專題26　內(nèi)能、核能、能量守恒與轉(zhuǎn)化（原卷版）

專題26內(nèi)能、核能、能量守恒與轉(zhuǎn)化【思維導圖】【知識點回顧】一、能的多種形式考點1列舉能的多種形式(機械能、內(nèi)能、電能、化學能、核能)能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機械能、內(nèi)能、________、化學能、________等。二、內(nèi)能eq\a\vs4\al(考點2知道克服摩擦做功與物體內(nèi)能改變的關系)1．內(nèi)能含義：構(gòu)成物質(zhì)的大量微粒(如分子、原子、離子等)做________而具有的能，俗稱熱能。________都有內(nèi)能。2．物體溫度________，內(nèi)能________；溫度越低，內(nèi)能越小。3．克服摩擦做功，能使物體的內(nèi)能增加。eq\a\vs4\al(考點3知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑)1．做功：對物體做功，物體的內(nèi)能________；物體對外界做功，物體的內(nèi)能________。實質(zhì)是能的形式發(fā)生了轉(zhuǎn)化。2．熱傳遞：物體吸熱，內(nèi)能________；物體放熱，內(nèi)能________。實質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內(nèi)能從同一物體的高溫部分________到低溫部分的過程。能的形式未發(fā)生轉(zhuǎn)化。注意：做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是________的。eq\a\vs4\al(考點4知道在熱傳遞過程中用熱量來量度內(nèi)能的變化)在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫________。低溫物體從外界吸收多少熱量，內(nèi)能就________多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內(nèi)能就________多少。eq\a\vs4\al(考點5舉例說出化學能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化)1．化學能是物質(zhì)發(fā)生化學反應時所釋放的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生________的時候才釋放出來，變成內(nèi)能或者其他形式的能量。2．化學能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化常見吸熱反應：________轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能大多數(shù)分解反應；大多數(shù)需要加熱或高溫條件下才能進行的反應。常見放熱反應：化學能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能燃燒；中和反應；金屬與酸反應；一般化合反應(如生石灰和水反應)。三、熱機考點6說出汽油機的工作過程，知道汽油機的能量轉(zhuǎn)化1．熱機是指各種利用內(nèi)能做功的機械。熱機原理是將燃料的____________轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成____________。2．熱機的四個沖程：吸氣沖程，____________沖程，____________沖程，____________沖程。四、核能的利用eq\a\vs4\al(考點7知道裂變和鏈式反應；知道聚變和熱核反應)1．含義：原子核是可以改變的，且在有些改變的過程中還會釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能。2．獲得核能的途徑重核裂變：質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成兩個新原子核，并釋放出能量的過程。原子彈：根據(jù)________的原理制成。輕核聚變：兩個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出能量的過程。氫彈：根據(jù)________的原理制成。eq\a\vs4\al(考點8知道放射性及其應用)1．原子核的裂變和聚變都會產(chǎn)生一些放射性物質(zhì)，如α射線、γ射線、X射線、β射線等。2．大量放射線對人畜會造成很大的傷害。如：建造核電站通常要修建很厚的水泥防護層，防止放射線外泄。3．較小量的射線可以為人類做許多事。如：利用γ射線探傷；育種；放射線治療腫瘤等疾病。eq\a\vs4\al(考點9知道核電站是利用核裂變的原理來工作的)1．核電站原理：________。