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第5节 物体的内能
考点一、内能
（一）内能
(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）物体内能的改变
(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：
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。
典例1：（2022·四川绵阳·中考真题）质量都是、初温都是的水分别倒入两个完全相同的杯中，用大小、形状和厚度相同的白纸和黑纸包起来，将两个杯子放在太阳光下，后，白纸杯内水温，黑纸杯内水温。根据这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．后，白纸杯内水的热量大于黑纸杯内水的热量
B．后，白纸杯内水的内能大于黑纸杯内水的内能
C．经过，白纸杯内水吸收的内能小于黑纸杯内水吸收的内能
D．经过，白纸杯内水吸收的热量小于黑纸杯内水吸收的热量
【答案】D
【解析】根据题意知道，两瓶内装有相同质量、初温相同的水，所以，通过比较在相同时间内水温升高的多少可以比较其吸收热量的多少，又因为将两个杯子放在太阳光下相同时间，即接收太阳辐射的能量相同，结果白纸杯内水温，黑纸杯内水温，说明相同时间内，白纸杯内水吸收的热量小于黑纸杯内水吸收的热量，故D正确，ABC错误。
变式1：木工师傅做家具时，来回拉动锯条锯木头，锯条温度将升高。该过程主要通过( )。
A.热传递使锯条的内能增加 B.做功使锯条的内能增加
C.热传递使锯条的内能减少 D.做功使锯条的内能减少
【答案】B
【解析】做功改变物体内能本质：能量转化；热传递改变物体内能的本质：能量转移，据此分析判断。
木工师傅做家具时，来回拉动锯条锯木头，通过摩擦做功，将锯条的机械能转化为内能，从而使锯条的内能增加，温度升高，故B正确，而A、C、D错误。
变式2：（2022·浙江舟山·中考真题）2022年3月，我国最大推力的氢氧发动机在北京完成首次试车。氢氧发动机为火箭腾飞提供“硬核”动力，结构简图如图。
（1）为便于运输和储存，通常采用降温和压缩体积的方式将氢气和氧气___________（填物态变化名称）后分别储存于火箭的液氢贮箱和液氧贮箱。
（2）燃料燃烧产生的高温高压气体，使发动机对火箭持续做功，直至上升到特定轨道，该过程中能量的转化是___________。
【答案】液化 化学能→内能→机械能（或化学能→机械能）
【解析】（1）物质由气态变成液态过程称为液化。为便于运输和储存，通常采用降温和压缩体积的方式将氢气和氧气液化后分别储存于火箭的液氢贮箱和液氧贮箱；
（2）燃料燃烧产生的高温高压气体，使发动机对火箭持续做功，直至上升到特定轨道，该过程中能量的转化是化学能→内能→机械能（或化学能→机械能）。
变式3：（2022九上·新昌期末）如图是用完全相同的加热装置给甲、乙两种质量相等的不同晶体同时均匀加热，两种晶体熔化前后温度随时间变化的图象。单位质量的两种晶体熔化过程中吸收的热量相比较，Q甲 Q乙；AB是晶体甲熔化图像上的两个点，该晶体在A点时的内能 B点时的内能。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】小于；小于
【解析】（1）根据W=Pt可知，加热装置相同，可以通过加热时间判断产生热量的多少。首先根据图像横线部分的长度确定吸收热量的多少，再根据比较单位质量的晶体吸收热量的多少。
（2）晶体熔化时，虽然温度保持不变，但是继续吸热，因此熔化时间越长，内能越大。
【解答】（1）根据图像可知，甲熔化的时间小于乙熔化的时间，那么甲吸收的热量小于乙吸收的热量，根据可知，单位质量的两种晶体熔化吸收热量Q甲（2）根据图像可知，B点在A点之后，加热时间更长，吸收热量更多，内能更大，即A点的内能小于B点的内能。
考点二、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
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
典例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
【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。
变式1：（2021·桐乡模拟）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸简相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A.罐内气体的内能增加 B.气罐内壁的温度降低
C.罐内气体通过热传递方式改变了内能 D.该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
【答案】B
【解析】使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，将高压气体的内能转化为礼花的机械能，则气体的内能减小，气罐内壁的温度降低，故A错误，B正确；
罐内气体通过做功的方式改变内能，故C错误；
该过程的能量转化方式与汽油机的做功冲程类似，故D错误。
变式2：（2021·绍兴）如图所示,在试管内装适量的水,用橡皮塞塞紧管口,加热一段时间后橡皮塞冲出,同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是（ ）
A.水温上升时,水的内能增加 B.加热时管内的水不断汽化
C.管内气体对橡皮塞做功,其内能减少 D.试管口的“白气”是水蒸气
【答案】D
【解析】（1）温度升高，物体的内能增大；温度降低，物体的内能减小；
（2）物质由液态变成气态叫汽化；
（3）物体对外界做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大；
（4）水蒸气是无色、无味和透明的气体。
【解答】A.水温上升时，水的内能增加，故A正确不合题意；
B.加热时管内的水吸热，从液体变成气体不断汽化，故B正确不合题意；
C.管内气体对橡皮塞做功，将内能转化为橡皮塞的机械能，则其内能减少，故C正确不合题意；
D.试管口的“白气”不是水蒸气，是水蒸气液化而成的小水珠，故D错误符合题意。
变式3：（2022·舟山模拟）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
【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。
