3.5物体的内能 综合讲练-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

九上 3.5：内能 1.概述内能的概念，说出内能与温度的关系 2.描述克服摩擦力做功与物体内能改变的关系，说明改变内能的途径，认识用热量来量度内能的变化　 3.通过实验认识比热容的概念与单位，尝试用比热容解释有关自然现象 4.认识燃烧热值的概念与单位，说出提高燃料利用效率的途径 　 5.说出热机的工作原理，知道内能的利用在人类社会发展历史中的重要意义 知识点一 物体的内能 考点1.内能的概念 [情景展示1] 　　 [问题探究] 我们知道运动着的子弹具有动能，形变的弹簧具有势能，由此对比分析你有什么启示呢？ [知识回顾] 你还记得我们以前学习过的有关分子运动的知识吗? ①物质由分子组成；分子直径很小。 ②一切物质的分子都在不停的做无规则运动 a、定义：相互接触的不同物质彼此进入对方的现象叫扩散。 b、例子：桂花开时，清香四溢；在水里放点盐，很快水变咸了。 c、说明：扩散不需要外力；只能通过颜色、气味等宏观变化判断。 d、影响扩散快慢的主要因素是温度高低。 （1）扩散 （2）热运动a、定义：分子的无规则运动。 b、例子：见扩散现象。 A．当分子间的距离偏小时，作用力表现为斥力； B．当分子间的距离偏大时，作用力表现为引力 C．如果分子相距很大，作用力就变得十分微弱。 （3）分子间的相互作用力：引力和斥力 分子间的引力使得固体和液体保持一定的体积它们里面的分子不致散开。 分子间的斥力使得分子已经离得很近的固体和液体很难进一步被压缩。 [思考1]分子的运动有没有快慢?它与什么因素有关? 分子运动的快慢与 ,温度越高,分子运动 [归纳提升] 构成物质的分子既有动能也有势能。 物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫作物体的内能。 [情景展示2] [问题探究] 分析图片内容，你能得出什么结论呢？物体内能的大小与哪些因素有关？ [归纳提升] 一切物体，不论温度高低，都具有内能。对于同一个物体，温度升高，分子热运动加快，内能增大；物体温度降低，分子热运动减慢，内能减少。由于物体的内能与温度有关，因此内能也俗称为热能。 ★从微观上看：内能大小与分子的个数、分子运动速度、分子间距离有关； 从宏观上看，内能大小与物体的质量多少、温度和状态有关。 [思考1] 1.一块 0℃ 的冰没有内能，对吗？ 2.一切物体都具有内能，对吗？ 3.两杯水质量相同,甲杯中水温是90℃，乙杯中水温是70℃，那么甲杯中水的内能比乙杯中水的内能大,对吗? 4.甲乙两杯水,甲杯中水温是90℃,乙杯中水温是70℃，那么甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能大，对吗？ 5.温度高的物体内能一定大，对吗？ 6.相同质量0℃的水好0℃的冰，谁的内能大？ [思考2]内能与机械能的区别是什么 ①物体的机械能与整个物体机械运动有关 ②物体的内能则与物体内部大量分子的无规则运动有关，即热运动有关。 [思考3] 一颗飞行的子弹，它具有哪些能？ 一颗静止在地上的子弹具有动能吗？具有内能吗？ 一杯水，温度从40℃加热到60℃，它的内能_____（增大/减小） 考点2物体内能的改变 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容，你知道怎样改变物体的内能吗？还有其他方法可以改变物体的内能吗？ [归纳提升] 图中改变物体内能的方法是做功，此外热传递也可以改变物体的内能，这两种方法在改变物体的内能上是等效的。 [思考1] 如图所示，在薄壁金属圆筒内注入少量乙醚，塞上塞子，用一根绳子在金属圆筒外壁缠绕1－2圈。然后按图中箭头所指的方向来回拉动绳子。 （1）猜测可能会发生的现象； （2）解释发生上述现象的原因。 ★做功①外界对物体做功→物体内能增大（如：人的机械能→物体的内能） ②物体对外做功→物体内能减小（如：物体的内能→塞子的机械能） ★从能的转化看：通过做功改变物体的内能。实质上是其他形式的能与物体内能之间的相互转化。功可以来量度内能改变的多少 [思考2]早上骑车到校时要刹车，你知道这时能量如何转化吗？ 你能解释气温随高度增大而降低的现象吗？ [继续探究] 1.对于发高烧病人，常用冷敷法进行降温，请说说这样做的原理 解析：发高烧的病人常用湿毛巾进行冷敷。冷敷时，热从_____传给______。传热的结果，______的温度降低，______的温度升高 2.（1）火柴为什么会掉下来? （2）金属棒的内能为什么会增大? （3）金属棒上各部分是不是同时达到相同的温度，为什么? [归纳提升]改变物体内能的方法——热传递 ①热总是从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分。这种现象叫做热传递 ②热传递的条件：温度差 ③在热传递过程中所传递的能量，叫做热量 ④在热传递过程中，高温物体放出热，内能减少；低温物体吸收热，内能增加 ⑤热传递的结果：等温 ⑥单位：功、能、热量的单位都是焦耳。 