第11章 内能与热机 2025年中考物理沪科版一轮复习考点探究（福建）（含答案）
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| 名称 | 第11章 内能与热机 2025年中考物理沪科版一轮复习考点探究（福建）（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 379.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-31 19:39:03 | ||
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文档简介
第11章 内能与热机
【知识清单】
考点1内能
1.内能及其改变
(1)定义:物体内部所有分子热运动的 与 的总和,叫作物体的内能。
(2)决定因素:温度、状态和质量。
(3)改变方式: 和 。
热传递 做功
实质 内能的① 机械能和内能的相互②
生活举例 晒太阳、烧水做饭、哈气取暖 钻木取火、摩擦生热、搓手取暖
补充说明 热传递的条件:物体间存在③ ;高温物体放出热量,内能④ ,温度⑤ ;低温物体吸收热量,内能⑥ ,温度⑦ ,直到两物体温度相等为止 做功的两种情况:一是外界对物体做功,物体内能⑧ ,其他形式的能转化为⑨ ;二是物体对外界做功,物体内能⑩ , 能转化为其他形式的能
联系 做功和热传递改变内能是等效的,不知道改变内能的具体过程,就无法判断物体内能改变的原因
【提示】 由于分子在永不停息地做无规则运动,所以物体的内能永不为零,一切物体在任何时候都有内能。
2.热量
(1)概念:在热传递过程中,传递能量的多少叫热量,用Q表示。
(2)单位:焦耳(符号: )。
(3)温度、热量和内能的关系:
①物体的温度升高,内能增加,但不一定是吸收了热量。
②热量是一个过程量,不能离开热传递,通常用“吸收”“放出”等词描述,不能用“有”“含有”“物体的”等词描述。物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高。如晶体熔化、液体沸腾的过程。
③内能增加,不一定是吸收了热量。物体内能增加,温度不一定升高。
考点2比热容
定义:比热容是描述物质 的物理量。一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的
与它的 和升高的 乘积之比,叫作这种物质的比热容,用符号c表示。
2.公式及单位:c=。单位:焦耳每千克摄氏度,符号是 。
3.水的比热容
(1)意义:水的比热容是 ,它表示的物理意义是 。
(2)应用:制冷剂、取暖、调节气候。
(3)利用比热容计算热量:吸热公式——Q吸= ,放热公式——Q放= ,其中t0表示初温,t表示变化后的温度(即末温)。
【提示】 比热容与物质的种类和状态有关,与物质的质量大小、温度的高低、吸收或放出的热量的多少无关。
考点3热值
1.定义:燃料 放出的热量与燃料质量的 ,叫作这种燃料的热值。
2.公式:q=。变形式:Q=mq。热值的单位是 ,符号是 。
3.理解:
(1)酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示 。
(2)热值是燃料本身的一种特性,它与燃料的 有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
【提示】 对于气体燃料来说,热值q=,热值单位为J/m3。
考点4热机
1.热机
(1)定义:利用 做功的机械。
(2)原理:
(3)种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2.内燃机
(1)定义:燃料直接在汽缸内燃烧产生 的热机。
(2)分类:汽油机和柴油机。
(3)汽油机的四个工作冲程:
① 冲程 进气门② ,排气门③ ,活塞向④ 运动,汽油和空气的混合物进入汽缸
⑤ 冲程 进气门和排气门都⑥ ,活塞向⑦ 运动,将⑧ 能转化为⑨ 能
⑩ 冲程 进气门和排气门都 ,活塞向 运动,将 能转化为 能
冲程 进气门 ,排气门 ,活塞向 运动,排出汽缸内的废气
除了做功冲程是靠燃气推动活塞做功,其他三个冲程都是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的
3.热机效率
(1)定义:热机用来做 的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。
(2)公式:η=或η=。
(3)提高热机效率的途径:①让燃料尽可能充分燃烧,比如,将煤粒磨成煤粉,加大送风量等;②利用废气的能量;③机件间保持良好的润滑,减小摩擦。
【核心突破】
核心一 内能、温度、热量之间的关系
下列关于温度、热量和内能的说法正确的是 ( )
A.热量总是从高温物体传给低温物体
B.物体从外界吸收了热量,温度一定升高
C.物体温度越高,具有的热量越多
D.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
1.(大小比较)小亮测得甲、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.乙杯中水的热量一定比甲杯中水的热量多
D.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减少
核心二 热量的相关计算
(求热量和效率)某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了0.2 kg的燃气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),燃气的热值为 5×107 J/m3。问:
(1)燃气完全燃烧放出的热量是多少
(2)水吸收的热量是多少
(3)该热水器烧水的效率是多少
2.(逆向求解)太阳能具有安全、清洁、方便等特点,人们越来越广泛地使用它。已知某太阳能热水器的水箱接收太阳能2.4×107 J,水箱内装质量为50 kg、温度为30 ℃的水。水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试问:
(1)要完全燃烧多少千克的干木柴才能放出这些热量 (干木柴的热值q=1.2×107 J/kg)
(2)如果这些热量的42%被水吸收,可使水的温度升高到多少
从热量的理解、改变物体内能的方式、内能的影响因素以及温度、内能、热量三者的关系解答。
内能、温度、热量辨析及其联系
1.内能、温度和热量的区别:
(1)温度:一切物体任何时候都有温度。
(2)内能:能量的一种形式,可以转化或转移。物体的内能不会为零,通常用“具有”来修饰。
(3)热量:用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”表述。物体之间如果没有温度差,就没有热传递,就没有内能的转移,也就不存在“热量”。
2.用图理解内能、温度和热量的联系:
真题精粹——福建8年真题精选及拓展
考向1内能的改变方式 (8年5考)
1.(2024·福建)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 ( )
A.热水暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
2.(2020·福建)五月五,是端午,蒸角粽,挂菖蒲,香囊身边佩,龙舟水上浮。下列说法正确的是 ( )
A B C D
A.蒸角粽是用热传递的方式改变粽子的内能
B.挂在墙上的菖蒲只受重力
C.佩在身上的香囊只受绳子的拉力
D.龙舟依靠浮力向前运动
3.(2019·福建)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )
A.搓手会发热
B.用冷水冷却热鸡蛋
C.晒太阳取暖
D.给热咖啡加冰降温
4.(2022·福建)如图所示,这是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。
5.(2021·福建)电熨斗熨衣服是通过 的方式改变内能,提高衣服和其中水的温度。穿上熨好的衣服照镜子时,平面镜中的像与人大小 。
考向2比热容的理解和应用 (8年5考)
6.(2024·福建)水占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的 ( )
A.热值 B.密度
C.温度 D.比热容
7.(2023·福建)城市中修建人工湖和湿地公园,可以调节气温,这主要是利用水的 ( )
A.密度较大 B.沸点较高
C.比热容大 D.流动性好
8.(2020·福建)用冷水冷却汽车发动机,主要是利用水的 ( )
A.比热容大 B.密度大
C.凝固点低 D.沸点高
9.(2019·福建)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容/ (J·kg-1·℃-1) 4.2 ×103 2.1 ×103 2.1 ×103 0.88 ×103 0.39 ×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生变化,其比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
10.(2018·福建) 福建沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大,这主要是因为海水与砂石相比具有较大的 ( )
A.密度 B.内能 C.比热容 D.质量
考向3热量的相关计算 (8年2考)
11.(2023·福建节选)如图所示,民间有“做白粿迎新春”的传统习俗。制作白粿时,先将浸泡过的米放在木桶中蒸熟,再放入石臼中用木棰捶打,最后搓揉成形。据此回答问题。
蒸米时,木桶中米内能的增加是通过 方式实现的,完全燃烧10 kg的干木柴能释放出 J的热量。(干木柴的热值为1.2×107 J/kg)
12.(2018·福建)合理分类和利用垃圾可以变废为宝,在一定条件下,1 t垃圾能榨出170 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,燃烧时燃料油的化学能转化为 能。
若对该考向有疑问,详见“核心突破”核心二
考向4探究物质的吸热能力 (8年2考)
13.(2017·福建)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。
(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示。
(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收的热量。
(4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是 ;若使两者升高相同的温度,则 吸收的热量较多,由此可见, 的比热容较大。
14.(2022·福建)在探究“不同物质吸热的情况”实验中:
(1)用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水,使它们升高相同的温度,通过比较 来判断吸收热量的多少。
(2)加热10 min后,测得水的温度如图所示,该示数为 ℃。
