第16講內能、核能、能量守恒、能源1.能源（1）能源：自然界中存在且能提供能量的資源。它指的是能量比較集中的物質或物質運動，如煤、石油、天然氣、風、流水、太陽能、核能等。（2）能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有機械能、內能、電能、化學能、核能等。地球上的能源主要來自于太陽能。煤、石油、水能、風能等都是由太陽能轉化而來的。（3）能源的合理利用和開發：一方面要尋找新的能源，另一方面要研究能源利用的新途徑，改變現有能源利用的不合理結構和能源利用方式。2.內能（1）克服摩擦做功與物體內能改變的關系內能含義：構成物質的大量微粒(如分子、原子、離子等)做無規則運動而具有的能，俗稱熱能。任何物質都有內能。物體溫度越高，內能越大；溫度越低，內能越小。克服摩擦做功，能使物體的內能增加。（2）做功和熱傳遞是改變內能的兩種途徑做功：對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少。實質是能的形式發生了轉化。熱傳遞：物體吸熱，內能增加；物體放熱，內能減少。實質是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內能從同一物體的高溫部分減少到低溫部分的過程。能的形式未發生轉化。注意：做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的。（3）在熱傳遞過程中用熱量來量度內能的變化在熱傳遞中，傳遞的能量多少叫熱量。低溫物體從外界吸收多少熱量，內能就增加多少；高溫物體向外界放出多少熱量，內能就減少多少。3.熱機熱機是指各種利用內能做功的機械。熱機原理是將燃料的化學能轉化成內能再轉化成機械能。熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。4.核能(1)原子核在發生變化時釋放出的能量，叫做原子核能，簡稱核能，也叫原子能。(2)獲得核能的主要途徑有兩種：裂變和聚變。①重核裂變：質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出能量的過程。例如，用中子轟擊鈾235，導致鈾核持續裂變，產生鏈式反應。原子彈就是根據裂變的原理制造的。②輕核聚變：使兩個質量較小的原子核結合成質量較大的新核，同時釋放出能量的過程。例如，氘核和氚核在超高溫下聚合成氦核，并釋放出能量。聚變也叫熱核反應。氫彈就是根據聚變的原理制造的。eq\x(\x(特別關注))核能發電是利用重核裂變的方式獲取核能，核能發電是先將核能轉化為蒸汽的內能，再通過蒸汽輪機轉化為機械能并帶動發電機轉動，最終轉化為電能。(3)核電站目前是利用原子核裂變時產生的大量熱量，使水變成蒸汽推動汽輪機，再帶動發電機發電的。核電站中發生的能量轉化是：核能→內能→機械能→電能。(4)原子核的裂變和聚變都會產生一些放射性物質，這些物質的原子核內部會向外輻射出射線，如α射線、β射線、γ射線。放射線在工農業生產和醫療等方面有著廣泛的應用，可用于金屬探礦，使種子變異培育新品種，治療腫瘤等疾病。同時，大劑量放射線會對人畜健康造成永久性傷害，所以要防止放射性污染。5．能量轉化和守恒(1)能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能的總量保持不變。這就是能的轉化和守恒定律。能的轉化和守恒定律是自然界最普通、最重要的基本定律之一。無論是機械運動，還是生命運動；無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都要遵循這個規律。違反能量轉化和守恒定律的永動機是不可能實現的。(2)自然界中大量的現象表明，能量的轉移和轉化有一定的方向性。eq\x(\x(特別關注))能量的轉移和轉化有一定的方向性，并不是只要遵循能量轉化和守恒定律的事件就一定能發生。6．能源與社會(1)煤、石油和天然氣是人類目前使用的主要能源，它們都是不可再生的礦物能源。(2)太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源，而且不會污染環境。(3)自然環境中的可被人類利用的物質和能量叫做自然資源。