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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：（2023九上·舟山开学考）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。
（1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。其工作原理是将水的 能转化为水的重力势能；
（2）如图是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过 的方式改变内能，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。
【答案】（1）动（2）做功；增大
【解析】（1）根据能量转化的知识分析解答；
（2）改变物体内能的方法：①做功，本质为能量的转化；②热传递，本质为能量的转移。外界对物体做功，物体内能增大，温度升高；物体对外界做功，物体内能减小，温度降低。
【解答】（1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。其工作原理是将水的动能转化为水的重力势能；
（2）图是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过做功的方式改变内能，使筒内空气内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。
变式1：（2023九上·柯城期末）下列事例中，通过做功来改变物体内能的是（ ）
A．金属勺放在热汤中
B．食品放入冰箱
C．取暖器旁的物体温度升高
D．反复弯折铁丝
【答案】D
【解析】做功改变物体内能的本质是能量的转化，热传递改变物体内能的本质是能量的转移。
【解答】A.金属勺放在热汤中，热汤将热量传递给金属勺，属于热传递，故A不合题意；
B.食品放入冰箱中，食品的热量被冰箱吸收，属于热传递，故B不合题意；
C.取暖器旁的物体温度升高，则取暖器的热量被物体吸收，属于热传递，故C不合题意；
D.反复弯折铁丝，通过做功的形式将机械能转化为内能，属于做功，故D符合题意。
变式2：（2022九上·镇海区期末）如图为“蒸汽对外做功的实验”，水蒸气把软木塞冲开的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气膨胀做功，使水蒸气的内能增加 B．水蒸气膨胀做功，消耗了水蒸气的内能
C．水蒸气进行热传递，使水蒸气内能增加 D．水蒸气进行热传递，水蒸气的温度不变
【答案】B
【解析】当对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大；当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小。
【解答】根据图片可知，水蒸气膨胀对软木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，此时水蒸气的内能减小，温度降低，故A、C、D错误；
由于水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞机械能，消耗了水蒸气的内能，故B正确。
变式3：（2023九上·金华期末）能量的转化事实在学习和生活中比比皆是，完成下列关于能量转化的问题：
（1）李白在《望庐山瀑布》中写道： “日照香炉生紫烟”，这是通过 (选填“做功”或 “热传递”)的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出。瓶塞被喷出过程中的能量转
化与汽油机的 冲程中的能量转化相同。
【答案】（1）热传递（2）做功
【解析】（1）做功改变物体内能的本质为能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移；
（2）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。
【解答】（1）“日照香炉生紫烟”，这是通过热传递的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出，此时将水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，这和汽油机的做功冲程的能量转化相同。
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：（2023九上·余姚期末）关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（ ）
A．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动
B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
C．一个物体温度升高了，它的内能一定增加
D．物体的质量越大，温度越高，它的比热容就越大
【答案】C
【解析】根据温度、热量、内能等的关系判断即可。
【解答】A.一切物体都有内能，一切分子都在不停的做无规则运动，故A错误；
B.当冰块到达熔点后继续吸热，则它的温度不变，而开始熔化，故B错误；
C.物体温度升高，内能一定增大，故C正确；
D.比热容是物质的一种性质，只与物质的种类和状态有关，与质量无关，故D错误。
变式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2：（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：（2023九上·余姚期末）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟，
（1）该取暖器消耗的电能为 焦耳；
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则这段时间房间里空气温度升高了 ℃ (数字准确到小数点后一位)。[空气的比热为1000J/(kg．℃)]
【答案】（1）1.44× 106 （2）4.8
【解析】（1）根据W=Pt计算；（2）根据Q=cm△t计算即可。
【解答】（1）该取暖器消耗的电能为：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J；
（2）根据Q=cm△t得到：1.44×106J×15%=1000J/(kg．℃)×45kg×△t；
解得：△t=4.8℃。
变式1：（2023九上·余姚期末）质量相同的砂石和铁，已知砂石的比热是铁的比热的2倍，如果铁吸收热量后温度升高了48℃，那么砂石吸收同样多的热量，其温度升高（ ）
A．12℃ B．24℃ C．48℃ D．96℃
【答案】B
【解析】两者吸收同样多的热量
A、其他条件相同时，因为砂石的比热是铁的两倍，所以温度的升高量应该是0.5，故A错误；
B、其他条件相同时，因为砂石的比热是铁的两倍，所以温度的升高量应该是0.5，故B正确；
C、其他条件相同时，因为砂石的比热是铁的两倍，所以升高的温度不可能相同，故C错误；
D、其他条件相同时，因为砂石的比热是铁的两倍，所以升高的温度应该要低，故D错误。
变式2：（2023九上·三台期末）两个不同的物体，甲的质量为1kg，乙的质量为2kg，两者温度都升高1℃，吸收热量如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．乙的比热容为 B．甲的比热容小于乙的比热容
