资源简介

(共63张PPT)
考点四 热学
第16讲 内能与热机
2024年中考复习专题
考点梳理
1
素材应用
2
重点突破
3
实验剖析
4
真题试做
5
目录
考点梳理
1
考点1
内能
考点2
比热容
考点3
热机
考点4
热机的效率
考点1
内能
·核心考点梳理·
总和
1.概念:物体内所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的 叫做物体的内能。
2.特点:一切物体,不论温度高低,都有内能。例如,0 ℃的冰水混合物内能 (选填“一定是”或“不是”)零。
3.影响因素:同一物体,状态不变时,温度越高,其内能越 。在温度、状态相同的情况下,物体的质量越大,内能越 。
不是
大
大
4.内能的改变
转移
改变方式 热传递 做功
实质 能量的_______ 能量的_______
说明 条件:物体间存在_______ 方向:高温物体放出热量,内能 , 温物体吸收热量,内能______ 物体对外界做功,物体的内能 ;外界对物体做功,物体的内能______
示例 下列通过热传递改变物体内能的是 (填字母),通过做功改变物体内能的是 (填字母) a.搓手取暖 b.热水袋取暖 c.钻木取火 d.煮饭 联系 做功和热传递都可以改变物体的内能,且 相同 转化
温度差
减小
低
增大
减小
增大
b、d
a、c
效果
5.热量
(1)概念:在热传递过程中,物体间传递内能的多少叫热量,用Q表示,单位是 ,符号是J。
(2)与内能的关系:不考虑做功时,吸收热量内能 ,放出热量内能 。
焦耳
增大
减小
考点2
热比容
概念 一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比,叫做这种物质的比热容,用符号 表示
物理意义 比热容是描述物质 强弱的物理量
单位 焦耳每千克摄氏度,符号是_____________
性质 比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与质量、体积、温度等无关。同一物质的状态不同,比热容一般_______
c
吸热能力
J/（kg·℃）
不同
续表
理解 (1)质量相同的不同物质,当吸收或
放出相同热量时,温度变化较大的
物质比热容较 ,如图甲中
的比热容较小
(2)质量相同的不同物质,当升高或
降低相同温度时,吸收或放出热量较多的物质比热容较 ,如图乙中
的比热容较大
小
a
大
b
续表
吸、放热计算公式
注:计算时注意文字表述中“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的是温度的变化量Δt,而“升高到”“降低到”对应的是物体的末温
水的比热容大的应用 (1)调节温度,如修人工湖缓解热岛效应
(2)取暖,如北方“暖气”用水作为传热媒介
(3)作为冷却剂,如汽车发动机用水作为冷却剂
Q表示热量，单位是J
c表示比热容，单位是J/（kg·℃）
m表示质量，单位是kg
表示温度的变化量，单位是℃
Q=________
cm
考点3
热机
1.概念:把燃料燃烧时释放的内能转化为 能的装置。
2.分类:蒸汽机、喷气发动机、汽轮机、内燃机(分为汽油机和柴油机两类)。
机械
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
3.四冲程汽油机工作原理
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
活塞运动方向 向下 _______ _______ ________
能的转化 无 ______能转化为 _____能 ______能转化为_______能 无
温度变化 无 温度_______ 温度______ 温度______
特征 一个工作循环活塞往复运动 次,对外做功 次,曲轴和飞轮转动 周 3.四冲程汽油机工作原理
向上
向下
向上
机械
内
内
机械
升高
降低
降低
2
1
2
考点4
热机的效率
1.燃料的热值
(1)概念:某种燃料完全燃烧放出的 与燃料 的比值,符号是q,单位是J/kg。
(2)利用热值计算热量:Q= (适用于固体、液体),Q= (适用于气体,q的单位是J/m3)。
(3)特点:热值是燃料的一种特性,它只与燃料的 有关,与燃料的质量、体积及燃料是否完全燃烧无关。
热量
质量
mq
Vq
种类
2.热机的效率
(1)概念：热机运转中对外做的 和燃料 所释放的能量的比值，用η表示。
(2)公式：η=(η=;η=)。
(3)提高热机效率：让燃料尽可能充分燃烧；利用废气的能量；机件间保持良好的润滑，减小摩擦。
有用功
完全燃烧
1.物体温度升高,不一定是吸收了热量。 ( )
