内容正文:
12.1 认识内能(原卷版)
一、什么是内能
1.内能
将未知事物与己知事物进行比较,根据它们的相同或相似,推测未知事物也可能有某种相似的属性,这是科学研究的一种重要方法——类比法。
运动的篮球具有动能→运动着的分子液具有动能;
自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能→互相吸引的分子也具有势能;
被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能→互相排斥的分子也具有势能。
(1)在物理学中,把物体内所有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)主要影响因素:①温度:温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。
②质量:同种物质在温度、状态均相同时,质量大的物体内能大。
③其他:物体的内能与其材料、状态(固、液、气)也有关。
(4)一切物体在任何温度下都有内能。
点拨 (1)内能是指物体的内能,不是分子的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。
(2)物体的温度、质量、体积和状态均不同时,无法比较内能的大小。
2.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、怎样改变物体的内能
1.用做功的方式改变物体的内能
(1)外界对物体做功,物体的内能会增大。实质:其他形式的能转化为内能。
(2)物体对外界做功,物体的内能会减小。实质:内能转化为其他形式的能。
2.用热传递的方式改变物体的内能
(1)热传递:能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分。
(2)热传递的方式:传导--热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分。对流--靠液体或气体的流动来传热的方式。辐射--物体以电磁波或粒子的形式向外传递热量
(3)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
点拨 热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度,而且内能是从高温物体传递到低温物体,而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。
3.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
热传递
做功
实质
能量的转移
能量的转化
条件
存在温度差
/
规律
物体吸收热量,内能增加
物体放出热量,内能减少
外界对物体做功,物体内能增加
物体对外界做功,物体内能减少
实例
哈气取暖、用热水袋或烤火来取暖、冬天晒太阳感觉暖和、利用太阳能热水器“烧水”
锯木头时锯条变热、搓手取暖、钻木取火、摩擦生热
判断方法
由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
通过关键词“搓手”“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”等动词
说明
热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
【方法点拨】(1)用类比法理解内能和机械能的区别和联系。
(2)根据内能的定义,理解内能的大小与温度、质量、体积等的关系。能够正确判断内能的大小。
1.(23-24九年级上·广东江门·期中)关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度升高时,其内能一定增大 B.温度相同的 1kg水和100g水内能相同
C.南极的极寒天气下-52℃的冰没有内能 D.物体的运动速度越大,它的内能越大
2.(22-23九年级上·全国·阶段练习)关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.物体的速度越大,具有的内能越多
B.静止的物体没有动能,也没有内能
C.静止的物体没有动能,但有内能
D.高温物体一定比低温物体具有的内能多
【方法点拨】(1)能够正确判断做功和热传递两种方式。
(2)热传递的条件:存在温度差,与内能的大小无关。
(3)热传递的过程中传递的是能量,不是温度。
(4)做功改变内能的实质:能量的转化。物体的内能增加,其他形式的能量转化为内能。物体的内能减少,内能转化为其他形式的能量。
3.(23-24九年级上·广东东莞·期末)一些重型汽车的轮胎上侧有一根细管子,从管子中滴水到轮胎上,这是因为汽车在高速行驶的过程中,通过 的方式增加了轮胎的内能,使轮胎的温度升高;水滴在轮胎上,通过 的方式及水的蒸发吸热(前两空选填“做功”或“热传递”),减少了轮胎的 能,降低轮胎的温度以确保行车安全。
4.(23-24九年级上·广东广州·期末)小明用红外成像测温仪拍摄桌面,拍得画面显示桌面上甲、乙、丙位置的温度如图1所示,接着他用手快速摩擦其中一个位置,在另一个位置喷上温度为25.5℃的酒精,再用红外成像测温仪拍摄桌面,拍得画面如图2所示。以下判断正确的是( )
A.喷了酒精的是在甲位置 B.喷了酒精的是在丙位置
C.用手快速摩擦的是乙位置 D.用手快速摩擦的是丙位置
