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第6讲 内能的利用 能源与可持续发展
命题点1 热值的相关计算(8年6考)
1． (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__全部燃烧__(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，__化学能__转化为内能，用比热容__小__的液体可以使实验现象更明显．(实验中液体没有沸腾)
2．(2017·河北)汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将__化学__能转化成__内__能；一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2 t，这些汽油完全燃烧放出__9.2×1010__J的热量．(q汽油＝4.6×107 J/kg)
3．(2016·河北)天然气燃烧时将__化学__能转化为__内__能．至少需要消耗__0.21__m3的天然气才能将质量为20 kg、初温为20 ℃的水烧开．[标准大气压下、c水＝4.2×103 J/(kg·℃)、q天然气＝3.2×107 J/m3]
4．(2015·河北)实验中消耗的40 g酒精完全燃烧放出的热量为__1.2×106__J．(酒精热值为3.0×107 J/kg)
5．(2014·河北)双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点备受人们青睐．完全燃烧9 L汽油放出的热量与完全燃烧__4__m3的天然气放出的热量相等．(已知汽油的热值为3.2×107 J/L，天然气的热值为7.2×107 J/m3)
6．(2013·河北)酒精(C2H5OH)是一种清洁能源，它属于__可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源．已知酒精的热值为3.0×107 J/kg，2 kg酒精完全燃烧放出的热量为__6×107__J.
命题点2 能量的转化(8年4考)
7．(2012·河北)下列对能量转化的描述不正确的是(B)
A．蓄电池充电：电能→化学能
B．发电机工作：电能→机械能
C．萤火虫发光：生物质能→光能
D．内燃机工作：化学能→内能→机械能
8． (2016·河北)如图所示，瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体能量转化情况与四冲程汽油机的__做功__冲程相同．
9．(2014·河北)双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点倍受人们青睐．内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化为__机械能__的机器．
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命题点3 核能(8年5考)
10．(2015·河北)如图是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题．
→→发电机
(1)核能是__不可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源．
(2)在汽轮机中，将蒸气的内能转化为轮片的__机械__能．
11．(2011·河北)2011年3月14日，日本福岛第一核电站因冷却系统的故障，导致严重的核泄漏事故，引起了全世界的关注．
(1)核电站是利用原子核发生__裂变__(填“裂变”或“聚变”)释放能量来发电的．
(2)下面是核能发电中能量转化的过程，请将其补充完整．
→→→
(3)“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议．请你对发展核电简述自己的观点．
__核燃料的运输成本很低(或核废料仍然有很强的放射性，处理起来很困难或应提高核能应用的安全等级等)__．
命题点4 能源与可持续发展(8年4考)
12．(2016·河北)2022年北京、张家口将联合举办冬奥会，为办成绿色奥运，下列措施不可行的是(C)
A．发展公共交通，提倡绿色出行
B．增加使用太阳能、核能等新能源
C．加高燃煤锅炉烟囱，将废气排到高空
D．改进燃煤技术，减少SO2与粉尘的排放
13．(2015·河北)2015年“世界环境日”中国主题为“践行绿色生活”．下列做法符合这一主题的是(C)
A．提倡使用私家车
B．用一次性塑料袋购物
C．用节能灯代替白炽灯
D．夏季空调温度尽量降低
14．(2014·河北)保护环境，节约资源，从我做起．下列做法不符合这一理念的是(D)
A．纸张要双面使用
B．随手关闭水龙头
C．尽量不用一次性物品
D．少用自动铅笔，多用木制铅笔
15．(2013·河北)2013年“世界环境日”中国主题为“同呼吸，共奋斗”．下列做法不符合这一主题的是(B)
A．植树造林，绿化家园
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B．露天焚烧秸秆和垃圾
C．工业“三废”达标后排放
D．推广使用太阳能、风能
重难点1 能量的转化与守恒
(2018·黑龙江)生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是(C)
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
【变式训练1】 下列现象中，能量如何转化：
(1)篮球加速下落时，__重力势__能转化为__动__能
(2)陨石坠入大气层剧烈燃烧的过程中，__机械__能转化为__内__能
(3)电池放电，将__化学__能转化为__电__能
(4)植物的光合作用，将__太阳__能转化为__化学__能
(5)给蓄电池充电，将__电__能转化为__化学__能
(6)电热水器烧水，将__电__能转化为__内__能
【变式训练2】 汽车发动机熄火后，在平直的公路上行驶得越来越慢，在这个过程中，汽车的动能一部分转化为车轮和地面的内能，此时机械能__不守恒__，能量__守恒__．(填“守恒”或“不守恒”)
重难点2 热效率的相关计算
农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤．完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出__1.05×107__J的热量；若这些热量完全被质量为100 kg，初温为20 ℃的水吸收，可使水温升高到__45__℃[已知q秸秆煤＝2.1×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]．
【变式训练3】 (2018·连云港)天然气热水器将40 kg的水由22 ℃加热到42 ℃，水的内能增加了__3.36×106__J，水的内能增加是通过__热传递__方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗__0.1__kg的天然气．[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/kg]
1．(2018·邵阳)小型汽车上的四冲程汽油机中，主要把机械能转化为内能的冲程是(B)
