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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：（2025九上·绍兴） 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。
（1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数 (选填“增大”、 “减小”或“不变”).
（2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出结论是：物体对外做功，内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”).
变式1：（2025九上·温岭期末） 炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（）
A．甲是冰块 B．0~t1内， 乙在吸收热量
C．t1后，两者不再发生热传递 D．t2后，两者的内能均为0焦
变式2：（2025九上·杭州期末）关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体内能增加，一定要从外界吸收热量 B．相同物态下，同一物体温度降低，内能一定减少
C．温度为0℃的物体没有内能 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
变式3：（2024九上·海曙月考）在一只空矿泉水瓶内装入约5mL酒精，拧紧瓶盖。然后像拧干毛巾一样用力拧瓶的下半部，如图甲所示。当把手松开时，瓶内会出现大量白雾，如图乙所示。请用学过的科学知识解释上述过程及现象。
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：（2025九上·衢州期末）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．0℃的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加
C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变
变式1：（2025九上·北仑期末）下面是小科同学“科学学习笔记”中的摘录，其中错误的是（ ）
A．热量总是由内能大的物体，传递给内能小的物体 B．钻木取火，是通过做功改变物体内能
C．温度高的物体，内能不一定大 D．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大
变式2：（2024九上·武义月考）有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高
B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能
C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量
D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加
变式3：（2023九上·杭州月考）关于温度、热量、内能、比热、热值等，以下说法正确的是（ ）
A．物体的内能增大时，一定要从周围吸热
B．热量一定可以从温度高的物体向温度低的物体转移
C．物体的温度越高，所含的热量一定越多
D．一杯汽油倒去一半，剩余汽油比热一定不变，热值一定减小
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：（2025九上·黄岩期末）某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。
（1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为 （选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间” ）较小引起的。
（2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收 J的热量。[c水= 4.2×1 03J/（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：（2023九上·玉环月考）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）如果这段时间太阳能热水器接收到太阳辐射热量是2.8×107J，则这段时间该热水器效率是多少
（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）
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：（2025九上·婺城期末）如图甲是我国古代发明的一种取火器----火绒，把木制推杆快速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。如图乙是小科同学建构的汽油机工作原理图。请回答：
（1）选择艾绒作为点火材料，利用艾绒着火点低的性质，艾绒燃烧时将 转化为内能。
（2）取火时，牛角套筒内空气温度会上升，其内能改变的方式是 。
（3）取火后，推杆会自动向右回弹，此过程类似图乙中的 (填字母)。
变式1：（2024九下·义乌开学考）如图所示描述的物理过程，下列分析不正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增加
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增加
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
变式2：（2024九上·杭州期中）如图甲所示装置，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。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）与上述实验过程中能量的转化是一致的；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：（2025九上·上城期末） 小金学习了“物体的内能”后，根据书本图甲两个实验，在家利用压力式喷水壶、塑料软管、数显温度计、针筒和硬纸盒自制了如图乙所示的实验装置，并利用该装置进行实验，实验步骤如下：
①实验开始前观察记录喷水壶内的温度为22.0℃。
②在喷水壶内加入少量的水，关闭出气阀，多次按压喷水壶的打气手柄后，观察并记录壶内温度。
③打开喷水壶的出气阀，可以观察到针筒的活塞由底部迅速向上移动。
④最终活塞冲出针筒口，同时在针筒口处观察到白雾。
（1）若不考虑能量损耗，步骤②中记录的温度值应 (选填“大于”“小于”或“等于”) 22.0℃。
（2）步骤③中的能量转化与下图内燃机的 (填字母)冲程相同。
（3）步骤④针筒口出现白雾的原因是 。
（4）请同学分析小金制作的实验装置相较于书本两实验的创新点： (写出两点)。
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：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·℃)]
变式1：（2024九上·柯桥期末）中国载人航天工程再次传来好消息：
（1）2023年10月24日神舟十七号载人飞船由长征二号F运载火箭成功发射升空。火箭燃料要求质量小而放出的热量多，使用液氢作为燃料就是利用它 的特性。
（2）2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，表面温度急剧升高，这是通过 的方式改变内能。
变式2：（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。
变式3：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。
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．（2025九上·慈溪期末）四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．（2024九上·平湖期末）如图所示，向装有少量水的烧瓶内缓慢打气，突然塞子跳起来，同时瓶内出现了“白雾”。下列关于该现象的说法正确的是（ ）
A．瓶内气体对外做功 B．机械能转化为内能
C．瓶塞的机械能减少 D．瓶内气体温度升高
4．（2025九上·衢州期末）甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（ ）
A．甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B．甲：活塞下压的过程相当于内燃机的压缩冲程
C．乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D．乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
5．（2025九上·杭州期末）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：①打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行；②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。过程①与下面哪个冲程相对应（ ）