拓展：热传递的方式： 传导：热量通过接触物体由高温部分向低温部分传递（固体） 对流：通过液体或气体自身的流动由高温部分向低温部分传递（液体或气体） 辐射：热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低温物体的传递 [思考1]有一只瓶子，里面装有一些铁屑，如果你没有看到内能改变的过程，单凭铁屑的温度升高，你能说出究竟采用了什么方法吗？ (1)使铁屑内能增加的方法：①用力晃动塑料瓶，对塑料瓶和铁屑做功，将机械能转化为内能，使铁屑的内能增加，温度升高；②将装铁屑的塑料瓶放入热水中一段时间，铁屑的温度升高，这是通过热传递的方式改变铁屑的内能； 如果没有看到内能改变的过程，单凭铁屑温度的升高，不能判断出具体的方法，因为做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的 [思考2] 你认为使物体内能减少的方法又有哪些? 第一种方法是物体对外界做功：物体对外做功,物体的内能减少,温度下降. 第二种方法是物体对外界热传递(放热)：物体对外热传递,物体的内能减少,温度下降. [思考3]用打气筒打气时,过一会筒壁会热起来,这是为什么? 打气时活塞压缩空气做功,使筒内空气内能增加,温度升高;克服活塞与筒壁间的摩擦做功也使筒壁内能增加,所以筒壁就会热起来. [思考4]下列物理现象中，哪些利用做功改变物体内能的？哪些利用热传递改变物体内能的？ A.锯条在石块上摩擦，锯条发热； B.热铁块投入冷水中，铁块温度降低； C.一壶水放在地上，开水变为温水； D.用锤子反复击打一个铁片，铁片温度升高 E.用打气筒往车胎内打气，打气筒变热； F.水从高山上落下，水温稍有升高。 [思考5]判断正误： ①热量、功、内能的单位都是焦耳，所以三者的物理意义也是相同的. ②物体吸收热量，内能增加 ③物体吸收热量，温度一定升高 ④物体的温度升高，一定吸收热量 ⑤只要物体的内能增加了，就一定是吸收了热量 😔 [归纳提升]温度、热量、内能的区别与联系 区别：温度是指物体的冷热程度，是分子热运动激烈程度的标志；内能是物体所有分子热运动而具有的动能和势能的总和；热量是热传递过程中内能传递的多少，是内能的变化量；。 联系：①在不发生物态变化时，物体吸收了热量，内能增加，温度升高；物体放出了热量，内能减少，温度降低。 ⑤在发生物态变化时，物体吸收了热量，内能增加，温度可能不变；物体放出了热量，内能减少，温度也可能不变。 例1·关于物体的内能，下列说法正确的是（ 　） A.温度为0℃的物体没有内能 B.物体内能增加，一定是通过外界对物体做功2 C.在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少D.正在沸腾的水吸收热量，温度增加，内能不变 例2·下列关于温度、热量和内能说法正确的是( 　) A.热量总是自发地从高温物体传给低温物体 B.物体从外界吸收了热量，温度一定升高 C.物体的温度越高，具有的热量越多 D.物体的内能增加，则一定是从外界吸收了热量 例3·下列说法中正确的是( ) A.静止在地面上的冰块没有内能 B.空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多 C.动能大的物体内能一定大 D.自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能 例4·0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水，体积将变小，比较这块0 ℃的冰和熔化成0 ℃的水，对它们具有的内能，下列说法正确的是( ) A.它们的内能相等 B.0 ℃的冰具有的内能较多 C.0 ℃的水具有较多的内能 D.无法确定 例5·下列事例中，物体内能减小的是(   )  A.用锯锯树木，锯条发热  B.太空中的陨石，坠入地球大气层，成为流星  C.夏天，广场上的石凳因为太阳照射而发热 D.饮料放进冰箱，慢慢变凉  例6·关于如图所示的热学实验，叙述正确的是（ ） 空气 二氧化氮 甲 乙 丙 丁 A.甲图中，压紧的两铅块，下面悬挂钩码而不分开，这是由于大气压强的作用 B.乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，软木塞的内能转化为它的机械能 C.丙图中，抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，这说明上面瓶中的空气密度较大 D.丁图中，金属管装有少量乙醚，迅速拉动缠在金属管外的皮绳，可使橡皮塞从管口飞出 例8·如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧．下列说法正确的是 A.迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧 B.此实验只通过热传递改变筒内空气的内能 C.下压活塞的过程，空气的内能转化为活塞的机械能 D.