考点三、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(热平衡方程)。
典例1：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
【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
变式1：森林是一所巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气，小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一个脸盆装6kg的水，水面的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，温度升高了1℃。请计算：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
（1）实验时6kg的水吸收了多少热量？
（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相等，每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
（3）100m2绿地每秒可以放出多少升的氧气？(设绿色植物在光合作用下每吸收103J的太阳能可以放出0.05L的氧气)
【答案】（1）实验时6kg水吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×6kg×1℃＝2.52×104J。
（2）每平方米水每秒吸收的太阳能为 ＝280J，
由于地表植物接收太阳能的能力与水相等，所以每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为280J。
（3）100m2绿地每秒可以放出氧气 ×0.05L＝1.4L。
【解析】（1）根据公式Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）每平方米水每秒吸收的太阳能=；
（3）首先根据每平方米绿地每秒吸收的太阳能×面积×时间计算出绿地吸收的太阳能，再根据计算出放出氧气的体积。
变式2：（2022·四川绵阳·中考真题）某学习小组用如图甲所示装置做“探究冰块熔化时温度的变化规律”实验，操作如下：
（1）组装装置过程中固定铁夹，应先固定___________；（选填“A”“B”或“C”）
（2）记录冰块初始温度，点燃酒精灯开始加热后，每隔记录一次温度，在冰块完全熔化后再记录2～3次；
（3）以纵轴表示温度，横轴表示时间，在坐标系中描点、连线绘制出冰块熔化时温度随时间变化图象如图乙所示。分析图象可知：
①内温度不变，冰块的质量___________。（选填“增加”“减少”或“不变”）
②和内温度随时间变化快慢不同，原因是冰和水的___________不同。
【答案】A 减少 比热容
【解析】（1）[1]因要用酒精灯的外焰加热，故应放置酒精灯，然后调整石棉网，放置装水的烧杯，最后调试温度计的高度，应先固定A。
（3）①[2]由图乙可知，是冰的熔化过程，温度不变，冰块的质量减小。
②在0~2min内冰温度升高8℃，6~8min内水温度升高4℃，因为相同时间内吸热相同，即吸收相同热量，且冰化成水质量不变，根据Q=cmΔt可知，水的比热容比冰的比热容大，所以水的温度变化小。
变式3：（2021·宁波模拟）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。
【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。物质由气态变成液态叫液化；
【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。
考点四、热机
（一）热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
（二）汽油机
(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。
典例1：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
【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。
变式1：（2022·浙江杭州·九年级期末）热机的出现加快了人类社会的进步，同时也带来了相应的环境问题。如图所示为汽油机工作原理图，下列说法错误的是（ ）
A．图a是吸气冲程 B．图b中气体温度升高
C．图d中内能转化为机械能 D．靠惯性完成的冲程是a、d、e
【答案】D
【解析】A．图a中，一个气门打开，活塞向下运动，则为吸气冲程，故A正确不合题意。
B．图b中，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，则气体温度升高，故B正确不合题意。
C．图d中，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确不合题意。
D．d为做功冲程，这是四个冲程中唯一获得能量的冲程，故D错误符合题意。
变式2：（2022·浙江·高照实验学校九年级阶段练习）使用图1所示实验装置加热试管使水沸腾时，发现试管上方的小风车开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中发生的物态变化有___________。
（2）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？___________。（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
【答案】汽化、液化 丙
【解析】(1)[1]由图1知道，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动，这一过程中内能转化为机械能，水蒸气液化成小水滴。
(2)[2]甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
丙图中两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
丁图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
综上所述，图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的丙冲程相同。
