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第2讲 内能
【考情分析】
考点(知识点) 重要程度 考情分析 本讲教学目标 升学教学目标
内能 ★★☆ 理解能力 理解 理解
物体内能的改变 ★★☆ 理解能力 理解 掌握
温度、热量、内能的比较 ★★☆ 分析能力 掌握 理解
注:★☆☆:普通考点知识点;★★☆:中考、高考高频考点;★★★:中高考重点、难点、必考点;
【知识导图】
【知识梳理】
知识点一、内能
分子动能
(1)定义:物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。
(2)影响因素:温度。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。
2. 分子势能
(1)定义:由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。
(2)影响因素:分子间的距离。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的体积有关。
3. 内能
1. 定义:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
2. 内能的单位:焦耳,简称焦,符号J。
3. 一切物体都有内能。
4. 影响内能的因素
①温度是影响物体内能最主要的因素,同一个物体,它的温度越高,内能越大;
②物体的内能跟质量有关。在温度一定是,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大。
③物体的内能还与物体的体积有关。在质量一定时,物体的体积越大,分子间的势能就越大,物体的内能就越大。
④同一物质,在不同的状态下,所具有的内能就越大。
5.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时,被举高时,发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能,一定具有内能; 物体的内能和机械能之间可以互相转化
【例1】某物体具有的动能为a焦,内能为b焦,分子总动能为c焦,重力势能为d焦,弹性势能为e焦,则它的机械能为___________ 焦,分子总势能___________ 焦。
【答案】 a+d+e b-c
【详解】[1]机械能是动能和势能的统称,势能又包括重力势能和弹性势能,因此物体的机械能为a+d+e焦。
[2]物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能,故分子总势能为b-c焦。
[变式1]下列说法正确的是( )
A.一个小球的运动速度越快,它的分子动能越大
B.两个铅块被紧压在一起,此时两铅块的原子之间只存在斥力不存在引力
C.扩散现象就是分子热运动,分子热运动就是扩散现象
D.气体、液体和固体之间均能发生扩散现象
【答案】D
【详解】A.一个小球的运动速度大小是描述的机械运动情况,与分子动能无关,故A错误;
B.两个铅块被紧压在一起,表明两铅块的原子之间的引力大于斥力,故B错误;
C.不同物质的分子彼此进入对方的现象,称为扩散现象,扩散现象是分子的热运动形成的,分子热运动不一定形成扩散现象,故C错误;
D.扩散现象可以在气体、液体和固体之间发生,故D正确。
故选D。
[变式2]南极是世界上最冷的地方,常年平均气温是-25oC,一天,南极上的小企鹅豆豆和丁丁(见图)之间发生了一次有趣的对话,他们的部分说法如下,其中正确的是( )
A.豆豆:呵呵,我们这里太冷了,冰山肯定没有内能了
B.丁丁:你说的太对了,这么冷的地方,组成冰山的分子也都停止运动了,哪会有内能呢!我们应该抱团取 ,以便把我的温度传给你
C.丁丁:呵呵,我们嘴里呼出了好多“白汽”,这“白汽”就是传说中的水蒸气吧
D.豆豆:我听人说啊,嘴里呼出的“白汽”是由水蒸气遇冷液化形成的小水珠组成的
【答案】D
【详解】A.一切物体无论温度高低,都具有内能,所以冰山也有内能。故A错误;
B.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,温度越高,则分子运动越剧烈,但分子不会停止运动;企鹅抱团能取暖是热量由温度高的物体向温度低的物体传递,故B错误;
CD.嘴里呼出的白汽,是空气中的水蒸气遇冷液体形成的小水珠,故C错误,D正确。
故选D。
【例2】甲、乙两杯水温度各为40℃、80℃,下列说法正确的是( )
A.只有加热才能使水升温 B.甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小 D.甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
【答案】C
【详解】A.水的温度升高,内能增加,使水内能增加的方法除了热传递还有做功,故A错误;
B.内能的大小除了与物体的温度有关外,还和物体的质量有关,两个杯中水的质量未知,甲杯中水的内能不一定比乙杯中的小,故B错误;
C.乙杯中水的温度降低,水分子的无规则运动减慢,水的内能一定减小,故C正确;
D.温度越高,分子无规则运动越剧烈,乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,故D错误。
[变式1]关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.静止的物体没有动能也没有内能