自然資源分為可再生資源和不可再生資源，必須合理開發和利用自然資源，實現資源的可持續性。1.（中考?貴港）下列實例中，改變物體內能的途徑與其他三個不同的是()A．用力搓手，手會發熱B．把冰冷的手放到嘴邊哈氣，手會變暖C．用鋸條鋸木頭，鋸條溫度升高D．用手反復彎折鐵絲，鐵絲彎折處會發熱2.（中考?黑龍江）生活中能量轉化的實例很多，下列描述中正確的是()A．摩擦生熱是把內能轉化為機械能B．燃料燃燒放熱是把內能轉化為化學能C．電動機帶動水泵把水送到高處是把電能轉化為機械能D．摩擦起電是把電能轉化為機械能3.（中考?紹興）下列對宏觀事實的微觀解釋錯誤的是()選項宏觀事實微觀解釋A塑料帶很難被拉斷分子之間有引力B水結冰后不再流動分子停止了運動C切洋蔥時眼睛被熏得直流淚分子在不停運動D水很難被壓縮分子之間有斥力4.（中考·衢州)將冰塊放在泡沫箱中可制成簡易“冰箱”，把一瓶飲料放入“冰箱”后，冰塊和飲料的溫度隨時間變化的曲線如圖所示。在兩物體溫度達到相同之前，下列說法正確的是()A．甲是冰塊B．乙吸收熱量C．甲內能增加D．乙內能減少4題圖5題圖6題圖5.（中考?河北)按如圖所示進行實驗，當觀察到熱水大面積變成紅色時，冷水中只有品紅周圍變成紅色。對該現象的微觀解釋合理的是()A．溫度越高，分子質量越小B．溫度越高，分子體積越大C．溫度越高，分子間隔越小D．溫度越高，分子運動越快6．（中考?常德)如圖所示，是根據“探究不同物質吸熱能力”實驗數據繪制的a、b物質的溫度－時間圖像，實驗中兩種物質的質量相同，初溫度相同，選用的加熱器相同，由圖像可知()A．加熱相同時間，a物質吸收熱量多，比熱容小B．加熱時間相同，a物質的末溫度高，比熱容大C．吸收熱量相同，b物質溫度升高慢，比熱容小D．吸收熱量相同，b物質的末溫度低，比熱容大7.（中考?天水）如圖所示，對于圖片中所描述的物理過程，下列分析中正確的是()A．圖甲，厚玻璃內的空氣被壓縮時，空氣的內能減少B．圖乙，瓶子內的空氣推動塞子跳起時，空氣的內能增大C．圖丙，試管內的水蒸氣推動塞子沖出時，水蒸氣的內能減少D．圖丁，汽缸內的氣體推動活塞向下運動時，氣體的內能增大7題圖8題圖8．（中考?寧波）如圖都是教材中的實驗，其中為了說明“對物體做功，物體內能增加”的是()A．圖甲：手帕摩擦塑料絲后，塑料絲散開B．圖乙：縫衣針與磁鐵摩擦后，有了磁性C．圖丙：加熱后，水蒸氣把木塞沖出試管D．圖丁：迅速下壓活塞后，浸過乙醚的棉花燃燒9．（中考?杭州）將一高溫物體與一低溫物體接觸達到相同溫度(兩物體與外界沒有熱量交換)，則有()A．高溫物體放出的熱量一定大于低溫物體吸收的熱量B．高溫物體放出的熱量一定等于低溫物體吸收的熱量C．高溫物體降低的溫度一定大于低溫物體升高的溫度D．高溫物體降低的溫度一定等于低溫物體升高的溫度10．下列關于“熱與能”的表述中正確的是()A．物體在吸熱過程中，其溫度一定升高B．在搓手取暖過程中，內能轉化為機械能C．水常被用作冷卻劑，是因為水的比熱容大D．鐵塊在煅燒過程中，其內能從零開始增加11.（中考·宿遷)關于溫度、熱量和內能，下列說法正確的是()A.物體吸收了熱量，溫度一定升高B.溫度高的物體含有熱量多C.溫度相同的物體，內能不一定相同D.物體內能增加，一定從外界吸收了熱量12．（中考?溫州）某智能百葉窗的葉片上貼有太陽能板，在光照時發電，給電動機供電以調節百葉窗的開合。該過程中發生的能量轉換是()A．電能→機械能→光能B．光能→機械能→電能C．光能→電能→機械能D．機械能→電能→光能13．（中考?長沙)辣椒蘿卜是湖南人最喜歡的食品之一，制作辣椒蘿卜首先需將新鮮的蘿卜切條，然后將蘿卜條放在太陽下晾曬兩三天使其變成蘿卜干，再拌上剁辣椒和鹽，腌制8至10天即可食用。下列說法中正確的是()A．曬蘿卜利用了太陽能來做功B．腌制好的蘿卜內外都又辣又咸，說明分子在不停地做無規則 運動C．蘿卜干沒有內能D．蘿卜條變干是因為水升華了14．（中考?成都)成都正以新發展理念創建公園城市，讓市民可以出門見綠意，抬頭望雪山。對下列美好生活場景的分析，正確的是()A．春天，蒲江品茗春茶暖；熱茶暖手，是通過做功改變手的內能B．夏天，龍泉戲水浸心涼；水比岸邊石頭涼，說明水的比熱容小C．秋天，新都賞桂滿城香；花香襲人，是分子無規則運動的結果D．冬天，郫都望雪西嶺上；山頂積雪常年不化，積雪的內能為零15．