第17讲内能、核能、能量的转化与守恒

第17讲内能、核能、能量的转化与守恒第二部分物质科学(一)知识结构引导思维，图形记忆考点梳理分类讲练，高效全面热点聚焦以例求法，举一反三内容索引知识结构返回返回考点梳理返回知识回顾自主梳理夯实基础1.物体内部所有分子热运动所具有的动能和势能的总和叫做物体的内能(俗称：热能)。任何物体都具有内能。物体温度越高，热运动越激烈，物体的内能也越大。2.改变内能的方法(1)做功：(实质是内能和其他形式能之间的转化)外界对物体做功，内能

；物体对外做功，内能

；物体在摩擦过程中，通过克服摩擦力做功，使物体的内能增加。电流通过电热器做功，电热器的内能增加。专题一内能减少增加(2)热传递：(实质是能量的转移)物体吸收热量，内能

；放出热量，内能

。3.热量(Q)：在热传递中，传递的能量多少叫做热量。4.汽油机的一个工作循环共有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中_____冲程是汽油机对外做功的过程。5.在汽油机的压缩冲程中，

能转化为

能；在做功冲程中，

能转化为

能。6.在汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。增加减少做功机械内内机械命题设计解决问题提升考能答案解析视角一克服摩擦做功与物体内能改变的关系1.(2016·攀枝花)“五一”假期小明和小华一起骑自行车去郊游，中途休息时小明问小华：当你骑自行车从坡顶向坡底运动的过程中，为了减小车速，要捏紧车闸，这是通过__________方法增大摩擦；此时刹车皮会发热，这是通过______的方式增加内能。12345解析自行车刹车时要用力捏车闸，是通过增大压力来增大摩擦的；用力捏闸时，刹车皮与轮胎之间摩擦增大，刹车皮发热，温度升高，内能增加，是通过做功的方式增加了内能。增大压力做功答案解析视角二做功和热传递是改变内能的两种途径2.(2016·莆田)如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法中正确的是(

)A.加热和锻打属于热传递，淬火属于做功B.加热属于热传递，锻打和淬火属于做功C.加热和淬火属于热传递，锻打属于做功D.加热和淬火属于做功，锻打属于热传递C解析用铁锤锻打工件，工件会发热，属于做功改变物体内能。用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量；把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热；所以加热和淬火属于热传递改变物体内能。故C正确。123453.(2016·阜新)“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸气弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。牵引索与蒸气活塞连接的两个滑轮为____(填“定”或“动”)滑轮；气缸内蒸气体积膨胀对外做功，内能_____(选填

“增大”、“减小”或“不变”)，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。12345定减少视角三在热传递过程中用热量来量度内能的变化4.下列说法正确的是(

)A.热量是热传递过程中内能的变化量B.物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高C.物体温度升高，内能不一定增加，但一定吸收热量D.热总是从含有热量多的物体传递给热量少的物体A答案解析12345解析热量是在热传递过程中传递能量的多少，是热传递过程中内能的变化量，故A正确。物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如冰在熔化过程中，吸收热量，温度保持不变，故B错误。物体温度升高，内能一定增加，但不一定是吸收了热量，可以是外界对物体做了功，故C错误。发生热传递时，热量是从温度高的物体传递给温度低的物体，故D错误。1234512345视角四四冲程的辨别与能量的转化5.(2016·益阳)如图是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是

