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专题13 内能、内能的利用
【六大必考考点知识梳理+八个题型讲练+20题模拟题训练 共44题】
（原卷版）
考点一 分子热运动
一、物质的构成
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。
2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
3.分子间有间隙
实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。
这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。
二、分子热运动
1.探究实验：物质的扩散
气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验
实验
操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深
现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方
实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象
2.扩散现象
（1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。
（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。
扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。
判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。
3.分子热运动
（1）探究实验：物质的扩散
现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水
现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢
探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈
三、分子间相互作用力
1.探究实验：分子间的作用力
实验观察 现象分析
现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开
现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会不发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力
结论 分子间存在相互作用的引力和斥力
2.对分子间引力和斥力的理解
邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。
3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
考点二 内能
一、内能
1.分子动能和分子势能
(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。
（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。
2.内能
（1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.对内能的理解
内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。
理解物体内能时，要注意以下三点：
(1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。
(2)任何物体在任何情况下都有内能。
(3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。
4.影响物体内能大小的因素
（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。
（3）物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。
（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现
温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小；
物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。
5.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能，一定具有内能； 物体的内能和机械能之间可以互相转化
二、物体内能的改变
1.热传递改变物体的内能
（1）探究热传递改变物体内能
用暖袋暖手 给工件淬火 烧水
现象
现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
（2）对热传递的理解
条件 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向 由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
过程
最终状态 温度相同，没有温度差
实质 是能量的转移，能量的形式并未发生变化
2.热量
（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。
（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
3.做功改变物体的内能
探究做功改变物体的内能
做功的两种情况 外界对物体做功 物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
得出结论 做功可以改变物体的内能； 外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
区别 联系
实质 方式 举例
热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式
做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度 焦耳 焦耳
联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少
四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功
考点三 比热容
一、比较不同物质的吸热能力
1.探究不同物质吸热能力
【实验目的】探究不同物体的吸热能力。
【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。
【实验步骤】一、按图组装器材。
二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。
三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间
水 60 20 40 20 5
煤油 60 20 56 36 5
…
五、整理器材。
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
2.考查内容
考查方向 解答思路
两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同
控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温
实验方法 控制变量法
两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值
实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀
如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热
温升相同那种液体吸收热量多 水
哪种液体的吸热能力强 水
表示不同物质吸热能力的物理量 比热容
吸收热量计算 利用比热容公式进行计算
安装顺序 自下而上
二、比热容
1.定义：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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
2.定义式：。
3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。
4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
5.一些常见物质的比热容
6.对比热容的理解
（1）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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。
（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。
7.比热容的应用
（1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。
（2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。
（3）炒栗子时里面加沙子有何作用 炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。
（4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。
（5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。
三、热量的计算
（1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；
（2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。
（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。
c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）
m—质量，单位：千克（kg）
△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
考点四 热机
一、热机
1.实验探究—热机工作原理
【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。
【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。
【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。
2.热机
（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。
（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。
（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
二、汽油机
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造
（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，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带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
