第05讲 内能 内能的利用 （讲义）-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测（湖南专用）

主题一 声、光、热 第05讲 内能 内能的利用（原卷版） 目 录 考情透视·目标导航 1 知识导图·思维导航 2 考点突破·考法探究 3 考点一 分子热运动 3 ►命题点01 物质的构成 3 ►命题点02 分子热运动 4 ►命题点03 分子间相互作用力 6 考点二 内能 7 ►命题点01 内能 7 ►命题点02 物体内能的改变 8 考点三 比热容 11 ►命题点01 比热容 11 考点四 热机 14 ►命题点01 热机 14 ►命题点02 汽油机 14 ►命题点03 柴油机 15 考点五 热机效率 18 ►命题点01 燃料的热值 18 ►命题点02 热机的效率 19 考点六 能量转化与守恒 21 ►命题点01 能量的转化与转移 21 ►命题点02 能量守恒定律 23 考点七 内能及其利用实验综述 24 ►实验01 探究实验：物质的扩散 24 ►实验02 实验探究—影响分子热运动快慢的因素 24 ►实验03 探究实验：分子间作用力 24 ►实验04 探究不同物质的吸热能力 25 ►实验05 实验探究——热机工作原理 26 题型精研·考向洞悉 29 题型一 分子热运动 29 ►考向01 分子热运动与扩散现象 29 ►考向02 分子间相互作用力 29 题型二 内能 30 ►考向01 内能的概念与内能大小的比较 30 ►考向02 改变物体内能的方式 31 ►考向03 温度、内能与热量辨析 32 题型三 比热容 33 ►考向01 比热容概念及应用 33 ►考向02 探究不同物质吸热能力 33 ►考向03 比热容相关计算 35 题型四 热机 36 ►考向01 热机及其工作原理 36 ►考向02 汽油机、柴油机及相关计算 37 题型五 热机效率 38 ►考向01 热值及其相关计算 38 ►考向02 热机效率及其计算 39 题型六 能量转化与守恒 40 ►考向01 能量的转化与转移 40 ►考向02 能量守恒定律 41 分层训练·巩固提升 42 基础巩固 42 能力提升 46 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 考情透视·目标导航 考点内容 课标要求 热点透视 命题预测 分子热运动理论 1.3.1知道常见的物质是由分子、原子构成的；2.1.2知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点；2.1.3知道物质在不停地运动 在中考里，“内能与内能的利用”是高频考点。内能概念方面，常借生活情境，像“搓手取暖”“压缩空气引火”考查改变内能的做功方式，借“热水袋取暖”“金属勺放热水中变热”考热传递改变内能。 内能利用上，热机是重点，结合汽车、飞机发动机，围绕四冲程工作特点、能量转化、热值与热机效率计算设题。还有利用内能加热物体，如炉灶烧水热量计算，考查学生对能量守恒、转化的理解，突出物理知识实用性，帮助考生联系生活解题。 内能及其利用在中考命题趋势可能有以下方向：概念理解上，会以生活常见热现象，如热水降温、冰块融化，考查分子动能、势能与内能变化关系。热传递考点或结合冬季取暖、夏日散热，让考生分析热量传递方向、条件。 热机部分，汽车发动机、蒸汽轮机等实例将频繁出镜，围绕热值计算燃料放热、热机效率分析能量损耗与转化效率出题。此外，新能源利用如太阳能热水器、沼气池，关联内能改变及环保意义，考查学生知识运用与创新思维，凸显物理实用导向。 物体的内能与内能的改变 3.3.1了解内能和热量；3.1.2通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化 比热容及其应用 3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象 热机 3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义 热值与热机效率 3.3.1从能量转化的角度认识燃料的热值；3.5.2从能量转化和转移的角度认识效率 能量守恒定律 3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系；3.5.1知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例；3.5.3列举能量转化和转移具有方向性的常见实例 知识导图·思维导航 考点突破·考法探究 考点一 分子热运动 ►命题点01 物质的构成 1.物质的构成：常见物质是由大量极其微小的粒子— 构成的。 2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。细小的灰尘、空气中极小的水滴，极细的铁粉都是微小物体，而不是分子，它们仍然是由大量分子构成的宏观物体。 【例1】关于分子动理论，下列说法正确的是（ ） A．打开香水瓶，不久就满屋子都能闻到香气，说明分子在永不停息地做无规则的运动 B．打扫教室地面时，看到灰尘在空中飞舞，说明分子在永不停息地做无规则的运动 C．酒精和水混合后体积减小的实验，说明分子间有引力 D．堆在墙角的煤会使墙体内部变黑，说明分子间有引力 【例2】如图所示是在电子显微镜下观察新型冠状病毒（）的照片。该病毒一般呈球形，主要通过飞沫传播。下列说法正确的是（　　） A．病毒分子也可以用肉眼直接看到 B．新型冠状病毒随飞沫传播是一种分子运动 C．温度越高，构成新型冠状病毒的分子无规则运动越剧烈 D．健康人戴口罩可防止感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙 3.分子间有间隙 实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静置后观察量筒中液体体积，发现水和酒精混合后的总体积小于100ml。 这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。 ►命题点02 分子热运动 1.物质的扩散：气体、液体和固体分子都在不停地做 ，能彼此进入分子的 中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象。 2.扩散现象 （1）定义： 相互接触时，彼此 的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。 （2）扩散现象表明：一切物质的分子都在 ，也说明物质的分子间存在间隙。 （3）影响扩散的因素：温度越高，扩散 (即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。 扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区域迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。 扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。 判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用而形成的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。 对扩散现象的认识和理解： （1）扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象； （2）不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，没有相互接触的物质，是不会发生扩散现象的； （3）扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质； （4）气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。 【例3】下列现象中，能表明分子在不停地做无规则运动的是（ ） A．濛濛细雨从空中下落 B．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞 C．水和酒精混合后体积变小 D．炒菜时，满屋飘香 【例4】（2022·江苏淮安·中考真题）如图所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注满酒精，封闭管口。反复翻转玻璃管，使水和酒精充分混合，观察到水和酒精的总体积变小，说明组成物质的分子间存在 ；加注酒精过程中，能明显闻到酒精的气味，说明 。 3.分子热运动：分子热运动的快慢与 有关：温度越高，物质扩散得越 ，分子运动越 。 分子热运动的意义：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。这种无规则运动叫分子热运动。 分子热运动的特点：同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。 0℃的物体分子照样做无规则热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时，分子热运动相对缓慢，但并没有停止，不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。 【例5】（2024·湖南岳阳·模拟预测）20世纪80年代，常德市以栀子花作为市花，春末到夏初的早晨，闻着栀子花的香气，看着挂满的晶莹露珠的洁白花朵，给人以清新宜人之感。下列说法中正确的是（　　） A．栀子花的花瓣出现露珠，是因为花瓣的温度高于外界的气温 B．晶莹的露珠到中午消失不见是液化现象，需要吸热 C．花香四溢不属于扩散现象 D．一般来说栀子花中午比晚上更香，其中一个原因是温度越高，分子热运动越剧烈 【例6】（2024·湖南长沙·中考真题）冬至时节煮饺子，小明发现其中蕴含了很多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．冷冻饺子中的分子不运动 B．冷冻饺子升温过程中内能不变 C．煮熟的饺子香气四溢是扩散现象 D．煮熟的饺子冷却是通过做功的方式改变内能 【例7】【跨学科——物理与茶文化】（2023·湖南邵阳·中考真题）邵阳古楼茶曾被明太祖朱元璋钦定为贡茶，古楼绿茶茶香四溢，余味悠长。绿茶制作的主要工序有杀青、揉捻、干燥，在干燥这一工序中，除去茶叶中的水分过程中所发生的物态变化是 。用开水泡茶时，茶水变绿得更快，说明分子的热运动与 有关。 ►命题点03 分子间相互作用力 1.分子间的作用力：分子间存在相互作用的 和 。 2.对分子间引力和斥力的理解 邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟 有关系。 （1）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。 （2）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。 （3）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到的整个空间。 （4）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。 【例8】【跨学科——物理与航空航天】（2022·湖南益阳·中考真题）2022年3月23日下午，中国空间站“天宫课堂”开展第二次太空授课活动，航天员老师王亚平用水将两个塑料板连接起来，搭建了一座液体桥，如图所示。水在两板之间连接成为桥，这说明（　　） A．分子之间有引力 B．分子之间有斥力 C．物质由大量分子构成 D．水分子在不停地运动 【例9】（2023·湖南长沙·模拟预测）如图所示是物质在三种不同状态下的分子模型，下列说法正确的是（　　） A．甲图中的物质具有流动性，不容易被压缩 B．乙图中分子相距最近，分子间的作用力最小 C．乙图中分子静止，甲、丙两图中分子在做热运动 D．同一物体分子排列从乙图变为甲图，内能减小 【例10】（2022·湖南湘西·三模）把两块表面刮净的铅压紧，它们便结合在一起，这是由于 。在室温下放置五年后再将它们分开，可以看到它们相互渗入约1mm深，它表明固体分子也在 。 3.分子动理论：物质是由大量的 组成的，分子间有 ；构成物质的分子在不停地做 ；分子间存在着 和 。 考点二 内能 ►命题点01 内能 1.分子动能和分子势能 (1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为 。物体的温度越高，分子运动得越 ，它们的动能越 。 （2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为 。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的 有关。 2.内能 （1）内能：物体内部所有分子的 与 的总和，叫做物体的内能。 （2）内能的单位： ，简称焦，符号 。 3.对内能的理解 内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。 理解物体内能时，要注意以下三点： (1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。 (2)任何物体在任何情况下都有内能。 (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。 4.影响物体内能大小的因素 （1） 是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）物体的内能跟 有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）物体的内能还和物体的 有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）同一物质， 不同时所具有的内能也不同。 特别提醒：物体内能改变的宏观表现 （1） 温度变化：物体温度升高，内能 ；温度降低，内能 ； （2） 物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。 5.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 ►命题点02 物体内能的改变 1.热传递改变物体的内能：温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从 物体传递给 物体，所以热传递可以改变物体的内能。 【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 2.热量 （1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号 表示。 （2）单位：在国际单位制中，热量单位是 ，符号是 。 对热量认识的三个误区： （1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。 （2）热量只能用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。 （3）吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系。 【例11】（2021·湖南衡阳·中考真题）如图所示，粽子是端午节的一种传统食品，包粽子、煮粽子过程中也有许多物理知识，下列说法错误的是（　　） A．刚煮熟的粽子很烫，是因为它含有的热量多 B．用粽叶将糯米包裹起来，说明力可以改变物体的形状 C．用细线系紧粽子时，线越细感觉越勒手，是因为受力面积小，压强大 D．粽子放入锅中，加热至水沸腾后，继续加热，水的温度保持不变 【例12】（2024·湖南邵阳·二模）奶奶晚上睡觉前，用热水泡脚。下列说法正确的是（　　） A．热水具有内能，冷水没有内能 B．用热水泡脚，是通过热传递的方式增加脚的内能 C．泡脚过程中，水放出的热量全部被脚吸收 D．脚暖和起来，说明脚的温度升高，含有的热量变大 【例13】（2021·湖南衡阳·模拟预测）关于热量、温度、内能的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度越高，所含热量越多 B．物体放出热量，温度可以不变，没有做功时内能一定减小 C．物体吸收了热量，温度一定升高，没有做功时内能一定增加 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 3.做功改变物体的内能 （1）做功可以改变物体的内能； （2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能 ； （3）物体对外界做功，物体温度降低，物体内能 。 4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系 区别 联系 实质 方式 举例 热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式 做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等 体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯 做功、热传递改变物体内能的实质： （1）做功改变物体的内能的实质是能量的转化，即内能与其他形式的能的相互转化； （2）热传递改变物体内能实质上是能量的转移，即能量从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，无不同形式能量的相互转化； （3）不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能。例如，用手托起物理课本，虽然人对课本做了功，但课本的内能没有增加，增加的是课本的机械能。 【例14】（2024·湖南·中考真题）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【例15】（2023·湖南怀化·中考真题）古代人们常用钻木取火，下列情况改变内能方式与其不同的是（　　） A．甲图：冬天搓手取暖 B．乙图：小朋友溜滑梯臀部发热 C．丙图：热鸡蛋放在冷水中冷却 D．丁图：压缩空气使其内能增大 【例16】（2021·湖南怀化·中考真题）寒冷的冬天，我们可以坐在电火箱内取暖，也可以跳绳使身体发热。前者是通过 的方式改变人体的内能，后者是通过 的方式改变人体的内能。（选填“做功”或“热传递”） 5.温度、热量、内能三者之间的区别与联系 温度 热量 内能 区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固 归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少 四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功 考点三 比热容 ►命题点01 比热容 1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度 之比叫做这种物质的 ，用符号 表示。 2.定义式：。 3.单位： ，符号是： ，比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 4.物理意义：水的比热容是 J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 5.一些常见物质的比热容 6.对比热容的理解 （1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。 （2）比热容的大小与物质的 和物质的 有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。 7.比热容的应用 （1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是 的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。 （2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。 （3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。 （4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。 （5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。 【例17】（2023·湖南常德·中考真题）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103 砂石 约0.92×103 铜 0.39×103 A．不同种类的物质，比热容一定不同 B．比热容与物质的状态无关 C．质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低 D．沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大 【例18】（2021·湖南常德·中考真题）如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度-时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（ ） A．加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小 B．加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大 C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小 D．吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大 【例19】（2022·湖南株洲·中考真题）如表格中的数据为水和煤油的比热容，这两种液体中 适合作为汽车发动机的冷却液。若要使壶中质量为2kg的水升高20℃，水需吸收 J热量，将壶中的水加热一段时间后水变少了，是因为水发生了 现象（填物态变化的名称）。 物质 比热容c/【】 水 4.2×103 煤油 2.1×103 【例20】【科学探究】（2022·湖南岳阳·中考真题）图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。 （1）两支试管里水和煤油的质量 （选填“相同”或“不同”）； （2）相同时间内，水吸收的热量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； （3）由图乙可知， 的吸热能力更强。 考点四 热机 ►命题点01 热机 1.热机工作原理：热机工作过程：燃料燃烧， 能转化为 能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能 ，温度 ，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气 能转化为橡皮塞 能。 2.热机 （1）热机：利用 做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为 和 两类。 ►命题点02 汽油机 1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为 。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有 ，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个 。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环： 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转 周，活塞往返 次，对外做功 次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 ►命题点03 柴油机 1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个 。 