1.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)我国研发一款以压缩空气为动力的环保车。汽车使用前需要压缩存储气体,压缩气体需要用较大的力,是因为分子间存在 力,开动时,释放的气体推动发动机,将气体的内能转化为 能,此车紧急刹车时,刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为 能。
2.(23-24九年级上·广东中山·期中)冬天寒冷,我们双手搓一搓就觉得手热了,这是通过 来增大手的内能;我们也可以用口对着手哈气,手也觉得暖和了,这是通过 来增大手的内能。冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
3.(23-24九年级上·广东茂名·期中)如图甲所示,实验中,活塞压缩空气,使空气的内能增大,温度升高,说明 可以改变物体的内能;如图乙所示的实验中奶瓶放入水中,一段时间后水的温度升高,内能增加,说明 可以改变物体的内能。还可以总结知道 ,但两者实质不同,甲中是 能和 能之间的转化,乙中是 能的转移。
4.(23-24九年级上·广东深圳·期中)如图所示是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图象,下列说法正确的是( )
A.t4时刻物体内能为零
B.t2、t3时刻物体内能不相等
C.该物体改变内能的方式与人冬天搓手取暖相同
D.t1时刻物体分子动能比t2时小
5.(23-24九年级上·广东广州·期末)小聪买来甲、乙两个容量不同的保温杯(保温杯有温度显示功能),已知甲的容量小于乙的容量。小聪往这两个保温杯倒满温度都为的水,拧紧盖子,并每隔记录一次保温杯里水的温度并描绘出温度-时间图像,如图所示,则( )
A.在时,两杯水的内能相等
B.在时,甲的内能一定大于乙的内能
C.从0到,甲杯中水的内能不断减少
D.从0到,乙杯中水分子的热运动越来越剧烈
6.(23-24九年级上·广东广州·期中)如图1甲,将温度计插入装有碎冰的烧杯中,把这个装置放在室温环境中,下列说法正确的是( )
A.该物质在t2时刻的内能为零
B.在t2~t4过程中,物质的内能保持不变
C.该物质在t1时刻比在t2时刻的分子动能更大
D.该物质在t1时刻的分子排列如图2b
7.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)(1)如图甲,在一个广口厚玻璃瓶内装入少量的水,用塞子塞住,通过塞上的小孔向瓶内打气,当塞子跳起时,可以看到瓶中出现 ,这是因为瓶内空气对塞子 ,将 能转化为塞子的 能,所以瓶内空气温度降低,使水蒸气 成小水滴。
(2)图乙和图丙的共同之处是水通过燃烧酒精获得内能,不同之处在于图乙中烧杯的水获得的内能用来对试管加热;图丙中试管中的水吸收热量,变为水蒸气之后用来对瓶塞 ,水蒸气的内能将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
8.(23-24九年级上·广东广州·期中)室内温度为19.2℃的桌子上有A、B、C、D四个完全一样的实心铁块。小明用红外成像测温仪拍摄铁块的温度如图1所示(四个铁块未按顺序排列)。接着他在A铁块上放上冰块,在B铁块喷上温度为19.2℃的乙醇消毒液,用手快速摩擦D铁块,再用红外成像测温仪拍得画面如图2所示(冰块未画出)。
(1)相比放冰块之前,铁块A的内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)图2中,温度为 ℃的铁块是D铁块,温度为 ℃的铁块是C铁块;
(3)喷在B铁块上的乙醇消毒液发生了哪种物态变化? ;该物态变化过程要 (选填“吸热”或“放热”);
1.(23-24九年级上·吉林·阶段练习)小明妈妈给小明讲了两个与物理有关的生活例子:一是手被开水烫伤是通过 方式改变被烫部分的内能;二是鞋磨脚起水泡是通过 方式改变被磨脚的内 能。(均选填“做功”或“热传递”)
2.(22-23八年级下·上海嘉定·期末)物体的内能是指物体内所有 的总和,-20℃的冰块 内能(选填“具有”或“不具有”);饮料放进冰箱后温度降低,其内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”);锯条锯木板时会发热,这是通过 的方式改变了它的内能。
3.(23-24九年级下·河南漯河·阶段练习)如图所示,在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速下压,压缩空气使筒内空气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),硝化棉燃烧时是将 能转化为内能。上述压缩空气改变空气内能的方式与“钻木取火”改变物体内能的方式 (选填“相同”或“不相同”)。
4.(2024·广东·三模)如图所示,用气筒向装有少量水的瓶里缓慢打气,当瓶塞从瓶口跳出时。看到瓶中出现了白雾。在“瓶塞跳出,出现白雾”这个过程中,发生的物态变化是 。发生的能量转化是 能转化为 机械能。这个现象说明了 可以改变物体的内能。
5.(23-24九年级上·广西贺州·期中)下列关于物体内能的几种说法中正确的是( )
A.水有内能,冰没有内能
B.水蒸气具有的内能一定比水具有的内能大
C.一杯水放在高处比放在低处时具有的内能大
D.一杯水的温度越高,它具有的内能越大
