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1、第2节能量转化的方向性和效率一、夯实基础1.（2019 四川广安）下列关于能量的说法中，正确的是（）A洗衣机工作时是将机械能转化为电能B电水壶工作时是将内能转化为电能C用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移D能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少【答案】C【解析】A选项中，洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故A错误；B选项中，电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；C选项中，用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故C正确；D选项中，根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总
2、量会保持不变，故D错误。2.(2019 成都市）我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（）A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高【答案】C【解析】A选项，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心正确。B选项全自动洗衣机工作时.电能转化内能和机械能，故B错。C选项，货物所受合外力为0的，可能处于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时，能量增加。故C错。D选项，加大火力，机械效率不会增加，还可能降低，故C错。应选A。3.（201
3、9黄石）能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是（）A目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的B能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的C风力发电机将风能转化为电能D水能、太阳能都是可再生能源【答案】B【解析】A.核电站发电利用的是原子核的裂变，故A正确；B.能量虽守恒，但可以利用的能源是有限的，不是取之不尽用之不竭的，故B错误；C.水电站主要是将水中蕴含的机械能转化为电能，故C正确；D.水能、太阳能可以从自然界源源不断地得到，属可再生能源，故D正确。故选：B。4.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
4、顺序，排列正确的是（） A B C D【答案】C【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，所以下列能量的转化顺序为：太阳树林燃煤电厂空调，故选：C.5.(2019年四川巴中)下列关于内燃机说法正确的是（）A柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物 B汽油机气缸顶部有喷油嘴C做功冲程中内能转化为机械能 D内燃机功率越大，效率越高【答案】C【解析】A选项中，柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；B选项中，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；C选项中，汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，
5、故C正确；D选项中，功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故D错误。6.（2019河北）能源家族中，有煤，石油、风能、水能，核能、太阳能等，属于不可再生能源的有；电能是（选填“一次能源”或“二次能源“）。它可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有性。【答案】（1）煤、石油、核能；（2）二次能源；（3）方向【解析】（1）煤、石油、核能一旦消耗就很难再生，属于不可再生能源；风能、水能、太阳能可以长期提供或再生，属于可再生能源；（2）电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源；（3）能量在转化或转移的过程中，其总量保持
6、不变。电能可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。该现象说明能量的转化具有方向性。7如图所示，假想玻璃杯里水的内能可以自发集中到水的上层，使得上层水沸腾，下层水结冰则此假想的能量转移过程_(选填“违反”或“不违反”)能量守恒定律，却因为能量的转化和转移具有_，所以不可能发生【答案】不违反；方向性【解析】这种假想的能量转移过程并不违反能量守恒定律上层水沸腾，下层水结冰，意味着需要内能自发地从低温物体转移到高温物体，但根据能量转移的方向性，内能不可能自发地从低温物体转移到高温物体，所以这种假想不可能实现8.如图所示是一只白炽灯的效率图，根据此图可以知道转化成的内
7、能为_J，白炽灯的发光效率为_.【答案】34；15%【解析】白炽灯工作时把电能转化为内能和光能发光效率为光能与总电能的比值由题图可知转化的光能是E光6 J，转化的内能是E内40 J6 J34 J，故白炽灯的发光效率W光/W总6 J/40 J15%.9.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30的水加热到80,消耗了16g天然气.已知水的比热容为4.2103J(kg),天然气的热值为4.2107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为J水吸收的热量为J,天然气灶烧水的效率为%。【答案】6.52105； 4.2105； 64.4 。【解析】(1)Q放m q0.016kg4.2107
8、J/kg6.52105 J。(2)Q吸c水m（tt0）4.2103J/（kg）2kg（8030）4.2105J。(3)10.( 2019孝感)一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0107J/kg，g=10N/kg)，求:(1)货年受到的牵引力；(2)货车匀速行驶的速度；(3)货车发动机的效率。【答案】（1）2500N；（2）20m/s；50%【解析】（1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以；（2）货车匀速行驶的速度：；（3）货车发动机的效率：二、提升训
9、练1.（2019宿迁）“跨越时空，漫游地球”离不开电磁波和能源，下列相关认识，错误的是( )A.“嫦娥四号”探测器能从月球上发回月背的影像图，说明电磁波能在真空中传播B.我国5G技术世界领先，该技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波C.太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都是间接来自太阳能D.能量在转化或转移过程中总量保持不变，所以不必担心能源危机【答案】D【解析】A、航天器、卫星等都是用电磁波与地面进行通信的，月球周围是真空，探测器能从月球上发回月背的影像图，说明电磁波能在真空中传播，故A正确。B、5G技术采用无线电波传输信息，无线电波属于电磁波；故B正确。C、太阳孕育了
