(共15张PPT)
知识点一 内能
1.关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.温度为0 ℃的物体没有内能
B.做功可以改变物体的内能
C.物体的内能增加,一定是温度升高了
D.温度相同的1 kg水和1 g水的内能相同
第二节 内 能
基础巩固练
B
2.仔细观察如图所示甲、乙、丙三杯水,下列说法正确的是( )
A.甲杯中水的内能最大
B.乙杯中水的内能最大
C.丙杯中水的内能最大
D.一样大
C
知识点二 物体内能的改变
3.(2024宁夏)下列实例中属于做功改变物体内能的是( )
A.图甲,炉火烧水
B.图乙,搓手取暖
C.图丙,用暖手宝暖手
D.图丁,热鸡蛋放在冷水中冷却
B
4.下列实例中,属于采用做功方式使划横线物体的内能减小的是( )
A.热水倒入茶杯,茶杯的温度升高
B.水蒸气冲开水瓶塞子
C.在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速压下活塞,硝化棉燃烧起来
D.汽油机压缩冲程中,燃料混合物的温度发生变化
B
知识点三 温度、热量、内能的关系
5.南极是世界上最冷的地方,常年平均气温是-25 ℃。一天,南极的小企鹅豆豆和丁丁之间发生了一次有趣的对话,它们的部分说法如下,其中正确的是( )
A.豆豆:冰山的温度低,所含热量少
B.丁丁:这里太冷了,冰山肯定没有内能了
C.豆豆:我们一起跳舞吧,这样能暖和一些
D.丁丁:唉,反正我现在一点温度也没有了,冻死喽
C
6.(2023营口)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.气体膨胀对外做功,自身内能会减小
D.热传递过程中,温度从高温物体传递给低温物体
C
能力提升练
7.(2024福建)“煮”的篆体写法如图所示,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
A
8.(2024潍坊改编)如图所示,用气缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体,气缸和活塞均不导热,隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定,静置一段时间。下列说法正确的是( )
A.与推动活塞前相比,甲、乙内能均变大
B.与推动活塞前相比,甲内能不变、乙内能变大
C.乙内能改变的方式只有做功
D.乙内能改变的方式只有热传递
A
9.物理与日常生活 如图所示,小周老师将一个有部分水的矿泉水瓶盖紧盖子后,用力不断扭转瓶身,突然盖子飞出去了,伴随着响声的同时发现瓶内还出现了白雾,对于该实验现象,下列判断正确的是( )
A.扭转瓶身时,将内能转化为机械能
B.扭转瓶身时,瓶内气体温度升高,内能增大
C.盖子飞出时,将机械能转化为内能
D.盖子飞出时,白雾的产生说明瓶内气体内能增大
B
10.(2024蓬莱期末)关于内能、温度和热量,下列表述正确的是( )
A.物体温度越高含有的热量越多
B.一切物体在任何情况下都具有内能
C.热量只能从内能大的物体转移到内能小的物体
D.物体的温度越高、内能越大,所放出的热量越多
B
11.(2024河区期末)下列关于如图所示的小实验操作时注意事项的说法不正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲:为了拉近分子间距,两个铅块应该打磨光滑后再挤压
B.图乙:为了排除其他因素干扰,上面的瓶应该装二氧化氮,下面的瓶应该装
空气
C.图丙:为了引燃硝化棉,向下压活塞时应该更快一点
D.图丁:为了明显反映气体内能的变化,瓶子内应装入少量的水
B
12.用如图所示的方法可以探究做功是否能够改变物体的内能。
甲 乙
(1)如图甲所示,将手中的铁丝在同一位置快速地弯折十余次,用手指触摸被弯折的部位,会感觉到弯折部位的 升高,表明铁丝的内能 ;如图乙所示,在厚壁的玻璃筒底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞压下,我们会看到棉絮 了。这表明用力压下活塞时,玻璃筒内的温度 并
达到棉絮的 ,所以出现了我们所看到的现象。
温度
变大
被点燃
升高
着火点
(2)上述的这两个现象都说明了 是改变物体内能的一种方式。用能量的观点来分析上述的两个现象,我们发现,用这种方法改变物体的内能时,能量是在 能和 能之间相互转化的。
13.在物理学中,“热”有很多含义,如“热量”“内能”“温度”,则“熔化吸热,凝固放热”中的“热”表示的是 ;“热胀冷缩”中的“热”表示的是 ;“摩擦生热”中的“热”表示的是 。
机械
做功
内
热量
温度
内能
素养培优练
14.如图所示,用气筒向装有少量水的瓶里打气,当瓶塞从瓶口跳出时,看到瓶中出现了白雾。根据这一现象回答下列问题。
(1)该实验在瓶内盛少量水的目的是 。
便于观察实验现象
(2)塞子冲出瓶口后由于具有 继续向前运动,同时瓶中出现的“白雾”是由 形成的。
(3)当塞子从瓶口跳出时瓶内的温度 ,内能 ,此过程中能量由 能转化为 能。
水蒸气液化
惯性
降低
减少
内
机械(共18张PPT)
第十二章 内能与热机 章末复习
知识建构练
分子
扩散
不停
无规则运动
间隙
引
斥
温度
温度差
转移
增加
升高
减少
降低
转化
J/(kg·℃)
大
小
取暖
冷却
cm(t-t0)
cm(t0-t)
内能
压缩
做功
100%
实验探究练
典例 小明同学学习了燃料的热值后,考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收,而水的比热容已知,(注:燃料完全燃烧放热用Q热=mq计算,某燃料的热值用q表示,其质量用m表示)他自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置,在标准大气压下进行实验,记录结果如表所示。
甲 乙
(1)为了保证实验结论可靠,小明同学选择了两套相同装置,在实验中除了要控制甲、乙烧杯内水的质量相等外,还要控制煤油和菜籽油的 相同。
(2)实验中通过比较 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量不同;实验中测得的数据如表(无读数错误),根据数据 (选填“能”或“不能”)得出煤油热值与菜籽油热值的关系。
质量
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 100
菜油籽 20 100
水升高的温度
不能
(3)实验中不足之处可能是 。
(4)小明同学纠正实验中的不足之后,用天平测量质量并计算得到的煤油和菜籽油的热值与实际相比是偏 (选填“大”或“小”)的,你认为出现这种情况的主要原因是 。
煤油和菜籽油的质量太大(或水的质量太小)
小
加热过程中有热量的散失
考点拓展
(5)小明还想比较水和菜籽油的吸热能力,于是将图乙烧杯中的水换成
和初温都相同的菜籽油,甲、乙装置中换用 (选填“相同”或“不同”)的酒精灯同时加热。实验中两种液体吸收热量的多少可通过 (选填“液体升高的温度”或“加热时间”)比较。
质量
相同
加热时间
真题体验练
考点一 分子动理论
1.(2023济南)人类认识到原子也有内部结构,始于发现了( )
A.α粒子 B.质子 C.中子 D.电子
2.(2023青岛)下列词语中,能体现分子热运动的是( )
A.骏马奔驰 B.尘土飞扬
C.花香满园 D.水滴石穿
3.(2023威海)一杯热水慢慢变凉后不会自己重新变热,说明能量
的转移和转化具有 ;经过一段时间后水会蒸发变少,
是因为水分子不停地 。
D
C
方向性
做无规则运动
考点二 内能
4.(2023烟台)如图所示的实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是( )
A.给水加热 B.压缩空气 C.搓手取暖 D.钻木取火
A
5.(2024淄博)如图所示,玻璃瓶内有少量水,用橡胶塞塞住瓶口,向瓶内打气,瓶塞跳起。下列说法正确的是( )
A.向瓶内打气,通过热传递的方式改变瓶内空气的内能
B.瓶塞跳起时,瓶内空气温度降低,内能减少
C.瓶塞跳起时,瓶内出现“白雾”是汽化现象
D.瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同
B
6.(2024黑龙江)(多选题)下列关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量
B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功
D.物体吸收热量,温度可能不变
BD
考点三 比热容的理解及应用
7.(2024青岛)(多选题)小明在海边玩耍,感觉沙滩上的沙子很热,海水却比较凉爽。某天,他从6时到22时对沙子和海水的温度进行了测量,作出的温度随时间变化图像如图所示。下列分析正确的是( )
A.早晨6时,海水的温度比沙子高
B.6时到14时,沙子吸收的热量比海水多
C.14时到22时,海水降低的温度比沙子小
D.利用此图像可以比较海水和沙子的比热容
ACD
8.(2023常德)下表是一些物质的比热容[单位:J/(kg·℃)],根据表中数据和生活现象,下列判断正确的是( )
A.不同种类的物质,比热容一定不同
B.比热容与物质的状态无关
C.质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块的末温更低
D.沿海地区昼夜温差小,是因为水的比热容较大
D
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
沙石 约0.92×103 铜 0.39×103
