第2节 内能及其利用 学案 2025年中考物理人教版考点探究（陕西专版）

第2节 内能及其利用 知识讲堂—— 陕西中考核心考点梳理 信息 链接 中考链接:热学计算是近几年综合题的热点命题内容,这类试题有一定的难度,建议复习时注意各类发电装置中与热学有关的部分。 【知识清单】 考点1内能 1.内能:构成物体的所有分子,其热运动的①　　　　　与②　　　　　的总和,叫作物体的内能。单位:焦耳(J)。  (1)理解:一切物体都具有内能,内能不可能为0。 (2)影响因素:质量、温度、物质种类、体积。 2.物体内能的改变方式 改变方式 热传递 做功 联系 热传递和做功对物体内能的改变是等效的 实质 能量的转移 能量的转化 理解 发生条件:存在③　　　　　。热量总是从高温物体传递到低温物体  外界对物体做功,物体的内能④　　　　　;物体对外界做功,物体的内能⑤　　　　　 举例 哈气取暖、烤火、火炉烧水等 搓手取暖、钻木取火、拉锯时锯条发热等 3.热量:在热传递过程中,⑥　　　　　的多少叫作热量。单位:焦耳(J)。  考点2比热容和热值 项目 比热容 热值 定义 一定⑦　　　　　的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的⑧　　　　　之比  某种燃料　　　　　放出的热量与其质量之比,叫作热值  公式 Q吸(放)=⑨　　　　　 Q=　　　　　 单位 J/(kg·℃) J/kg(气体燃料时,J/m3) 物理意义 水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是:⑩　　　　　kg的水温度升高(或降低) 1 ℃所吸收(或放出)的热量为　　　　　J  氢的热值为1.4×108 J/kg,它表示的物理意义: 　　　　　kg的氢完全燃烧所放出的热量为　　　　　J  影响因素 比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关 热值是燃料的一种属性,只与燃料的种类有关,与燃料的形状、体积、质量、是否充分燃烧无关 考点3热机 1.热机:利用　　　　　做功的机械叫作热机。  (1)分类:蒸汽机、内燃机、火箭发动机等。 (2)工作原理:燃料的化学能内能机械能 2.内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,分为汽油机和柴油机。 内燃机的工作过程(汽油机) 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞 向下 向上 向下 向上 能量转化 \ 　　　　　→  　　　　　 　　　　　→  　　　　　 \ 工作循环 一个工作循环、活塞往复运动　　　　　次,曲轴转动　　　　　圈,对外做功　　　　　次,使汽车获得动力的是 　　　　　冲程  考点4热机效率 1.定义:热机工作时,用来做　　　　　的那部分能量与燃料　　　　　放出的热量之比,叫作热机的效率,用符号η表示。  2.公式:η=×100%。 3.提高热机效率的途径:一是减小各种热量损失;二是减小摩擦,机件间保持良好的润滑;三是尽可能使燃料充分燃烧。 【核心突破】 热学基本概念的理解 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　) A.0 ℃的冰块内能为零 B.温度高的物体含有的热量多 C.热传递的方向由内能大小决定 D.物体吸收热量温度不一定升高 (变设问)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　) A.物体吸收热量,温度一定升高 B.80 ℃的水一定比30 ℃的水含有的热量多 C.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量 D.温度相同的物体接触时不发生热传递 内能、温度和热量的关系 真题精粹 —— 陕西中考10年真题精选及拓展 考向1热学基本概念的理解　10年10考 1.(2024·陕西)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: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 2.下列说法正确的是 (　　) A.0 ℃的冰没有内能 B.温度相同的物体内能一定相等 C.温度越高的物体含有的热量越多,所以0 ℃的冰没有热量 D.两个发生热传递的物体之间一定存在温度差 E.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高 F.物体内能增加,一定从外界吸收了热量 G.没有燃烧的燃料,热值等于零 H.燃料完全燃烧时,它的热值最大 I.燃料的热值与质量和燃烧状态无关 J.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多 考向2包含热学知识的综合性选择及填空题　10年9考,陕西中考物理选择题综合性较强,四个选项可能为不同板块知识的综合 2.(2023·陕西)2023年1月,使用中国自主研发核电技术的“华龙一号”5号机组正式投入运行。核反应堆内发生核反应后产生大量的热,使第一回路中的水成为高温高压水后进入蒸汽发生器,在其中将第二回路中的水加热成为高温高压水蒸气,驱动汽轮机运转,汽轮机带动发电机发电。下列说法不正确的是 (　　) A.核反应堆是利用核裂变产生核能的 B.蒸汽发生器内通过热传递的方式改变水的内能 C.汽轮机工作时将机械能转化为内能 D.发电机的工作原理是电磁感应 3.(2023·陕西)下列说法正确的是 (　　) A.同一物体温度越高,内部分子运动越剧烈 B.