6.(23-24九年级上·内蒙古呼伦贝尔·期末)下列关于物体内能的说法中正确的是( )
A.内能和温度有关,所以0℃的水没有内能 B.物体运动速度越大,内能越大
C.静止的物体没有动能,但有内能 D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大
7.(2024·辽宁抚顺·模拟预测)下列四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是( )
A.双手摩擦能发热 B.烧水时水温升高
C.锯木材锯子发烫 D.钻木取火
8.(2024·辽宁抚顺·三模)如图为春节期间小明滑三人冰车的情景,在小明休息后再次滑时,发现有冰车冻在冰面上的感觉,小明观察发现,是冰车的冰刀刃与冰面间有冰化成水,熔化后的水再次又结冰。对这一现象分析合理的是( )
A.冰化成水是熔化现象,这一过程对外放热 B.与刀刃接触的冰熔化,是通过做功使其熔化的
C.冰熔化成水后,内能保持不变 D.水凝固为冰,分子间的距离保持不变
9.(23-24九年级上·广东东莞·期中)小华的爸爸最近购买了一辆某品牌的小汽车,如图甲所示。
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km/h)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50
(1)某次自驾游的过程中,遇到一座比较高的桥。他爸爸在汽车开始上桥时立即加大油门同时减档降速,其目的是为了 牵引力(选填“增大”或“减小”);
(2)小华上网查得该型号汽车在某次启动性能测试的有关数据,汽车以恒定功率的启动在水平路面上做直线运动,运动过程中受到的阻力为3000N且保持不变,运动速度v与时间t的关系如图乙所示。则在0~5s内,汽车运动60m,此过程汽车的机械能 (选填“变大”“变小”“不变”);汽车匀速运动过程中牵引力的功率是 W;
(3)在紧急刹车时,刹车片会发烫,这是通过 的方式增加物体的内能;
(4)小华还查到该型号轿车的行驶速度与对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表格所示;根据表中数据所反映的规律可知,当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m。制动距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一。图丁中所示的图线分别为甲、乙不同品牌汽车在同一路面上紧急刹车过程中的实际制动距离s与刹车前的车速v的关系图象。图中 (选填“甲”或“乙”)车的刹车性能较好。
10.(23-24九年级上·广东惠州·阶段练习)阅读短文,回答问题。
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功,约5天后进入如图所示的环月轨道。它的质量为2.3t,与“嫦娥一号”相同,它环月的平均高度为100km,较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近,更宜于对月球的精细测绘。
据悉,2013年年底,“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测,月球上无水,无大气物体在月球上的重力只有地球表面重力的,月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天,也就是说,最多可以连续工作14天,进入月夜以后,进入休眠状态,14天后,月球表面白昼时温度高达150℃,黑夜时低至﹣180℃。“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式,以减缓降落速度,在大约距离月球15公里时,到离月球100米时,卫星将暂时处于悬停状态,它会自动选择一块平整的地方降落,并在离月球表面4米的时候关闭推进器,确保软着陆成功。
(1)当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时,它的动能将 (变大/变小/不变);
(2)对于“嫦娥”卫星登月的情景,下列说法正确的是
A.反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中,利用的是卫星具有惯性
B.“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高
C.“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速
D.相对月球,“嫦娥二号”比“嫦娥一号”的势能更小
(3)月球车的质量为120kg,它在月球表面上方竖直下落4m时,重力对它做的功为 J;(g取10N/kg)
(4)月球车在﹣180℃环境下 内能(有/没有);
(5)月球车在软着陆时如有轻微反弹,则它从月表竖直反弹到再落回月表过程中动能随时间变化的关系是 。
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12.1 认识内能(解析版)
一、什么是内能
1.内能
将未知事物与己知事物进行比较,根据它们的相同或相似,推测未知事物也可能有某种相似的属性,这是科学研究的一种重要方法——类比法。
运动的篮球具有动能→运动着的分子液具有动能;
自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能→互相吸引的分子也具有势能;