五、能量的轉(zhuǎn)化與守恒eq\a\vs4\al(考點10舉例說出能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律)1．能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的________，這就是________。2．能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學最基本的規(guī)律。“永動機”是不可能成功的，因為它違背了___________________________________________________________________。eq\a\vs4\al(考點11舉例說出能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的方向性)能量的轉(zhuǎn)化與傳遞有一定的________：例如熱能可以從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體；可燃物可以通過燃燒將化學能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但不可能將內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化成化學能。eq\a\vs4\al(考點12知道能量利用效率和節(jié)能的關系)1．能量利用效率是指有效利用的能與總能量之比。2．提高能量利用效率的方法：減少能量浪費和損失；改進機械設備?！纠}精析】（2021?寧波）在如圖所示的“汽油機模型”實驗中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動起電機，觀察到放電針放電，汽油燃燒，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實驗可模擬四沖程汽油機工作時的（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程（2021?紹興）如圖所示，在試管內(nèi)裝適量的水，用橡皮塞塞緊管口，加熱一段時間后橡皮塞沖出，同時管口附近產(chǎn)生“白氣”。以下分析不正確的是（）A．水溫上升時，水的內(nèi)能增加 B．加熱時管內(nèi)的水不斷汽化 C．管內(nèi)氣體對橡皮塞做功，其內(nèi)能減少 D．試管口的“白氣”是水蒸氣（2020?湖州）如圖表示用中子轟擊鈾﹣235原子核產(chǎn)生氪核和鋇核的模型。下列敘述正確的是（）A．該模型表示的是核聚變 B．該反應產(chǎn)生的中子可繼續(xù)轟擊其他鈾核形成鏈式反應 C．該反應不會產(chǎn)生放射性物質(zhì) D．不能用該反應獲得能量的方式來發(fā)電（2022?寧波）核酸檢測采樣時使用的“采樣拭子”，其頂端是如圖所示的植絨拭子，安全、無毒。有一種植絨方式是：植絨機產(chǎn)生數(shù)萬伏的高壓靜電，通過電子轉(zhuǎn)移讓噴頭中的絨毛帶上負電荷，然后在被植絨物體表面噴涂上膠粘劑，移動噴頭靠近被植絨物體，絨毛在高壓靜電作用下從噴頭中飛升到被植絨物體表面，呈垂直狀植在涂有膠粘劑的物體表面。上述植絨過程中蘊含了許多科學知識，下列描述不合理的是（）A．噴頭中的絨毛帶上負電荷，是由于絨毛得到了電子 B．以移動的噴頭為參照物，被植絨物體是運動的 C．絨毛能在高壓靜電作用下運動，是由于能量可以創(chuàng)生 D．絨毛從噴頭中飛升到被植絨物體表面，是由于力能改變物體的運動狀態(tài)（2022?舟山）白鶴灘水電站裝機容量位列全球第二，年平均發(fā)電量達624億千瓦時，這些能量來自大壩攔截的水所具有的（）A．機械能 B．內(nèi)能 C．化學能 D．電能（2022?寧波）單位質(zhì)量的氣體物質(zhì)，在體積不變的條件下溫度升高1℃所吸收的熱量稱為該氣體的定容比熱，已知氦氣的定容比熱為3100J/（kg?℃）。如圖所示，質(zhì)量為0.02kg的氦氣被密封在圓柱形氣缸內(nèi)，氣缸內(nèi)氦氣氣壓與外界大氣壓相同。用力把活塞AB固定，當氦氣的溫度從20℃升高到30℃時，氦氣吸收的熱量是J。撤去力，氦氣推動活塞做功，這一過程的能量轉(zhuǎn)化形式與四沖程汽油機的沖程相同。（2022?舟山）2022年3月，我國最大推力的氫氧發(fā)動機在北京完成首次試車。氫氧發(fā)動機為火箭騰飛提供“硬核”動力，結(jié)構(gòu)簡圖如圖。（1）為便于運輸和儲存，通常采用降溫和壓縮體積的方式將氫氣和氧氣（填物態(tài)變化名稱）后分別儲存于火箭的液氫貯箱和液氧貯箱。（2）燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體，使發(fā)動機對火箭持續(xù)做功，直至上升到特定軌道，該過程中能量的轉(zhuǎn)化是。（2020?紹興）熱機發(fā)明后，一直在持續(xù)的改進和發(fā)展中。材料一：1769年，法國人居紐制造出蒸汽機推動的三輪汽車（圖甲），傳統(tǒng)蒸汽機的燃料在氣缸外部燃燒（圖乙），熱效率為5%～8%之間。