（3）汽油机工作过程如下：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出 废气
三、柴油机
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同
相同点：
（1）基本构造和主要部件作用相似。
（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
不同点：
（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。
（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
考点五 热机效率
一、燃料的热值
1.燃料
（1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。
（5）对燃料热值的透析
热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关
对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值
热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标
二、热机的效率
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率
（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。
（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率
（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
（2）计算公式：
对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
特别提醒：热机效率总小于1的原因
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。
5.提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；
④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
考点六 能量转化与守恒
一、能量的转化与转移
1.能量的存在形式
2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系
（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。
（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
2.永动机
（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
题型一 分子动理论
【典型例题】如图所示，礼花筒利用筒内的高压空气膨胀，将彩带喷向空中，产生喜庆效果.则高压空气膨胀过程中（　　）
A．对外做功，内能增加 B．分子热运动加剧
C．内能转化为机械能 D．分子动能不变
【变式1】“过油肉”是山西省著名的传统菜肴，原是官府中的一道名菜，后来逐渐传播到民间。以下关于其烹饪过程的解释正确的是（ ）
A．炒的过程主要是通过做功的方式使“过油肉”的内能增加
B．炒锅一般用铁做成，主要是利用了铁的比热容较大的特点
C．烹饪过程中利用食用油熔点较高的特点可以让肉快速变熟
D．烹饪过程中能闻到香味，是由于分子不停地做无规则运动
【变式2】如图是小晋梳理内能知识的部分思维导图，下列选项能正确补充空缺内容的是（ ）
A．①钻木取火 B．①烤火取暖 C．②花香四溢 D．②釜底抽薪
题型二 内能基础
【典型例题】开封市是著名的旅游城市。在大相国寺的夜市上，你能体验到各种美食。刚出锅的灌汤包端到餐桌上时，香飘四溢，这是______现象，灌汤包加热过程中是通过______的方式使灌汤包内能增加的；糖炒栗子时锅中加入沙石，是因为沙石的______较小，温度上升得较快。
【变式1】下列生活实例中，属于通过做功的方式使（加“·”）物体内能减小的是（　　）
A．双手互相摩擦手会感觉到发热
B．把冰块放在果汁里，饮用时感觉果汁很凉快
C．利用煤气灶将冷水烧热
D．壶中的水沸腾，壶内水蒸气顶起壶盖
【变式2】母亲节这天，子涵同学准备给妈妈洗脚，盆里有质量为2kg、初温为20℃的冷水，现在想兑成45℃的温水，要达到这个效果，子涵需要往盆中加入热水，这是通过________的方式改变冷水的内能。经过计算，子涵需要往盆中加入85℃的热水________kg（不考虑热量散失）。
题型三 比热容
【典型例题】已知某种物质吸收的热量与比热容、质量和温度变化量之间满足。加热初温相同的液体甲、乙、丙，图中的三个点分别对应液体甲、乙、丙在温度随吸收热量而升高过程中的某一状态。已知液体甲和乙的质量不同但种类相同，液体乙和丙的质量相同但种类不同。下列判断正确的是（　　）
A．液体甲的比热容大于液体丙的比热容
B．液体甲的质量大于液体丙的质量
C．升高相同的温度，液体乙吸收的热量多于液体丙吸收的热量
D．吸收相同的热量，液体乙升高的温度低于液体甲升高的温度
【变式1】沿海地区由于陆地和海水________不同，陆地和海水表面温度升降快慢不同，形成海陆风；由图中小旗的情形可知，出现该现象的时间是________（选填“白天”或“夜晚”）。
【变式2】为了比较两种不同液体的吸热能力，小明将初温和质量相同的A、B两种不同的液体分别装在两个相同的瓷盘中，如图甲所示，用红外灯加热，并调节两种液体到红外灯中心的距离相同，每隔1min用红外热成像仪记录一次温度。
(1)实验时通过_________（选填“升高的温度”或“红外灯照射时间”）来反映两种液体吸收热量的多少。
(2)根据记录的实验数据，小明绘制了如图乙所示的温度随时间变化关系的图像。根据图像，你会选择液体_________（选填“A”或“B”）作为汽车发动机的冷却剂，选择的理由是：_________。
(3)若A液体的比热容为，则B液体的比热容为_________J/(kg·℃)。
题型四 热机
【典型例题】如图所示是单缸四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示做功冲程的是____（填字母）。如果该汽油机飞轮转速是1800r/min，则它每分钟对外做功__________次。
【变式1】图1是某同学用自制“空气炮”进行实验时的情景：在一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，将点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，然后将一个空纸杯迅速套上，纸杯会向上飞出。图2是汽油机的三个冲程，以下说法正确的是（ ）
A．乙图是做功冲程，是靠曲轴的惯性完成的
B．酒精燃烧得越充分，热值越大
C．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐内气体的内能减小
D．纸杯飞出过程中的能量转化与丙图相同
【变式2】如图所示，小明制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车扇叶转动。下列说法正确的是（　　）
A．酒精燃烧时将化学能转化为内能
B．加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值减小
C．蒸汽使扇叶转动过程与四冲程汽油机的排气冲程原理相似
D．通过改进此热机模型的结构，它的效率可达到100%
题型五 热值及热机效率
【典型例题】一辆氢气动力试验汽车，10min内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.0×103N， 氢气的热值取1.4×108J/kg，g 取10N/kg 。求 ：
(1)氢气完全燃烧放出的热量为多少；
(2)牵引力做功的功率；
(3)汽车发动机的效率。
【变式1】如图所示是某型号汽车发动机的能量流向图。
(1)水作为发动机冷却剂的主要成分，是因为水的__________；
(2)汽油是从化石能源中提炼出来的，从可持续发展的角度来看，化石能源属于__________能源；若行驶过程中，汽油燃烧不充分，其热值__________；
(3)根据图中信息可知，在汽油机的能量损失中，__________带走的能量最多，若该汽车输出有用功为，需完全燃烧汽油__________kg。（）
【变式2】2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据悉055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速。若055驱逐舰以的速度匀速航行1小时，动力推进系统的输出功率为，发动机热效率约达。已知柴油的热值为。若柴油完全燃烧，求：匀速航行1小时的过程需消耗柴油多少千克？
题型六 能量的转化和守恒
【典型例题】小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　）
A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加
B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒
C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同
D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能
【变式1】物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下：
①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口；
②如图乙，向瓶内喷入适量酒精；
③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。
实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　）
A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程
B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能
C．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能
D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大
【变式2】如图所示，走马灯中的蜡烛点燃后会产生气流推动灯旋转，点燃蜡烛是将化学能转化为______能；若不计热量损失，完全燃烧1g石蜡，将使______kg的空气温度升高140℃。[，q石蜡=4.2×107J/kg]
题型七 能源的概念及分类
【典型例题】关于能源、信息传输，下列说法正确的是（　　）
A．风能、地热能、电能均属于可再生能源
B．太阳内部，原子核发生裂变释放出巨大的核能
C．能量的转化和转移都是有方向性的
D．光从光导纤维一端射入，在内壁多次折射，把携带的信息传送出去
【变式1】近年来，我国在科技领域取得了许多辉煌的成就。下列说法正确的是（　　）
A．“华龙一号”核电站利用氢原子核聚变时释放大量能量来发电
B．“魔方Ⅲ”超级计算机的芯片是采用超导体材料
C．“福建舰”航母动力系统把机械能转化为化学能
D．“天宫一号”利用太阳能发电时遵循能量守恒定律
【变式2】下列关于能源的说法中正确的是（ ）
A．电能属于一次能源
B．核能和地热能都是来自太阳辐射的能源
C．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的能量
D．能量转化和转移是有方向性的
题型八 能源利用的现状和面临的挑战
【典型例题】实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺，关于能源与可持续发展，下列说法中正确的是（ ）
A．电能是二次能源
B．煤、石油、天然气属于可再生能源
C．核电站是利用核裂变释放的能量进行发电