A． B． C． D．
6．（2025九上·杭州期中）下列有关热现象的说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，内能一定减少，温度一定降低
B．燃料的热值越大，放出的热量越多
C．物体温度越高，所含的热量越多
D．比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关
7．（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”）
8．（2024九上·东阳期末）如图是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，由于物体间力的作用是相互的，火箭向上飞向空中。
（1）向瓶内打气时，瓶内气体内能 （填“增加”、“减少”或“不变”）；
（2）水从尾部向下喷出时，瓶内气体对水做功，该过程相当于内燃机的 冲程。
9．（2025九上·越城期末）如图，将盛有少量酒精的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着两手分别握住瓶的上下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，同时瓶口和瓶内出现白雾。
（1）用力拧瓶子，是用 的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机 冲程；
（2）瓶口出现白雾说明气体对外做功，内能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
10．（2025九上·慈溪期末）宁波地铁在施工过程使用到如图所示的盾构机。
（1）盾构机在工作时，因高速旋转会产生大量热，这是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式改变物体内能的。
（2）盾构机前端的水冷循环系统可以给刀片及时降温，用水冷却主要是利用了水 的特性。
11．（2025九上·黄岩期末）图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。
（1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）。
（2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中 冲程（用字母表示）能实现内能转化为机械能。
12．（2024九上·浙江期末）在学习了燃料的热值后，小明想利用如图所示装置探究煤油和色拉油的热值大小。已知烧杯中装有等质量的水，并控制燃烧的火焰和石棉网的距离相等，具体实验结果如下表：
燃料种类 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 20 38
色拉油 20 28
（1）实验中，需在玻璃容器中加入质量 （填“相同”或“不同”）的煤油和色拉油做燃料，制成煤油灯和色拉油灯。
（2）实验中，烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水 。
（3）小红认为小明的实验能比较煤油和色拉油的热值大小，但无法精确测得两者的热值，其原因是 。
13．（2024九上·金华期中）为了比较两种燃料的热值，小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量损失。
（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，则测量的温度值 （“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）实验中燃烧相同质量的燃料，根据 来比较放出热量的多少。
（3）小金选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小金根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大。
（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像，燃料1和燃料2的热值之比为 。
14．（2025九上·滨江期末）2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为，其表面防热材料的质量为，比热容为，请回答下列问题：
（1）若返回舱在大气层中共下落，重力做功 焦。
（2）若返回舱进入大气层后下落的过程中；假设下落时减少的重力势能有转为内能，且转化内能中的被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少 ？
15．（2025九上·浙江竞赛）2019 年 5 月 6 日，聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是 21 世纪最理想的能 源 (已知 C水= 4.2×103J / (kg.C) ，q 氢 = 1.4×108J / kg) ；求：
（1） 质量为 0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量 ；
（2） 若这些热量全部被质量为 200kg，温度为 15℃的水吸收，则水升 高的温度为 。
16．（2024九上·杭州期中）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）壶中的水温度的升高是通过 ▲ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
17．（2024九上·杭州期末）为探究机械功与热之间的关系，焦耳设计了一个实验，在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。小金自制类似装置验证热和功的关系，如图所示（部分固定装置舍去），其中重物的重力为420牛，匀速下降高度为1m，测得水的温度上升了0.2℃，容器中水的质量为0.45kg，（水的比热C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）该实验通过 方式增加了水的内能。
（2）容器内水吸收热量为多少焦
（3）机械功转化为水的内能的效率是多少
18．（2025九上·婺城期末）新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动后，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车所受阻力与车速的关系如图所示。某次由内燃机提供能量进行测试，汽车以50km/h的速度在平直公路上匀速行驶了0.5h，测试结束时蓄电池的电能增加了0.8×107J。计算：
（1） 测试过程中，汽车牵引力做了多少焦的功？
（2） 已知测试使用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中共消耗8kg燃料，则这些燃料完全燃烧放出的总热量是多少焦？
（3） 此次测试过程中，内燃机工作时的效率是 。
19．（2025九上·杭州期末）如图所示，在试管中装适量的水，塞好软木塞，点燃酒精灯给试管加热，过一会儿，水蒸气把软木塞冲出试管，同时瓶口会出现白雾。
（1）请解释白雾产生的原因： 。
（2）水蒸气把软木塞冲出试管时的能量转化类似于四冲程汽油机的 冲程。
（3）若软木塞质量为10g，冲出后上升的高度为30cm，则此过程中软木塞克服重力做功 J。
20．（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。
21．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便捷多样，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。
22．（2024九上·临海期末）热机在人类生活中发挥着重要作用。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机，它们的结构(模型如图所示)和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆，活塞、连杆是固定连接，为飞轮旋转提供动力，使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转，进而使车辆运行。同排量(汽缸总容积相同)的情况下，汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%：柴油机动力大、机械效率可达45%。下表是汽油机和柴油机相关参数的比较，试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。
汽油机 柴油机
燃料种类及性质 汽油，密度小，易挥发，燃烧较快，燃烧效率低 柴油，密度大，不易挥发，燃烧较慢，燃烧效率高
构造 汽缸、连杆较短，飞轮较小 汽缸、连杆较长，飞轮较大
吸入汽缸的物质 汽油和空气的混合物 空气
压缩冲程前后汽缸容积比 10：1 23：1
点火方式 上方有火花塞，在压缩冲程末点燃汽缸内的混合物 上方有喷油嘴，在压缩冲程末喷出雾状柴油液滴，遇到汽缸里的高温空气迅速汽化并燃烧
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：（2025九上·绍兴） 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。
（1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数 (选填“增大”、 “减小”或“不变”).