变式3：（2021·嘉兴）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】（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= ×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） 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： 。
考点一、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。
典例1：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。
【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
变式1：（2022·四川绵阳·中考真题）随着乡村振兴的持续推进，以天然气为燃料的燃气灶逐渐取代了以下木材为燃料的土灶，保护了生态环境。将质量为、初温为的水加热到，土灶燃烧了干木材，则该土灶的热效率为___________%；若热效率为60%的燃气灶，则需要消耗天然气___________（结果保留小数点后两位）。干木材热值取，天然气热值取，水的比热容。
【答案】25 0.04
【解析】[1]水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(98℃-23℃)=9.45×105J
干木材完全燃烧放热Q放=m木q=0.315kg×1.2×107J/kg=3.78×106J
该土灶的热效率为
[2]天然气完全燃烧放出的热量
需要消耗天然气的体积
变式2：（2019·杭州模拟）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·℃)]
【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。
变式3：（2022·浙江温州·九年级期末）近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。某氢能源公交车（如图所示）在一次行驶过程中消耗了3kg的氢燃料，已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)、氢燃料的热值为1.4×108J/kg，求：
(1)3kg的氢燃料完全燃烧，放出多少热量？
(2)若该3kg氢燃料完全燃烧放出热量全部被质量为4000kg、温度为20℃的水吸收，求水升高的温度。
【答案】(1)8.4×108J；(2)50℃
【分析】(1)3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
(2)水吸收的热量
由可得，水升高温度
答：(1)3kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×108J热量；(2)若这些热量全部被质量为4000kg、温度为20℃的水吸收，则水升高50℃。
1．（2022·浙江·瑞安市安阳实验中学二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A．试管中的水蒸气将塞子推出的瞬间，对塞子做功，水蒸气的内能减少，将内能转化为机械能，与压缩冲程改变内能的方式不同。故A符合题意；
B．迅速压下活塞时，活塞对下方空气做功，使空气内能增加，将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．向瓶内打气，活塞对空气做功，内能增大，将机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．摇晃试管晃动沙子，对沙子做功，温度升高，将机械能转化为内能，故D不符合题意。
2.（2021·吴兴模拟）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
【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。
3．（2022·浙江杭州·九年级期末）2019年7月19日，中国“天宫二号”目标飞行器受控坠落于南太平洋。天宫二号穿越大气层时，大部分被焚毁，像一颗流星划过天空。以下四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
甲：活塞迅速下压，棉花燃烧 乙：汽油机做功冲程
丙：水蒸气推开软木塞 丁：钻木取火
A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁
【答案】B
【解析】“天宫二号”穿越大气层时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，使“天宫二号”内能增加，温度升高，发生剧烈燃烧。
甲：用力将活塞压下，活塞对空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，符合题意；
乙：汽油机做功冲程中，高温高压的燃气对外做功，此过程中内能转化为机械能，不符合题意；
丙：试管内气体对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能，不符合题意；
丁：钻木取火属于摩擦生热现象，克服摩擦做功，机械能转化为内能，符合题意。
4．（2022·浙江·天台实验中学九年级开学考试）关于图中几幅图的依次对应表述正确的是（ ）
A．甲图中酒精比煤油的比热容大
B．乙图中 10kg 酒精比 1kg 煤油的热值大
C．丙图中金属丝用久了会变细，电阻会变大
D．丁图中滑轮机械效率随提升物块的高度升高而变大
【答案】C
【解析】A．在甲图中，表示煤油的条形图更高，则煤油的比热容大于酒精的比热容，故A错误。
B．在乙图中，表示酒精的条形图更低，则酒精的热值小于煤油的热值，故B错误。
C．丙图中，金属丝用久了会变细，即横截面积变小，则电阻会变大，故C正确。
D．丁图中，根据可知，滑轮组的机械效率与物块上升的高度无关，故D错误。
5．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热，它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（ ）
A．t1﹣t2时间内物质a的温度不变，所以内能不变
B．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量
C．温度从T1升高到T2时，物质a和物质b吸收的热量相等
D．物质b的比热容大于物质c的比热容
【答案】B
【解析】A．根据图像可知，t1~t2时间内物质a的温度不变，但是由于不断吸热，所以内能增大，故A错误；