B.静止的物体没有动能但有内能
C.物体的运动速度越大,具有的内能越多
D.温度高的物体一定比温度低的物体具有的内能大
【答案】B
【详解】AB.静止的物体速度为零,故其没有动能;而一切物体都具有内能,故A错误,B正确;
CD.动能与物体的质量、速度有关;物体的内能与物体的质量、状态、温度有关,运动速度大的物体内能不一定多,温度高的物体内能也不一定比温度低的物体大,故CD错误。
故选B。
4.(多选)四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小,下列判断正确的是( )
A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能 B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C.c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能 D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
【答案】CD
【详解】A.由图可知,a与b质量相同,b的温度高,所以b的内能大,故A错误;
BD.由图可知,c与d质量相同,d的温度高,所以d的内能大,故B错误,D正确;
C.由图可知,c与a的温度相同,c的质量大,所以c的内能大,故C正确。
故选CD。
知识点二:物体内能的改变
热传递可以改变物体的内能
热传递:温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
热传递的条件:物体之间存在温度差。
传递的方向:能量从高温物体传递给低温物体。
传递的结果:高温物体的内能减少,低温物体的内能增加,持续到物体的温度相同为止。
知识诠释
热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不是某种热的物质;
热传递是把内能由高温物体传递给低温物体,不是由内能多的传递给内能少的物体。
做功可以改变物体的内能
对物体做功,物体内能增加;
物体对外做功,物体内能减少。
注意:做功不一定能使物体的内能增加,关键是看物体消耗的能量能否转化为物体的内能。例如:举重。
通过做功和热传递这两种方法都可以改变物体的内能。
物体内能变化的标志
温度变化。对同一物体来说,温度升高,内能一定增加;温度降低,内能一定减小。
状态变化。晶体融化,水沸腾时,温度不变,但内能增加。因此,不能仅从温度变化上判断内能是否变化。
【例3】如图所示,这是我国古老的医疗技法─刮痧,当刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过 ___________方式增加身体的内能;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药物渗入人体的速度 ___________(选填“加快”“减慢”或“不变”);这说明分子的热运动与物体的 ___________有关。
【答案】 做功 加快 温度
【详解】[1]当刮痧板在身体上刮动时,刮痧板与身体摩擦做功,通过做功方式增加内能,身体会感觉到热。
[2][3]当体表温度升高后,药物分子无规则运动的速度加快,所以渗入人体的速度加快,说明分子的热运动与物体的温度有关。
[变式1]如图是我们学习改变内能方式做的一个实验,迅速下压活塞时,筒中的硝化棉会燃烧起来,下列有关说法正确的是( )
A.压缩到底部硝化棉燃烧后手会有被上推的感觉,此时筒内空气内能减少
B.缓慢压缩空气也能看见硝化棉燃烧
C.筒壁会发热是通过做功方式实现的
D.硝化棉内能增加是通过做功的方式实现的
【答案】A
【详解】A.压缩到底部硝化棉燃烧后,化学能转化为筒内空气的内能,使气体的内能增加,体积增大,所以,手会有被上推的感觉,此时筒内空气内能减少,故A正确;
B.缓慢压下活塞,由于存在热损失,在慢慢下压的过程中,空气的内能增加的较小,温度升的不高,达不到棉花的燃点,棉花不会燃烧,故B错误;
C.压缩筒内空气,筒内空气的内能变大,筒壁会从筒内空气中吸收热量,内能变大,所以,筒壁会发热是主要是通过热传递的方式实现的,故C错误;
D.迅速向下压活塞,活塞会压缩空气做功,机械能转化为内能,使空气的内能增加,温度升高,当温度达到棉花的燃点时,棉花就会燃烧,所以,硝化棉内能增加是通过热传递的方式实现的,故D错误。
故选A。
[变式2]如图所示,把图钉按在铅笔的一端,手握铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦,然后用手轻触钉帽,感觉钉帽的温度明显升高了,甚至发烫。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.钉帽的温度升高,内能不变 B.此实验中改变图钉钉帽内能的方式是热传递
C.摩擦后钉帽的分子热运动更剧烈 D.钉帽的内能的大小等于钉帽克服摩擦力做功的多少
【答案】C
【详解】A.物体的内能增加物体的温度才会升高,所以由图钉的温度升高可知其内能增加,故A错误;
B.硬纸板对图钉钉帽做功使其内能增加,因此改变图钉内能的方式是做功,故B错误;
C.钉帽温度升高,甚至发烫,说明钉帽分子热运动更剧烈,故C正确;
D.钉帽和硬纸板内能增加的大小之和等于图钉克服摩擦力做功的多少,故D错误。
故选C。
