九年级上科学培优第三章第五节《物体的内能》（无答案）

九年级科学培优《物体的内能》
编者：温中实验学校
丁裕忠
【知识梳理】
一、内能
1、热运动：物体内部大量粒子的无规则运动。
2、扩散现象：温度越高，粒子的无规则运动越剧烈。
3、内能：物体内部大量做热运动的粒子所具有的能，俗称“热能”。
（1）单位：焦耳
（2）内能包括分子动能
（3）内能的特点：一切物体在任何情况下都具有的内能；内能大小与温度有关，温度越高，微粒的无规则运动越剧烈，内能越大；内能大小与质量（微粒的个数多少）有关；内能大小与物质的状态有关。
二、改变内能的两种途径
1、做功改变物体的内能
（1）外界对物体做功，物体的内能增加；【实质：其他形式的能转化为物体的内能】
四种方法：①
压缩体积；②
摩擦生热；③
锻打物体；④
拧弯物体。
物体对外做功，物体的内能减少；如：气体体积膨胀；【实质：物体的内能转化为其他形式的能】
2、热传递改变物体做功
（1）规律：内能由高温物体（或高温部分）传递到低温物体（或低温部分），直
至温度相等时结束。
（2）实质：能的转移过程，且温差越大能的传递越快。（3）方式：
方式
含义
举例
传导
热量通过接触物质由高温部分向低温部分传递
放在掌心的冰慢慢熔化
对流
热量通过液体或气体自身的流动由高温部分向
用水壶烧水，最终整壶水的温度都达到沸点；
低温部分传递
辐射
热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低
太阳的光和热传递到地球
温物体的传递
（4）条件：物体之间或物体的不同部位存在温度差，温度差越大，热传递越快。（5）热量：在热传递中，传递能量的多少，用
Q
表示，单位：焦
J。
物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。3、做功和热传递在改变物体内能上产生的效果相同，但它们也有本质上不同，做功实质上能的转化，热传递实质上能的转移。
三、热量的计算
1、比热容：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收或放出热量，称为该物质的比热容。（1）单位：J/（Kg·℃），读作：焦每千克摄氏度。（2）水的比热：4200
J/（Kg·℃）物理意义：质量为
1
千克的水温度升高或降低
1℃时吸收或
放出的热量为
4200J。
（3）水的比热特点：在一定质量的水，升高或降低一定温度吸收或放出的热量较多。
（4）比热容是物质的一种特性，受物质的状态的影响。
2、热量的计算：Q=c×m×△t
Q
吸=c×m×（t－t0）
Q
放=c×m×（t0－t）
四、燃料的热值
1、热值：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，用“q”表示。（1）单位：焦/千克
J/kg
（2）物理意义：氢气
1.4×108
J/kg——质量为
1
千克的氢气完全燃烧时所释放的热量为
1.4×108
J。
（3）热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形状、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。
（4）燃料完全燃烧放出的热量的计算公式：Q=
qm。
（5）“1
千克”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
2、火箭选用氢作燃料，而不是汽油，原因：液态氢的热值大。
【典型例题】
1．南极是世界上最冷的地方，常年平均气温是﹣25℃．一天，南极上的小企鹅豆豆和丁丁之间发生了一次有趣的对话，他们的部分说法如下，其中正确的是（　　）
A．豆豆：呵呵，这里太冷了，冰山肯定没有内能了
B．丁丁：不对，冰山的温度低，所含热量少
C．丁丁：唉，反正我现在一点温度也没有了，冻死喽
D．豆豆：呵呵，我们一起跳舞吧，这样暖和一些
2．关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度不变，内能可能变小
B．物体温度降低，它一定放出热量
C．升温较多的物体，吸收的热量多
D．物体内能增加，它一定吸收热量
3.如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
①图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增加
②图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
③图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少
④图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
4．如图所示，甲图中活塞迅速下压后棉花燃烧；乙图中点火后盒盖飞出。在“活塞压缩空气”和“使盒盖飞出”的两个过程中，对比能量转化情况、改变筒内气体内能的方式和筒内气体内能的变化三个方面，它们（　　）
A．三个方面都相同
B．三个方面都不相同
C．有两个方面相同，一个方面不同
D．有一个方面相同，两个方面不同
第4题图
第5题图
5．如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不合理的是（　　）
A．生石灰与水反应，会放出大量的热
B．设计出气孔的目的是避免使用时盒内气压过高
C．遇水能放出热量的物质都能作为发热包的内容物
D．使用过的发热包即使干燥后也不能重复使用
6．如图是一种在喜庆场合使用的礼炮。使用礼炮时，旋转底部的钢瓶。钢瓶被打开后，其内部的髙压空气迅速膨胀，将筒内礼花喷向空中，营造喜庆氛围。在使用礼炮过程中，下列有关说法错误的是（　　）
A．钢瓶内的高压空气对外做功，内能减少
B．钢瓶内高压空气的部分内能转化为礼花的机械能
C．钢瓶内的高压空气在膨胀过程中，气体密度变小
D．礼花绽放过程中，机械能保持不变
7．浙江卫视《十二道锋味》注重美食与公益相结合，在节目里，利用各种烹饪手法，譬如煎、炒、蒸、拌，做出美食，还有一种美食叫竹升面，所谓竹升面，就是在搓面、和面以后，利用“竹升”（大竹竿）压打出来的面条，如图所示。“竹升”为杠杆，下列认识错误的是（　　）
A．烹饪手法炒：主要是通过热传递的方式使食物的内能增加
B．烹饪手法蒸：是通过热传递和高温水蒸气液化放热，使食物蒸熟
C．“竹升”在使用时，动力方向向下，受到面条的作用力垂直“竹升”向下
D．“竹升”在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆
8．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，如图甲。汽油机的工作冲程，如图乙。下列判断不正确的是（　　）
A．牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均是定滑轮
B．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
C．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
D．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似