烧开水是通过做功的方式改变了水的内能 C.原子核由质子和电子组成 D.跳水运动员在空中下落时动能转化为重力势能 4.(2015·陕西)如图所示,这是某老师的自制教具,他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出。关于此实验,分析不正确的是(　　) A.酒精不完全燃烧时热值不变 B.能闻到酒精的气味说明分子在永不停息的做无规则运动 C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程 D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小,温度降低 5.(2023·陕西第15题节选)如图,在纸杯侧壁剪开若干个小口,折叠成扇叶状,将其杯口朝下悬挂在蜡烛正上方,点燃蜡烛后,纸杯旋转起来,此过程中热空气的　　　　　转化为纸杯的机械能。  6. (2023·陕西)2023年5月15日,“天问一号”着陆器成功降落在火星表面上。降落过程中着陆器与火星大气摩擦,防护罩温度　　　　　(选填“升高”“降低”或“不变”),机械能转化为　　 　　　能。接着利用减速伞减速后抛去防护罩,再启动推力发动机向下喷气。如图所示,此过程中喷气对着陆器产生的作用力方向　　　　　(选填“向上”或“向下”),使着陆器悬停在空中,寻找合适的位置后降落。  热点预测 7.(原创好题·时事热点)2024年4月25日,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,飞船入轨后,成功对接于空间站“天和”核心舱径向端口,对接后,它们一起绕地球转动(如图所示)。下列有关说法错误的是 (　　) A.火箭加速升空过程与汽油机做功冲程的能量转化形式相同 B.运载火箭用液态氢作为燃料,是因其热值较大 C.对接后以飞船为参照物,“天和”核心舱是运动的 D.地面工作人员利用电磁波传递信息来控制对接过程 考向3热学相关计算　2024.23、2023.14、2024.23 7. (2023·陕西)在一标准大气压下,使用煤气灶将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,水吸收的热量是　　　　　J,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧　　　　　kg的煤气,这是通过　　 　　　的方式增加了水的内能的。未使用完的煤气的热值　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值q煤气=4.2×107 J/kg]  9.(2024·陕西)某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点,为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成,其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时,其内部水温升高,然后通过热交换器,使蓄水箱内水温升高,再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时,蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时,集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求,同时富余的内能可储存在蓄水箱中,用以解决阴雨天集热板无法供热的问题,实现“不用煤,不用气,不用电,温暖整个县城千家万户!” 同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析,为便于计算,工作过程和相关数值均做了简化处理,如表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),水的密度为1.0×103kg/m3] 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量(含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失) 3×106J 4×104m2 1.74×1011J (1)同学们查阅资料了解到,在西藏地区选用该系统供热的原因之一是:藏区海拔高,大气压强　　　　　(选填“大”或“小”),空气密度小,蓄水箱对流散热慢。  (2)若这一天光照时长为10h,集热板的光热转化效率为60%,则集热板中的水获得的内能是多少?这些内能,一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖,另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10 ℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少。 (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准,用户的进水温度不低于40 ℃。若这一天持续供暖结束后,蓄水箱水温为48 ℃,接下来为连续阴雨天气,请你通过计算分析,蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天。(计算结果保留一位小数) 10.(2024·陕西)小刚同学家购买了一款如图-1所示户外分体式燃气炉,准备去户外野炊。