浙教版科学2022-2023学年上学期九年级“冲刺重高”讲义（三十二）：物体的内能【word，含答案】

一、内能
（一）内能的定义
(1)分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。物体的温度越高,分子具有的动能越大。
(2)分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。
(3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳( J)。
(4)影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。如在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。
（二）改变物体内能的方式
(1)热传递可以改变物体的内能
①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。
②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。
③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。
④热传递的实质：是内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传递到低温物体(或同一物体的低温部分)。
(2)做功可以改变物体的内能
①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下：
压缩体积(如：用打气简打气)
摩擦生热(如：钻木取火)
锻打物体(如：用铁锤敲打铁块)
弯折物体 (如： 来回多次拧弯细铁丝 )
②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀
③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。可见，功可以用来量度内能改变的多少。
二、温度、热量、内能之间的区别与联系
温度 热量 内能
定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
三、比热容和热量的计算
（一）比热容
(1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。
(2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。
(3)水的比热容的特点和应用：一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点， 我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收(或放出)相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。
（二）热量的计算公式
(1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。
式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to
(2)放热公式：Q放=cm (to-t)。
式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to
(3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。
可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容C的单位是焦/(千克.℃),质量m的单位是千克，温度(t、t或△to)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。
(4)两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量,温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放
四、热机
（一）热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。
（二）热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
（三）内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
（四）汽油机
(1)汽油机：以汽油为燃料的内燃机。
(2)构造：如图所示。
(3)汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表：
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能；燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化
(4)工作过程分析：大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
五、燃料的热值
（一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。
（三）能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
（四）热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。
（五）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。
（六）燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
例1、关于内能、热量和温度，下列说法中正确的是（ ）
A.温度低的物体可能比温度高的物体内能多 B.物体内能增加，温度一定升高
C.物体内能增加，一定要从外界吸收热量 D.物体温度升高，它的热量一定增加
例2、汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中，正确的是(　　)
A．甲冲程是把机械能转化为内能 B．乙冲程是把内能转化为机械能
C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是把内能转化为机械能
例3、如图所示，该玩具叫做爱情温度计。这是一种装有乙醚液体的玻璃瓶，瓶子分上下两部分，中间由一段弧形玻璃细管连接。把热的手捂在下面装有液体的部位时，液体会顺着瓶子里的玻璃细管喷涌向上，沸腾起来。松开手，液体就会流回底部。
（1）手握住时，手掌的热量通过________(填“做功”或“热传递”)的方式，改变了乙醚的内能。
（2）乙醚沸腾时，导致玻璃瓶上部气压增大。松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经________(填物态变化名
称)又流回底部。
（3）乙醚的沸点约为34℃，比热容为2.4×103J/ (kg·℃)，将10g乙醚溶液从室温20℃加热到沸腾，需要吸收________ 的热量。
例4、有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如表所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并装满水。
型号 JL8801A
水容量/L 80
自身质量/kg 50
（1）某地区（晴天）一天中接收的太阳能3.36×107J，接收的太阳能，如果由燃烧煤气（热值q=4.2×107J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（2）装满的水质量是多少千克？
（3）若这一天中接收的太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使初温为20℃的水温度升高到多少度 [c=4.2×103J/（kg·℃)]
1.小金测得甲、乙两杯水的温度分别是45℃和75℃，下列判断正确的是( )
A.甲杯中水的分子运动一定比乙杯中水的分子运动剧烈
B.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能小
C.乙杯中水的温度降低，水的内能一定减少
D.乙杯中水的热量一定比甲杯水的热量多
2.某同学测得甲、乙两杯水的温度分别是45℃和75℃，下列判断正确的是( )
A.甲杯水的分子运动一定比乙杯水的分子运动剧烈
B.乙杯水的热量一定比甲杯水的热量多
C.乙杯水的温度降低，水的内能一定减少
D.甲杯水的内能一定比乙杯水的内能小
3．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞，成功发射。如图，火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而获得向前的动力。下列与火箭发动机燃烧室工作原理一致的冲程是（　　）
A．B．C．D．
4.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图，汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，有关气缸内气体的说法正确的是（ ）
A.气体的温度升高 B.气体的内能减少 C.气体的密度增大 D.气体的压强增大
5.下列图示中，属于内能转化成机械能的是（ ）
A.压缩点火 B.钻木取火
C.做功冲程 D.切割磁感线
6.用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，能使50千克的水从20℃升高到70℃(不计热散失)。已知水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃) ，煤气的热值为4.2×107焦/千克。求：
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）燃气灶烧水的效率。
1．下列说法不正确的是（　　）
A．物体内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关
B．热传递中物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高
C．热传递中热量总是从内能大的物体传给内能小的物体
D．若外界没有对物体做功时，同一物体，温度降低得越多，放出的热量越多
2.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
3.将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同之前，下列说法正确的是（ ）
A.甲是冰块 B.乙吸收热量 C.甲内能增加 D.乙内能减少
4.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4光照O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（ ）