3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由 四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有 ，而柴油机汽缸顶部有 。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进 ，柴油机只吸进 。 （4）点火方式不同：汽油机属 式点火，柴油机属 式点火 【例21】（2023·湖南邵阳·中考真题）如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【例22】如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（　　） A．  吸气冲程 B．  压缩冲程 C．  做功冲程 D．  排气冲程 【例23】（2022·湖南怀化·中考真题）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。此实验中，橡胶塞被推出时发生的能量转化与内燃机的四个冲程发生的能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 【例24】（2022·湖南常德·中考真题）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽=4.6×107J/kg） 【例25】（2022·湖南长沙·中考真题）如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是 。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能 ，温度升高，这一过程与内燃机工作的 冲程原理相同。 【例26】【科学探究】小东学习了热机后，想制作一个压缩空气动力小车。 （1）小东将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来了，如图甲所示。说明力可以改变物体的 。细心的小东还发现喷完气的气球嘴内壁处湿漉漉的，原因是： ； （2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。该发动机对外做功的是 （进气/排气）冲程。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功 次； （3）和传统汽油机相比，压缩空气动力车的优点是 。 考点五 热机效率 ►命题点01 燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将 能转化为 能。 2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位： 。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、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 有关，与燃料的形态、质量、体积等均 。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量： ；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） 特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。 （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 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、体积等均无关 对完全燃烧的理解 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”。1kg是指燃料的质量，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等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 ►命题点02 热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能 ，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量 ，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做 的热量与燃料完全燃烧 的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 特别提醒：热机效率总小于1的原因 因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能 （将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种 （I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 【例27】【跨学科——物理与环境保护】（2022·湖南衡阳·中考真题）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100% C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 【例28】（2021·湖南郴州·中考真题）小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃（未沸腾），共燃烧了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的热值为q=3107J/kg]。则（　　） A．水吸收的热量是2.94×107J，效率为14% B．水吸收的热量是2.94×104J，效率为14% C．水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4% D．水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4% 【例29】（2023·湖南株洲·模拟预测）目前，燃油汽车的热机效率都不高，下列符合汽车热机能量流向的是（　　） A．   B．   C．   D．   【例30】（2023·湖南衡阳·中考真题）燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是 J，热水器烧水时的效率是 [；] 【例31】某家庭需要将50kg的水从20℃加热到60℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg的煤气。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值是4.2×107J/kg。求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）煤气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）煤气灶烧水的效率是多少？ 考点六 能量转化与守恒 ►命题点01 能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量 为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移：能量可以从一个物体 到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从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，这属于能量的转移。 能量的“转化”和“转移”的区别： （1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。 （2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。 【例32】（2022·湖南湘西·中考真题）以下情景中，将电能转化为机械能的是（　　） A．核电站利用反应堆产生内能 B．电动机通电转动的过程 C．光伏电池充电的过程 D．汽油机的做功冲程 【例33】（2022·湖南益阳·中考真题）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 【例34】（2024·湖南·二模）如图所示，拦河坝上游的水经水轮机流到下游，带动发电机发电的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水的机械能不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．上游水位越高，水的机械能越大 D．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能 【例35】（2023·湖南衡阳·中考真题）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于 现象，表明分子在不停的做无规则运动：炭火烤肉是通过 的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将 能转化为内能。 【例36】如图甲所示，在水平面上测量木块滑动摩擦力时，作用在木块上的水平拉力大小随时间t变化情况的图象如图乙所示，木块运动速度随时间t变化情况的图象如图丙所示。由以上情况可知，木块在 s至 s时间段内动能减小，此时动能转化为 能；木块在第15s时受到的摩擦力为 N。 ►命题点02 能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量 。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都 能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系 （1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒 条件。 （2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本 制造出永动机。 考点七 内能及其利用实验综述 ►实验01 探究实验：物质的扩散 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下放置五年后再将它们切开，发现它们互相渗入约1mm深 现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方 实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象 ►实验02 实验探究—影响分子热运动快慢的因素 现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水 现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢 探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动越剧烈 ►实验03 探究实验：分子间作用力 实验观察 现象分析 现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开 现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力 结论 分子间存在相互作用的引力和斥力 ►实验04 探究不同物质的吸热能力 【实验目的】探究不同物体的吸热能力。 【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。 【实验步骤】一、按图组装器材。 二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并记入表格。 三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并记入表格。 四、实验表格（参考数据） 物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min） 水 60 20 40 20 5 煤油 60 20 56 36 5 … 五、整理器材。 【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。 2.考查内容 考查方向 解答思路 两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同 控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温 实验方法 控制变量法 两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值 实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀 如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热 温升相同哪种液体吸收热量多 水 哪种液体的吸热能力强 水 表示不同物质吸热能力的物理量 比热容 吸收热量计算 利用比热容公式进行计算 安装顺序 自下而上 ►实验05 实验探究——热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 【例37】（2023·湖南长沙·二模）小明学习分子热运动的过程中完成了下面几组小实验： （1）如图甲所示装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气密度大的二氧化氮气体，另一瓶装有空气，为了让实验更可靠，装二氧化氮气体的应是 （填“A”或“B”）瓶。 （2）如图乙所示，分别在热水和冷水中滴入相同的红墨水，可以看到热水瓶中墨水扩散得快，这说明扩散现象跟 有关。 【例38】(1)用如图甲所示的装置探究分子热运动，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明分子热运动，装二氧化氮气体的是 （选填“A”或“B”）瓶，当抽开中间的玻璃板一段时间后，可以观察到A瓶的颜色为 （选填“红棕色”或“无色”）； (2)如图乙所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满，封闭管口，并将玻璃管反复翻转，观察液面的位置，发现液体总体积变小，说明分子间 ； (3)分别在冷水和热水中同时注入一滴红墨水，5秒后的现象如图丙所示，该现象说明 越高，分子运动越 （选填“剧烈”或“缓慢”）。 【例39】（2024·广东江门·一模）根据如图所示的三个热学实验，回答相关问题：甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，这说明 ；乙图，试管内的水沸腾一段时间后，水蒸气将橡胶塞推出，水蒸气的内能转化为橡胶塞的 ；丙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，这属于 现象。 【例40】（2023·湖南益阳·中考真题）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。 （1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是 ； （2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水 （选填“大”或“小”）； （3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是 （请写出一条）。 【例41】如图所示的四个热学实验。 （1）将活塞迅速下压，活塞对 做功（选填“硝化棉”或“筒内空气”），使其内能增大，温度升高，硝化棉燃烧； （2）试管中的水加热沸腾后，塞子被水蒸气推出，这个过程的能量转化与汽油机的 冲程能量转化相似； （3）抽去玻璃隔板后，两瓶气体混合颜色变均匀，说明分子永不停息地做 ； （4）紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂大秤砣未被拉开，这是由于 的作用。 题型精研·考向洞悉 题型一 分子热运动 ►考向01 分子热运动与扩散现象 一、识别分子热运动 （1）分子热运动是分子运动。所以，如果研究对象是宏观物体，则它的运动一定不是分子热运动； （2）分子热运动是自发的，不受外力影响，如果研究的运动受到外力作用的影响，则一定不是分子热运动。 二、明确扩散概念：扩散是不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象。注意扩散现象的标识：不同物质、相互接触、彼此进入对方。 三、温度对扩散现象的影响：讨论扩散的快慢，一般只考虑温度的影响；反之，看到温度不同，就应想到扩散得快慢不同。 【典题1】（2021·湖南湘潭·中考真题）下列现象能说明分子在做无规则运动的是（　　） A．大雪纷飞 B．稻浪起伏 C．炊烟袅袅 D．花香袭人 【变式1-1】（2021·湖南永州·中考真题）下列关于分子热运动和内能的说法正确的是（　　） A．铁水很热具有内能，冰块很冷没有内能 B．沙漠中昼夜温度变化大是因为沙石的比热容大 C．汽油机压缩冲程中内能转化为机械能 D．人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中会造成空气污染，说明分子在不停地做无规则的运动 【变式1-2】【跨学科——物理与生活】刚出炉的烤红薯浓香扑鼻，等一会儿烤红薯变凉后香气变淡，说明分子运动的剧烈程度与 有关；分子因热运动而具有的动能叫 ，由于分子之间的相互作用而具有的势能叫分子势能。物体内所有以上两种能量的总和叫做物体的 。 ►考向02 分子间相互作用力 【典题2】（2023·湖南益阳·中考真题）安化腊肉是益阳的传统美食之一，制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味。这一现象说明（　　） A．物质是由大量分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动 C．分子之间存在斥力 D．分子之间存在引力 【变式2-1】（2021·湖南益阳·中考真题）如图所示，荷叶上的水珠如颗颗珍珠一般，摇一摇荷叶，水珠会很快滑落，荷叶上竟然滴水不沾。关于荷叶上水珠的一些说法，正确的是（　　） A．当水珠静止不动时，水珠中的水分子也静止不动 B．很小的水珠就是一个水分子 C．荷叶不沾水，是因为水珠与荷叶的分子之间只有斥力没有引力 D．两滴水珠相遇时能形成一个较大的水珠，说明分子之间存在引力 【变式2-2】热熔胶枪是一种常用的粘接工具，它可以粘合许多材料，如木材、金属、玻璃、塑料等，适用于各种DIY和手工制作项目。如图是一款热熔胶枪，扣动扳机通电后，枪中的发热体给胶条加热，是利用 的方式改变内能的；此时会闻到胶熔化的气味，这是 现象；把熔化后的胶水挤出涂在物体上，过一段时间物体就会被“粘”住，说明分子间存在 。 题型二 内能 ►考向01 内能的概念与内能大小的比较 不是“炙热”的物体才有内能 （1）任何物体在任何情况下都有内能，不只是“炙热”的物体才有内能； （2）影响物体内能大小的因素有温度、质量、体积、状态、物质的种类，仅根据其中某一因素无法判断内能的大小。 内能与机械能完全不同： （1）内能是微观和统计上的概念，而机械能是宏观上的概念；机械能与宏观物体的机械运动对应，内能与微观的热运动对应； （2）机械能与物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等有关；内能只与物体内分子热运动和分子间的相互作用有关。 【典题1】（2023·湖南郴州·中考真题）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（　　） A．温度越高的物体，内能越大 B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能 C．物体运动的速度越快，内能越大 D．﹣20℃的冰块没有内能 【变式1-1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°C的水一定比30°C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 【变式1-2】（2023·湖南张家界·模拟预测）航天器一般用热值高的液态氢作为燃料，在常温下使氢气液化的方式是 ；保温瓶内装有温度为98°C的热水，过了一段时间后，瓶内的水温度降为73°C，水的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），水通过热传递方式改变内能。 ►考向02 改变物体内能的方式 （1）做功改变物体的内能：做功可以改变物体的内能有两层含义：外界对物体做功，则机械能转化为物体的内能；若物体对外界做功，则物体的内能转化为机械能。 （2）判断内能改变方式的关键：判断物体内能的改变方式的关键是看内能改变过程中能量形式是否发生了变化。热传递是能量的转移过程，在此过程中能的形式不发生变化；做功的实质是能的转化过程，能量从一种形式转化成另一种形式。 【典题2】（2023·湖南益阳·中考真题）下列情景中利用了大气压的是（　　） A．  将药物注射进肌肉 B．  气体将活塞冲出 C．  飞艇上升 D．  用拔子疏通下水道 【变式2-1】（2024·湖南湘西·二模）下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（　　） A．冬天用热水袋暖手 B．两手相互摩擦发热 C．冬天室内用电炉取暖 D．用火炉烧水 【变式2-2】（2023·湖南岳阳·中考真题）小明利用图示装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸汽驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了 （选填“热机”或“电动机”）的原理。 【变式2-3】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，结果观察到硝化棉燃烧，上述改变物体内能的方式是 ． ►考向03 温度、内能与热量辨析 （1）温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大； （2）热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。 “热”不只是温度的高低，“热”在不同的语境中具有不同的含义：1）表示温度，如“今天很热”；2）表示“热量”，如“物体吸热”；3）表示内能，如“摩擦生热”，机械能转化为内能，这里的“热”指的是内能。 【典题3】【跨学科——物理与传统工艺】（2023·湖南长沙·中考真题）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小 【变式3-1】（2023·湖南株洲·中考真题）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（　　） A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．灯中剩余酒精的热值变小 【变式3-2】如图为某固体加热时温度随时间变化的图像。 （1）该固体为 （选填“晶体”或“非晶体”），因为其有固定的熔点，且熔点为 ℃； （2）处在图中CD阶段时，该物体为 ；（选填“固态”、“液态”或“气态”） （3）该物质的沸点为 ； （4）吸收相同的热量，在AB阶段比在CD阶段温度上升快，这是因为该物质在AB阶段时的比热容比在CD阶段时的 。 