材料二：1862年，法國人德羅夏提出內(nèi)燃機（內(nèi)燃指燃料在氣缸內(nèi)燃燒）的四沖程循環(huán)理論：①氣缸的向外運動造成的真空將混合氣體燃料吸入氣缸；②通過氣缸的向內(nèi)運動對進入氣缸里的燃料進行壓縮；③高壓燃燒氣體產(chǎn)生巨大爆發(fā)力；④將已經(jīng)燃燒的廢氣從氣缸中排出。材料三：1876年，德國人奧托制造出以四沖程為依據(jù)的煤氣內(nèi)燃機，利用飛輪的慣性使四沖程自動實現(xiàn)循環(huán)往復，內(nèi)燃機的效率達到14%。（1）四沖程循環(huán)理論提及的“巨大爆發(fā)力”由圖中的沖程實現(xiàn)。（2）德羅夏提到的內(nèi)燃方式是基于的猜想；（3）老師在重復演示“做功改變內(nèi)能”實驗（圖丙）之間，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的與內(nèi)燃機的（選填“吸氣”“壓縮”“做功”或“排氣”）沖程的原理相似。（2022?麗水）火的使用推動了人類文明的進步。隨著科技的發(fā)展，生活中的點火方式越來越便捷多樣，但火柴仍是實驗室常用的點火工具?；鸩褚歼^程：劃動火柴→擦火皮（含微量易燃物）產(chǎn)生火星→引發(fā)火柴頭燃燒。圖乙是小麗設計的三種引燃火柴的方式，若F1＝F2＞F3，且B、C的火柴棒與擦火皮夾角相同，則哪種方式更容易將火柴引燃？請用所學知識解釋。（2022?紹興）汽車在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、尾氣污染等問題。材料一：如圖是一輛小汽車行駛時的能耗分配圖。汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒時放出的能量，大約只有13%用于驅(qū)動汽車前進，而其余87%的能量則被損耗掉了。材料二：排出的尾氣除了CO2、H2O外，還有CO、NO、NO2及未燃燒的碳氫化合物等有害氣體。結(jié)合材料：（1）對汽車行駛時能量形式的轉(zhuǎn)化與損耗途徑作出分析。（2）請從節(jié)能、減排等方面對燃油汽車提出技術改進建議?！玖曨}鞏固】一．選擇題（共11小題）1．（2022?越城區(qū)一模）2021年5月15日，我國“祝融號”火星車成功降落火星表面（如圖所示）。已知物體在火星上所受的重力大約是地球上的五分之二，則下列說法正確的是（）A．到達火星后，火星車的質(zhì)量變?yōu)榈厍蛏系奈宸种?B．太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 C．火星車會在火星土壤上留下“足跡”，這說明力能改變物體的運動狀態(tài) D．火星車在火星表面所受重力與火星車對火星表面的壓力是一對平衡力2．（2022?鄞州區(qū)模擬）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運動。如圖是U型滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖。運動員在滑臺甲處由靜止自由下滑，不計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然（不用力）變化，不可能滑到滑臺丙處的是（）A． B． C． D．3．（2022?婺城區(qū)一模）北京冬奧會自由式滑雪U型場地技巧決賽中，谷愛凌強勢奪冠，為中國代表團又添一金。下列有關谷愛凌在比賽中的說法正確的是（）A．她靜止站立在雪面上時，只受到重力的作用 B．她在滑行時，滑雪板與雪面間的摩擦是滑動摩擦 C．她飛離U型池后能繼續(xù)向上運動是由于受到慣性力 D．她從空中下落到雪面的過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能4．（2022?上城區(qū)模擬）如圖所示，在做模擬“蹦極”的小實驗時，橡皮筋的一端系一個小石塊，另一端固定在A點，B點是橡皮筋不系小石塊自然下垂時下端所在的位置，C點是小石塊從A點自由釋放后所能達到的最低點。若整個過程不計空氣阻力，則小石塊從A點到C點的運動過程中（）A．小石塊在C點時，它具有的機械能最小 B．從A點下落到B點的過程中，小石塊的機械能減小 C．從B點下落到C點的過程中，小石塊的機械能先增大后減小 D．小石塊減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能5．（2022?寧波模擬）電動汽車作為新能源車的代表，近些年的銷售額度持續(xù)走高；但同時電動車的性能可靠程度，比如剎車問題，也引起了社會的廣泛討論，以下說法錯誤的是（）A．電動汽車充電時是將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．傳統(tǒng)汽車行駛時的機械能來源于內(nèi)燃機的做功沖程 C．汽車緊急剎車時，輪胎與地面之間的摩擦為滑動摩擦 D．制動鉗給剎車片的壓力越大，剎車片和剎車盤之間的摩擦力越大6．（2022?杭州模擬）下列有關火箭說法正確的是（）A．火箭發(fā)射上升過程燃料的化學能轉(zhuǎn)變成火箭的機械能 B．