專題05熱與能能源與材料（解析版）

主題二力學(xué)專題專題05熱與能、能源與材料（解析版）命題方向考向一內(nèi)能與分子動理論考向二比熱容與熱量計算考向三熱機及熱值相關(guān)計算考向四能量守恒與可持續(xù)發(fā)展考向一內(nèi)能與分子動理論例1（2022?湘西州）“墻角數(shù)枝梅，凌寒獨自開。遙知不是雪，為有暗香來”。寒冬梅花香氣撲鼻而來，這是因為（）A．分子之間存在引力 B．分子之間存在斥力 C．分子之間沒有空隙 D．分子不停地做無規(guī)則運動【答案】D?！窘獯稹拷猓汉坊ㄏ銡鈸浔嵌鴣恚且驗槊坊ɑㄏ阒泻械姆肿硬煌５刈鰺o規(guī)則運動，向四周擴散，使詩人聞到梅花花香。故選：D。例2（2022?聊城）下列事例中，主要利用做功的方式來改變物體內(nèi)能的是（）A．把酒精擦在手背上，手背感覺到?jīng)?B．冬天人們在室外曬太陽，感覺暖和 C．汽油機的壓縮沖程，燃料溫度升高 D．把水放進(jìn)冰箱冷凍室，水變成冰塊【答案】C?！窘獯稹拷猓篈、把酒精擦在手背上，酒精從手吸收熱量，使手的溫度降低，是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故A不符合題意；B、冬天人們在室外曬太陽，人體從陽光中吸收熱量，溫度升高，是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故B不符合題意；C、汽油機的壓縮沖程，壓縮氣體做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功改變物體的內(nèi)能，故C符合題意；D、把水放進(jìn)冰箱冷凍室，水變成冰塊，水放出熱量，溫度降低，是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故D不符合題意。故選：C。例3（2022?青島）“二十四節(jié)氣”是我國勞動人民創(chuàng)造的輝煌文化，它的雛形距今已有三千多年。（1）“二十四節(jié)氣歌”中有“立春陽氣轉(zhuǎn)，雨水沿河邊”的描述，立春后冰河解凍，這屬于物態(tài)變化中的熔化現(xiàn)象，此過程需要吸收熱量。（2）“節(jié)氣百子歌”中有“五月端陽吃粽子，六月天熱買扇子”的句子，端陽節(jié)粽香四溢，這是擴散現(xiàn)象。【答案】（1）熔化；吸收；（2）擴散?！窘獯稹拷猓海?）立春后冰河解凍，屬于熔化現(xiàn)象，會吸收熱量；（2）端陽節(jié)粽香四溢，說明粽子的香味分子不停地做無規(guī)則的運動，擴散到空氣中被我們聞到了。故答案為：（1）熔化；吸收；（2）擴散。例4（2022?菏澤）中醫(yī)藥是中華文化的瑰寶，中醫(yī)的理療方式中蘊含了許多物理知識，如“拔火罐”時玻璃罐能被吸附在皮膚上利用了大氣壓；“艾灸”時通過熱傳遞（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式改變了穴位處的內(nèi)能?！敬鸢浮看髿鈮?；熱傳遞?！窘獯稹拷猓喊位鸸迺r，先把酒精在罐內(nèi)燒一下，罐內(nèi)空氣受熱排出，此時迅速把罐扣在皮膚上，使罐內(nèi)氣體溫度升高，等到罐內(nèi)的空氣冷卻后壓強降低，小于外面的大氣壓，外面的大氣壓就將罐緊緊地壓在皮膚上，所以“拔火罐”利用的是大氣壓；“艾灸”時通過熱傳遞的方式改變了穴位處的內(nèi)能。故答案為：大氣壓；熱傳遞。1、分子熱運動：（1）分子動理論內(nèi)容：①物質(zhì)是由分子組成的；②一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則運動。③分子間存在相互作用的引力和斥力；④分子之間有間隙。（2）熱運動：分子運動快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運動越劇烈。熱運動是分子運動，屬于微觀運動，不可能停止，而機械運動是整個物體運動，屬于宏觀運動，可以停止。（3）擴散：不同物質(zhì)相互接觸，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象?！鶖U散現(xiàn)象說明：（1）一切物質(zhì)分子都在不停地做無規(guī)則的運動；（2）分子之間有間隙。2、內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子熱運動的分子動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。3、內(nèi)能的改變：改變物體內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞。（1）物體對外做功，物體的內(nèi)能減??；外界對物體做功，物體的內(nèi)能增大。（2）熱傳遞發(fā)生的條件：存在溫度差。能量（內(nèi)能）從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體：a．高溫物體內(nèi)能減小，溫度降低，放出熱量；b．低溫物體內(nèi)能增大，溫度升高，吸收熱量。（3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能方面是等效的，但實質(zhì)不同：做功改變內(nèi)能屬于能的轉(zhuǎn)化，熱傳遞改變內(nèi)能屬于能的轉(zhuǎn)移。4、溫度、內(nèi)能、熱量：熱量(Q)：在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫熱量。