（2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出结论是：物体对外做功，内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”).
【答案】（1）增大（2）减小
【解析】（1）外界对气体做功，气体的内能将增大。
（2）气体对外做功，气体的内能减小。
【解答】（1）向瓶内打气，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高。
（2）气体对外做功，内能转化为机械能，气体的内能减小，温度降低，液化成小水珠。
变式1：（2025九上·温岭期末） 炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（）
A．甲是冰块 B．0~t1内， 乙在吸收热量
C．t1后，两者不再发生热传递 D．t2后，两者的内能均为0焦
【答案】B
【解析】热传递的条件是存在温度差。
【解答】A、饮料的温度高于冰的温度，所以饮料和冰接触后，饮料的温度降低，冰的温度升高，所以甲是饮料，乙是冰块，故A错误；
B、0-内，乙的温度升高，说明乙在吸热，故B正确；
C、后两者的温度不同，仍会发生热传递，后两者的温度相同，不再发生热传递，故C错误；
D、任何物体都具有内能，所以后两者的内能都不为0，故D错误。故答案为：B。
变式2：（2025九上·杭州期末）关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体内能增加，一定要从外界吸收热量
B．相同物态下，同一物体温度降低，内能一定减少
C．温度为0℃的物体没有内能
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
【答案】B
【解析】吸收或发出热量，内能一定改变；温度升高或降低，内能一定改变。【解答】A、改变内能的方法有两种，做功和热传递；物体内能增加，可能是从外界吸收热量，也可能外界对它做功，故A错误；
B、在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少，故B正确；
C、物体的内能是由于物体内部大量分子无规则运动而产生的能量，物体在任何温度下都有内能，故C错误；
D、热量是从高温物体向低温物体传递的，内能大的物体温度不一定高，故D错误。故答案为：B。
变式3：（2024九上·海曙月考）在一只空矿泉水瓶内装入约5mL酒精，拧紧瓶盖。然后像拧干毛巾一样用力拧瓶的下半部，如图甲所示。当把手松开时，瓶内会出现大量白雾，如图乙所示。请用学过的科学知识解释上述过程及现象。
【答案】1、压缩气体做功，内能增加，温度升高：
用力拧瓶的下半部时，瓶内空气被压缩。根据做功改变物体内能的原理，对物体做功，物体的内能会增加。在这里，人对瓶内空气做功，使瓶内空气的内能增大。物体的内能与温度有关，内能增大，温度会升高。所以瓶内空气温度升高，这使得酒精更容易汽化。
2、酒精汽化：酒精是易挥发的液体，在温度升高的情况下，瓶内酒精会加快汽化，由液态变为气态酒精，充斥在瓶内空间。
3、气体对外做功，内能减小，温度降低：当把手松开时，瓶内压缩的空气迅速膨胀，对瓶壁做功。根据做功改变物体内能原理，物体对外做功，自身的内能会减小。瓶内空气内能减小，温度就会降低。
4、水蒸气液化形成白雾：
瓶内气态酒精以及水蒸气在温度降低的情况下，遇冷会发生液化现象。气态的酒精和水蒸气液化为小液滴，大量的小液滴聚集在一起，就形成了我们看到的大量白雾。
综上所述，先通过压缩空气做功使空气内能增大、温度升高导致酒精汽化，后空气膨胀对外做功内能减小、温度降低，使得酒精蒸汽和水蒸气液化形成白雾 。
【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能；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。
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：（2025九上·衢州期末）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．0℃的冰没有内能
B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加
C．物体的温度越高，所含的热量越多
D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变
【答案】B
【解析】A.任何物体在任何温度下都具有内能。
BD.晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加；
C.热量是一个过程量，只有热传递过程中才能谈热量，物体在一种状态下不能谈热量。
【解答】 A.任何物体在任何温度下都具有内能，0℃的冰也有内能，故A错误。
B.冰是晶体，晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加，故B正确；
C.描述热量的术语只能用”吸收”或“放出“，不能用“具有、所含”，故C错误；
D.内能的大小与物体的质量、状态和温度都有关系，所以单凭温度不变，不能确定物体的内能就不变，故D错误。
故选B。
变式1：（2025九上·北仑期末）下面是小科同学“科学学习笔记”中的摘录，其中错误的是（ ）
A．热量总是由内能大的物体，传递给内能小的物体
B．钻木取火，是通过做功改变物体内能
C．温度高的物体，内能不一定大
D．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大
【答案】A
【解析】（1）发生热传递的条件是存在温度差；
（2）改变内能的方式包括做功和热传递；
（3）物体的内能与温度、质量、状态等因素有关；
（4）物体内能的变化，不一定引起温度的变化．这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。
【解答】A、热传递时热量总是从高温物体传递给低温物体，内能大的物体温度不一定高，故A错误；
B、钻木取火，克服摩擦做功，通过做功的方式改变物体的内能，故B正确；
C、温度高的物体内能不一定大，因为物体的内能与温度、质量、状态等因素有关，故C正确；
D、一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大，熔化过程要吸收热量，故D正确。
故答案为：A。
变式2：（2024九上·武义月考）有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高
B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能
C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量
D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加
【答案】D
【解析】根据温度、内能和热量的关系分析判断。
【解答】A.物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，例如冰熔化时，故A错误；
B.一般物体都具有内能，因此内能只分大小，不说有无，故B错误；
C.物体内能减少时，温度不一定降低，可能是放出了热量，也可能是对外做功，故C错误；
D.物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加，故D正确。
故选D。