题型三 比热容 ►考向01 比热容概念及应用 1.属性是物质在任何条件下都具有的、不变的性质，如质量，不随外界的条件的变化而变化。特性一种物质区别于其他物质的性质，在外界条件变化时会发生变化，比如比热容是物质的已知特性，会随物质状态的变化而变化。 2.比热容图像 （1）等时分析法：作一条垂直于温度轴的直线，可以看出升高相同的温度时，加热时间的长短； （2）等温分析法：作一条垂直于时间的直线，可以比较加热时间相同时，温度升高的多少。 3.水的比热容大的应用，主要有两个方面 （1）一定质量的水吸收（或放出）很多的热量而自身的温度却变化不多，有利于调节温度； （2）一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸热（或放热）很多，常用作冷却剂或供热介质。 【典题1】【新情境】在北京8分钟的节目中，憨态可掬的大熊猫令人忍俊不禁．这只大熊猫是用一种特制的铝合金材料制成的，它的高度为2.35m，质量却只有10kg，它利用了铝合金的哪一种性质（     ） A．质量小 B．密度小 C．比热容小 D．导热性能好 【变式1-1】（2023·湖南株洲·三模）水的比热容c=4.2×103J/(kg·C)，关于水的比热容，以下说法正确的是（　　） A．比热容的单位读作“焦耳千克摄氏度” B．它表示1℃时水的内能为4.2×103J C．水升高10℃需要吸收4.2×103J的热量 D．lkg的水升高（降低）1℃时需要吸收（放出）4.2×103J的热量 【变式1-2】（2023·湖南长沙·中考真题）雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了J的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为 kg的水从0℃升高到50℃。为了防雷，高大建筑物顶端都装有 。 ►考向02 探究不同物质吸热能力 （1）控制变量法：该实验中要注意三个变量：质量、温度、加热时间。分析时主要哪个量是变化的，哪些量是相同的； （2）转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。 【典题2】（2024·湖南张家界·一模）质量和初温相等的甲、乙两种不同液体，分别用两个完全相同的加热器加热，加热过程中，温度随时间变化的图线如图所示。根据图像可知（　　） A．加热过程中，乙液体的温度升高得快 B．两种液体的比热容都随温度的升高而增大 C．甲液体比乙液体更加适合作冷却剂 D．升高相同的温度时，乙液体吸收的热量多 【变式2-1】（2024·湖南·模拟预测）小明用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况。将分别盛有50g水和50g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热，温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知，下列说法正确的是（　　） A．加热2min，水吸收的热量大于油吸收的热量 B．油的比热容为 C．第2~3min内，油吸收的热量为 D．小乐用该装置实验，得到水和油的温度随时间变化图线均为A，则 【变式2-2】（2023·湖南衡阳·模拟预测）为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间。实验数据记录如下表。 物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃ 水 60 20 6 45 食用油 60 20 6 68 (1)实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和食用油 相同； (2)在实验过程中控制加热时间相同，通过比较 研究水和食用油吸热能力的差异； (3)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给 加热更长的时间，此时水吸收的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量； (4)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用 这个物理量来描述； (5)食用油在加热6min后吸收的热量为 J。 ►考向03 比热容相关计算 （1）用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。 （2）用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。 【典题3】水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油的质量之比为1:2，吸收的热量之比为2:3，则它们升高的温度之比为（　　） A．3:2 B．2:3 C．4:3 D．3:4 【变式3-1】（2022·湖南郴州·中考真题）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式3-2】（2024·湖南娄底·一模）质量为1kg的水温度升高10℃吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。此过程中能量转换主要是 选填“A”或“B”。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] A．内能转化为机械能 B．机械能转化为内能 【变式3-3】【跨学科——物理与生产实践】（2023·湖南益阳·中考真题）如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。 （1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？ （4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。 题型四 热机 ►考向01 热机及其工作原理 热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。 内燃机工作冲程的判断： 第一步看气门 看两气门开、闭情况。若两气门都关闭，则内燃机处于压缩或做功冲程；若有一个气门打开，内燃机处于吸气或排气冲程 第二步看活塞 看活塞运动方向。活塞向上运动时，内燃机处于压缩或排气冲程；若活塞向下运动，内燃机处于吸气或做功冲程 第三步综合分析 综合两个气门和活塞的工作情况得出结论 【典题1】如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时气体的内能增大 【变式1-1】（2024·湖南邵阳·模拟预测）我国建设的北斗卫星导航系统，由地球同步卫星和非同步卫星组成，目前已经投入使用，为全球用户提供服务。这些卫星是由长征系列运载火箭发射升空的。下列说法正确的是（    ） A．地球同步卫星相对地面是运动的 B．发射运载火箭时，将机械能转化为内能 C．同步卫星在绕地球飞行的过程中，运动状态发生了变化 D．运载火箭上升过程中动能转化为重力势能 【变式1-2】（2021·湖南湘西·中考真题）随着人民生活水平的不断提高，小汽车已进入了千家万户，小汽车的发动机一般都是四冲程汽油机。以下是四冲程汽油机工作示意图，其中做功冲程是（　　） A． B． C． D． 【变式1-3】（2024·湖南常德·一模）学习完“热机”这节课后，小明作出如下图所示的流程图来分析汽油机的四个冲程及其能量转化关系，请你帮小明将空白处的内容补充完整 ① ；② ；③ ►考向02 汽油机、柴油机及相关计算 （1）汽油机与柴油机的判断 汽油机 柴油机 结构 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸进空气和汽油的混合物 吸进空气 点火方式 点燃式 压缩式 （2）内燃机做功中的关联条件：内燃机的一个工作循环完成四个冲程，曲轴和飞轮转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。 【典题2】如图所示，分别表示内燃机工作过程中的四个冲程，其中将内能转化为机械能的冲程是（　　） A． B． C． D． 【变式2-1】（2024·湖南·模拟预测）煤炭是一种重要的能源，判断煤炭品质的优劣，最科学的做法是检验煤炭的（    ） A．比热容 B．热值 C．密度 D．导电性 【变式2-2】若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是利用 的方式减少汽缸的内能。 【变式2-3】（2021·湖南邵阳·二模）摩托车的汽油机工作时的热损失情况：汽缸散热损失、废气带走、机械摩擦损耗。则完全燃烧20g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得机械能为 J。 题型五 热机效率 ►考向01 热值及其相关计算 （1）对热值的理解 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。 （2）热值相关计算 解答是要注意干木柴完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。 【典题1】（2024·湖南常德·一模）学习热学知识后，两位同学设计了一个测定天然气热值的实验，取0.5kg水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，天然气表的初始示数为12.560m3，然后用天然气灶给水加热，当温度计的示数为80℃时，天然气表的示数为12.564m3，以下说法正确的是（　　） A．水吸收的热量为1.68×103J B．若水吸收的热量等于天然气完全燃烧放出的热量，天然气的热值为4.2×103J/m3 C．利用该方法测得的天然气的热值偏大 D．为了减小测量误差，锅的质量不宜太大 【变式1-1】【新能源】（2024·湖南长沙·二模）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 J。若有21%的热量被水吸收，可以使 kg的水从20℃升高到70℃。（液氢的热值q液氢＝1.4×108J/kg，水的比热容） 【变式1-2】（2022·湖南郴州·中考真题）热水器将质量为20kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气0.15m3，在此过程中水吸收的热量是 J，热水器的热效率是 。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然气=3.2×107J/m3] ►考向02 热机效率及其计算 （1）对热机效率高的两种理解：1）当燃烧相同的燃料时，效率高的做的功多；2）当做的有用功相同时，效率高的消耗的燃料少。 （2）热机效率与功率的区别 热机效率 热机功率 定义 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比 单位时间内做的功 物理意义 反映热机对能量的利用 反映热机做功的快慢 定义式 （3）热值、比热容与热机效率综合：1）物质吸热时，利用比热容的概念计算吸收的热量；2）物质燃烧时，利用热值概念计算发出的热量；3）根据热机效率的概念计算待求物理量。 【典题2】（2023·湖南株洲·中考真题）某电动车电机工作的效率为95%，下列说法正确的是（　　） A．机械能转化为电能的比例为95% B．电能转化为机械能的比例为95% C．内能转化为电能的比例为95% D．电能转化为内能的比例为95% 【变式2-1】【新科技】（2022·湖南湘西·三模）如图所示，泰州街头永安行助力车以电机、电池作为辅助动力，拥有GPS+基站+Wifi多重定位和高效太阳能电池板，保证智能锁与运维平台的实时通讯，并根据骑行者脚踏力的大小，给予动力辅助，实现人力骑行、电机助力一体化。 （1）太阳能电池板可将光能转化为 能，GPS定位靠 传递信息； （2）已知整车质量27kg，双轮与地面的接触面积40cm2，则体重55kg的小虎骑行时车对地面的压强为 Pa； （3）该车所用电池电压为48V，工作时电流为4A，电动机线圈电阻为3Ω，则电动机工作时的效率是 %。 【变式2-2】（2021·湖南益阳·中考真题）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为5L的水壶装满水，水的初温是20℃，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是2365.02m3，水刚烧开时天然气表的示数变为2365.12m3，天然气的热值为3.2×107J/ m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 题型六 能量转化与守恒 ►考向01 能量的转化与转移 （1）能量转化类型的识别技巧：识别能量转化类型时要注意：一是弄清哪种形式的能减少，哪种形式的能增加，结果就是减少的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能；二是注意描述中的关键字，一般“动”字对应的是机械能，“热”字对应的是内能，“电”字对应的是电能。 （2）判断能量是转化还是转移关键在于分析能量的形式是否发生了变化。若能量的形式发生了变化，则为能量的转化；若能量的形式没有发生变化，则为能量的转移。 【典题1】【新情境】（2023·湖南娄底·中考真题）白鹤滩水电站是中国第二大水电站，2022年12月20日投产发电，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．船闸是人造连通器 B．水电站的发电机将水的电能转化为机械能 C．水坝建造成上窄下宽是依据流体压强与流速的关系 D．水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较小 【变式1-1】（2024·湖南郴州·二模）白鹤滩水电站是中国第二大水电站，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．水奔涌而下的过程中，动能转化为重力势能 B．水电站附近道路有汽车限重标志，是为了防止汽车对路面压强过大而损坏道路 C．拦河大坝修成上窄下宽，是为了使大坝底部受到水的压强减小 D．水电站的发电机将电能转化为机械能 【变式1-2】（2023·湖南长沙·模拟预测）现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的 能转化为电能，为电池充电。有人认为，只要进行技术再革新，汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了，永远运动下去，这种观念违背了 。 ►考向02 能量守恒定律 解答此类问题的关键是：（1）根据能量守恒定律准确把握能量之间的关系；（2）观察物体运动过程中能量转化的形式以及量的关系。 【典题2】（2022·湖南长沙·一模）下列关于内能和能量守恒定律的说法中不正确的是（　　） A．汽车踩刹后很快停下来，机械能转化为内能 B．高温物体的内能一定比低温物体的内能大 C．能量在转化和转移的过程中总量保持不变 D．做功改变物体的内能是不同形式能之间的相互转化 【变式2-1】下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．蓄电池总是将化学能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【变式2-2】（2023·湖南娄底·三模）将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，玻璃杯的内能 （填“增加”“减小”或“不变”）；人们经过长期探索，发现永动机不可能做成，是因为永动机违反了 定律。 分层训练·巩固提升 基础巩固 一、单选题 1．【跨学科——物理与生产】（2024·陕西·中考真题）“芒种”过后，陕西关中等地区夏收进程已过半。如图，是烈日下联合收割机收麦的场景。下列说法不正确的是（   ） A．夏收时节气温越高，空气中的分子热运动越剧烈 B．阳光炙烤下的金色麦穗温度升高，其所含的热量变多 C．利用水冷系统给发动机降温，是因为水的比热容较大 D．阳光暴晒下的驾驶室温度升高，是通过热传递的方式增加了其内能 2．（2024·山东淄博·中考真题）如图，玻璃瓶内有少量水，用橡胶塞塞住瓶口，向瓶内打气，瓶塞跳起。下列说法正确的是（    ） A．向瓶内打气，通过热传递的方式改变瓶内空气的内能 B．瓶塞跳起时，瓶内空气温度降低，内能减少 C．瓶塞跳起时，瓶内出现“白雾”是汽化现象 D．瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同 3．（2024·江苏淮安·中考真题）端午节期间，小明在家煮粽子，厨房里粽香四溢．这个现象主要说明（    ） A．分子间有引力 B．分子间有斥力 C．分子间有空隙 D．分子是运动的 4．（2024·山东泰安·中考真题）关于下列四幅图的说法中，正确的是（    ） ①如甲图，试管中的水在升温过程中是通过热传递的方式增加内能的 ②如乙图，两块表面光滑的铅块紧压后，下方可挂起重物，说明分子间有引力 ③如丙图，燃气推动活塞向下运动，活塞的机械能转化为燃气的内能 ④如丁图，水沸腾时不断吸收热量，温度保持不变 A．只有①③正确 B．只有①②④正确 C．只有②④正确 D．①②③④都正确 5．【新能源】（2024·山东济南·中考真题）完全燃烧1g液态氢能释放出的热量，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 6．（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将电能转化为机械能 B．水能是一次能源，电能是二次能源 C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 二、填空题 7．（2024·陕西·中考真题）如图1，将水桶平放在地面上，向桶中倒入少量酒精，点燃酒精后，水桶向后喷出燃气并加速向前运动，此过程中，内能转化为 能，该能量转化过程与汽油机 冲程的相同；燃气停止喷出后，迅速堵住水桶口，在 的作用下，水桶变扁，如图2所示。 8．（2024·山东日照·中考真题）有一种小型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是300r/min，每分钟消耗汽油5g。则该内燃机的功率是 W，机械效率是 。（） 9．【前沿科技】（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为 ，氢气燃烧放出的热量为 J，利用氢能的效率为 。（） 10．（2024·山东东营·中考真题）取质量相同、初温相同的两种物质的粉末状样品a和b，用完全相同的加热装置同时对a、b加热，它们的温度随加热时间变化的图像如图所示。由图可知，物质a的比热容 （选填“大于”或“小于”）物质b的比热容；在t1～t2时间内，物质b的内能 （选填“增加”“减少”或“不变”）。（样品受热均匀，不计热损失） 11．（2024·山东德州·中考真题）炎热的夏天路面被晒得发烫，这是通过 的方式改变内能，人们通过在城市中心修建人工湖来调节气温是利用了水的 大。 12．（2024·海南·中考真题）饱满的稻谷将稻秆压弯了说明力可以改变物体的 （选填“运动状态”或“形状”）；我们能闻到稻谷清香的气息是因为分子总在 。 13．（2023·甘肃武威·中考真题）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。 三、实验题 14．【科学实践】（2023·内蒙古通辽·中考真题）如图所示，在“比较不同物质吸热情况”的实验中，各取质量为50g、初温为20℃的水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔1min记录一次数据，如下表所示。 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 食用油 1 0. 5 54 水 1 0. 5 35 2 1. 0 88 2 1. 0 50 3 1. 5 122 3 1. 5 65 （1）分析实验数据可知， （选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强； （2）实验中主要用到的科学探究方法有控制变量法和 法； （3）根据表中记录的数据，则2min内食用油吸收的热量是 J，所使用的酒精灯的加热效率为 （q酒精=3.0×107J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)）。 15．（2022·山东威海·中考真题）为了定量研究机械能和内能之间的转化是否遵循能量守恒定律，小明利用图所示装置进行实验。重物A在下落的过程中通过滑轮、轻绳带动容器中的金属叶片与水摩擦生热，使容器中的水温度升高了，则水的内能增加 J；经过多次实验，发现重物A的机械能减少量总是稍大于水的内能增加量，为了使此装置的机械能更多的转化为水的内能，你建议小明采取的措施是 。[重物A的质量及每次下落高度保持不变，] 16．（2022·江苏泰州·中考真题）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中 （1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于 ； （2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是 ； （3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作： ①先点燃酒精，再点燃碎纸片； ②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数； ③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数； 小红认为上述操作中，操作 是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是 。 四、计算题 17．（2024·甘肃兰州·中考真题）小亮用电热水壶将质量为1.5kg、初温为20℃的水加热到80℃，在只有电热水壶工作的情况下，他观察到家中标有“”的电能表的指示灯在240s内闪烁了144次，已知水的比热容为。求： （1）水吸收的热量； （2）电热水壶的实际功率； （3）电热水壶的工作效率。 18．（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。 能力提升 一、单选题 1．（2021·四川成都·中考真题）小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（　　） A． B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力 C．0~8min乙吸收的热量为 D．该酒精灯的加热效率为28% 2．（2024·四川成都·一模）用同样的酒精灯加热初温相同（未知）、质量均为100g的两种物质甲、乙，已知6~8min消耗酒精的质量为0.4g，它们的温度随时间变化的图像如图所示，物质甲、乙单位时间吸收的热量相等，物质甲的比热容为，酒精的热值为（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法正确的是（　　） A．物质甲的沸点一定为80℃，物质乙的沸点一定为40℃ B．0~6min酒精灯对物质甲的加热效率约为33.3% C．物质甲、乙的初温为20℃ D．物质乙的比热容为 二、填空题 3．【跨学科——物理与生活】（2021·黑龙江大庆·中考真题）某商场自动感应门俯视图如图所示，以O为圆心半径为2m的虚线圆为感应区，即当有物体进入虚线圆内时，宽度均为2m的两扇感应门立即向两边以的速度匀速开启。某次，商场工作人员推动宽为D=40cm的货物在水平地面上匀速通过该门，货物的中央始终在门的中心线s上，该过程中货物受到的地面支持力与货物受到的 是一对平衡力；推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的；为能安全通过，工作人员匀速推动货物的速度应不超过 m/s。 