被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能→互相排斥的分子也具有势能。
(1)在物理学中,把物体内所有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)主要影响因素:①温度:温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。
②质量:同种物质在温度、状态均相同时,质量大的物体内能大。
③其他:物体的内能与其材料、状态(固、液、气)也有关。
(4)一切物体在任何温度下都有内能。
点拨 (1)内能是指物体的内能,不是分子的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。
(2)物体的温度、质量、体积和状态均不同时,无法比较内能的大小。
2.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、怎样改变物体的内能
1.用做功的方式改变物体的内能
(1)外界对物体做功,物体的内能会增大。实质:其他形式的能转化为内能。
(2)物体对外界做功,物体的内能会减小。实质:内能转化为其他形式的能。
2.用热传递的方式改变物体的内能
(1)热传递:能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分。
(2)热传递的方式:传导--热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分。对流--靠液体或气体的流动来传热的方式。辐射--物体以电磁波或粒子的形式向外传递热量
(3)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
点拨 热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度,而且内能是从高温物体传递到低温物体,而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。
3.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
热传递
做功
实质
能量的转移
能量的转化
条件
存在温度差
/
规律
物体吸收热量,内能增加
物体放出热量,内能减少
外界对物体做功,物体内能增加
物体对外界做功,物体内能减少
实例
哈气取暖、用热水袋或烤火来取暖、冬天晒太阳感觉暖和、利用太阳能热水器“烧水”
锯木头时锯条变热、搓手取暖、钻木取火、摩擦生热
判断方法
由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
通过关键词“搓手”“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”等动词
说明
热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
【方法点拨】(1)用类比法理解内能和机械能的区别和联系。
(2)根据内能的定义,理解内能的大小与温度、质量、体积等的关系。能够正确判断内能的大小。
1.(23-24九年级上·广东江门·期中)关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度升高时,其内能一定增大 B.温度相同的 1kg水和100g水内能相同
C.南极的极寒天气下-52℃的冰没有内能 D.物体的运动速度越大,它的内能越大
【答案】A
【详解】A.物体的温度升高时,分子热运动增大,其内能一定增大,故A正确;
B.内能与物体的温度、质量、状态有关,温度相同的 1kg水和100g水内能不相同,故B错误;
C.任何物质都有内能,故C错误;
D.物体的内能与运动速度大小无关,故D错误。
故选A。
2.(22-23九年级上·全国·阶段练习)关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.物体的速度越大,具有的内能越多
B.静止的物体没有动能,也没有内能
C.静止的物体没有动能,但有内能
D.高温物体一定比低温物体具有的内能多
【答案】C
【详解】A.内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和,与物体运动的速度大小无关,故A错误;
B.内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和,一切物体都有内能,故B错误;
C.静止的物体速度为零,故其没有动能;而一切物体都具有内能,故C正确;
D.物体的内能与物体的质量、状态、温度有关,高温物体不一定内能大,故D错误。
故选C。
【方法点拨】(1)能够正确判断做功和热传递两种方式。
(2)热传递的条件:存在温度差,与内能的大小无关。
(3)热传递的过程中传递的是能量,不是温度。
(4)做功改变内能的实质:能量的转化。物体的内能增加,其他形式的能量转化为内能。物体的内能减少,内能转化为其他形式的能量。
3.(23-24九年级上·广东东莞·期末)一些重型汽车的轮胎上侧有一根细管子,从管子中滴水到轮胎上,这是因为汽车在高速行驶的过程中,通过 的方式增加了轮胎的内能,使轮胎的温度升高;水滴在轮胎上,通过 的方式及水的蒸发吸热(前两空选填“做功”或“热传递”),减少了轮胎的 能,降低轮胎的温度以确保行车安全。