硝化棉燃烧，是因为玻璃筒内空气的温度升高，内能增大 例8·下列有关热现象的描述错误的是（ ） A.春天早晨出现的雾是液化现象，这一过程要放热 B.闻到桂花香是分子在不停地做无规则运动的结果 C.汽车发动机常用水来降温，这是利用水比热容较大的特点 D.冰箱里拿出的冰块在熔化过程中内能不变，温度升高 例9·有关温度、热量、内能的说法，正确的是（ 　　） A.物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B.物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 C.物体温度升高，内能不一定增加，但一定吸收热量 D.发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 例10·将一铁块投入到装有水的烧杯中，它们之间没有发生热传递，这是因为( ) A.它们具有相同的热量 B.它们具有相同的内能 C.它们具有相同的温度 D.它们具有相同的比热容 例11·南极“万年冰”中含有很多压缩气泡，科考队员取一小块放入盛有酒的杯子中，冰块会在酒面上漂来漂去。下列几种说法中错误的是(　 　) A.冰块熔化，气泡破裂，使冰块漂来漂去 B.冰块熔化，气泡破裂，气泡的内能减少 C.冰块吸热，内能增加，使冰块漂来漂去 D.冰块吸热，酒水放热，酒水的内能减少 例12·如图所示,不旋转的铝块在强大压力作用下顶住高速旋转的铜块,铜块瞬间停止转动,两者粘合在一起,这就是“旋转焊接”技术。下列对焊接过程的理解,错误的是 ( D) A.强大的压力可以使两者之间产生很大的摩擦力 B.使铜块高速旋转目的是为了增大铜块的动能 C.焊接完成说明了分子间有引力 D.铜块将内能转移给铝块，铝块的内能增加 题12 题13 题15 例13·夏天，用橡皮膜封闭一锥形瓶的瓶口，把锥形瓶放在冰水中后，瓶口的橡皮膜会向下凹，如图所示，则下列说法正确的是(　 　) A.该瓶内气体温度降低，气体的分子运动更加剧烈 B.该瓶内气体质量随体积减小而减小 C.该瓶内气体放出热量，内能减少 D.该瓶内气体对外做功，内能减少 例14·城市中到处可见的违章“小广告”，严重影响市容市貌，被称为“城市牛皮癣”，已成为城市管理中的一大“顽症”。在创建“宜居港城”活动中，小敏和同学们一起到街头巷尾用砂纸清除那些违章“小广告”。砂纸表面很粗糙，是为了 (填“增大”或“减小”)摩擦力，过了一会儿，小敏感觉砂纸发热，是因为机械能转化为 能，这是通过 的方式改变的。 例15·2008年5月12日，四川省汶川地区发生了强烈地震、抗震抢险中的许多场面给人们留下了难忘的印象。灾区一青年为防止液化石油卸罐在烈日的曝晒下发生爆炸，将液化石油气罐的一部分埋入土中，并在其周围倒插了几个装满水的啤酒瓶，如图所示。 (1)液化石油气在常温下装入罐中时，采取______方法使气体液化。 (2)罐中的液化石油气在阳光照射下温度升高，内能______，压强增大，容易发生爆炸。 (3)瓶中的水缓慢流入土中，在逐渐蒸发的过程要______热量，可以降低液化石油气罐的温度，保证安全使用 例16·若外界对物体做了30 J的功，同时物体又向外放热25 J，则物体的内能变化是__ __(选填“增加”或“减少”)了__J。 例17·如图所示是某型号空调扇的示意图，空气通过湿帘时，湿帘表面的水在__ __过程中__ __热量，产生的湿冷空气被风机吹出。一定质量的空气通过空调扇后，这部分空气(不含增加的水蒸气)的内能__ __。 知识点2 比热容及热量的计算 考点1.比热容 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容，你知道为什么会产生这种现象吗？ [归纳提升] 不同的物质，吸热能力不同，科学上用比热容来表示物质的吸热能力，不同的物质，比热容不同。沙子比水的吸热能力弱，也就是说沙子的比热容小于水的比热容。 ☆单位质量的某种物质，温度升高1 ℃所吸收的热量叫作这种物质的比热容。 比热容用符号c表示，它的单位是焦/(千克·℃) , 读作焦每千克摄氏度。 [继续探究1]从上表中你可发现什么规律？ 几种物质的比热[焦/（千克·℃）] [思考交流]1.水的比热最大；是4.2×103焦/(千克·℃)： 表示1千克水温度升高1摄氏度需要吸收4.2×103焦的热量。 表示1千克水温度降低1摄氏度需要放出4.2×103焦的热量。 2.同种物质在不同状态时比热值不同。 [归纳提升]比热是物质的特性之一。与物质的质量、升高的温度、吸放热的多少无关 比热越大，不容易升温，也不容易降温 [继续探究2] 烧开水时，烧开一壶水和烧开半壶水需要的热量哪个多？ 把一壶水烧到60℃和烧到90℃，哪个需要的热量多？ 质量相同的不同物质吸收相同热量升高的温度一样吗？ 取两只相同的烧杯，加入相同质量的水和煤油。然后用相同的酒精灯加热，观察相同时间里哪只烧杯中的液体升温快。 1.为什么要取相同质量的不同物质进行实验? 2.为什么必须用相同的酒精灯对它进行加热，并在相同时间内观察呢？ [继续探究3] 根据比热容的定义，你能推导出物体温度升高时吸热的计算公式吗？ [归纳提升] Q=cmΔt 比热容是c,质量是m,Δt是温度差（加热放热前后） Q吸＝cm(t－t0)； Ｑ放＝cm（t0－t） 热平衡方程：当不计热损失 Ｑ吸＝Ｑ放 [思考1]一块质量为5千克,温度为10℃的铁块加热到200℃,铁块吸收了多少热量?(铁的比热为0.46 ×103焦/(千克·℃） 汽车发动机的冷却系统里装有20℃的水20千克,若发动机工作时放出1.26×106焦的热量并被水吸收,则水的温度会升高到多少? 考点2.热值 [情景展示] [问题探究] 不同场合使用的燃料为什么不同呢？为什么火箭用的燃料是氢而不是汽油? [归纳提升] 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量也不相同。我们把 1 千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫作这种燃料的热值。热值的单位为焦/千克。 q汽油=4.6×107J/kg 含义： 1千克汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×107焦 热值是物质的特性，不同物质热值一般不同 ★关于热值的理解： （1）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”。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是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 （2）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、体积是否完全燃烧等均无关 [继续探究] 燃料燃烧放出的热量如何计算呢？ [归纳提升] 利用公式Q＝mq进行计算，其中：Q表示燃料燃烧释放的热量，m表示燃料的质量，q表示燃料的热值。 例1·关于比热的概念，下列说法错误的是（ C ） A.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 B.单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，也叫做这种物质的比热 C.某种物质吸收或放出的热量越多，比热也越大，比热与热量有关 D.各种物质都有自己的比热，它是物质的特性之一 例2·由c＝关于同一种物质的比热容c，下列说法正确的是(　) A.若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍 B.若质量增大一倍，则比热容减至一半 C.若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍 D.无论质量多大，比热容都一样 例3·在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象。而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为(　 　) A.水的透明度高，容易吸收太阳能 B.水的比热容比砂石的比热容大 C.水在蒸发时有致冷作用 D.水的对流性好 例4·蒸馒头的师傅在用手从蒸笼里拿刚蒸熟的馒头时，要先用手蘸一下凉水，他这样做的主要道理是( ) A.利用凉水是热的不良导体，把手和热馒头分开 B.利用凉水温度低，能快速降低蒸笼内水蒸气的温度 C.利用凉水蒸发要吸热，能降低水的温度 D.利用凉水先对手进行冷却，同时又由于水的比热容较大，避免手被烫伤[来源:学§科§网] 例5·下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是( ) A.体积相同的两杯水温度都升高10 ℃，它们吸收的热量相同 B.质量相等的两块钢温度分别升高5 ℃和10 ℃，它们吸收的热量不相同 C.体积相等的水和煤油温度都升高10 ℃，它们吸收的热量不相同 D.质量相等的水和铜温度都升高10 ℃，它们吸收的热量不相同 例6·如图所示，为了解白纸和黑纸的吸热性能，小明将质量都是1 kg、初温相同的水分别倒入两个完全相同的瓶中，再用大小、形状和厚薄相同的白纸和黑纸将瓶包起来，然后将两个瓶子放在太阳光下。在30 min内，小明每隔3 min测一次水的温度，记录在下面的表格中。根据小明的实验和记录可知[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)](　 　) 日照时 间t/min 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 白纸瓶 水温t1/℃ 23 24 25 25 26 27 27 28 29 29 30 黑纸瓶 水温t2/℃ 23 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 A.白纸的吸热性能好于黑纸 B．黑纸的比热容大于白纸 C．