9.(2023泰安)质量均为0.5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们的温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),c水>c液。下列说法中( )
①甲物质是水
②0～12 min乙温度降低了20 ℃
③0～12 min甲放出了8.4×104 J的热量
④乙物质的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)
A.只有①②正确 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有①④正确
D
考点四 热机及热机的效率
10.(2024菏泽)家用汽车常用汽油机提供动力,下列有关说法正确的是
( )
A.汽油燃烧时它的热值减小
B.汽油机的冷却液温度越高,含有的热量越多
C.汽油机的做功冲程,内能转化为机械能
D.汽车尾气的汽油味越浓说明汽油燃烧越充分
C
11.(2024枣庄)古代的人们曾发明一种活塞式点火器,如图所示,以牛角作套筒,木质推杆前端粘附艾绒,取火时,一手握住套筒,另一手猛推推杆,艾绒即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中能量转化情况不同的是( )
A.内燃机的做功冲程 B.内燃机的压缩冲程
C.钻木取火 D.流星雨的形成
A
12.(2024日照)有一种小型单缸四冲程汽油机,每个工作循环做功500 J,曲轴的转速是300 r/min,每分钟消耗汽油5 g。则该内燃机的功率是
W,机械效率是 。(q汽油=4.6×107 J/kg)
1 250
32.6%
13.(2024聊城)随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展,我国风力发电开发走在了世界前列,装机容量居全球第一。某地有一风力发电站,其中一台风力发电机1 s内提供的电能约为1.8×104 J,1年内提供的电能约为4.8×1011 J。
(1)若该风力发电机1 s内提供的电能全部转化为内能,并有70%被水吸收,可以使100 g常温下的水升高多少摄氏度 [c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
答案:(1)30 ℃
(2)若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供,且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能,则需要完全燃烧多少千克煤炭 (煤炭的热值q约3.0×107 J/kg)
答案:(2)4×104 kg
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知识点一 探究物质的吸热能力
1.下列事实中,最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是( )
A.体积相同的两杯水温度都升高10 ℃,它们吸收的热量相同
B.质量相等的两块钢温度分别升高5 ℃和10 ℃,它们吸收的热量不相同
C.体积相等的水和煤油温度都升高10 ℃,它们吸收的热量不相同
D.质量相等的水和铜温度都升高10 ℃,它们吸收的热量不相同
第三节 比热容
基础巩固练
D
2.为了比较不同物质的吸热本领,用两个规格相同的烧杯,加入初温相同、质量相同的水和食用油,用两个规格相同的电加热器加热水和食用油,用两个相同的温度计测量水和食用油的温度,并配备了停表用来计时,实验装置如图甲、乙所示。根据实验数据绘制水和食用油的温度随加热时间变化的图像,如图丙所示。则下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.实验中用相同电加热器,目的是保证水和食用油温度变化相同
B.实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少
C.由图像可知,升高相同温度,食用油所需加热时间较短,所以比热容大
D.由图像可知,升高相同温度,水需要加热时间较长,所以比热容较大
√
知识点二 比热容及其应用
3.教材样板题 水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务,下列事例中与它的这一特性无关的是( )
A.让流动的热水流过散热器供暖
B.汽车发动机用循环水冷却
C.夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗
D.夏天洒水降温
D
4.小明同学在学习了比热容后,查找了一些常见物质的比热容,如表所示,下列判断正确的是( )
D
一些物质的比热容/[J/( kg· ℃)] 水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.不同物质的比热容不可能相同
C.夏天路面上洒水降温是利用了水的比热容大的特点
D.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度变化较大
知识点三 热量的计算
5.用相同的酒精灯分别对a、b两种液体加热(如图甲所示),根据测得数据分别描绘出两液体的温度随加热时间变化的图像(如图乙所示),若不计液体热量散失,分别用ma、mb和ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容,则结合图中信息作出的下列推断中,正确的是( )
A.若ma=mb,则ca>cb
B.若ma=mb,则caC.若ca=cb,则ma=mb
D.若ca=cb,则ma>mb
B
甲 乙
6.(2024扬州节选)选用水来冷却拖拉机的发动机,是因为水的比热容
(选填“大”或“小”);如果水箱装有质量为20 kg的水,水温从20 ℃上升到70 ℃,水吸收了 J的热量。[c水=4.2×
103 J/(kg· ℃)]
大
4.2×106
能力提升练
7.下列关于比热容的说法正确的是( )
A.比热容能反映出物质吸热能力的强弱,比热容越大,吸热越多
B.比热容越小的物质,升温越快
C.一瓶矿泉水喝掉一半后,矿泉水的比热容不变
D.物质的比热容与它的质量、升高的温度、吸收热量的多少有关
C
8.(2024天桥区月考)炎炎夏日,小丽来到美丽的海滨城市青岛。她发现,在这里白天的风常常从海面吹向陆地,并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图,如图所示。形成这一现象的主要原因是( )
A.海水的温度比沙石的温度低
B.海水的内能比沙石的内能少
C.海水的比热容比沙石的比热容大
D.海水吸收的热量比沙石吸收的热量多
C
9.如图所示,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着陶土网与水同时对两试管加热(水的比热容比煤油的大),下列图像能反映该实验情况的是( )
A B C D
C
10.(2023兰州)为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息,下列说法正确的是( )
A.A、B两液体在0～8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为1∶2
C.B液体的吸热能力比A液体的强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
D
11.某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给水和食用油加热,他得到了表中数据。下列说法错误的是[c水=
4.2×103 J/(kg·℃)]( )
物质 质量/g 初始温 度/℃ 加热时 间/min 最后温
度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 62
A.从表中数据可知,水和食用油的质量相同,加热结束时,食用油的温度比水温度高
B.实验表明,在相同条件下吸热能力更强的是水,根据数据可得食用油的比热容为2.5×103 J/(kg·℃)
C.在实验中该同学是根据升高的温度来判断吸收热量的多少
D.在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,此时,水吸收的热量大于食用油吸收的热量
√
12.水稻是喜温植物,春季育秧时,农民通常在傍晚向秧田灌水,早晨再将水放出,以防霜冻,这是因为水的 较大,当温度降低时,水能放出较多的热量。如果某秧田中水的温度降低了2 ℃,放出了3.36×
107 J的热量,则该秧田内的水的质量为 kg。[已知c水=4.2×
103 J/(kg·℃)]
比热容
4 000
13.将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。经过一定时间后,观察到的现象如图所示,则三块金属放出的热量 (选填“相同”或“不同”),三块金属中比热容最大的是 。
不同
丙
14.(2024安徽)一保温杯中装有质量为200 g,温度为25 ℃的水。将一个质量为100 g、温度为100 ℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30 ℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,
已知水的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃),则该金属块的比热容为
J/(kg· ℃)。
0.6×103