变式3：（2023九上·杭州月考）关于温度、热量、内能、比热、热值等，以下说法正确的是（ ）
A．物体的内能增大时，一定要从周围吸热
B．热量一定可以从温度高的物体向温度低的物体转移
C．物体的温度越高，所含的热量一定越多
D．一杯汽油倒去一半，剩余汽油比热一定不变，热值一定减小
【答案】B
【解析】（1）物体的温度升高、内能增大，改变内能的方式，做功和热传递；
（2）热传递的条件是存在温度差；
（3）热量是热传递过程中所传递内能的多少；热量是一个过程量；
（4）热值、比热容是物质的一种特性，热值、比热容的大小与物质的质量无关。
【解答】A、做功和热传递都可以改变物体的内能；物体从外界吸收热量，内能一定增加，故A错误；
B、热传递的条件是存在温度差，热量从温度高的物体传给温度低的物体，故B正确；
C、热量是过程量，只能说吸收或放出热量，不能说含有热量，故C错误；
D、一杯汽油倒去一半，质量改变了，由于比热容、热值是物质的特性，它们的大小与质量无关，所以，剩余汽油的热值和比热容不变，故D错误；
故选：B。
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：（2025九上·黄岩期末）某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。
（1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为 （选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间” ）较小引起的。
（2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收 J的热量。[c水= 4.2×1 03J/（kg·℃）]
【答案】（1）导线的电阻（2）3.36×1 04
【解析】（1）焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q=I2 Rt，其中I是电流，R是电阻，t是通电时间 。在串联电路中，电流I和通电时间t相同，电阻R不同时，产生的热量不同。
（2）热量计算公式：物体吸收热量的公式，其中c是物质的比热容，m是物体质量，Δt是温度变化量 。
【解答】（1）根据焦耳定律，导线和杯垫是串联，电流和通电时间都相等，之所以导线不热是由于导线的电阻极小引起的；
（2）吸收的热量是
（1）根据焦耳定律，导线和杯垫是串联，电流和通电时间都相等，之所以导线不热是由于导线的电阻极小引起的；
（2）吸收的热量是
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：（2023九上·玉环月考）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。
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：（2025九上·婺城期末）如图甲是我国古代发明的一种取火器----火绒，把木制推杆快速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。如图乙是小科同学建构的汽油机工作原理图。请回答：
（1）选择艾绒作为点火材料，利用艾绒着火点低的性质，艾绒燃烧时将 转化为内能。
（2）取火时，牛角套筒内空气温度会上升，其内能改变的方式是 。
（3）取火后，推杆会自动向右回弹，此过程类似图乙中的 (填字母)。
【答案】（1）化学能（2）做功（3）C
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）做功改变内能的本质为能量的转化，热传递改变内能的本质为能量的转移；
（3）热机的压缩冲程，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）选择艾绒作为点火材料，利用艾绒着火点低的性质，艾绒燃烧时将化学能转化为内能。
（2） 取火时，牛角套筒内空气温度会上升， 即将推杆的机械能转化为空气的内能，则内能的改变方式为做功；
（3） 取火后，推杆会自动向右回弹， 即将内能转化为机械能，和热机的做功冲程相同，故选C。
变式1：（2024九下·义乌开学考）如图所示描述的物理过程，下列分析不正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增加
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增加
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
【答案】B
【解析】根据能量转化的知识分析判断。
【解答】A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，将机械能转化为内能，则空气的温度升高，内能增加，故A正确不合题意；
B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，将空气的内能转化为塞子的机械能，因此瓶子内空气的内能减少，故B错误符合题意；
C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，因此水蒸气的内能减小，故C正确不合题意；
D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少，故D正确不合题意。
故选B。
变式2：（2024九上·杭州期中）如图甲所示装置，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。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）与上述实验过程中能量的转化是一致的；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；B；30
【解析】改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次。
【解答】 在压缩空气引火仪的玻璃筒底部放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，棉花燃烧起来；此过程中压缩筒内空气做功，使筒内气体的内能增加；在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。乙图中B的两气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，与上述实验过程的能量转化一致。汽油机的曲轴转速为3600r/min，所以曲轴每秒转60r，因为曲轴每转两周对外做功一次，所以在1s内，对外做功次数n=30次。
变式3：（2025九上·上城期末） 小金学习了“物体的内能”后，根据书本图甲两个实验，在家利用压力式喷水壶、塑料软管、数显温度计、针筒和硬纸盒自制了如图乙所示的实验装置，并利用该装置进行实验，实验步骤如下：
①实验开始前观察记录喷水壶内的温度为22.0℃。
②在喷水壶内加入少量的水，关闭出气阀，多次按压喷水壶的打气手柄后，观察并记录壶内温度。
③打开喷水壶的出气阀，可以观察到针筒的活塞由底部迅速向上移动。
④最终活塞冲出针筒口，同时在针筒口处观察到白雾。
（1）若不考虑能量损耗，步骤②中记录的温度值应 (选填“大于”“小于”或“等于”) 22.0℃。
（2）步骤③中的能量转化与下图内燃机的 (填字母)冲程相同。
（3）步骤④针筒口出现白雾的原因是 。
（4）请同学分析小金制作的实验装置相较于书本两实验的创新点： (写出两点)。
【答案】（1）大于
（2）D