B．a、b为同种物质，则比热容相等；当加热时间都为t1时，二者吸收的热量相同，此时升高的温度b小于a。根据Q=cm△t可知，升高的温度与物体质量成反比，即b的质量大于a，故B正确；
C．根据图像可知，从从T1升高到T2时，a用的时间小于b的时间，即物质a吸收的热量小于b，故C错误；
D．根据图像可知，同样升高到T1，b用的时间比c小，即b吸收的热量小于c，但由于不知道bc的质量大小，不能判断bc的比热容大小，故D错误。
6．（2022·浙江嘉兴·九年级期末）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。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，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。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能
B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似
D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
【答案】B
【解析】A．由于水和蒸汽存在温度差，蒸汽放出热量，水吸收热量，故A正确，不符合题意；
B．在整个工作过程中部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B错误，符合题意；
C．蒸汽机活塞上行过程蒸汽的内能转化为活塞的机械能，故C正确，不符合题意；
D．物体对外做功内能减小温度降低，故D正确，不符合题意。
7.（2021九下·金华月考）如图是被“热棒”包围的青藏铁路。“热棒”相当于一个制冷机，解决了“千年冻土”。“热棒”就是在中空的铁棒里装有适量的液态氨，当路基的温度上升时，通过 的方式将内能传给“热棒”里的液氨，液氨吸热 （填物态变化名称），上升到热棒上端，通过散热片冷却后液化成液态氨，又沉入了棒底。
【答案】热传递；汽化
【解析】（1）改变物体内能的方法：做功和热传递，前者的本质为能量的转化，后者的本质为能量的转移。
（2）物质由液态变成气态叫汽化，据此分析解答。
【解答】（1）热棒”就是在中空的铁棒里装有适量的液态氨，当路基的温度上升时，通过热传递的方式将内能传给“热棒”里的液氨；
（2）液氨吸热，由液态变成气态发生汽化现象，上升到热棒上端，通过散热片冷却后液化成液态氨，又沉入了棒底。
8.（2021九下·鄞州月考）如图甲所示，在玻璃筒底部放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。此实验可得出的结论是：对 （选填“浸有乙醚的棉花”或“筒内气体”）做功，它的内能会增大。若该汽油机的曲轴转速是3600转/分钟，则其每秒对外做功 次。
【答案】筒内气体；30
【解析】（1）当快速下压活塞时，活塞压缩筒内空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能，从而使空气温度升高，点燃棉花；
（2）在四冲程内燃机中，曲轴转动2圈做功1次，据此计算每秒对外做功的次数。
【解答】（1）如图甲所示，在玻璃筒底部放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。此实验可得出的结论是：对筒内气体做功。
（2）汽油机曲轴转速3600转/分钟，那么每分钟对外做功：3600÷2=1800次，每秒钟对外做功：1800÷60=30次。
9．（2022·浙江宁波·中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
【答案】620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量Q吸=cmΔt=3100J/(kg·℃)×0.02kg×(30℃-20℃)=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
10．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，在试管里注入少量水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了， 水蒸气把软木塞向上冲出，瓶口出现白雾。
（1）软木塞向上冲出这一过程，与四冲程汽油机的___________冲程相似。
（2）请你解释以上这些现象产生的原因。( )
【答案】做功 见解析
【解析】（1）[1]软木塞向上冲出这一过程，将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程相似。
（2）[2]用酒精灯加热，是通过热传递的方式使得水的内能增加，产生大量水蒸气；水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，木塞冲出；此时水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，即我们看到的白雾。
11．（2022·浙江绍兴·九年级期末）如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，图乙为汔油机的工作冲程。
（1）图甲中两个滑轮的作用是___________
（2）蒸汽弹射装置工作时，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能___________（选填“增大”、“减小“或“不变"）。同时推动活塞，使舰载机获得巨大的动能。
（3）蒸汽弹射装置工作时的能量转化与图乙中的___________图（选填字母）所示冲程相同。
【答案】改变力的方向 减小 C
【解析】（1）[1]根据图甲可知，两个滑轮都固定不动，为定滑轮，作用是改变力的方向。
（2）[2]蒸汽弹射装置工作时，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能减小。
（3）[3]蒸汽弹射装置工作时，将蒸汽的内能转化为飞机的机械能。
A．进气门打开，为吸气冲程，没有能量转化，故A不合题意；
B．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B不合题意；
C．火花塞打火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故C符合题意；
D．排气门打开，为排气冲程，没有能量转化，故D不合题意。
12．（2022·浙江·衢州市三模）下图为运动员在奥运比赛中的精彩瞬间，奥运比赛过程中也蕴含着科学知识。