10、地球的生命，煤、石油等都是化石能源，是植物在地壳运动中被埋所形成的，风能、水能等能源都是间接来自太阳能，所以太阳是人类的“能源之母”，故C正确。D、能量在转化或转移过程中总量保持不变，但是人类可利用的能源是有限的，因此要注意能源危机；故D错误。故选：D。2.（2019 山东泰安）某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3107J/kg。下列说法中（）完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01109J该柴油发动机效率为30%汽车的牵引力为1.05104N若公
11、路所能承受的最大压强为8105Pa，汽车最多能装载40t的货物A只有正确B只有正确C只有正确D只有正确【答案】D【解析】完全燃烧700g干木柴放出的热量：Q放m柴油q0.7kg4.3107J/kg3.01107J，故错误；柴油发动机做功：WPt210103W43s9.03106J，柴油发动机的效率：100%100%30%，故正确；汽车速度：v72km/h72m/s20m/s，由PFv得，汽车的牵引力：F1.05104N，故正确；由p得，公路所能承受的最大压力：FpS8105Pa0.5m24105N，汽车与货物的质量之和：m总4104kg40t，汽车最多能装载货物质量：mm总m车40t12t28
12、t，故错误。综上，错误，正确。3.(2019 常德市)前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是( )A氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一B氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大C“水氢发动机”是利用内能做功的机械D目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高【答案】D【解析】A选项，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时排放物还
13、无污染，无限循环。故A选项正确。 B选项，氢气的热值为1.4108J/m3，而且氢气燃烧无污染，氢气是发动机的一种理想燃料。故B选项正确。C选项，“水氢发动机”是一种热机，是内能转化为机械能的机器。故C选项正确。D选项，水制取氢气能源消耗高，转换效率很低。故D选项错误。应选D.4.（2019连云港）有一定值电阻，当其两端的电压为9V时，通过它的电流为0.9A，它的电阻是_；如果它两端的电压为15V，迪过它的电流是_A；核电站是利用核_（选填“聚变”或“裂变”）产生的能量发电的；在汽车制动过它的动能转化为地面、轮胎、空气的内能，但这些内能无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化是有_的。【答案
14、】 (1). 10 ； (2). 1.5 ； (3). 裂变； (4). 方向【解析】定值电阻的阻值：R= =10，因导体的电阻与导体两端的电压和通过的电流无关，所以这个电阻两端的电压为15V时，电阻的大小不变，仍然为10，此时通过电阻的电流：I= =1.5A；核电站是利用核裂变产生的能量来发电的，这种裂变是可以控制的；由于能量的转移和转化都具有方向性，所以在汽车制动过程中，它的动能转化为地面、轮胎、空气的内能，但这些内能也无法自动转化回去。5.(2019 苏州市)如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同；
15、某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了体4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为(汽油热值为46107J/kg)【答案】压缩；4.6107.【解析】用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，是此过程是机械能转化为内能，相当于汽油机的压缩冲程；燃烧4kg的汽油释放的热量为Q放=mq=4.6107J/kg4kg=1.84108J；汽油机的热效率为25%即被汽油机吸收的热量来做机械功的能量占总消耗能量的25%，所以被汽油机吸收的热量Q吸=1.84108J25%=4.6107J.6.如图表示白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可以计算出白炽电灯的发光效率为，一般节能灯的发光效率为30%，它只要有 W的功
16、率就可以达到60 W的白炽灯的亮度。【答案】10%；20。【解析】发光效率，节能灯的发光亮度要和白炽灯相同，就需要让两者的有用功相同。W白炽灯有用功W节能灯有用功，P白炽灯t白炽灯P节能灯t节能灯， 60 W10%P节能灯30%，P节能灯20 W。7.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20加热到沸腾，水吸收的热量是_J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24，出热水器的温度是40，小明这次洗澡消耗天然气_m3。已知水的比热容是4.210 J/(kg)，天然气的热值是3.2107J/m3。【答案】 (1). 3.361
17、05 (2). 0.1【解析】一个标准大气压下水的沸点是100，则将质量1.0kg的水从20加热到沸腾需要吸收的热量是Q=cmt=4.210 J/(kg)1kg（100-20）=3.36105 J；初温为24，质量为40kg的自来水温度升到40需要吸收的热量为Q吸=cmt=4.210 J/(kg)40kg（40-24）=2.688106 J，因天然气热水器的热效率是84%，根据=，则天然气需要放出的总热量为Q放=3.2106 J。再根据燃料放热公式Q放=Vq，则消耗天然气为V=0.1m3。8（乌鲁木齐一模）太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能。并向灯杆下方的蓄电池充电，供
18、夜晚路灯照明。若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为7.5 kWh，合J；这些能量经转化后，可供功率为35 W的路灯工作60 h，那么该太阳能路灯的能量转化率是 %。水的比热容4.2103 J/(kg)【答案】2.7107； 28.【解析】因为1kWh3.6106 J，所以E7.5 kWh7.53.6106 J2.7107 J；由，可得，路灯消耗的电能：WPt0.035 kW60 h2.1 kWh，太阳能路灯的能量转化率是.9.(2019 湖南郴州市)用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20的水加热到100，需要吸收的热量为J若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的
19、热量被水吸收，则液化气的热值为J/kg。c水4.2103J/（kg）【答案】：5.04105；4107。【解析】（1）水吸收的热量：Q吸cmt4.2103J/（kg）1.5kg（10020）5.04105J；（2）由题知，Q吸Q放60%m液化气q60%，需要液化气的体积：q液化气4107J/kg。10.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20加热到沸腾，水吸收的热量是_J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24，出热水器的温度是40，小明这次洗澡消耗天然气_m3。已知水的比热容是4.210 J/(kg)，天然气的热值是3.2107J/m3。【答案】 (1). 3.36105 (2). 0.1【解析】一个标准大气压下水的沸点是100，则将质量1.0kg的水从20加热到沸腾需要吸收的热量是Q=cmt=4.210 J/(kg)1kg（100-20）=3.36105 J；初温为24，质量为40kg的自来水温度升到40需要吸收的热量为Q吸=cmt=4.210 J/(kg)40kg（40-24）=2.688106 J，因天然气热水器的热效率是84%，根据=，则天然气需要放出的总热量为Q放=3.2106 J。再根据燃料放热公式Q放=Vq，则消耗天然气为V=0.1m3。