15.(2024烟台)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用质量是0.3 kg的水和表中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如图所示。实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等,分析图像可以得出图线 (选填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物质为
,这种物质在0～5 min内吸收的热量为 J。
b
物质 比热容c/[J/(kg· ℃)]
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
煤油
2.52×104
素养培优练
16.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,小华用两个相同的容器(图中用虚线框表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
甲
(1)从实验效果考虑,本实验选择 (选填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放液体的容器较好,实验中使用玻璃棒的目的是
。
(2)两种液体吸收热量的多少可通过 (选填“液体升高的温度”或“加热时间”)比较。
搅拌,使液体
易拉罐
受热均匀
加热时间
(3)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,分析图像可知,质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时, (选填“A”或“B”)升温较高。
乙
B
(4)冬天,小华想自制一个暖手袋,若只能从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质,则应选择 (选填“A”或“B”)。
(5)如图乙所示,若不计热量损失,已知A液体的比热容为3.6×103 J/
(kg·℃),则B液体的比热容为 J/(kg·℃)。
A
1.8×103(共18张PPT)
类型一 利用Q=cmΔt、Q=mq或Q=Vq计算
1.(2024广元)随着科技发展,人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/
(kg· ℃)。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg,这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 J,若这些热量完全被水吸收,可使
kg水的温度从20 ℃升高到100 ℃。
微专题二
热学综合计算
4.2×109
1.25×104
2.小华在某次体育训练时,身体消耗了8.4×103 J的热量,这些热量相当于完全燃烧 kg干木柴所释放的热量,当干木柴燃烧了一半,则剩余干木柴的热值 (选填“不变”或“变为原来的一半”);若这些热量完全被水吸收,可以使质量为100 g,初温是30 ℃的水温度升高 ℃。[q干木柴=1.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
7×10-4
不变
20
3.(2024衡水期中)小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热,得到实验数据如图所示,水在16 min内吸收的热量为 J,另一种液体的比热容为 J/
(kg· ℃)。[c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
2.52×104
1.4×103
4.(2024泰安)某地利用地热资源建立温泉浴池。某温泉池注入了6×
103 kg的水,初始水温为42 ℃,一段时间后水温降至30 ℃,放出的热
量为Q,已知c水=4.2×103 J/(kg· ℃),q天然气=3.2×107 J/m3。
(1)求放出的热量Q。
解析:(1)水温下降时,放出的热量为Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg· ℃)×
6×103 kg×(42 ℃-30 ℃)=3.024×108 J。
答案:(1)3.024×108 J
(2)Q相当于完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量
答案:(2)9.45 m3
类型二 热效率的计算
5.(2024辽宁)汽油机在 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为2.3×107 J,效率为25%,则该汽油机在这段时间内消耗 kg的汽油。(汽油的热值取4.6×107 J/kg)
6.(2024达州)在标准大气压下,小明用天然气灶将质量为1 kg的水,从20 ℃加热到沸腾,水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡耗水20 kg,热水器进水温度是22 ℃,出水温度是42 ℃,他这次洗澡消耗天然气 m3。[已知水的比热
容是4.2×103 J/(kg· ℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3]
做功
2
3.36×105
0.075
7.如图所示为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全,为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40 g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1 kg的水温度从20 ℃升高到了70 ℃。已知固体酒精的热值为1.5×107 J/kg,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少
解析:(1)固体酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q酒精=40×10-3 kg×1.5×
107 J/kg=6×105 J。
答案:(1)6×105 J
(2)水吸收的热量是多少
(3)小明测得固体酒精炉的热效率为多少
解析:(2)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×
(70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J。
答案:(2)2.1×105 J (3)35%
(4)请写出固体酒精炉热效率较低的一个原因。
答案:(4)固体酒精不能完全燃烧,而且加热过程中有热量的损失,使固体酒精炉热效率较低。
8.小华家里用的是天然气灶,他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4 L水,水的初温是20 ℃,然后将水烧开,他观察天然气表发现此次烧水用了0.1 m3天然气。天然气的热值为3.2×107 J/m3,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,当地大气压为标准大气压,求:
(1)水吸收的热量Q吸(不计水的热量损失)。
解析:(1)水的体积V水=4 L=0.004 m3,
水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×0.004 m3=4 kg,
在标准大气压下,水的沸点为100 ℃,即水的末温为100 ℃,
水吸收的热量为Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃-
20 ℃)=1.344×106 J。
答案:(1)1.344×106 J
(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放。
(3)天然气灶的效率η。
解析:(2)天然气完全燃烧放出的热量为Q放=q天然气V天然气=3.2×107 J/m3×
0.1 m3=3.2×106 J。
答案:(2)3.2×106 J (3)42%
9.顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”,生动地呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸汽进行加热的。若将2.5 kg的水加热到沸腾,水温升高了80 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤=3×107 J/kg]在此过程中,求:
(1)水吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×
80 ℃=8.4×105 J。
答案:(1)8.4×105 J
(2)采用煤炉加热,煤炉加热水的效率为10%,煤完全燃烧放出的热量。
(3)需要完全燃烧煤的质量。
答案:(2)8.4×106 J (3)0.28 kg
10.(2024陕西)氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点,在新能源领域备受青睐。某款氢内燃机汽车的总质量为1.8 t,车轮与地面的总接触面积为0.1 m2。某次测试中,该车匀速直线行驶6 km用时5 min,牵引力做功的功率恒为36 kW,发动机的效率为60%。(g取10 N/kg,氢燃料的热值为1.4×108 J/kg,假设氢燃料完全燃烧)