三、计算题 4．（2021·辽宁营口·中考真题）国产某品牌SUV汽车，质量为1.8t，轮胎的着地面积是0.06m2，在水平公路上，以72km/h的速度匀速行驶100km，发动机的功率恒定为30kW。（g取10N/kg，q=4.5×107J/kg）求: （1）该车静止在水平地面上时对地面的压强； （2）该车匀速行驶时的牵引力和行驶100km牵引力做的功； （3）若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能，该车行驶100km需要汽油多少千克。（结果保留一位小数） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！第 1 页 共 47页 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$主题一 声、光、热 第05讲 内能 内能的利用（解析版） 目 录 考情透视·目标导航 1 知识导图·思维导航 2 考点突破·考法探究 3 考点一 分子热运动 3 ►命题点01 物质的构成 3 ►命题点02 分子热运动 4 ►命题点03 分子间相互作用力 7 考点二 内能 9 ►命题点01 内能 9 ►命题点02 物体内能的改变 10 考点三 比热容 14 ►命题点01 比热容 14 考点四 热机 18 ►命题点01 热机 18 ►命题点02 汽油机 18 ►命题点03 柴油机 19 考点五 热机效率 23 ►命题点01 燃料的热值 23 ►命题点02 热机的效率 24 考点六 能量转化与守恒 27 ►命题点01 能量的转化与转移 27 ►命题点02 能量守恒定律 30 考点七 内能及其利用实验综述 31 ►实验01 探究实验：物质的扩散 31 ►实验02 实验探究—影响分子热运动快慢的因素 31 ►实验03 探究实验：分子间作用力 31 ►实验04 探究不同物质的吸热能力 32 ►实验05 实验探究——热机工作原理 33 题型精研·考向洞悉 37 题型一 分子热运动 37 ►考向01 分子热运动与扩散现象 37 ►考向02 分子间相互作用力 38 题型二 内能 39 ►考向01 内能的概念与内能大小的比较 39 ►考向02 改变物体内能的方式 40 ►考向03 温度、内能与热量辨析 42 题型三 比热容 44 ►考向01 比热容概念及应用 44 ►考向02 探究不同物质吸热能力 45 ►考向03 比热容相关计算 47 题型四 热机 50 ►考向01 热机及其工作原理 50 ►考向02 汽油机、柴油机及相关计算 52 题型五 热机效率 53 ►考向01 热值及其相关计算 53 ►考向02 热机效率及其计算 55 题型六 能量转化与守恒 57 ►考向01 能量的转化与转移 57 ►考向02 能量守恒定律 58 分层训练·巩固提升 60 基础巩固 60 能力提升 68 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 考情透视·目标导航 考点内容 课标要求 热点透视 命题预测 分子热运动理论 1.3.1知道常见的物质是由分子、原子构成的；2.1.2知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点；2.1.3知道物质在不停地运动 在中考里，“内能与内能的利用”是高频考点。内能概念方面，常借生活情境，像“搓手取暖”“压缩空气引火”考查改变内能的做功方式，借“热水袋取暖”“金属勺放热水中变热”考热传递改变内能。 内能利用上，热机是重点，结合汽车、飞机发动机，围绕四冲程工作特点、能量转化、热值与热机效率计算设题。还有利用内能加热物体，如炉灶烧水热量计算，考查学生对能量守恒、转化的理解，突出物理知识实用性，帮助考生联系生活解题。 内能及其利用在中考命题趋势可能有以下方向：概念理解上，会以生活常见热现象，如热水降温、冰块融化，考查分子动能、势能与内能变化关系。热传递考点或结合冬季取暖、夏日散热，让考生分析热量传递方向、条件。 热机部分，汽车发动机、蒸汽轮机等实例将频繁出镜，围绕热值计算燃料放热、热机效率分析能量损耗与转化效率出题。此外，新能源利用如太阳能热水器、沼气池，关联内能改变及环保意义，考查学生知识运用与创新思维，凸显物理实用导向。 物体的内能与内能的改变 3.3.1了解内能和热量；3.1.2通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化 比热容及其应用 3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象 热机 3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义 热值与热机效率 3.3.1从能量转化的角度认识燃料的热值；3.5.2从能量转化和转移的角度认识效率 能量守恒定律 3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系；3.5.1知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例；3.5.3列举能量转化和转移具有方向性的常见实例 知识导图·思维导航 考点突破·考法探究 考点一 分子热运动 ►命题点01 物质的构成 1.物质的构成：常见物质是由大量极其微小的粒子—分子、原子构成的。 2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。细小的灰尘、空气中极小的水滴，极细的铁粉都是微小物体，而不是分子，它们仍然是由大量分子构成的宏观物体。 【例1】关于分子动理论，下列说法正确的是（ ） A．打开香水瓶，不久就满屋子都能闻到香气，说明分子在永不停息地做无规则的运动 B．打扫教室地面时，看到灰尘在空中飞舞，说明分子在永不停息地做无规则的运动 C．酒精和水混合后体积减小的实验，说明分子间有引力 D．堆在墙角的煤会使墙体内部变黑，说明分子间有引力 【答案】A 【详解】解：A、打开香水瓶盖后，屋里充满了香味，这是香水的分子做无规则运动的结果．故A正确； B、扫地时尘土飞扬，是固体小颗粒的运动，不是分子的运动．故B错误； C、水和酒精混合后体积减小，是因为相互渗入对方分子间隙，说明分子间有间隙．故C错误； D、把煤堆在墙角，时间长了墙也变黑，是因为煤分子扩散到墙上，说明分子不停的运动．故D错误． 故选A． 【例2】如图所示是在电子显微镜下观察新型冠状病毒（）的照片。该病毒一般呈球形，主要通过飞沫传播。下列说法正确的是（　　） A．病毒分子也可以用肉眼直接看到 B．新型冠状病毒随飞沫传播是一种分子运动 C．温度越高，构成新型冠状病毒的分子无规则运动越剧烈 D．健康人戴口罩可防止感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙 【答案】C 【详解】A．由于病毒分子的体积很小，直接用肉眼看不到，只有借助电子显微镜才能看到，故A错误； B．分子很小，直接用肉眼看不到，飞沫是由大量分子组成的，肉眼可以看到的，所以新冠病毒随飞沫传播是机械运动，不是分子的运动，故B错误； C．由分子热运动知识可知，温度越高，分子运动越剧烈。所以温度越高，构成新型冠状病毒的分子永不停息地做无规则运动越剧烈，故C正确； D．由分子动理论可知分子之间存在间隙，所以口罩材料分子之间也有空隙，故D错误。 故选C。 3.分子间有间隙 实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静置后观察量筒中液体体积，发现水和酒精混合后的总体积小于100ml。 这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。 ►命题点02 分子热运动 1.物质的扩散：气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象。 2.扩散现象 （1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。 （2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。 （3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。 扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区域迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。 扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。 判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用而形成的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。 对扩散现象的认识和理解： （1）扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象； （2）不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，没有相互接触的物质，是不会发生扩散现象的； （3）扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质； （4）气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。 【例3】下列现象中，能表明分子在不停地做无规则运动的是（ ） A．濛濛细雨从空中下落 B．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞 C．水和酒精混合后体积变小 D．炒菜时，满屋飘香 【答案】D 【详解】AB．雨和粉笔灰都不是分子，它们的运动属于机械运动，故AB错； C．水和酒精混合体积变小，说明分子间有空隙，不能表明分的运动，故C错； D．能闻到菜的香味，是由于分子的不停地无规则运动引起的，故D正确； 应选D． 【例4】（2022·江苏淮安·中考真题）如图所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注满酒精，封闭管口。反复翻转玻璃管，使水和酒精充分混合，观察到水和酒精的总体积变小，说明组成物质的分子间存在 ；加注酒精过程中，能明显闻到酒精的气味，说明 。 【答案】 间隙 分子在永不停息的做无规则运动 【详解】[1]使水和酒精充分混合后，总体积小于水和酒精的体积之和，是因为分子间存在间隙。 [2]加酒精过程中，能闻到酒精的气味，是因为酒精分子挥发到空气中，说明分子在永不停息的做无规则运动。 3.分子热运动：分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动越剧烈。 分子热运动的意义：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。这种无规则运动叫分子热运动。 分子热运动的特点：同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。 0℃的物体分子照样做无规则热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时，分子热运动相对缓慢，但并没有停止，不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。 【例5】（2024·湖南岳阳·模拟预测）20世纪80年代，常德市以栀子花作为市花，春末到夏初的早晨，闻着栀子花的香气，看着挂满的晶莹露珠的洁白花朵，给人以清新宜人之感。下列说法中正确的是（　　） A．栀子花的花瓣出现露珠，是因为花瓣的温度高于外界的气温 B．晶莹的露珠到中午消失不见是液化现象，需要吸热 C．花香四溢不属于扩散现象 D．一般来说栀子花中午比晚上更香，其中一个原因是温度越高，分子热运动越剧烈 【答案】D 【详解】A．栀子花的花瓣上出现露珠，是因为花瓣的温度低于外界的气温，空气中水蒸气遇冷液化形成的，故A错误； B．晶莹的露珠到中午消失不见是汽化现象，需要吸热，故B错误； CD．花香四溢是分子无规则运动的结果，是扩散现象，一般来说花中午比晚上更香，其中一个原因是温度越高，分子热运动越剧烈，故C错误，D正确。 故选D。 【例6】（2024·湖南长沙·中考真题）冬至时节煮饺子，小明发现其中蕴含了很多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．冷冻饺子中的分子不运动 B．冷冻饺子升温过程中内能不变 C．煮熟的饺子香气四溢是扩散现象 D．煮熟的饺子冷却是通过做功的方式改变内能 【答案】C 【详解】A．一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，故A错误； B．冷冻饺子升温过程中，温度升高，内能增大，故B错误； C．煮熟的饺子香气四溢，是香味分子进入空气中，这是扩散现象，故C正确； D．煮熟的饺子冷却，向外释放热量，温度降低，内能减小，是通过热传递的方式改变内能，故D错误。 故选C。 【例7】【跨学科——物理与茶文化】（2023·湖南邵阳·中考真题）邵阳古楼茶曾被明太祖朱元璋钦定为贡茶，古楼绿茶茶香四溢，余味悠长。绿茶制作的主要工序有杀青、揉捻、干燥，在干燥这一工序中，除去茶叶中的水分过程中所发生的物态变化是 。用开水泡茶时，茶水变绿得更快，说明分子的热运动与 有关。 【答案】 汽化 温度 【详解】[1] 在干燥这一工序中，茶叶中的液态的水要蒸发成气态的水蒸气，所发生的物态变化是汽化。 [2] 用开水泡茶时，由于水的温度较高，分子运动就会比较剧烈，分子运动越剧烈，扩散现象就越快越明显。这说明分子热运动与温度有关。 ►命题点03 分子间相互作用力 1.分子间的作用力：分子间存在相互作用的引力和斥力。 2.对分子间引力和斥力的理解 邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。 （1）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。 （2）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。 （3）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到的整个空间。 （4）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。 【例8】【跨学科——物理与航空航天】（2022·湖南益阳·中考真题）2022年3月23日下午，中国空间站“天宫课堂”开展第二次太空授课活动，航天员老师王亚平用水将两个塑料板连接起来，搭建了一座液体桥，如图所示。水在两板之间连接成为桥，这说明（　　） A．分子之间有引力 B．分子之间有斥力 C．物质由大量分子构成 D．水分子在不停地运动 【答案】A 【详解】水分子间有相互作用的引力才会形成水桥，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例9】（2023·湖南长沙·模拟预测）如图所示是物质在三种不同状态下的分子模型，下列说法正确的是（　　） A．甲图中的物质具有流动性，不容易被压缩 B．乙图中分子相距最近，分子间的作用力最小 C．乙图中分子静止，甲、丙两图中分子在做热运动 D．同一物体分子排列从乙图变为甲图，内能减小 【答案】A 【详解】A．甲图表示液体分子排列情况，液体具有流动性，很难被压缩，故A正确； B．乙图表示固体分子排列情况，分子相距最近，分子间的作用力最大，故B错误； C．一切物质的分子都在不停地做无规则运动，故C错误； D．同种物质分子排列由乙图变为甲图，即固态到液态的过程是熔化过程，熔化吸热内能增大，故D错误。 故选A。 【例10】（2022·湖南湘西·三模）把两块表面刮净的铅压紧，它们便结合在一起，这是由于 。在室温下放置五年后再将它们分开，可以看到它们相互渗入约1mm深，它表明固体分子也在 。 【答案】 分子间有引力 不停地做无规则运动 【详解】[1]分子间存在着相互作用的引力和斥力；把两块表面刮净磨平的铅块压紧，它们便结合在一起，这是由于分子间存在引力。 [2]两个铅块紧压在一起放置五年后，相互渗透1mm深，彼此进入到了对方中去，这就是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。 考点二 内能 ►命题点01 内能 1.分子动能和分子势能 (1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。 （2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。 2.内能 （1）内能：物体内部所有分子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.对内能的理解 内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。 理解物体内能时，要注意以下三点： (1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。 (2)任何物体在任何情况下都有内能。 (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。 4.影响物体内能大小的因素 （1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。 特别提醒：物体内能改变的宏观表现 （1） 温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小； （2） 物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。 5.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 ►命题点02 物体内能的改变 1.热传递改变物体的内能：温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能。 【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 2.热量 （1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。 （2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。 对热量认识的三个误区： （1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。 （2）热量只能用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。 （3）吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系。 【例11】（2021·湖南衡阳·中考真题）如图所示，粽子是端午节的一种传统食品，包粽子、煮粽子过程中也有许多物理知识，下列说法错误的是（　　） A．刚煮熟的粽子很烫，是因为它含有的热量多 B．用粽叶将糯米包裹起来，说明力可以改变物体的形状 C．用细线系紧粽子时，线越细感觉越勒手，是因为受力面积小，压强大 D．粽子放入锅中，加热至水沸腾后，继续加热，水的温度保持不变 【答案】A 【详解】A．热量是一个过程量，不能说含有的热量多，故A错误，符合题意； B．用粽叶将糯米包裹起来，改变了粽叶的形状，说明力可以改变物体的形状，故B正确，不符合题意； C．用细线系紧粽子时感觉勒手，是因为受力面积小，压强大，故C正确，不符合题意； D．粽子放入锅中，加热至水沸腾后，继续加热，由水沸腾的特点可知水的温度保持不变，故D正确，不符合题意。 故选A。 【例12】（2024·湖南邵阳·二模）奶奶晚上睡觉前，用热水泡脚。下列说法正确的是（　　） A．热水具有内能，冷水没有内能 B．用热水泡脚，是通过热传递的方式增加脚的内能 C．泡脚过程中，水放出的热量全部被脚吸收 D．脚暖和起来，说明脚的温度升高，含有的热量变大 【答案】B 【详解】A．一切物体都具有内能，热水具有内能，冷水也具有内能，故A错误； B．用热水泡脚，脚从外界吸收热量，是通过热传递的方式增加脚的内能，故B正确； C．泡脚过程中，水放出的热量有部分散失在空气中，不能全部被脚吸收，故C错误； D．脚暖和起来，说明脚的温度升高，热量是过程量，不能用含有来描述，故D错误。 故选B。 【例13】（2021·湖南衡阳·模拟预测）关于热量、温度、内能的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度越高，所含热量越多 B．物体放出热量，温度可以不变，没有做功时内能一定减小 C．物体吸收了热量，温度一定升高，没有做功时内能一定增加 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 【答案】B 【详解】A．热量是一个过程量，不能用“含有”“具有”等表示状态的词来形容，只能用“吸收”“释放”“传递”等表示过程的词来形容，故A错误； B．物体放出热量，温度可以不变，比如晶体凝固过程中，释放热量，但温度保持不变，若此时外界也没有对物体做功，它的内能一定减小，故B正确； C．物体吸收了热量，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，不断吸收热量，但温度保持不变，故C错误； D．发生热传递的条件是两物体间存在温差，而不是内能差，热量总是从高温物体传递给低温物体，而不是从内能大的物体传递给内能小的物体，故D错误。 故选B。 3.做功改变物体的内能 （1）做功可以改变物体的内能； （2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； （3）物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少。 4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系 区别 联系 实质 方式 举例 热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式 做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等 体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯 做功、热传递改变物体内能的实质： （1）做功改变物体的内能的实质是能量的转化，即内能与其他形式的能的相互转化； （2）热传递改变物体内能实质上是能量的转移，即能量从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，无不同形式能量的相互转化； （3）不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能。例如，用手托起物理课本，虽然人对课本做了功，但课本的内能没有增加，增加的是课本的机械能。 【例14】（2024·湖南·中考真题）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【答案】C 【详解】A．电烤炉取暖，电烤炉消耗电能转化为内能，然后内能转移到人体，故A错误； B．钻木取火，是通过做功的方式，将机械能转化为内能，故B错误； C．中医提倡的热水泡脚，脚从热水中吸收热量，因此是通过热传递的方式增大脚部的内能，故C正确； D．用嘴对着手哈气取暖，手从哈气中吸收热量，因此主要是通过热传递的方式增大手的内能，故D错误。 故选C。 【例15】（2023·湖南怀化·中考真题）古代人们常用钻木取火，下列情况改变内能方式与其不同的是（　　） A．甲图：冬天搓手取暖 B．乙图：小朋友溜滑梯臀部发热 C．丙图：热鸡蛋放在冷水中冷却 D．丁图：压缩空气使其内能增大 【答案】C 【详解】钻木取火实质是通过做功的方式改变物体的内能。 A．搓手取暖，双手克服摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故A不符合题意； B．