【例4】烩面是河南特色美食,它是一种荤、素、汤、菜、饭兼而有之的传统风味小吃,汤好面筋道,营养高,味道鲜美,经济实惠,遍及全国。闻到烩面的香味说明________;煮面过程中,是通过________(选填“做功”或“热传递”)的方式,改变了面的内能。
【答案】 分子在不停做无规则运动 热传递
【详解】[1]闻到烩面的香味这是扩散现象,这是分子在不停做无规则运动造成的。
[2]煮面过程中,面吸收热量,温度升高,通过热传递方式增加了面的内能。
[变式1]如图所示是制作“拔丝地瓜”时的情景,“拔丝地瓜”闻起来甜香浓郁,这是 _____现象;制作过程中,地瓜的内能 _____;夹起一块地瓜会拉出很长的丝,是因为分子间存在 _____。
【答案】 扩散 增大 引力
【详解】[1]“拔丝地瓜”闻起来甜香浓郁,是因为分子不停地做无规则运动的结果,这个现象叫扩散现象。
[2]在制作过程中,红薯吸收热量,温度升高,内能增大。
[3]分子间存在相互作用的引力,在分子间引力作用下,使得夹起一块地瓜时就会拉出很长的丝而不断开。
[变式2]肉夹馍是陕西特色美食之一。加热肉夹馍时,通过 ______的方式改变了肉夹馍的内能。肉夹馍加热后香味四溢,这是 ______现象。
【答案】 热传递 扩散
【详解】[1]加热肉夹馍时,肉夹馍吸收热量,温度升高,通过热传递的方式改变肉夹馍的内能。
[2]肉夹馍加热后香味四溢,是肉的香味分子永不停息地做无规则运动的结果,属于扩散现象。
【例5】下列关于热现象的说法正确的是( )
A.一个物体内能增加,一定是从外界吸收了热量
B.热传递过程中,热量只能从内能大的物体传给内能小的物体
C.一杯开水慢慢变凉,其内能减小
D.温度相同的两物体间也能发生热传递
【答案】C
【详解】A.物体内能增加,可能是吸收了热量,也可能是其他物体对它做了功,故A错误;
B.热传递的条件是:有温度差;热传递的特点是:高温物体放出热量,低温物体吸收热量,热量从高温物体传给低温物体;但内能小的物体温度可能比内能大的物体温度高,因此热量也可能由内能小的物体传给内能大的物体,故B错误;
C.一杯开水慢慢变凉,温度降低,其内能一定减小,故C正确;
D.两个物体之间能够发生热传递的条件是两个物体的温度不相等,所以温度相同的两物体间不能发生热传递,故D错误。
故选C。
[变式1]小明要中考了,爸爸亲自下厨为他做好吃的鱼香肉丝,以下情景中说法正确的是( )
A.爸爸打开冰箱拿出肉来,只见冷冻的肉上冒出很多“白气”,这是冰升华形成的
B.爸爸把肉放在温水中快速解冻,这是由于冰熔化吸热的原因
C.爸爸在铁锅里翻炒肉丝把菜炒好,是利用做功的方式改变物体内能
D.菜炒好后小明尝了一小口,感觉很烫嘴,是因为它含有大量的热量
【答案】B
【详解】A.冷冻的肉上冒出很多的“白气”,是空气中的水蒸气遇冷液化而成的小液滴,故A错误;
B.根据物质的物态变化特点可知,冰熔化时需要吸收热量,因此肉上的冰从温水中吸收热量而熔化以达到解冻的效果,故B正确;
C.在铁锅里翻炒肉丝时,肉丝从锅体吸收热量,温度升高,内能增大,因此是通过热传递的方式来改变肉丝的内能,故C错误;
D.小明尝了一小口菜,感觉很烫嘴,是因为菜的温度很高,热量是个过程量,不能说含有,故D错误。
故选B。
[变式2]下列与内能有关的说法,正确的是( )
A.0℃的冰没有内能
B.对物体做功,其内能一定增加
C.在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体
D.水在沸腾过程中,吸收热量温度不变,内能不变
【答案】C
【详解】A.一切物体都有内能,0℃的冰同样有内能,故A错误;
B.对物体做功,它的内能不一定增加,如把物体举高而做功时,其内能不变,故B错误;
C.根据热传递的方向可知,热传递时,热量总是自发地从高温物体转移到低温物体,故C正确;
D.根据水沸腾的特点可知,水在沸腾过程中,吸收热量温度不变,内能增加,故D错误。
故选C。
知识点三: 温度、热量、内能三者之间的区别于联系
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上,表示物体的冷热程度; 微观上,反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”,“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
联系 (1)温度反映了内能的大小,热量反映了内能变化了多少; (2)物吸收热量,内能会增加,温度不一定升高,如晶体熔化;物放出热量,内能会减少,但物体温度不一定降低,如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时,其内能一定增加或减少
四个不一定 (1)一个物体的内能增加或降低时,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程; (2)一个物体的内能增加或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是外界对物体做功或物体对外界做功; (3)一个物体吸收或放出热量时,内能增加或减少,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程; (4)一个物体温度升高或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是因为做功,如摩擦生热或物体对外界做功
