专题02 内能与热机（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期中考点大串讲（沪科版）

期中复习·考点清单 九年级物理上册 •沪科版 第十三章——内能与热机 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 知识清单 01 第十三章 内能与热机 一、物体的内能 1.物体的内能 （1）组成物质的分子在 运动，每个分子都具有 。 （2）分子之间存在相互作用的 和 ，并且有 ，因此，物质的分子还具有 。 永不停息地做无规则 动能 引力 斥力 间隔 势能 知识清单 01 （3）概念：物体内所有分子 的动能和 的总和叫物体的内能。 （4）如果体积变化不大，同一物体的温度越高，其内能越 ，温度越低，其内能越 。 2.改变内能的两种途径 （1）热传递 ①概念：内能从一个物体（或物体的一部分） 到另一物体（或物体的另一部分）的过程，叫热传递； ②条件：存在 ； 无规则运动 分子势能 高 低 转移 温度差 知识清单 01 ③实质：同种形式能的 ； （2）做功 ①实质：不同形式能的 ； ②对物体做功，内能 ；物体对外做功，内能 。 （3）做功和热传递在改变内能上是 。 3.热量 （1）概念：在热传递过程中，传递 的多少叫热量，用字母 表示； 转化 转移 增加 减少 等效的 内能 Q 知识清单 01 （2）单位： 。 （3）实验表明，1kg水温度升高1℃，需吸收 kg的热量。 （4）在热传递过程中，高温物体 热量，温度 ，内能 ；低温物体 热量，温度 ，内能 。 二、科学探究：物质的比热容 1.探究物质吸热或放热规律 质量相等的不同物质，吸收相同的热量时 不同；质量相等的不同物质，升高相同的温度时 也不同。这表明不同种类的物质吸热情况 （相同/不同）。 焦耳 4.2×103 放出 降低 减少 不同 升高 增加 升高的温度 吸收的热量 吸收 知识清单 01 2.物质的比热容 （1）概念：一定质量的某种物质，在温度升高（降低）时吸收（放出）的热量与它的质量和升高（降低）的温度的乘积 ，叫这种物质的比热容，用c表示。 （2）定义式： ； （3）单位： ； （4）决定因素： 、 ； 之比 J/(kg•℃） 物质的种类 状态 知识清单 01 （5）说明：比热容是物质的一种 ； 3.水的比热容 （1）大小： ； （2）在常见物质中，水的比热容最大，可以用作 、 、 等。 4.热量的计算 （1）吸热公式： ； （2）放热公式： 。 特性 4.2×103J/(kg•℃） 散热剂 冷却剂 调节气温 知识清单 01 三、内燃机 1.热机：利用 做功的机器，工作过程中，把 能转化为 能。 （1）基本原理：燃料的 能通过 转化为 能，又通过做功把 能转化为 能。 （2）分类：常见热机有蒸汽机、 、汽轮机、 等。 （3）内燃机 ①定义：燃料直接在发动机 内燃烧产生动力的热机。 内能 内能 机械 化学 燃烧 内 内 机械 内燃机 喷气发动机 气缸 知识清单 01 2.汽油机 （1）定义：燃料为 的内燃机。 （2）工作原理：汽油机一个工作循环由四个冲程组成： 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。 3.柴油机： （1）定义：燃料为 的内燃机。 （2）汽油机和柴油机对比 ①构造：汽油机顶部有 ；柴油机顶部有 。 汽油 吸气 压缩 做功 排气 柴油 火花塞 喷油嘴 知识清单 01 （2）吸气冲程：汽油机吸入 ；柴油机吸入 。 （3）压缩冲程：柴油机的压缩程度比汽油机 （高/低）。 （4）做功冲程：汽油机 ；柴油机 ，都是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 （5）点火方式：汽油机为 ；柴油机为 。 （6）做功功率：汽油机较 （低）；柴油机较 （均选填高/低）。 汽油和空气的混合气体 高 空气 火花塞喷火 喷油嘴喷油 点火式 压燃式 低 高 知识清单 01 （3）内燃机每完成一个工作循环，活塞往复 次，飞轮转动 周，对外做功 次，只有 冲程和 冲程有能量转化， 冲程实现内能向机械能的转化，其它三个冲程依靠 的惯性完成。 （4）内燃机的特点： 、 、 等。 四、热机效率与环境保护 1.燃料的热值 （1）定义： ； （2）.单位： 或 。 两 两 一 做功 压缩 做功 飞轮 运转速度 质量轻 功率大 燃料完全燃烧放出的能量与燃料的质量（体积）的比值 J/kg J/m3 知识清单 01 (3)特性：热值只与燃料的 有关，与燃料的质量、是否 无关。 （4）计算公式： ①固体、液体燃料完全燃烧放出的热量 ； ②气体燃料完全燃烧放出的热量 。 2.热机效率 （1）概念：用来 的那部分能量与燃料 放出的热能量之比。 种类 完全燃烧 做有用功 完全燃烧 知识清单 01 （2）公式：①热机 ；②锅炉 。 （3）提高热机效率的途径： ①提高燃料的 ；②减少燃料的各种能量损失。 3.环境保护 （1）热机对环境的污染类： 、 、 。 （2）环境保护的主要措施： 、 、 、 。 利用率 大气污染 噪声污染 热污染 改进燃烧设备 提高燃料的综合利用 开发利用清洁能源 安装污染处理装置 方法模型归纳 02 一、探究物质吸热或放热规律 探究不同物质吸热或放热规律，有两种探究方案。方案一：让两种物质升高相同的温度，比较吸收热量的多少；方案ニ：让两种物质吸收相同的热量，比较升高温度的大小。探究中通过加热时间来比较吸收热量的多少，这属于转换法。该实验中用到的另一个最主要的方法是控制变量法。 方法模型归纳 02 例1．