小朋友溜滑梯时，臀部克服滑梯摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故B不符合题意； C．热鸡蛋放在冷水中，鸡蛋和水温度不同，内能从鸡蛋传给水，是通过热传递的方式改变物体内能，故C符合题意； D．压缩空气时，对空气做功，使空气内能增大，故D不符合题意。 故选C。 【例16】（2021·湖南怀化·中考真题）寒冷的冬天，我们可以坐在电火箱内取暖，也可以跳绳使身体发热。前者是通过 的方式改变人体的内能，后者是通过 的方式改变人体的内能。（选填“做功”或“热传递”） 【答案】 热传递 做功 【详解】[1]前者是坐在电火箱内取暖，人吸热，觉得暖和，是通过热传递来改变人体内能。 [2]后者是跳绳使身体发热，人在运动，是通过做功的方式改变人体的内能。 5.温度、热量、内能三者之间的区别与联系 温度 热量 内能 区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固 归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少 四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功 考点三 比热容 ►命题点01 比热容 1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 2.定义式：。 3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 5.一些常见物质的比热容 6.对比热容的理解 （1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。 （2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。 7.比热容的应用 （1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。 （2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。 （3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。 （4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。 （5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。 【例17】（2023·湖南常德·中考真题）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103 砂石 约0.92×103 铜 0.39×103 A．不同种类的物质，比热容一定不同 B．比热容与物质的状态无关 C．质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低 D．沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大 【答案】D 【详解】A．煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的，故A错误； B．物质的比热容与物质的状态有关，如水和冰的比热容不同，故B错误； C．由 知，质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高； D．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，由 可知，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故D正确。 故选D。 【例18】（2021·湖南常德·中考真题）如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度-时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（ ） A．加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小 B．加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大 C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小 D．吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大 【答案】D 【详解】A．加热器相同，说明加热器相同的时间内释放的热量相同，加热时间相同，故吸收的热量是相同的，故A错误； B．加热时间相同，吸收相同的时间内，a升温快，说明a的比热容比较小，故B错误； C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，b的比热容大，故C错误； D．吸收热量相同，b物质的末温度低，升温比较慢，故b的比热容大，故D正确。 故选D。 【例19】（2022·湖南株洲·中考真题）如表格中的数据为水和煤油的比热容，这两种液体中 适合作为汽车发动机的冷却液。若要使壶中质量为2kg的水升高20℃，水需吸收 J热量，将壶中的水加热一段时间后水变少了，是因为水发生了 现象（填物态变化的名称）。 物质 比热容c/【】 水 4.2×103 煤油 2.1×103 【答案】 水 1.68×105 汽化 【详解】[1][2]由表格数据可知，水的比热容大于煤油的比热容，相同质量的水和煤油相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以水适合作为汽车发动机的冷却液；水吸收的热量 [3]将壶中的水加热一段时间后，部分液态的水汽化变为气态的水蒸气导致壶中的水变少。 【例20】【科学探究】（2022·湖南岳阳·中考真题）图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。 （1）两支试管里水和煤油的质量 （选填“相同”或“不同”）； （2）相同时间内，水吸收的热量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； （3）由图乙可知， 的吸热能力更强。 【答案】 相同 等于 水 【详解】（1）[1]根据控制变量法，比较不同物质的吸热能力试验中,用相同的加热装置，对质量相同、初温相同的水和煤油进行加热。 （2）[2]比较不同物质的吸热能力实验中，用加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少，所以同时间内，水吸收的热量等于煤油吸收的热量。 （3）[3]由乙图可知，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，煤油的温度变化大，根据可知，水的比热容大，即水的吸热能力更强。 考点四 热机 ►命题点01 热机 1.热机工作原理：热机工作过程：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 2.热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 ►命题点02 汽油机 1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 ►命题点03 柴油机 1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 （4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火 【例21】（2023·湖南邵阳·中考真题）如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【例22】如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（　　） A．  吸气冲程 B．  压缩冲程 C．  做功冲程 D．  排气冲程 【答案】C 【详解】在汽油机中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，使汽车获得动力，其它的三个冲程都是靠惯性完成的，故使汽车获得动力的冲程是做功冲程； A ．图中：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意； B ．图中：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意； C ．图中：两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意； D ．图中：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 【例23】（2022·湖南怀化·中考真题）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。此实验中，橡胶塞被推出时发生的能量转化与内燃机的四个冲程发生的能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾后，塞子被试管内水蒸气推出，即该过程中消耗水蒸气的内能（水蒸气的内能减少），瓶塞获得了机械能，这是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相同。故选B。 【例24】（2022·湖南常德·中考真题）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽=4.6×107J/kg） 【答案】 10 1.84×107 【详解】[1]汽油机飞轮1 min转1200转，那么飞轮1s内的转数为 汽油机飞轮转2转就是一个工作循环，所以1s内的工作循环数为10次；汽油机一个工作循环有4个冲程，但只有1次对外做功，所以1s内对外做功数为 10次。 [2]汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq汽=400×10-3kg×4.6×107J/kg=1.84×107J 【例25】（2022·湖南长沙·中考真题）如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是 。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能 ，温度升高，这一过程与内燃机工作的 冲程原理相同。 【答案】 硝化棉燃烧 增加 压缩 【详解】[1][2]当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，气体的内能增加，温度也会随之上升，当温度达到硝化棉的着火点时，会看到硝化棉燃烧。 [3]活塞压缩空气使空气内能增加，这是机械能转化为内能，在内燃机四个冲程中，只有压缩冲程是机械能转化为内能，所以这一过程与内燃机工作的压缩冲程原理相同。 【例26】【科学探究】小东学习了热机后，想制作一个压缩空气动力小车。 （1）小东将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来了，如图甲所示。说明力可以改变物体的 。细心的小东还发现喷完气的气球嘴内壁处湿漉漉的，原因是： ； （2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。该发动机对外做功的是 （进气/排气）冲程。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功 次； （3）和传统汽油机相比，压缩空气动力车的优点是 。 【答案】 （1）运动状态； 水蒸气液化； （2） 进气； 20； 无污染 【详解】（1）[1]气球向右喷气，静止的小车向左运动，因为力的作用是相互的，小车的运动状态改变了，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]喷气是气体对外做功的过程，内能减小，气球嘴处温度较低，水蒸气会在气球嘴处液化成小水珠。 （2）[3]压缩空气动力汽车的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，进气冲程时，进气门打开，排气门关闭，钢瓶中压缩空气进入气缸，推动活塞向下移，带动曲轴转动，车获得动力，同时气体内能减小，温度降低；排气冲程时，活塞上移，进气门关闭，排气门打开，将气体排气，因此对外做功的是排气冲程。 [4] 发动机的一个工作循环有两个冲程，曲轴转一周，对外做功一次，若该发动机的转速为1200r/min，则1秒转20周，即对外做功20次。 （3）[5]传统汽油机，会有环境污染，压缩空气动力车的优点是无污染。 考点五 热机效率 ►命题点01 燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、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、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） 特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。 （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 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、体积等均无关 对完全燃烧的理解 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”。1kg是指燃料的质量，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等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 ►命题点02 热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 特别提醒：热机效率总小于1的原因 因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 【例27】【跨学科——物理与环境保护】（2022·湖南衡阳·中考真题）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100% C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 【答案】C 【详解】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误； B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误； C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确； D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 【例28】（2021·湖南郴州·中考真题）小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃（未沸腾），共燃烧了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的热值为q=3107J/kg]。则（　　） A．水吸收的热量是2.94×107J，效率为14% B．水吸收的热量是2.94×104J，效率为14% C．水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4% D．水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4% 【答案】B 【详解】A C．水吸收的热量是 故A错误；C错误； B D．燃料完全燃烧释放的热量为 效率为 故B正确；D错误。 故选B。 【例29】（2023·湖南株洲·模拟预测）目前，燃油汽车的热机效率都不高，下列符合汽车热机能量流向的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】B 【详解】A．根据能量守恒定律可知，热机工作发生能量转化时，能量的总量保持不变，即输入的能量等于输出的能量，故A不符合题意； BCD．热机工作时，由于热机效率不高，只有一小部分内能转化为机械能，而大部分内能由于废气排放、散热、克服机械摩擦等而散失，故B符合题意，CD不符合题意。 故选B。 【例30】（2023·湖南衡阳·中考真题）燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是 J，热水器烧水时的效率是 [；] 【答案】 6.3×106 87.5% 【详解】[1]水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(65℃-15℃)=6.3×106J [2]天然气完全燃烧释放的热量 Q放=Vq天然气=0.18m3×4×107J/m3=7.2×106J 热水器烧水时的效率 【例31】某家庭需要将50kg的水从20℃加热到60℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg的煤气。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值是4.2×107J/kg。求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）煤气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）煤气灶烧水的效率是多少？ 【答案】（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25% 【详解】解：（1）水吸收的热量为 （2）煤气完全燃烧放出的热量为 （3）煤气灶烧水的效率为 答：（1）水吸收的热量是8.4×106J； （2）煤气完全燃烧放出的热量是3.36×107J； （3）煤气灶烧水的效率是25%。 考点六 能量转化与守恒 ►命题点01 能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从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，这属于能量的转移。 能量的“转化”和“转移”的区别： （1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。 （2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。 【例32】（2022·湖南湘西·中考真题）以下情景中，将电能转化为机械能的是（　　） A．核电站利用反应堆产生内能 B．电动机通电转动的过程 C．光伏电池充电的过程 D．汽油机的做功冲程 【答案】B 【详解】A．核电站利用反应堆产生内能，将核能转化为内能，故A不符合题意； B．电动机通电转动的过程，将电能转化为机械能，故B符合题意； C．光伏电池充电的过程，将光能转化为电能，故C不符合题意； D．汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，故D不符合题意。 故选B。 【例33】（2022·湖南益阳·中考真题）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意； B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意； C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选B。 【例34】（2024·湖南·二模）如图所示，拦河坝上游的水经水轮机流到下游，带动发电机发电的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水的机械能不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．上游水位越高，水的机械能越大 D．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能 【答案】C 【详解】AD．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，在水轮机处带动发电机发电。将水的机械能转化为电能，因此水的机械能减小，故AD错误； B．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，水的质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为水的动能，则水的动能增加，故B错误； C．水电站发电时，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能够转化的动能就越多，带动水轮机发出的电能就越多，故C正确。 故选C。 【例35】（2023·湖南衡阳·中考真题）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于 现象，表明分子在不停的做无规则运动：炭火烤肉是通过 的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将 能转化为内能。 【答案】 扩散 热传递 化学 【详解】[1]烤肉时，香气四溢，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [2]炭火烤肉，肉吸收热量，内能增大，用热传递的方式增大肉的内能。 [3]木炭在燃烧过程中，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。 【例36】如图甲所示，在水平面上测量木块滑动摩擦力时，作用在木块上的水平拉力大小随时间t变化情况的图象如图乙所示，木块运动速度随时间t变化情况的图象如图丙所示。由以上情况可知，木块在 s至 s时间段内动能减小，此时动能转化为 能；木块在第15s时受到的摩擦力为 N。 【答案】 40 50 内 4 【详解】[1][2][3]根据图象可知，木块在内的速度是减小的，质量不变，动能减小；木块与水平面之间有摩擦力的作用，克服摩擦力做功，动能转化为内能。 [4]由图象可知，内的拉力，由图象可知，木块做匀速直线运动，处于平衡状态，则此时木块受到的摩擦力为；由图象可知，时木块做变速直线运动，因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与运动的速度无关，所以，木块受到的滑动摩擦力不变，则第时受到的摩擦力为。 ►命题点02 能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创造，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系 （1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。 （2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 考点七 内能及其利用实验综述 ►实验01 探究实验：物质的扩散 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下放置五年后再将它们切开，发现它们互相渗入约1mm深 现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方 实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象 ►实验02 实验探究—影响分子热运动快慢的因素 现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水 现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢 探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动越剧烈 ►实验03 探究实验：分子间作用力 实验观察 现象分析 现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开 现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力 结论 分子间存在相互作用的引力和斥力 ►实验04 探究不同物质的吸热能力 【实验目的】探究不同物体的吸热能力。 