【例6】下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )
A.物体吸收热量温度一定升高 B.100℃水的内能比0℃的内能大
C.水的温度越高,所含热量越多 D.物体的内能一定不会为零
【答案】D
【详解】A.物体吸热,内能一定增大,但温度不一定升高。例如晶体熔化过程中,吸收热量,温度不变,故A错误;
B.内能的多少与物体的质量、温度、状态有关,单比较物质的温度不能判断内能的大小,所以无法判断100℃水的内能和0℃水的内能大小,故B错误;
C.热量是发生热传递时,物体吸收或放出的能量,不能说物体含有多少热量,故C错误;
D.因物体的分子永不停息地做无规则的运动,所以任何物体都有内能,则物体的内能不会为零,故D正确。
故选D。
[变式1]关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.0℃的冰比0℃的水含有的内能少 B.一个物体温度升高,它的内能增加
C.物体的温度越低,所含的热量越少 D.两物体发生热传递时,高温物体将温度传递给低温物体
【答案】B
【详解】A.物体内能的大小与质量、温度、状态等因素有关,只根据状态无法判定内能的大小,故A错误;
B.一个物体温度升高,分子运动变剧烈,分子动能变大,它的内能一定增加,故B正确;
C.热量是过程量,不能说含有,故C错误;
D.发生热传递时,传递的是热量,不是温度,热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,或从物体的高温部分传递到低温部分,故D错误。
故选B。
[变式2]关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度为0℃的冰内能为零 B.温度高的物体含有的热量多
C.物体吸热后温度一定升高 D.温度相同的物体间不发生热传递
【答案】D
【详解】A.一切物体,任何时候都有内能,故A错误;
B.热量是过程量,不能说含有或者具有热量,故B错误;
C.物体吸收热量,温度不一定升高,如冰块熔化;故C错误;
D.热传递的条件是存在温度差,温度相同的物体间不发生热传递,故D正确。
故选D。
【题型演练】
1.2022年下半年,新冠疫情在我国多地点状发生。新冠病毒不断变异且传播性越来越强,接种疫苗、戴口罩、勤洗手,勤消毒、勤通风是预防感染新冠病毒的有效措施。下列说法正确的是( )
A.新型冠状病毒肺炎有多种传播途径,属于扩散现象
B.发热时用敷湿毛巾的方式降温是利用做功改变内能
C.闻到消毒水味道,是因为分子在不停地做无规则运动
D.新冠疫苗在运输途中采用低温冷藏,此时内能为零
【答案】C
【详解】A.病毒的传播不是分子的运动,因此不属于扩散现象,故A错误;
B.发热时用敷湿毛巾的方式降温是利用热传递改变内能,故B错误;
C.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,闻到消毒水味道,是分子不停地做无规则运动的结果,故C正确;
D.任何物体在任何情况下都具有内能,新冠疫苗在运输途中采用低温冷藏,此时也有内能,因此内能不为零,故D错误。
故选C。
2.如图所示是历史悠久、价格实惠、味道独特、文明全国的万州格格,下列说法正确的( )
A.格格冒出的“白气”是由水蒸气汽化形成的
B.格格下面的锅是用铁做的,是利用铁的比热容大
C.在蒸格格的过程中,格格温度升高是通过热传递改变的
D.格格下面铁锅中已沸腾的水温度一直升高,内能增大
【答案】C
【详解】A.根据物质的物态变化特点可知,“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水珠,故A错误;
B.铁具有良好的导热性,因此格格下面的锅是用铁做的,故B错误;
C.在蒸格格的过程中,格格从水中吸收热量,内能增大,温度升高,因此是通过热传递来改变的,故C正确;
D.根据水的沸腾特点可知,水沸腾时,内能增大,温度保持不变,故D错误。
故选C。
3.下列事例中,改变内能的方式与其他项不同的是( )
A.将一个铁球放入热油中,铁球的温度升高 B.轿车刹车过程中,刹车片的温度升高
C.冬天人们在室外晒太阳,感觉暖和 D.把一杯水放进冰箱冷藏室,水的温度降低
【答案】B
【详解】将一个铁球放入热油中,铁球吸收热量,铁球的温度升高,通过热传递的方式改变物体的内能;轿车刹车过程中,将机械能转化为内能,刹车片的温度升高,通过做功的方式改变物体的内能;冬天人们在室外晒太阳,感觉暖和,通过热传递的方式改变物体的内能;把一杯水放进冰箱冷藏室,水的温度降低,通过热传递的方式改变物体的内能,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.下列过程中,属于热传递改变物体内能的是( )
A.用砂轮磨刀,有火星迸出 B.反复锤打铁片,铁片升温
C.通过热、冷水混合,使冷水升温 D.用打气筒给轮胎打气,筒壁会发热
【答案】C
【详解】A.用砂轮磨刀时,有火星迸出,是机械能转化成内能,是做功改变物体的内能,故A不符合题意;
B.反复锤打铁片,铁片升温,是机械能转化成内能,是做功改变物体的内能,故B不符合题意;
C.通过热、冷水混合,使冷水升温,是热、冷水之间热量发生了传递,导致冷水升温,属于热传递改变内能,故C符合题意;
D.用打气筒给轮胎打气,是压缩空气做功,筒壁内能增加,属于做功改变物体的内能,故D不符合题意。
故选C。