（中考?海南)在冬天，人們常常搓手取暖，這個過程中的能量轉化與四沖程內燃機的哪個沖程相同()A．吸氣沖程 B．壓縮沖程C．做功沖程 D．排氣沖程16．（中考·內江)根據能量守恒定律，下列情形可能發生的是()A．隨著科學技術不斷發展和提高，永動機是可以制成的B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續下去D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續運動17．（中考·通遼)下列說法正確的是()A．熱量總是從內能大的物體向內能小的物體傳遞B．雪花紛飛，說明分子不停地做無規則運動C．同一物體，溫度降低得越多，放出的熱量越多D．汽油機的壓縮沖程，汽缸內的混合物內能增加，溫度升高18．（中考?嘉興）各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發生轉化，且能量的轉化是有方向的，下面幾幅圖按能量轉化的順序，排列正確的是()A．①②③④B．②③④①C．②①③④D．①③④②19．（中考?杭州）如圖，汽油機處于工作過程中的某個沖程，對此沖程下列敘述正確的是()A．壓縮沖程，機械能轉化為內能B．壓縮沖程，內能轉化為機械能C．做功沖程，機械能轉化為內能D．做功沖程，內能轉化為機械能19題圖20題圖21題圖22題圖20．（中考?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，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21．（中考·湖州)如圖表示用中子轟擊鈾－235原子核產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．該反應產生的中子可繼續轟擊其他鈾核形成鏈式反應C.該反應不會產生放射性物質D．不能用該反應獲得能量的方式來發電22.（中考·南通)如圖，輕質彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點時彈簧恰好不發生形變。現將一小球放在彈簧上端，再用力把小球向下壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球將豎直向上運動并脫離彈簧，不計空氣阻力，則小球()A．運動至最高點時，受平衡力作用B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力C．從A點向上運動過程中，速度先增大后減小D．從O點向上運動過程中，重力勢能轉化為動能23．（中考·宜昌)前段時間，“加水就能跑的神車”事件一度成為輿論熱點，該汽車實際上是利用車內水解制氫技術獲得氫氣，通過氫燃料電池給車提供動力(該技術成本很高，目前仍處在試驗階段)，但被曲解為“加水就能跑”。下列對該事件的看法錯誤的是()A．氫燃料電池是將氫氣的化學能轉化為電能B．水解技術制取氫氣的過程一定要消耗其他能量C．對于熱點事件要遵從科學原理，不能盲從，更不能以訛傳訛D．該車行駛的能量最終來源于水，水是一種能源24．（中考·臺州)下列是關于水蒸發致冷現象的解釋：①水分子運動速度有大有小；②剩余的水內能減少，溫度降低；③剩余的水分子運動速度相對較小；④速度大的水分子動能大，更易擺脫周圍分子的“束縛”，跑到空氣中。此解釋合理的順序是()A．①④③②B．②③①④C．③①④②D．④③②①25.（中考·寧波)干冰可用于保鮮，但使用不當可能引起爆炸。有消防員做了以下實驗：向一個380mL的塑料瓶中放入半瓶干冰，立即旋緊瓶蓋，發現瓶內有白霧產生，30min后發生爆炸。向另一個550mL的塑料瓶中放入等量的干冰，再倒入170mL水，然后立即旋緊瓶蓋，發現瓶內產生大量白霧，瓶子膨脹，僅過20s就爆炸。第二個瓶子中所加水的主要作用是()A．提供熱能B．作反應物C．作催化劑D．形成白霧26．(中考?杭州)如圖一只瓶子，內裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內能增大。從改變物體內能的方法來看，前者是通過________方法，后者是通過__________方法來增大鐵屑的內能。