（2024·湖北·中考真题）如图甲，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙，分析可知（　　） A．相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B．a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C．升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D．相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 C 方法模型归纳 02 例2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。 （1）器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及 （填测量工具）、托盘天平（含砝码）、水和煤油； （2）选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较 来比较物质吸收热量的多少； 停表 加热时间 方法模型归纳 02 例2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。 （3）实验中选取初温不同、 相同的水和煤油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较 来比较不同物质吸热能力的强弱； 质量 升高的温度 方法模型归纳 02 例2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。 （5）部分实验数据如下表所示，分析数据可得出结论： （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 水 加热时间/min 水的温度/℃ 煤油温度/℃ 0 30 10 1 34 18 2 38 26 3 42 34 4 46 42 …… …… …… 10 70 90 方法模型归纳 02 二、温度、内能和热量的辨析 温度、内能和热量是热学中三个重要的物理概念，在中考中这三个概念的辨析是高频考点。 (1）内能与温度的关系：物体内能的变化，不一定会引起温度的变化，例如，晶体熔化时，吸收热量，内能增加，而温度保持不变。同样，水在沸腾过程中，吸收热量，内能增加，而温度保持不变。但物体温度变化内能一定变化。 方法模型归纳 02 (2）内能与热量的关系：物体的内能变化，不一定是吸收或放出热量，例如，一根铁丝的内能增大了，可能是放在炉火上加热了，也可能是反复弯折造成的。但物体吸收或放出热量时，一定会引起内能的变化。热量是一个过程量，内能是状态量，因此我们不能说“物体含有热量”,但可以说“物体具有内能”。 (3）热量与温度的关系：物体吸收或放出热量，温度不一定会变化，例如，晶体在凝固的过程中放出了热量，而温度并没有发生变化。物体的温度改变了，物体不一定是吸收或放出了热量，还有可能是做功了（物体对外界做功或外界对物体做功）。 方法模型归纳 02 例3．（2024·黑龙江鸡西·中考真题）（多选）关于温度、内能、热量、功的说法正确的是（    ） A．物体温度升高，一定吸收了热量 B．物体温度升高，内能一定增加 C．物体内能增加，一定是外界对它做了功 D．物体吸收热量，温度可能不变 BD 方法模型归纳 02 例4．（2024·北京西城·二模）关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　） A．物体的机械能越大，它的内能就越大 B．物体的温度不变，它的内能可能变小 C．物体的内能增加，它一定吸收热量 D．物体吸收热量，它的温度一定会升高 B 方法模型归纳 02 例5．（2024·安徽淮南·二模）关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，温度不一定升高 B．物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能 C．物体的内能增加了，一定是从外界吸收了热量 D．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 A 方法模型归纳 02 三、对比热容的理解 对比热容的理解与应用、是中考中常考的考点。比热容是物质的一种特性，其大小与物质的种类及其状态有关，与物体质量的大小、温度的高低、是否吸收热量均无关。同一种物质在状态不变时，比热容是一个确定的值。 方法模型归纳 02 例6．（2024·湖北武汉·中考真题）下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（    ） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 例7．（2024·江苏连云港·中考真题）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的（　　） A．质量大 B．温度高 C．密度大 D．比热容大 B D 方法模型归纳 02 四、热量的计算 利用吸、放热公式及其变形公式进行相关热量的计算是中考常考的内容。 (1）公式 Q = cm At 只适用于物质在温度升高或降低时吸热或放热的计算，不适用于在物态变化过程中吸热或放热的计算，因为此时比热容会发生变化。 (2）在审题时，需要注意抓住关键词语，如“升高”“升高了”“升高到”“降低”“降低了”“降低到”的物理含义。 