2.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体。 ( )
3.物体吸、放热越多,比热容越大。 ( )
4.燃料燃烧不完全时热值变小。 ( )
5.质量相同的水和煤油放出相同热量后,水的温度高于煤油的温度。( )
6.热机做的有用功多,效率就一定高。 ( )
7.钻木取火的能量转化过程和热机压缩冲程中的相同。 ( )
8.通过技术改进,热机效率可达100%。 ( )
√
×
×
×
×
·易错速判·
×
√
×
素材应用
2
应用1
改变内能的方式
应用2
对比热容的理解与计算
应用3
热机
应用4
热效率及其计算
1.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,迅速压下活塞,发现硝化棉燃烧。压下活塞的
过程中,玻璃筒内空气的内能 ,温
度 ,这是通过 的方式改变
物体的内能;如图乙所示,暖风机一开,室
内温度就升高了,这是通过 的方
式改变了房间的内能。
增大
应用1
改变内能的方式
(HK九年级P35)
1
升高
做功
热传递
(HK九年级P36)
2.(2022版课标例题)相同日照条件下,沿海地区一天中的温度差比沙漠地区的温度差小,这是为什么
对比热容的理解与计算
应用2
答：水的比热容比沙石的比热容大,相同
质量的水和沙石,吸收或放出相同的热量
时,水温度的变化量较小,相同日照条件
下,沿海地区一天中的温度差比沙漠地区的温度差小。
2
3
(RJ九年级P13)
3.如图甲所示,分别用两个相同的加热器来加热
初温相同、质量均为0.2 kg的水和食用油(不计
热量损失),水和食用油吸收热量的多少是通过
(选填“升高的温度”或“加热的
时间”)来体现的;加热过程中温度随时间变化
的图线如图乙所示,在5 min内水吸收的热量为
J,食用油的比热容是____________
J/(kg·℃)。【c水=4.2×103 J/(kg·℃)】
甲(RJ九年级P11)
加热的时间
2.52×104
1.8×103
乙
2
3
4.如图所示的实验装置是通过 的方式对试管内的水进行加热的。水沸腾后,当塞子从试管口喷出时,水蒸气的内能转化成塞子的
能,此过程的能量转化与四冲程汽油机 冲
程的能量转化情况相同。当塞子喷出时,可以看到管口
出现白雾，这是管内气体对外做功后，内能 ，
温度 ,水蒸气 形成了小水珠。
热机
应用3
热传递
5
4
(RJ九年级P17)
机械
做功
减小
降低
液化
5.如图所示,将一个底部封闭的薄壁金属管固定在支架上,管中装一些乙醚(沸点很低的挥发性液体),然后用塞子塞紧管口,把一根橡皮条缠在管子上并迅速来回拉动,很快会发现塞子被乙醚蒸气顶出。在此过程中,拉动橡皮条使金属管温度升高,此时 能
转化为 能,这与四冲程汽油机的 冲程
能量转化一致;金属管和乙醚有温差,所以乙醚吸收
热量,内能 ,温度 ,这是通过________
的方式来改变物体的内能。
热传递
(HK九年级P55)
机械
内
压缩
增大
升高
5
4
6.某汽车发动机的能量流向如图所示,该热机的效率是 ,完全燃烧0.7 kg的汽油,废气带走的能量是 J。(q汽油=4.6×
107 J/kg)
热效率及其计算
应用4
30%
6
1.0626×107
实验剖析
3
实验1
比较不同物质的吸热情况
实验器材 电加热器(或酒精灯)、烧杯、温度计、天平、玻璃棒(或搅拌器)、停表、水、食用油等
实验方法 转换法
实验
比较不同物质的吸热情况
·实验梳理·
实验注意 事项 1.被测物质的选取要求:选择质量、初温 的不同物质(水和食用油)
2.选取相同规格的电加热器的目的:保证加热相同时间内物质吸收的热量______
3.用玻璃棒(或搅拌器)对水或食用油进
行搅拌的目的:使水和食用油_________
4.温度计的玻璃泡高度适当,要全部浸入
液体中,且玻璃泡不能碰到___________________________
续表
相同
相同
受热均匀
容器底、容器壁和电加热器
实验 步骤 1.转换法:通过使用相同的电加热器(或酒精灯) 来比较物质吸收热量的多少,通过比较温度变化的 来判断物质吸热能力的强弱
2.控制变量法
(1)控制加热相同的时间(即吸收相同热量),比较不同物质_____________
_______来判断物质的吸热能力
(2)控制升高相同的温度,比较不同物质 来判断物质的吸热能力
续表
加热时间的长短
大小
温度变化的
大小
加热时间的长短
实验 分析 根据Q=cmΔt及实验数据绘制的温度—时间图象(如图所示)比较物质的吸热能力:
1.质量、初温相同的水和食用油,加热相同时间(吸收
相同的热量),温度变化小的物质比热容_______