如果你沒有看到內能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變，能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內能？________(選填“能”或“不能”)，這是因為________________________________________。26題圖27題圖28題圖27．（中考?紹興節選)我國研發的“液態太陽燃料合成技術”如圖所示，甲醇(CH3OH)等液體燃料被形象地稱為“液態陽光”。甲醇制取過程中能量轉化是太陽能→電能→________能。28．（中考?廣東)如圖為火箭發射的場景，火箭的燃料使用了液態氫，主要是因為它的______大，火箭發射升空時，燃料的化學能轉化為______能，再轉化為火箭的機械能，這個過程中火箭的機械能________(選填“守恒”或“不守恒”)。29．（中考?攀枝花)端午節到了，家人團聚常食用咸鴨蛋。咸蛋的制作方法之一：在洗凈的鴨蛋表面涂抹白酒，粘上鹽后用紙包起來，放置一段時間后就變咸了，從分子運動的角度看，鴨蛋變咸屬于________現象。煮咸鴨蛋時，溫度升高，內能_______(選填“增加”“減少”或“不變”)。30．（中考?揚州)在玻璃瓶內裝入約半瓶細沙，蓋上瓶蓋，包裹一層泡沫塑料，迅速振動瓶子幾十次，細沙溫度升高，這是用_______方法使沙子內能增大，泡沫塑料的作用是_______。如果換成水做該實驗，升溫不明顯是因為水的_________大。31．（中考?連云港)人騎電動自行車下坡時重力勢能__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。到達坡底后在水平路面上勻速騎行過程中，機械能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。剎車后很快停了下來，發現剎車片很燙，這是通過_______的方式改變剎車片的內能。32．（中考?濟寧)完全燃燒140g焦炭所放出的熱量有60%被初始溫度為10℃、質量為10kg的水吸收，則水吸收的熱量為__________J，水的溫度將升高到_______℃。[在1個標準大氣壓下，q焦炭＝3.0×107J/kg，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]33．（中考?寧波節選)電瓶車自燃的原因很多，常見的是由于電源短路，形成大電流并產生大量的熱。這一過程中，化學能轉化為電能，電能再轉化為______能。34．（中考?湖州）下面是兩個有關熱學方面的觀點，請用實例說明它們是錯誤的。(1)物體吸收熱量，溫度一定升高。____________________________________________________。(2)物體溫度升高，一定是吸收了熱量。____________________________________________________。35．（中考·嘉興、舟山)如圖所示，用酒精燈給水加熱一段時間后，觀察到軟木塞沖出試管口。(1)軟木塞沖出試管口，說明力能改變物體的____________。(2)此過程中，水蒸氣減少的內能____________(填“大于”“等于”或“小于”)軟木塞增加的機械能，這與熱機的________沖程相似。35題圖36題圖37題圖38題圖36．（中考·湖州)我們經常會看到一邊行駛一邊向空中噴霧的汽車，人們形象地將它稱為霧炮車(如圖)。噴向空中的水霧能使塵埃粒子快速沉降到地面，起到凈化空氣的作用。(1)噴向空中的水霧，有許多在掉向地面之前已經在空中散失了，還能起到降溫作用。其原理是____________。(2)該霧炮車的發動機是柴油機。柴油機四個沖程中的____________沖程實現了內能轉化為機械能，從而驅動霧炮車前進。37．（中考?自貢)在探究“物質的放熱能力與哪些因素有關”時，分別用質量均為1kg的水和某種液體進行對比實驗(水的比熱容較大)，并用圖像對實驗數據進行了處理，如圖所示，實驗過程中，水和某種液體在相同時間內放出的熱量相等，分析圖像可以得出：________(選填“甲”或“乙”)物質是某種液體，某種液體的比熱容為____________J/(kg·℃)。