备战2022 中考科学 精讲精练 专题26 内能、核能、能量守恒与转化（学案）

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一、能的多种形式
考点1 列举能的多种形式(机械能、内能、电能、化学能、核能)
能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有机械能、内能、________、化学能、________等。
二、内能
eq \a\vs4\al(考点2 知道克服摩擦做功与物体内能改变的关系 )
1．内能含义：构成物质的大量微粒(如分子、原子、离子等)做________而具有的能，俗称热能。________都有内能。
2．物体温度________，内能________；温度越低，内能越小。
3．克服摩擦做功，能使物体的内能增加。
eq \a\vs4\al(考点3 知道做功和热传递是改变内能的两种途径 )
1．做功：对物体做功，物体的内能________；物体对外界做功，物体的内能________。实质是能的形式发生了转化。
2．热传递：物体吸热，内能________；物体放热，内能________。实质是内能从高温物体传递到低温物体，或者内能从同一物体的高温部分________到低温部分的过程。能的形式未发生转化。
注意：做功和热传递对改变物体的内能是________的。
eq \a\vs4\al(考点4 知道在热传递过程中用热量来量度内能的变化 )
在热传递中，传递的能量多少叫________。低温物体从外界吸收多少热量，内能就________多少；高温物体向外界放出多少热量，内能就________多少。
eq \a\vs4\al(考点5 举例说出化学能与内能的转化)
1．化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，它不能直接用来做功，只有在发生________的时候才释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
2．化学能与内能的转化
常见吸热反应：________转变为化学能
大多数分解反应；大多数需要加热或高温条件下才能进行的反应。
常见放热反应：化学能转变为内能
燃烧；中和反应；金属与酸反应；一般化合反应(如生石灰和水反应)。
三、热机
考点6 说出汽油机的工作过程，知道汽油机的能量转化
1．热机是指各种利用内能做功的机械。热机原理是将燃料的____________转化成内能再转化成____________。
2．热机的四个冲程：吸气冲程，____________冲程，____________冲程，____________冲程。
四、核能的利用
eq \a\vs4\al(考点7 知道裂变和链式反应；知道聚变和热核反应 )
1．含义：原子核是可以改变的，且在有些改变的过程中还会释放出巨大的能量，这种能量叫做核能。
2．获得核能的途径
重核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成两个新原子核，并释放出能量的过程。
原子弹：根据________的原理制成。
轻核聚变：两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。
氢弹：根据________的原理制成。
eq \a\vs4\al(考点8 知道放射性及其应用 )
1．原子核的裂变和聚变都会产生一些放射性物质，如α射线、γ射线、X射线、β射线等。
2．大量放射线对人畜会造成很大的伤害。如：建造核电站通常要修建很厚的水泥防护层，防止放射线外泄。
3．较小量的射线可以为人类做许多事。如：利用γ射线探伤；育种；放射线治疗肿瘤等疾病。
eq \a\vs4\al(考点9 知道核电站是利用核裂变的原理来工作的)
1．核电站原理：________。
五、能量的转化与守恒
eq \a\vs4\al(考点10 举例说出能量的转化与守恒定律 )
1．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的________，这就是________。
2．能量的转化和守恒定律是自然科学最基本的规律。“永动机”是不可能成功的，因为它违背了___________________________________________________________________。
eq \a\vs4\al(考点11 举例说出能量的转化与传递有一定的方向性)
能量的转化与传递有一定的________：例如热能可以从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能，但不可能将内能自发地转化成化学能。
eq \a\vs4\al(考点12 知道能量利用效率和节能的关系 )
1．能量利用效率是指有效利用的能与总能量之比。
2．提高能量利用效率的方法：减少能量浪费和损失；改进机械设备。
【例题精析】
例1．（2020•宁波）如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不合理的是（ ）
A．生石灰与水反应，会放出大量的热
B．设计出气孔的目的是避免使用时盒内气压过高
C．遇水能放出热量的物质都能作为发热包的内容物
D．使用过的发热包即使干燥后也不能重复使用
例2．（2020•衢州）将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同之前，下列说法正确的是（ ）
A．甲是冰块B．乙吸收热量C．甲内能增加D．乙内能减少
例3．（2019•宁波）2019年1月3日（农历十一月二十八），我国“嫦娥四号”探测器在月球背面软着陆，这是人类探测器首次成功登陆月球背面。下列关于“嫦娥四号”探测器在月球背面着陆前后的分析，符合实际的是（ ）
A．着陆时，探测器和月球位于图中的c点附近
B．探测器要有防水设计，因为环形山上有水
C．探测器着陆前要减速，因为与大气摩擦会生热
D．探测器在月球的着陆点能拍到地球的照片
