第6章 内能的利用、能源与可持续发展 学案-2025年河北中考物理一轮复习（含答案）

第六章内能的利用能源与可持续发展

2022课程标准

❶了解能量及其存在的不同形式，能描述不同形式的能量和生产生活的联系。

❷通过实验,认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。

了解热机的工作原理，知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。

知道能量守恒定律,列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问

题的意识。

列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。

列举常见的不可再生资源和可再生资源。

知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。

从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。

教材考点•深度梳理

考点一热机及热机效率

热值

(1)定义:燃料①放出的热量与燃料质量的②，叫做这种燃料的热值。

(2)公式及单位:q=*变形式:。=/nq。单位:③，符号是④o

■

(1)对于气体燃料来说，热值q=*热值单位为J/m3o

(2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有

关系。

❷热机及热机效率

(1)内燃机在一个工作循环中包括⑤、⑥、⑦、⑧四个冲程;

一个工作循环中的做功冲程是利用燃气推动活塞做功，把⑨能转化为⑩能，压缩

冲程把⑪能转化为⑫能。

(2)热机效率

定义:热机用来做⑬的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。

公式：77="-或//=—o

qmqV

提高热机效率的途径:让燃料尽可能充分燃烧,如:将煤粒磨成煤粉，加大送风量等;利用废气的能量;

机件间保持良好的润滑，减小摩擦。

商援j除了做功冲程是靠燃气推动活塞做功外,其他三个冲程都是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性

来完成的。

考点二能量的转化和守恒

能量的转化

在一定条件下，各种形式的能量是可以相互⑭的。

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⑮为其他形式,或者从一个物

体⑯到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量⑰

考点三能源与可持续发展

能源分类

分类

类型定义实例

标准

风能、太阳

一次

可以⑱从自然界获取的能源能、核能、化

获取能源

石能源等

方式

二次无法从自然界直接获取，必须通过消耗⑲_________才能

电能

能源得到的能源

可再

风能、太阳能

生能⑳_______从自然界源源不断地得到的能源

等

可否源

再生不可

核能、化石能

再生在短期内㉑_______从自然界得到补充的能源

源等

能源

核能

⑴裂变:用中子轰击质量比较大的原子核，使其发生㉒，释放出巨大的能量。

⑵核电站:利用㉓发电，其能量转化:核能一㉔一㉕-电能。

⑶链式反应:核反应堆中发生的链式反应是㉖控制的，利用不加控制的核裂变可制造毁

灭性武器——㉗o

（4）核聚变:将某些质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，释放出巨大的核能，这就是聚

变，也称为㉘。㉙和太阳能就是利用聚变释放能量。

太阳能

⑴来源:氢原子核在超高温下发生㉚，释放出巨大的核能。

⑵利用:太阳能转化为㉛，如太阳能热水器;太阳能转化为㉒，如太阳能电池。

能源与可持续发展

⑴能量转移和转化的方向性:能量的转移和转化是有国的，最终转变为不可利用的能量,

因此要节约能源。

⑵能源的可持续发展:提高能源的利用率，减少能源使用对环境的破坏;发展新能源。

教材图片•解读延伸

命题点:能量的转化

如图,酒精燃烧时产生的热量传给了水和水蒸气，这是化学能转化

为能。塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的

（人教九全图14.1-1）能转化为塞子的能。利用此原理的机械是o

命题点:能量的转化和能量守恒定律

如图,小球下落后再弹起的高度越来越低，说明有一部分机械能转

化为能，总的能量是的。

（人教九全图14.3-2）

命题点:核能的获取方式及应用

❸如图，晁核、笊核在超高温下聚合成氨核，释放出核能。所发生的

形成氨修,被释放的中子

核反应是,利用的就是这种反应在瞬间释放的能

释放能量«

（人教九全图22.2-5）量。核能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电

（教科九下图11-4-7）站获取能量的途径是。

命题点:能源的分类和能量转化

太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车，太阳能是清洁

（人教九全图22.3-7）的0行驶中的太阳能汽车，其太阳能电池将

能转化为能,进而再转化为汽车的。

命题点:能量转移和能量转化的方向性

汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气

的，这些消耗的能量不能自动地用来驱动汽车，这说明了能

（人教九全图）

22.4-1量的转移和转化具有o

重点难点•提升训练

重难点一热机及其效率

」（2024.河北模拟）如图所示，图A、B是四冲程汽油机的两个冲程的工作示意图，图C、D是演

示实验的示意图,A图是冲程，与它原理相同的是图所示的演示实验。日常生

活中用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的大。在标准大气压下,质量为5kg的水

的温度从30℃升高20℃需吸收热量________Jo[c*=4.2xl03J/（kg-℃）]