2.质量、初温相同的水和食用油，升高相同的温度，
加热时间长的物质比热容_______
续表
大
大
交流与 反思 1.各组实验有较大差异的原因:实验中所使用的酒精灯在相同时间内
____________________;实验中有________
2.实验装置改进：将两种物质同时用同一个热源加热，
确保相同时间内吸收的热量相同(如右图所示)
3.温度—时间图象开始不是直线的原因及改进方法：
(1)原因:开始加热时烧杯会吸收部分热量
(2)改进方法:对烧杯进行_______
续表
供给的热量有差异
热损失
预热
实验 结论 1.质量相同的不同物质,升高相同的温度,加热时间 的物质,吸热能力越强
2.质量相同的不同物质,加热相同时间,温度变化 的物质,吸热能力越强
续表
越长
越小
·典例精练·
如图所示的是小明所在的实验小组探究物质吸热本领的实验装置。
(1)实验时,应使烧杯中A和B两种液体的初温
和 相同。
(2)除了如图甲所示的器材，为了完成实验，
还需要的测量仪器有 和 。
(3)用两个相同的加热器同时加热,目的是在相同时间放出________
(选填“相同”或“不同”)的热量。
质量
秒表
天平
相同
(4)实验中,用 间接反映液体吸收热量的多少。
(5)液体A和B加热时间相同时,通过比较 来比较不同液体的吸热能力；当液体A和B升高温度相同时,通过比较 来比较不同液体的吸热能力。
(6)小晋用图甲装置加热两种液体,并记录实验数据,根
据实验数据绘制出如图乙所示的图象。
(7)分析图乙可知,液体 (选填“A”或“B”)的
吸热能力更强。
加热时间
升高的温度
加热时间
B
(8)要使A和B两种液体升高相同的温度,需给液体 (选填“A”或“B”)加热更长的时间。若在A和B两种液体中选择,你认为应该选择液体 (选填“A”或“B”)作为汽车发动机冷却剂。
(9)停止加热后,在相同时间内,烧杯内液体 (选填“A”或“B”)的温度下降更快。若要使其温度下降不至太快,请你提出一种可行的方法: 。
B
B
A
给盛有液体A的烧杯加上盖子（合理即可）
(10)实验中,同组的小文选择初温相同的液体A做实验,记录的实验数据如下表所示。
实验次数 质量m/kg 升高的温度t/℃ 加热的时间t/min
1 0.1 10 1
2 0.2 10 2
3 0.4 10 4
①分析表中数据可知,小文是用 相同比较 的方法探究实验的。
②分析表中数据,可以初步得出的结论是_______________________
_______________________。
升高的温度
加热时间
同种物质升高相同的温度，
质量大的吸收的热量多
(11)完成实验后，小明又将两个相同的试管中分别装入初温相同的水和未知液体，用同一酒精灯加热，如图丙所示，则相同时间内两试管中的液体吸收的热量 (选填“相同”或“不相同”)；图丁为试管中的未知液体和水从加热至沸腾过程中温度的变化情况，已知未知液体的质量是水的质量的
2.5倍，则未知液体的比热容c=
J/(kg·℃)。[c水=4.2
×103 J/(kg·℃)]
相同
1.68×103
（2018~2023）
真题试做
4
对比热容的理解
命题点2
命题点1
改变内能的方式
命题点3
热机及其能量转化
热量的相关计算
命题点4
命题点1
改变内能的方式
1
2
1.(2023湖南岳阳)小明利用图示装置进行实验,加热试管
使水沸腾是通过 (选填“热传递”或“做功”)
的方式改变水的内能,在水蒸气驱动下叶轮转动起来,这个
实验体现了 (选填“热机”或“电动机”)的原理。
补充考法
热传递
热机
2.(2023贵阳云岩区模拟)如图所示的避险车道是与高速路下坡相连的一段很短的分岔车道,供失控车辆安全减速。避险车道路面上铺着疏松碎石垫层,是通过增大 而减速。车辆停止后,车轮表面的温度会升高,这是通过 的方式改变了车轮的内能。
补充考法
摩擦
做功
1
2
对比热容的理解
命题点2
3.(与图象结合)(2023湖北宜昌)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象如图所示,由图象可知( )
A. a液体的比热容小
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
补充考法
D
3
4
4. 春暖花开,小敏和同学们来到美丽的青岛研学,他们利用所学的热学知识讨论分析了当地的风向情况,根据海水的比热容 陆地上沙石的比热容,绘制出了陆地和海面之间空气流动情况的示意图,如图所示,其中图 能描述夜晚的风向。
补充考法
大于
甲
3
4
5.(2020贵阳14题,2分)内燃机的问世极大改善了人类的交通运输方式,但同时也带来许多环境污染问题,如四冲程内燃机工作时就因 冲程排放的废气对大气造成污染。