30 min内，白纸瓶中的水内能增加了1.26×105 J D．30 min内，黑纸瓶中的水内能增加了4.62×104 J 例7·如图所示是冷水与热水混合时，温度随时间变化的图象。假设在热传递过程中没有热量损失，那么，由图中所给的信息可知，冷、热水的质量与吸放热之比分别是(　 　) A.2∶1，1∶1 B.1∶1，2∶1 C.1∶1，1∶2 D.1∶2，1∶1 例8·甲、乙两物体质量之比为2:1,比热容之比为3:2,它们吸收的热量之比为2:1,则它们升高温度之比是( A) A. 2:3 B. 3:2 C. 8:3 D. 3:8 例9·甲、乙两个物体，质量和初温都相同，把甲放在一杯冷水中，水的温度升高了5 ℃，将甲取出，再把乙放进去，水的温度又升高了5 ℃，由此可知(假设没有热量散失)( ) A.甲的比热容大 B.乙的比热容大 C.两者的比热容一样大 D.无法比较两者的比热容 例10·甲、乙两种燃料的热值之比为4:11，要放出相同的热量，需要完全燃料甲、乙两种燃料的质量之比为( ) A.11:4    B.4:11  C.1:1   D.4:7 例11·燃烧42g焦炭所放出的热量，若有50%被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高(c水＝4.2×103J/(kg·℃)、q焦炭＝3.0×107J/kg、外界为标准大气压)(　　) A．70℃ B．75℃ C．100℃ D．105℃ 例12·科技小组的同学们从比热容表中了解不同物质的比热容后，通过实验比较水和煤油的吸热本领。他们分别用完全相同的两个试管分别装上________相等的煤油和水，用相同热源对试管均匀加热，并分别画出如图所示的图像，你认为图像________能正确反映实验情况。 物质 比热容[J/(kg·℃)] 水 4.2×103 煤油 2.1×103 沙石 0.92×103 例13·氢气的热值为1.4×108J/kg，比煤和石油要高出许多，且燃烧后的产物是水蒸气，排放到大气中不会造成污染。10kg氢气完全燃烧放出的热量是________J；若这些热量的50%被水吸收，能使________kg的水温度升高50℃。(已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)) 例14·我国许多城市中建有大型绿地， 绿地中的人工湖具有“吸热” 功能， 盛夏季节能大大减弱周围地区的“热岛效应”。某人工湖湖水的质量为1.0 ×107 kg, 若水温平均升高0.8 ℃， 则湖水吸收的热量为__ _J。若这些热量被等质量的砂石吸收(c水>c砂石) , 则砂石升高的温度__ __(选填“大于”“等于” 或“小于”) 0.8 ℃ 。[c水＝4. 2 ×103 J/(kg·℃) ] 例15·汽车发动机的冷却系统里装有10千克10 ℃的水，现在水吸收了发动机工作时放出的热量6.3×105焦，则水的温度是多少？ 例16·我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电． 混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电． （1）内燃机工作时，是燃油燃烧时释放出的__________能转化为__________能． （2）电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的_______. A．磁场对电流的作用 B．电流周围存在磁场 C．电磁感应现象 （3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值．燃油的热值为4.6×107J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示． ①完全燃烧燃油5kg，放出________J的热量． ②汽车发动机的牵引力为_______，牵引力做功为________J． ③试计算这种汽车内燃机中燃油的能量转化效率．________． 知识点3热机 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容，对于四冲程汽油机，你了解些什么？ [归纳提升]热机的种类：蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机 汽油机：以汽油为燃料的内燃机；汽油在汽缸中燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功，把内能转化为机械能 ☆冲程的概念：汽油机在工作时，活塞在气缸内往复运动，活塞从气缸的一端运动到气缸的另一端，叫做一个冲程。 汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气、压缩、做功、排气冲程 在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，需靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成 （1）吸气冲程 此时，活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。 （2）压缩冲程 活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积减小，气体被压缩，压强增大，温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料。（机械能转化为内能） （3）做功冲程 此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转，对外做功。在发动机工作的四个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能。（内能转化为机械能） （4）排气行程 此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了时，不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。 （废气温度较高，带走了很多燃气的内能） 排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，开始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。 拓展：柴油机的工作 1.吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。 2.压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。 3.做功冲程： 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 4.排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 汽油机和柴油机的比较： 热机效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放了的能量之比 热机能量的损失：燃料未能完全燃烧；废气带走很大一部分能量；一部分能量消耗在散热上；克服磨擦做功。 提高热机效率的主要途径： （1）使燃料尽量燃烧； （2）尽量减少各种热损失； （3）采用先进的技术； （4）减小因克服磨擦阻力而额外消耗的功。 物体的内能不同于物体的机械能，它是物体内部大量做热运动的分子所具有的动能和势能的总和。因此，任何物体都具有内能，内能大小与物体所含分子数和分子热运动的剧烈程度有关。物体所含分子数越多，热运动越剧烈，则其内能越大。 物体的内能是可以改变的，改变物体内能的方式有做功和热传递，这两种方式是等效的。 比热容是物质的一种特性，不同的物质比热容一般不同，即使同一种物质在不同的状态下比热容也不同。物体在热传递的过程中会吸收或放出热量，热量的多少可以通过公式Q＝cmΔt来计算。 热机的共同特点是：通过做功把内能转化为机械能；热机的类型很多，其中需要重点掌握的是汽油机和柴油机。物质燃烧放热的能力用热值表示 例1·以下机械属于热机的是(　 　) A. 火箭发动机 B．发电机 C．滑轮组 D．洗衣机 例2·下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是(　 　) A.①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能 B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能 C.①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能 D.①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能 例3·单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是(　 　) A．压缩冲程 B．做功冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 例4·关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法中正确的是(　 　) A.在吸气冲程中，吸入汽缸的都是空气 B.在压缩冲程末，汽油机汽缸内气体温度比柴油机高 C.在做功冲程初，都是火花塞点火 D.在排气冲程中，排气都依靠飞轮的惯性完成 例5·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，正确的是(　 　) A.甲冲程是把机械能转化为内能 B.乙冲程是把内能转化为机械能 C.丙冲程是把机械能转化为内能 D.丁冲程是把内能转化为机械能 例6·柴油机工作时在1 s内完成10个工作循环，那么1 s内柴油机的曲轴转动的周数和对外做功的次数是(　 　) A.10周10次 B.20周20次 C.20周10次 D.10周20次 例7·下列说法正确的是（  ） A.