(1)该车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少
答案:(1)1.8×105 Pa
(2)本次测试中,该车行驶的速度是多少 受到的牵引力是多少
答案:(2)20 m/s 1 800 N
(3)本次测试中,消耗氢燃料的质量是多少 (计算结果保留两位小数)
答案:(3)0.13 kg
方法技巧
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第二节 内 能
一、内能
1.定义:构成物体的所有分子,其热运动的 与 的总和。
2.单位: 。
3.影响因素:同一个物体,温度 ,分子热运动越剧烈,物体的
内能就 。
理知识 夯基固本 01
动能
分子势能
焦耳(J)
越高
越大
4.特点:一切物体都具有 。
[注意]内能是指物体的内能,不是分子的内能,更不能说是个别分子和少数分子所具有的能量;内能除了与温度有关外,还与质量、状态、体积等有关。
二、物体内能的改变
1.热传递
(1)规律:当只发生热传递时,高温物体放出热量,内能 ;低温物体吸收热量,内能 。
(2)实质:内能的转移。
内能
减少
增加
(3)热量:在热传递过程中,传递内能的 。
[注意]物体本身没有热量,只有发生了热传递,有了内能的转移,才能讨论热量问题。
2.做功
(1)规律:当只有做功过程时,对物体做功,物体的内能 ;物体对外做功,物体的内能 。
(2)实质:能量的转化。
[注意]物体的内能发生变化,可能表现在物体的温度变化,也可能是
状态的变化,热传递和做功对改变物体的内能是等效的。
多少
增加
减少
析要点 以练代讲 02
知识点一 内能
典例1 学完内能,小明做了下列总结,其中正确的是( )
A.两个物体的温度相同,则它们的内能一定相同
B.一个物体的质量不变,若温度降低,它的内能一定减少
C.甲物体传递了热量给乙物体,说明甲物体内能大
D.两物体相比,分子动能越大的物体,其内能越大
B
针对训练1 三杯成分配比相同的奶茶,甲杯中奶茶质量为550 g、温度为30 ℃,乙杯中奶茶质量为750 g、温度为30 ℃,丙杯中奶茶质量为750 g、温度为60 ℃,则 杯中奶茶的内能最大, 杯中奶茶的内能最小。
丙
甲
知识点二 内能的改变
典例2 在如图所示的各事例中,属于热传递改变物体内能的是( )
A.搓手,手变暖和 B.加热,水温升高
C.压活塞,硝化棉燃烧 D.滑滑梯,臀部发热
B
针对训练2 如图所示,为了探究做功改变物体的内能,在瓶内装少量的水,用打气筒向瓶内打气,当瓶塞跳起来时,观察到瓶内有白雾,下列关于这一现象的分析错误的是( )
A.在瓶塞跳起前,瓶内气体内能增大
B.瓶内装少量水能使实验现象更明显
C.瓶内空气对瓶塞做功,瓶内空气内能增加,空气液化成白雾
D.这一过程先是机械能转化为内能,后是内能转化为机械能
C
知识点三 温度、内能、热量的比较
典例3 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.物体的内能增加,一定从外界吸收热量
C.热传递过程中,热量由高温物体传向低温物体
D.60 ℃的水一定比30 ℃的水含有的热量多
C
针对训练3 热学中的“热”有内能、热量、温度等含义,下列说法中的“热”字,指“热量”的是 ;指“内能”的是 ;指“温度”的是 。(均选填序号)
①热膨胀;②摩擦生热;③天热极了;④熔化吸热;⑤开水很热;⑥金属
传热
④⑥
②
①③⑤
1.爆米花是将玉米放入铁锅内,边加热边翻动,一段时间后,“砰”的一声变成了爆米花,下列说法正确的是( )
A.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功使其爆开,玉米粒内能不变
B.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功使其爆开,玉米粒内能增加
C.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功,使其内能增加
D.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递,使内能增加
随堂练 即时评价 03
D
2.小军利用身边物品进行物理实验:他将装有少量水的薄矿泉水瓶的瓶盖拧紧,然后握住瓶子中部不动,将瓶子下部向一个方向扭转几圈,最后用手指轻旋瓶盖,“砰”的一声,瓶盖快速飞出,瓶口出现大量的“白雾”。下列相关说法正确的是( )
A.瓶口出现的大量“白雾”是水蒸气
B.扭转瓶身的过程中瓶内气体的内能减少
C.瓶盖被冲出的过程中瓶内气体的内能减少
D.瓶盖被冲出是通过热传递改变了气体的内能
C
3.下列与内能、热量、温度有关的说法中,正确的是( )
A.物体吸收热量,内能一定增加,温度一定升高
B.物体的内能增加,一定是吸收了热量,温度一定升高
C.物体温度升高,一定是吸收了热量,内能一定增加
D.热量等于热传递过程中物体内能的改变量
D
4.2024年11月14日神舟十八号载人飞船返回舱成功着陆,着陆后的返回舱表面有烧蚀痕迹,这是返回舱与大气层摩擦产生的,此过程的能量转化与图 (选填“甲”或“乙”)所示的实验相同,它们都是通过
的方式改变物体内能的。
甲 乙
乙
做功
5.如图甲所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,看到硝化棉燃烧起来,这是通过 的方式使玻璃筒内空气的内能增加,温度升高。图乙是通过 的方式将试管里的水加热至沸腾。
做功
热传递
6.如图所示,在玻璃试管里装入适量沙子,将温度计插在沙子中,用力晃动试管十余下,观察到温度计示数的变化情况是 (选填“升高”
“降低”或“不变”),此现象说明 。
升高
做功能改变物体的内能
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知识点一 热机
1.如图所示实验,在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中,下列说法正确的是( )
A.试管口出现的“白雾”是气体
B.水蒸气对外做功,内能增加
C.水蒸气的温度升高
D.这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
第四节 热 机
基础巩固练
D
2.(2024临沂)2024年4月20日,我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会,刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示为内燃机的四个冲程,气缸内气体的内能最小的是( )
A B C D
D
知识点二 燃料的热值
3.关于燃料的热值,下列说法正确的是( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况无关
B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大
4.(2024岱岳区期末)小明家使用天然气热水器烧水,已知烧水前天然气表的示数为2 365.95 m3,烧水后变为2 366.05 m3,天然气的热值为3.2×107 J/m3,则所用天然气完全燃烧放出的热量为 J。
A
3.2×106
知识点三 热机的效率
5.关于热机的效率,下列说法正确的是( )
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损
失的
B
6.如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息,下列说法正确的是( )
A.与丙相比,甲输出的机械能多,效率高
B.在输出相同的机械能时,乙比丙消耗更多的同种燃料
C.在消耗质量相同的同种燃料时,乙输出机械能与甲一样多
D.三部汽油机中,乙的效率最高
D
能力提升练
7.(2024莱州期末)如图所示是汽油机工作时的四个冲程示意图,下列说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.甲是压缩冲程,将内能转化为机械能
B.活塞在气缸内上下往复运动一次,该汽油机对外做功一次
C.丁冲程气缸内的气体推动活塞向下运动,气体的内能减少
D.该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是:丙→甲→丁→乙
C
8.物理与科学技术 2024年10月30日4时27分,长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,将神舟十九号载人飞船成功送入太空预定轨道,如图所示。下列说法正确的是( )
A.火箭使用液态氢作燃料,是因为液态氢含有的热量多
B.火箭点火升空时相当于热机的做功冲程,将内能转化为机械能
C.火箭的发射过程,燃料燃烧过程中热值不断增大
D.火箭升空的过程中,其发动机的效率可以达到100%
B
9.(2024广安)内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图,若该汽油机的效率为30%,飞轮每分钟转动1 800圈(q汽油=4.6×107 J/kg),则下列说法正确的是( )
A.图中冲程是做功冲程
B.若该汽油机完全燃烧5 kg汽油,则汽油机做的有用功为6.9×
107 J
C.该汽油机在1 s内做功30次
D.汽油机消耗的燃料越少,效率一定越高
B
10.(2024招远期末)2024年10月30日4时27分,长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,将神舟十九号载人飞船成功送入太空预定轨道,载人飞船升空过程中,燃料舱内的液态氢的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”);一台四冲程汽油机,完全燃烧2 kg的汽油可以转化为2.3×107 J的机械能,2 kg汽油完全燃烧放出的热量为