(

)CA.B.C.D.专题二化学能和内能的转化，生物体能量的来源和转化知识回顾自主梳理夯实基础1.在化学反应中伴随能量的变化。主要表现形式为：化学反应中放出热

量(即放热反应)，

能转化为

能；或吸收热量(即吸热反应)，

能转化为

能。2.常见吸热反应(1)大多数分解反应；(2)大多数需要加热或高温条件下才能进行的反应。化学内内化学3.常见放热反应(1)燃烧：燃料将

能转化为

能；(2)酸与碱的反应；(3)金属与酸的反应；(4)生石灰与水的反应。4.人从外界摄取食物，并通过消化、吸收等一系列活动，合成自身有机物，同时贮存

能；通过呼吸作用分解自身有机物，释放

能，部分转化为热能以维持

。糖类是人体内的主要供能物质，脂肪是人体内的储能物质。化学内化学化学体温5.生物体内的能量最终来自

通过

固定的

，植物通过光合作用将光能转化为化学能贮存在植物体内的有机物中。6.生命活动所需要的能量直接来自

释放的能量。呼吸作用将生物体内的有机物分解，释放其中的化学能，部分转化为热能。呼吸作用绿色植物光合作用太阳能(2)无氧呼吸：(微生物的无氧呼吸也叫发酵)答案解析命题设计解决问题提升考能1234视角一化学反应中的能量转化1.某同学进行如下实验，探究化学反应中的能量变化。通过实验测出，反应前后：甲烧杯中的温度升高；乙烧杯中的温度降低。由此判断NaOH溶液跟盐酸的反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)，Ba(OH)2·8H2O跟NH4Cl的反应是______反应(填“吸热”或“放热”)。放热吸热1234解析通过实验测出，反应前后甲烧杯中的温度升高，乙烧杯中的温度降低，温度升高，可说明反应放热，温度降低，可说明反应吸热，所以NaOH溶液跟盐酸的反应是放热反应，Ba(OH)2·8H2O跟NH4Cl的反应是吸热反应。视角二生物体能量的来源和转化2.绿色植物通过光合作用把光能转变成的化学能储存在(

)A.水中 B.无机盐中C.氧气中 D.有机物中1234D12343.在高温堆肥过程中，细菌和真菌将粪便中的有机物分解，并且释放出能量，形成高温，杀死粪便中的虫卵和各种病菌。细菌和真菌分解有机物，释放能量的过程是(

)A.光合作用 B.呼吸作用C.吸收作用 D.生长繁殖B4.夏天，把手伸进刚收获的小麦堆里，会感到发烫，其原因是(

)A.夏天的气温过高B.种子呼吸作用旺盛，产生的热量多C.种子进行光合作用产生热量D.种子呼吸作用微弱，产生的热量多B1234解析刚收获的种子水分含量多，呼吸作用旺盛，产生的热量多，由于种子堆在一起，里面的种子产生的热量散发不出来，故用手摸时会感到发烫。答案解析知识回顾自主梳理夯实基础1.获得核能的途径：

和

。2.重核裂变：质量较大的原子核在

轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量的过程。3.链式反应：裂变过程释放出新的中子，这些中子若继续轰击其他重核，导致其他重核继续裂变。4.轻核聚变：在超高温度下，2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。聚变需要很高的温度，所以也叫热核反应。氢弹是根据聚变的原理制造的。专题三核能的利用中子裂变聚变5.原子核的聚变和裂变都会产生一些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如α射线、γ射线、X射线、β射线等。6.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，防止放射线外泄而造成放射线污染。较小量的射线可以为人类做许多事，如：利用γ射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；可以治疗肿瘤等疾病。7.核反应堆是核能在人为控制的情况下逐渐释放的，可用于核电站、潜艇和航空母舰。8.核能的和平利用——核电站(1)工作流程：利用原子核裂变时产生的大量热量，使水变成水蒸气，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。(2)核电站中发生的能量转化：核能→

→

→电能。机械能内能命题设计解决问题提升考能1234视角一知道核电站是利用核裂变的原理来工作的1.(2014·汕尾)目前核能已经被广泛利用，核电站工作是利用________(选填“核裂变”或“核聚变”)反应释放出大量的核能，再通过发电机转化为_____能。核裂变电视角二裂变和链式反应2.核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是

(

)A.目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C.原子核分裂或聚合时释放出核能D.核能是一种不可再生的能源A解析目前核电站主要是通过核裂变反应来利用核能。答案解析1234视角三核电的能量转化过程3.(2014·东营)核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是(