一台单缸汽油机，飞轮每分钟转600转，那么这台汽油机每秒钟内对外做功10次 B.热机的效率可以大于1 C.总的看来，内燃机实现了内能向机械能的转化，但在它的工作过程中，也有机械能转化为内能的过程 D.燃料的热值要随着燃料的不断燃烧而减小 例8·如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为( ) A. 甲、乙、丙、丁 B. 丁、丙、乙、甲 C. 甲、丙、乙、丁 D. 甲、丁、乙、丙 例9·点火爆炸实验中，电子式火花发生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远。此过程的能量转化方式类似于汽油机的(　　) A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 例10·汽油机飞轮的转速是3000r/min.则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是（  ） A.1500次 B.3000次 C.6000次 D.750次 例11·在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图．与压缩冲程原理相同的是_________图所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是___________图． 例12·小土和小宅在实验室中做了如图甲所示的实验，在透明塑料瓶上钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插进孔中，打开瓶盖，在瓶中滴入几滴酒精，再将瓶盖盖好，然后按动火花发生器的按钮。 (1)观察发生的现象，并作出简要解释。 (2)从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的 冲程相似。[来源:学|科|网] (3)图中甲、乙两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功，观察图中情景，思考后对这两种热机的效率大小作出评价，并说出你评价的理由。 [om] 例13·近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场。如图所示是我国自行研制的QQ小汽车的单缸四冲程内燃机，在1min内火花塞点火1000次，做功冲程推动活塞一次做功1 1５0J，在这段时间内，气缸内共燃烧汽油0.1kg。 【汽油的热值为4.6×107J／kg】 请你算出：（1）消耗完汽油时，内燃机获得的总能量为多少？ （2）内燃机对外所做的功是多少？ （3）已知内燃机的效率η＝W/Q×100%（式中W为内燃机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量】求热效率? 1.下列与热现象有关的说法中，正确的是(　 　) A. 0 ℃的物体没有内能 B.燃料的热值越大，放出的热量越多 C.冰水混合物吸热时，温度不变，内能不变 D.热传递可以改变物体的内能 2.如图是某物质加热时温度随时间变化的图象．下列对图象的分析中正确的是( ) A.0～t1时间内该物质一定是固体 B.T2一定是物质的沸点 C.0～t1时间内物质的分子热运动加剧 D.t1～t2时间内物质的温度不变内能不变 3.分别在冷水和热水中同时注入一滴墨水，5s后的现象如图所示，该现象说明( ) A.只有热水的分子在做热运动 B.热水有内能，冷水没有内能 C.温度越高，分子运动越剧烈 D.扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生 4.关于热现象，以下说法中正确的是( ) A.物体的机械能和物体的内能是同种形式的能，与物体的机械运动和分子热运动以及分子间的相互作用情况有关 B.铁丝很难被拉断，说明分子之间只存在引力 C.分子之间存在着相互作用的引力和斥力 D.扩散现象只能说明分子是运动的，不能说明分子之间存在空隙 5.下列说法错误的是( ) A.小强的爸爸已经发誓戒烟很久了，小强的妈妈出差回家闻了闻被子，小强爸不得不承认吸过几口，这是分子热运动保留了证据 B.打气筒的活塞处于中部位置时，封住出气口，发现压缩气体很费劲，说明分子间存在引力，外抽活塞使气体体积增大也很费劲，说明分子间存在斥力 C.水面上漂着一块木板，双手水平提起木板，木板离水时特别费劲，离水后很轻松，“费劲”主要是因为木板离水时分子引力的作用 D.小时候我们吹过的肥皂泡泡，弹性好不易破，主要是分子引力起了作用 6.由于水的比热容比沙石或干泥土的比热容大，所以在沿海地区陆地表面的气温比海面的气温昼夜变化显著。因此( )                  A.白天的海风多是从陆地吹向海面，夜晚的海风多是从海面吹向陆地 B.白天的海风多是从海面吹向陆地，夜晚的海风多是从陆地吹向海面 C.