J,该汽油机的热机效率是 。(已知汽油的热值为4.6×107 J/kg)
不变
9.2×107
25%
11.(2023自贡)如图A、B、C、D所示是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图。图B是 冲程,与它原理相同的是图 演示实验。
A B C
D E F
压缩
E
素养培优练
12.(2024山西)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3)
(1)求汽车的平均速度。
答案:(1)90 km/h
(2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的效率。
答案:(2)9×108 J (3)40%
解析:(2)消耗汽油的质量为m=ρV=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg,
汽油完全燃烧释放的热量为Q=qm=4.5×107 J/kg×20 kg=9×108 J。(共13张PPT)
第五节 能量的转化与守恒
一、能量的转化
能量的形式有机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能等。
能量可以相互转化,将图中各能量之间转化的实例填完整:
(1)钻木取火 (2) (3)
(4) (5)
(6) (7)
理知识 夯基固本 01
电动机
热电站发电
燃料燃烧
电灯发光
蓄电池充电
植物光合作用
[注意]不同形式的能量通过做功可以相互转化,同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移。
二、能量守恒定律
1.内容:能量既不会凭空 ,也不会凭空产生,它只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量 。
2.普遍性:能量守恒定律是自然界最 、最 的基本定律之一。
[注意]自然界的一切变化过程,小到原子核,大到宇宙天体,只要有能量的变化,都无一例外地遵循能量守恒定律。
消失
转化
转移
保持不变
普遍
重要
析要点 以练代讲 02
知识点一 能量的转化
典例1 下列关于各图涉及的能量转化过程的描述不正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲中水力发电时,机械能转化为电能
B.图乙中搓手取暖时,机械能转化为内能
C.图丙中给手机充电时,化学能转化为电能
D.图丁中电水壶给水加热时,电能转化为内能
C
针对训练1 说出下列过程中能量转化或转移的情况。
(1)火箭点燃后腾空而起是 ;
(2)飞驰的流星拖着一条发光的尾巴是 ;
(3)电饭煲通电煮饭是 ;
(4)晒太阳感到暖和是 ;
(5)植物的光合作用是 。
内能转化为机械能
机械能转化为内能和光能
电能转化为内能
太阳能转化为内能
光能转化为化学能
知识点二 能量守恒定律
典例2 如图所示,从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离,最后小球和木块都静止。对此现象,下列说法正确的是( )
A.小球和木块的机械能都消失了
B.小球的机械能转移到木块上,但机械能的总量保持不变
C.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量,但能的总量保持不变
D.小球和木块的机械能不能相互转化
C
易错提示
正确理解能量守恒定律
(1)自然界中有许多不同形式的能,各种形式的能可以相互转化,所有能量转化的过程都遵循能量守恒定律。
(2)能量可以在不同物体或同一物体的不同部分间发生转移,所有能量转移的过程都遵循能量守恒定律。
(3)能量守恒定律的成立不需要任何条件,在能量转化过程中,一种形式的能量减少,必然有另一种形式的能量增加,而能量的总量保持不变。
针对训练2 关于能量的转化与守恒,下列说法正确的是( )
A.能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B.给手机充电时是电能转化为化学能
C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律
D.由于能量的转化过程符合能量守恒定律,所以不会发生能源危机
B
1.课后习题改编 如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法正确的是( )
A.太阳能电池板将电能转化为太阳能
B.给蓄电池充电将化学能转化为电能
C.蓄电池放电将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
随堂练 即时评价 03
C
2.下列关于能量转化与守恒定律的说法不正确的是( )
A.小华家使用的天然气热水器将电能转化为内能
B.子弹没击中目标,最后下落陷在土地中,子弹的机械能转化为内能
C.LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能
D.人体维持37 ℃,是因为人体不断将食物的化学能转化为内能
A
3.下列说法正确的是( )
A.根据能量守恒定律,人们可制造出永动机
B.各种形式的能量可以在一定条件下相互转化
C.能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况
D.火箭升空时,其势能和动能都增大,能量守恒定律不适用
B
4.自然界中,能量的转化和转移过程遵守 定律。拉弯的弓将箭射出,其 能主要转化为 能;暖瓶塞跳起时, 能转化为 能。
5. 历史上人类尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”,但都失败了,因为这违背了 定律;能量的转移和转化是普遍现象,例如:手机电池把 能转化成电能;如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片,小球的机械能最后都转化成 能。
能量守恒
弹性势
动
内
机械
能量守恒
化学
内
6.如图所示为一种人们设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处,从而循环工作,这种永动机 (选填“能”或“不能”)永远工作下去,因为在这一过程中会有一部分 能转化为 能,而能量的总量保持不变。
不能
内
机械
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第三节 比热容
一、探究物质的吸热能力
质量相同的不同物质,升高相同的 时,吸收的热量一般是 的。
二、比热容
1.定义:某种物质吸收(或放出)的 与其 .
之比。
理知识 夯基固本 01
温度
不同
热量
质量和温度变化量乘积
2.公式:c= ,单位是焦每千克摄氏度,符号是 。
3.性质:比热容是物质的一种特性,不同的物质比热容一般 。
4.水的比热容为 ,表示1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量为4.2×103 J。
[注意]比热容是物质本身的一种性质,与物质的种类和状态有关,而与物质的质量、温度、吸收(或放出)热量的多少无关。
J/(kg·℃)
不同
4.2×103 J/(kg·℃)
三、热量的计算
1.吸热公式: 。
2.放热公式: 。
[注意]热量公式适用于物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算;如果过程中存在物态变化,此公式不再适用。
Q吸=cm(t-t0)
Q放=cm(t0-t)
析要点 以练代讲 02
知识点一 探究物质的吸热能力
典例1 (2023绥化)如图所示是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如表。
物质 初温/℃ 加热时间/min 末温/℃
水 20 4 30
煤油 20 4 40
(1)实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热,需要控制水和煤油的 (选填“质量”或“体积”)相等。
(2)本实验是通过比较 来反映水和煤油吸热能力的强弱。分析数据可知 (选填“水”或“煤油”)的吸热能力较强。
(3)若实验中水的质量是200 g,加热4 min,水吸收的热量为 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)汽车发动机用水作冷却剂,这是利用了水 的性质。
质量
温度的变化
水
8.4×103
比热容大
针对训练1 如图所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置。取质量和初温都相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的易拉罐中,用相同的装置加热,实验数据记录如表。下列关于该实验的说法正确的是( )
温度/℃ 20 30 40 50
加热时 间/s 甲 0 40 82 126
乙 0 18 40 64
A.实验中,可以通过升高的温度来比较两种液体吸收热量的多少
B.当甲、乙升高相同温度时,乙液体需要吸收的热量更多
C.当甲、乙吸收相同的热量时,甲液体温度升得更高
D.选择甲液体作为汽车发动机的冷却剂效果更好
√
知识点二 比热容及其应用
典例2 表中有几种物质的比热容,小张同学根据提供的数据得出了四个结论,其中正确的是( )
几种物质的比热容/[J·(kg· ℃)-1]