A. B. C. D.
5．如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。如图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　）
A．B． C． D．
6.如图所示，在比较酒精和水比热容大小的实验中，用图甲装置对相同质量的酒精和水进行加热，得到图乙的温度随时间变化的图像。下列说法正确的是(　　)
A．用同一盏酒精灯对两个试管同时加热是为了使酒精和水吸收相同的热量
B．质量相同的不同物质，加热相同时间，吸收热量不同
C．从图像可知水的比热容比酒精的小
D．从图像可知质量相同的不同种物质升高相同的温度，吸收的热量相同
7.十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 A、关闭阀门 B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是________。
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
（3）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸汽的压力是多少？
（4）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为 200 千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
答案及解析
例1、【答案】A
【解析】内能是构成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和，内能的大小不仅与物体的温度有关，还与物体的质量、体积、状态等因素有关，所以温度低的物体可能比温度高的物体内能多。故此题选A。
该题考查温度、热量与内能的关系，内能是构成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和，温度的高低影响分子运动平均快慢，对分子动能有影响。内能的大小不仅与物体的温度有关，还与物体的质量、体积、状态等因素有关，所以温度低的物体可能比温度高的物体内能多。物体内能增加，温度不一定升高，如晶体在熔化时吸热，内能增加，但温度保持不变。改变物体的内能有两种方法：做功和热传递，物体内能增加可能是从周围吸热，也可能是外界对物体做了功。热量是热传递过程中传递能量的多少，它反映了物体能量的变化量，所以经常用“吸收”或“放出”来描述热量，不能用“含有”或“具有”等词来描述。
例2、【答案】A
【解析】A、甲图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，活塞压缩气缸内物质做功，机械能转化为内能，故A正确；B、乙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量的转化，故B错误；C、丙图中两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，气缸内高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C错误；D、丁图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量的转化，故D错误。
例3、【答案】（1）热传递（2）液化（3）336J
【解析】（1）改变内能的方式：做功和热传递。做功改变物体内能的本质是能量的转化，而热传递改变物
体内能的本质是能量的转移。
（2）物质由气态变成液态叫液化；
（3）根据公式Q=cm△t计算吸收的热量。
【解答】（1）手握住时，手掌的热量通过热传递的方式，改变了乙醚的内能。
（2）松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸汽经液化又流回底部。
（3）乙醚吸收的热量：Q=cm△t=2.4×103J/ (kg·℃)×0.01kg×（34℃-20℃）=336J。
例4、
【答案】（1）需要完全燃烧煤气的煤气质量： ;
（2）装满的水的质量：;
（3）水一天中吸收的热量Q'＝ηQ＝60%×3.36×107J＝ 2.016×107J，
由公式Q＝cmΔt＝cm（t-t0）得：
水升高到的温度：。
【解析】（1）根据公式Q＝qm进行计算；
（2）根据密度公式计算水的质量；
（3）根据热水器的效率，利用公式Q＝cmΔt完成计算。
1.【答案】C
【解析】（1）分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动的越剧烈；
（2）物质的内能与种类、质量、状态和温度等因素有关；
（3）温度升高，物体的内能增大；温度减低，物体的内能减少；
（4）热量是热传递过程中内能转移的多少，因此不能说含有或具有热量。
【解答】A.甲杯中水的温度低，所以甲杯中水的分子运动一定比乙中水的分子运动不剧烈，故A错误；
B.水的内能与温度和质量有关，不知道二者质量的大小，无法比较内能大小，故B错误；
C.乙杯中水的温度降低，水的内能一定减少，故C正确；
D.水只能含有内能，不能含有热量，因此无法比较，故D错误。
2.【答案】C
【解析】（1）温度越高，分子运动越剧烈；
（2）热量是过程量，只能在热传递的过程中谈到，不能说“具有或含有”；
（3）温度降低，内能减少；温度升高，内能增大；
（4）根据内能的影响因素判断。
【解答】A.乙杯水的温度高，分子运动更剧烈，故A错误；
B.甲乙两杯水具有的是内能，而不是热量，故B错误；
C.甲温度低，乙温度高，二者接触时，乙的温度降低，内能减少，故C正确；
D.水的内能与质量、温度等有关，甲温度低，但是质量如果足够大，那么它的内能可能大于乙，故D错误。
3．【解答】解：火箭的喷气发动机工作时，燃料燃烧产生高温高压的气体，经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力，使火箭发射出去，燃料燃烧时将化学能转化为内能，然后再将内能转化为火箭的机械能；
A、该图中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程，没有能量的转化，故A错误；