(3)多次实验后得到的数据如下表,分析可得:质量相等的水和沙子,升高相同的温度,水比沙子吸收更 的热量。
升高的温度/℃ 5 10 15 20
加热水的时间/min 2.5 5 7.5 10
加热沙子的时间/min 1 2 3 4
(4)根据实验结论推理:沿海地区昼夜温差比内陆地区更 。
考向5热机的相关计算
15.(2017·福建)一辆汽车为50 km长的新建大桥进行通车测试,如图所示。汽车总质量为1.5 t,以100 km/h的速度匀速通过大桥,受到的阻力是所受总重的,全程消耗了4 kg的汽油。g取10 N/kg,求汽车通过大桥:
(1)所需的时间。
(2)牵引力所做的功。
(3)汽油机的效率。(q汽油=4.6×107 J/kg)
【热点预测】
1.扁肉是福建盛行的一种小吃。扁肉馅被木棒反复敲打后温度会升高,这是用 的方式改变内能;扁肉下锅做成热腾腾的扁肉汤,又是用 的方式改变内能。
2.把一个薄壁金属管固定在支座上,管中装一些乙醚,然后用塞子塞紧。把一根皮带缠在管子上,并迅速来回拉动皮带(如图)。你会看到什么现象 请你分析一下这其中所发生的物理过程。
3.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 ( )
A.图甲是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由图乙可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓,燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
【考向分析】 本题考查了内燃机四冲程的辨别、内燃机效率的计算及对热值的理解,属于基础题,符合新中考的内容导向。
4.“稻花香里说丰年”中描述的“稻花香”体现了物理学中的 现象。水稻育苗时,采用傍晚灌水,清晨放水的做法来防止幼苗冻伤,是利用了水 的特性。有经验的农民用盐水选种时,饱满的种子会因为比盐水的 大而下沉。
【考向分析】 本题以语文中的诗词为素材,贴合社会热点“三农”主题,突出考查水比热容大的特性在农业生产中的应用,本题考查“物理学与社会发展”大主题,符合中考趋势。
5.小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉,准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时,把初温为20 ℃的1 kg水加热到100 ℃,燃烧了0.025 m3天然气。则水吸收的热量为 J,假设天然气完全燃烧,则燃气炉烧水的效率为 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/m3]
【考向分析】 本题与“物理学与日常生活”主题相关,符合中考趋向。
6.如图,这是建筑工人用钻孔机钻孔的情景,钻孔时钻头会发热,要不断给钻头浇水降温以保护钻头。请用学过的热学知识解释钻孔时钻头发热和浇水能给钻头降温的原因。
【考向分析】 符合“物理学与工程实践”主题,用改变内能的方法来解释生活中的真实问题,符合考向。
实验探究——学科核心素养提升
【实验导航】
实验:探究物质吸热或放热的规律
【实验器材】铁架台、酒精灯、陶土网、烧杯、试管、温度计、秒表、水、煤油等。
【实验装置】如图所示:
【实验表格】
物质 质量/g 初始 温度/℃ 加热时 间/min 最终 温度/℃
液体1
液体2
【实验母题】
为了比较水和食用油的吸热能力,某同学用如图所示的器材进行了实验,实验数据记录如下:
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 200 20 6 45
食用油 200 20 6 70
进行实验与制订计划
(1)该实验除了图示中的实验器材以外,还需要的测量工具是秒表、 和 。
(2)实验中通过比较 来比较水和食用油的吸热能力。
分析论证
(3)由实验数据可知, 的吸热能力强。
(4)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给 加热更长的时间,此时水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
评估
(5)实验中用到的研究方法除了转换法外还有 。实验中 (选填“能”或“不能”)用体积相等的两种液体来做实验,原因是 。
(6)汽车发动机常用水作为冷却剂,是因为和其他物质相比,水的 较大;寒冷的冬天水箱要加防冻液,这是为了降低水的 。
(7)已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则食用油的比热容为 J/(kg·℃)。
【参考答案】
知 识 讲 堂
知识清单
考点1:
1.(1)动能 分子势能 (3)热传递 做功
①转移 ②转化 ③温度差 ④减少 ⑤降低 ⑥增加 ⑦升高 ⑧增加 ⑨内能 ⑩减少 内
2.(2)J
考点2:
1.吸热本领 热量 质量 温度
2.J/(kg·℃)
3.(1)4.2×103 J/(kg·℃) 质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103 J (3)cm(t-t0) cm(t0-t)
考点3:
1.完全燃烧 比值
2.焦每千克 J/kg
3.(1)1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J
(2)种类
考点4:
1.(1)内能
2.(1)动力 (3)①吸气 ②打开 ③关闭 ④下 ⑤压缩 ⑥关闭 ⑦上 ⑧机械 ⑨内 ⑩做功 关闭 下 内 机械 排气 关闭 打开
上 惯性
3.(1)有用功
核心突破
例题1 A
变式训练