方法模型归纳 02 (3）在涉及热传递的过程中，往往会应用热平衡方程 Q 吸＝ Q 放进行解答，此时需注意两物体的末温是相同的。 例8．（2024·江苏镇江·中考真题）为比较A、B两保温杯的保温性能，小红在两个保温杯中分别倒入0.1kg相同温度的热水，用温度计测量其初温t0，示数如图1所示，t0＝ ℃。绘制水温随时间的变化图像如图2所示，A杯中水放出的热量为 J。保温性能更好的是 （选填 “A”或“B”）杯。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)] 80 2.1×103 A 方法模型归纳 02 例9．（2024·安徽·中考真题）一保温杯中装有质量为200g，温度为25℃的水。将一个质量为100g，温度为100℃的金属块放入杯中，一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃，假设金属块放出的热量全部被水吸收，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，则该金属块的比热容为 J/(kg·℃)。 例10．（2024·江苏扬州·中考真题）拖拉机轮胎表面刻有花纹，是通过增大 来增大摩擦。选用水来冷却拖拉机的发动机，是因为水的比热容 （填“大”或“小”），如果水箱装有质量为20kg的水，水温从20℃上升到70℃，水吸收了 J的热量。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)] 接触面粗糙程度 0.6×103 大 4.2×103 方法模型归纳 02 五、热机的工作过程 中考考查本知识点的命题形式一般以填空题、选择题为主，热机的结构、工作原理、工作过程分析是考查的落脚点，试题难度不大。 热机冲程的识别及能量的转化是中考的高频考点 1.两看识别四冲程：一看气门；二看活塞的运动方向。 2.能量转化的两个冲程：压缩冲程——机械能转化为内能；做功冲程——内能转化为机械能。 3.汽油机做功冲程的识别：该过程开始时，顶部的火花塞点火。 方法模型归纳 02 例11．（2024·江苏常州·中考真题）四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 例12．（2024·江苏镇江·中考真题）下面是汽油机工作时的各个冲程示意图，其中做功冲程是（　　） A． B． C． D． C C 方法模型归纳 02 例13．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示是单缸四冲程汽 油机的 冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利 用水的 大的特点。若100g水，温度升高20℃，水吸收的 热量为 J。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)] 例14．（2024·四川广元·中考真题）1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程（　　） A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能 C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加 压缩 B 比热容 8.4×103 方法模型归纳 02 六、热值与热量的计算 中考试题单独考查燃料燃烧放热的计算可能性不大，一般会将燃料燃烧的计算与物体吸放热的计算综合在一起。 这类计算主要涉及的公式： 1.燃料燃烧放出的热量及变形式 （1）求放出的热量： 或 （2）求需要燃烧的燃料： 或 方法模型归纳 02 （3）求燃料的热值： 或 2.物体吸放热的公式 （1）吸热公式： （2）放热公式： 方法模型归纳 02 例15．（2024·四川广元·中考真题）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 J，若这些热量完全被水吸收，可使 kg水的温度从20℃升高到100℃。 4.2×109 1.25×104 方法模型归纳 02 七、热机的效率 计算热机的效率是中考的一个热点，多数地区以选择题、填空题的形式考查学生的计算能力，但有时也会以综合题的形式考查，有较大难度。 这类题目应用的公式： 和 方法模型归纳 02 例16．（2024·山西·中考真题）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 解：（1）汽车的平均速度： 方法模型归纳 02 例16．（2024·山西·中考真题）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 解：（2）全程消耗汽油的体积为：V=25L=0.025m3 汽油的质量为：m=ρV=0.8×103kg/m3×0.025m3=20kg 汽油完全燃烧放出的热量：Q=mq=20kg×4.5×107J/kg=9×108J 方法模型归纳 02 例16．（2024·山西·中考真题）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 解：（3）汽车全程所做的有用功为：W=Pt=25×103W×4×3600s=3.6×108J 则汽车发动机的效率： 方法模型归纳 02 例17．