水 4.2×103 铁 0.46×103
酒精 2.4×103 铜 0.39×103
煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103
冰 2.1×103 水银 0.14×103
A.一杯水比一桶煤油的比热容小
B.液体的比热容一定比固体的比热容大
C.水吸收或放出热量的本领较强,常用作冷却剂
D.比热容是物质自身的性质之一,只和物质的种类有关
C
针对训练2 关于比热容,下列有关说法正确的是( )
A.将一杯水倒出一半后,剩下的水的比热容也变为一半
B.冬天暖气常用热水循环来取暖,因为水温度变化较小时,放出更多热量
C.汽车发动机用水作为冷却液,因为水的比热容大,吸收相同热量时,温度变化大
D.沿海地区昼夜温差比内陆小,是因为水的比热容比沙石的小
B
知识点三 热量的计算
典例3 质量为5 kg的某种物质,当温度从40 ℃下降到20 ℃时,放出的热量为3.76×104 J。则:
(1)该物质的比热容是多少
(2)若该物质吸收了7.52×104 J的热量,则温度应升高多少
答案:(1)3.76×102 J/(kg·℃) (2)40 ℃
规律总结
利用比热容计算热量
(1)明确几个温度的含义:“升高(降低)了”是指温度的变化量,“升高(降低)到”是指物体的末温。
(2)物体温度升高时吸收热量Q吸=cm(t-t0)。
(3)物体温度降低时放出热量Q放=cm(t0-t)。
规律总结
针对训练3 某实验小组用如图甲所示装置做了冰熔化成水的实验,并根据实验中测得的数据绘制了温度-时间图像(如图乙、丙所示)。
甲 乙 丙
(1)请你判断乙、丙两图中哪幅更合理,并简要说明理由。(c水>c冰)
(2)从图像中可知冰在AB过程中吸热升温用了5 min。若酒精灯每分钟放出的热量是1.68×103 J,冰吸热的效率是50%,求冰在AB过程中吸收的
热量。
(3)如果这杯冰的质量是0.2 kg,请根据(2)中的数据,求冰的比热容。
答案:(1)从图中可知冰在AB过程中吸热升温用了5 min,温度变化了10 ℃,冰熔化成水后,c水>c冰,如果水吸热升温用了5 min,温度变化应该小于10 ℃,故图乙更合理。 (2)4.2×103 J (3)2.1×
103 J/(kg·℃)
1.教材习题改编 水的比热容大这一特性在生活中有着广泛的应用,下列生活实例不是利用水的比热容大这一特性的是( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,海边的昼夜温差较小
B.图乙,空调房里放盆水可以增加湿度
C.图丙,冬天暖气设备用热水供暖
D.图丁,用水冷却汽车发动机
随堂练 即时评价 03
B
2.关于比热容,下列说法正确的是( )
A.比热容是物质自身的性质,与质量、状态、吸收或放出的热量均无关
B.相同质量的铝和铜,吸收了相同的热量,铝上升的温度高(c铜C.沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区的昼夜温差较大,这主要是因为海水吸收的热量少、沙石吸收的热量多
D.我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质是利用水的比热容大
D
3.用如图所示的装置,先后加热初温、质量均相同的水和煤油,比较两种液体比热容的大小,多次实验表明:要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长。下列关于该实验的操作及分析错误的是( )
A.水比煤油的比热容大
B.加热时用玻璃棒不断搅拌,是为了让水和煤油受热均匀
C.实验中可以不使用温度计,让水和煤油都沸腾后再比较加热时间
D.相同质量的水和煤油,若吸收相同热量后,煤油比水温度升高
得多
C
4.在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体,用两个完全相同的电加热器对其加热,每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度,并画出了温度随时间变化的图像如图所示,由图像可知( )
A.a液体比热容小
B.b液体是水
C.0～3 min内a液体吸收的热量少
D.升高相同的温度时,b液体吸收的热量少
D
5.初温为30 ℃、质量为2 kg的水温度升高到50 ℃时,需要吸收的热量为 J。现在将2 kg的水倒掉一半,剩下的水的比热容
(选填“变大”“变小”或“不变”)。若水凝固成冰则比热容 (选填“变大”“变小”或“不变”)。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。
6.由同种物质组成的甲、乙两个物体,质量之比为2∶1,升高的温度之比为2∶3,则它们的比热容之比为 ,吸收热量之比为 。
1.68×105
不变
变小
1∶1
4∶3
7.将一温度为20 ℃、质量为4.2 kg的铁块的温度升高到80 ℃,需要吸收 J的热量。然后将其放入一个装有温度为10 ℃,质量为1.15 kg水的量热器中,最后水的温度将升高到 ℃。[忽略量热器吸热,c水=4.2×103 J/(kg·℃),c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]
1.159 2×105
30
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第四节 热 机
一、热机
1.定义:把 能转化为 能的机器。
2.内燃机
(1)分类: 和 等。
(2)工作循环:四冲程汽油机的一个工作循环包括四个冲程,分别是
冲程、压缩冲程、 冲程、排气冲程。
理知识 夯基固本 01
内
机械
汽油机
柴油机
吸气
做功
(3)工作规律:在四冲程汽油机一个工作循环中,活塞往复运动 次,曲轴转动 周,汽缸内的燃油燃烧爆发 次,对外做功 次。
[注意]在四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠安装在曲轴上的飞轮的惯性完成。
二、燃料的热值
1.定义:某种燃料 放出的热量与其 之比。
2.公式: 。
3.单位符号: 。
2
2
1
1
完全燃烧
质量
J/kg
[注意]热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。某些气体燃料燃烧完全放出的热量,可用公式Q=qV计算。
三、热机的效率
1.定义:在热机工作时,用来做 的那部分能量,与燃料 燃烧放出的能量之比。
2.提高燃料利用率的重要措施:利用 的能量。
有用功
完全
废气
析要点 以练代讲 02
知识点一 热机
典例1 如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁
B.图乙冲程能获得动力
C.图丁冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
C
方法技巧
内燃机四个冲程的判断
气门的 开与关 只有一个 气门打开 两个气门 都关闭
活塞运 动方向 活塞 向下 活塞 向上 活塞 向上 活塞
向下
冲程 名称 吸气 冲程 排气 冲程 压缩 冲程 做功
冲程
[针对训练1]下列关于汽油机四个冲程的说法正确的是( )
A.吸气冲程吸入气缸的物质只有空气
B.压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能
C.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的
D.排气冲程中,活塞向上运动,压强增大,温度升高
B
知识点二 热值
典例2 下列关于热值的说法正确的是( )
A.2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
C.燃料燃烧不完全时热值变小
D.燃料的热值是燃料本身的性质,与其他因素无关
D
易错提示
对热值概念的理解
要注意三个关键词“1 kg”“某种燃料”“完全燃烧”。1 kg是针对燃料的质量而言的,如果燃料的质量不是1 kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值;某种燃料,说明热值与燃料的种类有关;完全燃烧表明要完全燃尽,否则1 kg燃料的化学能转变成的内能就不是该燃料的热值。
针对训练2 2019年6月5日,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值 (选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减小,热值 (选填“变小”或“不变”)。天然气已经被广泛利用,完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量为 J。(q天然气=4×107 J/m3)
大
不变
2.8×106
知识点三 热机效率
典例3 图甲是某汽车内燃机的某冲程示意图,图乙是该汽车内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A.由图乙可知该内燃机的效率是35%
B.冬天外界气温低,内燃机向外散热快,该内燃机的效率会提高
C.图甲是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
D.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
C
甲 乙
针对训练3 天然气是一种清洁燃料,某市部分公交车开始使用天然气来代替柴油或汽油。已知天然气的热值为7×107 J/L,某汽车完全燃烧2 L天然气所释放的热量为 J;该汽车发动机效率为55%,输出有用的机械能为 J;汽车使用水作冷却剂,是因为水的 .