【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。 【实验步骤】一、按图组装器材。 二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并记入表格。 三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并记入表格。 四、实验表格（参考数据） 物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min） 水 60 20 40 20 5 煤油 60 20 56 36 5 … 五、整理器材。 【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。 2.考查内容 考查方向 解答思路 两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同 控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温 实验方法 控制变量法 两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值 实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀 如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热 温升相同哪种液体吸收热量多 水 哪种液体的吸热能力强 水 表示不同物质吸热能力的物理量 比热容 吸收热量计算 利用比热容公式进行计算 安装顺序 自下而上 ►实验05 实验探究——热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 【例37】（2023·湖南长沙·二模）小明学习分子热运动的过程中完成了下面几组小实验： （1）如图甲所示装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气密度大的二氧化氮气体，另一瓶装有空气，为了让实验更可靠，装二氧化氮气体的应是 （填“A”或“B”）瓶。 （2）如图乙所示，分别在热水和冷水中滴入相同的红墨水，可以看到热水瓶中墨水扩散得快，这说明扩散现象跟 有关。 【答案】 B 温度 【详解】（1）[1]因为二氧化氮的密度比空气大，为了让气体扩散实验更可靠，可以避免重力的影响，故装二氧化氮气体的应是B。 （2）[2]热水的温度比温水的温度高，温度越高、分子运动的更剧烈，热水瓶中墨水扩散得快，故扩散现象跟温度有关。 【例38】(1)用如图甲所示的装置探究分子热运动，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明分子热运动，装二氧化氮气体的是 （选填“A”或“B”）瓶，当抽开中间的玻璃板一段时间后，可以观察到A瓶的颜色为 （选填“红棕色”或“无色”）； (2)如图乙所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满，封闭管口，并将玻璃管反复翻转，观察液面的位置，发现液体总体积变小，说明分子间 ； (3)分别在冷水和热水中同时注入一滴红墨水，5秒后的现象如图丙所示，该现象说明 越高，分子运动越 （选填“剧烈”或“缓慢”）。 【答案】(1) B 红棕色 (2)有间隙 (3) 温度 剧烈 【详解】（1）[1][2]在探究分子热运动的实验中，为了有力地证明分子热运动，需要将密度较大的气体放在下面，这样当两种气体混合时，可以更明显地观察到颜色的变化。因此，装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体的是B瓶。当抽开中间的玻璃板一段时间后，由于分子热运动，二氧化氮分子会扩散到A瓶中，所以可以观察到A瓶的颜色变为红棕色。 （2）在向一端封闭的玻璃管中注入水和酒精的实验中，封闭管口并将玻璃管反复翻转后，发现液体总体积变小。这个现象说明分子间有间隙，当水和酒精混合时，水分子和酒精分子会相互进入对方的间隙中，使得总体积减小。 （3）在分别在冷水和热水中注入红墨水的实验中，可以观察到热水中的红墨水扩散得更快。这个现象说明温度越高，分子的热运动越剧烈。因为温度是分子热运动剧烈程度的宏观表现，温度越高，分子的平均动能越大，所以分子的热运动就越剧烈。 【例39】（2024·广东江门·一模）根据如图所示的三个热学实验，回答相关问题：甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，这说明 ；乙图，试管内的水沸腾一段时间后，水蒸气将橡胶塞推出，水蒸气的内能转化为橡胶塞的 ；丙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，这属于 现象。 【答案】 分子之间存在引力 机械能 扩散 【详解】[1]图甲中，两个表面光滑的铅块相互压紧后，可以使它们结合在一起，说明分子之间存在相互作用的引力。 [2]图乙中，在橡胶塞被冲出试管口的过程中，水蒸气对外做功，其内能转化为橡胶塞的机械能。 [3]图丙中抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，表明分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象。 【例40】（2023·湖南益阳·中考真题）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。 （1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是 ； （2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水 （选填“大”或“小”）； （3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是 （请写出一条）。 【答案】 盛水烧杯中温度计的玻璃泡接触了烧杯底 小 见解析 【详解】（1）[1]根据小组的实验装置可知，其中一处明显的错误是水中温度计的玻璃泡接触了杯底。 （2）[2]更正错误后，加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱，即沙石的比热容比水小。 （3）[3]比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是：各小组所用水（沙石）的质量不一样；各小组水（沙石）的初温不一样；各小组的酒精灯不完全相同；各小组记录温度变化的时间间隔不一样。 【例41】如图所示的四个热学实验。 （1）将活塞迅速下压，活塞对 做功（选填“硝化棉”或“筒内空气”），使其内能增大，温度升高，硝化棉燃烧； （2）试管中的水加热沸腾后，塞子被水蒸气推出，这个过程的能量转化与汽油机的 冲程能量转化相似； （3）抽去玻璃隔板后，两瓶气体混合颜色变均匀，说明分子永不停息地做 ； （4）紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂大秤砣未被拉开，这是由于 的作用。 【答案】 筒内空气 做功 无规则运动 分子间引力 【详解】（1）[1]将活塞迅速下压，活塞对筒内空气做功，使其内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。 （2）[2]试管中的水加热沸腾后，塞子被水蒸气推出，水蒸气的内能转化为了塞子的机械能，水蒸气的内能减小，温度降低；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，塞子被推出这一过程的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同。 （3）[3]抽去玻璃隔板，两瓶中气体逐渐混合均匀，说明分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象。 （4）[4]紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂大秤砣未被拉开，这是由于分子间引力的作用。 题型精研·考向洞悉 题型一 分子热运动 ►考向01 分子热运动与扩散现象 一、识别分子热运动 （1）分子热运动是分子运动。所以，如果研究对象是宏观物体，则它的运动一定不是分子热运动； （2）分子热运动是自发的，不受外力影响，如果研究的运动受到外力作用的影响，则一定不是分子热运动。 二、明确扩散概念：扩散是不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象。注意扩散现象的标识：不同物质、相互接触、彼此进入对方。 三、温度对扩散现象的影响：讨论扩散的快慢，一般只考虑温度的影响；反之，看到温度不同，就应想到扩散得快慢不同。 【典题1】（2021·湖南湘潭·中考真题）下列现象能说明分子在做无规则运动的是（　　） A．大雪纷飞 B．稻浪起伏 C．炊烟袅袅 D．花香袭人 【答案】D 【详解】AB．大雪纷飞、稻浪起伏都是宏观物体的机械运动，故AB不符合题意； C．烟雾是细小的颗粒，不属于分子，所以炊烟袅袅也是宏观物体的机械运动，故C不符合题意； D．花香袭人是花的芳香分子扩散到空气中被我们闻到，说明分子在不停地做无规则运动，故D符合题意。 故选D。 【变式1-1】（2021·湖南永州·中考真题）下列关于分子热运动和内能的说法正确的是（　　） A．铁水很热具有内能，冰块很冷没有内能 B．沙漠中昼夜温度变化大是因为沙石的比热容大 C．汽油机压缩冲程中内能转化为机械能 D．人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中会造成空气污染，说明分子在不停地做无规则的运动 【答案】D 【详解】A．任何物体在任何温度下都具有内能，冰块虽然很冷，但也具有内能，故A错误； B．沙漠中昼夜温度变化大，是因为沙石的比热容小，与相同质量的其它物质相比，吸收或放出相同的热量，沙石升高或降低的温度较大，所以导致温差较大，故B错误； C．汽油机压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的气体，对气体做功，将活塞的机械能转化为气体的内能，故C错误； D．人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中会造成空气污染，这是甲醛分子不停地做无规则运动的结果，故D正确。 故选D。 【变式1-2】【跨学科——物理与生活】刚出炉的烤红薯浓香扑鼻，等一会儿烤红薯变凉后香气变淡，说明分子运动的剧烈程度与 有关；分子因热运动而具有的动能叫 ，由于分子之间的相互作用而具有的势能叫分子势能。物体内所有以上两种能量的总和叫做物体的 。 【答案】 温度 分子动能 内能 【详解】[1]刚出炉的烤红薯浓香扑鼻，等一会儿烤红薯变凉后香气变淡，说明分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越快。 [2][3]分子由于无规则运动而具有的能量是分子动能；分子之间有间隙，并且存在着相互作用的引力和斥力，因此分子具有势能，称为分子势能；内能是指物体内部所有分子动能和分子势能的总和。 ►考向02 分子间相互作用力 【典题2】（2023·湖南益阳·中考真题）安化腊肉是益阳的传统美食之一，制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味。这一现象说明（　　） A．物质是由大量分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动 C．分子之间存在斥力 D．分子之间存在引力 【答案】B 【详解】制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味，属于扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则的运动，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式2-1】（2021·湖南益阳·中考真题）如图所示，荷叶上的水珠如颗颗珍珠一般，摇一摇荷叶，水珠会很快滑落，荷叶上竟然滴水不沾。关于荷叶上水珠的一些说法，正确的是（　　） A．当水珠静止不动时，水珠中的水分子也静止不动 B．很小的水珠就是一个水分子 C．荷叶不沾水，是因为水珠与荷叶的分子之间只有斥力没有引力 D．两滴水珠相遇时能形成一个较大的水珠，说明分子之间存在引力 【答案】D 【详解】A．当水珠静止不动时，水珠中的水分子在做无规则运动，故A错误； B．很小的水珠由大量的水分子组成的，故B错误； C．荷叶不沾水，是因为水珠与荷叶的分子之间既有斥力，也有引力，故C错误； D．两滴水珠相遇时能形成一个较大的水珠，分子之间存在引力，才会聚集成一个大水珠，故说明分子之间存在引力，故D正确。 故选D。 【变式2-2】热熔胶枪是一种常用的粘接工具，它可以粘合许多材料，如木材、金属、玻璃、塑料等，适用于各种DIY和手工制作项目。如图是一款热熔胶枪，扣动扳机通电后，枪中的发热体给胶条加热，是利用 的方式改变内能的；此时会闻到胶熔化的气味，这是 现象；把熔化后的胶水挤出涂在物体上，过一段时间物体就会被“粘”住，说明分子间存在 。 【答案】 热传递 扩散 引力 【详解】[1]胶条从发热体处吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变物体内能的。 [2]闻到胶熔化的气味，这是胶水分子不断运动进入空气中发生扩散的结果，是扩散现象。 [3]由于分子间存在引力，所以把熔化后的胶水挤出涂在物体上，过一段时间物体就会被“粘”住。 题型二 内能 ►考向01 内能的概念与内能大小的比较 不是“炙热”的物体才有内能 （1）任何物体在任何情况下都有内能，不只是“炙热”的物体才有内能； （2）影响物体内能大小的因素有温度、质量、体积、状态、物质的种类，仅根据其中某一因素无法判断内能的大小。 内能与机械能完全不同： （1）内能是微观和统计上的概念，而机械能是宏观上的概念；机械能与宏观物体的机械运动对应，内能与微观的热运动对应； （2）机械能与物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等有关；内能只与物体内分子热运动和分子间的相互作用有关。 【典题1】（2023·湖南郴州·中考真题）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（　　） A．温度越高的物体，内能越大 B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能 C．物体运动的速度越快，内能越大 D．﹣20℃的冰块没有内能 【答案】B 【详解】A．物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系，温度高的物体，其内能不一定大，故A错误； B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的，故B正确； C．内能是组成物体的所有分子热运动时具有的分子动能和分子势能得到总和，与物体运动的速度无关，故C错误； D．一切物体都具有内能，故D错误。 故选B。 【变式1-1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°C的水一定比30°C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 【答案】D 【详解】A．晶体熔化过程中，需吸收热量，但温度不变，水在沸腾时，需继续吸热，但温度保持不变，故A错误； B．热量是热传递过程中内能转移的量度，是一个过程量，不能说物体含有热量，故B错误； C．改变内能有两种途径：做功与热传递，故C错误； D．热传递发生的条件是两个接触的物体有温差，若两个物体温度相同，则不会发生热传递，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（2023·湖南张家界·模拟预测）航天器一般用热值高的液态氢作为燃料，在常温下使氢气液化的方式是 ；保温瓶内装有温度为98°C的热水，过了一段时间后，瓶内的水温度降为73°C，水的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），水通过热传递方式改变内能。 【答案】 压缩体积 减少 【详解】[1]液态氢，是通过加压的方式将气态氢燃料压缩为液态氢燃料，所以液化方式为压缩体积。 [2]根据内能的影响因素可知，当瓶内的水温度降低时，内能会减小。 ►考向02 改变物体内能的方式 （1）做功改变物体的内能：做功可以改变物体的内能有两层含义：外界对物体做功，则机械能转化为物体的内能；若物体对外界做功，则物体的内能转化为机械能。 （2）判断内能改变方式的关键：判断物体内能的改变方式的关键是看内能改变过程中能量形式是否发生了变化。热传递是能量的转移过程，在此过程中能的形式不发生变化；做功的实质是能的转化过程，能量从一种形式转化成另一种形式。 【典题2】（2023·湖南益阳·中考真题）下列情景中利用了大气压的是（　　） A．  将药物注射进肌肉 B．  气体将活塞冲出 C．  飞艇上升 D．  用拔子疏通下水道 【答案】D 【详解】A．将药物注射进肌肉是由于活塞受到推力的作用，不是利用大气压，故A不符合题意； B．气体将活塞冲出是由于水面上方的气体对外做功，内能转化为机械能，故B不符合题意； C．空中上升的飞艇受到空气的浮力，故C不符合题意； D．拔子在使用时，用力一按橡皮囊，排出了里面的空气，当其恢复原状时，橡皮囊内部气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，把马桶内的堵塞物吸出，故D符合题意。 故选D。 【变式2-1】（2024·湖南湘西·二模）下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（　　） A．冬天用热水袋暖手 B．两手相互摩擦发热 C．冬天室内用电炉取暖 D．用火炉烧水 【答案】B 【详解】A．用热水袋暖手，手感到温暖，是通过热传递改变手的内能，故A不符合题意； B．两手相互摩擦，手的温度升高，是克服摩擦力做功，机械能转化为内能，属于做功增加手的内能，故B符合题意； C．冬天室内用电炉取暖，人感到温暖，是通过热传递改变空气的内能，故C不符合题意； D．用火炉烧水，是通过热传递改变水的内能，使水温度升高，故D不符合题意。 故选B。 【变式2-2】（2023·湖南岳阳·中考真题）小明利用图示装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸汽驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了 （选填“热机”或“电动机”）的原理。 【答案】 热传递 热机 【详解】[1]给试管中的水加热，水吸收热量，内能增大，这是通过热传递来改变水的内能。 [2]水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，将内能转化为机械能，与热机的原理相同。 【变式2-3】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，结果观察到硝化棉燃烧，上述改变物体内能的方式是 ． 【答案】做功 【详解】用力向下按压，压缩气体使其温度升高内能增加，这是通过做功的方式改变物体内能． 【点睛】热传递改变内能为热量从高温物体传递到低温物体。 ►考向03 温度、内能与热量辨析 （1）温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大； （2）热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。 “热”不只是温度的高低，“热”在不同的语境中具有不同的含义：1）表示温度，如“今天很热”；2）表示“热量”，如“物体吸热”；3）表示内能，如“摩擦生热”，机械能转化为内能，这里的“热”指的是内能。 【典题3】【跨学科——物理与传统工艺】（2023·湖南长沙·中考真题）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小 【答案】B 【详解】A．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误； B．高温烧制时，砖吸收热量，内能增加，即通过热传递的方法增加砖块的内能，故B正确； C．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误； D．若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，体积也减小，由于组成砖的材料没有发生变化，则砖的密度不会变化，故D错误。 故选B。 【变式3-1】（2023·湖南株洲·中考真题）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（　　） A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．灯中剩余酒精的热值变小 【答案】B 【详解】A．用橡胶塞塞住管口，随着酒精灯给试管不断加热，试管内的水和水蒸气吸收热量，内能都在不断增大，故A不符合题意； B．将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，这是管内水蒸气对橡胶塞做了功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B符合题意； C．热量是在热传递过程中传递内能的多少，是一个过程量，不能说所含有热量，故C不符合题意； D．热值是燃料的固有属性，热值的大小和物质种类有关，和质量、体积、是否完全充分燃烧都没有关系，所以灯中剩余酒精的热值不变，故D不符合题意。 故选B。 【变式3-2】如图为某固体加热时温度随时间变化的图像。 （1）该固体为 （选填“晶体”或“非晶体”），因为其有固定的熔点，且熔点为 ℃； （2）处在图中CD阶段时，该物体为 ；（选填“固态”、“液态”或“气态”） （3）该物质的沸点为 ； （4）吸收相同的热量，在AB阶段比在CD阶段温度上升快，这是因为该物质在AB阶段时的比热容比在CD阶段时的 。 【答案】 晶体 0 液 100℃ 小 【详解】（1）[1][2]从图象观察，BC段是该物质的熔化过程，该物质在熔化时，有一段时间内继续加热，但温度不再升高，说明物质有一定的熔点，属于晶体，该物质的熔点是0℃。 （2）[3]在图中CD阶段时，已经熔化完毕，因此该物质处于液态。 （3）[4]在图中BC段是晶体熔化过程，DE阶段是液体的沸腾过程，该物质的沸点为100℃。 （4）[5]吸收相同的热量，质量是物体的一种属性，与状态无关，AB段和CD段物质的质量相同，在AB阶段比在CD阶段温度上升快，由得到该物质在AB段的比热容小于CD段的比热容。 题型三 比热容 ►考向01 比热容概念及应用 1.属性是物质在任何条件下都具有的、不变的性质，如质量，不随外界的条件的变化而变化。特性一种物质区别于其他物质的性质，在外界条件变化时会发生变化，比如比热容是物质的已知特性，会随物质状态的变化而变化。 2.比热容图像 （1）等时分析法：作一条垂直于温度轴的直线，可以看出升高相同的温度时，加热时间的长短； （2）等温分析法：作一条垂直于时间的直线，可以比较加热时间相同时，温度升高的多少。 3.