该燃气炉的铭牌如表所示,其中功率4 500 W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4 500 J的热量。 　　 图-1 图-2 品名 XX牌分体式防风燃气炉 材质 不锈钢　铜　铸铝 规格 展开260×116 mm 折叠127×132 mm 功率 4 500 W (1)气体燃料在常温下是通过　　　　　的方式液化存储在储气罐内的。使用过程中,罐体温度变低是因为燃料发生汽化时要　　　　　(选填“吸收”或“放出”)热量。  (2)在一标准大气压下,用该燃气炉将1 L水从25 ℃加热到沸腾用时140 s,燃气炉烧水时的效率是多少?已知水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 (3)小刚注意到炉头上标有参数:15字样,他查阅说明书得知,该参数表示的是燃气炉功率[单位:瓦(W)]与耗气量[单位:克/时(g/h)]之比的数值为15,则该燃气炉所使用燃料的热值是多少? (4)小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能,为家人做顿可口饭菜,下表是他出发前做的规划,则小刚至少应携带几个如图-2所示的新储气罐? 内容 每次耗时/min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 1 烧水 3 2 【参考答案】 知识讲堂 知识清单 ①动能　②分子势能　③温度差　④增大　⑤减小　⑥传递能量　⑦质量　⑧乘积　⑨cmΔt升高(降低)　⑩1　4.2×103　完全燃烧　qm　1　1.4×108　内能　机械能　内能　内能　机械能　2　2　1　做功　有用功　完全燃烧 核心突破 例　D　变式训练　D 真题精粹 1.A　解析:使燃料燃烧越充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故A正确;热值只跟燃料的种类有关,燃料和压缩空气混合后,燃料的种类不变,燃料的热值不变,故B错误;压气机压缩空气,对空气做功时,机械能转化为内能,空气的内能增加,故C错误;高温高压气体推动涡轮转动时,将内能转化为机械能,故D错误。 补充设问　DI 2.C　解析:核反应堆是利用核裂变产生核能的,太阳是利用核聚变产生核能的,故A正确;蒸汽发生器是通过热传递的方式改变水的内能的,故B正确;汽轮机是热机,使用时将内能转化为机械能,故C错误;闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故D正确。 3.A　解析:同一物体温度越高,其内部分子运动越剧烈,故A正确;烧水的过程是通过热传递的方式改变水的内能的,故B错误;原子核是由质子和中子组成的,故C错误;跳水运动员在空中下落的过程中,重力势能转化为动能,而不是动能转化为重力势能,故D错误。 4.C　解析:热值是燃料的一种属性,其大小只与燃料的种类有关,与燃料是否充分燃烧无关,故A正确;能闻到酒精的气味说明酒精分子在永不停息地做无规则运动,故B正确;燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程,故C错误;纸筒飞出后瓶内气体的内能减小,温度降低,故D正确。 5.内能 6.升高　内　向上 解析:因为着陆器在穿越火星大气层急速下降的过程中与空气剧烈摩擦,机械能转化内能,使防护罩温度急剧升高;推力发动机向下喷气时,由于力的作用是相互的,喷出气体对着陆器产生向上的反作用力,使着陆器悬停在空中,寻找合适的位置后降落。 7.C 8.6.72×105　0.016　热传递　不变 解析:水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J;不计热量损失,根据Q吸=Q放=mq,所以需要完全燃烧煤气的质量m===0.016 kg;用煤气灶烧水的过程中,能量发生了转移,这是通过热传递的方式使水的内能增加的;热值是燃料的一种特性,未使用完的煤气的热值不变。 9.解:(1)小 (2)集热板中的水获得的内能:Q=ηPSt=60%×3×106J/(h·m2)×4×104m2×10h=7.2×1011J 蓄水吸收的热量:Q'=Q-E=7.2×1011J-1.74×1011J=5.46×1011J 水的质量:m===1.3×107kg 水箱容积:V===1.3×104m3 (3)水箱中水降低温度可以放出的热量:Q″=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.3×107kg×(48 ℃-40 ℃)=4.368×1011J 可以供暖的天数n=≈2.5天,不能满足3天的要求。 10.解:(1)压缩体积　吸收 (2)m=ρV=1.0×103 kg/m3×1.0×10-3 m3=1 kg Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-25 ℃)=3.15×105 J Q放=Pt=4 500 W×140 s=6.3×105 J 燃气炉烧水时的效率: η=×100%=×100%=50% (3)燃气炉功率[单位:瓦(W)]与耗气量[单位:克/时(g/h)]之比的数值为15,即=15;解得m气=300 g/h; 该燃气炉所使用燃料的热值:q===5.4×104 J/g=5.4×107 J/kg (4)物料加热总共用时: t'=8 min×3+10 min+3 min×2=40 min=2 400 s 一共消耗的热量: Q'=Pt'=4 500 W×2 400 s=1.08×107 J 一罐储气罐提供的热量:Q0=m0q=120 g×5.4×104 J/g=6.48×106 J n==≈1.7;所以小刚至少要带两个。 学科网（北京）股份有限公司 $$