（1）图甲中，运动员在平衡木上比赛过程中，她对平衡木的压强是______的（填“变化”或“不变”）；
（2）图乙中运动员用力向后划水，他的身体却在快速向前游动，说明力的作用是______的；
（3）图丙为运动员在奥运会比赛中使用的气步枪图。当运动员扣动板机时，C步枪内高压气体推动子弹前进。从能的转化角度分析，该过程与图丁中的______相似（填字母）。
【答案】变化 相互 C
【解析】（1）[1]运动员在平衡木上比赛过程中，压力不变，受力面积改变，由可知她对平衡木的压强是变化的。
（2）[2]运动员向后划水，同时水也会给运动员一个向前的反作用力，使运动员前进，这说明物体间力的作用是相互的。
（3）[3]A图中，进气门打开，排气门关闭．活塞向下运动，属于吸气冲程；
B图中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程；
C图中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，属于做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；
D图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，属于排斥冲程。
气步枪发射弹丸，高压气体对弹丸做功，高压气体的内能转化为弹丸的机械能，与内燃机的做功冲程相似，即与图C相似。
13．（2022·浙江杭州·二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
【答案】相互的 化学 方向性 4.6×108
【解析】（1）[1]背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔向后喷出，由于物体间力的作用是相互的，从而使人获得飞行动力，使人离地面越来越远，说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）[2][3]汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
（3）[4]10kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
14．（2022·浙江丽水·中考真题）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2>F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
【答案】见详解
【解析】火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴滑动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多；内能增大，温度很高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧，综上所述，根据题意知道，B方式更容易将火柴引燃。
15．（2022·浙江宁波·九年级期末）很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏，如图所示。在瓶里装有少量的水，盖紧瓶盖，使劲拧瓶的下部，使其严重变形，然后略松开瓶盖（对着没人的方向），瓶盖弹出数米远，同时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。请用所学知识对实验现象进行解释。
【答案】见解析
【解析】用力使劲拧瓶的下部时，瓶子的体积变小，此时压缩瓶内气体做功，机械能转化为内能，瓶内气体内能增大，温度升高，瓶中的水更多的变成水蒸气；当瓶盖弹出时，瓶内及瓶口有白雾，这是因为瓶内气体（包含水蒸气）对外做功，内能减小，水蒸气遇冷液化形成了小水滴。
16．（2022·浙江杭州·九年级期末）室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
【答案】（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢，乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；（2）6J；（3）270J
【解析】解：（1）根据可燃物燃烧的条件：温度达到可燃物的着火点以及助燃剂。可知推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递等原因会导致棉花没有燃烧。（其它合理均可）
（2）小金对活塞做功W=F×s=50N×0.12m=6J
（3）乙醚吸收热量=1.8×103J/kg·℃×0.001kg×（160℃-10℃）=270J
答：（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；
（2）小金对活塞做功6J；
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第5节 物体的内能
考点一、内能
（一）内能
(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）物体内能的改变
(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：
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。
典例1：（2022·四川绵阳·中考真题）质量都是、初温都是的水分别倒入两个完全相同的杯中，用大小、形状和厚度相同的白纸和黑纸包起来，将两个杯子放在太阳光下，后，白纸杯内水温，黑纸杯内水温。根据这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．后，白纸杯内水的热量大于黑纸杯内水的热量
B．后，白纸杯内水的内能大于黑纸杯内水的内能
C．经过，白纸杯内水吸收的内能小于黑纸杯内水吸收的内能
D．经过，白纸杯内水吸收的热量小于黑纸杯内水吸收的热量
变式1：木工师傅做家具时，来回拉动锯条锯木头，锯条温度将升高。该过程主要通过( )。
A.热传递使锯条的内能增加 B.做功使锯条的内能增加
C.热传递使锯条的内能减少 D.做功使锯条的内能减少
变式2：（2022·浙江舟山·中考真题）2022年3月，我国最大推力的氢氧发动机在北京完成首次试车。氢氧发动机为火箭腾飞提供“硬核”动力，结构简图如图。
（1）为便于运输和储存，通常采用降温和压缩体积的方式将氢气和氧气___________（填物态变化名称）后分别储存于火箭的液氢贮箱和液氧贮箱。
