资源简介

一、内能
1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。
2.内能大小的影响因素：
（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。
【影响分子动能的因素】
温度升高 分子运动剧烈程度增加 内能增加
温度
温度降低 分子运动剧烈程度减弱 内能减少
（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。
【影响分子势能的因素】
体积增加 分子势能增加 内能增加
体积
体积减少 分子势能减少 内能减少
（3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大
3.改变物体内能大小的方法：
二、热量的计算
1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量
2.比热容的定义：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。
3.热量的计算公式：Q=cm△t ，其中C表示比热容，m表示质量，△t 表示温度变化量
4.燃料的热值：
（1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：焦/千克，或者焦/立方米
5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq
三、温度，内能和热量的关系比较
温度 热量 内能
概念不同 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的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 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
四、热机
1.定义：把内能转化为机械能的机械
2.常见的内燃机种类：
（1）蒸汽机 （2）喷气式发动机
五、内燃机
1.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
2.常见的内燃机：汽油机和柴油机
3.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
4.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
5. 内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成
6. 内燃机的工作（以汽油机的图示为例）
（1）吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物）
（2）压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能）
（3）做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃）
（4）排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出
7.汽油机与柴油机的区别：
（1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气
（2）点火方式： 汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃
（3）结构上： 汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。
（4）效率上： 柴油机的效率高于汽油机
（5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。
例1、如图所示，用气球、细绳、夹子、吸管和胶带制成“喷气火箭”。把封口的夹子松开后，气球向左运动。下列说法错误的是（　　）

A．实验说明力的作用是相互的 B．气球内部喷出的气体内能减小
C．气球运动过程中，惯性逐渐消失 D．实验选择光滑的细绳以减小摩擦
例2、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：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
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
例3、下列关于温度、内能、热量和做功的说法中，正确的是（ ）
A．物体温度降低，内能一定减少
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．温度高的物体把温度传给温度低的物体
D．一个物体温度升高，一定是外界对物体做了功
例4、C919大飞机是中国自行研制，具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机（如图所示）。飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧。产生的热气体被喷出。为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与汽油机四个冲程中的相同的是（　　）
A．B．C． D．
例5、如图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，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。艾绒热值约为16000J/g，若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放______J的热量。每次使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，此过程相当于内燃机的______和进气冲程。
例6、舟山正在创建“最美公路”项目，工地上有一辆空载时质量为12t的流动式混凝土搅拌车，轮胎与地面接触的总面积为9000cm2，搅拌车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为192kW。（燃油的热值取）求：
（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压强；
（2）搅拌车以54km/h的速度匀速直线行驶时，受到的阻力；（拌筒旋转功率忽略不计）
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为30%，以54km/h的速度匀速行驶27km，需要消耗多少千克燃油。
1．中国是茶文化之乡，中国茶文化是世界非物质文化遗产。“煮茶”过程中蕴含着丰富的科学知识。下列说法正确的是（　　）

A．茶水沸腾时，吸收热量，温度升高
B．茶水升温是通过做功的方式改变内能
C．壶嘴冒出的“白气”是汽化形成的现象
D．茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动
2．关于热和能，下列说法中正确的是（　　）
A．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大
B．热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
C．汽油机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能
D．物体内能增加，一定是外界对物体做了功
3．如图为做功改变物体内能的改进实验，当往瓶内推活塞，会看到温度显示器的温度发生变化，下列有关此过程中的说法正确的是（　　）