水的比热容大的应用，主要有两个方面 （1）一定质量的水吸收（或放出）很多的热量而自身的温度却变化不多，有利于调节温度； （2）一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸热（或放热）很多，常用作冷却剂或供热介质。 【典题1】【新情境】在北京8分钟的节目中，憨态可掬的大熊猫令人忍俊不禁．这只大熊猫是用一种特制的铝合金材料制成的，它的高度为2.35m，质量却只有10kg，它利用了铝合金的哪一种性质（     ） A．质量小 B．密度小 C．比热容小 D．导热性能好 【答案】B 【详解】解：由题知，大熊猫是用一种特殊的铝合金材料制成的，它的高为2.35m，质量却只有10kg，也就是说它的体积很大，质量很小，根据ρ=可知，材料的体积相同时，质量越小，密度越小．所以它利用了铝合金密度小的性质．故ACD错误，B正确． 故选B． 【变式1-1】（2023·湖南株洲·三模）水的比热容c=4.2×103J/(kg·C)，关于水的比热容，以下说法正确的是（　　） A．比热容的单位读作“焦耳千克摄氏度” B．它表示1℃时水的内能为4.2×103J C．水升高10℃需要吸收4.2×103J的热量 D．lkg的水升高（降低）1℃时需要吸收（放出）4.2×103J的热量 【答案】D 【详解】A．比热容的单位读作“焦耳每千克摄氏度”，故A错误； BCD．水的比热容c=4.2×103J/(kg·C)，表示1kg的水每升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J，故BC错误，D正确。 故选D。 【变式1-2】（2023·湖南长沙·中考真题）雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了J的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为 kg的水从0℃升高到50℃。为了防雷，高大建筑物顶端都装有 。 【答案】 避雷针 【详解】[1]雷电释放了的能量，这些能量全部被水吸收，水从0°C升高到50°C，水的质量为 [2]因为雷雨天气高空中会聚集大量的电荷，需要避雷针把电荷导入大地，否则高压下会损坏建筑。 ►考向02 探究不同物质吸热能力 （1）控制变量法：该实验中要注意三个变量：质量、温度、加热时间。分析时主要哪个量是变化的，哪些量是相同的； （2）转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。 【典题2】（2024·湖南张家界·一模）质量和初温相等的甲、乙两种不同液体，分别用两个完全相同的加热器加热，加热过程中，温度随时间变化的图线如图所示。根据图像可知（　　） A．加热过程中，乙液体的温度升高得快 B．两种液体的比热容都随温度的升高而增大 C．甲液体比乙液体更加适合作冷却剂 D．升高相同的温度时，乙液体吸收的热量多 【答案】D 【详解】A．由图像知，加热过程中，乙液体的温度升高得慢，故A不符合题意； B．比热容在物体的种类和状态不变的情况下不会随温度的改变而改变，故B不符合题意； C．由图像知，在质量相同、吸热相同的情况下，甲的温度升高得快，它的比热容小，所以甲液体的比热容比乙的小，乙液体比甲液体更加适合作冷却剂，故C不符合题意； D．由图像知，升高相同的温度时，乙的加热时间长，乙液体吸收的热量多，故D符合题意。 故选D。 【变式2-1】（2024·湖南·模拟预测）小明用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况。将分别盛有50g水和50g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热，温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知，下列说法正确的是（　　） A．加热2min，水吸收的热量大于油吸收的热量 B．油的比热容为 C．第2~3min内，油吸收的热量为 D．小乐用该装置实验，得到水和油的温度随时间变化图线均为A，则 【答案】C 【详解】A．两个相同试管同时用红外加热器加热相同时间，水吸收的热量等于油吸收的热量，故A错误； B．根据图乙可知，升高相同的温度，B所吸收的热量更多，故B的比热容大，B为水。升高20℃，A、B的加热时间分别为2min和3min，则其对应的吸热之比为 根据可知 在质量和升高的温度相同的情况下，油的比热容为 故B错误； C．水加热3分钟升高20℃，水吸收的热量为 第2~3min内，水吸收的热量为 因此，在相同时间内，水和油吸收的热量一样多，故第2~3min内油吸收的热量为，故C正确； D．小华用该装置实验，得到水和油的温度随时间变化图线均为A，故相同时间，吸热相同，升高的温度相同，根据可知，质量与比热容成反比，即 故D错误。 故选C。 【变式2-2】（2023·湖南衡阳·模拟预测）为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间。实验数据记录如下表。 物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃ 水 60 20 6 45 食用油 60 20 6 68 (1)实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和食用油 相同； (2)在实验过程中控制加热时间相同，通过比较 研究水和食用油吸热能力的差异； (3)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给 加热更长的时间，此时水吸收的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量； (4)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用 这个物理量来描述； (5)食用油在加热6min后吸收的热量为 J。 【答案】(1)吸热；(2)升高的温度；(3) 水 大于；(4)比热容；(5)6300 【详解】（1）实验中选用相同的酒精灯加热，则相同时间内，物质吸收的热量相同。 （2）实验过程中控制加热时间相同，即吸收的热量相同，通过比较物质升高的温度来水和食用油吸热能力的差异。 （3）[1][2]由表中数据知，在此实验中，水升温慢，要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，则水吸收的热量大于食用油吸收的热量。 （4）通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用比热容这个物理量来描述 （5）加热6min，食用油吸收的热量和水在相同时间吸收的热量是相同的，则食用油吸收的热量为 ►考向03 比热容相关计算 （1）用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。 （2）用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。 【典题3】水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油的质量之比为1:2，吸收的热量之比为2:3，则它们升高的温度之比为（　　） A．3:2 B．2:3 C．4:3 D．3:4 【答案】B 【详解】由题知，水的比热容是煤油比热容的两倍，即 而 吸收的热量之比 由得，所以它们升高的温度之比为 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式3-1】（2022·湖南郴州·中考真题）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中是将内能转化为机械能，内燃机工作的做功冲程能量转化关系与其相同，故ABD不符合题意；故C符合题意。 故选C。 【变式3-2】（2024·湖南娄底·一模）质量为1kg的水温度升高10℃吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。此过程中能量转换主要是 选填“A”或“B”。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] A．内能转化为机械能 B．机械能转化为内能 【答案】 做功 A 【详解】[1]水吸收的热量为 [2][3]由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 【变式3-3】【跨学科——物理与生产实践】（2023·湖南益阳·中考真题）如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。 （1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？ （4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。 【答案】（1）6×105J；（2）2.1×105J；（3）35%；（4）见解析 【详解】解：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是 （2）水吸收的热量为 （3）小明测得固体酒精炉的热效率为 （4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。 答：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是6×105J； （2）水吸收的热量是2.1×105J； （3）小明测得固体酒精炉的热效率是35%； （4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。 题型四 热机 ►考向01 热机及其工作原理 热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。 内燃机工作冲程的判断： 第一步看气门 看两气门开、闭情况。若两气门都关闭，则内燃机处于压缩或做功冲程；若有一个气门打开，内燃机处于吸气或排气冲程 第二步看活塞 看活塞运动方向。活塞向上运动时，内燃机处于压缩或排气冲程；若活塞向下运动，内燃机处于吸气或做功冲程 第三步综合分析 综合两个气门和活塞的工作情况得出结论 【典题1】如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时气体的内能增大 【答案】C 【详解】A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A 错误； B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误； C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确； D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时(即做功冲程)，内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。 故选C。 【变式1-1】（2024·湖南邵阳·模拟预测）我国建设的北斗卫星导航系统，由地球同步卫星和非同步卫星组成，目前已经投入使用，为全球用户提供服务。这些卫星是由长征系列运载火箭发射升空的。下列说法正确的是（    ） A．地球同步卫星相对地面是运动的 B．发射运载火箭时，将机械能转化为内能 C．同步卫星在绕地球飞行的过程中，运动状态发生了变化 D．运载火箭上升过程中动能转化为重力势能 【答案】C 【详解】A．地球同步卫星相对地球位置不变，是静止的，故A错误； B．发射运载火箭时，将内能转化为机械能，故B错误； C．同步卫星在绕地球飞行的过程中，方向不断改变，所以其运动状态发生了变化，故C正确； D．运载火箭上升过程中质量不变、速度变大、高度变高，动能变大，重力势能变大，故D错误。 故选C。 【变式1-2】（2021·湖南湘西·中考真题）随着人民生活水平的不断提高，小汽车已进入了千家万户，小汽车的发动机一般都是四冲程汽油机。以下是四冲程汽油机工作示意图，其中做功冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中进气门打开、排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，故A不符合题意； B．图中进气门、排气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，故B不符合题意； C．图中进气门、排气门都关闭，电火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，故C符合题意； D．图中进气门关闭、排气门打开，活塞上行，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 【变式1-3】（2024·湖南常德·一模）学习完“热机”这节课后，小明作出如下图所示的流程图来分析汽油机的四个冲程及其能量转化关系，请你帮小明将空白处的内容补充完整 ① ；② ；③ 【答案】 吸气 机械能转化为内能 做功 【详解】[1][2][3]根据四冲程汽油机工作过程，依次完成的冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中压缩冲程是活塞压缩燃料混合物，将机械能转化为内能；做功冲程是高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能；所以①为吸气冲程，②为机械能转化为内能；③为做功冲程。 ►考向02 汽油机、柴油机及相关计算 （1）汽油机与柴油机的判断 汽油机 柴油机 结构 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸进空气和汽油的混合物 吸进空气 点火方式 点燃式 压缩式 （2）内燃机做功中的关联条件：内燃机的一个工作循环完成四个冲程，曲轴和飞轮转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。 【典题2】如图所示，分别表示内燃机工作过程中的四个冲程，其中将内能转化为机械能的冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中进气门打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，吸气冲程没有能量的转化，故A不符合题意； B．图中排气门打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，排气冲程没有能量转化，故B不符合题意； C．图中的两个气门都关闭，活塞向下运动，所以为做功冲程，即内能转化为机械能，故C符合题意； D．图中的两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，即机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选C。 【变式2-1】（2024·湖南·模拟预测）煤炭是一种重要的能源，判断煤炭品质的优劣，最科学的做法是检验煤炭的（    ） A．比热容 B．热值 C．密度 D．导电性 【答案】B 【详解】热值是燃料的一种特性，单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，说明该煤的热值越大，即优质煤炭，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式2-2】若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是利用 的方式减少汽缸的内能。 【答案】 1800 热传递 【详解】[1]四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，对外做功1次，汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速是1800 r/min。 [2]汽油机工作时，气缸温度升高，气缸把热量传递给水箱中的水，来达到降温的效果，这是通过热传递来改变内能的。 【变式2-3】（2021·湖南邵阳·二模）摩托车的汽油机工作时的热损失情况：汽缸散热损失、废气带走、机械摩擦损耗。则完全燃烧20g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得机械能为 J。 【答案】 【详解】某单缸摩托车的汽油机工作时的热损失情况是汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则该汽油机的热机效率为 η=1-30%-35%-10%=25% 完全燃烧20g汽油释放的热量为 Q放=mq=0.02kg×4.6×107J/kg=9.2×105J 获得的机械能为 W=ηQ放=25%×9.2×105J=2.3×105J 题型五 热机效率 ►考向01 热值及其相关计算 （1）对热值的理解 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。 （2）热值相关计算 解答是要注意干木柴完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。 【典题1】（2024·湖南常德·一模）学习热学知识后，两位同学设计了一个测定天然气热值的实验，取0.5kg水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，天然气表的初始示数为12.560m3，然后用天然气灶给水加热，当温度计的示数为80℃时，天然气表的示数为12.564m3，以下说法正确的是（　　） A．水吸收的热量为1.68×103J B．若水吸收的热量等于天然气完全燃烧放出的热量，天然气的热值为4.2×103J/m3 C．利用该方法测得的天然气的热值偏大 D．为了减小测量误差，锅的质量不宜太大 【答案】D 【详解】A．已知水的 水吸收的热量 故A错误； B．消耗液化气的体积 液化气完全燃烧放出的热量 热值 故B错误； C．因为在公式中，是天然气完全燃烧所放出的热量，而天然气完全燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，所以利用该方法测得的天然气的热值偏小，故C错误； D．若锅的质量太大，会吸收更多的热量，导致实验测量误差加大，故D正确。 故选D。 【变式1-1】【新能源】（2024·湖南长沙·二模）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 J。若有21%的热量被水吸收，可以使 kg的水从20℃升高到70℃。（液氢的热值q液氢＝1.4×108J/kg，水的比热容） 【答案】 1.4×108 140 【详解】[1]1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 Q=mq液氢＝1kg×1.4×108J/kg=1.4×108J [2]水吸收的热量为 水的质量为 【变式1-2】（2022·湖南郴州·中考真题）热水器将质量为20kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气0.15m3，在此过程中水吸收的热量是 J，热水器的热效率是 。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然气=3.2×107J/m3] 【答案】 87.5% 【详解】[1]水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（65℃-15℃）=4.2×106J [2]消耗的天然气完全燃烧放出的热量为 Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J 热水器的热效率为 ►考向02 热机效率及其计算 （1）对热机效率高的两种理解：1）当燃烧相同的燃料时，效率高的做的功多；2）当做的有用功相同时，效率高的消耗的燃料少。 （2）热机效率与功率的区别 热机效率 热机功率 定义 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比 单位时间内做的功 物理意义 反映热机对能量的利用 反映热机做功的快慢 定义式 （3）热值、比热容与热机效率综合：1）物质吸热时，利用比热容的概念计算吸收的热量；2）物质燃烧时，利用热值概念计算发出的热量；3）根据热机效率的概念计算待求物理量。 【典题2】（2023·湖南株洲·中考真题）某电动车电机工作的效率为95%，下列说法正确的是（　　） A．机械能转化为电能的比例为95% B．电能转化为机械能的比例为95% C．内能转化为电能的比例为95% D．电能转化为内能的比例为95% 【答案】B 【详解】电动车电机是将电能转化为机械能，为电动车提供动力。因此电动车电机工作的效率为95%是电能转化为机械能的比例为95%。故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式2-1】【新科技】（2022·湖南湘西·三模）如图所示，泰州街头永安行助力车以电机、电池作为辅助动力，拥有GPS+基站+Wifi多重定位和高效太阳能电池板，保证智能锁与运维平台的实时通讯，并根据骑行者脚踏力的大小，给予动力辅助，实现人力骑行、电机助力一体化。 （1）太阳能电池板可将光能转化为 能，GPS定位靠 传递信息； （2）已知整车质量27kg，双轮与地面的接触面积40cm2，则体重55kg的小虎骑行时车对地面的压强为 Pa； （3）该车所用电池电压为48V，工作时电流为4A，电动机线圈电阻为3Ω，则电动机工作时的效率是 %。 【答案】 电 电磁波 2.05×105 75 【详解】（1）[1]太阳能电池板工作时，消耗光能，产生电能，可将光能转化为电能。 [2]电磁波可以传递信息，电磁波可以在真空中传播，GPS定位系统是通过电磁波传递信息的。 （2）[3]小虎骑车时车对地面的压力等于人和车的总重力，压力为 F=G总=m总g=(m人+m车)g=(55kg+27kg)×10N/kg=820N 车对地面的压强 （3）[4]电动机的产生热量的功率为 PQ=I2R=(4A)2×3Ω=48W 消耗的总功率为 P总=UI=48V×4A=192W 电动机工作时的效率为 【变式2-2】（2021·湖南益阳·中考真题）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为5L的水壶装满水，水的初温是20℃，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是2365.02m3，水刚烧开时天然气表的示数变为2365.12m3，天然气的热值为3.2×107J/ m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 【答案】（1）1.68×106J；（2）3.2×106J；（3）52.5% 【详解】解：（1）水的质量 水吸收的热量 （2）天然气放出的热量 （3）天然气灶的效率 答：（1）水吸收的热量Q吸为； （2）天然气放出的热量为； （3）天然气灶的效率。 题型六 能量转化与守恒 ►考向01 能量的转化与转移 （1）能量转化类型的识别技巧：识别能量转化类型时要注意：一是弄清哪种形式的能减少，哪种形式的能增加，结果就是减少的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能；二是注意描述中的关键字，一般“动”字对应的是机械能，“热”字对应的是内能，“电”字对应的是电能。 （2）判断能量是转化还是转移关键在于分析能量的形式是否发生了变化。若能量的形式发生了变化，则为能量的转化；若能量的形式没有发生变化，则为能量的转移。 【典题1】【新情境】（2023·湖南娄底·中考真题）白鹤滩水电站是中国第二大水电站，2022年12月20日投产发电，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．船闸是人造连通器 B．水电站的发电机将水的电能转化为机械能 C．水坝建造成上窄下宽是依据流体压强与流速的关系 D．