(物體含有多少熱量的說法是錯誤的)；溫度、內(nèi)能、熱量之間的關(guān)系：（1）物體溫度升高，內(nèi)能一定增大，但不一定吸收熱量，因為做功也可以使物體的內(nèi)能增大；（2）物體內(nèi)能增大，溫度不一定升高，也不一定吸收熱量，因為內(nèi)能增大有可能是因為狀態(tài)改變造成的，做功也可以使物體的內(nèi)能增大；（3）物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大，但溫度可能升高，也可能不變，因為吸收熱量有可能改變物體的狀態(tài)?！鶞囟?、熱量與內(nèi)能的關(guān)系（熱量是一個過程量，一般說傳遞熱量；內(nèi)能是一個狀態(tài)量一般說具有內(nèi)能；溫度是一個狀態(tài)量，一般說升高或者降低溫度）?！咀兪?】（2022?濟南二模）關(guān)于如圖所示的四個演示實驗現(xiàn)象，下列說法中不正確的是（）A．如圖甲：墨水在熱水中擴散得快，說明溫度越高分子無規(guī)則運動越快 B．如圖乙：兩個鉛塊沒有被拉開，說明分子間存在相互作用的引力 C．如圖丙：用力推入活塞，活塞內(nèi)的水很難被壓縮，說明液體內(nèi)部有壓強 D．如圖?。核c酒精混合時，總體積比預(yù)計的要小，說明分子之間有空隙【答案】C?！窘獯稹拷猓篈、紅墨水在熱水中擴散得快，說明溫度越高分子無規(guī)則運動越劇烈，故A正確；B、兩個鉛塊沒有被重物拉開說明分子間存在引力，斥力同時存在，表現(xiàn)為引力，故B正確；C、用力推入活塞，活塞內(nèi)的水很難被壓縮，說明分子間存在斥力，故C錯誤；D、水與酒精混合時，總體積比預(yù)計的要小，說明分子之間有空隙，故D正確。故選：C?！咀兪?】（2022?眉山模擬）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法不正確的是（）A．一個物體的溫度升高，內(nèi)能一定增大 B．物體吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不一定升高 C．一切物體都具有內(nèi)能，內(nèi)能的大小與物體速度無關(guān) D．熱傳遞過程中，熱量不可能從內(nèi)能少的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能多的物體【答案】D。【解答】解：A、同一個物體溫度升高，它的內(nèi)能一定增大，故A正確；B、物體吸收熱量，內(nèi)能增大，但溫度不一定升高，比如：晶體在熔化過程中吸收熱量，而溫度保持不變，故B正確；C、一切物體都具有內(nèi)能，物體的速度增加，動能增加，但是內(nèi)能可能不變，因為內(nèi)能與速度無關(guān)，故C正確；D、熱傳遞的條件是有溫度差；內(nèi)能小的物體可能溫度高，所以熱量可能從內(nèi)能少的物體傳遞給內(nèi)能多的物體，故D錯誤。故選：D?！咀兪?】（2022?沈陽模擬）在中國空間站太空授課中，航天員王亞平把花朵折紙放在了水膜上，花朵立即貼在水膜上，這說明分子間存在引力。王亞平將花朵折紙從地面帶入中國空間站后，花朵折紙的質(zhì)量不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）。【答案】引力；不變。【解答】解：把花朵折紙放在了水膜上，花朵立即貼在水膜上，是由于水分子與花朵折紙的分子間存在引力，所以該實驗?zāi)苷f明分子間存在引力；王亞平將花朵折紙從地面帶入中國空間站后，由于質(zhì)量大小與位置無關(guān)，所以花朵折紙的質(zhì)量不變。故答案為：引力；不變。【變式4】（2022?武進(jìn)區(qū)模擬）用活塞式打氣筒給自行車輪胎打氣，筒壁發(fā)熱，發(fā)熱原因有：（1）打氣時活塞壓縮氣體做功使氣體內(nèi)能增加，再通過熱傳遞的方式使筒壁溫度升高。（2）活塞與筒壁之間不斷摩擦，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。若打氣筒的結(jié)構(gòu)如圖所示，打氣一段時間后，上部筒壁的溫度小于（大于/等于/小于）下部筒壁的溫度?！敬鸢浮浚?）做功；熱傳遞；（2）機械能；小于?！窘獯稹拷猓海?）活塞壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增大，溫度升高，升溫的氣體通過熱傳遞使筒壁溫度升高；（2）打氣時活塞與筒壁不斷地摩擦，產(chǎn)生的熱是傳給整個筒壁，使筒壁的內(nèi)能增加、溫度升高；用打氣筒為自行車輪胎打氣的過程中，會發(fā)現(xiàn)氣筒的上部筒壁比氣筒的下部筒壁的溫度低，這是因為用打氣筒打氣時，壓縮筒內(nèi)空氣做功，使筒內(nèi)下部的空氣內(nèi)能增大、溫度升高，這樣使打氣筒下部筒壁的溫度較高。故答案為：（1）做功；熱傳遞；（2）機械能；小于?？枷蚨葻崛菖c熱量計算例1（2022?濱州）小華同學(xué)用如圖甲所示的裝置給冰加熱。根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)，他繪制了如圖乙所示冰熔化時溫度隨時間變化的圖象。小華又繼續(xù)加熱一段時間，觀察到水沸騰時溫度計的示數(shù)如圖丙所示。下列說法正確（）A．BC段表示冰的熔化過程，繼續(xù)吸熱溫度保持不變，處于固液共存狀態(tài) B．比較AB段和CD段可知，AB段的比熱容是CD段比熱容的2倍 C．