1.D 解析:温度越高,分子运动越剧烈,乙杯中水的温度比甲杯中水的温度高,所以乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,故A错误;物体的内能与物体的温度、质量和状态有关,两杯中水的质量关系不知,无法判断内能关系,故B错误;热量是一个过程量,故不能比较甲、乙两杯中水的热量的多少,故C错误;乙杯中水的温度降低,分子运动速度减慢,内能变小,故D正确。
例题2 解:(1)Q放=mq=0.2 kg×5×107 J/kg=1.0×107 J
(2)Q吸=cm'Δt=4.2×103 J/( kg·℃)×20 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×106 J
(3)η=×100%=×100%=42%。
变式训练
2.解:(1)干木柴完全燃烧放出的热量Q放=Q收=2.4×107J,完全燃烧干木柴的质量:m干木柴===2 kg
(2)水吸收的热量:Q吸=Q收η=2.4×107 J×42%=1.008×107 J
升高的水温:Δt===48 ℃
则水的末温t=48 ℃+30 ℃=78 ℃。
真 题 精 粹
1.A
2.A 解析:蒸角粽时,粽子吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递的方式改变粽子的内能,故A正确;挂在墙上的菖蒲和佩在身上的香囊都处于静止状态,受力平衡,都受到重力和绳子的拉力,二力平衡,故B、C错误;划龙舟时,人们用力向后划桨,给水一个向后的力,同时水给船桨一个向前的反作用力,龙舟向前运动,故D错误。
3.A 解析:双手因摩擦而发热属于做功改变内能,A符合题意;煮熟的鸡蛋,放冷水里,与冷水发生热传递,B不符合题意;晒太阳时,通过热传递改变人的内能,人因此会感觉热,C不符合题意;把冰块放热咖啡里,喝时感觉很凉爽,热咖啡和冰块之间发生了热传递,D不符合题意。
4.做功 增大
解析:封闭的气体被推杆压缩的过程中,活塞对气体做功,使气体内能增加,温度升高,达到艾绒的着火点后,艾绒着火,达到取火的目的。
5.热传递 相等
6.D 7.C
8.A 解析:因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水冷却发动机,冷却效果好。
9.C 解析:由表中数据可知,不同物质的比热容一般不同,但也有的物质比热容相同,如煤油和冰,故A错误;水和冰是水的两种状态,分析表中数据可知,其比热容是不同的,说明比热容与物质状态有关,物质的物态发生变化,其比热容也会发生变化,故B错误;由表中数据可知,铝的比热容大于铜的比热容,质量相等的铝和铜升高相同的温度,因铝的比热容大,则根据Q=cmΔt可知,铝吸收的热量更多,故C正确;质量相等的水和煤油吸收相同的热量,因为水的比热容大,所以根据Q=cmΔt可知水升高的温度少,故D错误。
10.C 解析:沿海地区水多,内陆沙漠地区水少、砂石多。因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和砂石相比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。
11.热传递 1.2×108
12.6.8×109 内
解析:燃料油完全燃烧释放出的热量Q放=mq=170 kg×4.0×107 J/kg=6.8×109 J;燃料油燃烧过程中,将燃料油的化学能转化为内能。
13.(1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析:(1)为了研究水与沙子比热容的大小,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)温度计的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃。(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度,水加热时间较长,说明吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
14.(1)加热时间 (2)48 (3)多 (4)小
15.解:(1)由v=可得,所需的时间:
t===0.5 h
(2)汽车总质量m=1.5 t=1.5×103 kg,
汽车所受的总重力:
G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N
汽车受到的阻力是所受总重,即f=G=×1.5×104 N=1.2×103 N,
因为匀速通过大桥,所以牵引力F=f=1.2×103 N,
牵引力所做的功:
W=Fs=1.2×103 N×5×104 m=6×107 J
(3)汽油完全燃烧放出的热量:
Q=m'q=4 kg×4.6×107 J/kg=1.84×108 J
汽油机的效率:η=×100%=×100%≈32.6%。
热点预测
1.做功 热传递
2.会看到塞子被冲开,管口周围飘散白雾。拉动缠在管子上的皮带,皮带会对管子做功,管子的温度会升高,内能会增大;因管子与乙醚间有温度差,所以管子会把热量传递给乙醚,乙醚的内能增加,冲开塞子做功,把气体的内能转化为塞子的机械能。乙醚的气体冲开塞子做功后内能减少,温度降低,管口周围的水蒸气液化成小水滴飘散在空中。
3.A
4.扩散 比热容大 密度
5.3.36×105 33.6%
6.(1)建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔,钻头和墙相互摩擦,机械能转化为内能,钻头内能增大,温度升高,故钻头会发烫;