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
【变式1】在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（ ）
A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能 B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染
C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标 D．提升排放标准助推了绿色能源利用
【变式2】生态文明建设，人人有责，人人可为，其中城市里建湖是属于生态文明建设一种，请你回答：
(1)你认为在城市里建湖是利用了水的什么特性来调节气温的。
(2)请你为保护生态环境提出两条合理的建议。
1．铝的比热容大于铁的比热容，质量和初温都分别相等的铝块和铁块吸收相等的热量后，再立即接触，若不计热损失，则下列判断正确的是（　　）
A．内能从铁块传向铝块 B．温度从铝块传向铁块
C．内能从铝块传向铁块 D．它们之间没有热传递
2．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度越高，所含的热量越多
B．0℃的冰没有内能
C．发生热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体
D．物体的内能增加，一定是吸收了热量
3．图是小安同学自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（ ）
A．置于0℃以下的环境中保存的液态酒精没有内能
B．酒精燃烧时，酒精的热值会随质量减小而减小
C．纸杯飞出时，瓶内气体的内能增大
D．纸杯飞出的过程相当于四冲程汽油机的做功冲程
4．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（　　）
A．甲冲程是把内能转化为机械能
B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程中汽油机对外做功
D．丁冲程吸入的是汽油和空气的混合物
5．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列说法正确的是（ ）
A．核能为可再生能源
B．核能的使用不需要任何防护，不会产生任何污染
C．人造“太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式相同
D．该过程涉及的能量转化：核能→内能→机械能→电能
6．李同学发现小区中安装了智能平步机，如图所示。白天，太阳能电池板为平步机与平步机内的蓄电池供电；晚上，由蓄电池为平步机供电。该平步机具有分析运动数据的功能，健身者使用平步机后可以通过手机扫码连接设备获得运动信息。下列分析正确的是（ ）
A．平步机使用的太阳能是不可再生能源
B．晚上，平步机内的蓄电池相当于用电器
C．手机与平步机通过电磁波传输数据
D．太阳能电池板的工作效率可达
7．奶奶怕小明洗澡着凉，总是先调好水温。她在浴盆里倒了10kg、12℃的冷水，又往浴盆中缓缓加入6kg、92℃的热水。假设没有热量损失，混合后水的温度是___________℃。
8．成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意。在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，已知丙烷的热值是4.6×107J/kg，若完全燃烧21g的丙烷，在加热效率70%的情况下，可使__________ kg的水从20℃升高到66℃．[]
9．新疆能源资源丰富多样，主要包括石油、天然气、煤炭等，石油经过一定的技术，提炼出汽油，作为重要的燃料。已知汽油的热值为，表示完全燃烧1千克的汽油放出的________为；若消耗1千克汽油，发动机获得的机械能是，则该发动机的效率是________；若使用中汽油不完全燃烧，则它的热值________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
10．在四冲程汽油机工作的两个冲程示意图中（如图所示），属于压缩冲程的是 ________ 图，汽油机汽缸冷却时是通过 ___________（选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的。若汽油机飞轮转速为，则内汽油机对外做功____________次。
11．为了减少大气污染，可对秸秆进行回收，再加工制成秸秆煤，已知某种秸秆煤的热值。完全燃烧这种秸秆煤，若放出的热量有被水吸收，可使___________水温度由升高到。[水的比热容为]
12．在沿海地区炎热晴朗天气里易形成海陆风，如图甲所示是风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，仅在海陆风因素的影响下，夜晚风力发电机出现的情形是___________图（选填“乙”或“丙”），风能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
13．目前，我国新能源汽车呈现多元化发展，天然气被公认为比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料。一辆天然气汽车在行驶过程中消耗了2.1kg天然气，汽车获得了的有用机械能，已知天然气的热值为。
(1)求完全燃烧2.1kg天然气放出的热量。
(2)求汽车发动机的效率。
(3)若2.1kg天然气完全燃烧释放热量的10%被水吸收，水温从20℃升高到70℃，求水的质量。[水的比热容为]
14．明明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到60%以上），明明想用烧水的方法来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为。将水加热到时，消耗了的天然气。水的比热容为，天然气的热值为，求：
(1)这壶水加热到时，水吸收的热量；
(2)这些天然气完全燃烧释放的热量；
(3)根据以上数据计算该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。
15．如图所示是首次亮相的某款无人驾驶战车，在平直的长安街上接受检阅。若战车10min匀速行驶了 3km，这个过程中受到的阻力为1200N，发动机总共消耗0.3kg柴油。[已知，，当地大气压为1个标准大气压]求：
(1)战车的牵引力在这10min里做的功；
(2)这辆战车发动机的热机效率；
(3)若发动机所做额外功的20%的能量，全部被初温为10℃、质量为5kg的水吸收，水温可以升高多少℃。
如图所示是一个容积为100L的太阳能热水器，1m2面积上1h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106J。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20°C上升到50°C。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为4m2，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求：
(1)水吸收的热量。
(2)集热管工作的时长。
(3)已知某天然气灶的效率为40%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，天然气的热值q=4.0×107J/m3）
17．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同。
(1)组装实验装置时，应该按___________（选填“自下而上”或“自上而下”）组装。
(2)实验要“比较不同燃料的热值”：
①应选择___________两图进行实验；
②实验中，通过比较___________（选填“加热时间”或“温度变化量”）来比较燃料完全燃烧放出的热量。
③实验结束后画出液体的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，则燃料1与燃料2的热值之比为q1∶q2=___________。
(3)实验要“比较不同物质吸热升温的特点”：
①应选择___________两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，是为了使两种液体在相同时间内吸收___________（选填“相同”或“不同”）的热量，所以实验主要用___________（选填“加热时间”或“温度变化量”）来反映液体吸热的多少。
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及两油灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公式计算出了液体吸收的热量，他认为“用这个热量与燃料质量的比”就能准确地计算出煤油或菜籽油的热值，你认为他的计算结果可靠吗？___________，为什么？___________。
18．如图所示，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
(1)为了完成实验，需要的测量工具有温度计、天平和______；
(2)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该选择______两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热，通过比较______来判断它们吸热的多少。根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像（如图丁），由图可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，吸收的热量______（选填“相同”或“不相同”），实验表明，______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强；
(3)为了比较酒精和煤油的热值，应该选择______两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后，通过比较______（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）来判断燃料放出热量的多少；放出的热量越多，说明此燃料的热值越______。
19．在探究“物质的吸热能力”的实验中，小东所用实验装置如图甲所示。
(1)实验中要在两个相同的烧杯中分别加入________（选填“质量”或“体积”）相同的液体a和b。
(2)选用规格相同的电加热器分别给a和b两种液体加热，这样做的目的是通过________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映吸收的热量。
(3)实验过程中，如果让a和b吸收相同的热量，就要通过比较________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来判断物质的吸热能力。
(4)小东利用合理的方法进行实验并收集数据后，描绘了液体a和b的“温度-时间”图像如图乙所示，则液体________（选填“a”或“b”）的吸热能力较强，因此冬天如果想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。
(5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和________法。
20．小明为探究“不同物质的吸热性能”设计了如下的实验方案：装置如图，A、B为两种液体，用两个相同的酒精灯同时加热。
(1)组装器材时应按照_______（选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序依次安装；