C．甲的比热容等于乙的比热容 D．如果两者温度都降低1℃，他们将放出相同的热量
【答案】C
【解析】A. 乙的比热容 =2000J/(Kg·℃)，A错误
B. 甲的比热容=2000J/(Kg·℃)，甲和乙的比热容相等，B错误
C. 甲和乙的比热容相等，C正确
D. 由于甲和乙的比热容相等，但甲的质量比乙要小，根据Q=cm t，两者温度都降低1℃，甲释放的热量要小于乙，D错误
变式3：（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。
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：（2023九上·拱墅期末）如图甲所示为我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过 的方式，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。如图乙所示为单缸四冲程汽油机工作过程中的四个冲程，其中 （选填字母）与上述套筒内空气温度升高过程中能量的转化是一致的。
【答案】做功；增大；C
【解析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递。前者的本质是能量的转化，后者的本质是能量的转移。
（2）在四冲程内燃机中，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。
【解答】（1）如图甲所示为我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过做功的方式，使筒内空气内能增大，温度升高。
（2）取火器将机械能转化为内能，这和汽油机的压缩冲程能量转化相同，故选C
变式1：（2023九上·宁海期末）C919大飞机是中国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机。飞机发动机吸入空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生的热气体被喷出，为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与下列汽油机四个冲程中相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】根据能量转化的知识，结合热机的工作过程分析判断。
【解答】飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生的热气体被喷出，从而为飞机提供动力，这个过程中将内能转化为机械能。
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.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。
变式2：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。
变式3：（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。
考点五、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。
典例1：（2022九上·杭州期中）如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃，水的比热容是4.2×103J/kg/℃，求：
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×107J/kg）【答案】（1）解：Q吸=cm△t=4.2×103J/kg/℃×50kg×（50℃-10℃）=8.4×106J
（2）解：热水器的效率为： ×100%=30%
（3）解：m= = =0.8kg
【解析】（1）根据公式Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）热水器的效率=；
（3）煤燃烧放出的热量等于水吸收的热量，再根据热值公式的推导式计算燃烧煤的质量。
变式1：（2022九上·镇海区期末）氢氧发动机可以为火箭腾飞提供“硬核”动力。
（1）为方便运输和储存，通常采用降温和 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）火箭发动机用液氢作燃料，燃烧产生高温高压气体，持续对火箭做功，将其送至指定轨道。某次火箭升空携带100kg液氢（氢气的热值为14.3×107J/kg），完全燃烧可放出 J的热量。
【答案】（1）加压；液化 （2）14.3×109
【解析】（1）根据液化的方法解答。物质由气态变成液态叫液化。
（2）根据Q=mq计算火箭放出的热量。
【解答】（1）方便运输和储存，通常采用降温和加压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）液氢完全燃烧放出的热量：Q=qm=14.3×107J/kg×100kg=14.3×109J。
变式2：（2023九上·拱墅期末）如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量；
（2）水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
【答案】（1）由Q=Vq可得，Q放=Vq=0.02m3×8.4×107J/m3=1.68×106J
（2）水吸收的热量为：Q吸=ηQ放=40%×1.68×106J=6.72×105J
（3）由Q吸=cm△t得，
水的质量为
【解析】（1）根据热值公式的推导式Q放=qV计算天然气完全燃烧放出的热量；
（2）根据公式 Q吸=ηQ放 计算水吸收的热量；
（3）根据公式 计算水壶中水的质量。
变式3：（2023九上·三台期末）小军学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是他仔细记录了家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于是在标准大气压下每天将30kg、20℃的水烧开。
（1）小明家每天烧水、做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3.0×107J/kg，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要多少千克的煤？
（3）小明家实际平均每天要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含0.5kg煤来算，他家实际用煤2kg，请你计算出小明家煤炉的效率。
【答案】（1）解：水吸收的热量：Q吸=cm水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×30kg×(100℃–20℃)=1.008×107J
（2）解：因为Q=mq，可得 m= =0.336kg
（3）解：他家每天实际用煤2千克，2kg煤完全燃烧放出的热量为
煤炉的效率：
【解析】热量公式Q吸=cm t，Q放=mq，q为燃料的热值
【解答】（1）根据Q吸=cm t带入计算即可
（2） 理论上煤燃烧释放的热量会被水全部吸收，即Q放=Q吸，在根据Q放=mq带入计算即可