5.2022年12月4日,“神舟十四号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图是返回舱在进入大气层时要通过一段黑障区,这段时间飞船被烧成一个大火球,而舱内的航天员和设备却安然无恙。下列说法正确的是( )
A.飞船“燃烧”是通过热传递的方式增加了内能
B.飞船通过黑障区时克服摩擦做功,机械能转化为内能
C.飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化,放出了大量的热保护了飞船
D.飞船通过黑障区过程是惯性造成的,所以飞船重力没有做功
【答案】B
【详解】A.飞船“燃烧”是因为飞船和大气层之间发生摩擦,所以是通过做功的方式增加了内能,故A错误;
B.飞船通过黑障区时和大气层发生摩擦,需要克服摩擦做功,此时将机械能转化为内能,故B正确;
C.飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化,是为了吸收大量的热去保护飞船,故C错误;
D.飞船通过黑障区的过程是因为受到重力,飞船在重力方向上移动了距离,所以重力做功了,故D错误;
故选B。
6.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,所含的热量越多 B.物体内能增大,不一定从外界吸收热量
C.水凝固成冰的过程中,温度不变,内能也不变 D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
【答案】B
【详解】A.热量是一个过程量,不能说含有,故A错误;
B.物体内能增大,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对此物体做了功,故B正确;
C.水凝固成冰,温度保持不变,但放出热量,所以内能减少,故C错误;
D.热量是从温度高的物体传递到温度低的物体物体,而不是从内能大的物体传递到内能小的物体,故D错误。
故选B。
7.下列各图所列举的事例中,属于热传递改变物体内能的是( )
A.冬天搓手,手会变暖和 B.向瓶内打气,瓶内气温升高
C.对试管加热,管内水温升高 D.钻木取火
【答案】C
【详解】A.冬天搓手,手会变暖,是克服摩擦做功将机械能转化为内能的,是通过做功的方式改变物体内能,故A不符合题意;
B.向瓶内打气,是对气体做功,将机械能转化为内能,瓶内气温升高,通过做功的方式改变物体的内能,故B不符合题意;
C.对试管加热,管内水吸收热量,温度升高,通过热传递的方式改变物体的内能,故C符合题意;
D.钻木取火,克服摩擦做功将机械能转化为内能的,是通过做功的方式改变物体内能,故D不符合题意。
故选C。
8.下列生活中热现象的说法正确的是( )
A.正在熔化的蜡烛,吸收热量,温度要发生改变
B.北方美丽的雾凇,是空气中的水蒸气凝固形成的
C.寒冷的冬天搓手取暖,是通过热传递改变手的内能
D.人们吹电风扇感到凉爽,是因为电风扇降低了气温
【答案】A
【详解】A.蜡烛是非晶体,在熔化过程中,吸收热量、温度升高,故A正确;
B.雾凇是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的固态小冰晶,故B错误;
C.冬天搓手取暖,是通过做功的方式改变手的内能,故C错误;
D.人们吹电风扇感到凉爽,是因为电风扇加快了空气流动,加快了人体汗液的蒸发,蒸发吸收热量,但周围的气温没有降低,故D错误。
故选A。
9.仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是( )
A.甲杯中水的内能多 B.乙杯中水的内能多
C.甲杯和乙杯中水的内能一样多 D.无法判断
【答案】B
【详解】由图可知,甲和乙杯中水的质量相同,但乙杯中水的温度高于甲杯,因为在质量相同的情况下,物体的温度越高,物体的内能越大,所以乙杯中水的内能大,故B正确,ACD错误。
故选B。
二、填空题
10.在现代机械制造行业中,“热融紧固”技术得到广泛应用。如图所示,使铜螺纹钉压紧在金属板材表面上高速旋转,采用______(做功/热传递)的方式使其瞬间达到上千摄氏度高温,板材局部出现______(填物质变化名称)现象,铜螺纹钉完全拧入板材后停止转动,经冷却板材就牢牢套住螺纹钉。
【答案】 做功 熔化
【详解】[1]铜螺纹钉压紧在金属板材表面上高速旋转,是通过做功的方式使物体的内能增加。
[2]板材吸热由固态变为液态,属于熔化。
11.过春节时,同学们喜欢燃放鞭炮,但一定请注意安全!有一种鞭炮,不需用火去点燃,只要稍用力将它甩向地面,鞭炮就可以爆响。鞭炮与地面发生碰撞时,通过________的方式,将它的机械能转化为_______能。
【答案】 做功 内
【详解】[1][2]鞭炮与地面发生碰撞时,对鞭炮做功,在此过程中,机械能转化为内能,鞭炮的内能增加,温度升高,达到火药的着火点,内能迅速增大,短时间内不能释放,就会发生爆炸。
12.液化石油气在常温下装入罐中时,是采取 ______的方法使气体液化,向钢罐里充气时,钢罐的温度是 ______(升高/不变/降低)的,原因是 ______。
【答案】 压缩体积 升高 见解析
【详解】[1]常温下常压下石油气是气体,液化石油气在常温下装入罐中时,要使气体液化,液化的方式是压缩体积。
[2][3]在向钢罐里充气的过程中,压缩气体做功,使气体的内能增加、温度升高,使钢罐的温度升高。
三、简答题
13.蒸粽子时将碗倒扣在盛有适量水的锅中当支架,把装有粽子的盘子放在上方如图。蒸好后打开锅盖,看到锅盖内表面有许多小水珠。
(1)锅盖内表面为什么有许多小水珠?