(2)实验时，选取______相同、初温相同的A、B两种不同液体，除了图中的器材外，还需要的测量工具是天平和________；
(3)此实验通过_______（选填“液体升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来反映液体吸收热量的多少；
(4)根据实验数据绘制图像如图丙所示，分析可知液体________的吸热能力强；汽车发动机应选用_______作为冷却液。（均选填“A”或“B”）
(5)在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图丁所示的装置。与原方案相比，用同一热源加热，确保相同时间内两种液体________。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题13 内能、内能的利用
【六大必考考点知识梳理+八个题型讲练+20题模拟题训练 共44题】
（解析版）
考点一 分子热运动
一、物质的构成
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。
2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
3.分子间有间隙
实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。
这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。
二、分子热运动
1.探究实验：物质的扩散
气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验
实验
操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深
现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方
实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象
2.扩散现象
（1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。
（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。
扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。
判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。
3.分子热运动
（1）探究实验：物质的扩散
现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水
现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢
探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈
三、分子间相互作用力
1.探究实验：分子间的作用力
实验观察 现象分析
现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开
现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会不发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力
结论 分子间存在相互作用的引力和斥力
2.对分子间引力和斥力的理解
邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。
3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
考点二 内能
一、内能
1.分子动能和分子势能
(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。
（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。
2.内能
（1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.对内能的理解
内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。
理解物体内能时，要注意以下三点：
(1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。
(2)任何物体在任何情况下都有内能。
(3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。
4.影响物体内能大小的因素
（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。
（3）物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。
（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现
温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小；
物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。
5.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能，一定具有内能； 物体的内能和机械能之间可以互相转化
二、物体内能的改变
1.热传递改变物体的内能
（1）探究热传递改变物体内能
用暖袋暖手 给工件淬火 烧水
现象
现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
（2）对热传递的理解
条件 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向 由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
过程
最终状态 温度相同，没有温度差
实质 是能量的转移，能量的形式并未发生变化
2.热量
（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。
（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
3.做功改变物体的内能
探究做功改变物体的内能
做功的两种情况 外界对物体做功 物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
得出结论 做功可以改变物体的内能； 外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
区别 联系
实质 方式 举例
热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式
做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度 焦耳 焦耳
联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少
四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功
考点三 比热容
一、比较不同物质的吸热能力
1.探究不同物质吸热能力
【实验目的】探究不同物体的吸热能力。
【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。
【实验步骤】一、按图组装器材。
二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。
三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间
水 60 20 40 20 5
煤油 60 20 56 36 5
…
五、整理器材。
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
2.考查内容
考查方向 解答思路
两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同
控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温
实验方法 控制变量法
两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值
实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀
如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热
温升相同那种液体吸收热量多 水
哪种液体的吸热能力强 水
表示不同物质吸热能力的物理量 比热容
吸收热量计算 利用比热容公式进行计算
安装顺序 自下而上
二、比热容
1.定义：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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
2.定义式：。
3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。
4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
5.一些常见物质的比热容
6.对比热容的理解
（1）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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。
（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。
7.比热容的应用
（1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。
（2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。
（3）炒栗子时里面加沙子有何作用 炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。
（4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。
（5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。
三、热量的计算
（1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；
（2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。
（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。
c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）
m—质量，单位：千克（kg）
△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
考点四 热机
一、热机
1.实验探究—热机工作原理
【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。
【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。
【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。
2.热机
（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。
（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。