白天和夜晚的海风多是从陆地吹向海面 D.白天和夜晚的海风多是从海面吹向陆地 7.将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后，放到上表面平整的冰块上，经过一定时间后，冰块形状基本不再变化时的情形如图所示．则三块金属的比热容C甲、C乙、C丙大小相比( )   A．C甲最大    B．C乙最大 C．C丙最大    D．C甲＝C乙＝C丙 8.将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃，又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升高6℃，若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高(不计热损失) ( B) A.4.5℃ B.4℃ C.3.5℃ D.3℃ 9.砂石的比热容为0.92×103J／(kg·℃)，它表示质量为_______ __的砂石，温度每升高1℃所吸收的热量为_____ _____。当质量为30kg的砂石放出8.28×104J的热量后，其温度将降低___ ________。 10.当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3] (1)热水器中水的质量是多少？ (2)在此过程中，水吸收了多少热量？ (3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J，则该热水器的效率是多少？ 11.完全燃烧140克焦炭(焦炭的热值为3.0×107焦/千克)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30千克、20 ℃的水温度升高到多少摄氏度？ 12.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，煤的热值约为3×107J/kg。求： (1)煤完全燃烧产生的热量； (2)经过6min时间加热，水所吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 13.小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60℃的热水100kg.她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。 (1)若这台热水器夏天平均每天可将100kg的水从20℃加热到60℃，这些水吸收的热量为多少? (2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后,平均每天可节约液化石油气多少kg?(液化石油气的热值为8.0×107J/Kg) (3)请你说出使用太阳能热水器的优点.(至少说出一点) 14.下表是某品牌小轿车的一些技术参数。其中排气量是指发动机气缸的工作容积,一般情况下,发动机的排气量越大,功率越大。空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比。汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J.当该发动机以最大功率工作时,气缸内汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，1min内高温高压的燃气推动活塞做功2600次，请你计算发动机在最大功率工作时： 车型 某品牌小轿车 排气量 1.8L 最大功率 75kW 空燃比 14:1 汽油的热值 4.6×107J/kg (1)1min内做的有用功 (2)做一次功消耗汽油的质量 (3)发动机的效率。 15.人类的祖先钻木取火,为人类文明揭开了新的一页,钻木取火的一种方法如图所示,将削尖的木棒伸到木板的洞里,用力压住木棒来回拉动钻弓。木棒在木板的洞里转动时,板与棒互相摩擦,机械能转化为内能,而热集中在洞内,不易散发,提高了木棒尖端的温度,当达到约260℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体,故受热厚度很薄,木棒受热部分的质量只有0.25g。已知：来回拉一次钻弓需1.0s,弓长为s=0.25m,人拉弓的力为16牛顿,木头比热C=2×103J/(Kg×℃)，室温为20℃。问： (1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少? (2)人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25%被木棒尖端吸收，则1秒内可使木棒尖端温度提高多少℃? (3)以（2）的效率，请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来? 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$