【答案】 做功 热传递 内
【详解】[1]汽车在高速行驶过程中,克服摩擦做功,通过做功的方式增加轮胎的内能,使轮胎的温度升高。
[2][3]水滴在轮胎上,通过热传递的方式改变轮胎的内能,同时水蒸发吸热,减少轮胎的内能,降低轮胎的温度以确保行车安全。
4.(23-24九年级上·广东广州·期末)小明用红外成像测温仪拍摄桌面,拍得画面显示桌面上甲、乙、丙位置的温度如图1所示,接着他用手快速摩擦其中一个位置,在另一个位置喷上温度为25.5℃的酒精,再用红外成像测温仪拍摄桌面,拍得画面如图2所示。以下判断正确的是( )
A.喷了酒精的是在甲位置 B.喷了酒精的是在丙位置
C.用手快速摩擦的是乙位置 D.用手快速摩擦的是丙位置
【答案】B
【详解】在桌面上涂上酒精后,酒精蒸发吸热,该位置温度会降低,因此丙处涂了酒精。用手快速摩擦的位置,手克服桌面的摩擦力对桌面做功,将机械能转化为内能,桌面的内能增加,温度升高,因此甲处是手摩擦的位置。故B正确,ACD错误。
故选B。
1.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)我国研发一款以压缩空气为动力的环保车。汽车使用前需要压缩存储气体,压缩气体需要用较大的力,是因为分子间存在 力,开动时,释放的气体推动发动机,将气体的内能转化为 能,此车紧急刹车时,刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为 能。
【答案】 斥 机械 内
【详解】[1]当汽车使用前需要压缩存储气体时,因为气体分子间存在斥力,当外力试图将气体分子间的距离减小时,这些分子会相互排斥,从而产生阻力,使得压缩过程需要较大的力。
[2]当汽车开动时,释放的气体推动发动机工作。这个过程中,气体的内能被转化为机械能,驱动汽车前进。
[3]当汽车紧急刹车时,刹车片和轮胎都会变热。这是因为刹车过程中,刹车片和轮胎之间发生了摩擦。摩擦生热是一种能量转化的现象,即机械能(刹车片和轮胎的动能)被转化为内能,导致它们温度升高。
2.(23-24九年级上·广东中山·期中)冬天寒冷,我们双手搓一搓就觉得手热了,这是通过 来增大手的内能;我们也可以用口对着手哈气,手也觉得暖和了,这是通过 来增大手的内能。冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】 做功 热传递 增大
【详解】[1]搓手时两手克服摩擦力做功,机械能转化为手的内能,手的温度升高,内能增加,是用做功方式改变内能的,属于能的转化。
[2]对手哈气取暖是通过热传递的方式改变手的内能,属于内能的转移。
[3]冰在熔化过程中,吸收热量,温度不变,分子动能不变,冰变成水,由固态变成液态,分子的势能增大,所以内能增大。
3.(23-24九年级上·广东茂名·期中)如图甲所示,实验中,活塞压缩空气,使空气的内能增大,温度升高,说明 可以改变物体的内能;如图乙所示的实验中奶瓶放入水中,一段时间后水的温度升高,内能增加,说明 可以改变物体的内能。还可以总结知道 ,但两者实质不同,甲中是 能和 能之间的转化,乙中是 能的转移。
【答案】 做功 热传递 做功和热传递都可以改变物体的内能 机械 内 内
【详解】[1]活塞迅速向下压时,活塞压缩气体做功,空气内能增加,温度升高,达到硝化棉的着火点,硝化棉就会燃烧,物体的内能增加,机械能转化为内能,该现象说明做功可以改变物体的内能。
[2][3]由图可知,把盛有热水的奶瓶放入冷水中,冷水从热水吸收热量、内能增加、温度升高;奶瓶中的热水,放出热量、内能减少、温度降低;都是通过热传递的方式改变物体内能的;由以上现象可以总结出,做功和热传递都可以改变物体的内能。
[4][5][6]做功和热传递都可以改变物体的内能,但两者实质不同,甲图中是机械能和内能之间的相互转化,乙图中只是内能的转移,没有不同能量的转化。
4.(23-24九年级上·广东深圳·期中)如图所示是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图象,下列说法正确的是( )
A.t4时刻物体内能为零
B.t2、t3时刻物体内能不相等
C.该物体改变内能的方式与人冬天搓手取暖相同
D.t1时刻物体分子动能比t2时小
【答案】B
【详解】A.一切物体都有内能,t4时刻物体内能不为零,故A错误;
B.在晶体凝固过程中,温度不变,但不断放出热量,t2、t4时刻物体内能不相等,故B正确;
C.该物体改变内能的方式是热传递,人冬天搓手取暖改变内能的方式是做功,二者不相同,故C错误;
D.温度越高,分子无规则运动越剧烈。由图可知,t1时刻比t2时刻物质的温度高,因此,分子动能更大,故D错误。
故选B。
5.(23-24九年级上·广东广州·期末)小聪买来甲、乙两个容量不同的保温杯(保温杯有温度显示功能),已知甲的容量小于乙的容量。小聪往这两个保温杯倒满温度都为的水,拧紧盖子,并每隔记录一次保温杯里水的温度并描绘出温度-时间图像,如图所示,则( )
A.在时,两杯水的内能相等
B.在时,甲的内能一定大于乙的内能
C.从0到,甲杯中水的内能不断减少
D.从0到,乙杯中水分子的热运动越来越剧烈
【答案】C
【详解】A.内能的大小与物体的质量、温度、状态有关,甲的容量小于乙的容量,水的初温相同,质量不同,在时,两杯水的内能不相等,故A不符合题意;
B.在时,甲的温度高,但甲杯中水的质量小,因此甲的内能不一定大于乙的内能,故B不符合题意;
C.从0到,甲杯中水的温度不断降低,放出热量,内能不断减少,故C符合题意;
