广东省2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第12讲 内能 内能的利用（含答案）

第12讲 内能 内能的利用
【回归教材】
知识清单
考点1 分子热运动
1.扩散现象
(1)定义: 物质在 时,彼此 的现象叫作扩散现象。扩散现象说明分子在 运动,分子间存在 。
(2)影响因素:扩散现象的剧烈程度与 有关,温度越高,扩散现象越 。
2.分子热运动:一切物质的分子都在不停地做 的运动。温度越高,分子运动就越剧烈。由于分子运动跟温度有关,因此分子的这种无规则运动也叫作分子的热运动。
3.分子间的作用力:分子间不仅存在 力,还存在 力。
4.分子动理论:物质是由 组成的;一切物质的分子都在 地做 运动;分子间存在相互作用的 和 。
考点公关
例题1 世界上的一切物体,无论是一粒沙、一滴水、还是一朵花……都是由大量分子组成的,下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是 ( )
A.沙尘暴起,飞沙满天
B.寒冬,雪花漫天飞舞
C.阳春三月,花香袭人
D.丰收季节,麦浪起伏
【答案】1.(1)不同　相互接触　进入对方　不停地做无规则　间隙
(2)温度　剧烈
2.无规则
3.吸引　排斥
4.分子　永不停息　无规则　引力　斥力
例题1　C
考点2 内能
1.内能:构成物体的所有分子,其热运动的 与 的总和,叫作物体的内能。单位:焦耳(J)。
(1)理解:一切物体都具有内能,内能不可能为0。
(2)影响因素:质量、温度、物质种类、体积。
2.物体内能的改变方式
改变方式 热传递 做功
联系 热传递和做功对物体内能的改变是等效的
实质 能量的转移 能量的转化
理解 发生条件:存在① 。热量总是从高温物体传递到低温物体 外界对物体做功,物体的内能② ;物体对外界做功,物体的内能③
举例 哈气取暖、烤火、火炉烧水等 搓手取暖、钻木取火、拉锯时锯条发热等
3.热量:在热传递过程中, 的多少叫作热量。单位:焦耳(J)。
考点公关
例题2 下列实例中,属于做功改变物体内能的是 ( )
A.将热牛奶倒入玻璃杯中,玻璃杯温度升高
B.经阳光暴晒后的柏油路面,其温度升高
C.反复弯折铁丝,弯折处温度升高
D.用热水袋暖手,手的温度升高
思路点拨
利用做功的方式改变物体内能的条件是有力的作用,并且在力的方向上移动了距离;利用热传递的方式改变物体内能的条件是两个物体之间存在着温度差。
【答案】1.动能　分子势能
2.①温度差　②增大　③减小
3.传递能量
例题2　C
考点3 比热容和热值
名称 比热容 热值
定义 一定① 的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度② 之比 某种燃料③ 放出的热量与其质量之比
公式 Q吸(放)=④ Q=⑤
单位 J/(kg· ℃) J/kg(气体燃料时是J/m3)
物理意义 水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是⑥ kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为⑦ J 氢的热值为1.4×108 J/kg,它表示的物理意义是⑧ kg的氢完全燃烧所放出的热量为⑨ J
影响因素 比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关 热值是燃料的一种属性,只与燃料的种类有关,与燃料的形状、体积、质量、是否充分燃烧无关
【答案】①质量　②乘积　③完全燃烧　④cmΔt升高(降低)　⑤qm　⑥1　⑦4.2×103　⑧1　⑨1.4×108
考点4 热机
1.热机:利用 做功的机械叫作热机。
(1)分类:蒸汽机、内燃机、火箭发动机等。
(2)工作原理:燃料的化学能内能机械能
2.内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,分为汽油机和柴油机。
内燃机的工作过程(汽油机)
冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
示意图
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞 向下 向上 向下 向上
能量转化 \ ① →② ③ →④ \
工作循环 一个工作循环、活塞往复运动⑤ 次,曲轴转动⑥ 圈,对外做功⑦ 次,使汽车获得动力的是⑧ 冲程
【答案】1.内能
2.①机械能　②内能　③内能　④机械能　⑤2　⑥2　⑦1　⑧做功
考点5 热机效率
1.定义:热机工作时,用来做 的那部分能量与燃料 放出的热量之比,叫作热机的效率,用符号η表示。
2.公式:η=×100%。
3.提高热机效率的途径:一是减小各种热量损失;二是减小摩擦,保持良好的润滑;三是尽可能使燃料充分燃烧。
【答案】1.有用功　完全燃烧
核心突破
比热容、热值及其计算
解题思维导图
例题 合理分类和利用垃圾可以变废为宝,在一定条件下,1 kg垃圾能“榨”出0.17 kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J;如果这些热量的42%被水吸收,则可以使 kg的水从20 ℃升高到100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