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
2．(2018·镇江)下列表示四冲程汽油机处于压缩冲程的是(C)
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3．(2017·白银)2016年8月，我国发射了全球首颗量子卫星，为了纪念墨子，这颗量子卫星被命名为“墨子号”．发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有(D)
A．较小的密度 B．较大的比热容
C．较低的沸点 D．较高的热值
4．(2018·桂林)下列能源中属于可再生能源的是(A)
A．风能 B．石油
C．煤 D．天然气
5．下列做法能使空气污染加剧的是(A)
A．不控制汽车尾气的排放
B．提倡使用太阳能设备
C．发展核电代替部分煤发电
D．禁止在户外焚烧垃圾
6．(2018·孝感)关于做功或能量转化的过程中，下列说法正确的是(B)
A．汽油机在压缩冲程中，是内能转化为机械能
B．拉弯的弓将箭射出，其弹性势能主要转化为动能
C．电动机工作过程中，是机械能转化为电能
D．吊车吊着货物沿水平方向移动一段距离，此过程中货物的重力对自身做了功
7．(多选)关于热机，下列说法不正确的是(ACD)
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
8．(2018·石家庄裕华区一模)关于能源，下列说法正确的是(C)
A．太阳能和核能都是绿色环保，取之不尽的新能源
B．水能、风能和天然气都是一次能源，也都是可再生能源
C．“可燃冰”(天然气水合物)燃烧后几乎不产生残渣和废气，被誉为“绿色能源”
D．氢燃料发动机可以把化学能全部转化为机械能
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9．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律(law of conservation of energy)，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式__转化__为其他形式，或者从一个物体__转移__到其他物体，而能的总量保持不变．
10．(2018·石家庄裕华区一模)如图所示，图甲中试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能__减少__，试管口处出现的“白雾”是__液化__(填物态变化名称)现象；图乙中汽缸内的气体推动活塞向下运动的过程与图甲相似，是将气体的内能转化为__机械__能，是汽油机的__做功__冲程．
11．核电站是利用核__裂变__(填“裂变”或“聚变”)产生能量，经过能量转化，最后由发电机将机械能转化为电能；核能属于__不可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源．
12．(2018·咸宁)用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的__做功__冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾，需完全燃烧__0.084__m3天然气．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
13．(2018·保定一模)“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”，说明城市暖于郊区，称为“热岛效应”，城市修建人工湖，可以缓解这种现象，这是因为水的__比热容__大；假设湖内有15 t水，水温升高4 ℃，则水吸收的热量是__2.52×108__J__，相当于完全燃烧__8.4__kg酒精放出的热量．[水的比热为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg]
14．(2018·遂宁)我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍．如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg“可燃冰”放出的热量为__2.1×108__J；若在不考虑热量损失的情况下，这些热量能使800 kg、45 ℃的水刚好达到沸点，则此时水的沸点是__107.5__℃，水面上方的气压__大于__(填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
15．(2017·大连)某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃，完全燃烧了0.21 m3的煤气．已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4×107 J/m3.试求：
(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少？
(2)水吸收的热量是多少？
(3)该热水器烧水的效率是多少？
解：(1)煤气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.21 m3×4×107 J/m3＝8.4×106 J
(2)水吸收的热量：
Q吸＝ cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃－10 ℃)＝4.2×106 J
(3)该热水器烧水的效率：η＝＝＝50%
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16．(2018·唐山路北区一模)小明利用如图所示的甲、乙、丙三图探究不同液体的比热容及不同燃料的热值，图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，图丁是液体a和b的温度随加热时间变化的图象，(不计热量损失)，下列说法正确的是(B)
A．加热相同时间，b吸收热量比a吸收热量多
B．a的比热容与b的比热容之比为2∶1
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图
D．a和b升高相同的温度，b吸收热量较多
17．国庆长假，小明家自驾外出旅游．当汽车以108 km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时受到的阻力是1 000 N，若汽车以这样的状态行驶90 km，用了5 L的汽油(汽油的热值q＝4.5×107 J/L)，这段路程中汽车的功率是__3×104__W，汽车的效率是__40%__．
18．(2018·南充)某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min，在1 s内，汽油机完成了__15__个工作循环．如果汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量__2.3×107__J．(q汽油＝4.6×107 J/kg)
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