（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
二、汽油机
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造
（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，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带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
（3）汽油机工作过程如下：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出 废气
三、柴油机
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同
相同点：
（1）基本构造和主要部件作用相似。
（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
不同点：
（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。
（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
考点五 热机效率
一、燃料的热值
1.燃料
（1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。
（5）对燃料热值的透析
热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关
对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值
热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标
二、热机的效率
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率
（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。
（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率
（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
（2）计算公式：
对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
特别提醒：热机效率总小于1的原因
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。
5.提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；
④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
考点六 能量转化与守恒
一、能量的转化与转移
1.能量的存在形式
2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系
（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。
（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
2.永动机
（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
题型一 分子动理论
【典型例题】如图所示，礼花筒利用筒内的高压空气膨胀，将彩带喷向空中，产生喜庆效果.则高压空气膨胀过程中（　　）
A．对外做功，内能增加 B．分子热运动加剧
C．内能转化为机械能 D．分子动能不变
【答案】C
【详解】礼花筒内的高压空气膨胀对外做功，内能转化为机械能，分子动能减小，自身的内能是减小的，温度降低，分子热运动变慢，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【变式1】“过油肉”是山西省著名的传统菜肴，原是官府中的一道名菜，后来逐渐传播到民间。以下关于其烹饪过程的解释正确的是（ ）
A．炒的过程主要是通过做功的方式使“过油肉”的内能增加
B．炒锅一般用铁做成，主要是利用了铁的比热容较大的特点
C．烹饪过程中利用食用油熔点较高的特点可以让肉快速变熟
D．烹饪过程中能闻到香味，是由于分子不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】A．炒的过程中，锅的热量传递给肉，因此主要是通过热传递使“过油肉”的内能增加，故A错误；
B．炒锅用铁做成，主要是利用铁的导热性好，故B错误；
C．烹饪过程中利用食用油沸点较高的特点，能让肉在高温下快速炒熟，故C错误；
D．烹饪过程中能闻到香味，属于扩散现象，是由于分子在不停地做无规则运动，故D正确。
故选D。
【变式2】如图是小晋梳理内能知识的部分思维导图，下列选项能正确补充空缺内容的是（ ）
A．①钻木取火 B．①烤火取暖 C．②花香四溢 D．②釜底抽薪
【答案】B
【详解】A．钻木取火是通过做功改变内能，属于能量转化，不符合①的要求，故A不符合题意；
B．烤火取暖是通过热传递改变内能，属于能量转移，符合①的要求，故B符合题意；
C．花香四溢是分子的扩散现象，与内能改变无关，不符合②的要求，故C不符合题意；
D．釜底抽薪是停止供热，属于热传递的中断，不是通过做功改变内能，不符合②的要求，故D不符合题意。
故选 B。
题型二 内能基础
【典型例题】开封市是著名的旅游城市。在大相国寺的夜市上，你能体验到各种美食。刚出锅的灌汤包端到餐桌上时，香飘四溢，这是______现象，灌汤包加热过程中是通过______的方式使灌汤包内能增加的；糖炒栗子时锅中加入沙石，是因为沙石的______较小，温度上升得较快。
【答案】 扩散 热传递 比热容
【详解】[1]香飘四溢是扩散现象，因为分子在不停地做无规则运动，香味分子会扩散到空气中被人闻到。
[2]灌汤包加热过程中是通过热传递的方式使内能增加的，热量从高温的热源传递到灌汤包上。
[3]糖炒栗子时加入沙石，是因为沙石的比热容较小，相同质量的沙石吸收相同热量时，温度上升得更快，能更好地给栗子均匀加热。
【变式1】下列生活实例中，属于通过做功的方式使（加“·”）物体内能减小的是（　　）
A．双手互相摩擦手会感觉到发热
B．把冰块放在果汁里，饮用时感觉果汁很凉快
C．利用煤气灶将冷水烧热
D．壶中的水沸腾，壶内水蒸气顶起壶盖
【答案】D
【详解】A．双手摩擦生热，是通过做功使手的内能增加，故A不符合题意；
B．果汁降温是通过热传递放出热量，内能减小，故B不符合题意；
C．煤气灶烧冷水，是通过热传递使冷水内能增加，故C不符合题意；
D．水蒸气顶起壶盖，水蒸气对外做功，内能转化为机械能，是通过做功使水蒸气的内能减小，故D符合题意。
故选D。
【变式2】母亲节这天，子涵同学准备给妈妈洗脚，盆里有质量为2kg、初温为20℃的冷水，现在想兑成45℃的温水，要达到这个效果，子涵需要往盆中加入热水，这是通过________的方式改变冷水的内能。经过计算，子涵需要往盆中加入85℃的热水________kg（不考虑热量散失）。
【答案】 热传递 1.25
【详解】[1]往盆中加入热水，该过程通过高温热水的部分内能转移到低温冷水实现温度变化，属于热传递的方式。
[2]不考虑热量散失时，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，即
带入数据为
解得。
题型三 比热容
【典型例题】已知某种物质吸收的热量与比热容、质量和温度变化量之间满足。加热初温相同的液体甲、乙、丙，图中的三个点分别对应液体甲、乙、丙在温度随吸收热量而升高过程中的某一状态。已知液体甲和乙的质量不同但种类相同，液体乙和丙的质量相同但种类不同。下列判断正确的是（　　）
A．液体甲的比热容大于液体丙的比热容
B．液体甲的质量大于液体丙的质量
C．升高相同的温度，液体乙吸收的热量多于液体丙吸收的热量
D．吸收相同的热量，液体乙升高的温度低于液体甲升高的温度
【答案】B
【详解】A．液体乙和液体丙的质量相同，由图像可知，液体乙和液体丙升高相同的温度，液体丙吸收的热量更多，根据，可知
液体甲和乙种类相同，则，因此，，故A错误；
B．由图像可知，液体甲和乙升高相同温度，液体甲吸收的热量更多，根据，可知，已知液体乙和液体丙的质量相同，因此，故B正确；
C．液体乙和液体丙的质量相同，且，根据，升高相同的温度，液体丙吸收的热量多，故C错误；
D．液体甲和乙种类相同，比热容相同，且，根据，吸收相同的热量，液体乙升高的温度高于液体甲升高的温度，故D错误。
故选B。
【变式1】沿海地区由于陆地和海水________不同，陆地和海水表面温度升降快慢不同，形成海陆风；由图中小旗的情形可知，出现该现象的时间是________（选填“白天”或“夜晚”）。
【答案】 比热容 夜晚
【详解】[1]由于陆地和海水的比热容不同，质量相等的沙石和海水，吸收或放出相同的热量时，由可知，温度的变化量不同，即陆地和海水表面温度升降快慢不同。
[2]热空气密度变小上升，周围冷空气流动进行补充，形成风。如图所示，小旗向右飘扬，说明风向由陆地指向海洋，能判断海面上方温度高，热空气密度小上升，陆地上方温度低。冷空气向海洋方向流动。夜晚陆地和海洋放出相同的热量，质量近似相等的情况下，由可判断，海洋上方温度降低慢。
【变式2】为了比较两种不同液体的吸热能力，小明将初温和质量相同的A、B两种不同的液体分别装在两个相同的瓷盘中，如图甲所示，用红外灯加热，并调节两种液体到红外灯中心的距离相同，每隔1min用红外热成像仪记录一次温度。
(1)实验时通过_________（选填“升高的温度”或“红外灯照射时间”）来反映两种液体吸收热量的多少。
(2)根据记录的实验数据，小明绘制了如图乙所示的温度随时间变化关系的图像。根据图像，你会选择液体_________（选填“A”或“B”）作为汽车发动机的冷却剂，选择的理由是：_________。
(3)若A液体的比热容为，则B液体的比热容为_________J/(kg·℃)。
【答案】(1)红外灯照射时间
(2) B 相同质量的吸收相同热量，B升高的温度更低，比热容更大
(3)
【详解】（1）实验中用同一个红外灯照射进行加热，热源相同，则可通过比较红外灯照射时间来间接反映A、B两种不同的液体所吸收的热量。
（2）[1][2]由图乙可知，初温和质量相同的A、B两种不同的液体在红外灯照射4min时，吸收相同的热量，液体B的温度变化比液体A小，由可知，B比热容更大，因此更适合作为汽车发动机的冷却剂。
（3）由图乙可知，当质量相同的A、B两种不同的液体温度变化为30℃时，A加热4min，B加热6min，则
又因为
因此
题型四 热机
【典型例题】如图所示是单缸四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示做功冲程的是____（填字母）。如果该汽油机飞轮转速是1800r/min，则它每分钟对外做功__________次。
【答案】 D 900
【详解】[1]如图A，进气门关闭，排气门打开，是排气冲程；图B，两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程；图C，进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程；图D，两气门关闭，活塞下行，是做功冲程。
[2]四冲程汽油机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程，则飞轮转2圈，并对外做功1次。飞轮转速是，完成3600个冲程，做功900次。
【变式1】图1是某同学用自制“空气炮”进行实验时的情景：在一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，将点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，然后将一个空纸杯迅速套上，纸杯会向上飞出。图2是汽油机的三个冲程，以下说法正确的是（ ）
A．乙图是做功冲程，是靠曲轴的惯性完成的
B．酒精燃烧得越充分，热值越大