（3）高温水蒸气遇冷液化形成小水滴
（4）实验现象更直观；两实验糅合一个实验省时。
【解析】（1）对物体做功，物体的内能会增大，温度升高。
（2）气体膨胀对外做功，物体的内能减小，温度降低，伴随着能量的转化，由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程能量转化由内能转化为机械能。
（3）液化指物质由气态转变成液态，液化要放热。
（4）小金制作的实验装置相较于书本两实验的创新点：实验现象更直观；两实验糅合一个实验省时。
【解答】（1）若不考虑能量损耗，步骤②中记录的温度值应大于22.0℃，对物体做功，物体的内能增加，温度升高。
（2）步骤③中打开喷水壶的出气阀，可以观察到针筒的活塞由底部迅速向上移动，气体膨胀对外做功，物体的内能减小，温度降低，伴随着能量的转化，由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程能量转化由内能转化为机械能，两气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，D图是做功冲程。故步骤③中的能量转化与下图内燃机的D冲程相同。
（3）步骤④针筒口出现白雾的原因是高温水蒸气遇冷液化形成小水滴。
（4）请同学分析小金制作的实验装置相较于书本两实验的创新点：实验现象更直观；两实验糅合一个实验省时。
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：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。
变式1：（2024九上·柯桥期末）中国载人航天工程再次传来好消息：
（1）2023年10月24日神舟十七号载人飞船由长征二号F运载火箭成功发射升空。火箭燃料要求质量小而放出的热量多，使用液氢作为燃料就是利用它 的特性。
（2）2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，表面温度急剧升高，这是通过 的方式改变内能。
【答案】（1）热值大 （2）做功
【解析】（1）热值是表示燃料燃烧放出热量多少的物理量，质量相同的燃料，热值越大，则放出的热量越多；
（2）改变内能的方式：①做功，本质为能量的转化；②热传递，本质为能量的转移。
【解答】（1）火箭燃料要求质量小而放出的热量多，使用液氢作为燃料就是利用它热值大的特性。
（2）返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，表面温度急剧升高，这是通过做功的方式改变内能。
变式2：（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℃。
变式3：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
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．（2025九上·慈溪期末）四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】压缩冲程：机械能转化为内能，做功冲程，内能转化为机械能，其它两个冲程没有能量转化。
【解答】图中装置气体对外做功，内能转化为机械能，气体内能减小，温度降低，在试管口液化成小液滴，出现白雾，能量转化形式与做功冲程相同。
故答案为：C。
3．（2024九上·平湖期末）如图所示，向装有少量水的烧瓶内缓慢打气，突然塞子跳起来，同时瓶内出现了“白雾”。下列关于该现象的说法正确的是（ ）
A．瓶内气体对外做功 B．机械能转化为内能
C．瓶塞的机械能减少 D．瓶内气体温度升高
【答案】A
【解析】改变内能的方式有做功和热传递。
【解答】A.突然塞子跳起来，气体膨胀，瓶内气体对外做功，内能减少，A正确；
B应该是内能转化为机械能，B错误；
C.内能转化为机械能，瓶塞的机械能增加，C错误；
D.瓶内气体内能减少，温度降低，D错误；
故答案为：A。
4．（2025九上·衢州期末）甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（ ）
A．甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B．甲：活塞下压的过程相当于内燃机的压缩冲程
C．乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D．乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
【答案】B
【解析】A.一般情况下，温度升高，内能增大；温度降低，内能减小；
B.热机的压缩冲程将机械能转化为内能；
C.根据能量转化的知识判断；
D.热机的做功冲程将内能转化为机械能。
【解答】A．当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，则气体的温度升高，故A错误；
B．活塞下压后反弹的过程中，将机械能转化为内能，相当于内燃机的压缩冲程，故B正确；
C．用气筒向装有少量水的烧瓶里打气，瓶内气压增大，内能增大，故C错误；
D．瓶塞跳出的过程，将水蒸气的内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故D错误。
故选B。
5．（2025九上·杭州期末）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：①打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行；②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。过程①与下面哪个冲程相对应（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】（1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。
（2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高。
③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
（3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。
【解答】打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行，即高压蒸汽的内能转化为活塞上行的机械能，与内燃机的做功冲程相对应；
A、图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，故A不符合题意；
B、图中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故B符合题意；
C、图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故C不符合题意；
D、图中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D不符合题意。
故答案为：B。
6．（2025九上·杭州期中）下列有关热现象的说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，内能一定减少，温度一定降低
B．燃料的热值越大，放出的热量越多
C．物体温度越高，所含的热量越多
