备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第21课时 温度 内能和核能 能量的转化与守恒 课件(共59张PPT)

(共59张PPT)
第21课时　温度　内能和核能　
能量的转化与守恒
　 温度的测量
例1　量程都是100 ℃的甲、乙、丙三支酒精温度计，分度值都是1 ℃，甲玻璃泡的容积大些，乙、丙相同，甲、乙玻璃管的内径相同，丙粗一些，由此可判断这三支温度计相邻的两条刻度线间的距离( )
A．甲最长，丙最短
B．甲最短，丙最长
C．乙最长，但不能比较甲与丙的长度
D．乙最短，但不能比较甲与丙的长度
【解析】玻璃泡容积越大，玻璃管内径越细，0 ℃到100 ℃之间的间隔就越大，就能标得越精确。
1．为了探究常用温度计的工作原理，某同学取来一只装满
带红色煤油的墨水瓶，用橡皮塞塞紧瓶口，再将两端开口
的空圆珠笔芯，穿过橡皮塞插入煤油中，这就制成了一个
简易温度计。他选定早晨、中午和傍晚的三个时刻，观察
细管中液柱的高度，并在管上画出记号，如图所示，请你指出中
午所对应的刻线是____，此温度计的原理是 _______________。
如果要使该自制温度计的准确程度提高，写出一条改进方法：
_________________________________________________。
A
液体的热胀冷缩
换用更细、更长的玻璃管(或改用容积大一点的瓶子)
　 分子热运动
例2　请你想象一下，假如没有扩散现象，以下现象还能再发生的是( )
A．吃到鲜美的咸鸭蛋
B．墙内开花墙外香
C．煤堆在墙边很久，白色墙壁发黑
D．水从高处流向低处
【解析】扩散现象是分子热运动的结果。D选项中水从高处运动到低处的原因是因为水受到重力作用，没有扩散现象仍旧会发生。
2．下列现象中不能说明分子做无规则运动的是( )
A．扫地时灰尘飞舞
B．车加油时，能闻到气味
C．加了白糖的水会变甜
D．秋天，桂花飘香
3．制造钢铁零件时，可以把零件放入含碳的渗碳剂中，使碳分
子渗入零件的表面层，增加零件表面的硬度。这种渗入现象说
明( )
A．分子可以分成更小的微粒
B．分子间有引力
C．分子间有斥力
D．分子是运动的
　 内能的概念
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
【解析】0℃的冰吸热后才能熔化成0℃的水，所以0℃的水内能更多。物体的内能减少，它的温度不一定降低，如水凝固成冰过程中，内能减少但温度不变。做功是能量转移或转化的量度，热量是热传递的量度，两者都属于能量，形式不同但单位相同。
4．关于水所具有的内能，下列说法中正确的是( )
A．热水中每个分子都具有较大的内能
B．0 ℃以下的水没有内能
C．一杯水的温度升高时，内能增加
D．温度高的水的内能比温度低的水的内能大
5．下列关于温度、内能、热量的说法，正确的是( )
A．物体内能减少，一定是放出了热量
B．对物体做功，物体的内能一定增加
C．同一个物体，温度越高，内能越大
D．物体温度越高，所含热量越多
6．如图是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图像，下列说法中正确的是( )
A．t4时刻物体的内能为零
B．t2、t3时刻物体的内能相等
C．t2时刻物体的内能比t3时刻的小
D．t1时刻物体的分子动能比t2时刻的大
　 物体内能的改变
例4　用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现在试管口的橡胶塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是( )
A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的
B．水蒸气对橡胶塞做功，把机械能转化为内能
C．水蒸气对橡胶塞做功，与汽油机做功冲程的能量传化相同
D．水蒸气对橡胶塞做功，水蒸气内能增加
【解析】用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的，故A错误；橡胶塞冲出试管口时，水蒸气对橡胶塞做功，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气的内能减少，同汽油机的做功冲程的能量转化，故BD错误，C正确。
7．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
8．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
的方式来看，前者是通过_______方式，后者是通过 _______方
式来增大铁屑的内能。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式改变了铁屑的内能？
_______(填“能”或“不能”)，这是因为 _________________
___________________________。
做功
热传递
不能
做功与热传递两种
方式对改变物体内能是等效的
　 比热容、热量的计算
例5　两个质量不同的金属块，放出相同的热量，降低的温度相同，则( )
A．质量大的金属块的比热容一定大
B.质量大的金属块的比热容一定小
C．质量大的金属块的比热容可能大
D．两个金属块的比热容有可能相同
【解析】根据公式Q＝cmΔt可知，金属块的质量不同，放出相同的热量，其降低的温度相同，质量大的金属块的比热容一定小。
例6　两个相同的容器分别装满了质量相同的
甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体
温度与加热时间的关系如图所示，则( )
A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同
C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D．加热相同的时间，甲液体比乙液体温度升高得多
9．水的比热容较大，如图所示现象中与此特点无关的是( )
A．海边昼夜温差较小
B．空调房间里放盆水可以增加湿度
C．冬天暖气设备用热水供暖
D．用水冷却汽车发动机
10.如图为海风形成的示意图，海风形成的根本原因是：与海洋相比，陆地的( )
A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高
B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高
D．比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
11．如图所示，设相同时间内物质吸收的热量相同，甲、乙两图
中符合冰熔化规律的是图_____(填“甲”或“乙”)。这是因为