C．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐内气体的内能减小
D．纸杯飞出过程中的能量转化与丙图相同
【答案】C
【详解】A．乙图中汽油机两气门关闭、活塞下行、火花塞点火，是做功冲程；做功冲程对外做功提供动力，只有吸气、压缩、排气冲程依靠曲轴惯性完成，故A错误；
B．热值是燃料本身的固有特性，热值大小只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分无关，故B错误；
C．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐内高温高压气体对纸杯做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，因此易拉罐内气体的内能减小，故C正确；
D．纸杯飞出过程的能量转化是内能转化为机械能；丙图中汽油机两气门关闭、活塞上行，是压缩冲程，能量转化是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故D错误。
故选C。
【变式2】如图所示，小明制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车扇叶转动。下列说法正确的是（　　）
A．酒精燃烧时将化学能转化为内能
B．加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值减小
C．蒸汽使扇叶转动过程与四冲程汽油机的排气冲程原理相似
D．通过改进此热机模型的结构，它的效率可达到100%
【答案】A
【详解】A．酒精燃烧是化学变化，燃烧过程中将酒精储存的化学能转化为内能，故A正确；
B．热值是燃料本身的特性，只和燃料的种类有关，和酒精的质量无关，酒精灯内酒精减少后热值不变，故B错误；
C．蒸汽使扇叶转动，是将蒸汽的内能转化为扇叶的机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程原理相似，故C错误；
D．热机工作时，一定存在热量散失、额外功消耗，效率永远小于100%，不可能达到100%，故D错误。
故选A。
题型五 热值及热机效率
【典型例题】一辆氢气动力试验汽车，10min内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.0×103N， 氢气的热值取1.4×108J/kg，g 取10N/kg 。求 ：
(1)氢气完全燃烧放出的热量为多少；
(2)牵引力做功的功率；
(3)汽车发动机的效率。
【答案】(1)
(2)
(3)57%
【详解】（1）氢气完全燃烧放出的热量
（2）牵引力所做的功
牵引力做功的功率
（3）汽车发动机的效率
【变式1】如图所示是某型号汽车发动机的能量流向图。
(1)水作为发动机冷却剂的主要成分，是因为水的__________；
(2)汽油是从化石能源中提炼出来的，从可持续发展的角度来看，化石能源属于__________能源；若行驶过程中，汽油燃烧不充分，其热值__________；
(3)根据图中信息可知，在汽油机的能量损失中，__________带走的能量最多，若该汽车输出有用功为，需完全燃烧汽油__________kg。（）
【答案】(1)比热容较大
(2) 不可再生 不变
(3) 废气 50
【详解】（1）水作为发动机冷却剂的主要成分，是因为水的比热容较大，与其它液体相比，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量更多，冷却效果更好。
（2）[1]化石能源相对于人类的发展来说，储量是有限的，不能在短期内从自然界得到补充。故从可持续发展的角度看，化石能源属于不可再生能源。
[2]热值是物质的固有属性，与其他条件无关，故汽油燃烧不充分，其热值不变。
（3）[1]根据图中信息可知，在汽油机的能量损失中，废气带走的能量最多。
[2]由图可知该汽车发动机的效率
由得，
由得，需要燃烧汽油的质量为
【变式2】2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据悉055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速。若055驱逐舰以的速度匀速航行1小时，动力推进系统的输出功率为，发动机热效率约达。已知柴油的热值为。若柴油完全燃烧，求：匀速航行1小时的过程需消耗柴油多少千克？
【答案】
900kg
【详解】驱逐舰做的有用功
柴油完全燃烧放出的总热量
消耗柴油的质量
题型六 能量的转化和守恒
【典型例题】小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　）
A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加
B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒
C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同
D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能
【答案】C
【详解】A．点火后混合气体燃烧，高温气体将热量传递给瓶壁，使瓶壁内能增加，这是通过热传递的方式使瓶壁内能增加，故A错误；
B．高温高压气体喷出时，气体对外做功，气体自身的内能减小，而不是增大，故B错误；
C．高温高压气体喷出推动塑料瓶前进，塑料瓶碰倒前方的纸杯，是内能转化为机械能的过程，热机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此与热机做功冲程原理相同，故C正确；
D．丁烷燃烧时，化学能会有一部分转化为内能，但还有一部分会以热量的形式散失，不可能全部转化为气体的内能，故D错误。
故选C。
【变式1】物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下：
①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口；
②如图乙，向瓶内喷入适量酒精；
③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。
实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　）
A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程
B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能
C．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能
D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大
【答案】B
【详解】A．步骤②中只喷入酒精，没有发生能量转化，故没有模拟压缩冲程，故A错误；
B．步骤③中点火时，酒精燃烧，将酒精的化学能转化为内能，故B正确；
C．步骤③中点火时，瓶内的气体吸收了酒精燃烧时放出的热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式改变了瓶内气体的内能，故C错误；
D．纸杯被顶出去时，将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能，故瓶内气体的内能减小，故D错误。
故选B。
【变式2】如图所示，走马灯中的蜡烛点燃后会产生气流推动灯旋转，点燃蜡烛是将化学能转化为______能；若不计热量损失，完全燃烧1g石蜡，将使______kg的空气温度升高140℃。[，q石蜡=4.2×107J/kg]
【答案】 内 0.3
【详解】[1]蜡烛燃烧经历化学反应，产生热量，是将化学能转化为内能。
[2]完全燃烧1g石蜡，石蜡释放的热量为
不计热量损失，空气吸收的热量为
由得，空气的质量为
题型七 能源的概念及分类
【典型例题】关于能源、信息传输，下列说法正确的是（　　）
A．风能、地热能、电能均属于可再生能源
B．太阳内部，原子核发生裂变释放出巨大的核能
C．能量的转化和转移都是有方向性的
D．光从光导纤维一端射入，在内壁多次折射，把携带的信息传送出去
【答案】C
【详解】A．电能是二次能源，不是可再生能源，故A错误；
B．太阳内部发生的是核聚变，不是核裂变，故B错误；
C．能量的转化和转移都具有方向性，比如热量只能自发从高温物体传向低温物体，故C正确；
D．光在光导纤维内是通过多次反射来传递信息的，故D错误。
故选C。
【变式1】近年来，我国在科技领域取得了许多辉煌的成就。下列说法正确的是（　　）
A．“华龙一号”核电站利用氢原子核聚变时释放大量能量来发电
B．“魔方Ⅲ”超级计算机的芯片是采用超导体材料
C．“福建舰”航母动力系统把机械能转化为化学能
D．“天宫一号”利用太阳能发电时遵循能量守恒定律
【答案】D
【详解】A．人类获取核能的方式有：核聚变和核裂变，“华龙一号”核电站利用可控的铀核裂变时释放大量能量发电的，故A错误；
B．半导体的导电性能在导体和绝缘体之间，半导体材料如硅是制造“魔方Ⅲ”超级计算机芯片的核心材料，故B错误；
C．“福建舰”航母动力系统采用的是常规动力——大功率蒸汽轮机，工作时把燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故C错误；
D．自然界中任何形式的能量转化都遵循能量守恒定律，故“天宫一号”利用太阳能发电时遵循能量守恒定律，故D正确。
故选D。
【变式2】下列关于能源的说法中正确的是（ ）
A．电能属于一次能源
B．核能和地热能都是来自太阳辐射的能源
C．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的能量
D．能量转化和转移是有方向性的
【答案】D
【详解】A．电能是通过其他能源（如煤炭、水能、风能等）转化而来的，属于二次能源。故A错误；
B．核能是通过核反应从原子核释放的能量，它来自核燃料，与太阳辐射无关，地热能是地球内部蕴藏的内能，也不是来自太阳辐射，故B错误；
C．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的能量，太阳就是通过氢核聚变产生光和热的，故C错误；
D．能量的转化和转移具有方向性，比如热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能反向进行。故D正确。
故选D。
题型八 能源利用的现状和面临的挑战
【典型例题】实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺，关于能源与可持续发展，下列说法中正确的是（ ）
A．电能是二次能源
B．煤、石油、天然气属于可再生能源
C．核电站是利用核裂变释放的能量进行发电
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
【答案】AC
【详解】A．电能是由其他形式的能转化的，电能是二次能源，故A正确；
B．煤、石油、天然气短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，故B错误；
C．核能的利用可通过核聚变与核裂变，核电站是利用原子核裂变释放的核能来发电的，故C正确；
D．燃油汽车在运行过程中，通过燃烧汽油或柴油等化石燃料燃烧产生动力，会排放大量的二氧化碳，电动汽车主要依靠电能驱动，电动汽车在运行过程中几乎不会产生碳排放，故D错误。
故选AC。
【变式1】在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（ ）
A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能 B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染
C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标 D．提升排放标准助推了绿色能源利用
【答案】D