(2)水和其他物质比较,质量相同、升高相同的温度时,由于水的比热容大,能吸收更多的热量,从而降低钻头的温度避免钻头烧坏。
实 验 探 究
实验母题
母题 (1)天平 温度计 (2)温度计示数变化的大小 (3)水 (4)水 大于 (5)控制变量法 不能 没有控制液体的质量相同 (6)比热容 凝固点 (7)2.1×103
【知识清单】
考点1内能
1.内能及其改变
(1)定义:物体内部所有分子热运动的 与 的总和,叫作物体的内能。
(2)决定因素:温度、状态和质量。
(3)改变方式: 和 。
热传递 做功
实质 内能的① 机械能和内能的相互②
生活举例 晒太阳、烧水做饭、哈气取暖 钻木取火、摩擦生热、搓手取暖
补充说明 热传递的条件:物体间存在③ ;高温物体放出热量,内能④ ,温度⑤ ;低温物体吸收热量,内能⑥ ,温度⑦ ,直到两物体温度相等为止 做功的两种情况:一是外界对物体做功,物体内能⑧ ,其他形式的能转化为⑨ ;二是物体对外界做功,物体内能⑩ , 能转化为其他形式的能
联系 做功和热传递改变内能是等效的,不知道改变内能的具体过程,就无法判断物体内能改变的原因
【提示】 由于分子在永不停息地做无规则运动,所以物体的内能永不为零,一切物体在任何时候都有内能。
2.热量
(1)概念:在热传递过程中,传递能量的多少叫热量,用Q表示。
(2)单位:焦耳(符号: )。
(3)温度、热量和内能的关系:
①物体的温度升高,内能增加,但不一定是吸收了热量。
②热量是一个过程量,不能离开热传递,通常用“吸收”“放出”等词描述,不能用“有”“含有”“物体的”等词描述。物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高。如晶体熔化、液体沸腾的过程。
③内能增加,不一定是吸收了热量。物体内能增加,温度不一定升高。
考点2比热容
定义:比热容是描述物质 的物理量。一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的
与它的 和升高的 乘积之比,叫作这种物质的比热容,用符号c表示。
2.公式及单位:c=。单位:焦耳每千克摄氏度,符号是 。
3.水的比热容
(1)意义:水的比热容是 ,它表示的物理意义是 。
(2)应用:制冷剂、取暖、调节气候。
(3)利用比热容计算热量:吸热公式——Q吸= ,放热公式——Q放= ,其中t0表示初温,t表示变化后的温度(即末温)。
【提示】 比热容与物质的种类和状态有关,与物质的质量大小、温度的高低、吸收或放出的热量的多少无关。
考点3热值
1.定义:燃料 放出的热量与燃料质量的 ,叫作这种燃料的热值。
2.公式:q=。变形式:Q=mq。热值的单位是 ,符号是 。
3.理解:
(1)酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示 。
(2)热值是燃料本身的一种特性,它与燃料的 有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
【提示】 对于气体燃料来说,热值q=,热值单位为J/m3。
考点4热机
1.热机
(1)定义:利用 做功的机械。
(2)原理:
(3)种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2.内燃机
(1)定义:燃料直接在汽缸内燃烧产生 的热机。
(2)分类:汽油机和柴油机。
(3)汽油机的四个工作冲程:
① 冲程 进气门② ,排气门③ ,活塞向④ 运动,汽油和空气的混合物进入汽缸
⑤ 冲程 进气门和排气门都⑥ ,活塞向⑦ 运动,将⑧ 能转化为⑨ 能
⑩ 冲程 进气门和排气门都 ,活塞向 运动,将 能转化为 能
冲程 进气门 ,排气门 ,活塞向 运动,排出汽缸内的废气
除了做功冲程是靠燃气推动活塞做功,其他三个冲程都是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的
3.热机效率
(1)定义:热机用来做 的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。
(2)公式:η=或η=。
(3)提高热机效率的途径:①让燃料尽可能充分燃烧,比如,将煤粒磨成煤粉,加大送风量等;②利用废气的能量;③机件间保持良好的润滑,减小摩擦。
【核心突破】
核心一 内能、温度、热量之间的关系
下列关于温度、热量和内能的说法正确的是 ( )
A.热量总是从高温物体传给低温物体
B.物体从外界吸收了热量,温度一定升高
C.物体温度越高,具有的热量越多
D.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
1.(大小比较)小亮测得甲、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.乙杯中水的热量一定比甲杯中水的热量多
D.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减少
核心二 热量的相关计算
(求热量和效率)某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了0.2 kg的燃气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),燃气的热值为 5×107 J/m3。问:
(1)燃气完全燃烧放出的热量是多少
(2)水吸收的热量是多少
(3)该热水器烧水的效率是多少
2.(逆向求解)太阳能具有安全、清洁、方便等特点,人们越来越广泛地使用它。已知某太阳能热水器的水箱接收太阳能2.4×107 J,水箱内装质量为50 kg、温度为30 ℃的水。水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试问:
(1)要完全燃烧多少千克的干木柴才能放出这些热量 (干木柴的热值q=1.2×107 J/kg)
(2)如果这些热量的42%被水吸收,可使水的温度升高到多少
从热量的理解、改变物体内能的方式、内能的影响因素以及温度、内能、热量三者的关系解答。
内能、温度、热量辨析及其联系
1.内能、温度和热量的区别:
(1)温度:一切物体任何时候都有温度。
(2)内能:能量的一种形式,可以转化或转移。物体的内能不会为零,通常用“具有”来修饰。
(3)热量:用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”表述。物体之间如果没有温度差,就没有热传递,就没有内能的转移,也就不存在“热量”。
2.用图理解内能、温度和热量的联系:
真题精粹——福建8年真题精选及拓展
考向1内能的改变方式 (8年5考)
1.(2024·福建)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 ( )
A.热水暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
2.(2020·福建)五月五,是端午,蒸角粽,挂菖蒲,香囊身边佩,龙舟水上浮。下列说法正确的是 ( )
A B C D
A.蒸角粽是用热传递的方式改变粽子的内能
B.挂在墙上的菖蒲只受重力
C.佩在身上的香囊只受绳子的拉力
D.龙舟依靠浮力向前运动
3.(2019·福建)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )
A.搓手会发热
B.用冷水冷却热鸡蛋
C.晒太阳取暖
D.给热咖啡加冰降温
4.(2022·福建)如图所示,这是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。
5.(2021·福建)电熨斗熨衣服是通过 的方式改变内能,提高衣服和其中水的温度。穿上熨好的衣服照镜子时,平面镜中的像与人大小 。
考向2比热容的理解和应用 (8年5考)
6.(2024·福建)水占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的 ( )
A.热值 B.密度
C.温度 D.比热容
7.(2023·福建)城市中修建人工湖和湿地公园,可以调节气温,这主要是利用水的 ( )
A.密度较大 B.沸点较高
C.比热容大 D.流动性好
8.(2020·福建)用冷水冷却汽车发动机,主要是利用水的 ( )
A.比热容大 B.密度大
C.凝固点低 D.沸点高
9.(2019·福建)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容/ (J·kg-1·℃-1) 4.2 ×103 2.1 ×103 2.1 ×103 0.88 ×103 0.39 ×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生变化,其比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
10.(2018·福建) 福建沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大,这主要是因为海水与砂石相比具有较大的 ( )
A.密度 B.内能 C.比热容 D.质量
考向3热量的相关计算 (8年2考)
11.(2023·福建节选)如图所示,民间有“做白粿迎新春”的传统习俗。制作白粿时,先将浸泡过的米放在木桶中蒸熟,再放入石臼中用木棰捶打,最后搓揉成形。据此回答问题。
蒸米时,木桶中米内能的增加是通过 方式实现的,完全燃烧10 kg的干木柴能释放出 J的热量。(干木柴的热值为1.2×107 J/kg)
12.(2018·福建)合理分类和利用垃圾可以变废为宝,在一定条件下,1 t垃圾能榨出170 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,燃烧时燃料油的化学能转化为 能。
若对该考向有疑问,详见“核心突破”核心二
考向4探究物质的吸热能力 (8年2考)
13.(2017·福建)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。
(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示。
(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收的热量。
(4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是 ;若使两者升高相同的温度,则 吸收的热量较多,由此可见, 的比热容较大。
14.(2022·福建)在探究“不同物质吸热的情况”实验中:
(1)用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水,使它们升高相同的温度,通过比较 来判断吸收热量的多少。
(2)加热10 min后,测得水的温度如图所示,该示数为 ℃。
(3)多次实验后得到的数据如下表,分析可得:质量相等的水和沙子,升高相同的温度,水比沙子吸收更 的热量。
升高的温度/℃ 5 10 15 20
加热水的时间/min 2.5 5 7.5 10
加热沙子的时间/min 1 2 3 4
(4)根据实验结论推理:沿海地区昼夜温差比内陆地区更 。
考向5热机的相关计算
