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第十二章　内能与热机
12.1　内能
基础提质
1.【核心素养·物理观念】(2025江苏连云港中考)关于内能,下列说法正确的是(　　)
A.0 ℃的物体没有内能　　B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能　　D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
2.【科学方法·控制变量法】(2026广东东莞期末)四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小,内能最小的是______杯中的水,内能最大的是______杯中的水,无法比较内能大小的是_______两杯中的水。
3.(2025江西南昌育新学校月考)我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的,但根据南宋《武林旧事》记载,最早的月饼出自笼屉,青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中,改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是(　　)
A.弯折铁丝　　　 B.钻木取火
C.压缩空气　　　 D.酒精灯加热
4.(2026广东佛山南海期末)如图,一只瓶子内装有一些铁屑。我们既可以通过振荡,也可以通过加热的方式,使铁屑的温度升高,内能增大。从改变物体内能的方式来看,前者是通过_______的方式,后者是通过_______的方式来增大铁屑的内能。(以上两空均选填“做功”或“热传递”)如果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 _______(选填“能”或“不能”),这是因为____________________________________________。
能力提升
5.【情境素材·教材变式】(2025广东广州中考,★☆☆)如图,从热汤中取出的金属勺子,由烫手到不烫手的过程,其内能_______(　　)
A.逐渐增加　　B.保持不变
C.通过做功改变　　D.通过热传递改变
6.【跨学科实践·工程实践】(2025山西长治期中,★☆☆)明朝科学家宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,如图是书中关于利用铜铸币的情境。下列改变内能的方式与用炉火加热铜,使铜熔化不同的是(　　)
A.扬汤止沸　　B.钻木取火　　C.釜底抽薪　　D.炙手可热
7.【情境素材·科技成就】(★★☆)二氧化碳(CO )爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将CO 压缩成高压气体,液化后输入爆破筒内。如图所示,爆破时电加热管发热,使筒内的液态CO 迅速汽化,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破。下列说法正确的是(　　)
A.高压泵压缩CO ,气体内能增大,温度降低　　B.高压泵压缩CO ,气体内能减小,温度升高
C.高压CO 气体喷出时,内能增大,温度升高　　D.高压CO 气体喷出时,内能减小,温度降低
8.(★★☆)如图是某物体由液态变为固态的过程中,温度随时间变化的图像,下列说法正确的是(　　)
A.t 时刻物体的内能为零　　B.t 与t 时刻物体的内能相等
C.t 时刻物体的内能比t 时刻的小
D.t 时刻物体的分子动能比t 时刻的大
9.(2026江西鄱阳月考,★☆☆)如图1所示,将热汤放在冷水中,图2反映了两者的温度变化情况。由图可知,0~5 min的过程中,汤的内能_______(选填“增大”或“减小”),在第10 min时,两者之间_______(选填“有”或“没有”)发生热传递。
10.(2026山西大同月考,★☆☆)冬天图中两同学用不同的方式使手变暖和,女同学“哈气”是通过_______的方式使手变热。男同学“搓搓手”是通过_______的方式使手变热,在这个过程中,_______能转化为内能。
素养提优
11.【情境素材·教材变式】用打气筒给自行车打气时,打气筒壁的温度会升高,用手触摸会有明显的感觉,针对这一现象的原因,学生们展开了讨论,形成了两种解释:
解释A:打气时活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高,并通过热传递使筒壁温度升高。
解释B:活塞与筒壁摩擦生热,使筒壁温度升高。