水的沸點是98℃，由此可以判斷此時的大氣壓高于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 D．水沸騰時燒杯上方出現(xiàn)大量的“白氣”，這些“白氣”的形成屬于汽化現(xiàn)象【答案】A?！窘獯稹拷猓篈、BC段表示冰的熔化過程，繼續(xù)吸熱溫度保持不變，處于固液共存狀態(tài)，故A正確；B、CD段加熱時間是AB段加熱時間的兩倍，也CD段吸收的熱量是AB段的兩倍，CD段溫度變化10℃，AB段溫度變化了10℃，被加熱物質(zhì)的質(zhì)量不變，根據(jù)Q＝cmΔt可知，＝＝＝，CD段的比熱容是AB段比熱容的2倍，故B錯誤；C、水的沸點為98℃，小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的100℃，說明當(dāng)?shù)貧鈮旱陀跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓，故C錯誤；D、水沸騰時燒杯上方出現(xiàn)大量的“白氣”，白氣是由氣態(tài)變成液態(tài)形成的，這些“白氣”的形成屬于液化現(xiàn)象，故D錯誤。故選：A。例2（2022?株洲）如表格中的數(shù)據(jù)為水和煤油的比熱容，這兩種液體中水適合作為汽車發(fā)動機的冷卻液。若要使壺中質(zhì)量為2kg的水升高20℃，水需吸收1.68×105J熱量，將壺中的水加熱一段時間后水變少了，是因為水發(fā)生了汽化現(xiàn)象（填物態(tài)變化的名稱）。物質(zhì)比熱容c/【J/（kg?℃）】水4.2×103煤油2.1×103【答案】水；1.68×105；汽化?！窘獯稹拷猓海?）由表格數(shù)據(jù)可知，水的比熱容大于煤油的比熱容，相同質(zhì)量的水和煤油相比，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以水適合作為汽車發(fā)動機的冷卻液；（2）水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×20℃＝1.68×105J；（3）將壺中的水加熱一段時間后，部分液態(tài)的水汽化變?yōu)闅鈶B(tài)的水蒸氣導(dǎo)致壺中的水變少。故答案為：水；1.68×105；汽化。例3（2022?廣安）為了探究“不同物質(zhì)的吸熱能力”，在兩個相同的容器中分別裝入質(zhì)量、初溫都相同的兩種液體A、B，并且用相同的裝置加熱，如圖甲所示。（1）實驗中，可以通過比較加熱時間（選填“升高的溫度”或“加熱時間”）來反映兩種液體吸收熱量的多少；（2）加熱到4min時，液體B的溫度如圖乙所示，此時溫度計示數(shù)是42℃；（3）冬天，如果你想自制暖手袋，應(yīng)選液體A（選填“A”或“B”）作為供暖物質(zhì)，其效果更佳；（4）上述實驗中，主要用到的科學(xué)探究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法?！敬鸢浮浚?）加熱時間；（2）42；（3）A；（4）控制變量?！窘獯稹拷猓海?）實驗中選用相同電加熱器，相同的時間內(nèi)放出的熱量相同，液體吸收的熱量相同；（2）溫度計分度值為0.1℃，讀數(shù)為42℃；（3）由丙圖可知吸收相同的熱量，A的溫度變化慢，說明A的比熱容大；冬天要選比熱容大的液體作為供暖物質(zhì)，故選A；（4）上述實驗中，主要用到的科學(xué)探究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法。故答案為：（1）加熱時間；（2）42；（3）A；（4）控制變量。例4（2022?聊城）食物也是一種“燃料”，釋放化學(xué)能的過程不斷地發(fā)生在人體內(nèi)，提供細(xì)胞組織所需的能量。人體攝入的能量（營養(yǎng)師常稱之為熱量）過多或過少，都有損于健康。（1）某種油炸食品，每100g可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被質(zhì)量為5kg、溫度為25℃的水吸收，可使這些水的溫度升高到多少攝氏度？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則能把多少千克的物體提升10m？（g取10N/kg）【解答】解：（1）每100g這種油炸食品可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被水吸收，則Q吸＝1.26×106J，根據(jù)公式Q吸＝c水m（t﹣t0），則水升高到的溫度t＝+t0＝+25℃＝85℃。（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則W＝1.26×106J，根據(jù)W＝Gh＝mgh得＝＝1.26×104kg。答：（1）某種油炸食品，每100g可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被質(zhì)量為5kg、溫度為25℃的水吸收，可使這些水的溫度升高到85攝氏度；（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則能把1.26×104千克的物體提升10m。1、比熱容：（1）比熱容定義：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。（2）比熱容是物質(zhì)的一種屬性，每種物質(zhì)都有自己的比熱容。