(2)蒸粽子用什么方式改变物体的内能?
【答案】见解析
【详解】(1)锅中温度较高的水蒸气遇到温度较低的锅盖,放出热量,液化形成小水珠,附着在锅盖内表面。
(2)蒸粽子时,粽子吸收热量,通过热传递的方式改变粽子的内能。
14.请分析在以下过程中,冰粒、火箭箭体和子弹的内能是在增大还是减小?机械能在增大还是减小?
(1)云中形成的冰粒在下落中,温度渐渐升高变成了雨滴。
(2)火箭从地面向上发射过程中,火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
(3)飞行的子弹,击中一块木板后嵌在木板中,温度逐渐降低。
【答案】见解析
【详解】(1)云中形成的冰粒在下落中,温度渐渐升高变成了雨滴,其内能逐渐增大;在下降过程中,一部分机械能转化为内能,机械能减小。
(2)火箭从地面向上发射过程中,火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高,其内能增大;火箭上升的过程中,速度增大,高度增大,所以火箭箭体的动能和重力势能都变大,其机械能变大。
(3)子弹击中一块木板后,子弹和木块的温度都升高,此时消耗了子弹的机械能,转化为子弹和木块的内能,子弹和木板的内能都增大,子弹的机械能减小。
15.如图所示为生活中常用的热水瓶。冬天,刚装入沸水、盖紧瓶塞的热水瓶,有时盖着的软木塞会弹起来,同时瓶口出现“白雾”。请你利用所学的物理知识:
(1)说明软木塞弹起过程的能量转化情况;
(2)解释瓶口出现“白雾”的原因。
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)冬天,刚装入沸水、盖紧瓶塞的热水瓶,瓶内气体温度升高,内能增大,瓶内气体膨胀对瓶塞做功,把瓶塞顶出瓶口,将气体的内能转化为软木塞的机械能。
(2)当软木塞弹出时,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,水蒸气温度降低液化形成了小水滴。
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第2讲 内能
【考情分析】
考点(知识点) 重要程度 考情分析 本讲教学目标 升学教学目标
内能 ★★☆ 理解能力 理解 理解
物体内能的改变 ★★☆ 理解能力 理解 掌握
温度、热量、内能的比较 ★★☆ 分析能力 掌握 理解
注:★☆☆:普通考点知识点;★★☆:中考、高考高频考点;★★★:中高考重点、难点、必考点;
【知识导图】
【知识梳理】
知识点一、内能
分子动能
(1)定义:物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。
(2)影响因素:温度。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。
2. 分子势能
(1)定义:由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。
(2)影响因素:分子间的距离。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的体积有关。
3. 内能
1. 定义:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
2. 内能的单位:焦耳,简称焦,符号J。
3. 一切物体都有内能。
4. 影响内能的因素
①温度是影响物体内能最主要的因素,同一个物体,它的温度越高,内能越大;
②物体的内能跟质量有关。在温度一定是,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大。
③物体的内能还与物体的体积有关。在质量一定时,物体的体积越大,分子间的势能就越大,物体的内能就越大。
④同一物质,在不同的状态下,所具有的内能就越大。
5.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时,被举高时,发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能,一定具有内能; 物体的内能和机械能之间可以互相转化
【例1】某物体具有的动能为a焦,内能为b焦,分子总动能为c焦,重力势能为d焦,弹性势能为e焦,则它的机械能为___________ 焦,分子总势能___________ 焦。
[变式1]下列说法正确的是( )
A.一个小球的运动速度越快,它的分子动能越大
B.两个铅块被紧压在一起,此时两铅块的原子之间只存在斥力不存在引力
C.扩散现象就是分子热运动,分子热运动就是扩散现象
D.气体、液体和固体之间均能发生扩散现象
[变式2]南极是世界上最冷的地方,常年平均气温是-25oC,一天,南极上的小企鹅豆豆和丁丁(见图)之间发生了一次有趣的对话,他们的部分说法如下,其中正确的是( )
A.豆豆:呵呵,我们这里太冷了,冰山肯定没有内能了
B.丁丁:你说的太对了,这么冷的地方,组成冰山的分子也都停止运动了,哪会有内能呢!我们应该抱团取 ,以便把我的温度传给你
C.丁丁:呵呵,我们嘴里呼出了好多“白汽”,这“白汽”就是传说中的水蒸气吧
D.豆豆:我听人说啊,嘴里呼出的“白汽”是由水蒸气遇冷液化形成的小水珠组成的
【例2】甲、乙两杯水温度各为40℃、80℃,下列说法正确的是( )
A.只有加热才能使水升温 B.甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小 D.甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
[变式1]关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.静止的物体没有动能也没有内能
B.静止的物体没有动能但有内能
C.物体的运动速度越大,具有的内能越多
D.温度高的物体一定比温度低的物体具有的内能大