例4．（2020•衢州）下列用电器把电能主要转化为机械能的是（ ）
A．电风扇B．电灯C．电饭煲D．电熨斗
例5．（2018•温州）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）
A．电能→机械能→光能B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能D．机械能→电能→光能
例6．（2018•绍兴）2018年5月14日，川航3U8633航班客机驾驶舱右侧风挡玻璃突然破裂，机长在低压、极寒、缺氧、巨大噪声的恶劣条件下操纵飞机成功降落，被誉为一次“世界级”的备降。
（1）飞机玻璃破裂的瞬间，强大的气流损坏仪器面板，此时气流的方向是 （选填“从外界到驾驶舱”或“从驾驶舱到外界”）。
（2）此事件中的雷达观察员被媒体称为幕后英雄。太阳活动增强时会影响雷达等短波通讯，常见的太阳活动有太阳黑子、 、日珥等。
（3）高空中虽然气温极低，但飞机上的空调一般是制冷的，这是因为机外的冷空气吸人飞机后需要压缩，使空气的温度升到50℃以上，这种改变内能的途径属 。
例7．（2018•温州）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上，用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。
（1）蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过 的方式改变水的内能。
（2）当铜管向右喷蒸汽时“船体”获得喷出的蒸汽对其向左的推力，这说明了 。
例8．（2019•台州）某电子打火机打火原理如图，压电陶瓷受到撞击时表面电荷重新分布，产生高电压，发出电火花点燃气体。撞击时，通过压电陶瓷实现的能量转化是 ；放电时，两块压电陶瓷的连接方式是 联。
例9．（2017•义乌市）排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。
（1）解释整个过程中能量是否守恒。
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小△V之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
例10．（2016•绍兴）光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲，在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙。已知AB＝3AC，如图乙，回答下列问题：
（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明理由。
【习题巩固】
一．选择题（共11小题）
1．2019年7月19日，中国“天宫二号”目标飞行器受控坠落于南太平洋，“天宫二号”穿越大气层时，大部分被焚毁，像一颗流星划过天空。以下四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
A．甲、丙B．甲、丁C．乙、丙D．乙、丁
2．能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述正确的是（ ）
A．洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能
B．电池放电的过程，将电能转化为化学能
C．炉灶中烘焙燃烧时，将内能转化为化学能
D．用电热水器烧水时，将电能转化为内能
3．下列关于能量及其转化的说法中正确的是（ ）
A．白炽灯通电发热是光能转化为内能
B．在电磁感应现象中电能转化为机械能
C．太阳能电池将太阳能转化为电能
D．坠落陨石在空中划过一道亮光时内能转化为机械能
4．用打桩机打桩，打桩锤从5m高处自由落下时，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明（ ）
A．机械能守恒B．动能守恒C．热能守恒D．能量守恒
5．已知运动速度为v、质量为m的物体的动能为Ek=12mv2，质量为m的物体由于举高h而具有的重力势能为Ep＝mgh，其中g＝9.8N/kg。如图所示，在设计某些电车车站时，站台往往建的高一些，这是为了有效地提高能量利用率。设站台高h＝1.6m，进站的电车到达坡的下端A点时速度为25.2km/h，此后即关闭电动机的电源。由于车站的这种小坡度设计，电车进站时所具有的机械能中，有百分之几的能量可供出站时利用（ ）
A．100%B．80%C．64%D．36%
6．为缓解电力紧张的状况，我国陆续建造了一些核电站。关于核电站，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆中发生的是核聚变
B．核电站使用的核燃料是石油或天然气
C．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线
D．核电站发电的能量转化过程是：核能﹣机械能﹣内能﹣电能
7．如图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．蒸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
8．以下事例在改变物体内能的方式上与其他三项不同的是（ ）
A．冬天，通过搓手来取暖
B．划火柴时，火柴燃烧
C．把袋装牛奶放在热水中加热
D．铁丝反复弯折，弯折处变热
9．下列事例中，物体间因发生热传递而导致内能改变的是（ ）
A．夏天双手紧紧捂住冰袋感觉凉爽
B．冬天两手相互摩擦感到暖和
C．用力将“摔炮”扔在地上而爆炸
D．用锯条锯木头，锯条会发热
10．关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（ ）
A．0℃的冰没有内能
B．物体的温度越低，所含的热量越多