（3）由于实际上煤燃烧产生的热量会有一部分散失到空气中了，因此存在一定的效率，效率，通过Q放=mq，先计算出Q放，再带入计算即可
1．（2023九上·三台期末）小王周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四缸四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（ ）
A．240个冲程，做了60次功 B．60个冲程，做了15次功
C．120个冲程，做了30次功 D．240个冲程，做了30次功
【答案】A
【解析】发动机的四个冲程分别为：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程。发动机每转动半圈完成一个冲程，每转动两圈完成四个冲程，为一个工作循环，做一次功，故转2圈做一次功。
【解答】A.汽车的转速为1800r/min，说明一分钟转了1800圈，1s转动30圈，因此每个缸1s内完成60个冲程，做了15此功，四个缸就完成240冲程，做60次功，A正确，B.C.D错误
2．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，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。
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.（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。
5．（2023九上·杭州期末）图甲～丁为汽油机的四冲程示意图，图①②为实验演示图，则下列说法正确的是（ ）
A．汽油机四冲程的工作过程为：丙→甲→丁→乙
B．四冲程中依靠飞轮惯性带动的冲程是甲、乙、丙
C．甲、丁过程中能量转化均为机械能转化为内能
D．①演示实验可模拟甲冲程，②演示实验可模拟丁冲程
【答案】D
【解析】（1）根据活塞的运行方向和气门的关闭情况确定冲程的名称；
（2）（3）（4）根据热机的能量转化判断。
【解答】A.甲：火花塞点火为做功冲程；乙：排气门打开为排气冲程；丙：进气门打开，为吸气冲程；丁：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，则顺序为：丙→丁→甲→乙，故A错误；
四冲程内燃机的压缩冲程，将机械能转换为内能；做功冲程，将内能转换为机械能，则①模拟甲，②模拟丁，故C错误，D正确；
只有做功冲程获得能量，其它都靠惯性完成，故B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.（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。
9．（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。
10．（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。
11.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。
12.（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℃。
13.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
14．（2023九上·余姚期末）电磁炉有方便、高效、节能、卫生、安全的性能，已成为广受欢迎、普遍使用的新型灶具。在家庭电路上使用功率为1500W的电磁炉来烧水，将1kg20℃的冷水加热到100℃，需4分钟。求。
（1）水吸收的热量。
（2）电流做的功。
（3）电磁炉的效率。[c水＝4.2×103J/（kg ℃））]
【答案】（1）解：水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
答：水吸收的热量为3.36×105J。
（2）解：消耗的电能：W＝Pt＝1500W×4×60s＝3.6×105J；
答：电流做的功为3.6×105J。
（3）解：电磁炉的效率： 。
答：电磁炉的效率为93.3%。
【解析】（1）水吸收的热量可根据题中已知的水的质量，比热，升高的温度直接利用热量的计算公式Q=cmt求解。
（2）电流做的功可根据W=Pt求解。
（3）电磁炉工作时将电能转化成内能，所以有用功就是获得的内能，总功就是消耗掉的电能，效率是有用功和总功的比值。
15．（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。
16．（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。
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热传递实质：内能从高温(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：（2023九上·舟山开学考）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。
（1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。其工作原理是将水的 能转化为水的重力势能；
（2）如图是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过 的方式改变内能，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。
变式1：（2023九上·柯城期末）下列事例中，通过做功来改变物体内能的是（ ）
A．金属勺放在热汤中 B．食品放入冰箱
C．取暖器旁的物体温度升高 D．反复弯折铁丝
变式2：（2022九上·镇海区期末）如图为“蒸汽对外做功的实验”，水蒸气把软木塞冲开的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气膨胀做功，使水蒸气的内能增加 B．水蒸气膨胀做功，消耗了水蒸气的内能
C．水蒸气进行热传递，使水蒸气内能增加 D．水蒸气进行热传递，水蒸气的温度不变
变式3：（2023九上·金华期末）能量的转化事实在学习和生活中比比皆是，完成下列关于能量转化的问题：
（1）李白在《望庐山瀑布》中写道： “日照香炉生紫烟”，这是通过 (选填“做功”或 “热传递”)的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出。瓶塞被喷出过程中的能量转
化与汽油机的 冲程中的能量转化相同。
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：（2023九上·余姚期末）关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（ ）
A．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动 B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
C．一个物体温度升高了，它的内能一定增加 D．物体质量越大，温度越高，比热容就越大
变式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2：（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：（2023九上·余姚期末）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟，