D.从0到,乙杯中水的温度越来越低,水分子的热运动越来越缓慢,故D不符合题意。
故选C。
6.(23-24九年级上·广东广州·期中)如图1甲,将温度计插入装有碎冰的烧杯中,把这个装置放在室温环境中,下列说法正确的是( )
A.该物质在t2时刻的内能为零
B.在t2~t4过程中,物质的内能保持不变
C.该物质在t1时刻比在t2时刻的分子动能更大
D.该物质在t1时刻的分子排列如图2b
【答案】D
【详解】A.任何物体都具有内能t2时刻的内能不为零,故A错误;
B.在t2~t4过程中,冰处于熔化过程中,温度不变,需要吸收热量,所以在t4时刻的内能大于t2时刻的内能,故B错误;
C.在t2时刻的温度高于t1时刻的温度,故t2时刻的分子动能大于t1时刻的分子动能,故C错误;
D.从图象可以看出t1时刻物质是固体,图2b是固体分子的排列情况,故D正确。
故选D。
7.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)(1)如图甲,在一个广口厚玻璃瓶内装入少量的水,用塞子塞住,通过塞上的小孔向瓶内打气,当塞子跳起时,可以看到瓶中出现 ,这是因为瓶内空气对塞子 ,将 能转化为塞子的 能,所以瓶内空气温度降低,使水蒸气 成小水滴。
(2)图乙和图丙的共同之处是水通过燃烧酒精获得内能,不同之处在于图乙中烧杯的水获得的内能用来对试管加热;图丙中试管中的水吸收热量,变为水蒸气之后用来对瓶塞 ,水蒸气的内能将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 白雾 做功 内 机械 液化 做功 变小
【详解】(1)[1][2][3][4][5]由图甲可知,当水蒸气会把塞子冲出时,水蒸气对瓶塞做了功,水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能,水蒸气内能减少,温度降低。水蒸气发生液化形成小水珠,瓶口出现“白雾”。
(2)[6][7]图乙中烧杯中的水获得的内能用来对试管加热;图丙中试管中的水获得了内能变为水蒸气用来对瓶塞做功,水蒸气的内能将会变小。
8.(23-24九年级上·广东广州·期中)室内温度为19.2℃的桌子上有A、B、C、D四个完全一样的实心铁块。小明用红外成像测温仪拍摄铁块的温度如图1所示(四个铁块未按顺序排列)。接着他在A铁块上放上冰块,在B铁块喷上温度为19.2℃的乙醇消毒液,用手快速摩擦D铁块,再用红外成像测温仪拍得画面如图2所示(冰块未画出)。
(1)相比放冰块之前,铁块A的内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)图2中,温度为 ℃的铁块是D铁块,温度为 ℃的铁块是C铁块;
(3)喷在B铁块上的乙醇消毒液发生了哪种物态变化? ;该物态变化过程要 (选填“吸热”或“放热”);
【答案】 变小 20.1 19.2 汽化 吸热
【详解】(1)[1]铁块的温度高,冰块的温度低,在A铁块上放上冰块,冰块会从铁块上吸收热量,使铁块的温度降低,内能变小。
(2)[2][3]用手快速摩擦D铁块,通过做功的方式把手的机械能转化为内能,使铁块的内能增加,温度升高,图2中左边20.1℃的铁块是D铁块;C铁块的温度与室温相同,为19.2℃,所以图2中19.2℃的铁块是C铁块。
(3)[4][5]喷在B铁块上的乙醇消毒液吸收热量变为气态的乙醇气体,物体由液态变为气态的过程叫做汽化;汽化过程要吸收热量。
1.(23-24九年级上·吉林·阶段练习)小明妈妈给小明讲了两个与物理有关的生活例子:一是手被开水烫伤是通过 方式改变被烫部分的内能;二是鞋磨脚起水泡是通过 方式改变被磨脚的内 能。(均选填“做功”或“热传递”)
【答案】 热传递 做功
【详解】[1]手接触到开水时,手从开水中吸收热量,温度升高,是通过热传递的方式改变物体内能的。
[2]脚和鞋相互摩擦时,克服摩擦力做功,使脚温度升高,内能增加,这是通过做功的方式改变脚的内能。
2.(22-23八年级下·上海嘉定·期末)物体的内能是指物体内所有 的总和,-20℃的冰块 内能(选填“具有”或“不具有”);饮料放进冰箱后温度降低,其内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”);锯条锯木板时会发热,这是通过 的方式改变了它的内能。
【答案】 分子动能和分子势能 具有 减小 做功
【详解】[1][2]内能是物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能与分子势能的总和。一切物体在任何情况下都具有内能,所以的冰块也具有内能。
[3]饮料放进冰箱后温度降低,所有分子热运动的动能减少,而分子势能不变,故其内能减小。
[4]锯条锯木板时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,锯条的内能增大,温度升高,这是通过做功的方式改变了锯条的内能。
3.(23-24九年级下·河南漯河·阶段练习)如图所示,在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速下压,压缩空气使筒内空气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),硝化棉燃烧时是将 能转化为内能。上述压缩空气改变空气内能的方式与“钻木取火”改变物体内能的方式 (选填“相同”或“不相同”)。
【答案】 增大 化学 相同