（2024·江苏苏州·中考真题）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)，丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： （1）壶中水的质量； （2）水吸收的热量； （3）卡式炉的加热效率。 解：（1）壶中水的质量为： （2）水吸收的热量为： （3）丁烷放出的热量： 卡式炉的加热效率为： 巩固提升 03 1.（2024·山东济南·中考真题）完全燃烧1g液态氢能释放出1.4×105J的热量，是完全燃烧1g汽油释放热量的3倍，由此可知液态氢比汽油（　　） A．内能大 B．温度高 C．热值大 D．密度大 2．（2024·山东菏泽·中考真题）家用汽车常用汽油机提供动力，以下有关说法正确的是（　　） A．汽油燃烧时它的热值减小 B．汽油机的冷却液温度越高，含有的热量越多 C．汽油机的做功冲程，内能转化为机械能 D．汽车尾气的汽油味越浓说明汽油燃烧越充分 C C 巩固提升 03 3．（2024·宁夏·中考真题）下列实例中属于做功改变物体内能的是（　　） A．图甲中，炉火烧水 B．图乙中，搓手取暖 C．图丙中，用暖手宝暖手 D．图丁中，热鸡蛋放在冷水中冷却 4．（2024·黑龙江牡丹江·中考真题）关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 B C 巩固提升 03 5．（2024·陕西·中考真题）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 A 巩固提升 03 6．（2024·内蒙古·中考真题）用水壶烧质量为1kg的水，温度从5℃升高10℃时，吸收的热量为 J。水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相似。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 7．（2024·江苏宿迁·中考真题）氢能是新能源利用的新潮流， 加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。 如图所示是市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg 氢气，2h能匀速骑行50km，氢能自行车与骑行者总质量为 84kg，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，氢气热值为1.4×108J/kg。氢气完全燃烧产生的热量是 J，氢气的利用效率是 （g＝10N/kg）。 4.2×104 做功 2.8×106 75% 巩固提升 03 8．（2024·山东烟台·中考真题）在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中，用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比，作出的图像如图乙所示。实验过程中，水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等，分析图像可以得出图线 （选填“a”或“b”）对应的物质为水，另一种物质为 ，这种物质在0~5min内吸收的热量为 J。 表甲 b 物质 水 酒精 煤油 蓖麻油 比热容c/[J/（kg·℃）] 4.2×103 2.4×103 2.1×103 1.8×103 煤油 2.52×104 巩固提升 03 9．（24-25九年级上·河南郑州·开学考试）为了探究不同物质的吸热能力，在两个相同的容器中分别装入A、B两种液体，并且用相同的装置加热，如图甲所示。 (1)实验中，应该向两个烧杯中加入 （选填“质量”和“体积”）相同的两种不同液体； (2)如图甲所示，组装实验装置时，应遵循“自下而上”的原则调整固定夹的高度，调节时， （选填“需要”或“不需要”）点燃酒精灯； 质量 需要 巩固提升 03 (3)根据实验数据，小明绘制了两种液体的温度随时间变化的图像如图乙所示，分析可知，两温度计示数都升高到40℃时，A增加的内能 选填“>”“=”或“<”）B增加的内能；若使两者吸收相同的热量，则温度变化最大的是 （选填“A”或“B”）。由图像可知吸热能力较强的是 选填“A”或“B”）； (4)如果用其中一种液体来做机器的冷却剂，用 （选填“A”或“B”）效果比较好。 < B A B 巩固提升 03 10．（2024·山东潍坊·中考真题）某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q＝4.3×107J/kg，g取10N/kg。 (1)求重物上升的速度； (2)求起重机提升重物的功率； (3)若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母η表示，求起重机的提升效率。 解：（1）重物上升的速度为： （2）起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，重物处于平衡状态，起重机对重物的拉力F等于重物的重力，起重机提升重物的功率为： 巩固提升 03 10．（2024·山东潍坊·中考真题）某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q＝4.3×107J/kg，g取10N/kg。 (1)求重物上升的速度； (2)求起重机提升重物的功率； (3)若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母η表示，求起重机的提升效率。 解：（3）起重机的提升效率为： 课堂小结