思维破冰
(1)根据Q放=mq得出燃料油完全燃烧释放出的热量;(2)根据Q吸=Q放×42%得出水吸收的热量,根据Q吸=cm水Δt可知水的质量。
变式训练
1.如图所示,小雨起床给家人煮汤圆,为将锅中初温为20 ℃、质量为2 kg的水烧开,水至少需要吸收 J的热量,若燃气灶的加热效率为50%,则需要消耗 m3的天然气。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=8.4×107 J/m3,水面上方的气压为1个标准大气压]
2.小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),此过程中水吸收的热量为 J。已知天然气的热值为4.0×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则此次燃气灶烧水的效率为 %。
3.小宁同学学习了燃料的热值后,很想知道家中使用的天然气的热值是多少,于是,他在家里将装有2×10-3 m3水的水壶放到天然气灶上去加热,如图所示,用温度计测量水从20 ℃加热至80 ℃的过程中,观察到天然气表的数字变化了0.035 m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%。已知水的密度ρ=1×103 kg/m3,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)求水壶里水的质量;
(2)求在这个过程中水吸收的热量;
(3)天然气的热值是多少J/m3
【答案】例题　6.8×106　8.5
变式训练　
1.6.72×105　0.016
【解析】1个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水至少需要吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J,根据η=×100%=×100%,需要消耗天然气的体积V===0.016 m3。
2.1.68×105　42
【解析】水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(60 ℃-20 ℃)=1.68×105 J;天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=4.0×107 J/m3×0.01 m3=4×105 J,加热效率η=×100%=×100%=42%。
3.【解】(1)由ρ=可得水的质量:
m=ρV水=1×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg
(2)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃-20 ℃)=5.04×105 J
(3)已知天然气灶的效率约为η=36%,由η=×100%可得天然气完全燃烧放出的热量:
Q放===1.4×106 J
天然气的热值:
q===4×107 J/m3
【实验探究】
回归教材——图说物理
教材图片 考查内容
四溢的花香引来了长喙天蛾采蜜,它们能闻到阵阵花香,是由于花香分子在
冬天摩擦双手是利用 的方式改变内能。向手上哈气是利用 的方式改变内能
当塞子跳起来时,可以看到瓶内出现白雾。在这个过程中,气体膨胀对外做功,温度 ,内能
如图所示,小华从滑梯上滑下时,臀部温度升高,内能 (选填“增大”或“减小”),这是通过 的方式改变物体的内能
把一块很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,让玻璃板的下表面接触水面,如图所示,然后用力向上拉,使玻璃板离开水面,发现弹簧测力计的读数 (选填“大于”、“小于”或“等于”)玻璃板自重。这说明分子之间存在
【答案】不停地做无规则运动　做功　热传递　降低　减小　增大
做功　大于　引力
【真题精粹】
考向1分子动理论(6年4考)
1.(2020·江西)下列说法正确的是 ( )
A.敲碎煤块使煤充分燃烧能提高煤的热值
B.汽车在减速过程中,惯性减小,动能减小
C.当仅有热传递时,物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减小
D.与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为丝绸的正电荷转移到玻璃棒上
2.(2019·江西)当液体温度升高时,其分子 加剧,以至于表层中有更多的分子脱离液体分子的束缚跑到空气中去。气体分子间距很大,相互作用力很小,表现为气体没有固定的 和体积。
3.(2023·兰州)打开中药包会闻到淡淡的药香味,这是 现象。慢火熬制,等药汤沸腾后,药香味更加浓郁,这说明温度越高,分子的运动越 (选填“剧烈”或“缓慢”)。捆扎药包的细绳很难被拉断,是因为分子间存在 (选填“引力”或“斥力”)。