【详解】[1][2]当把活塞迅速压下去时,压缩空气,活塞对空气做功,机械能转化为内能,使筒内空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的燃烧点,硝化棉就燃烧起来,硝化棉燃烧时是将化学能转化为内能。
[3]“钻木取火”是克服摩擦做功,将机械能转化为内能,压缩空气改变空气内能的方式与“钻木取火”改变物体内能的方式相同。
4.(2024·广东·三模)如图所示,用气筒向装有少量水的瓶里缓慢打气,当瓶塞从瓶口跳出时。看到瓶中出现了白雾。在“瓶塞跳出,出现白雾”这个过程中,发生的物态变化是 。发生的能量转化是 能转化为 机械能。这个现象说明了 可以改变物体的内能。
【答案】 液化 内 做功
【详解】[1][2][3]当瓶塞从瓶口跳出时,瓶内气体对瓶塞做功,内能转化为机械能,内能减小,温度降低,水蒸气液化成“白雾”;这个现象说明做功可改变物体的内能。
5.(23-24九年级上·广西贺州·期中)下列关于物体内能的几种说法中正确的是( )
A.水有内能,冰没有内能
B.水蒸气具有的内能一定比水具有的内能大
C.一杯水放在高处比放在低处时具有的内能大
D.一杯水的温度越高,它具有的内能越大
【答案】D
【详解】A.任何物体都具有内能,冰当然也具有内能,故A错误;
B.内能大小不仅与温度有关,还与物体的分子机构、质量等因素有关,故水蒸气的内能与水的内能无法比较,故B错误;
C.一杯水放在高处比放在低处时具有的重力势能大,但内能不变,故C错误;
D.物体的内能与温度有关,温度越高,内能越大,确定的一杯水,在温度变高时,内能会增大,故D正确。
故选D。
6.(23-24九年级上·内蒙古呼伦贝尔·期末)下列关于物体内能的说法中正确的是( )
A.内能和温度有关,所以0℃的水没有内能 B.物体运动速度越大,内能越大
C.静止的物体没有动能,但有内能 D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大
【答案】C
【详解】A.一切物体的分子都在不停地做无规则运动,所以物体温度再低也有内能,所以0℃的物体也有内能,故A错误;
B.物体运动的越快,物体的动能越大,物体内能不一定大,故B错误;
C.内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,所以静止的物体没有动能,但有内能,故C正确;
D.内能的大小物体的温度和质量有关,只知道温度不能判断,故温度高的物体不一定比温度低的物体内能大,故D错误。
故选C。
7.(2024·辽宁抚顺·模拟预测)下列四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是( )
A.双手摩擦能发热 B.烧水时水温升高
C.锯木材锯子发烫 D.钻木取火
【答案】B
【详解】A.搓手取暖时两手相互摩擦做功,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能,故A不符合题意;
B.用煤气烧水,水吸收热量,内能增大,属于热传递改变物体内能,故B符合题意;
C.锯木头时锯和木头相互摩擦做功,机械能转化为内能,锯条温度升高,所以锯条发热,此过程是通过做功改变物体的内能,故C不符合题意;
D.古代的人钻木取火是通过做功,摩擦生热,改变物体的内能,故D不符合题意。
故选B。
8.(2024·辽宁抚顺·三模)如图为春节期间小明滑三人冰车的情景,在小明休息后再次滑时,发现有冰车冻在冰面上的感觉,小明观察发现,是冰车的冰刀刃与冰面间有冰化成水,熔化后的水再次又结冰。对这一现象分析合理的是( )
A.冰化成水是熔化现象,这一过程对外放热 B.与刀刃接触的冰熔化,是通过做功使其熔化的
C.冰熔化成水后,内能保持不变 D.水凝固为冰,分子间的距离保持不变
【答案】B
【详解】A.冰化成水是熔化现象,这一过程要吸热,故A不符合题意;
B.与刀刃接触的冰熔化,刀刃与冰之间相互摩擦,克服做功,两者内能增大,温度升高,是通过做功使其熔化的,故B符合题意;
C.冰是晶体,在熔化成水的过程中,温度保持不变,但不断吸收热量,内能增大,故C不符合题意;
D.水凝固为冰后质量不变,密度变小,体积变大,所以分子间的距离变大,故D不符合题意。
故选B。
9.(23-24九年级上·广东东莞·期中)小华的爸爸最近购买了一辆某品牌的小汽车,如图甲所示。
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km/h)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50
(1)某次自驾游的过程中,遇到一座比较高的桥。他爸爸在汽车开始上桥时立即加大油门同时减档降速,其目的是为了 牵引力(选填“增大”或“减小”);
(2)小华上网查得该型号汽车在某次启动性能测试的有关数据,汽车以恒定功率的启动在水平路面上做直线运动,运动过程中受到的阻力为3000N且保持不变,运动速度v与时间t的关系如图乙所示。则在0~5s内,汽车运动60m,此过程汽车的机械能 (选填“变大”“变小”“不变”);汽车匀速运动过程中牵引力的功率是 W;
(3)在紧急刹车时,刹车片会发烫,这是通过 的方式增加物体的内能;
