，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
(1)水箱中水的质量。
(2)水箱中水吸收的热量。
(3)该热水器的热效率。
解：(1)水的体积：V＝40L＝40×10－3m3＝4×10－2m3，根据ρ＝
得：
水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4×10－2m3＝40kg。
(2)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t2－t1)＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃－20℃)＝3.36×106J。
(3)消耗天然气的体积：V＝V2－V1＝130.06m3－129.96m3＝0.1m3，
天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq天然气＝0.1m3×4.2×107J/m3＝4.2×106J，
热水器的热效率：η＝
×100%＝
×100%＝80%。　
5．[2020
宁波]科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
把质量为2kg，温度为25℃的水加热到100℃，至少需要完全燃烧_____g的酒精。上述过程中，水的内能增加是通过_______的途径实现的。[已知：水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]
21
热传递
能量转化方式都是将
转化为
。
吸气
压缩
做功
排气
内能
机械能
①汽油机一个工作周期，曲轴转两圈，做功一次。
②
识别冲程时观察的细节：活塞的上下运动情况、
进气门和出气门的打开和关闭情况、
火花塞是否点燃。
内能→机械能
机械能→内能
3.2
热机
6.
[2019·湖州]我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车(如图)。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。
(1)喷向空中的水雾，有许多在掉向地面之前已经在空中散失了，还能起
到降温作用。其原理是________________。
(2)该雾炮车的发动机是柴油机。柴油机四个冲程中的_________冲程实现了
内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。
汽化(蒸发)吸热
做功
7．如图甲所示，在吹气球时，吹大了气球没握住，它叫啸着飞跑了！图乙和图丙是汽油机的工作循环的其中两个过程(进气门和排气门均关闭着)，则与图甲能量转化方式一致的是图___(选填“乙”或“丙”)。而图示的另一个工作过程的能量变化为
___________________。若某四冲程汽油机在工作时飞轮转速为
3600r/min，则每秒钟完成_____次做功冲程。
丙
机械能转化为内能
30
例6．(2020
绍兴)热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%-8%之间。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指
燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向
外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通
过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。
（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由
右图中的
冲程实现。
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于
的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的
(选填“吸气“、“压缩”、“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
C
燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高
排气
4.
核能
重核裂变
轻核聚变
8．[2020
湖州]如图表示用中子轰击铀－235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是(
)
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
B
链式反应
热核反应中小学教育资源及组卷应用平台
1.9
内能和核能、能量转化与守恒
学案
知识导引
内能
例1
[2019·宁波]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
例2
[2020
杭州]如图所示一只瓶子，内装一些铁屑。我们既可以通过振荡，也可以通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大。从改变物体内能的方法来看，前者是通过_____方法，后者是通过_______方法来增大铁屑的内能。如果你没有看到内能改变的过程，仅凭铁屑温度的改变能否确定采用了什么方法改变了铁屑的内能？_______(选填“能”或“不能”)，这是因为__________________
______。
1．下列用做功的方式使冰熔化的是(
)
A．太阳照射
B.相互摩擦
C．浸入热水
D.炉火加热
2．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是(
)
A．柴火烧水
B.压缩空气发热
C．冬天搓手取暖
D.钻木取火
例3　下列关于热现象的说法中正确的是(
)
A．0℃的冰和0℃的水内能相等
B．物体的内能减少，它的温度一定降低
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和热量是不同的物理量，单位也不同
三、比热容
例4　如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体，用相同的装置加热，根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是(
)
A．组装器材时，先固定上面铁圈的高度
B．升高相同温度，a液体吸收的热量更多
C．a液体的比热容小于b液体的比热容
D．不添加器材，利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
3．水的比热容较大，下列做法中不是利用这一特性的是(
)
A．炎热的夏天，在室内地上洒水感到凉爽
B．用水做内燃机的冷却液
C．在城市里修建人工湖，除了美化环境外，还能调节周围的气温
D．供暖系统使用热水循环供暖
四、化学能
4.一成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J。这些能量相当于完全燃烧0.55
kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为
________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将
_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
例5　小明家新买来一台容积为80L
的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40L，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m3，停止加热后变为130.06m3。[天然气的热值q天然气＝4.2×107J/
m3，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
(1)水箱中水的质量。
(2)水箱中水吸收的热量。
(3)该热水器的热效率。
5．[2020
宁波]科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
把质量为2kg，温度为25℃的水加热到100℃，至少需要完全燃烧_____g的酒精。上述过程中，水的内能增加是通过_______的途径实现的。[已知：水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]
6.
[2019·湖州]我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车(如图)。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。
(1)喷向空中的水雾，有许多在掉向地面之前已经在空中散失了，还能起到降温作用。其原理是___________________。
(2)该雾炮车的发动机是柴油机。柴油机四个冲程中的_________冲程实现了内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。
7．如图甲所示，在吹气球时，吹大了气球没握住，它叫啸着飞跑了！图乙和图丙是汽油机的工作循环的其中两个过程(进气门和排气门均关闭着)，则与图甲能量转化方式一致的是图___(选填“乙”或“丙”)。而图示的另一个工作过程的能量变化为___________________。若某四冲程汽油机在工作时飞轮转速为3600r/min，则每秒钟完成_____次做功冲程。
例6．(2020
绍兴)热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%-8%之间。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。
（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由上图中的
冲程实现。
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于
的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的
(选填“吸气“、“压缩”、“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
五、核能
9.　我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究用于航空母舰的大功率核动力技术。关于核动力航母的说法正确的是(
)
A．航母使用的核能属于可再生能源
B．航母核反应堆里发生的是核聚变
C．航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
D．航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染
10．目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站。下列说法中错误的是(
)
A．太阳能来自太阳内部的核聚变
B．太阳能收集板将太阳能转化为电能
C．同样质量的核聚变释放的能量比核裂变多
D．原子核是由质子和电子组成的
11．2018年3月2日，电影《厉害了，我的国》在全国各大影院火爆上映。特别是作为大国工程“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组(如图)，代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力。下列关于“华龙一号”核电中核能说法正确的是(　　)
A．核能直接转化为电能
B．该原理与太阳释放能量的原理相同
C．利用核裂变原理
D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
六、能量的转化与守恒
例7．能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是(
)
汽车在刹车过程中，因摩擦将_______能转化为地面、轮胎和空气的_______，转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有_______性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持_______。还有许多科学过程都是有方向性的，例如：水总是由高处向低处流动，根据你所学的科学知识，再举一个相似的例子。
_______________________________________________________________________。
参考答案：
例1
D
例2
做功
热传递
不能
做功与热传递两种方法对改变物体内能是等效的
1.B
2.A
例3
C
三、例4
C
3.A
四、4.
1.2×107
例5
21
热传递
6.汽化(蒸发)吸热
做功
7.
丙
机械能转化为内能
30
例6
(1)C
(2)燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高
(3)排气
五、9.C
10.D
11.C
六、例7
B
12.
机械
内能
方向
不变
热量总是由高温物体向低温物体传递(合理均可)
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精品试卷·第
2
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