D．比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关
【答案】D
【解析】（1）根据热量、内能和温度的关系判断；
（2）根据Q=qm分析；
（3）根据Q=cm△t分析；
（4）根据比热容的特性判断。
【解答】A. 物体放出热量，内能一定减少，温度不一定降低 ，例如水凝固成冰时，吸热但温度不变，故A错误；
B.根据Q=qm可知，当质量相同时， 燃料的热值越大，放出的热量越多，没有限定质量相等，故B错误；
C.根据Q=cm△t可知，物质吸收的热量与比热容、质量和温度的变化量有关，故C错误；
D.比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，故D正确。
故选D。
7．（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。
8．（2024九上·东阳期末）如图是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，由于物体间力的作用是相互的，火箭向上飞向空中。
（1）向瓶内打气时，瓶内气体内能 （填“增加”、“减少”或“不变”）；
（2）水从尾部向下喷出时，瓶内气体对水做功，该过程相当于内燃机的 冲程。
【答案】（1）增加（2）做功
【解析】（1）物体对外界做功，物体内能增大；外界对物体做功，物体内能减小；
（2）四冲程内燃机的压缩冲程，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）向瓶内打气时，将活塞的机械能转化为空气的内能，则瓶内气体内能增加；
（2）水从尾部向下喷出时，瓶内气体对水做功，将内能转化为机械能，该过程相当于内燃机的做功冲程。
9．（2025九上·越城期末）如图，将盛有少量酒精的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着两手分别握住瓶的上下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，同时瓶口和瓶内出现白雾。
（1）用力拧瓶子，是用 的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机 冲程；
（2）瓶口出现白雾说明气体对外做功，内能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）热传递；做功
（2）减小
【解析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，前者的本质为能量的转换，后者的本质为能量的转移。热机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能。
（2）物体对外做功，内能减小；外界对物体做功，则内能增大。
【解答】（1）用力拧瓶子，将机械能转化为气体的内能，是用做功的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机压缩冲程；
（2） 瓶口出现白雾，说明温度降低水蒸气发生液化，那么气体对外做功，内能减小。
10．（2025九上·慈溪期末）宁波地铁在施工过程使用到如图所示的盾构机。
（1）盾构机在工作时，因高速旋转会产生大量热，这是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式改变物体内能的。
（2）盾构机前端的水冷循环系统可以给刀片及时降温，用水冷却主要是利用了水 的特性。
【答案】（1）做功（2）比热容大
【解析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，两种方式是等效的。
（2）由可知，质量和温度变化量相同时，比热容大的物质吸收的热量更多。
【解答】（1）盾构机高速旋转，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能。
（2）水的比热容较大，在质量和温度变化量相同时，吸收的热量更多，冷却效果更多，所以用水作冷却液。
11．（2025九上·黄岩期末）图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。
（1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）。
（2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中 冲程（用字母表示）能实现内能转化为机械能。
【答案】（1）增加
（2）C
【解析】（1）改变物体内能的方式：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 。打气时，对瓶内气体做功，气体内能增加。
（2）汽油机的冲程及能量转化：
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物，无能量转化。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能。
做功冲程：火花塞点火，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气，无能量转化。
【解答】（1）用气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，内能增加，这是通过做功的方式改变瓶内气体的内能。
（2）A图为吸气冲程；
B图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能；
C图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，在做功冲程中内能转化为机械能；
D图为排气冲程。
所以C做功冲程符合题意。
（1）用气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，内能增加，这是通过做功的方式改变瓶内气体的内能。
（2）A图为吸气冲程；
B图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能；
C图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，在做功冲程中内能转化为机械能；
D图为排气冲程。
所以C做功冲程符合题意。
12．（2024九上·浙江期末）在学习了燃料的热值后，小明想利用如图所示装置探究煤油和色拉油的热值大小。已知烧杯中装有等质量的水，并控制燃烧的火焰和石棉网的距离相等，具体实验结果如下表：
燃料种类 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 20 38
色拉油 20 28
（1）实验中，需在玻璃容器中加入质量 （填“相同”或“不同”）的煤油和色拉油做燃料，制成煤油灯和色拉油灯。
（2）实验中，烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水 。
（3）小红认为小明的实验能比较煤油和色拉油的热值大小，但无法精确测得两者的热值，其原因是 。
【答案】（1）相同
（2）沸腾（或全部汽化）
（3）存在热损失（合理即可）
【解析】（1）探究煤油和菜籽油的热值的大小关系时，需要控制燃料的质量相同，被加热的水的质量和初温相同；
（2）实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，看温度计示数的变化来进行比较；水沸腾的特点：达到沸点，温度不变，持续吸热；