(4)小华还查到该型号轿车的行驶速度与对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表格所示;根据表中数据所反映的规律可知,当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m。制动距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一。图丁中所示的图线分别为甲、乙不同品牌汽车在同一路面上紧急刹车过程中的实际制动距离s与刹车前的车速v的关系图象。图中 (选填“甲”或“乙”)车的刹车性能较好。
【答案】 增大 变大 9×104 做功 72 乙
【详解】(1)[1]根据P=Fv可知,功率一定时,速度越小,提供的牵引力就越大,便于上坡。
(2)[2]在0~5s内,如图乙,汽车的速度增大,质量不变,故动能增大,机械能增大。
[3]汽车匀速行驶时,受到的力是平衡力,牵引力与阻力相等,为
F=f=3000N
牵引力的功率为
P=Fv=3000N×30m/s=9×104W
(3)[4]紧急刹车时,摩擦力做功,将机械能转化为内能,故这是通过做功的方式增加物体的内能。
(4)[5]析表中数据可知:速度变为原来的n倍,制动距离变为原来的n2倍。120km/h是40km/h的3倍,则这个速度时的制动距离为8m的9倍,为72m。
[6]同样的速度,刹车时的制动距离越短的,车的性能越好。从图象上看,刹车前速度相同时,乙的制动距离短。
10.(23-24九年级上·广东惠州·阶段练习)阅读短文,回答问题。
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功,约5天后进入如图所示的环月轨道。它的质量为2.3t,与“嫦娥一号”相同,它环月的平均高度为100km,较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近,更宜于对月球的精细测绘。
据悉,2013年年底,“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测,月球上无水,无大气物体在月球上的重力只有地球表面重力的,月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天,也就是说,最多可以连续工作14天,进入月夜以后,进入休眠状态,14天后,月球表面白昼时温度高达150℃,黑夜时低至﹣180℃。“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式,以减缓降落速度,在大约距离月球15公里时,到离月球100米时,卫星将暂时处于悬停状态,它会自动选择一块平整的地方降落,并在离月球表面4米的时候关闭推进器,确保软着陆成功。
(1)当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时,它的动能将 (变大/变小/不变);
(2)对于“嫦娥”卫星登月的情景,下列说法正确的是
A.反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中,利用的是卫星具有惯性
B.“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高
C.“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速
D.相对月球,“嫦娥二号”比“嫦娥一号”的势能更小
(3)月球车的质量为120kg,它在月球表面上方竖直下落4m时,重力对它做的功为 J;(g取10N/kg)
(4)月球车在﹣180℃环境下 内能(有/没有);
(5)月球车在软着陆时如有轻微反弹,则它从月表竖直反弹到再落回月表过程中动能随时间变化的关系是 。
【答案】 变小 D 800 有 D
【详解】(1)[1]“嫦娥二号”距月球距离越远,月球重力势能越大,月球重力势能最大处为远月点。当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时,月球重力势能变大,动能转化为重力势能,它的动能将变小。
(2)[2]A.反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中,利用的是力的作用是相互的,故A错误;
B.月球表面没有空气,“嫦娥三号”高速降落时没有摩擦,故B错误;
C.月球表面没有空气,“嫦娥三号”登月时打开降落伞不能辅助减速,故C错误;
D.相对月球,“嫦娥二号”环月的平均高度为100km,较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近,“嫦娥一号”比“嫦娥二号”的势能更大,故D正确。
故选D。
(3)[3]由题意知,月球车在月球重力为
月球重力对它做的功为
(4)[4]任何物体在任何情况下都具有内能,因此月球车在-180℃环境下有内能。
(5)[5]月球车在软着陆时如有轻微反弹,在竖直反弹过程中,质量不变,高度增加,重力势能增大,动能转化为重力势能,动能减小;达到最高点时,速度为0,动能减小到0。在再落回月表过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能,动能增大,因在碰撞过程中会有一定的能量损失,故最终的动能大小不会大于反弹时的动能大小,则它从月表竖直反弹到再落回月表过程中动能随时间变化的是先减小到0后增加,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
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