AB

一画图0D窗__________/

（2024.邯郸二模）2024年的中国新能源汽车市场好戏连台，下表是某新能源汽车的相关参数。这

种新能源汽车，在亏电状态下耗油量为3.5L/100km。该车以108km/h的速度匀速直线行驶216

km,所需时间为h,若此过程中所受阻力是汽车所受重力（忽略燃油所受重力）的高,则牵引

力做功的功率为W,发动机的效率约为。（百分数保留整数,g取10N/kg,q汽油

=4.5xl07J/kg,汽油的密度"=0.75xl（）3kg/m3）

车身重量1500kg引擎类型耗电式混合动力,纯电动

车型尺寸4765/1837/1495mm标准座位数5个

油耗3.8L/100km最高时速150km/h

油箱容积48加速时间7.3s

（2024.邢台一模）合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下,1kg垃圾能“榨”出0.17kg

燃料油，若燃料油的热值为4.0X107J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为J,如

果这些热量的42%被水吸收，则可以使kg的水的温度从20℃升高到100℃,这是通

过的方式改变水的内能。［C水=4.2x103J/（kg.℃）］

解题通法关于效率问题的计算方法

（1）热机效率：

W有（卬有=Fs或W有=Pt

Y］----{、

放（Q放=租q或Q放=四

（2）热效率:〃=等

Q放

物体温度升高吸热Q吸=cmAt

燃料燃烧放热Qt,i=mq,Q后Yq

电流通过电热器放热Q版=PRt,QA=W=Pt

重难点二能量的转化与守恒

近生活中能量转化的实例很多,下列描述中正确的是

A.摩擦生热是把内能转化为机械能

B.燃料燃烧放热是把内能转化为化学能

C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能

D.摩擦起电是把电能转化为机械能

13国0D圜

如图所示是太阳能LED照明路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯等部分构成。太阳能电池

发电过程中,能量的转化是能转化为能，太阳能是（选填“可”或“不可”）

再生能源。这种路灯相比传统路灯具有的优点是o

-太阳能电池

LED灯-

重难点三能源分类

画5（2024.唐山丰润区一模）目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其

中核能是（选填“可再生”或“不可再生”）能源,核电站是利用原子核（选填

“聚变”或“裂变”）释放的能量发电的，电能属于（选填“一次能源”或“二次能源”）。

__________国图0D鼠__________/

（2024.石家庄模拟）核电站是利用核—（选填“聚”或“裂”）变反应产生的能量进行发电的，核能

是（选填“可”或“不可”）再生能源。2023年4月12日，素有“人造太阳”之称的中国科学

院等离子研究所EAST装置,实现了403s稳态运行，它有类似于太阳内部核（选填“裂

变”或“聚变”）的反应机制，是探索终极能源的利器。

-化石能源一煤、石油、天然气、

一次

能能源-核能不可再生能源

源-

一新能源-

家水能、风能、可再生

族L安阳能、港洋—

二次能、血累施能源

-电能

［解题通法j能源

河北中考•真题体验

命题点一热机

❶（2024.河北）下表为某储水式电热水器的铭牌的部分内容，它表明该热水器的额定电压为—Vo

若该热水器正常工作3000s,可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50c则这个过程中水

吸收的热量为J,热水器的效率为%（结果保留整数）。水的密度为1.0x103kg/n?,

水的比热容为4.2xl03J/（kg.r）o

型号额定电压220V

额定容量80L额定频率50Hz

额定最高温度75℃额定功率3000W

防水等级IPx4额定内压0.8MPa

出厂编号

（2018•河北）有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃

后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后温度

计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧,转化为内能，用比热容

的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）

k度计

液体

命题点二能量的转化与守恒

（2023•河北）秉承可持续发展的思想,开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课

题，开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生或质量较小的原

子核发生聚变时释放的能量，通过可控聚变来利用核能，有望解决人类能源问题。1g核燃料聚变

时释放的能量约为1X105kW-h,假设把lxlO5kW-h的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000

kW-h的家庭使用年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”，它向外辐射的能量是我们的能源

宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一种转化方式或一个

相关的实例:

（2021.河北）太阳能是（选填“可再生”或“不可再生”）能源,直接利用太阳能可有效地减

少碳排放。如图所示是一辆低碳化未来汽车，车顶部装有高效光电转换器,它可将能转化

为电能;车轮的轮毂其实是风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为能。

（2020.河北）核能是一种（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电,

它的核心设备是核反应堆,核反应堆是通过可控（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核

能的设备。核电站中的汽轮机属于（选填“发电机”“电动机”或“热机”）。

命题点三能源的分类

（2024.河北）风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。张北一雄安特高

压交流输变电工程投运后,实现了“张家口的风点亮雄安的灯”。从能源的视角来看，“张家口的风”