（3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。
【解答】（1）为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和色拉油的质量相同。
（2）烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水沸腾，因为水沸腾之后吸收热量，但温度不再上升。
（3）因为在实验过程中存在热损失，煤油和菜籽油燃烧所产生的热量并没有完全被水吸收，所以无法精确测得两者的热值。
（1）为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和色拉油的质量相同。
（2）烧杯中水的量要适当多一些，以免在燃料燃尽前，烧杯中的水沸腾，因为水沸腾之后吸收热量，但温度不再上升。
（3）因为在实验过程中存在热损失，煤油和菜籽油燃烧所产生的热量并没有完全被水吸收，所以无法精确测得两者的热值。
13．（2024九上·金华期中）为了比较两种燃料的热值，小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量损失。
（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，则测量的温度值 （“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）实验中燃烧相同质量的燃料，根据 来比较放出热量的多少。
（3）小金选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小金根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大。
（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像，燃料1和燃料2的热值之比为 。
【答案】（1）偏大
（2）温度计上升的示数
（3）B
（4）8：3
【解析】玻璃泡碰到杯底，测量的温度值偏大，用烧杯中温度计上升的示数来比较放出热量的多少，根据热量计算公式计算吸收的热量之比，根据热值公式计算热值。
【解答】（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，由于杯底的温度较高，则测量的温度值偏大。
（2）由于实验中不能直接观察到燃料放出热量的多少，所以实验中运用转换法，用烧杯中温度计上升的示数来比较放出热量的多少。
（3）由图乙可知，燃料燃尽后，燃料b能使烧杯中温度计上升的示数更大，所以燃料b放出热量更多，故燃料b的热值大。
（4）由图丙可知，燃料1使水温度升高到100℃，水的温度保持不变，水在5min内，温度由20℃升高到100℃，温度升高80℃，燃料2使水温在15min内，温度由20℃升高到80℃，则燃料2使水温在5min内，升高20℃；则在5min内，两套装置中的水吸收热量之比
则在5min内，两套装置中的燃料放出热量之比为4∶1，在5min内，燃料1只燃烧总质量的，燃料2只燃烧总质量的，则燃料1和燃料2的热值之比。
14．（2025九上·滨江期末）2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为，其表面防热材料的质量为，比热容为，请回答下列问题：
（1）若返回舱在大气层中共下落，重力做功 焦。
（2）若返回舱进入大气层后下落的过程中；假设下落时减少的重力势能有转为内能，且转化内能中的被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少 ？
【答案】（1） （2）
【解析】（1）利用G=mg计算出返回舱的总重力，利用W=Fs=Gh计算出重力所做的功；
（2）根据题意计算出防热材料吸收的热量，利用Q吸=cmΔt计算出防热材料升高的温度。
【解答】（1）返回舱在大气层中共下落，重力所做的功是：
（2）防热材料吸收的热量：
防热材料升高的温度
（1）返回舱在大气层中共下落，重力所做的功是：
（2）防热材料吸收的热量：
防热材料升高的温度
15．（2025九上·浙江竞赛）2019 年 5 月 6 日，聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是 21 世纪最理想的能 源 (已知 C水= 4.2×103J / (kg.C) ，q 氢 = 1.4×108J / kg) ；求：
（1） 质量为 0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量 ；
（2） 若这些热量全部被质量为 200kg，温度为 15℃的水吸收，则水升 高的温度为 。
【答案】（1）4.2×107J （2）50℃
【解析】 （1）根据Q放=q氢m可求出氢完全燃烧放出的热量；
（2）根据Q吸=c水m'Δt可求出水升高的温度；
【解答】 （1）质量为0.3kg的氢燃料燃烧放出的热量：Q放=q氢m=1.4×108J/kg×0.3kg=4.2×107J；
（2）根据题意可知，水吸收的热量：Q吸=Q放=4.2×107J，
那么水升高的温度：。
16．（2024九上·杭州期中）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）壶中的水温度的升高是通过 ▲ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
【答案】（1）qev：Q放＝Vq＝0.02m3×8.4×107J/m3＝1.68×106J
（2）解：热传递；
由得水吸收的热量：
（3）解：在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温，
由得水的质量：
【解析】（1）知道消耗天然气的体积、热值，利用Q放=Vq求天然气完全燃烧放出的热量；
（2）知道燃气灶的效率，利用η求水吸收的热量；
（3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，知道水的比热容、初温，利用吸热公式Q吸=cm（t-t0）求水的质量。
17．（2024九上·杭州期末）为探究机械功与热之间的关系，焦耳设计了一个实验，在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。小金自制类似装置验证热和功的关系，如图所示（部分固定装置舍去），其中重物的重力为420牛，匀速下降高度为1m，测得水的温度上升了0.2℃，容器中水的质量为0.45kg，（水的比热C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）该实验通过 方式增加了水的内能。
（2）容器内水吸收热量为多少焦
（3）机械功转化为水的内能的效率是多少
【答案】（1）做功
（2）水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），水的质量m=0.45kg，水升高温度Δt=0.2℃，
水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器内水吸收热量为378J。
（3）重物下降时减小的机械能W总=Gh=420N×1m=420J，
机械能转化为水的内能的效率
答：机械功转化为水的内能的效率是90%。
【解析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，做功发生能量的转化，热传递发生能量的转移；
（2）知道水的质量、水的比热容、水上升的温度，利用吸热公式Q吸=cmΔt求水吸收的热量；