水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较小 【答案】A 【详解】A．船闸的两端开个口，底部相连通，是人造连通器，故A正确； B．发电机工作时的能量转化为：机械能转化为电能，故B错误； C．水坝建造成上窄下宽是由于同种液体深度越大，压强越大的缘故，故C错误； D．水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较大，质量相同时，水吸收或放出相同的热量，升高或降低的温度较小，故D错误。 故选A。 【变式1-1】（2024·湖南郴州·二模）白鹤滩水电站是中国第二大水电站，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．水奔涌而下的过程中，动能转化为重力势能 B．水电站附近道路有汽车限重标志，是为了防止汽车对路面压强过大而损坏道路 C．拦河大坝修成上窄下宽，是为了使大坝底部受到水的压强减小 D．水电站的发电机将电能转化为机械能 【答案】B 【详解】A．水奔涌而下的过程中，高度越来越低，重力势能减小，速度越来越大，动能增大，所以水的重力势能转化为动能，故A错误； B．水电站附近道路有汽车限重标志，是为了防止汽车对路面受力面积相同时，压力过大导致压强过大而损坏道路，故B正确； C．因为液体的压强随深度的增加而增大，所以拦河大坝设计成“上窄下宽”是由于深度越大，液体压强越大，故C错误； D．水电站的发电机将机械能转化为电能，故D错误。 故选B。 【变式1-2】（2023·湖南长沙·模拟预测）现在的电动汽车大多具有能量回收功能。在刹车或滑行时可以将汽车的 能转化为电能，为电池充电。有人认为，只要进行技术再革新，汽车就可以边行驶边发电不需要再充电了，永远运动下去，这种观念违背了 。 【答案】 机械 能量守恒定律 【详解】[1]在刹车或滑行时机械能减小，电动汽车大多具有能量回收功能，可以将汽车的机械能转化为电能，为电池充电。 [2]汽车边行驶边发电，但一定有能量损失，因为能量的转化和转移具有方向性，不能永远运动下去，所以这种观念违背了能量守恒定律。 ►考向02 能量守恒定律 解答此类问题的关键是：（1）根据能量守恒定律准确把握能量之间的关系；（2）观察物体运动过程中能量转化的形式以及量的关系。 【典题2】（2022·湖南长沙·一模）下列关于内能和能量守恒定律的说法中不正确的是（　　） A．汽车踩刹后很快停下来，机械能转化为内能 B．高温物体的内能一定比低温物体的内能大 C．能量在转化和转移的过程中总量保持不变 D．做功改变物体的内能是不同形式能之间的相互转化 【答案】B 【详解】A．汽车刹车后很快停下来，是通过增大刹车片和刹车盘之间的摩擦力，来使车辆减速，机械能转化为内能，故A正确，不符合题意； B．内能的大小与物体的质量和温度等有关，质量未知，故内能大小无法比较，故B错误，符合题意； C．根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移的过程中总量保持不变，故C正确，不符合题意； D．通过做功改变物体的内能，是不同形式的能相互转化，热传递改变物体的内能，是能的传递，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-1】下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．蓄电池总是将化学能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【答案】C 【详解】A．洗衣机工作时主要是将电能转化为机械能，故A错误； B．蓄电池在充电过程中是将电能转化为化学能储存起来，在放电过程中将化学能转化为电能，故B错误； C．用热水泡脚，是通过热传递的方式改变脚的内能使身体会感觉暖和的，这个过程是内能的转移过程，说明内能可以转移，故C正确； D．根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程，其总能量总保持不变，不会凭空消失，也不会凭空产生，故D错误。 故选C。 【变式2-2】（2023·湖南娄底·三模）将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，玻璃杯的内能 （填“增加”“减小”或“不变”）；人们经过长期探索，发现永动机不可能做成，是因为永动机违反了 定律。 【答案】 增加 能量守恒 【详解】[1]将热水倒进玻璃杯中，温度高的热水放出热量，温度低的玻璃杯吸收热量，水的内能减少，玻璃杯的内能增大。 [2]永动机指机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，不可能制成的原因是违反了能量守恒定律。 分层训练·巩固提升 基础巩固 一、单选题 1．【跨学科——物理与生产】（2024·陕西·中考真题）“芒种”过后，陕西关中等地区夏收进程已过半。如图，是烈日下联合收割机收麦的场景。下列说法不正确的是（   ） A．夏收时节气温越高，空气中的分子热运动越剧烈 B．阳光炙烤下的金色麦穗温度升高，其所含的热量变多 C．利用水冷系统给发动机降温，是因为水的比热容较大 D．阳光暴晒下的驾驶室温度升高，是通过热传递的方式增加了其内能 【答案】B 【详解】A．分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，故A正确，不符合题意； B．热量不能表述为“所含”，热量是一个过程量，只能表述为“吸收”或“放出”，故B错误，符合题意； C．利用水冷系统给发动机降温，是因为水的比热容较大，在同样情况下吸收的热量较多，故C正确，不符合题意； D．阳光暴晒下的驾驶室温度升高，是通过热传递的方式增加了内能，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．（2024·山东淄博·中考真题）如图，玻璃瓶内有少量水，用橡胶塞塞住瓶口，向瓶内打气，瓶塞跳起。下列说法正确的是（    ） A．向瓶内打气，通过热传递的方式改变瓶内空气的内能 B．瓶塞跳起时，瓶内空气温度降低，内能减少 C．瓶塞跳起时，瓶内出现“白雾”是汽化现象 D．瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同 【答案】B 【详解】A．向瓶内打气，是通过压缩空气做功改变瓶内空气的内能，故A错误； B．瓶塞跳起时，空气对瓶塞做功，将内能转化为瓶塞的机械能，所用瓶内空气内能减少，温度降低，故B正确； C．瓶塞跳起时，烧瓶内出现的白雾是水蒸气液化形成的小水滴，故C错误； D．热机压缩冲程中把机械能转化成内能，瓶塞跳起过程内能转化为机械能，能量的转化不同，故D错误。 故选B。 3．（2024·江苏淮安·中考真题）端午节期间，小明在家煮粽子，厨房里粽香四溢．这个现象主要说明（    ） A．分子间有引力 B．分子间有斥力 C．分子间有空隙 D．分子是运动的 【答案】D 【详解】煮熟的粽子散发出香味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．（2024·山东泰安·中考真题）关于下列四幅图的说法中，正确的是（    ） ①如甲图，试管中的水在升温过程中是通过热传递的方式增加内能的 ②如乙图，两块表面光滑的铅块紧压后，下方可挂起重物，说明分子间有引力 ③如丙图，燃气推动活塞向下运动，活塞的机械能转化为燃气的内能 ④如丁图，水沸腾时不断吸收热量，温度保持不变 A．只有①③正确 B．只有①②④正确 C．只有②④正确 D．①②③④都正确 【答案】B 【详解】①如甲图，酒精灯给水加热，水吸收热量，是通过热传递的方式使试管内的水内能增大，故①正确； ②分子间同时存在相互作用的引力和斥力，如乙图，两块表面光滑的铅块紧压后，下方可挂起重物，说明分子间有引力，故②正确； ③如丙图，燃气推动活塞向下运动，是做功冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能，故③错误； ④如丁图，用酒精灯给水加热，水沸腾时不断吸收热量，温度保持不变，故④正确。 故B正确，ACD错误。 故选B。 5．【新能源】（2024·山东济南·中考真题）完全燃烧1g液态氢能释放出的热量，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 【答案】C 【详解】由于完全燃烧1g液态氢能释放出的热量，是完全燃烧1g汽油释放热量的3倍，即相同质量的液态氢和汽油完全燃烧，液态氢能放出更多的热量，所以液态氢比汽油的热值大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将电能转化为机械能 B．水能是一次能源，电能是二次能源 C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 【答案】B 【详解】A．水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误； B．水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确； C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误； D．虽然机械能和电能可以相互转化，但是转化是有条件的，所以能量转化是有方向性，故D错误。 故选B。 二、填空题 7．（2024·陕西·中考真题）如图1，将水桶平放在地面上，向桶中倒入少量酒精，点燃酒精后，水桶向后喷出燃气并加速向前运动，此过程中，内能转化为 能，该能量转化过程与汽油机 冲程的相同；燃气停止喷出后，迅速堵住水桶口，在 的作用下，水桶变扁，如图2所示。 【答案】 机械 做功 大气压 【详解】[1][2]酒精燃烧时将化学能转化为内能，当水桶向后喷出燃气并加速向前运动时，燃气对水桶做功，此过程中内能转化为机械能，该能量转化过程与汽油机做功冲程的相同。 [3]燃气停止喷出后，迅速堵住水桶口，桶内气压减小，水桶在外界大气压的作用下，水桶被压扁。 8．（2024·山东日照·中考真题）有一种小型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是300r/min，每分钟消耗汽油5g。则该内燃机的功率是 W，机械效率是 。（） 【答案】 1250 32.6% 【详解】[1]因单缸四冲程汽油机满负荷工作时，一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，已知飞轮的转速是300r/min，所以，每分钟共有150个工作循环，对外做功150次，则单缸四冲程汽油机满负荷工作1min做的功 该汽油机的功率 [2]每分钟消耗5g汽油，5g汽油完全燃烧释放的热量 满负荷工作时这种汽油机把内能转化为机械能的效率 9．【前沿科技】（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为 ，氢气燃烧放出的热量为 J，利用氢能的效率为 。（） 【答案】 75 【详解】[1]汽车行驶的平均速度为 [2]氢气燃烧放出的热量为 [3]牵引力做功为 则利用氢能的效率为 10．（2024·山东东营·中考真题）取质量相同、初温相同的两种物质的粉末状样品a和b，用完全相同的加热装置同时对a、b加热，它们的温度随加热时间变化的图像如图所示。由图可知，物质a的比热容 （选填“大于”或“小于”）物质b的比热容；在t1～t2时间内，物质b的内能 （选填“增加”“减少”或“不变”）。（样品受热均匀，不计热损失） 【答案】 大于 增加 【详解】[1]由图可知，对a、b两物质加热，使两物质升高相同的温度，a物质加热的时间长，a物质吸收的热量多，a物质吸热能力强，则a物质的比热容大。 [2]在t1～t2时间内，物质b的温度保持不变，可能处于熔化过程中，由于物质b不断的吸收热量，则内能会增加。 11．（2024·山东德州·中考真题）炎热的夏天路面被晒得发烫，这是通过 的方式改变内能，人们通过在城市中心修建人工湖来调节气温是利用了水的 大。 【答案】 热传递 比热容 【详解】[1]路面被晒得发烫，热量从太阳传递给路面，这是通过热传递的方式改变内能。 [2]水的比热容较大，和相同质量的其他物质相比，吸收或放出相同的热量，水的温度变化更小，因此修建人工湖可以调节气温。 12．（2024·海南·中考真题）饱满的稻谷将稻秆压弯了说明力可以改变物体的 （选填“运动状态”或“形状”）；我们能闻到稻谷清香的气息是因为分子总在 。 【答案】 形状 不停地做无规则运动 【详解】[1]稻秆受到稻谷对它的力的作用，稻秆变弯即它的形状发生了改变，这说明力可以改变物体的形状。 [2]我们能闻到稻谷清香的气息，这是扩散现象，是因为分子总在不停地做无规则运动。 13．（2023·甘肃武威·中考真题）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。 【答案】 方向 保持不变 【详解】[1]汽车在刹车过程中，机械能可以自发地转化为地面和轮胎的内能，但这些内能将无法自发地转化为汽车的机械能，这说明自发的能量转化过程是有一定方向性的。 [2]由能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，能的总量保持不变。 三、实验题 14．【科学实践】（2023·内蒙古通辽·中考真题）如图所示，在“比较不同物质吸热情况”的实验中，各取质量为50g、初温为20℃的水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔1min记录一次数据，如下表所示。 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 食用油 1 0. 5 54 水 1 0. 5 35 2 1. 0 88 2 1. 0 50 3 1. 5 122 3 1. 5 65 （1）分析实验数据可知， （选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强； （2）实验中主要用到的科学探究方法有控制变量法和 法； （3）根据表中记录的数据，则2min内食用油吸收的热量是 J，所使用的酒精灯的加热效率为 （q酒精=3.0×107J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)）。 【答案】 水 转换 6.3×103 21% 【详解】（1）[1]由表中数据可知，相同质量的水和食用油，吸收相同热量时，食用油的温度变化量更大，故可知水的吸热能力更强。 （2）[2]实验中为了控制无关变量，应控制水和食用油的质量和初温相同，故运用了控制变量法，将水和食用油吸收热量的多少转化为加热时间，运用了转换法。 （3）[3][4]因2min内水和食用油吸收的热量相同，故由Q=cmΔt可得 Q吸=c水m水Δt水=c油m油Δt油=4.2×103J/(kg·℃)×0.05kg×(50℃-20℃)=6.3×103J 由Q=mq可得，酒精完全燃烧释放的热量为 Q放=m酒精q酒精=1×10-3kg×3.0×107J/kg=3.0×104J 故可得所使用的酒精灯的加热效率为 15．（2022·山东威海·中考真题）为了定量研究机械能和内能之间的转化是否遵循能量守恒定律，小明利用图所示装置进行实验。重物A在下落的过程中通过滑轮、轻绳带动容器中的金属叶片与水摩擦生热，使容器中的水温度升高了，则水的内能增加 J；经过多次实验，发现重物A的机械能减少量总是稍大于水的内能增加量，为了使此装置的机械能更多的转化为水的内能，你建议小明采取的措施是 。[重物A的质量及每次下落高度保持不变，] 【答案】 420 见解析 【详解】[1]的水温度升高了，根据知，水的内能增加 [2]重物A的机械能减少量，一部分机械能使滑轮克服摩擦做功，一部分转化为水的内能，同时水在吸热的同时，也在放热，所以可采取措施减小热量散失、保温、减小滑轮轮轴的摩擦 、用轻质量的绳子等。 16．（2022·江苏泰州·中考真题）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中 （1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于 ； （2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是 ； （3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作： ①先点燃酒精，再点燃碎纸片； ②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数； ③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数； 小红认为上述操作中，操作 是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是 。 【答案】 质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 温度计液泡没有浸没在水中 ② 燃烧过程中有热量损失 【详解】（1）[1]燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。 [2]根据，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。 （2）[3]使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。 （3）[4]保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，但燃料燃烧速度未知，被燃烧的燃料质量不一定相等，故②错误。 [5]燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。 四、计算题 17．（2024·甘肃兰州·中考真题）小亮用电热水壶将质量为1.5kg、初温为20℃的水加热到80℃，在只有电热水壶工作的情况下，他观察到家中标有“”的电能表的指示灯在240s内闪烁了144次，已知水的比热容为。求： （1）水吸收的热量； （2）电热水壶的实际功率； （3）电热水壶的工作效率。 【答案】（1）3.78×105J；（2）1800W；（3）87.5% 【详解】解：（1）水吸收的热量为 （2）给水加热过程中，电热水壶消耗的电能是 电热水壶的实际功率 （3）电热水壶的工作效率 答：（1）水吸收的热量为3.78×105J； （2）电热水壶的实际功率为1800W； （3）电热水壶的工作效率为87.5%。 18．（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。 【答案】（1）90km/h；（2）9×108J；（3）40% 【详解】解：（1）汽车的平均速度 （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 （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 答：（1）汽车的平均速度为90km/h； （2）汽油完全燃烧放出的热量为9×108J； （3）汽车发动机的效率为40%。 能力提升 一、单选题 1．（2021·四川成都·中考真题）小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（　　） A． B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力 C．0~8min乙吸收的热量为 D．该酒精灯的加热效率为28% 【答案】C 【详解】ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。 升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J 两种液体在相同时间吸收的热量相同，那么乙在8min内吸收的热量为3.36×104J。乙从20℃升温至100℃，所需时间为4min，吸收的热量 那么乙的比热容 故AB错误，C正确； D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量 消耗的酒精放出的热量 Q放=m酒精q酒精=0.004kg×3×107J/kg=1.2×105J 那么酒精灯的加热效率 故D错误。 故选C。 2．（2024·四川成都·一模）用同样的酒精灯加热初温相同（未知）、质量均为100g的两种物质甲、乙，已知6~8min消耗酒精的质量为0.4g，它们的温度随时间变化的图像如图所示，物质甲、乙单位时间吸收的热量相等，物质甲的比热容为，酒精的热值为（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法正确的是（　　） A．物质甲的沸点一定为80℃，物质乙的沸点一定为40℃ B．0~6min酒精灯对物质甲的加热效率约为33.3% C．物质甲、乙的初温为20℃ D．物质乙的比热容为 【答案】B 【详解】A．由图示知，甲和乙都温度保持不变的情况，而晶体在熔化时，温度不变，液体沸腾时，温度也保持不变，而甲和乙的物态未知，无法判断甲和乙在加热过程的状态，故A错误； B．由图示知，甲在6min到8min，温度变化为 在这2min内，甲吸收的热量 消耗酒精放出的热量 甲和乙单位时间吸收的热量相等，酒精燃烧放出的热量相等，所以0~6min，酒精灯对甲的加热效率 故B正确； C．0~6min这6分钟内，吸收的热量是6min~8min内吸收热量的3倍，即 则甲的初温 故C错误； D．甲和乙和初温相同，则乙在0~6min升温40摄氏度，吸收的热量为12000J，乙的比热容 故D错误。 故选B。 二、填空题 3．【跨学科——物理与生活】（2021·黑龙江大庆·中考真题）某商场自动感应门俯视图如图所示，以O为圆心半径为2m的虚线圆为感应区，即当有物体进入虚线圆内时，宽度均为2m的两扇感应门立即向两边以的速度匀速开启。某次，商场工作人员推动宽为D=40cm的货物在水平地面上匀速通过该门，货物的中央始终在门的中心线s上，该过程中货物受到的地面支持力与货物受到的 是一对平衡力；推动货物过程中会有摩擦生热，摩擦生热是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变内能的；为能安全通过，工作人员匀速推动货物的速度应不超过 m/s。 【答案】 重力 做功 1m/s 【详解】[1]该过程中货物受到的地面支持力与货物受到的重力，大小相等、方向相反、作用在一条直线上，并且作用在一个物体上，是一对平衡力。 [2]推动货物过程中地面与货物摩擦，摩擦力做功，会有热量产生，摩擦生热是通过做功方式来改变内能的。 [3]为能安全通过，当货物到达门口时，门至少开启0.4m，即货物的宽度，门向两边以的速度匀速开启，需要的时间为 工作人员匀速推动货物的速度 三、计算题 4．（2021·辽宁营口·中考真题）国产某品牌SUV汽车，质量为1.8t，轮胎的着地面积是0.06m2，在水平公路上，以72km/h的速度匀速行驶100km，发动机的功率恒定为30kW。（g取10N/kg，q=4.5×107J/kg）求: （1）该车静止在水平地面上时对地面的压强； （2）该车匀速行驶时的牵引力和行驶100km牵引力做的功； （3）若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能，该车行驶100km需要汽油多少千克。（结果保留一位小数） 【答案】（1）；（2），；（3） 【详解】解：（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强 （2）该车匀速行驶时的牵引力 行驶100km牵引力做的功 （3）该车行驶100km需要汽油 答：（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强为； （2）该车匀速行驶时的牵引力为，行驶100km牵引力做的功为； （3）若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能，该车行驶100km需要汽油。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！第 1 页 共 72 页 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$