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初中人教版第3节 能量的转化和守恒导学案及答案
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这是一份初中人教版第3节 能量的转化和守恒导学案及答案，文件包含热机能量的转化和守恒提高知识讲解--doc、热机能量的转化和守恒提高巩固练习--doc等2份学案配套教学资源，其中学案共10页， 欢迎下载使用。
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
3、关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关
4、（2016春•巴州区期中）两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
5、（2015•无锡中考）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
6、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
7、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
8、电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是 ( )
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
二、填空题
9、（2016•萍乡二模）“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大。
10、（2014•江西中考）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。
11、汽油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是_______汽油完全燃烧，放出的热量是________J。要想得9.2×107J的热量，至少要燃烧________kg汽油。
12、有10g煤油，其中一半完全燃烧，放出的热量是2.3×105J，余下的煤油的热值是________J/kg。上述热量若全部被水吸收，可使________kg水的温度从15℃升高到65℃(保留一位小数)。
13、普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能转变为机械能。如图所示是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为________。
三、计算题
14、下面是小敏在题为《能源的利用》的探究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费、还可再生，这种能源的使用期和太阳本身的寿命一样长。当太阳光照射地面时，1平方米地面上在1秒内平均得到的太阳能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐出现在我们的生活中恰好，小敏同学家最近想买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，她又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：
（1） 小敏家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25摄氏度加热到45摄氏度需要多少时间？
（2） 对比效率为80%的电热水器，小敏家每天可节约多少电能？
15、（2015•安徽中考）某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.2×107J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】D
【解析】蜡烛在燃烧过程中，质量会变小，但是“1kg蜡烛完全燃烧放出的热量”不会发生变化，也就是热值不变。
2、【答案】 D
【解析】汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物。热机效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，与柴油机相比，汽油机在压缩冲程结束时，燃气压强和温度比较低，因此在做功冲程中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较小，所以汽油机效率较低。选项A、B错误。柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高。选项C错误，选项D正确。
3、【答案】D
【解析】燃料燃烧时可达到的温度与燃料的多少及燃烧条件、环境情况等有关，不能说热值越大达到的温度就越高，所以A不对；燃料燃烧时放出的热量多少不仅与热值有关，而且与燃料的质量、燃烧条件等有关，所以B不对；热值的概念是建立在“完全燃烧”的条件下，这只是一种理想情况，实际上不可能，一定种类、一定质量的燃料，燃烧越充分，只是放热越多，不能说热值越大，所以C不对；热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件等均无关，所以D正确。
4、【答案】D
【解析】ACD、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，也就是功率相同的甲乙两台柴油机，完成相同的有用功，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油，选项AC错误，选项D正确；B、机器的效率是做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量之比；功率是机器做功快慢，两者没有联系，此选项错误；故选D。
5、【答案】D
【解析】A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的。
6、【答案】A
【解析】柴油把内能转化为机械能的装置，“正常操作已不能使它停转”说明关闭油门、刹车等措施都已失灵，要使拖拉机停转，必须阻止内能转化为机械能。若无内能供给，即无内能向机械能转化，拖拉机即可停转，而内能是由柴油燃烧转化而来的，只要没有空气吸入气缸（没有助燃物质），就能阻止柴油燃烧，所以措施A有明显作用，措施B、C无济于事，措施D不但浪费柴油，而且等候时间过长，易使柴油机部件因不正常工作而损坏，而且在紧急情况下会发生事故，故不可取。
7、【答案】A
【解析】四冲程内燃机都是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成的，在这样一个工作循环中都是活塞往复两次，曲轴和飞轮转动两周，内燃机对外做功一次。现在已知飞轮的转速是3000r／min，可知每分钟内飞轮转过3000周，活塞做功1500次。
8、【答案】B
【解析】电动机工作时把电能转化成了机械能，同时电动机的外壳变热，说明有一部分电能也转化成了内能，但总的能量是守恒的。
二、填空题
9、【答案】热值
【解析】在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大，故答案为：热值。
10、【答案】转化；转移
11、【答案】1kg；4.6×107；2
12、【答案】4.6×107；1.1kg
13、【答案】20％
【解析】
三、实验探究题
14、【答案与解析】
解：设表示光照时间：表示
(1)
(Q放是太阳能热水器传给水的热量)
(2)
度。
这是一道开放题，解这类题的关键是先审好题，明确各数值的物理含义，再利用相关知识正确解答。
15、【答案与解析】
（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃﹣20℃）=1.26×107J；
（3）燃气灶的效率：η=×100%=×100%≈40%。
答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J；