比熱容的大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。（3）水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意義是：1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。2、熱量的簡單計算熱量的計算：(1)吸熱：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；（2）放熱：Q放=cm△t=cm(t0-t)。其中：Q吸—吸收的熱量，單位：焦（J），Q放—放出的熱量。c—比熱容，單位：焦每千克攝氏度（J/(kg·℃)）m—質(zhì)量，單位：千克（kg）△t—變化的溫度（升高或降低的溫度），單位：攝氏度（℃）；t0—初始溫度、t—末溫?！咀兪?】（2022?市中區(qū)校級模擬）有兩個溫度為100℃、質(zhì)量相等的金屬球，先把甲球放入溫水杯中，熱平衡后水溫升高了10℃；取出甲球，將乙球放入該杯中，熱平衡后水溫又升高了10℃（末溫未達(dá)100℃），則甲球比熱容c甲和乙球比熱容c乙大小的關(guān)系是（）A．c甲＜c乙 B．c甲＝c乙 C．c甲＞c乙 D．以上三種情況都有可能【答案】A?！窘獯稹拷猓合群髮⒓?、乙實心球投入到同一杯水中，水升高的溫度相同，水吸收的熱量相同，不計熱量損失，即Q水吸＝Q放，由此可知，甲、乙兩實心球放出的熱量相同；由題知，甲實心球比乙多降低了10℃，且甲、乙兩實心球的質(zhì)量相同，由c＝可知，降低的溫度多的甲金屬球比熱容小，即c甲＜c乙。故選：A?！咀兪?】（2022?丹陽市二模）將一盒牛奶放入一杯熱水中加熱，牛奶的溫度升高，內(nèi)能增加，這是通過熱傳遞改變了牛奶的內(nèi)能，若水的質(zhì)量是0.5kg，水溫降低了5℃，則水放出的熱量是1.05×104J?！敬鸢浮吭黾?；熱傳遞；1.05×104?！窘獯稹拷猓海?）物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，同一物體，溫度越高，內(nèi)能越大，所以將一盒牛奶放入一杯熱水中加熱，牛奶的溫度升高，則內(nèi)能增加；（2）牛奶吸收熱水的熱量，使得其內(nèi)能增加，溫度升高，這是通過熱傳遞改變了牛奶的內(nèi)能；（3）由Q＝cmΔt可得，水放出的熱量為：Q放＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×5℃＝1.05×104J。故答案為：增加；熱傳遞；1.05×104?！咀兪?】（2022?海陵區(qū)校級三模）如圖甲所示，小明用相同的酒精燈分別給水和煤油加熱，以探究水和煤油吸熱升溫的快慢。（1）本實驗需要用到天平這一測量工具，目的是讓水和煤油質(zhì)量相等。（2）加熱10min，水吸收的熱量等于（填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的熱量。（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，小明作出了水和煤油的溫度隨加熱時間變化的圖象如圖乙所示，由圖象可知，煤油的比熱容是2.1×103J/（kg?℃），水沸騰時的特點是繼續(xù)吸熱，溫度不變，這與晶體（選填“晶體”或“非晶體”）熔化時的溫度特點相同?！敬鸢浮浚?）讓水和煤油質(zhì)量相等；（2）等于；（3）2.1×103；繼續(xù)吸熱，溫度不變；晶體。【解答】解：（1）根據(jù)比較吸熱能力的兩種方法，要控制不同物質(zhì)的質(zhì)量相同，故本實驗需要用到天平和溫度計等測量工具，使用天平目的是控制水和煤油質(zhì)量相同；（2）相同的加熱器，加熱相同的時間（10min），水和煤油吸收的熱量相等；（3）由圖乙可知：兩種物質(zhì)加熱到98℃，煤油用時10min，水用時20min，煤油吸收的熱量為水吸收熱量的＝倍，根據(jù)c＝可知，在質(zhì)量和升高溫度相同的條件下，比熱容與吸熱的多少成正比，故煤油的比熱容為：c煤油＝×c水＝×4.2×103J/（kg?℃）＝2.1×103J/（kg?℃）；由圖像知水沸騰時的溫度特點：吸熱溫度保持不變，晶體熔化時也是吸收熱量，溫度不變。故答案為：（1）讓水和煤油質(zhì)量相等；（2）等于；（3）2.1×103；繼續(xù)吸熱，溫度不變；晶體?！咀兪?】（2022?莘縣二模）小亮家使用的是瓶裝液化氣，每瓶中裝入的液化氣質(zhì)量為20kg。[液化氣的熱值q＝5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。求：（1）整瓶液化氣完全燃燒放出的熱量是多少？（2）若整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的58%被利用，那么散失的熱量是多少？（3）小亮想節(jié)約能源、降低能耗，若將上述散失的熱量全部利用起來，可以把多少千克初始溫度為20℃的水加熱到100℃？【解答】解：（1）已知液化氣的熱值取5×107J/kg，整瓶液化氣完全燃燒釋放的熱量：Q放＝mq＝20kg×5×107J/kg＝1×109J，（2）整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的58%被利用，那么散失的熱量應(yīng)該占液化氣完全燃燒釋放熱量的42%；所以，散失的熱量：Q散失＝Q放×42%＝1×109J×42%＝4.2×108J；（3）由題可知，Q吸＝Q散失＝4.2×108J；根據(jù)Q吸＝c水m水△t可得，水的質(zhì)量：m水＝＝＝1.25×103kg。