究竟哪种原因是主要的,老师要求同学们设计实验进行验证。小明设计的实验:
操作A:用打气筒向车胎内打气10次后(每个往复为1次),用手触摸筒壁,感觉温度。
操作B:向打气筒内壁加少量润滑油,待筒壁温度降至室温时,再向车胎内打气10次后,用手触摸筒壁,感觉温度。
(1)请你帮助小明完成对实验结果的分析:如果“操作A”中的筒壁温度明显高于“操作B”中的筒壁温度,则说明_______是主要的;如果两种操作的筒壁温度差不多,则说明_______是主要的。(以上两空均选填“解释A”或“解释B”)
(2)小明的设计存在问题,你认为问题是____________________________(写出一点即可)。
参考答案与解析
1. D
解析　一切物体在任何情况下都有内能,温度为0 ℃的物体也具有内能,故A、C错误;物体内能的大小与物体的温度、质量、状态等因素有关,故B错误;内能与机械能无关,二者可以同时具有,故D正确。
2. a;d;b、c
解析　由题意可知,四杯水中,a、b杯中的水质量相等,b杯中的水温度较高,所以a杯中的水内能较小,b杯中的水内能较大;c、d杯中的水质量相等,d杯中的水温度较高,所以c杯中的水内能较小,d杯中的水内能较大;a、c杯中的水温度相同,a杯中的水质量较小,内能较小;b、d杯中的水温度相同,d杯中的水质量较大,内能较大;综上可知,a杯中的水内能最小,d杯中的水内能最大。b杯中的水温度较高,c杯中的水质量较大,二者内能大小无法比较。
能力迁移　物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体的质量影响分子的数量;物体的温度影响分子动能;物质的状态影响分子势能,故质量、温度、状态等都影响内能的大小。
3. D
解析　“蒸”“烤”是通过热传递的方式改变物体内能。弯折铁丝、钻木取火、压缩空气都是通过做功的方式改变物体内能;酒精灯加热是通过热传递的方式改变物体内能,故选D。
4. 做功;热传递;不能;做功和热传递在改变物体内能上是等效的
解析　振荡过程中,通过对铁屑做功,使铁屑的温度升高,内能增大;加热过程中,通过热传递的方式,使铁屑温度升高,内能增大;如果没有看到内能改变的过程,仅凭铁屑温度的升高,不能判断出具体的方法,因为做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
方法归纳　做功和热传递都可以改变物体的内能,做功是能量的转化,热传递是能量的转移,在改变物体内能方面,两者是等效的。
5. D
解析　从热汤中取出的金属勺子,由烫手到不烫手的过程中,温度降低,内能减少,通过热传递的方式改变了金属勺子的内能,故D正确。
6. B
解析　用炉火加热铜,使铜熔化是通过热传递改变物体内能的。扬汤止沸、釜底抽薪、炙手可热都是通过热传递改变物体内能的;钻木取火时,克服摩擦力做功,属于通过做功改变物体内能;故选B。
7. D
解析　高压泵压缩CO ,对气体做功,气体内能增大,温度升高,故A、B错误;高压CO 气体喷出时,气体对外做功,气体内能减小,温度降低,故C错误,D正确。
8. D
解析　任何时刻分子都在不停地做无规则运动,所以t 时刻物体的内能不为零,故A错误;t 时刻物体的温度与t 时刻的相同,但是从t 时刻到t 时刻,物体要放出热量,因此t 时刻物体的内能比t 时刻的大,故B、C错误;t 时刻物体的温度比t 时刻的高,所以t 时刻物体的分子动能比t 时刻的大,故D正确。
9. 减小;没有
解析　将热汤放在冷水中,由图2可知,在0~5 min的过程中,热汤的温度降低,内能减小;在第10 min时,水与汤的温度相同,物体间存在温度差是发生热传递的前提,所以此时两者之间没有发生热传递。
10. 热传递;做功;机械
解析　“哈气”是通过热传递的方式使手变热;“搓搓手”是通过做功的方式使手变热,在该过程中,机械能转化为内能。
11. (1)解释B;解释A　(2)测量温度,人的感受可能不准确,应使用仪器准确地测量温度(答案合理即可)
解析　(1)操作A和B都是向车胎内打气10次,但操作B中加了润滑油,活塞与筒壁之间的摩擦力小于操作A中的,若操作A中的筒壁温度明显高于操作B中的,则说明筒壁的温度升高主要与摩擦有关,即解释B是主要的;若两种操作的筒壁温度差不多,则说明筒壁的温度升高主要是因为活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高,即解释A是主要的。
(2)在两次实验中,小明都是用手触摸筒壁,感觉温度,人的感受可能不准确,故应使用仪器准确地测量温度。

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