4.(多选)四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小,下列判断正确的是( )
A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能 B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C.c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能 D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
知识点二:物体内能的改变
热传递可以改变物体的内能
热传递:温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
热传递的条件:物体之间存在温度差。
传递的方向:能量从高温物体传递给低温物体。
传递的结果:高温物体的内能减少,低温物体的内能增加,持续到物体的温度相同为止。
知识诠释
热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不是某种热的物质;
热传递是把内能由高温物体传递给低温物体,不是由内能多的传递给内能少的物体。
做功可以改变物体的内能
对物体做功,物体内能增加;
物体对外做功,物体内能减少。
注意:做功不一定能使物体的内能增加,关键是看物体消耗的能量能否转化为物体的内能。例如:举重。
通过做功和热传递这两种方法都可以改变物体的内能。
物体内能变化的标志
温度变化。对同一物体来说,温度升高,内能一定增加;温度降低,内能一定减小。
状态变化。晶体融化,水沸腾时,温度不变,但内能增加。因此,不能仅从温度变化上判断内能是否变化。
【例3】如图所示,这是我国古老的医疗技法─刮痧,当刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过 ___________方式增加身体的内能;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药物渗入人体的速度 ___________(选填“加快”“减慢”或“不变”);这说明分子的热运动与物体的 ___________有关。
[变式1]如图是我们学习改变内能方式做的一个实验,迅速下压活塞时,筒中的硝化棉会燃烧起来,下列有关说法正确的是( )
A.压缩到底部硝化棉燃烧后手会有被上推的感觉,此时筒内空气内能减少
B.缓慢压缩空气也能看见硝化棉燃烧
C.筒壁会发热是通过做功方式实现的
D.硝化棉内能增加是通过做功的方式实现的
[变式2]如图所示,把图钉按在铅笔的一端,手握铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦,然后用手轻触钉帽,感觉钉帽的温度明显升高了,甚至发烫。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.钉帽的温度升高,内能不变 B.此实验中改变图钉钉帽内能的方式是热传递
C.摩擦后钉帽的分子热运动更剧烈 D.钉帽的内能的大小等于钉帽克服摩擦力做功的多少
【例4】烩面是河南特色美食,它是一种荤、素、汤、菜、饭兼而有之的传统风味小吃,汤好面筋道,营养高,味道鲜美,经济实惠,遍及全国。闻到烩面的香味说明________;煮面过程中,是通过________(选填“做功”或“热传递”)的方式,改变了面的内能。
[变式1]如图所示是制作“拔丝地瓜”时的情景,“拔丝地瓜”闻起来甜香浓郁,这是 _____现象;制作过程中,地瓜的内能 _____;夹起一块地瓜会拉出很长的丝,是因为分子间存在 _____。
[变式2]肉夹馍是陕西特色美食之一。加热肉夹馍时,通过 ______的方式改变了肉夹馍的内能。肉夹馍加热后香味四溢,这是 ______现象。
【例5】下列关于热现象的说法正确的是( )
A.一个物体内能增加,一定是从外界吸收了热量
B.热传递过程中,热量只能从内能大的物体传给内能小的物体
C.一杯开水慢慢变凉,其内能减小
D.温度相同的两物体间也能发生热传递
[变式1]小明要中考了,爸爸亲自下厨为他做好吃的鱼香肉丝,以下情景中说法正确的是( )
A.爸爸打开冰箱拿出肉来,只见冷冻的肉上冒出很多“白气”,这是冰升华形成的
B.爸爸把肉放在温水中快速解冻,这是由于冰熔化吸热的原因
C.爸爸在铁锅里翻炒肉丝把菜炒好,是利用做功的方式改变物体内能
D.菜炒好后小明尝了一小口,感觉很烫嘴,是因为它含有大量的热量
[变式2]下列与内能有关的说法,正确的是( )
A.0℃的冰没有内能
B.对物体做功,其内能一定增加
C.在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体
D.水在沸腾过程中,吸收热量温度不变,内能不变
知识点三: 温度、热量、内能三者之间的区别于联系
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上,表示物体的冷热程度; 微观上,反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”,“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
联系 (1)温度反映了内能的大小,热量反映了内能变化了多少; (2)物吸收热量,内能会增加,温度不一定升高,如晶体熔化;物放出热量,内能会减少,但物体温度不一定降低,如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时,其内能一定增加或减少
四个不一定 (1)一个物体的内能增加或降低时,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程; (2)一个物体的内能增加或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是外界对物体做功或物体对外界做功; (3)一个物体吸收或放出热量时,内能增加或减少,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程; (4)一个物体温度升高或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是因为做功,如摩擦生热或物体对外界做功