答：（1）釋放的熱量是1×109J；（2）散失的熱量是4.2×108J；（3）可以把1.25×103kg溫度為20℃的水加熱到100℃.考向三熱機及熱值相關(guān)計算例1（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質(zhì)量和初溫相同的水進(jìn)行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質(zhì)量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（）A．若m相同，Δt越小，燃料的熱值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的熱值越大 C．若的值越大，燃料的熱值越大 D．若的值越大，燃料的熱值越大【答案】D?！窘獯稹拷猓喝剂系臒嶂荡笮〔荒苤苯訙y量，需要通過水吸收熱量的多少來體現(xiàn)燃料燃燒放出熱量的多少，而水吸收熱量的多少跟水的質(zhì)量和升高的溫度有關(guān)，因此為了比較熱值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q＝；A、若m相同，Δt越小，由q＝可知，燃料的熱值越小，故A錯誤；B、若Δt相同，m越大，由q＝可知，燃料的熱值越小，故B錯誤；C、若的值越大，即的值越小，由q＝可知，燃料的熱值越小，故C錯誤；D、若的值越大，由q＝可知，燃料的熱值越大，故D正確。故選：D。例2（2022?日照）喜歡思考的小明用塑料礦泉水瓶子進(jìn)行了如下游戲探究：瓶中留有少量水，蓋上瓶蓋（如圖甲）；扭轉(zhuǎn)瓶子（如圖乙）；輕輕扭動瓶蓋，瓶蓋被瓶內(nèi)的氣體沖出，同時瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧（如圖丙）。圖乙和圖丙所示的過程，分別與四沖程內(nèi)燃機連續(xù)的兩個沖程相似，這兩個沖程是（）A．吸氣沖程和壓縮沖程 B．壓縮沖程和做功沖程 C．做功沖程和排氣沖程 D．壓縮沖程和排氣沖程【答案】B?！窘獯稹拷猓喝鐖D乙，扭轉(zhuǎn)瓶子時，小明施加的外力壓縮瓶內(nèi)的氣體，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這一過程與四沖程內(nèi)燃機的壓縮沖程相似；當(dāng)瓶蓋被瓶內(nèi)的氣體沖出時，是瓶內(nèi)氣體對瓶蓋做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，這一過程與四沖程內(nèi)燃機的做功沖程相似。所以A、C、D都錯，B正確。故選：B。例3（2022?菏澤）三峽水電站年發(fā)電量約為8×1010kW?h，合2.88×1017J（用科學(xué)記數(shù)法表示）。已知燃煤發(fā)電的效率為40%，標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107J/kg，三峽水電站運行一年大約為國家節(jié)約2400萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤?！敬鸢浮?.88×1017；2400?！窘獯稹拷猓海?）年發(fā)電量W年＝8×1010kW?h＝8×1010×3.6×106J＝2.88×1017J；（2）若是燃煤火力發(fā)電，需要完全燃燒煤放出的熱量：Q放＝＝＝7.2×1017J，由Q放＝m煤q得需要煤的質(zhì)量：m煤＝＝＝2.4×1010kg＝2400×104t＝2400萬噸。故答案為：2.88×1017；2400。例4（2022?廣安）小娟準(zhǔn)備測量家中燃?xì)庠钫９ぷ鲿r的效率，于是關(guān)閉了其它燃?xì)庠O(shè)備。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將質(zhì)量是4kg，初溫是25℃的水加熱到沸騰，她觀察到燃?xì)獗淼氖緮?shù)，使用前是210.65m3，使用后是210.77m3。[水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為4.0×107J/m3]。求：（1）水吸收的熱量。（2）燃?xì)庠钫９ぷ鲿r的效率?！窘獯稹拷猓海?）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100℃，水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×4kg×（100℃﹣25℃）＝1.26×106J；（2）由題意可知，消耗的天然氣的體積：V＝210.77m3﹣210.65m3＝0.12m3，天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝0.12m3×4.0×107J/m3＝4.8×106J，則燃?xì)庠钫９ぷ鲿r的效率：η＝×100%＝×100%＝26.25%。答：（1）水吸收的熱量為1.26×106J；（2）燃?xì)庠钫９ぷ鲿r的效率為26.25%。1、熱機：利用內(nèi)能做功的機械叫熱機2、內(nèi)燃機的工作原理：（1）內(nèi)燃機的每一個工作循環(huán)分為四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。