【答案】1.C　【解析】热值的大小只与燃料的种类有关,与燃料的燃烧情况无关,故A错误。汽车在减速过程中,质量不变,其惯性不变,速度减小,则动能减小,故B错误。当仅有热传递时,物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减小,故C正确。与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为在摩擦过程中玻璃棒失去了电子,故D错误。
2.热运动　形状
【解析】温度是分子热运动的标志,当温度升高时,分子热运动加剧,分子的平均动能增大;分子不停地做无规则运动就是分子热运动。固体分子间距很小,分子间作用力很大,表现为固体有固定的形状和体积;液体分子间距较小,分子间作用力较大,表现为液体有固定的体积,但是没有固定的形状;气体分子间距很大,分子间作用力很小,表现为气体没有固定的形状和体积。
3.扩散　剧烈　引力
考向2 改变内能的方式(6年5考)
4.(2021·江西)厉害了,我的国!2020年我国开启了航天新征程,“嫦娥五号”成功登月并顺利取回1731 g月壤样品。样品的质量不会随它的形状、状态、温度和 的改变而改变。如图所示,返回舱穿越大气层时温度升高,这是通过 的方式使其内能增加。
5.(2020·江西)给手机快速充电的过程中,主要是将电能转化为 能,过一会儿,充电器发烫,这是通过电流 的方式增大了物体的内能。
6.(2023·连云港)下列事例中,用热传递的方式来改变物体内能的是 ( )
A.古人钻木取火
B.冬天双手摩擦取暖
C.一杯热水慢慢变凉
D.人从滑梯滑下臀部发热
【答案】4.位置　做功
【解析】质量是物质本身的一种属性,不会随着形状、状态、温度和位置的改变而改变;返回舱穿越大气层的过程中,返回舱和大气摩擦生热,返回舱表面温度升高,这是通过做功的方式使其内能增加。
5.化学　做功
【解析】给手机快速充电的过程中会消耗电能,主要是将电能转化为化学能;充电器发烫,这是因为电流做功,一部分电能转化为内能。
6.C
考向3 比热容、热值及其计算(6年2考)
7.(2023·江西)如图所示,劳动课上,某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为25 ℃的水,水壶和电磁炉的部分参数如下表所示。[当时气压为一个标准大气压,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),g取10 N/kg]求:
(1)壶中水的质量;
(2)烧水时壶底的受力面积为100 cm2,壶对电磁炉的压强;
(3)当水刚好烧开时,水吸收的热量;
(4)电磁炉正常工作,若加热效率为84%,水刚好烧开所需的时间。
水壶 电磁炉烧水挡
净重:500 g 额定电压:220 V
容量:2 L 额定功率:2000 W
8.(2022·江西)如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气,该燃气灶烧水的
热效率为70%。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3]求:
(1)0.06 m3的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)以上过程中,水吸收的热量;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
【答案】7.【解】(1)水的体积:V=2 L=2 dm3=2×10-3 m3
由ρ=可知,水的质量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg
(2)壶和壶中水的总重:
G总=m总g=(2 kg+500×10-3 kg)×10 N/kg=25 N
烧水时壶对电磁炉的压力:F=G总=25 N
壶对电磁炉的压强:p===2500 Pa
(3)一个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×105 J
(4)由η=×100%可知,电磁炉消耗的电能:
W===7.5×105 J
由P=可知,水刚好烧开所用的时间:
t'===375 s
8.【解】(1)0.06 m3的天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=0.06 m3×4×107 J/m3=2.4×106 J
(2)水吸收的热量:
Q吸=ηQ放=70%×2.4×106 J=1.68×106 J
(3)根据Q吸=cm(t-t0)可知,密闭的锅内水烧开时的温度:t=+t0=+22 ℃=102 ℃
考向4 热机及其效率(6年1考)
9.(2022·江西)如图所示,这是同学们所画的几种情景示意图,其中错误的是 ( )
A.条形磁体的磁感线
B.水平仪上重锤受　到的重力G
C.四冲程内燃机的　压缩冲程
D.动力F的力臂L
【答案】9.BCD
【解析】图中条形磁体周围的磁感线从N极出发,回到S极,故A正确;重力的方向是竖直向下的,所以重锤悬挂在细线下,重力方向应与细线所在方向重合,图中重力方向与细线方向不重合,故B错误;图中一个气门关闭,一个气门打开,活塞向下运动,这是四冲程内燃机的吸气冲程,故C错误;图中力臂L与动力F不垂直,故D错误。
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