)A.核能→化学能→内能→电能B.核能→化学能→机械能→电能C.核能→内能→机械能→电能D.核能→机械能→内能→电能C解析在核反应堆中，核能转化为介质的内能；在汽轮机中，蒸气的内能转化为汽轮机的机械能；在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上。答案解析1234视角四聚变和热核反应4.目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法中错误的是(

)A.太阳能来自太阳内部的核聚变B.太阳能收集板将太阳能转化为电能C.同样质量的核聚变释放的能量比核裂变多D.原子核是由质子和电子组成的D解析原子核是由质子和中子构成的。答案解析1234知识回顾自主梳理夯实基础1.能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式

为另一种形式或从一个物体

到另一个物体，而能的总量

。2.能量转化和转移具有一定的方向性。如煤炭可以通过燃烧将

能转化成

能，但不可能将内能自发地转化成化学能储藏起来；如内能的转移方向是从

物体到

物体。3.能量的利用效率是指有效利用的能量与总能量之比。提高能量的利用率措施有：①减少能源浪费；②减少能量损失；③改进机械设备。专题四能量的转化和守恒定律低温转化转移保持不变化学内高温4.我们在能量的转化或转移的过程中要利用和消耗能源，因为不是什么能量都可以利用，也不是什么东西都可以成为能源，有的能量(如内能)一旦耗散，便不能再利用，所以我们要节约能源。命题设计解决问题提升考能视角一能量转化1.(2016·内江)以下四幅图中，关于能量转化说法错误的是(

)12345DA.图甲所示，过山车向下运动时是重力势能转化为动能B.图乙所示，水电站将水的机械能转化为电能C.图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为

动能D.图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能答案解析视角二能量转化的方向2.(2014·嘉兴)各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是(

)C12345A.①②③④B.②③④①C.②①③④D.①③④②解析各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的。地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以本题几幅图能量的转化顺序为：太阳→树林→燃煤电厂→空调。12345答案解析视角三能量的转化和守恒定律3.(2016·绵阳)关于能量的转移和转化，下列判断正确的是(

)A.热量可以从低温物体转移到高温物体B.能量转移和转化没有方向性C.电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用D.汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车A解析热量不可以自发的从低温物体转移到高温物体，但在做功等的方式下是可以实现的，比如空气能热水器、冰箱等。123454.(2014·江西)能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在这两个过程中，能量的总量保持不变。12345转化转移视角四提高能量利用效率和节能5.(2014·滨州)开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起。图中符合节约能源且安全的做法是(

)B解析白天尽量采用自然光可以减少用电量，是节能的一种方式。返回答案解析12345热点聚焦返回热点考向一内能的改变提示内能即热能，是物体内部大量粒子做热运动所具有的能。改变内能的方法主要有做功和热传递，它们对改变物体内能是等效的。做功改变内能的实质是将其它形式的能转化为内能；热传递的实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或从一个物体的高温端转移到低温端。答案解析例1

(2015·宜昌)如图，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，可看到瓶塞跳起，在这个过程中，下列说法错误的是(

)A.给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功B.瓶塞跳起时，瓶内气体内能减少C.给瓶内打气时，瓶内气体内能减少D.瓶塞跳起时，瓶内气体温度降低C解析用气筒向装有少量水的瓶里打气，瓶内气压增大，是外界对瓶内空气做功，瓶内气体内能增大；当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少转化为机械能，温度降低，受温度减低的影响，瓶口周围的气体液化成小水滴，这些小水滴就是看到的白雾。热点考向二化学反应中能量的转化提示化学反应中，伴随能量的变化主要有：化学能转化为热能，热能转化为化学能，电池中还有化学能转化为电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能等。答案解析例2如图所示四种情景中，能说明化学能转化为内能的是(