（2）四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其他三個沖程對做功沖程起輔助作用，靠飛輪的慣性完成。（3）做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；壓縮沖程把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（4）一個工作循環(huán)中對外做功1次，活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)2周，飛輪轉(zhuǎn)2圈。3、熱值：1kg（或1m3）某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。（1）熱值單位：J/kg或J/m3（2）公式：Q＝qm或Q＝qv（q為熱值）。（3）熱值是燃料本身的一種特性，它的大小只取決于燃料的種類，而與燃料的質(zhì)量、放熱多少無關(guān)。4、熱機效率：熱機用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。（1）公式：；（2）提高熱機效率的途徑：①使燃料充分燃燒；②盡量減小各種熱量損失；③機器零件間保持良好的潤滑、減小摩擦?！跓釞C的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施?！咀兪?】（2022?東港區(qū)二模）利用一燃?xì)鉄崴鲗?0kg、20℃的水進(jìn)行加熱時，完全燃燒了0.105m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4×107J/m3，該熱水器燒水的效率是50%，下列說法中（）①煤氣完全燃燒放出的熱量是4.41×103J②水吸收的熱量是2.1×106J③水溫升高了50℃④加熱過程中水的內(nèi)能保持不變A．只有①④正確 B．只有②③正確 C．只有①②正確 D．只有②③④正確【答案】B?！窘獯稹拷猓孩倜簹馔耆紵懦龅臒崃浚篞放＝Vq＝0.105m3×4×107J/m3＝4.2×106J，故①錯誤；②由η＝＝50%得水吸收的熱量：Q吸＝Q放×50%＝4.2×106J×50%＝2.1×106J，故②正確；③由Q吸＝cmΔt得水溫度升高值：Δt＝＝＝50℃，故③正確；④在加熱過程中，水吸收熱量，溫度升高、內(nèi)能增加，故④錯誤?？梢?，只有②③正確。故選：B?！咀兪?】（2022?濟南一模）2022春節(jié)期間，濟南市全域全時段禁售、禁燃、禁放煙花爆竹。燃放鞭炮實質(zhì)上是鞭炮內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生爆燃，產(chǎn)生高壓燃?xì)馑查g沖破鞭炮的過程。這個過程和熱機哪個工作沖程的原理相似（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】C?！窘獯稹拷猓焊邏喝?xì)馑查g沖破鞭炮的過程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；在熱機的做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以與熱機的做功沖程的原理相似，故C正確。故選：C?！咀兪?】（2022?盤錦一模）汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是做功沖程。若其效率為30%，消耗2kg的汽油轉(zhuǎn)化成的機械能是2.7×107J。（汽油熱值為4.5×107J/kg）【答案】壓縮；2.7×107?！窘獯稹拷猓海?）汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程；（2）汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝2kg×4.5×107J/kg＝9×107J，由η＝可知，轉(zhuǎn)化為的機械能：W＝ηQ放＝30%×9×107J＝2.7×107J。故答案為：壓縮；2.7×107?！咀兪?】（2022?大連模擬）用天然氣將質(zhì)量為0.02kg的菜油從室溫加熱到170℃，已知天然氣完全燃燒釋放出的熱量有60%被菜油吸收。[菜油比熱容c＝2.0×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q＝4×107J/m3]求：（1）菜油吸收的熱量；（2）此過程燃燒天然氣的體積?！窘獯稹拷猓海?）菜油吸收的熱量為；Q吸＝c菜油m（t﹣t0）＝2.0×103J/（kg?℃）×0.02kg×（170℃﹣20℃）＝6000J；（2）天然氣燃燒釋放出的熱量有60%被菜油吸收，由η＝×100%可得，天然氣放出的熱量為：Q放＝＝＝10000J；由Q放＝Vq得天然氣的體積為：V＝＝＝2.5×10﹣4m3。答：（1）菜油吸收了6000J熱量？（2）此過程中燃燒了2.5×10﹣4m3的天然氣?？枷蛩哪芰渴睾闩c可持續(xù)發(fā)展例1（2022?自貢）關(guān)于能量守恒定律，下列說法正確的是（）A．能量可以憑空消失 B．能量可以憑空產(chǎn)生 C．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變 D．熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律【答案】C?！