火箭使用的液體燃料，是通過壓縮機將氣體壓縮成液體的，在壓縮過程中壓縮機對燃料做功，燃料的溫度降低，內(nèi)能減小 C．火箭發(fā)射臺下建有一個大水池，火箭發(fā)射過程中，可以看到水池表面有大量的“白氣”，是火箭噴出的火焰使得水池中的水先發(fā)生液化后發(fā)生汽化形成的 D．為了提高火箭的發(fā)射功率，必須把除衛(wèi)星之外的其他物品的質(zhì)量減小到最小，因此要求火箭發(fā)動機內(nèi)單位質(zhì)量的燃料能釋放出盡可能多的能量，所以必須選用比熱容大的燃料7．（2022?金華模擬）中國茶文化是中國制茶、飲茶的文化。2020年5月21日是聯(lián)合國確定的首個“國際茶日”，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部與聯(lián)合國糧農(nóng)組織開展系列宣傳活動，國家主席習近平致信表示熱烈祝賀。下列說法錯誤的是（）A．茶壺利用了連通器的原理，方便倒水飲茶 B．用熱水沖泡茶葉時，茶葉隨水而動，說明力可以改變物體的運動狀態(tài) C．茶葉的溫度升高，內(nèi)能增加，這是通過做功的方式改變了茶葉的內(nèi)能 D．透過透明的玻璃茶壺看到茶葉“變大了”，這是光的折射造成的8．（2022?越城區(qū)一模）下列實例中，通過做功方式改變物體內(nèi)能的是（）A．鋸木頭時鋸條變熱 B．剛煮熟的雞蛋放在冷水中，雞蛋的溫度降低 C．用熱水袋取暖 D．夏天，陽光曝曬廣場上的石凳，石凳溫度升高9．（2022?北侖區(qū)二模）如圖a所示，甲、乙兩個相同的燒杯裝有等質(zhì)量的水，分別接入加熱器1和加熱器2進行加熱，不計熱量損失，得到圖b所示的水溫與加熱時間的關系圖，則下列說法正確的是（）A．若吸收相同的熱量，則甲杯的水升溫比乙杯的多 B．加熱器1的實際功率小于加熱器2的實際功率 C．加熱器1的電阻小于加熱器2的電阻 D．加熱相同的時間，甲、乙杯吸收的熱量是相等的10．（2022?龍灣區(qū)一模）小明用可樂瓶制作水火箭，先在瓶里裝適量水，然后將帶有閥門的金屬管插入瓶塞，旋緊瓶塞后用打氣筒往瓶里打足氣（如圖）；打開閥門后，水從尾部的金屬管向下噴出，水火箭豎直向上飛向空中，下列分析正確的是（）A．上升過程中，水火箭瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減少 B．上升過程中，噴出的水對水火箭有向下推力 C．下降過程中，水火箭的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D．下降過程中，水火箭的機械能逐漸增大11．（2022?臺州模擬）利用如圖所示裝置，探究“做功改變物體內(nèi)能”。廣口瓶內(nèi)裝有一些水，用瓶塞將瓶口塞緊，瓶塞通過導管與打氣筒相連，用打氣筒給瓶中打氣。實驗中，你應該注意觀察的是（）A．打氣的過程 B．打氣過程中瓶內(nèi)水的情況 C．瓶塞跳起的高度 D．瓶塞跳起的瞬間，瓶內(nèi)發(fā)生的變化二．填空題（共5小題）12．（2022?西湖區(qū)模擬）滑雪是北京冬奧會的項目之一，里面蘊含著很多科學知識。（1）圖甲的運動員保持該姿勢不變沿著坡面自由下滑，速度逐漸增大，他的機械能（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（2）若某段坡而的高度為H、長度為L、粗糙程度相同，重為G的運動員保持姿勢不變恰好沿該坡面自由勻速滑下，滑行時的模擬圖如圖乙所示，則受到的摩擦力方向為沿坡面（選填“向下”或“向上”），受到的摩擦力大小為（用題中的字母表示），忽略空氣阻力。13．（2022?杭州模擬）健腹輪是一種健身器材，使用時可將膝蓋跪在墊上，雙手緊握健腹手柄，向前推動健腹輪至身體水平地面，然后回收歸位，反復操作，如圖所示。（健腹輪內(nèi)置的彈性鋼圈會因形變而繞緊）（1）從狀態(tài)1到狀態(tài)2，人的重力勢能轉(zhuǎn)化為。（2）體重500牛的人，身體從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中，其重心下降30cm，則重力做功為。14．（2022?溫州模擬）不久前，甘肅武威釷基熔鹽堆進行了試運行。釷基熔鹽堆成功擺脫了之前鈾和钚元素為燃料的核能發(fā)電模式，改用以放射性極低的釷元素為核燃料，在核能發(fā)電領域具有劃時代意義。（1）核電站的核心是核反應堆，它將核能轉(zhuǎn)化為能，再通過其他機械轉(zhuǎn)化為機械能，最后轉(zhuǎn)化為電能。（2）目前核電站主要是用鈾、钚等作為核燃料來發(fā)電，核反應類型是相同的。右側(cè)兩幅核變化示意圖中，能形象描述這種核能獲得方式的是圖。15．（2022?樂清市一模）小希在學校學習了項目化學習后，對家里的太陽能熱水器展開了研究。（1）太陽核心溫度很高，是由于大量氫原子（填“核聚變”或“核裂變”）反應變成氦原子，釋放巨大能量。（2）當太陽光線與太陽能熱水器垂直時效果最好。如圖所示，為了達到最好的集熱效果，從夏季進入冬季時可將圖中的α逐漸（填“增大”或“減小”）。16．（2022?慈溪市校級模擬）