热机及其能量转化（6年2考）
命题点3
排气
6
5
6.(2019贵阳15题,4分)柴油机压缩冲程中,随着活塞的运动,汽缸内空气密度不断 (选填“增大”“减小”或“不变”),这时活塞的机械能转化为被压缩空气的 能,使其温度更高、压强更大。
增大
内
6
5
热量的相关计算
命题点4
7.(力、热综合)一辆氢动力试验汽车以72 km/h的速度在平直路面上匀速行驶了10 min,消耗了0.15 kg氢气,氢气的热值取1.4×108 J/kg,则氢气完全燃烧放出的热量是 J,此过程,汽车发动机的牵引力为1×103 N,则汽车发动机的效率是 。
补充考法
2.1×107
57.1%
8
7
8.(2023山东枣庄)为全面推进“乡村振兴”工程,加快农业农村绿色发展,我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为2 kg,初温为 20 ℃的水加热到100 ℃,水吸收的热量是 J;消耗了0.03 m3的天然气,则此天然气灶的热效率为 。[水的比热容 c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3]
补充考法
6.72×105
32%
8
7
素养综合训练
1.(2023湖南怀化)古代人们常用钻木取火,下列情况改变
内能方式与其不同的是( )
A.图甲:冬天搓手取暖 B.图乙:小朋友溜滑梯臀部发热
C.图丙:热鸡蛋放在冷水中冷却 D.图丁:压缩空气使其内能增大
C
基础过关
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
2.(2023辽宁大连)2023年5月30日,我国搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射圆满成功。火箭在大气层中上升时,箭体表面的温度升高,这是由于火箭( )
A.从周围的空气吸热
B.表面保护材料熔化吸热
C.克服空气摩擦做功
D.周围空气中水蒸气液化放热
C
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
3.(2023辽宁营口)下列四幅图中,属于做功冲程的是( )
C
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
4.(2023湖南株洲)如图所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,橡胶塞被冲出。则( )
A.管内水蒸气的内能不变
B.管内水蒸气对橡胶塞做了功
C.水所含的热量增加
D.灯中剩余酒精的热值变小
B
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
5.(多选)关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是( )
A.内能越大的物体所含有的热量一定越多
B.温度相同的物体接触时不发生热传递
C.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
D.同一物体温度降低,它的内能减少
BD
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
6.如图所示,在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,看到的现象是 ,这是因为活塞压缩空气,使空气的内能 ,温度升高,这一过程中空气的内能是通过
的方式改变的。
硝化棉燃烧起来
增大
做功
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
7.(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
0.16
热传递
不变
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
8.(2023辽宁鞍山)如图所示的汽油机处于 (选填“压缩”或“做功”)冲程,这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2 400 r/min,则此汽油机每秒对外做功
次。
压缩
机械
内
20
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
9.(2023湖北鄂州)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·℃),天然气的热值取4×107 J/m3]