【例6】下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )
A.物体吸收热量温度一定升高 B.100℃水的内能比0℃的内能大
C.水的温度越高,所含热量越多 D.物体的内能一定不会为零
[变式1]关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.0℃的冰比0℃的水含有的内能少 B.一个物体温度升高,它的内能增加
C.物体的温度越低,所含的热量越少 D.两物体发生热传递时,高温物体将温度传递给低温物体
[变式2]关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度为0℃的冰内能为零 B.温度高的物体含有的热量多
C.物体吸热后温度一定升高 D.温度相同的物体间不发生热传递
【题型演练】
1.2022年下半年,新冠疫情在我国多地点状发生。新冠病毒不断变异且传播性越来越强,接种疫苗、戴口罩、勤洗手,勤消毒、勤通风是预防感染新冠病毒的有效措施。下列说法正确的是( )
A.新型冠状病毒肺炎有多种传播途径,属于扩散现象
B.发热时用敷湿毛巾的方式降温是利用做功改变内能
C.闻到消毒水味道,是因为分子在不停地做无规则运动
D.新冠疫苗在运输途中采用低温冷藏,此时内能为零
2.如图所示是历史悠久、价格实惠、味道独特、文明全国的万州格格,下列说法正确的( )
A.格格冒出的“白气”是由水蒸气汽化形成的
B.格格下面的锅是用铁做的,是利用铁的比热容大
C.在蒸格格的过程中,格格温度升高是通过热传递改变的
D.格格下面铁锅中已沸腾的水温度一直升高,内能增大
3.下列事例中,改变内能的方式与其他项不同的是( )
A.将一个铁球放入热油中,铁球的温度升高 B.轿车刹车过程中,刹车片的温度升高
C.冬天人们在室外晒太阳,感觉暖和 D.把一杯水放进冰箱冷藏室,水的温度降低
4.下列过程中,属于热传递改变物体内能的是( )
A.用砂轮磨刀,有火星迸出 B.反复锤打铁片,铁片升温
C.通过热、冷水混合,使冷水升温 D.用打气筒给轮胎打气,筒壁会发热
5.2022年12月4日,“神舟十四号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图是返回舱在进入大气层时要通过一段黑障区,这段时间飞船被烧成一个大火球,而舱内的航天员和设备却安然无恙。下列说法正确的是( )
A.飞船“燃烧”是通过热传递的方式增加了内能
B.飞船通过黑障区时克服摩擦做功,机械能转化为内能
C.飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化,放出了大量的热保护了飞船
D.飞船通过黑障区过程是惯性造成的,所以飞船重力没有做功
6.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,所含的热量越多 B.物体内能增大,不一定从外界吸收热量
C.水凝固成冰的过程中,温度不变,内能也不变 D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
7.下列各图所列举的事例中,属于热传递改变物体内能的是( )
A.冬天搓手,手会变暖和 B.向瓶内打气,瓶内气温升高
C.对试管加热,管内水温升高 D.钻木取火
8.下列生活中热现象的说法正确的是( )
A.正在熔化的蜡烛,吸收热量,温度要发生改变
B.北方美丽的雾凇,是空气中的水蒸气凝固形成的
C.寒冷的冬天搓手取暖,是通过热传递改变手的内能
D.人们吹电风扇感到凉爽,是因为电风扇降低了气温
9.仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是( )
A.甲杯中水的内能多 B.乙杯中水的内能多
C.甲杯和乙杯中水的内能一样多 D.无法判断
二、填空题
10.在现代机械制造行业中,“热融紧固”技术得到广泛应用。如图所示,使铜螺纹钉压紧在金属板材表面上高速旋转,采用______(做功/热传递)的方式使其瞬间达到上千摄氏度高温,板材局部出现______(填物质变化名称)现象,铜螺纹钉完全拧入板材后停止转动,经冷却板材就牢牢套住螺纹钉。
11.过春节时,同学们喜欢燃放鞭炮,但一定请注意安全!有一种鞭炮,不需用火去点燃,只要稍用力将它甩向地面,鞭炮就可以爆响。鞭炮与地面发生碰撞时,通过________的方式,将它的机械能转化为_______能。
12.液化石油气在常温下装入罐中时,是采取 ______的方法使气体液化,向钢罐里充气时,钢罐的温度是 ______(升高/不变/降低)的,原因是 ______。
三、简答题
13.蒸粽子时将碗倒扣在盛有适量水的锅中当支架,把装有粽子的盘子放在上方如图。蒸好后打开锅盖,看到锅盖内表面有许多小水珠。
(1)锅盖内表面为什么有许多小水珠?
(2)蒸粽子用什么方式改变物体的内能?
14.请分析在以下过程中,冰粒、火箭箭体和子弹的内能是在增大还是减小?机械能在增大还是减小?
(1)云中形成的冰粒在下落中,温度渐渐升高变成了雨滴。
(2)火箭从地面向上发射过程中,火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
(3)飞行的子弹,击中一块木板后嵌在木板中,温度逐渐降低。
15.如图所示为生活中常用的热水瓶。冬天,刚装入沸水、盖紧瓶塞的热水瓶,有时盖着的软木塞会弹起来,同时瓶口出现“白雾”。请你利用所学的物理知识:
(1)说明软木塞弹起过程的能量转化情况;
(2)解释瓶口出现“白雾”的原因。
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