C．一个物体吸收热量时，温度不一定升高
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
11．下列说法正确的是（ ）
A．同一物体，温度升高，内能增加
B．物体的内能增加，一定是吸收了热量
C．一个物体举得越高，内能一定增大
D．一个物体内能越大，机械能也越大
二．多选题（共1小题）
12．下列关于能量转化的分析错误的是（ ）
A．水果电池：化学能→电能
B．植物的光合作用：电磁能→化学能
C．电磁感应现象：电能→机械能
D．核电站发电过程：核能→内能→机械能→电能
三．填空题（共3小题）
13．电动独轮车是一种具有自我平衡能力的交通工具。在社会飞速发展的今天，交通拥堵也成了最终现象，一款时尚的电动独轮车，让您享受穿梭于闹市的轻松与快乐。电动独轮车的兴起，即将引发一场新的交通革命。请回答下列问题：
（1）该电动独轮车在行驶过程中的全部能量转化是 （用“→”表示转化）；
（2）电动独轮车的脚踏板材料是一种密度小、强度高和抗腐蚀性能好的合金。你认为下列材料中最适合的是 （填字母）；
A．锰钢B．青铜C．硬铝D．不锈钢
14．2018年4月1日，武汉“光谷量子号”有轨电车开始载客试运营，开通了交路1和交路2两条线路。交路2全长约20km，若电车某次跑完全程需要50min。
（1）“光谷量子号”采用了能量回收系统，例如电车下坡时为了保持匀速运动，采用带动发电机发电进行“刹车”，则在此过程中是将机械能转化为 能，并储存起来后供电车重新使用，所以更加节能环保；
（2）如果电车下坡时为了保持匀速运动，或进站时采用的是与普通汽车同样的刹车方式，机械能转化为内能，就无法重新供电车使用，说明能量转化具有一定的 。
15．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。其中丙图是 冲程，它与 图所示的演示实验原理相同。现有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水，水在气缸内汽化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程。这种汽油机这样设计的目的是 。
四．实验探究题（共1小题）
16．风能是一种潜在的新能源，风力发电机可以将获得的风能转化为化学能储存在蓄电池中，风力发电机都有一定的能量转化效率。为了研究“风力发电机的能量转化效率是否与风轮叶片数量有关？”小明利用电风扇、秒表、风力发电机模型、电量表（可准确测量蓄电池充电百分比）按照图甲方式进行如下实验。
①将图乙中单叶式风轮安装在风力发电机模型上；
②闭合电风扇开关，调节电风扇挡位使其风速最大，计时20分钟，测量并记录蓄电池电量变化；重复3次实验并计算蓄电池电量变化平均值；
③分别换用图乙中双叶式、三叶式风轮，重复步骤②；
④处理相关数据得到“蓄电池含量与时间的关系”如图丙。
（1）本实验通过观察并记录 来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）分析图丙，解释我国大型风力发电厂均采用三叶式风轮发电，其依据是 。
（3）“叶尖速比”为风轮叶片尖端运动速度与风速之比，叶尖速比会影响风力发电机的能量转化效率。当单叶式风轮的叶尖速比为λ时，其能量转化效率达到最大值，已知该风轮半径为r（如图丁），风轮每秒钟转动2圈，应将风速控制在 时能使该单叶式风力发电机能量转化效率达到最大值（用字母λ、r表示）。
五．计算题（共1小题）
17．某同学准备参加玩具赛车比赛。他需要选择一只能量转化效率高的电动机。设电池电压恒定不变为U，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后电流表的读数为I1，然后放手，当电动机正常转动时，电流表的读数为I2
（1）求该电动机的内阻为多少？
（2）该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为多少？（写出计算过程，用给定已知字母表示）
六．解答题（共3小题）
18．如图是我国西部某地区风力发电的外景。该地区空气密度为1.3kg/m3，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为100m2的圆面。下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。
（1）对表格进行分析，你发现风车获得的能量与风速有什么关系？
（2）若此地平均风速为15m/s，1台这样的风车10分钟获得的风能是多少？这么多能量若有42%被80kg初温为20℃的水吸收，水温可达到多少℃？（一个标准大气压下）
（3）若某时间内风速为10m/s，一台风车工作1小时所产生的电能供10只“220V100W”灯泡正常工作8h，求这台风车发电的效率。
19．某同学观察到气象站每日放飞探空气球，如图甲，气球下吊有测量仪器，气球和仪器一起匀速上升，他认为它们的机械能增加了，增加的机械能是什么能量转化来的呢？
（1）首先排除了气球增加的机械能是由空气的内能转化而来，理由是 。
（2）那么增加的机械能究竟是什么能量转化而来的呢？老师做了以下实验：先把木块压入水中，当撤去压力时，木块上浮。木块升高了，同时会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，当木块最终漂浮后，水面有所下降。气球在空气中的上升和木块在水中的上浮原理是相同的，从能量转化和守恒角度分析该同学提出的问题 。
20．电动机是一种使用广泛地动力机械。从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。如果某电动机线圈的电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流为I，请推导此电动机电能转化为机械能的效率η=U-IRU。
平均风速（m/s）
5
10
15
20
25
30
1s内获得的能量（×104J）
4
8
12
16
20
24