15.(2017·福建)一辆汽车为50 km长的新建大桥进行通车测试,如图所示。汽车总质量为1.5 t,以100 km/h的速度匀速通过大桥,受到的阻力是所受总重的,全程消耗了4 kg的汽油。g取10 N/kg,求汽车通过大桥:
(1)所需的时间。
(2)牵引力所做的功。
(3)汽油机的效率。(q汽油=4.6×107 J/kg)
【热点预测】
1.扁肉是福建盛行的一种小吃。扁肉馅被木棒反复敲打后温度会升高,这是用 的方式改变内能;扁肉下锅做成热腾腾的扁肉汤,又是用 的方式改变内能。
2.把一个薄壁金属管固定在支座上,管中装一些乙醚,然后用塞子塞紧。把一根皮带缠在管子上,并迅速来回拉动皮带(如图)。你会看到什么现象 请你分析一下这其中所发生的物理过程。
3.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 ( )
A.图甲是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由图乙可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓,燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
【考向分析】 本题考查了内燃机四冲程的辨别、内燃机效率的计算及对热值的理解,属于基础题,符合新中考的内容导向。
4.“稻花香里说丰年”中描述的“稻花香”体现了物理学中的 现象。水稻育苗时,采用傍晚灌水,清晨放水的做法来防止幼苗冻伤,是利用了水 的特性。有经验的农民用盐水选种时,饱满的种子会因为比盐水的 大而下沉。
【考向分析】 本题以语文中的诗词为素材,贴合社会热点“三农”主题,突出考查水比热容大的特性在农业生产中的应用,本题考查“物理学与社会发展”大主题,符合中考趋势。
5.小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉,准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时,把初温为20 ℃的1 kg水加热到100 ℃,燃烧了0.025 m3天然气。则水吸收的热量为 J,假设天然气完全燃烧,则燃气炉烧水的效率为 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/m3]
【考向分析】 本题与“物理学与日常生活”主题相关,符合中考趋向。
6.如图,这是建筑工人用钻孔机钻孔的情景,钻孔时钻头会发热,要不断给钻头浇水降温以保护钻头。请用学过的热学知识解释钻孔时钻头发热和浇水能给钻头降温的原因。
【考向分析】 符合“物理学与工程实践”主题,用改变内能的方法来解释生活中的真实问题,符合考向。
实验探究——学科核心素养提升
【实验导航】
实验:探究物质吸热或放热的规律
【实验器材】铁架台、酒精灯、陶土网、烧杯、试管、温度计、秒表、水、煤油等。
【实验装置】如图所示:
【实验表格】
物质 质量/g 初始 温度/℃ 加热时 间/min 最终 温度/℃
液体1
液体2
【实验母题】
为了比较水和食用油的吸热能力,某同学用如图所示的器材进行了实验,实验数据记录如下:
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 200 20 6 45
食用油 200 20 6 70
进行实验与制订计划
(1)该实验除了图示中的实验器材以外,还需要的测量工具是秒表、 和 。
(2)实验中通过比较 来比较水和食用油的吸热能力。
分析论证
(3)由实验数据可知, 的吸热能力强。
(4)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给 加热更长的时间,此时水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
评估
(5)实验中用到的研究方法除了转换法外还有 。实验中 (选填“能”或“不能”)用体积相等的两种液体来做实验,原因是 。
(6)汽车发动机常用水作为冷却剂,是因为和其他物质相比,水的 较大;寒冷的冬天水箱要加防冻液,这是为了降低水的 。
(7)已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则食用油的比热容为 J/(kg·℃)。
【参考答案】
知 识 讲 堂
知识清单
考点1:
1.(1)动能 分子势能 (3)热传递 做功
①转移 ②转化 ③温度差 ④减少 ⑤降低 ⑥增加 ⑦升高 ⑧增加 ⑨内能 ⑩减少 内
2.(2)J
考点2:
1.吸热本领 热量 质量 温度
2.J/(kg·℃)
3.(1)4.2×103 J/(kg·℃) 质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103 J (3)cm(t-t0) cm(t0-t)
考点3:
1.完全燃烧 比值
2.焦每千克 J/kg
3.(1)1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J
(2)种类
考点4:
1.(1)内能
2.(1)动力 (3)①吸气 ②打开 ③关闭 ④下 ⑤压缩 ⑥关闭 ⑦上 ⑧机械 ⑨内 ⑩做功 关闭 下 内 机械 排气 关闭 打开
上 惯性
3.(1)有用功
核心突破
例题1 A
变式训练
1.D 解析:温度越高,分子运动越剧烈,乙杯中水的温度比甲杯中水的温度高,所以乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,故A错误;物体的内能与物体的温度、质量和状态有关,两杯中水的质量关系不知,无法判断内能关系,故B错误;热量是一个过程量,故不能比较甲、乙两杯中水的热量的多少,故C错误;乙杯中水的温度降低,分子运动速度减慢,内能变小,故D正确。