c冰____c水(填“>”“<”或“＝”)，所以相同时间内_____(填
“冰”或“水”)升温更快。
乙
<
冰
12．当今太阳能热水器的应用已经非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3]
(1)太阳能热水器将太阳能转化为_____能。
(2)在此过程中，水吸收了多少热量？
(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J，则该热水器的效率是多少？
内
　 热机、燃料的热值
例7　老师用如图甲所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车开始不停地转动。由此引出以下问题，请利用所学的知识解答。
(1)图甲实验中能量转化方式与图乙中汽油机的____(填字母)冲
程相同。
(2)若某四冲程汽油机的功率为36 kW，做功冲程每次对外做功
800 J，则在1 s 内该汽油机能完成______个冲程，则此汽油机
飞轮的转速为 _____r/min。
(3)如图所示是等质量两种液体温度变化与吸收
的热量情况的图像，根据图中提供的信息，你认
为选择____液体作为汽车冷却液效果更好。
D
180
5400
B
【解析】(1)由图甲知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动，这一过程中内能转化为机械能。图乙中：A.两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；B.一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；C.一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化；D.两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；可见，图甲实验中能量转化方式与图乙中汽油机的D冲程相同。(2)某四冲程汽油机的功率P＝36 kW＝36000 W，每秒做功36000 J，每秒做功
次数n＝ ＝45次，则每秒完成45个循环，飞轮转动90转，有45×4＝180个冲程，1 min转90 r×60＝5400 r，故该汽油机工作时飞轮的转速为5400 r/min。 (3)根据比热容的概念可知，比热容大的物体升高(或降低)相同温度吸收(或放出)的热量就大；根据图像判断升高相同温度，B液体需要吸收的热量多，故B液体的比热容大；根据Q＝cmΔt可知，吸收相同的热量，比热容大的温度升高得慢，更适合做冷却液，故B液体作为冷却液更好。
例8　英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答：酒精灯加热将化学能转化为内能，热汽缸中的工作介质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能；由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将热汽缸中的工作介质推入冷汽缸并液化，活塞B又将介质推回热汽缸。如此反复。
13．一成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J。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 _____(填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
不变
14．如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲
出试管口。
(1)软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 _________。
(2)此过程中，水蒸气减少的内能 _____(填“大于”“等于”或
“小于”)软木塞增加的机械能，这与热机的_______冲程相似。
运动状态
大于
做功
15．下图是四冲程汽油机工作过程的四个冲程，完成下列各题：
(1)A～D四幅图中表示将机械能转化为内能的是____。
(2)吸气冲程时，吸入汽缸里的物质是 ___________________。
(3)一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600 r/min，做功冲
程一次对外做功大约为1500 J，则这台汽油机的功率为______kW。
D
空气和汽油的混合物
7.5
16．天然气灶使用方便、经济环保，如图所示，在一个标准大气压
下，天然气灶将一壶质量为 3 kg，温度为20 ℃的水加热至沸腾，
大约需要10 min。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天
然气的热值为3.5×107 J/m3]求：
(1)水吸收的热量；
(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，
烧开这壶水需要多少天然气？
　核能的利用
例9　据新华社报道，2017年7月5日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环(EAST)实现了稳定的101.2 s稳态长脉冲高约束等离子体运行(如图甲所示)，创造了世界新纪录。
(1)在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场
约束。东方超环就是通过强大电流所产生的强大_______约束的等
离子体。
(2)如图乙所示是东方超环的热核反应示意图，属于_________(填
“核聚变”或“核裂变”)。
(3)东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为
_____________。
磁场
核聚变
内能和光能
【解析】(1)物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束，而电流周围存在磁场，可以约束等离子体。(2)由图乙可知，东方超环采用的是核聚变的方式产生核能。(3)太阳内部，核能转化为光能和内能，东方超环也是把原子核能转化为光能和内能。
例10　如图所示，下列关于核能以及核电站的说法错误的是 ( )
A．核电站是利用核能来发电的
B.核反应堆中发生的是可控链式反应
C．核废料会对环境造成污染
D.能量转化：核能→机械能→内能→电能
【解析】核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能；核电站的核反应堆中发生的是可控链式反应；核废料有放射性，会对环境造成污染。