A．活塞对瓶内气体做功，温度显示器上的温度降低
B．活塞对瓶内气体做功，温度显示器上的温度升高
C．瓶内气体对活塞做功，温度显示器上的温度降低
D．瓶内气体对活塞做功，温度显示器上的温度升高
4．神舟十二号返回舱进入大气层，与大气层摩擦形成高温火球（如图），下列改变内能的方式，与“火球”的形成不相同的是（　　）
A．敷冰降温 B．钻木取火 C．搓手取热 D．擦燃火柴
5．下列关于温度、内能和热量的描述中，正确的是（　　）
A．物体吸收热量时，温度一定升高
B．做功和热传递都能改变物体的内能
C．物体的内能越大，其含有的热量就越多
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
6.开启啤酒瓶盖的瞬间，会听到“嘭”的一声，并看见瓶口有“白气”冒出，该过程与图中内燃机的哪一冲程原理相同（　　）
A． B． C． D．
7.目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
8.小金同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像分别如图a、图b所示。已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容，求：
（1）加热2min时间内水吸收的热量；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率η；
（3）沙子的比热容。
1.将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同之前，下列说法正确的是（ ）
A．甲是冰块 B．乙吸收热量 C．甲内能增加 D．乙内能减少
2．下列关于温度、热量和内能说法正确的是（　　）
A．物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能
B．物体从外界吸收了热量，温度一定升高
C．热传递时，温度总是从内能大的物体传给内能小的物体
D．物体的内能增加，不一定是从外界吸收了热量
3．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（　　）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
4.单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
5．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。
太阳照射时间/h 装水量/kg 吸热板面积/m2 水升高的温度/℃ 水的比热容J/(kg·℃) 太阳辐射功率J/(m2·h)
10 100 2.5 50 4.2×103 1.68×106
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收）
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
答案及解析
例1、C
【解析】A．当气球向外喷出气体时，气体会给气球一个反作用力，由此可说明物体间力的作用是相互的，故A正确，不符合题意；
B．气球内部喷出的气体对外做功，内能减小，温度降低，故B正确，不符合题意；
C．物体的惯性只与质量有关，气球运动过程中，气球内气体的质量减小，但气球的质量不变，惯性不变，故C错误，符合题意；
D．实验选择光滑的细绳，可以减小物体间接触面的粗糙程度，在压力一定的情况下，减小摩擦，故D正确，不符合题意。
故选C。
例2、B
【解析】A．当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，气体的内能增加，温度也会随之升高，当温度达到棉花的燃点时，会看到硝化棉燃烧，故A错误；
B．内燃机的做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程，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，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，故C错误；
D．瓶塞跳出的过程，内能转化为机械能，相当于做功冲程，故D错误。
例3、A
【解析】A、一切物体都具有内能，内能的大小与温度有关，物体的温度降低时，内能一定减少，所以A说法正确，符合题意；
B、物体吸收了热量，可能用来加快分子的无规则运动，即表现在物体的温度的升高；也可能用来改变物体的状态；比如：晶体在熔化过程，吸热，内能增加但温度不变，所以，物体吸收了热量，物体的温度可能升高，也可能不变，所以B不说法错误，不符合题意；
C、相互接触的两个温度不同的物体，内能（热量）总是从高温物体传递给低温物体，是温度高的物体把内能（热量）传给温度低的物体，所以C说法错误，不符合题意；
D、一个物体温度升高，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对它做了功，所以D说法错误，不符合题意。
故选A。
例4、B
【解析】飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，气体被压缩的过程中，机械能转化为内能；
A．如图，进气阀打开，为吸气冲程，此过程没有能量转化，故A不符合题意；
B．如图，两气阀关闭，活塞向上运动为压缩冲程，该冲程机械能转化为内能，与上述能量转化过程相同，故B符合题意；
C．如图，两气阀关闭，活塞向下移动为做功冲程，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．如图，排气阀打开为排气冲程，此过程没有能量转化，故D不符合题意。
故选B。
例5、做功 排气冲程
【解析】[1]封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火，达到取火的目的。
[2]若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放的热量为
[3]使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，将套筒内的气体排出和吸入，此过程相当于内燃机的排气和进气冲程。
例6、（1）；（2）；（3）28.8kg
【解析】解：（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压力等于搅拌车的总重力，即
根据可得，搅拌车对地面的压强为
（2）搅拌车的速度为
根据
可得，牵引力为
因为搅拌车是做匀速直线运动，因此受到的是平衡力作用，则受到的阻力为
（3）行驶的时间为
牵引力所做的功为
由可得，燃油燃烧放出的热量为
由可得，需要消耗燃油的质量为
答：（1）搅拌车对地面的压强为；
（2）受到的阻力为；
（3）需要消耗28.8千克燃油。
1．D
【解析】A．茶水沸腾时，吸收热量，温度不变，故A错误；
B．茶水升温是通过热传递的方式改变内能，故B错误；
C．壶嘴冒出的“白气”是水蒸气液化形成的现象，故C错误；
D．茶香扑鼻为扩散现象，说明构成物质的分子在不停地做无规则运动，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】A．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收热量，温度不变，内能增加，故A正确；
B．发生热传递时，传递的是热量而不是温度，故B错误；
C．汽油机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C错误；
D．物体内能增加，可能是外界对物体做了功，也可能是发生了热传递，故D错误。
故选A。
3．B