窘獯稹拷猓篈B、能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，故AB錯誤；C、據(jù)能量守恒定律，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變，故C正確；D、能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉(zhuǎn)化，故D錯誤；故選：C。例2（2022?青島）能源危機已成為國際性問題，世界各國越來越重視節(jié)約能源。下列屬于可再生能源的是（）A．煤 B．石油 C．天然氣 D．風(fēng)能【答案】D?！窘獯稹拷猓篈、煤炭屬于化石燃料，不能短時期內(nèi)從自然界得到補充，屬于不可再生能源，故A錯誤；B、石油屬于化石燃料，不能短時期內(nèi)從自然界得到補充，屬于不可再生能源，故B錯誤；C、天然氣屬于化石燃料，不能短時期內(nèi)從自然界得到補充，屬于不可再生能源，故C錯誤；D、風(fēng)能屬于可再生能源，故D正確。故選：D。例3（2022?日照）開發(fā)和利用太陽能、核能等能源，要考慮可持續(xù)發(fā)展，既要滿足當(dāng)代人的需要，又要考慮后人的需求。太陽能是可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核電站通過控制核裂變（選填“核裂變”或“核聚變”）獲得?！敬鸢浮靠稍偕?；核裂變?！窘獯稹拷猓禾柲苁窃丛床粩?、用之不竭的能源，屬于可再生能源；核電站的原理是通過核裂變來進(jìn)行的。故答案為：可再生；核裂變。1、能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。（1）能量及其存在的不同形式（各種不同形式的能量）（2）能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移（不同形式間是能量轉(zhuǎn)化，同種形式之間是能量轉(zhuǎn)移）。能源：凡是能夠提供能量的物質(zhì)資源，都可以叫做能源。2、能源的分類一：（1）一次能源：可以從自然界直接獲取的能源稱為一次能源。如煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、潮汐能、太陽能、地?zé)崮?、核能、柴薪等。?）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源稱為二次能源。如電能、汽油、煤油、酒精等。3、能源的分類二：（1）可再生能源：可以從自然界中源源不斷地得到的能源，屬于可再生能源。如水能、風(fēng)能、太陽能、食物、柴薪、地?zé)崮?、沼氣、潮汐能等。?）不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期內(nèi)從自然界得到補充的能源，都屬于不可再生能源。如煤、石油、天然氣、核能。4、太陽能是由不斷發(fā)生的核聚變產(chǎn)生的，人類賴以生存的各種能源絕大部分來源于太陽能。5、人類利用太陽能的三種方式：（1）光熱轉(zhuǎn)換：太陽能熱水器，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）光電轉(zhuǎn)換：太陽能電池，太陽能轉(zhuǎn)化為電能；（3）光化轉(zhuǎn)換：植物光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能?！柲軄碓簇S富，不需要運輸，無污染，但由于能量比較分散且受季節(jié)、氣候和晝夜變化的影響很大，給大規(guī)模利用太陽能帶來一些新的技術(shù)課題。6、獲取核能的兩條途徑：（1）核裂變：快速的裂變反應(yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度?！昂朔磻?yīng)堆”就是控制裂變反應(yīng)的裝置。①核電站核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，原子彈的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的。②核電站利用核能發(fā)電，目前核電站中進(jìn)行的都是核裂變反應(yīng)。（2）核聚變：將質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成）與氚核（由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是聚變，有時聚變也稱為熱核反應(yīng)?！鶜鋸棻ǖ暮司圩兎磻?yīng)是不可控的。7、能源與可持續(xù)發(fā)展未來的理想能源必須滿足以下四個條件：（1）足夠豐富；（2）足夠便宜；（3）技術(shù)成熟；（4）安全清潔?！咀兪?】（2022?南寧三模）關(guān)于能源、信息與材料，下列說法不正確的是（）A．垃圾分類有利于環(huán)保和節(jié)約能源 B．原子彈爆炸是核聚變 C．5G和4G信號的電磁波在真空中傳播的速度相等 D．太陽能和風(fēng)能都屬于可再生能源【答案】B?！窘獯稹拷猓篈、垃圾分類有利于循環(huán)利用、環(huán)保和節(jié)約能源，故A正確；B、原子彈爆炸是核裂變，故B錯誤；C、5G和4G信號的電磁波在真空中傳播的速度相等，都是3×108m/s，故C正確；D、太陽能和風(fēng)能取之不盡，用之不竭，都屬于可再生能源，故D正確。