【详解】A．燃煤电厂的工作原理是：燃烧煤将水的内能增加，产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电，发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置，而电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理将电能转化为机械能的装置，故A错误；
B．酸雨主要是由于燃烧煤、石油等燃料，向大气中排放大量的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体所造成的，因此，氮氧化物的排放会造成酸雨污染，故B错误；
C．实现“双碳”目标主要是控制二氧化碳的排放，继续使用燃煤会排放大量二氧化碳，给实现双碳目标带来巨大挑战，但通过采用碳捕捉、碳封存等技术，可以减少二氧化碳的排放，并非绝对不能实现，故C错误；
D．从图中可以看出，国家对燃煤电厂氮氧化物的排放标准越来越严格，这会增加燃煤发电的成本，从而在经济上促使能源企业更多地开发和利用太阳能、风能等污染小、碳排放少的绿色能源，助推了绿色能源的利用，故D正确。
故选D。
【变式2】生态文明建设，人人有责，人人可为，其中城市里建湖是属于生态文明建设一种，请你回答：
(1)你认为在城市里建湖是利用了水的什么特性来调节气温的。
(2)请你为保护生态环境提出两条合理的建议。
【答案】(1)由于水的比热容较大，在吸收或放出相同热量时，水的温度变化量较小。白天，湖水吸收太阳辐射的热量，因比热容大，温度升高幅度小，能降低周围环境温度；夜晚，湖水放出热量，温度降低幅度也小，能减缓周围环境温度的下降。因此，建湖可通过水的比热容特性调节气温。
(2)可分为减少污染，如不燃放烟花爆竹，绿色出行等减少废气排放；
节约资源，如随手关灯关水龙头，节约水电等。
【详解】（1）见答案
（2）见答案
1．铝的比热容大于铁的比热容，质量和初温都分别相等的铝块和铁块吸收相等的热量后，再立即接触，若不计热损失，则下列判断正确的是（　　）
A．内能从铁块传向铝块 B．温度从铝块传向铁块
C．内能从铝块传向铁块 D．它们之间没有热传递
【答案】A
【详解】根据吸热公式，变形得温度变化量 。已知 ，铝块和铁块的质量、吸收的热量都相等，因此可得 。二者初温相同，末温，因此铁块的末温高于铝块的末温。热传递是内能的转移，其方向是从高温物体传向低温物体，因此内能从铁块传向铝块。
故选A。
2．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度越高，所含的热量越多
B．0℃的冰没有内能
C．发生热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体
D．物体的内能增加，一定是吸收了热量
【答案】C
【详解】A．热量是过程量，不能用含有来进行描述，故A错误；
B．一切物体都具有内能，0℃的冰块也有内能，故B错误；
C．发生热传递时，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，故C正确；
D．改变物体内能的方式有做功和热传递。物体的内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故D错误。
故选C。
3．图是小安同学自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（ ）
A．置于0℃以下的环境中保存的液态酒精没有内能
B．酒精燃烧时，酒精的热值会随质量减小而减小
C．纸杯飞出时，瓶内气体的内能增大
D．纸杯飞出的过程相当于四冲程汽油机的做功冲程
【答案】D
【详解】A．一切物体在任何温度下都具有内能，因此0℃以下的酒精有内能，故A错误；
B．热值是燃料本身的特性，只和燃料的种类有关，和燃料质量无关，酒精燃烧时热值不会发生变化，故B错误；
C．纸杯飞出时，瓶内气体膨胀对外做功，将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能，瓶内气体的内能减小，故C错误；
D．四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，该过程中内能转化为纸杯的机械能，和做功冲程的能量转化相同，故D正确。
故选D。
4．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（　　）
A．甲冲程是把内能转化为机械能
B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程中汽油机对外做功
D．丁冲程吸入的是汽油和空气的混合物
【答案】A
【详解】A．甲冲程中两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，压缩冲程将机械能转化为内能，故A错误，符合题意；
B．乙冲程中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B正确，不符合题意；
C．丙冲程中两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，做功冲程中汽油机对外做功，故C正确，不符合题意；
D．丁冲程中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，故D正确，不符合题意。
故选A。
5．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列说法正确的是（ ）
A．核能为可再生能源
B．核能的使用不需要任何防护，不会产生任何污染
C．人造“太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式相同
D．该过程涉及的能量转化：核能→内能→机械能→电能
【答案】D
【详解】A．核能（核聚变、核裂变）所消耗的核燃料（如氘、氚、铀等）在地球上的储量是有限的，属于不可再生能源。故A错误；
B．核能使用过程中会产生放射性核废料，且核反应堆若发生泄漏会造成严重的核污染，因此必须进行严格的防护。故B错误；
C．“人造太阳”能量来源于轻核的核聚变，而目前我国运行的核电站均利用核裂变（重核分裂）产生能量。故C错误；
D．该过程的能量转化路径为：核聚变释放核能→加热水产生高温高压水蒸气，转化为内能→蒸汽轮机转动，内能转化为机械能→发电机发电，机械能转化为电能。即能量转化过程为核能→内能→机械能→电能。故D正确。
故选D。
6．李同学发现小区中安装了智能平步机，如图所示。白天，太阳能电池板为平步机与平步机内的蓄电池供电；晚上，由蓄电池为平步机供电。该平步机具有分析运动数据的功能，健身者使用平步机后可以通过手机扫码连接设备获得运动信息。下列分析正确的是（ ）
A．平步机使用的太阳能是不可再生能源
B．晚上，平步机内的蓄电池相当于用电器
C．手机与平步机通过电磁波传输数据
D．太阳能电池板的工作效率可达
【答案】C
【详解】A．太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源，故A错误；
B．晚上，蓄电池为平步机供电，此时蓄电池是电源，而非用电器，故B错误；
C．手机与平步机通过电磁波传输数据，实现运动信息的传递，故C正确；
D．任何能量转化过程都存在能量损耗，太阳能电池板的工作效率不可能达到100%，故D错误。
故选C。
7．奶奶怕小明洗澡着凉，总是先调好水温。她在浴盆里倒了10kg、12℃的冷水，又往浴盆中缓缓加入6kg、92℃的热水。假设没有热量损失，混合后水的温度是___________℃。
【答案】42
【详解】已知冷水质量，初温；热水质量，初温。因为在不计热量损失的情况下，冷水吸热等于热水放热，即
由可得
即
代入数据可知
解得
8．成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意。在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，已知丙烷的热值是4.6×107J/kg，若完全燃烧21g的丙烷，在加热效率70%的情况下，可使__________ kg的水从20℃升高到66℃．[]
【答案】3.5
【详解】，根据热值公式 得，21g的丙烷完全燃烧放出的热量
加热效率为70%，因此水吸收的热量
水温升高量
根据吸热公式 可得水的质量为
9．新疆能源资源丰富多样，主要包括石油、天然气、煤炭等，石油经过一定的技术，提炼出汽油，作为重要的燃料。已知汽油的热值为，表示完全燃烧1千克的汽油放出的________为；若消耗1千克汽油，发动机获得的机械能是，则该发动机的效率是________；若使用中汽油不完全燃烧，则它的热值________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】
热量
50%
不变
【详解】[1]热量
[2]消耗1千克汽油放出的热量为，则发动机的效率为
[3]热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料的燃烧程度无关，所以汽油不完全燃烧，它的热值不变。
10．在四冲程汽油机工作的两个冲程示意图中（如图所示），属于压缩冲程的是 ________ 图，汽油机汽缸冷却时是通过 ___________（选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的。若汽油机飞轮转速为，则内汽油机对外做功____________次。
【答案】 乙 热传递 10
【详解】[1]甲图火花塞点火，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程；乙图两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程。
[2]汽油机汽缸冷却，温度降低，内能减小，是通过热传递方式来改变内能的。
[3]汽油机飞轮转速为，即该汽油机每秒飞轮转动20转，则内汽油机对外做功10次。
11．为了减少大气污染，可对秸秆进行回收，再加工制成秸秆煤，已知某种秸秆煤的热值。完全燃烧这种秸秆煤，若放出的热量有被水吸收，可使___________水温度由升高到。[水的比热容为]
【答案】100
【详解】完全燃烧 2 kg 秸秆煤放出的热量为
水吸收的热量为
由吸热公式，
得水的质量
12．在沿海地区炎热晴朗天气里易形成海陆风，如图甲所示是风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，仅在海陆风因素的影响下，夜晚风力发电机出现的情形是___________图（选填“乙”或“丙”），风能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 丙 可再生
【详解】[1]水的比热容比砂石大，夜晚降温时，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风从陆地吹向海面，形成陆风，所以夜晚风力发电机旋翼朝向陆地，如图丙所示。
[2]风能可以源源不断从自然界获得，因此属于可再生能源。
13．目前，我国新能源汽车呈现多元化发展，天然气被公认为比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料。一辆天然气汽车在行驶过程中消耗了2.1kg天然气，汽车获得了的有用机械能，已知天然气的热值为。
(1)求完全燃烧2.1kg天然气放出的热量。
(2)求汽车发动机的效率。
(3)若2.1kg天然气完全燃烧释放热量的10%被水吸收，水温从20℃升高到70℃，求水的质量。[水的比热容为]
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）完全燃烧2.1kg天然气放出的热量
（2）汽车发动机效率
（3）由题意得，水吸收的热量
根据吸热公式，变形得水的质量
14．明明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到60%以上），明明想用烧水的方法来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为。将水加热到时，消耗了的天然气。水的比热容为，天然气的热值为，求：
(1)这壶水加热到时，水吸收的热量；