3.36×105
33.6%
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
10.已知冰的熔点为0 ℃,水的比热容是冰的比热容的两倍,请在图中画出-4 ℃的冰熔化为 4 ℃水的图象。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
答：湿地含有大量的水，因为水的比热容较大，白天，相同质量的
水和沙石比较，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，使得昼夜的温差小，能有效调节
周围环境的气温。
11.2023年2月2日是世界湿地日。我国新增18处国际重要湿地,总面积764.7万公顷,占世界第四位。湿地被喻为“地球之肾”,具有调节气候的作用,请你用所学的物理知识解释调节气候的主要原因。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
12.(2023黑龙江绥化)如图所示的是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如下表。
质量
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。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
(2)此实验是通过比较 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。
(4)汽车发动机用水作为冷却剂,这是利用了水 的性质。
温度的变化
水
8.4×103
比热容大
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
13.(2023甘肃兰州)一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108 km，所用时间为1 h，消耗汽油 10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/kg)。求：
(1)汽车行驶的速度。
解：汽车行驶的速度v=。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
(2)牵引力的功率。
解：汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平衡的条件
可知，牵引力F=f=1 380 N,牵引力做的功W=Fs=1 380 N×108×
103 m=1.490 4×108 J,牵引力的功率P===41 400 W。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
(3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量。
解：消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽油=10 kg×4.6×
107 J/kg=4.6×108 J。
(4)汽车发动机的效率。
解：汽车发动机的效率η=。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13
12
11
10
能力提升
14.(2023四川凉山)小华在“探究不同物质的吸热能力”时，用相同的电加热器对质量均为 1 kg 的水和另一种液体同时进行加热(不考虑热损失)。已知液体的比热容小于水的比热容，通过
实验画出温度随时间变化的图象如图所示，分析图
象可知：水在 5 min 内吸收的热量为 J,
液体的比热容为 J/(kg·℃)。
3.15×104
2.7×103
15
14
15.在标准大气压下,质量为10 kg、初温为20 ℃的水吸收的热量为4.2×106 J,则水的末温为 ℃；冷水的温度是20 ℃，热水的温度是80 ℃，为了使冷热水混合后的温度为40 ℃，不计热量损失，冷水和热水的质量比是 。
2∶1
100
15
14
16.(2023江苏苏州)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”,当出现如图所示风向时,通常( )
A.发生在白天,且陆地温度较高
B.发生在白天,且海水温度较高
C.发生在夜晚,且陆地温度较高
D.发生在夜晚,且海水温度较高
创新演练
D
16

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