较大。
1.4×108
7.7×107
比热容
针对训练4 为了节约能源,汽车在不断提高热机效率,下列措施不能提高热机效率的是( )
A.改进减震系统,提高汽车的安全性和舒适性
B.采用连续可变气门正时技术,使燃料燃烧更充分
C.提高润滑油的品质,减小发动机运转时的摩擦
D.采用“涡轮增压”技术,对废气中的能量进行再利用
A
1.教材习题改编 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭成功发射(如图所示)。火箭使用液氢作为燃料,是因为该燃料具有较大的( )
A.热值 B.比热容 C.密度 D.体积
随堂练 即时评价 03
A
2.如图所示是汽油机的四个工作冲程之一,下列关于该冲程及其能量转化的说法正确的是( )
A.吸气冲程,只需将空气吸入气缸
B.压缩冲程,将机械能转化为内能
C.做功冲程,将内能转化为机械能
D.排气冲程,靠飞轮的惯性完成转动
B
3.某单缸四冲程汽油机的转速是600 r/min,则下列说法正确的是( )
A.1 min内燃机对外做了600次功
B.1 s内完成了10个工作循环
C.做一次功的时间间隔是0.2 s
D.1 s内活塞共来回20次
4.利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。若从1 t垃圾中能提炼出140 kg燃料油,燃料油的热值为4.5×107 J/kg。则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量是( )
A.5.1×109 J B.5.1×107 J
C.6.3×109 J D.6.3×107 J
C
C
D
6.(2023陕西)在标准大气压下,使用煤气灶将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,水吸收的热量是 J,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧 kg的煤气,这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值q煤气=4.2×107 J/
kg]
6.72×105
0.016
热传递
不变
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知识点一 物质的分子构成
1.刮大风时尘埃在空中飞舞,对于尘埃,下列说法正确的是( )
A.它和一个分子差不多大小
B.可以借助光学显微镜观察到尘埃分子
C.它的直径大约为10-10 m
D.它是由许多分子构成的
第十二章 内能与热机
第一节 分子动理论
基础巩固练
D
知识点二 分子热运动
2.(2024宜宾)下列描述中属于扩散现象的是( )
A.桂花花香四溢 B.雪花漫天飘舞
C.灰尘空中飞扬 D.江面雾气弥漫
3.(2024成都改编)成都别称芙蓉城、蓉城,这座以花为名的城市自古与花结缘,大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断,青羊宫到浣花溪”,依旧是成都一道靓丽的风景线,诗人闻到花香属于 现象,表明分子在 。诗句“花气袭人知骤暖”
表明 越高,分子运动越剧烈。
A
扩散
不停地做无规则运动
温度
知识点三 分子间的作用力
4.(2024盐城)将两个表面光滑的铅块相互挤压,它们会粘在一起,不容易拉开。这一现象说明( )
A.分子间有空隙 B.分子在运动
C.分子间有斥力 D.分子间有引力
5.物理与日常生活 荷叶上两滴水珠接触时,能自动结合成一滴较大的水珠,这一事实说明分子间存在着 。封闭在注射器筒内的空气很容易被压缩,该实验说明分子间有 ,压缩到一定程度就很
难再压缩,这是因为分子间有 。
D
引力
间隙
斥力
知识点四 固、液、气三态的分子结构
6.模型建构 如图所示是形象地描述物质存在形态的一种模型,则:
(1)图甲描述的是 态物质分子的排列,理由是 。
(2)图丙描述的是 态物质分子的排列,理由是 .
。
固
分子排列紧密
气
分子间距大,
排列无规则
能力提升练
7.(2024广元)“女皇蒸凉面”是广元地方特色美食,凉面的口感、香气深受人们喜欢,下列说法正确的是( )
A.油辣子附着在凉面上,说明分子间只存在引力
B.香气四溢,表明分子在不停地做无规则运动
C.凉面条之间有空隙,说明分子间有间隙
D.吃一口凉面,只有几个分子进入口中
B
8.在如图所示的各种现象中,主要说明气体分子在不停地运动的是( )
甲 乙 丙 丁
A.如图甲所示,压在一起的铅块,能吊起多个钩码
B.如图乙所示,用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记住弹簧测力计的读数,使玻璃板水平接触水面,然后稍稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计的读数变大
C.如图丙所示,铅板和金板压紧1 min,铅和金会相互渗透
D.如图丁所示,抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合
D
9.(2024烟台期末)一种新型防菌“纳米纸”如图所示,这种纸“油水不沾”,细菌也无法停留在上面。关于“纳米纸”,下列说法正确的是( )
A.“油水不沾”的原因是“纳米纸”分子间没有间隙
B.“油水不沾”的原因是“纳米纸”能使细菌中的分子停止做无规则运动
C.“纳米纸”上相互接触的两滴油能立即结合成一滴是由于分子引力的作用
D.“纳米纸”与油、水分子间只有斥力没有引力
C
10.(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”)。
扩散
剧烈
引力
11.请完成下列填空。
甲 乙
(1)如图甲所示,在等量的两杯水中同时各滴入两滴红墨水并观察现象,此实验说明温度越 ,分子无规则运动越剧烈。
(2)如图乙所示,圆圆同学用弹簧测力计把一块玻璃板拉出水面,因为分子间存在 ,所以在玻璃板离开水面时,圆圆同学会观察到弹簧测力计示
数 (选填“大于”“小于”或“等于”)玻璃板所受的重力。
高
引力
大于
素养培优练
12.(1)如图甲所示,图a是一个铁丝圈,中间较松弛地系着一根棉线,图b是浸过肥皂水的铁丝圈,图c表示用手指轻碰一下棉线的左边,图d表示棉线左边的肥皂膜破之后,棉线弯向右边,这个实验说明了 .
。
甲
分子之间
存在引力
(2)为了探究分子的某个特点,小明同学设计了如图乙所示的装置,在瓶中分别装着密度为1.3 kg/m3无色的空气和密度为1.6 kg/m3红棕色的二氧化氮气体。
①上方瓶中应装的物质是 ;
②若抽掉间隔的玻璃板,一段时间后可观察到的现象是
;
③这个实验说明了气体分子 。
空气
两瓶内气体颜色变得相同
乙
在不停地做无规则运动
(3)图丙中水和酒精充分混合后的总体积总是明显小于混合前水和酒精的总体积,这一现象说明了分子间存在 。
丙
间隙
谢谢观看(共18张PPT)
第十二章 内能与热机
第一节 分子动理论
一、物质的构成
常见的物质是由极其微小的粒子—— 、 等构成的。
[注意]原子和小分子直径的数量级为10-10 m,人们用肉眼不能直接观察到这些微粒;人类用肉眼观察到的最小的灰尘中也包含了约1015个原子。
理知识 夯基固本 01
分子
原子
二、扩散现象
1.发生范围:可以在 、 和 间进行。
2.表明:一切物质的分子都在 做 运动。
[注意] 不同的物质必须相互接触才会发生扩散现象,不接触的物体间不会发生扩散。
3.影响因素:物体的 越高,分子运动越剧烈,扩散越 。
三、分子间的作用力
1.作用力:分子之间存在着相互作用的 。
固体
液体
气体
不停地
无规则
温度
快
引力和斥力
2.特点
(1)引力:固体和液体能保持一定的体积,说明分子之间存在 。
(2)斥力:固体和液体很难被压缩,说明分子之间存在 。
[注意]引力和斥力同时存在,不存在只有引力或只有斥力的情况。
四、固态、液态、气态的微观模型
1.固态:固体分子之间的距离 ,分子之间有 的作用力,具有一定的 和形状。
引力
斥力
较小
强大
体积
2.液态:液体分子之间的距离通常比固体 ,分子之间的作用力比固体的 ,具有 ,没有确定的形状。
3.气态:气体分子之间的距离 ,彼此之间 作用力,具有流动性,容易被 。
[注意]物质的状态变化时,构成物质的分子在排列方式上发生了变化;当由液态变为固态时,分子间的距离变小,分子间的作用力变大,所以体积变小。
略大
小
流动性
很远
几乎没有
压缩
析要点 以练代讲 02
知识点一 分子动理论
典例1 学习了分子动理论之后,欣欣同学总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结不正确的是( )
A.腌制鸭蛋是通过扩散使盐进入蛋中的
B.人造木板粘接剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染
C.用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力