(2)这些天然气完全燃烧释放的热量；
(3)根据以上数据计算该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。
【答案】(1)
(2)
(3)63%，商家未虚假宣传
【详解】（1）水吸收的热量
（2）天然气完全燃烧释放的热量为
（3）燃气灶热效率为
达到一级能效标准，所以商家不存在虚假宣传。
15．如图所示是首次亮相的某款无人驾驶战车，在平直的长安街上接受检阅。若战车10min匀速行驶了 3km，这个过程中受到的阻力为1200N，发动机总共消耗0.3kg柴油。[已知，，当地大气压为1个标准大气压]求：
(1)战车的牵引力在这10min里做的功；
(2)这辆战车发动机的热机效率；
(3)若发动机所做额外功的20%的能量，全部被初温为10℃、质量为5kg的水吸收，水温可以升高多少℃。
【答案】(1)
(2)30%
(3)
【详解】（1）战车匀速行驶，所受阻力与牵引力平衡，则牵引力
行驶距离
牵引力做功
（2）柴油完全燃烧放出的热量
热机效率
（3）额外功
水吸收的热量
水温升高
16．如图所示是一个容积为100L的太阳能热水器，1m2面积上1h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106J。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20°C上升到50°C。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为4m2，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求：
(1)水吸收的热量。
(2)集热管工作的时长。
(3)已知某天然气灶的效率为40%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，天然气的热值q=4.0×107J/m3）
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）水的质量
水吸收的热量
（2）太阳辐射的能量
集热管工作的时长
（3）天然气完全燃烧放出的热量
可以节约天然气的体积
17．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同。
(1)组装实验装置时，应该按___________（选填“自下而上”或“自上而下”）组装。
(2)实验要“比较不同燃料的热值”：
①应选择___________两图进行实验；
②实验中，通过比较___________（选填“加热时间”或“温度变化量”）来比较燃料完全燃烧放出的热量。
③实验结束后画出液体的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，则燃料1与燃料2的热值之比为q1∶q2=___________。
(3)实验要“比较不同物质吸热升温的特点”：
①应选择___________两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，是为了使两种液体在相同时间内吸收___________（选填“相同”或“不同”）的热量，所以实验主要用___________（选填“加热时间”或“温度变化量”）来反映液体吸热的多少。
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及两油灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公式计算出了液体吸收的热量，他认为“用这个热量与燃料质量的比”就能准确地计算出煤油或菜籽油的热值，你认为他的计算结果可靠吗？___________，为什么？___________。
【答案】(1)自下而上
(2) 甲、乙 温度变化量
(3) 甲、丙 相同 加热时间
(4) 不可靠 燃料燃烧放出的热量不能全部被液体吸收，存在热量损失
【详解】（1）组装装置时需要根据酒精灯外焰的高度确定下方器材的位置，因此要按照自下而上的顺序组装。
（2）[1]比较不同燃料热值，根据控制变量法，需要保持被加热液体的种类、质量相同，只改变燃料种类，因此选择甲、乙两装置。
[2]燃料完全燃烧放出的热量不能直接观测，相同质量的同种液体，吸收热量越多，温度升高越大，因此通过温度变化量比较放热多少。
[3]根据公式
燃料质量、液体比热容、液体质量都相同，因此热值和温度变化量成正比，由图可知，
则
（3）[1]比较不同物质吸热升温的特点，根据控制变量法，需要保持燃料种类相同，只改变液体种类，因此选择甲、丙两装置。
[2][3]控制火力相同，目的是让两种液体在相同时间内吸收相同的热量；实验使用转换法，用加热时间反映液体吸收热量的多少，相同热源加热时间越长，液体吸热越多。
（4）[1][2]该结果不可靠，因为燃料燃烧放出的热量会散失到空气中、被实验容器吸收，只有一部分热量被液体吸收，因此计算得到的热值比实际值偏小，结果不准确。
18．如图所示，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
(1)为了完成实验，需要的测量工具有温度计、天平和______；
(2)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该选择______两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热，通过比较______来判断它们吸热的多少。根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像（如图丁），由图可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，吸收的热量______（选填“相同”或“不相同”），实验表明，______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强；
(3)为了比较酒精和煤油的热值，应该选择______两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后，通过比较______（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）来判断燃料放出热量的多少；放出的热量越多，说明此燃料的热值越______。
【答案】(1)秒表
(2) 乙丙 加热时间 不相同 水
(3) 甲乙 液体升高的温度 大
【详解】（1）实验中需要记录液体温度随时间的变化，所以除了温度计、天平外，还需要秒表。
（2）[1]为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应采用相同加热装置，加热质量相同的水和煤油，因此应选择乙和丙两图进行实验。
[2]实验时要用相同的热源对水和煤油加热，热源的加热时间相同，释放的热量相同，被加热液体吸收的热量相同，根据转换法，实验中通过比较加热时间来判断它们吸热的多少。
[3][4]由图丁可知，质量相同的水和煤油升高相同的温度时，水被加热的时间较长，说明水吸收的热量较多，即水和煤油吸收的热量不同，则水的吸热能力更强。
（3）[1]为了比较酒精和煤油的热值，应用质量相同的不同燃料加热同一液体，则应选择甲和乙两图进行实验。
[2]根据转换法，完全燃烧等质量的燃料后，通过比较液体升高的温度来判断燃料放出热量的多少，液体升高的温度越高，液体吸收的热量越多，说明燃料放出热量越多。
[3]燃料的质量相同，由得，燃料放出的热量越多，燃料的热值越大。
19．在探究“物质的吸热能力”的实验中，小东所用实验装置如图甲所示。
(1)实验中要在两个相同的烧杯中分别加入________（选填“质量”或“体积”）相同的液体a和b。
(2)选用规格相同的电加热器分别给a和b两种液体加热，这样做的目的是通过________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映吸收的热量。
(3)实验过程中，如果让a和b吸收相同的热量，就要通过比较________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来判断物质的吸热能力。
(4)小东利用合理的方法进行实验并收集数据后，描绘了液体a和b的“温度-时间”图像如图乙所示，则液体________（选填“a”或“b”）的吸热能力较强，因此冬天如果想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。
(5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和________法。
【答案】(1)质量
(2)加热的时间
(3)升高的温度
(4) b b
(5)控制变量
【详解】（1）探究不同物质吸热能力时，根据控制变量法，需要控制两种液体的质量相同。
（2）规格相同的电加热器，相同时间内放出热量相同，因此实验中用加热时间来间接反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。
（3）实验过程中，如果让a和b吸收相同的热量，就要通过比较升高的温度来判断物质的吸热能力；吸收相同热量后，温度升高得多的吸热能力差。
（4）[1][2]从图像可知，加热相同时间即吸收相同热量时，a升温更快、b升温更慢，说明b的吸热能力更强即比热容更大；比热容更大的物质，降低相同温度可以放出更多热量，更适合作为暖手袋的供暖物质，故应选液体b作为供暖物质。
（5）实验中控制质量、吸收热量等多个变量不变，只改变物质种类探究吸热能力，因此除了转换法，还用到了控制变量法。
20．小明为探究“不同物质的吸热性能”设计了如下的实验方案：装置如图，A、B为两种液体，用两个相同的酒精灯同时加热。
(1)组装器材时应按照_______（选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序依次安装；
(2)实验时，选取______相同、初温相同的A、B两种不同液体，除了图中的器材外，还需要的测量工具是天平和________；
(3)此实验通过_______（选填“液体升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来反映液体吸收热量的多少；
(4)根据实验数据绘制图像如图丙所示，分析可知液体________的吸热能力强；汽车发动机应选用_______作为冷却液。（均选填“A”或“B”）
(5)在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图丁所示的装置。与原方案相比，用同一热源加热，确保相同时间内两种液体________。
【答案】(1)自下而上
(2) 质量 秒表
(3)加热时间的长短
(4) B B
(5)吸收的热量相等
【详解】（1）因为实验中要用酒精灯的外焰加热，所以为了确保使用酒精灯外焰加热，组装器材时应按照自下而上的顺序依次安装。
（2）[1]根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，所以实验时，应选取质量相同、初温相同的A、B两种不同液体；
[2]实验中需要测量质量、温度和加热时间，已经有测量温度的温度计，测量质量的工具是天平，那么还需要秒表来测量加热时间。
（3）实验中使用两个相同的酒精灯加热，相同的加热器在相同时间内放出的热量相同，所以通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这是转换法的运用。
（4）[1]由图丙可知，升高相同的温度（比如都从20℃升高到45℃），液体B加热时间长，由转换法，加热时间长的吸热能力强，所以液体B的吸热能力强；
[2]汽车发动机的冷却液需要吸热能力强的物质，这样在升高相同温度时能吸收更多热量，所以应选用B作为冷却液。
（5）原方案用两个相同酒精灯加热，可能存在酒精灯火焰大小有细微差异等情况，改进方案用同一热源加热，能确保相同时间内两种液体吸收的热量相等。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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