38．（中考?溫州）如圖是小明制作的簡易“蒸汽船”模型。將盛有一定量水的銅制容器安裝在“船體”上，用蠟燭對銅制容器底部加熱，一段時間后銅管會向右噴蒸汽，“蒸汽船”就向左行駛。(1)蠟燭對銅制容器加熱導致容器內水溫升高，這是通過_______的方式改變水的內能。(2)當銅管向右噴蒸汽時，“船體”獲得噴出的蒸汽對其向左的推力，這說明了_____________________________。39．（中考?武漢)某實驗小組用如圖甲所示的裝置比較水和煤油的吸熱本領。(1)加熱前，在一個燒杯中倒入240mL的水，為了使水和煤油的質量相同，需要在另一個相同燒杯中倒入________mL的煤油。39題圖40題圖(2)用兩個相同規格的電加熱器來加熱水和煤油，每隔1min記錄一次溫度，整個實驗操作無誤。圖乙中，若圖線②反映水的溫度隨時間的變化規律，則圖線______(填序號)可以反映煤油的溫度隨時間的變化規律。加熱過程中，煤油的熱值_________(選填“變大”“不變”或“變小”)。(3)同時停止加熱，在相同質量的水和煤油溫度降低的過程中，水放出的熱量與降低的溫度之比________(填“大于”“等于”或“小于”)煤油放出的熱量與降低的溫度之比。40．（中考·臺州)圖中小朋友在玩滑梯游戲，小朋友坐在滑梯頂端，用手輕推滑梯，沿著滑梯開始下滑，滑動速度越來越大，同時感覺屁股發燙，到達底端時還會滑出一段距離。請說出其中蘊含的科學道理。41．(中考?溫州)英國物理學家斯特林于1816年發明了“斯特林發動機”。斯特林發動機氣缸內工作介質易汽化、易液化，該介質經過吸熱膨脹、冷卻壓縮的循環過程輸出動力，因此又被稱為熱氣機。某工程師按照“斯特林發動機”原理設計了如圖甲所示的模型機，工作過程中飛輪持續旋轉如圖乙。請結合所學知識解釋飛輪能持續轉動的工作原理。甲乙答：酒精燈加熱將化學能轉化為內能，熱氣缸中的工作介質吸熱汽化膨脹，推動活塞A向右運動做功，將內能轉化為機械能；由于飛輪具有慣性，帶動活塞A向左運動，活塞A將熱氣缸中的工作介質推入冷氣缸并液化，活塞B又將介質推回熱氣缸。如此反復。42．（中考·寧波)科學上通常用“功”和“熱量”來量度物體能量的變化。(1)在“使用動滑輪”活動中，小科利用如圖所示裝置，用豎直向上的大小為10N的拉力F使物體A勻速提升了0.1m。如果該裝置的機械效率為70%，則這一過程中，克服物體A的重力所做的功為________J，這個值也是物體A增加的機械能。(2)把質量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，至少需要完全燃燒________g的酒精。上述過程中，水的內能增加是通過________(填“做功”或“熱傳遞”)的途徑實現的。[已知：水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，酒精的熱值為3.0×107J/kg]43．（中考?南京)小明一家駕車旅行。(1)加油時，聞到汽油味，說明分子在________________________________。(2)圖示為車發動機的一個沖程，其能量轉化情況是____________________。(3)若車的總質量為1.5t，勻速直線行駛9km，所受阻力為車重的0.1倍，完全燃燒汽油1L，則1L汽油完全燃燒放出的熱量是_________J，車所受牽引力是________N，車的工作效率是_________%。(ρ汽油＝0.8×103kg/m3，q汽油＝4.5×107J/kg，g取10N/kg)43題圖44題圖44．(中考?金華)2020年3月9日19時55分，我國成功發射北斗導航系統第五十四顆導航衛星。北斗導航系統將在國家安全、經濟效益、技術儲備等方面發揮作用。火箭噴出的燃氣溫度高達1300℃，發射塔下方的導流槽設有噴水設施，在火箭點火前幾秒鐘噴水，水在高溫下大量汽化。(1)升空時，火箭相對于發射塔是_______(選填“運動”或“靜止”)的。(2)導流槽噴出的水汽化所需的能量來源于火箭燃料貯存的_______能。45．（中考·紹興)熱機發明后，一直在持續的改進和發展中。材料一：1769年，法國人居紐制造出蒸汽機推動的三輪汽車(圖1甲)，傳統蒸汽機的燃料在氣缸外部燃燒(圖1乙)，熱效率為5%～8%。