（1）该取暖器消耗的电能为 焦耳；
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则这段时间房间里空气温度升高了 ℃ (数字准确到小数点后一位)。[空气的比热为1000J/(kg．℃)]
变式1：（2023九上·余姚期末）质量相同的砂石和铁，已知砂石的比热是铁的比热的2倍，如果铁吸收热量后温度升高了48℃，那么砂石吸收同样多的热量，其温度升高（ ）
A．12℃ B．24℃ C．48℃ D．96℃
变式2：（2023九上·三台期末）两个不同的物体，甲的质量为1kg，乙的质量为2kg，两者温度都升高1℃，吸收热量如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．乙的比热容为 B．甲的比热容小于乙的比热容
C．甲的比热容等于乙的比热容 D．如果两者温度都降低1℃，他们将放出相同的热量
变式3：（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？
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：（2023九上·拱墅期末）如图甲所示为我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过 的方式，使筒内空气内能 ，温度升高，达到艾绒的着火点。如图乙所示为单缸四冲程汽油机工作过程中的四个冲程，其中 （选填字母）与上述套筒内空气温度升高过程中能量的转化是一致的。
变式1：（2023九上·宁海期末）C919大飞机是中国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机。飞机发动机吸入空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生的热气体被喷出，为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与下列汽油机四个冲程中相同的是（ ）
A． B． C． D．
变式2：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。
变式3：（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。
考点五、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。
典例1：（2022九上·杭州期中）如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃，水的比热容是4.2×103J/kg/℃，求：
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×107J/kg）
变式1：（2022九上·镇海区期末）氢氧发动机可以为火箭腾飞提供“硬核”动力。
（1）为方便运输和储存，通常采用降温和 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）火箭发动机用液氢作燃料，燃烧产生高温高压气体，持续对火箭做功，将其送至指定轨道。某次火箭升空携带100kg液氢（氢气的热值为14.3×107J/kg），完全燃烧可放出 J的热量。
变式2：（2023九上·拱墅期末）如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量；
（2）水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
变式3：（2023九上·三台期末）小军学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是他仔细记录了家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于是在标准大气压下每天将30kg、20℃的水烧开。
（1）小明家每天烧水、做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3.0×107J/kg，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要多少千克的煤？
（3）小明家实际平均每天要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含0.5kg煤来算，他家实际用煤2kg，请你计算出小明家煤炉的效率。
1．（2023九上·三台期末）小王周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四缸四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（ ）
A．240个冲程，做了60次功 B．60个冲程，做了15次功
C．120个冲程，做了30次功 D．240个冲程，做了30次功
2．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．
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.（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
5．（2023九上·杭州期末）图甲～丁为汽油机的四冲程示意图，图①②为实验演示图，则下列说法正确的是（ ）
A．汽油机四冲程的工作过程为：丙→甲→丁→乙
B．四冲程中依靠飞轮惯性带动的冲程是甲、乙、丙
C．甲、丁过程中能量转化均为机械能转化为内能
D．①演示实验可模拟甲冲程，②演示实验可模拟丁冲程
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.（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。
9．（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。( )
10．（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”）
11.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·℃)]
12.（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。
13.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。
14．（2023九上·余姚期末）电磁炉有方便、高效、节能、卫生、安全的性能，已成为广受欢迎、普遍使用的新型灶具。在家庭电路上使用功率为1500W的电磁炉来烧水，将1kg20℃的冷水加热到100℃，需4分钟。求。
（1）水吸收的热量。
（2）电流做的功。
（3）电磁炉的效率。[c水＝4.2×103J/（kg ℃））]
15．（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。
16．（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。
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