D.“破镜不能重圆”是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱
C
针对训练1 5月21日是联合国确定的“国际茶日”。茶是世界三大饮
品之一,起源于中国,盛行于世界。泡茶时能闻到浓浓茶香,这是一种
现象;用开水泡茶,茶香更浓,说明这种现象的剧烈程度与
有关。拿起杯盖,杯盖上会沾有很多小水珠不掉落,这说明分子间存在 (选填“引力”或“斥力”)。
扩散
温度
引力
针对训练2
图甲实验现象说明 。
图乙实验现象说明 。
图丙实验现象说明 。
分子不停地做无规则运动
分子间存在引力
温度越高分子运动越剧烈
甲 抽掉玻璃板后,
二氧化氮气体进入
上面的空气瓶中
乙 两铅块紧紧压在
一起后,不易分开
丙 墨水在热水中比
在冷水中扩散得快
知识点二 固态、液态、气态的微观模型
典例2 如表归纳了固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性,表格中①②③处应分别填写( )
物态 微观特性 宏观特性
分子间 距离 分子间 作用力 有无固 定形状 有无固
定体积
固态 很小 ① 有固定 形状 有固定
体积
液态 较大 较大 无固定 形状 ②
气态 很大 很小 ③ 无固定
体积
A.很大;有固定体积;无固定形状
B.很大;无固定体积;有固定形状
C.很小;有固定体积;无固定形状
D.很小;无固定体积;有固定形状
√
针对训练3 关于固体、液体、气体物质的微观特性和宏观特性,下列说法正确的是( )
A.分子间的距离r固F液>F气
B.分子间的距离r固C.固体、液体均有固定体积和形状
D.液体、气体均无固定体积和形状
A
1.(2024淮安)端午节期间,小明在家煮粽子,厨房里粽香四溢。这个现象主要说明( )
A.分子间有引力
B.分子间有斥力
C.分子间有空隙
D.分子是运动的
随堂练 即时评价 03
D
2.下列关于分子间的作用力的说法正确的是( )
A.一根铁棒很难被拉断,这说明铁棒的分子间只存在引力
B.液体容易流动,这说明液体分子间主要是斥力
C.气体很容易被压缩的原因是因为气体分子间没有作用力
D.分子间的距离减小,分子间的引力和斥力都增大
D
3.从分子动理论的角度解释下列现象,错误的是( )
A.固体和液体很难被压缩——分子间存在引力
B.水和酒精混合后总体积会减小——分子间有间隙
C.温度越高,液体蒸发越快——分子运动的剧烈程度与温度有关
D.酒香不怕巷子深——分子在不停地运动
A
4.劣质的油性油漆、板材、涂料、胶黏剂等材料,含有较多的甲醛、苯、二甲苯等有毒物质,用来装修房屋,会造成室内环境污染,这属于物理学中的 现象,这种现象在夏天时更严重,因为 越高,
越剧烈。
5.如图所示是物质三种状态下的物理模型,图丙的物质为 态,物质由图甲直接变成图丙的过程叫作 (填物态变化名称)。
甲 乙 丙
扩散
温度
分子热运动
固
凝华
6.如图所示是我们在学习分子动理论时做过的一些实验:
a b c d
图a:硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰,若干天之后,两种液体混合均匀了;
图b:玻璃板的下表面接触水面,发现拉力大于玻璃板所受的重力;
图c:将红墨水滴入水中,可以看到它在水中慢慢扩散开;
图d:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起,两个铅块就会结合在一起,下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
(1)图a和图c两个实验的现象属于 现象。
(2)图b和图d两个实验现象相同,证明分子之间存在 。
扩散
相互作用的引力
7.用如图甲、乙、丙所示的装置演示气体扩散现象,两个玻璃瓶口对口对接,中间用玻璃板隔开,其中B瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体,A瓶装有空气,抽去玻璃板后,根据 的现象可知气体发生了扩散。此扩散现象说明 。为了有力地证明气体发生扩散,对于玻璃瓶的三种放置方法,图 最不合理。
A瓶内出现红棕色气体
分子在永不停息地做无规则运动
乙
谢谢观赏！(共12张PPT)
知识点一 能量的转化
1.从能量转化的角度,下列对如图所示情景的分析正确的是( )
A.图甲,火箭升空时,机械能转化为内能
B.图乙,电风扇转动时,机械能转化为电能
C.图丙,柠檬供电时,化学能转化为电能
D.图丁,电动汽车充电时,电能转化为机械能
第五节 能量的转化与守恒
基础巩固练
C
2.(2024南通)2024年5月,中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时,燃料燃烧获得的能量使其加速升空,与该过程能量转化形式相同的是( )
A.热机做功冲程 B.钻木取火过程
C.水力发电过程 D.物体上抛过程
A
项目 能量转化 实例
示例 光能转化为化学能 植物进行光合作用
(1) 用电热水壶烧水
(2) 机械能转化为电能
3.各种形式的能之间在一定的条件下可以相互转化,请按表中示例完成表格。
电能转化为内能
风力发电机发电
知识点二 能量守恒定律
4.下列关于能量守恒定律的说法中,正确的是( )
A.能量可以凭空消失
B.能量可以凭空产生
C.热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D.能量转化和转移过程中,能量的总量保持不变
D
5.下列关于能量的说法中,正确的是( )
A.洗衣机工作时将机械能转化为电能
B.电水壶工作时将内能转化为电能
C.用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移
D.能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少
C
能力提升练
6.(2024湖南)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部内能的
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能的
C
7.如图所示的实例中,关于能量的说法正确的是( )
A.图甲中水电站发电源源不断地获得电能,说明能量可以凭空产生
B.图乙中自由运动的滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明能量正在凭空消失
C.图丙中向密闭瓶中打气,在瓶塞跳起前瓶中气体内能不变
D.图丁中弹簧被人拉开,是不同形式能量之间的转化
D
8.从能量转化的角度具体说明效率的意义,下列说法不正确的是( )
A.某太阳能电池工作的效率是16%,说明太阳能电池把其接收到的太阳能的16%转化为化学能
B.某电动机的工作效率是83%,说明电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能
C.某柴油机工作的效率是35%,说明柴油机把柴油完全燃烧时释放的能量的35%转化为机械能
D.某电热水器工作的效率是87%,说明电热水器把其消耗的电能的
87%转化成了水的内能
A
9.新情景 2025年1月20日18时11分,我国在酒泉卫星发射中心使用谷神星一号运载火箭,成功将云遥一号37～40星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。在卫星发射过程的点火加速上升阶段,发生的能量转化是:燃料的 能转化为内能,然后再转化为卫星的 能。
化学
机械
10.(2024长春改编)生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。6月5日,国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤,成功完成试飞任务。生物航煤燃烧时将 能转化为 能,在能量转化和转移的过程中,能量的总量 。
11.科学态度与责任 (2024衡水期中)为了节能环保,“圆梦”小组想设计一种“自动发电的电动车”代替传统燃油车,将一小型发电机紧靠车轮处放置,转动的车轮可以带动发电机运转发电,发出的电又继续供给电动机,这样电动车就可以一直自动运动下去。你认为该设计方案
是 (选填“可行”或“不可行”)的,你判断的理由是
。
化学
内
保持不变
不可行
违背了能量守恒定律
素养培优练
12.阅读下文,回答文后问题。
如图所示展示了一个极具想象力的设想,其大意是:上面水池中的水流下来,冲击叶轮转动;叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动;人们利用打磨轮打磨工件,同时,运转的水泵又把流到下面水池的水抽到上面的水池中……只要一开始在上面水池中注满水,就能通过水的上下循环,使机器不停地工作。
(1)按要求填写表中空白
(2)这个设想曾得到不少人的赞许,并把这个装置誉为“永动机”。那么,这个装置真的能“永动”吗 为什么
。
物理现象(摘取原文) 物理知识
① 重力势能转
化为动能
② 人们利用打磨轮打磨工件
上面水池中的水流下来,冲击
叶轮转动
机械能转化为内能
不能,原因是不遵循能量
守恒定律