故選：B?！咀兪?】（2022?長春一模）目前，我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位，核電站是利用核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)通過核裂變（選填“裂變”或“聚變”）產(chǎn)生的能量；核能屬于不可再生能源?！敬鸢浮苛炎?；不可?！窘獯稹拷猓汉穗娬镜暮朔磻?yīng)堆是利用原子核發(fā)生裂變釋放能量來工作的；核能一旦消耗就很難再生，屬于不可再生能源。故答案為：裂變；不可?！咀兪?】（2022?興城市一模）太陽能作為一種新能源，具有來源豐富、不需運輸、不會對環(huán)境造成污染等優(yōu)點。但由于能量比較分散且受季節(jié)、氣候和晝夜變化的影響很大，又給大規(guī)模利用太陽能帶來新的技術(shù)課題。如圖是試驗中的太陽能汽車，利用太陽能電池提供能源。請回答下列問題：（1）太陽能電池工作時發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？（2）太陽能屬于什么能源？（3）太陽能汽車剎車后為什么仍能向前行駛一段距離？【解答】答：（1）太陽能電池工作時光能轉(zhuǎn)化為電能；（2）太陽能可以直接從自然界獲得，屬于一次能源；（3）太陽能汽車剎車后由于慣性仍要保持原有的運動狀態(tài)不變，所以能向前行駛一段距離。一、選擇題。1．（2022?威海）小明從冰箱里取出一盒牛奶，放入70℃左右的熱水中加熱。下列說法正確的是（）A．熱水冒出的“白氣”，是水汽化形成的 B．熱水將溫度傳遞給牛奶，使牛奶的溫度升高 C．隨著牛奶溫度升高，牛奶的內(nèi)能保持不變 D．加熱后牛奶香氣四溢，是因為牛奶分子的無規(guī)則運動更劇烈【答案】D?！窘獯稹緼、熱水冒出的“白氣”，是熱的水蒸氣遇到冷的空氣液化成的小水珠，故A錯誤。B、熱水將熱量傳遞給牛奶，使牛奶的溫度升高。故B錯誤。C、隨著牛奶溫度升高，牛奶分子運動加劇，內(nèi)能增加，故C錯誤。D、加熱后，牛奶分子運動加劇，所以牛奶香氣四溢，故D正確。故選：D。2．（2022?濟南）炎炎夏日，小梅來到美麗的海濱城市青島。她發(fā)現(xiàn)，在這里白天的風(fēng)常常從海面吹向陸地，而每到夜晚風(fēng)卻從陸地吹向海面。她利用學(xué)過的物理知識進(jìn)行分析，并畫出陸地和海面之間空氣流動情況的示意圖，如圖所示。形成這一現(xiàn)象的主要原因是（）A．海水的密度小于砂石的密度 B．海水的密度大于砂石的密度 C．海水的比熱容小于砂石的比熱容 D．海水的比熱容大于砂石的比熱容【答案】D?！窘獯稹拷猓貉睾５貐^(qū)水多，水的比熱容較大；內(nèi)陸地區(qū)，地表以砂石泥土為主，砂石泥土比熱容較小；由于水的比熱容大，所以對于相同質(zhì)量的水和砂石相比較，在吸收或放出相同的熱量時，水的溫度變化小，而砂石的溫度變化大，所以白天陸地的溫度高、海水溫度低，晚上陸地溫度低、海水溫度高；白天陸地上方空氣的溫度高度，密度小，砂石上方空氣上升，海面上的冷空氣過來補充，形成了白天的風(fēng)常常從海面吹向陸地，而晚上海面上方的熱空氣上升，風(fēng)從陸地吹向海面；故D正確。故選：D。3．（2022?雨花區(qū)校級三模）“醉美遂寧，宜居之城”。觀音湖濕地公園陽光明媚、草長鶯飛、亭臺倒影、魚翔淺底，令游人神清氣爽。對此情景下列分析正確的是（）A．魚翔淺底是因為光發(fā)生了折射 B．亭臺在水中的倒影是光的折射形成的等大實像 C．岸邊看到的水中“游魚”是光的反射形成的實像 D．午后陽光下，湖水清涼而砂石發(fā)燙，是因為砂石的比熱容比水的大【答案】A?！窘獯稹拷猓篈、魚翔淺底是因為光發(fā)生了折射形成魚和池底的虛像，所以我們看到池底變淺，故A正確；B、亭臺在水中的倒影是光的反射形成的等大的虛像，故B錯誤；C、從岸上看見水中的“游魚”是光線從水中射入空氣發(fā)生折射形成的虛像，故C錯誤；D、因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和砂石相比，吸收相同的熱量，水的溫度變化小，所以午后陽光下，湖水清涼而砂石發(fā)燙，故D錯誤。故選：A。4．（2022?武漢模擬）下列關(guān)于燒開水、泡茶、喝茶的物理知識不正確的是（）A．從冰箱中拿出的茶葉放置一段時間會變得“濕潤”和揭開杯蓋茶杯上方冒“白氣”的實質(zhì)不一樣 B．用沸水才能很快泡出茶香、茶色、茶味，這是因為溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯 C．用沸水泡了茶的玻璃杯“燙手”是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能 D．用電熱水壺?zé)_水，可說明能量既可以發(fā)生轉(zhuǎn)化也可以發(fā)生轉(zhuǎn)移【答案】A?！窘獯稹拷猓篈、從冰箱中拿出的茶葉放置一段時間會變得“濕潤“，是因為空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的，茶杯上方的“白氣”是溫度較高的水蒸氣遇冷液化形成的小水滴，二者實質(zhì)一樣，故A錯誤；B、溫度越高分子運動越快，故泡茶時，用開水浸泡是因為水的溫度越高，分子運動越激烈，擴散現(xiàn)象越明顯，故B正確；C、用沸水泡了茶的玻璃杯“燙手”是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)