B、该图中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，是机械能转化为内能，故B错误；
C、该图中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，内能转化为机械能，故C正确；
D、该图中排气门打开，活塞上行，为排气冲程，没有能量的转化，故D错误。
故选：C。
4.【答案】B
【解析】在活塞向下运动的过程中，燃气的推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此气体的内能减少，温度降低，故A错误，B正确；
活塞向下运动时，气缸的容积增大，那么气体的密度减小，压强也减小，故C、D错误。
5.【答案】C
【解析】A.压缩点火，通过压缩的方式将机械能转化为内能，故A不合题意；
B.钻木取火，通过摩擦的方式将机械能转化为内能，故B不合题意；
C.做功冲程， 将内能转化为机械能，故C符合题意；
D.切割磁感线时，将机械能转化为电能，故D不合题意。
6.【答案】（1）煤气燃烧放出的热量Q=qm=4.2×107焦/千克×0.5千克=2.1×107焦；
（2）水吸收的热量Q吸=c水m水△t水=4.2×103焦/(千克·℃)×50千克×（70℃-20℃）=1.05×107J；
（3）燃气灶的效率。
【解析】（1）根据Q=qm计算煤气放出的热量；
（2）根据Q吸=c水m水△t水计算水吸收的热量；
（3）根据计算燃气灶的效率。
1．【解答】解：A、由内能的定义可知，构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能，所以内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关，故A正确；
B、物体吸收热量，内能一定会增大，可能是物体温度升高，也可能是物体的状态发生改变，故B正确；
C、发生热传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体，而不一定从内能大的物体传给内能小的物体，故C错误。
D、由Q＝cmΔt可知，同一物体，比热容和质量是一定的，因此温度下降的越多，放出的热量就越多，故D正确；
故选：C。
2.【答案】C
【解析】四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能，据此分析判断。汽油燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动软木塞跳出，将内能转化为机械能，这和四冲程内燃机的做功冲程相同，故C正确，而A、B、D错误。
3.【答案】B
【解析】①在热传递的过程中，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高；
②放出热量，内能减少；吸收热量，内能增大。
饮料原来的温度高，放出热量，降低温度，因此甲是饮料；冰块原来的温度低，吸收热量，升高温度，因此乙是冰块，故A错误；
乙是冰块，吸收热量，故B正确；
甲是饮料，放出热量，内能减少，故C错误；
乙吸收热量，内能增多，故D错误。
4.【答案】A
【解析】当窗口有光射入时，化学反应室内气压增大，推动活塞做功向外移动，将内能转化为机械能，据此分析判断。
【解答】A.火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意；
B.进气门打开，为吸气冲程，没有能量转化，故B不合题意；
C.排气门打开，为排气冲程，没有能量转化，故C不合题意；
D.两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不合题意。
故选A。
5．【解答】解：A图两气阀关闭，活塞向上运动为压缩冲程，该冲程机械能转化为内能；B排气阀打开为排气冲程；C图两气阀关闭，活塞向下移动为做功冲程，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；D图进气阀打开为吸气冲程；
吹足气的气球放手后，气球内的气体对外做功，把内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故ABD错误，C正确。
故选：C。
6.【答案】A
【解析】A、用同一盏酒精灯对两个试管同时加热是为了使酒精和水吸收相同的热量，说法正确；B、质量相同的不同种物质，加热相同的时间，吸收热量相同，故B说法错误；C、从图线可知水的吸热能力比酒精强，故水的比热容比酒精大，故C说法错误；D、从图线可知质量相同的不同种物质升高相同的温度，水吸收的热量多，故D说法错误；故选：A
7.【答案】（1）内能→机械能
（2）做功
（3）F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
（4）h物= 1/2 ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J
P有= = =1000 W
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能；
（3）根据公式F=pS计算活塞受到的蒸汽压力；
（4）首先根据相似三角形原理计算出物体上升的高度，然后根据W=Gh计算蒸汽机对物体做的功；再根据计算蒸汽机对物体做功的功率。
【解答】（1） 蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是内能→机械能 ；
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
（3） 活塞受到蒸汽的压力是： F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N ；
（4）根据图片可知，根据相似三角形原理得到：；
即：；
解得：；
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功： W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J ；
蒸汽机对物体做功的功率： 。
2022-2023学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（三十二）
物体的内能