)C解析A、植物的光合作用，将光能转化为化学能；B、电灯消耗电能，大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只有少于10%的能量会成为光；C、木材燃烧放出大量的热，将化学能转化为内能，符合题意；D、电风扇消耗电能，使扇叶转动，将电能转化为机械能。提示核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电。核能之所以是安全的，其中一个重要的原因就是核反应堆中发生的链式反应是可以控制的。热点考向三核电站中的能量转化答案解析例3

(2015·成都)2014年8月，我国自主研发的“华龙一号”核电站总体技术方案通过专家评审。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法正确的是(

)A.目前核电站都是通过聚变反应来释放核能B.核电站产生的核废料对环境没有污染C.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的D.核反应堆所用的核燃料主要是氢的同位素C解析A、核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故A错误；B、核废料对环境的污染是很严重的，故B错误；C、核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变(链式反应)释放能量的，故C正确；D、核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能的，不是氢的同位素，故D错误。提示能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律，是事物变化普遍遵循的规律。例4

(2014·岳阳)根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是(

)A.出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进B.电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止C.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面D.孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年热点考向四能量的转化和守恒定律答案解析C解析A、出膛的子弹射穿木板，由于需要克服摩擦做功，子弹的动能会减少，子弹的速度必定会减少。B、电水壶里的水沸腾后，如果断电，由于不能继续吸收热量，沸腾将停止。C、两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，势能转化为动能，然后会继续冲上右斜面，这时动能转化为势能，符合能量转化和守恒定律。D、机械表工作的原理是：人通过做功，增加表中发条的势能，而后发条的势能转化为机械表的机械能，但一般人通过做功转化为的机械能不足以让表工作几十年，因此D说法是错误的。学科素养提升17对实验的精确性做出评价，提出增加证据可靠性的建议提示某些实验因为受多种因素的影响，倘若不能完全控制无关变量的情况下，实验的结果可能会存在偏差，因此实验的结果就不能很准确的反映事物的真实情况，具有一定的偶然性；此时若想提高实验的可靠性，可通过重复实验，或仔细考虑某些因素，加以纠正，或排除影响，设置对照等方式来改进实验。典例某兴趣小组的同学从“葡萄、花生仁、核桃仁、小西红柿”中选取“花生仁、核桃仁”，按如下实验装置探究食物中储存的能量，重复三次，记录并计算，数据如表。请回答：(1)选用“花生仁、核桃仁”实验，是因为它们更容易______，有利于实验操作。答案解析实验次数1克花生仁燃烧放出的能量(单位：千焦)1克核桃仁燃烧放出的能量(单位：千焦)19.5812.3929.8513.8639.7613.86解析选用“花生仁、核桃仁”实验，是因为它们更容易燃烧，有利于实验操作；燃烧(2)在对表中数据处理时，应取______值，减少误差。答案解析平均解析为了尽量减少实验结果的误差，避免偶然性，提高实验结果的可信度，应该对表格中六组数据进行计算取平均值；(3)同学们查阅资料发现：1克花生仁储存的能量是25千焦、1克核桃仁储存的能量是32千焦。排除操作不当的影响，请你帮忙分析他们测得数据偏低的原因：_________________________________________________________(写出一点即可)。解析由于有热量散失，因此实际数据应该比表格中各组测量数据都高；由于有热量散失，因此实际数据应该比表格中各组测量数据都高(4)由上述实验可知，花生仁、核桃仁储存有一定的能量，人食用后，它们在人体内被消化和吸收的主要部位是______，储存在有机物中的能量通过细胞的______作用释放出来，为生命活动提供动力。答案解析小肠解析花生仁、核桃仁储存有一定的能量，人食用后，它们在人体内被消化和吸收的主要部位是小肠。储存在有机物中的能量，通过细胞的呼吸作用分解有机物，释放出能量，为生命活动提供动力。呼吸即练听长辈说制作生拌菜不能添加黄瓜，难道黄瓜能使蔬菜中的营养

素流失吗？[查阅资料]

青椒等蔬菜中含有大量的维生素C，且维生素C能使蓝色的淀粉碘溶液

褪色。[实验操作]