属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源，它实际上来源于能。我国自主研发的

单个陆上风电机组功率可达IO?W,这样一个风电机组在此功率下稳定工作min产生的

电能,相当于200kg焦炭完全燃烧放出的热量。焦炭的热值为3.0X107J/kgo

命题点四能源与可持续发展

（2022•河北）2021年河北省PM2.5平均浓度同比下降15.3%,改善幅度为“十三五”以来最高。下

列举措不能改善空气质量的是（）

A.开发利用新能源

B.推进低碳交通运输

C.提高森林覆盖率

D.增高炼铁厂的烟囱

【详解答案】

教材考点•深度梳理

①完全燃烧②比值③焦每千克

@J/kg⑤吸气⑥压缩⑦做功

⑧排气⑨内⑩机械⑪机械⑫内

⑬有用功⑭转化⑮转化⑯转移

⑰保持不变⑱直接⑲一次能源

⑳可以㉑不能㉒裂变㉓核裂变

㉔内能㉕机械能㉖可以㉗原子弹

㉘热核反应㉙氢弹㉚聚变㉛内能

㉒电能®方向性

教材图片•解读延伸

1.内内机械热机2.内不变

3.聚变氢弹不可再生核裂变

4.可再生能源太阳电机械能

5.内能方向性

重点难点•提升训练

重难点一

例1.压缩C比热容4.2X105

解析:A图中,两气门都关闭，活塞上行,汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能;B图中，两气门都

关闭，活塞下行,汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能;C图是用力将活塞压下，活塞对空气做

功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是

将机械能转化为内能的过程;D图是水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，是内能转化为机械能。与A图原理相同

的是C图;日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的比热容大冰吸收的热量:。吸=C7k“zA/=4.2xl03

J/(kg-℃)x5kgx20℃=4.2xl05J»

变式训练

1.22.25X10463%解析:该车以108km/h的速度匀速直线行驶216km,所需时间为六江3落=2h;若此过

程中所受阻力是车重(忽略燃油的重力)的媒，即户53=斯8=枭15001^10切1^=750、因该车匀速直线行驶,故

尸=尸750N,则牵引力做功的功率为P=-=-=Fv=750Nxl08x—m/s=2.25xl()4w；牵引力做的功为w=Fs=150

tt3.6

Nx216xl03m=1.62xl08J,在亏电状态下耗油量为3.5L/100km,匀速直线行驶216km消耗汽油的体积为V=3.5

3333

L/100kmx216km=7.56L,根据密度公式可知,汽油的质量为ZM=pr=0.75xl0kg/mx7.56xl0-m=5.67kg,汽油完

78

全燃烧放出的热量为。放=mq汽油=5.67kgx4.5xl0J/kg=2.5515xl0J,则发动机的效率为

W1ccc/1.62X10^J1ccn//rn/

ri=—x100%=---------"8100%~63%o

'Q放2.5515X10J

6

2.6.8X108.5热传递解析:这些燃料油完全燃烧放出的热量为。放=wi=4.0xl()7j/kgx017kg=6.8xl()6J;由

6

题可知水吸收的热量为Q吸=42%。放=42%x6.8xl()6J=2.856X10J,由Q吸=CMJ("O)可知可加热水的质量为m水

=恐=42乂103晨瑟2800=8.5kg;燃料油燃烧放出的热量传递给水，因此这是通过热传递的方式改变水的

内能。

重难点二

例2.C解析:摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大,把机械能转化为内能，故A错误;

燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故B错误;电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正

确;摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，是把机械能转化为电能，故D错误。

变式训练

3.太阳电可清洁无污染，低碳环保

解析:太阳能电池发电过程中，能量的转化是太阳能转化为电能。太阳能取之不尽、用之不竭，可以从自然界里源

源不断地得到，是可再生能源。太阳能LED照明路灯因为利用的是太阳能，所以清洁无污染，能达到低碳环保的

目的。

重难点三

例3.不可再生裂变二次能源

解析:核能会越用越少,属于不可再生能源;原子弹和核电站都是利用原子核裂变的链式反应发电的;电能是通过

消耗一次能源而得到的能源，故属于二次能源。

变式训练

4.裂不可聚变解析:核电站是利用核裂变反应产生的能量进行发电的;核能消耗后短期内无法得到补充,

属于不可再生能源;太阳内部发生的是核聚变,EAST装置就是研究核聚变的装置。

河北中考•真题体验

1.2208.4X10693解析:由表格参数可知,热水器的额定电压为U=220V;由0专可知，热水器中水的质

333

量:m=p%L0xl()3kg/mx80xl0-m=80kg,水吸收的热量:。吸=c%("o)=4.2x