17．如图所示是氢核聚变简图，请根据图判断下列说法中正确的是( )
A．图中b核和c核内的质子数不同
B．氢核聚变过程中元素种类不会改变
C．图中a和b分别代表不同种元素的原子核
D．原子弹主要利用了核聚变释放出来的能量
18．如图所示是核电站发电和供电的流程图。关于流程图中各装置的能量转化，下列说法正确的是( )
A．核反应堆将核能转化为电能
B.汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D.各种用电器将其他形式的能转化为电能
19．核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，核反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，再通过蒸汽轮机和发电机把高温蒸汽的内能转化为电能。如图所示是核电站的原理示意图，第一回路中水被泵压入核反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路中的水，又被泵压回到反应堆里。在热交换器内，第二回路中的水被加热成高温高压蒸汽，然后被送入汽轮机以驱动汽轮机，做功后温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由泵把它压回热交换器，高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
(1)从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的_____能
→水的_____能→汽轮机的_______能→_____能。
(2)在第一回路的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，
其主要作用是 ___________。
(3)冷凝器中发生的物态变化是 _____，该过程要_____热。
(4)在第二回路中，用水做循环液体，原因是水的 _______较大。
核
内
机械
电
防止核辐射
液化
放
比热容
　 能量的转化与守恒定律
例11　太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于图中太
阳能的利用，下列说法中正确的是( )
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图丁中，环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
20．电影《流浪地球》开启了中国科幻电影元年，影片中涉及许多我们学过的科学知识，以下观点正确的是( )
A．在太阳内部，发生核裂变产生光和热
B．地球发动机喷射的燃气推动地球前进，说明物体间力的作用是相互的
C．关闭地球发动机后地球仍能向前运动，这是由于受到惯性的作用
D．开启地球发动机使地球加速前进的过程中机械能守恒
21．英国某公司研究发明了一种可以用来发电的地砖，当受到踩踏时，“发电地砖”会被压缩大约5 mm 的距离，从而实现机械能到电能的转化。近年推出的最新发电地砖从原来的四方形结构变成了三角形，如图所示，在电能的转化率上提高了很多。
(1)把踩踏的机械能转化成电能，利用了 _________原理。
(2)根据能量转化和守恒定律分析，产生的电能 _____(填“大于”“等于”或“小于”)人减少的机械能。
电磁感应
小于
22．老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后，小浔想：小球在摆动过程中机械能的大小是否与细线的长度有关呢？为了探究此问题，他设计了以下实验装置：将无弹性的细线上端固定在铁架台上，下端拴住小球，使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块，如图乙所示。(不计细线固定端的摩擦与空气阻力)
(1)小浔将长为l的细线拉至水平状态静止时，小球具有的机械
能是以___________的形式存在。
重力势能
(2)小浔多次改变拴小球的细线长度，并调整细线固定端的位置，
每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放，使它摆动到相
同的最低点撞击同一木块，测出木块被撞击后运动的距离，通过
比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小。请你分析小
浔的实验方案是否可行，并说明理由。 _____________________
_____________。
不可行；小球到水平桌
面的高度不同
(3)小浔想：细线没有弹性，如果换成长度为l′(l′＜l)的橡皮
筋拴住小球，并保持小球在第(1)问的水平高度静止(如图丙所
示)，自由释放小球后，若仍能摆动到原来的最低点撞击同一木
块，那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s。请
你从能量转化的角度分析这一设想是否正确。_______________
_________________________________________________________
______________________________。
不正确；小球的
机械能有一部分转化为橡皮筋的弹性势能，导致小球的机械能减
少，从而使木块运动的距离小于s
23．物理兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小
有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟
_______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟
_______有关。
速度
质量
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽
车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面
上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金
属球到达水平面时的动能就越_____。
大
【分析与论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的
结论是： _____________________________________。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释
汽车_____(选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
质量一定时，物体的速度越大，动能越大
超载