【解析】当往瓶内推活塞的过程中，活塞压缩气体做功，空气内能增加，温度升高，所以温度显示器上的温度升高，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．A
【解析】神舟十二号返回舱进入大气层高速运动时，返回舱与大气层剧烈摩擦，机械能转化为返回舱的内能，温度升高，形成“火球”，属于做功改变内能。
A．敷冰降温，冰吸收热量，人体的温度降低、内能减少，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故A符合题意；
B.钻木取火时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式来改变物体内能的，故B不符合题意；
C．搓手取暖时，两手掌相互摩擦，克服摩擦做功，使手掌内能增大，温度升高，是通过做功的方式来改变物体内能的，故C不符合题意；
D．擦燃火柴，属于摩擦生热现象，是通过做功的方式来改变物体内能的，故D不符合题意。
故选A。
5．B
【解析】A．物体吸收热量时，温度不一定升高，例如：水沸腾时吸热，但温度保持不变，故A错误。
B．做功和热传递都能改变物体的内能，故B正确。
C．热量是过程量，只能描述为“吸收热量”或“放出热量”，故C错误。
D．热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故D错误。
6.C
【解析】开启啤酒瓶盖的瞬间听到“嘭”的一声，瓶内气体将瓶盖冲起，对瓶盖做功，将瓶内气体的内能会转化为瓶盖的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
A．两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故A不符合题意；
B．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故B不符合题意；
C．两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故C符合题意；
D．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
7.相互的 化学 方向性 4.6×108
【解析】（1）[1]背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔向后喷出，由于物体间力的作用是相互的，从而使人获得飞行动力，使人离地面越来越远，说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）[2][3]汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
（3）[4]10kg汽油完全燃烧放出的热量为 Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
8.（1）4.2×104J；（2）25%；（3）0.91×103J/(kg·℃)
【解析】解：（1）已知沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，沙子的温度升高得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程，图b表示的是水吸热升温的过程；由图b可知，加热2min水温度升高 Δt水=70℃-20℃=50℃
则加热2min时间内水吸收的热量为 Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J
（2）因为酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精，加热2min时间内消耗酒精的质量为
m=2.8g/min×2min=5.6g=5.6×10-3kg
则酒精完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=5.6×10-3kg×3.0×107J/kg=1.68×105J
酒精灯的加热水的效率为
（3）因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，则在2min的时间内，沙子吸收的热量 Q沙吸=Q水吸=4.2×104J
由图a可知加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃ Δt沙=250℃-20℃=230℃ m沙=200g=0.2kg
沙子的比热容
答：（1）加热2min时间内水吸收的热量为4.2×104J；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率为25%；
（3）沙子的比热容为0.91×103J/(kg·℃)。
1.B
【解析】由图可知，物体甲的温度是降低的，即物体甲放出热量，内能减小；物体乙的温度是升高的，即物体乙吸收热量，内能变大；所以物体甲是饮料，乙是冰块；故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．D
【解析】A．任何物体都有内能，0℃的物体有内能，故A错误；
B．晶体熔化的过程中，吸收热量，温度是保持不变的，故B错误；
C．内能的大小与质量、温度和状态有关，内能大的物体温度不一定高，热传递过程中，热量是从温度高的物体传递给温度低的物体，不一定是从内能大的物体传给内能小的物体，C错误；
D．物体的内能增加时，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】A．甲图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；乙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙，故A正确，不符合题意；
B．在热机的四个冲程中，只有丙冲程（做功冲程）做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意；
C．甲冲程是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误，符合题意；
D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。
故选C。
4.620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量 Q吸=cmΔt=3100J/(kg·℃)×0.02kg×(30℃-20℃)=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
5．（1）2.1×107J；（2）0.25m3；（3）50%
【解析】解：（1）水在10h内升高的温度为50℃，水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J
（2）天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收，则天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Q吸=2.1×107J
需要完全燃烧天然气的体积
（3）热水器吸收太阳能的热量为 Q太=1.68×106J/(m2·h)×2.5m2×10h=4.2×107J
太阳能热水器能量转化效率为
答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%。
2023-2024学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（二十三）
物体的内能

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