例题2 解:(1)Q放=mq=0.2 kg×5×107 J/kg=1.0×107 J
(2)Q吸=cm'Δt=4.2×103 J/( kg·℃)×20 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×106 J
(3)η=×100%=×100%=42%。
变式训练
2.解:(1)干木柴完全燃烧放出的热量Q放=Q收=2.4×107J,完全燃烧干木柴的质量:m干木柴===2 kg
(2)水吸收的热量:Q吸=Q收η=2.4×107 J×42%=1.008×107 J
升高的水温:Δt===48 ℃
则水的末温t=48 ℃+30 ℃=78 ℃。
真 题 精 粹
1.A
2.A 解析:蒸角粽时,粽子吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递的方式改变粽子的内能,故A正确;挂在墙上的菖蒲和佩在身上的香囊都处于静止状态,受力平衡,都受到重力和绳子的拉力,二力平衡,故B、C错误;划龙舟时,人们用力向后划桨,给水一个向后的力,同时水给船桨一个向前的反作用力,龙舟向前运动,故D错误。
3.A 解析:双手因摩擦而发热属于做功改变内能,A符合题意;煮熟的鸡蛋,放冷水里,与冷水发生热传递,B不符合题意;晒太阳时,通过热传递改变人的内能,人因此会感觉热,C不符合题意;把冰块放热咖啡里,喝时感觉很凉爽,热咖啡和冰块之间发生了热传递,D不符合题意。
4.做功 增大
解析:封闭的气体被推杆压缩的过程中,活塞对气体做功,使气体内能增加,温度升高,达到艾绒的着火点后,艾绒着火,达到取火的目的。
5.热传递 相等
6.D 7.C
8.A 解析:因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水冷却发动机,冷却效果好。
9.C 解析:由表中数据可知,不同物质的比热容一般不同,但也有的物质比热容相同,如煤油和冰,故A错误;水和冰是水的两种状态,分析表中数据可知,其比热容是不同的,说明比热容与物质状态有关,物质的物态发生变化,其比热容也会发生变化,故B错误;由表中数据可知,铝的比热容大于铜的比热容,质量相等的铝和铜升高相同的温度,因铝的比热容大,则根据Q=cmΔt可知,铝吸收的热量更多,故C正确;质量相等的水和煤油吸收相同的热量,因为水的比热容大,所以根据Q=cmΔt可知水升高的温度少,故D错误。
10.C 解析:沿海地区水多,内陆沙漠地区水少、砂石多。因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和砂石相比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。
11.热传递 1.2×108
12.6.8×109 内
解析:燃料油完全燃烧释放出的热量Q放=mq=170 kg×4.0×107 J/kg=6.8×109 J;燃料油燃烧过程中,将燃料油的化学能转化为内能。
13.(1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析:(1)为了研究水与沙子比热容的大小,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)温度计的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃。(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度,水加热时间较长,说明吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
14.(1)加热时间 (2)48 (3)多 (4)小
15.解:(1)由v=可得,所需的时间:
t===0.5 h
(2)汽车总质量m=1.5 t=1.5×103 kg,
汽车所受的总重力:
G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N
汽车受到的阻力是所受总重,即f=G=×1.5×104 N=1.2×103 N,
因为匀速通过大桥,所以牵引力F=f=1.2×103 N,
牵引力所做的功:
W=Fs=1.2×103 N×5×104 m=6×107 J
(3)汽油完全燃烧放出的热量:
Q=m'q=4 kg×4.6×107 J/kg=1.84×108 J
汽油机的效率:η=×100%=×100%≈32.6%。
热点预测
1.做功 热传递
2.会看到塞子被冲开,管口周围飘散白雾。拉动缠在管子上的皮带,皮带会对管子做功,管子的温度会升高,内能会增大;因管子与乙醚间有温度差,所以管子会把热量传递给乙醚,乙醚的内能增加,冲开塞子做功,把气体的内能转化为塞子的机械能。乙醚的气体冲开塞子做功后内能减少,温度降低,管口周围的水蒸气液化成小水滴飘散在空中。
3.A
4.扩散 比热容大 密度
5.3.36×105 33.6%
6.(1)建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔,钻头和墙相互摩擦,机械能转化为内能,钻头内能增大,温度升高,故钻头会发烫;
(2)水和其他物质比较,质量相同、升高相同的温度时,由于水的比热容大,能吸收更多的热量,从而降低钻头的温度避免钻头烧坏。
实 验 探 究
实验母题
母题 (1)天平 温度计 (2)温度计示数变化的大小 (3)水 (4)水 大于 (5)控制变量法 不能 没有控制液体的质量相同 (6)比热容 凝固点 (7)2.1×103
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