（2）水吸收的热量为1.26×107J；
（3）该热水器工作时的效率是40%。
容积
100L
集热管的采光面积（S）
1.5m2
效率
40%
使用年限
15年
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
3、关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关
4、（2016春•巴州区期中）两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
5、（2015•无锡中考）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
6、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
7、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
8、电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是 ( )
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
二、填空题
9、（2016•萍乡二模）“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大。
10、（2014•江西中考）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。
11、汽油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是_______汽油完全燃烧，放出的热量是________J。要想得9.2×107J的热量，至少要燃烧________kg汽油。
12、有10g煤油，其中一半完全燃烧，放出的热量是2.3×105J，余下的煤油的热值是________J/kg。上述热量若全部被水吸收，可使________kg水的温度从15℃升高到65℃(保留一位小数)。
13、普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能转变为机械能。如图所示是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为________。
三、计算题
14、下面是小敏在题为《能源的利用》的探究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费、还可再生，这种能源的使用期和太阳本身的寿命一样长。当太阳光照射地面时，1平方米地面上在1秒内平均得到的太阳能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐出现在我们的生活中恰好，小敏同学家最近想买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，她又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：
（1） 小敏家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25摄氏度加热到45摄氏度需要多少时间？
（2） 对比效率为80%的电热水器，小敏家每天可节约多少电能？
15、（2015•安徽中考）某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.2×107J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】D
【解析】蜡烛在燃烧过程中，质量会变小，但是“1kg蜡烛完全燃烧放出的热量”不会发生变化，也就是热值不变。
2、【答案】 D
【解析】汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物。热机效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，与柴油机相比，汽油机在压缩冲程结束时，燃气压强和温度比较低，因此在做功冲程中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较小，所以汽油机效率较低。选项A、B错误。柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高。选项C错误，选项D正确。
3、【答案】D
【解析】燃料燃烧时可达到的温度与燃料的多少及燃烧条件、环境情况等有关，不能说热值越大达到的温度就越高，所以A不对；燃料燃烧时放出的热量多少不仅与热值有关，而且与燃料的质量、燃烧条件等有关，所以B不对；热值的概念是建立在“完全燃烧”的条件下，这只是一种理想情况，实际上不可能，一定种类、一定质量的燃料，燃烧越充分，只是放热越多，不能说热值越大，所以C不对；热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件等均无关，所以D正确。
4、【答案】D
【解析】ACD、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，也就是功率相同的甲乙两台柴油机，完成相同的有用功，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油，选项AC错误，选项D正确；B、机器的效率是做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量之比；功率是机器做功快慢，两者没有联系，此选项错误；故选D。
5、【答案】D
【解析】A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的。
6、【答案】A
【解析】柴油把内能转化为机械能的装置，“正常操作已不能使它停转”说明关闭油门、刹车等措施都已失灵，要使拖拉机停转，必须阻止内能转化为机械能。若无内能供给，即无内能向机械能转化，拖拉机即可停转，而内能是由柴油燃烧转化而来的，只要没有空气吸入气缸（没有助燃物质），就能阻止柴油燃烧，所以措施A有明显作用，措施B、C无济于事，措施D不但浪费柴油，而且等候时间过长，易使柴油机部件因不正常工作而损坏，而且在紧急情况下会发生事故，故不可取。
7、【答案】A
【解析】四冲程内燃机都是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成的，在这样一个工作循环中都是活塞往复两次，曲轴和飞轮转动两周，内燃机对外做功一次。现在已知飞轮的转速是3000r／min，可知每分钟内飞轮转过3000周，活塞做功1500次。
8、【答案】B
【解析】电动机工作时把电能转化成了机械能，同时电动机的外壳变热，说明有一部分电能也转化成了内能，但总的能量是守恒的。
二、填空题
9、【答案】热值
【解析】在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大，故答案为：热值。
10、【答案】转化；转移
11、【答案】1kg；4.6×107；2
12、【答案】4.6×107；1.1kg
13、【答案】20％
【解析】
三、实验探究题
14、【答案与解析】
解：设表示光照时间：表示
(1)
(Q放是太阳能热水器传给水的热量)
(2)
度。
这是一道开放题，解这类题的关键是先审好题，明确各数值的物理含义，再利用相关知识正确解答。
15、【答案与解析】
（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃﹣20℃）=1.26×107J；
（3）燃气灶的效率：η=×100%=×100%≈40%。
答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J；
（2）水吸收的热量为1.26×107J；
（3）该热水器工作时的效率是40%。
容积
100L
集热管的采光面积（S）
1.5m2
效率
40%
使用年限
15年
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