（3）根据求得效率。
【解答】（1）在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。所以是通过做功的方式增大了水的内能；
（2）根据Q吸=cmΔt即可计算出容器内水吸收的热量；
（3）先计算出重物下降时做的总功，再根据计算出机械功转化为水的内能的效率。
18．（2025九上·婺城期末）新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动后，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车所受阻力与车速的关系如图所示。某次由内燃机提供能量进行测试，汽车以50km/h的速度在平直公路上匀速行驶了0.5h，测试结束时蓄电池的电能增加了0.8×107J。计算：
（1） 测试过程中，汽车牵引力做了多少焦的功？
（2） 已知测试使用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中共消耗8kg燃料，则这些燃料完全燃烧放出的总热量是多少焦？
（3） 此次测试过程中，内燃机工作时的效率是 。
【答案】（1）由图可知，当v＝50km/h时，汽车受到的阻力f＝4000N，
因为匀速直线运动，所以F牵＝f＝4000N
S＝vt＝50km/h×0.5h＝25km＝2.5×104m
W＝F牵S＝4000N×2.5×104m＝1×108J
（2）Q总＝mq＝8kg×4.5×107J/kg＝3.6×108J
（3）30%
【解析】（1）根据图像确定速度为50km/h时汽车受到的阻力，然后根据平衡力的知识计算出汽车受到的牵引力，接下来根据s=vt计算汽车行驶的路程，最后根据 W＝F牵s计算牵引力做的功。
（2）根据 Q总＝mq 计算燃料燃烧放出的热量；
（3）将汽车的机械功与电池的电能相加，然后根据计算内燃机工作的效率。
【解答】（3） 此次测试过程中，内燃机工作时的效率是。
19．（2025九上·杭州期末）如图所示，在试管中装适量的水，塞好软木塞，点燃酒精灯给试管加热，过一会儿，水蒸气把软木塞冲出试管，同时瓶口会出现白雾。
（1）请解释白雾产生的原因： 。
（2）水蒸气把软木塞冲出试管时的能量转化类似于四冲程汽油机的 冲程。
（3）若软木塞质量为10g，冲出后上升的高度为30cm，则此过程中软木塞克服重力做功 J。
【答案】（1）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。
（2）做功（3）0.03
【解析】（1）气体对外做功，内能减小，温度降低。
（2）四冲程汽油机中存在能量转化的冲程有两个，做功冲程和压缩冲程，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
（3）做功的条件：物体在力的方向上有移动距离。
【解答】（1）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。
（2）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，这与内燃机的做功冲程类似。
（3）此过程中软木塞克服重力做功为W=Gh=mgh=0.01kg×10N/kg×0.3m=0.03J
（1）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。
（2）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，这与内燃机的做功冲程类似。
（3）此过程中软木塞克服重力做功为W=Gh=mgh=0.01kg×10N/kg×0.3m=0.03J
20．（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。
21．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便捷多样，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】根据题意可知，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，温度很高。当温度达到擦火皮上易燃物的着火点时，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。
【解析】滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，结合摩擦做功改变物体内能的知识，以及燃烧的条件分析解答即可。
22．（2024九上·临海期末）热机在人类生活中发挥着重要作用。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机，它们的结构(模型如图所示)和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆，活塞、连杆是固定连接，为飞轮旋转提供动力，使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转，进而使车辆运行。同排量(汽缸总容积相同)的情况下，汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%：柴油机动力大、机械效率可达45%。下表是汽油机和柴油机相关参数的比较，试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。
汽油机 柴油机
燃料种类及性质 汽油，密度小，易挥发，燃烧较快，燃烧效率低 柴油，密度大，不易挥发，燃烧较慢，燃烧效率高
构造 汽缸、连杆较短，飞轮较小 汽缸、连杆较长，飞轮较大
吸入汽缸的物质 汽油和空气的混合物 空气
压缩冲程前后汽缸容积比 10：1 23：1
点火方式 上方有火花塞，在压缩冲程末点燃汽缸内的混合物 上方有喷油嘴，在压缩冲程末喷出雾状柴油液滴，遇到汽缸里的高温空气迅速汽化并燃烧
【答案】动力大：①柴油机压缩冲程前后汽缸容积比大，做功冲程活塞受到的压力大，推动飞轮转动的力大；②柴油机飞轮大，动力臂大，根据F1L1=F2L2，可以克服更大的阻力。
机械效率高：①柴油机吸入的是空气，同排量的情况下，氧气更充足，有利于柴油的充分燃烧；②柴油以雾状油滴的形式喷出，遇到高温迅速汽化，增大了可燃物与助燃剂的接触面积，燃烧更充分；③柴油机的汽缸长度长，燃油推动活塞的距离大；④柴油机压缩冲程前后压缩比大，缸内气压大，燃气对活塞的压力大，根据W=FS， 燃气对活塞做的功多，转化得到的机械能大。
上述6点，一点一分，写出任意4点即得满分
【解析】理解表中参数，区分汽油机和柴油机在动力和效率方面不同点。结合杠杆平衡条件F1L1 =F2L2和做功W=FS进行分析。
【解答】
由表中数据可知，汽油机和柴油机在动力方面：
①柴油机压缩冲程前后汽缸容积比大，做功冲程活塞受到的压力大，推动飞轮转动的力大。
②柴油机飞轮大，动力臂大，根据F1L1=F2L2可以克服更大的阻力。
机械效率方面：
①柴油机吸入的是空气，同排量的情况下，氧气更充足，有利于柴油的充分燃烧。
②柴油以雾状油滴的形式喷出，遇到高温迅速汽化，增大了可燃物与助燃剂的接触面积，燃烧更充分。
③柴油机的汽缸长度长，燃油推动活塞的距离大。
④柴油机压缩冲程前后压缩比大，缸内气压大，燃气对活塞的压力大，根据W=FS，燃气对活塞做的功多，转化得到的机械能大。
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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