（2）燃料燃烧产生的高温高压气体，使发动机对火箭持续做功，直至上升到特定轨道，该过程中能量的转化是___________。
变式3：（2022九上·新昌期末）如图是用完全相同的加热装置给甲、乙两种质量相等的不同晶体同时均匀加热，两种晶体熔化前后温度随时间变化的图象。单位质量的两种晶体熔化过程中吸收的热量相比较，Q甲 Q乙；AB是晶体甲熔化图像上的两个点，该晶体在A点时的内能 B点时的内能。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
考点二、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
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
典例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
变式1：（2021·桐乡模拟）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸简相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A.罐内气体的内能增加 B.气罐内壁的温度降低
C.罐内气体通过热传递方式改变了内能 D.该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
变式2：（2021·绍兴）如图所示,在试管内装适量的水,用橡皮塞塞紧管口,加热一段时间后橡皮塞冲出,同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是（ ）
A.水温上升时,水的内能增加 B.加热时管内的水不断汽化
C.管内气体对橡皮塞做功,其内能减少 D.试管口的“白气”是水蒸气
变式3：（2022·舟山模拟）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
考点三、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(热平衡方程)。
典例1：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
变式1：森林是一所巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气，小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一个脸盆装6kg的水，水面的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，温度升高了1℃。请计算：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
（1）实验时6kg的水吸收了多少热量？
（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相等，每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
（3）100m2绿地每秒可以放出多少升的氧气？(设绿色植物在光合作用下每吸收103J的太阳能可以放出0.05L的氧气)
变式2：（2022·四川绵阳·中考真题）某学习小组用如图甲所示装置做“探究冰块熔化时温度的变化规律”实验，操作如下：
（1）组装装置过程中固定铁夹，应先固定___________；（选填“A”“B”或“C”）
（2）记录冰块初始温度，点燃酒精灯开始加热后，每隔记录一次温度，在冰块完全熔化后再记录2～3次；
（3）以纵轴表示温度，横轴表示时间，在坐标系中描点、连线绘制出冰块熔化时温度随时间变化图象如图乙所示。分析图象可知：
①内温度不变，冰块的质量___________。（选填“增加”“减少”或“不变”）
②和内温度随时间变化快慢不同，原因是冰和水的___________不同。
变式3：（2021·宁波模拟）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。
考点四、热机
（一）热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
（二）汽油机
(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。
典例1：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
变式1：（2022·浙江杭州·九年级期末）热机的出现加快了人类社会的进步，同时也带来了相应的环境问题。如图所示为汽油机工作原理图，下列说法错误的是（ ）
A．图a是吸气冲程 B．图b中气体温度升高
C．图d中内能转化为机械能 D．靠惯性完成的冲程是a、d、e
变式2：（2022·浙江·高照实验学校九年级阶段练习）使用图1所示实验装置加热试管使水沸腾时，发现试管上方的小风车开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中发生的物态变化有___________。
（2）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？___________。（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
变式3：（2021·嘉兴）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？
考点一、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。
典例1：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。
变式1：（2022·四川绵阳·中考真题）随着乡村振兴的持续推进，以天然气为燃料的燃气灶逐渐取代了以下木材为燃料的土灶，保护了生态环境。将质量为、初温为的水加热到，土灶燃烧了干木材，则该土灶的热效率为___________%；若热效率为60%的燃气灶，则需要消耗天然气___________（结果保留小数点后两位）。干木材热值取，天然气热值取，水的比热容。
变式2：（2019·杭州模拟）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·℃)]