9.在吹气球时，吹大了的气球没握住，它叫啸着飞跑了！你及时捡起气球会发现它的嘴部温度________，是因为当球内气体喷出来时________，内能转化为机械能。
10.如图是生活中常用的热水瓶。当注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，有时软木塞会跳起来，这一过程瓶内气体通过________改变了内能。如图是四冲程汽油机的工作示意图其中________图（图片顺序不代表真实工作顺序）所示的冲程也发生同样的能量转化。
11.如图表示内燃机的两个冲程。从气到的启闭和活塞的运动可以判断甲是________冲程，乙是________冲程。
第11题图
第12题图
12.如图所示，透明塑料盒的底部开有小孔，电子式火花发生器的放电针管紧紧地从孔中塞进。打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，摁动电火花发生器的按钮，塑料盒盖立即被远远地弹出。
（1）电子式火花发生器产生的热量以热传递的方式增大酒精气体的________能，气体的温度________(选填“升高”或“降低”)，达到燃点。
（2）酒精气体燃烧后，燃气的________能以做功的方式传给盒盖，转化为盒盖的______能。
（3）根据此原理制造出的将内能转化为机械能的机器有________和________。
13．如图一只瓶子，内装一些铁屑。我们既可以通过震荡，
也可以通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大。从改变
物体内能的方法来看，前者是通过
方法，后者
是通过　
方法来增大铁屑的内能。如果你没有看
到内能改变的过程，仅凭铁屑温度的改变，能否确定采用了
什么方法改变了铁屑的内能？
（能或不能），
这是因为　
。
14.2019年5月6日，杭城首批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2世纪最理想的能源，求：[c水=4.2x103(kg·℃)；q氢=1.4×108J/kg]
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是________J；
（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；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
15.小曹老师用可乐瓶、橡胶塞、自行车胎气门芯、打气筒、温度传感器等自制了一个气体对外做功实验装置。老师用气筒向塑料瓶内不断充气，同学们看到瓶塞被弹出，瓶内出现白雾，同时电脑屏幕记录了瓶内温度变化曲线，你能解释看到这些现象的原理吗？
16.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的水平台面上，并装满水。
(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？
型号
JL8801A
水容量/L
80
自身质量/kg
50
(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·℃)]
17.在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
(1)水吸收的热量是多少？
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)科学研究表明：1g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
18．如图所示是科学课堂上用的空气压缩引火仪，实验时在引火仪筒内放一小团硝化棉，然后用力快速向下压动引火仪的活塞后可以观察到硝化棉燃烧。虽然课堂上老师分析了棉花燃烧的原因，但小刚想知道通过压缩空气做功，筒内空气的温度可以上升到多高？经过查阅资料他了解到：在使用空气压缩引火仪时，由于力的作用时间极短，筒内气体压强p，体积V及温度T满足pV＝KT这一方程，其中K为恒定不变的常量，T为热力学温度（单位为K）。
请解答下列问題：以下计算均不计活塞重、摩擦以及热量损失
（1）若用232N的压力向下压活塞，活塞移动的距离为0.1m，则活塞对筒内气体做了多少功？
（2）已知活塞的面积为8×10﹣5m2，当用232N的压力把活塞压缩到最低点时，筒内气体压
强为多少？（提示：筒内的气压等于活塞对气体的压强与外界大气压之和，外界大气压p0＝1×105Pa）
（3）压缩前筒内空气压强为一个标准大气压，温度为300K（热力学温度）。若硝化棉的着火点为450K，当用232N的压力将筒内空气的体积压缩为原来的二十分之一时，请通过计算说明筒内的棉花是否能燃烧。
（4）在演示实验中小刚发现越用力快速地压缩活塞会更加容易引燃硝化棉，请你解释其中的原因？
19．阅读短文，回答文后的问题。
热阻当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度l成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为R＝1/λS，式中λ称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境，温度始终为t1；另一侧是低温环境，温度始终为t2，墙壁中形成稳定的热量流动，则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。
（1）热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中（
）　
　
A．电流
B．电压
C．电阻
D．电功率
（2）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小：λ铜　
λ塑料（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）如图甲所示，热量在墙壁中传导，虚线标出的墙壁正中间处的温度为　
　。
（4）如图乙所示，热量在墙壁中传导，在传导方向上的长度为L1，横截面积为S，导热系数为λ1；在墙壁一侧紧贴一层保温层，保温层与墙壁面积相同，在热传导方向上的长度为L2，导热系数为λ2，则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q＝　
。
17.小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。（已知所使用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.72×103kg/m3）
（1）根据如图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内它的输出功率与转速大致
成
比。
（2）当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为
s；设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，每个活塞的受力面积为S，活塞移动距离为L，则发动机转速为n时，该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为
。
A．n
p0V排/2
B．np0V排
C.
2np0V排
D.
4np0V排
PAGE
6