变式3：（2022·浙江温州·九年级期末）近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。某氢能源公交车（如图所示）在一次行驶过程中消耗了3kg的氢燃料，已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)、氢燃料的热值为1.4×108J/kg，求：
(1)3kg的氢燃料完全燃烧，放出多少热量？
(2)若该3kg氢燃料完全燃烧放出热量全部被质量为4000kg、温度为20℃的水吸收，求水升高的温度。
1．（2022·浙江·瑞安市安阳实验中学二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A． B． C． D．
2.（2021·吴兴模拟）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
3．（2022·浙江杭州·九年级期末）2019年7月19日，中国“天宫二号”目标飞行器受控坠落于南太平洋。天宫二号穿越大气层时，大部分被焚毁，像一颗流星划过天空。以下四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
甲：活塞迅速下压，棉花燃烧 乙：汽油机做功冲程
丙：水蒸气推开软木塞 丁：钻木取火
A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁
4．（2022·浙江·天台实验中学九年级开学考试）关于图中几幅图的依次对应表述正确的是（ ）
A．甲图中酒精比煤油的比热容大
B．乙图中 10kg 酒精比 1kg 煤油的热值大
C．丙图中金属丝用久了会变细，电阻会变大
D．丁图中滑轮机械效率随提升物块的高度升高而变大
5．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热，它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（ ）
A．t1﹣t2时间内物质a的温度不变，所以内能不变
B．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量
C．温度从T1升高到T2时，物质a和物质b吸收的热量相等
D．物质b的比热容大于物质c的比热容
6．（2022·浙江嘉兴·九年级期末）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。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，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。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能
B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似
D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
7.（2021九下·金华月考）如图是被“热棒”包围的青藏铁路。“热棒”相当于一个制冷机，解决了“千年冻土”。“热棒”就是在中空的铁棒里装有适量的液态氨，当路基的温度上升时，通过 的方式将内能传给“热棒”里的液氨，液氨吸热 （填物态变化名称），上升到热棒上端，通过散热片冷却后液化成液态氨，又沉入了棒底。
8.（2021九下·鄞州月考）如图甲所示，在玻璃筒底部放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。此实验可得出的结论是：对 （选填“浸有乙醚的棉花”或“筒内气体”）做功，它的内能会增大。若该汽油机的曲轴转速是3600转/分钟，则其每秒对外做功 次。
9．（2022·浙江宁波·中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
10．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，在试管里注入少量水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了， 水蒸气把软木塞向上冲出，瓶口出现白雾。
（1）软木塞向上冲出这一过程，与四冲程汽油机的___________冲程相似。
（2）请你解释以上这些现象产生的原因。( )
11．（2022·浙江绍兴·九年级期末）如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，图乙为汔油机的工作冲程。
（1）图甲中两个滑轮的作用是___________
（2）蒸汽弹射装置工作时，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能___________（选填“增大”、“减小“或“不变"）。同时推动活塞，使舰载机获得巨大的动能。
（3）蒸汽弹射装置工作时的能量转化与图乙中的___________图（选填字母）所示冲程相同。
12．（2022·浙江·衢州市三模）下图为运动员在奥运比赛中的精彩瞬间，奥运比赛过程中也蕴含着科学知识。
（1）图甲中，运动员在平衡木上比赛过程中，她对平衡木的压强是______的（填“变化”或“不变”）；
（2）图乙中运动员用力向后划水，他的身体却在快速向前游动，说明力的作用是______的；
（3）图丙为运动员在奥运会比赛中使用的气步枪图。当运动员扣动板机时，C步枪内高压气体推动子弹前进。从能的转化角度分析，该过程与图丁中的______相似（填字母）。
13．（2022·浙江杭州·二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
14．（2022·浙江丽水·中考真题）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2>F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
15．（2022·浙江宁波·九年级期末）很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏，如图所示。在瓶里装有少量的水，盖紧瓶盖，使劲拧瓶的下部，使其严重变形，然后略松开瓶盖（对着没人的方向），瓶盖弹出数米远，同时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。请用所学知识对实验现象进行解释。
16．（2022·浙江杭州·九年级期末）室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
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