寒假分层作业 第十二章内能与热机 2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

2024-2025学年度沪粤版物理九年级上册寒假分层作业-第十二章内能与热机 一、本章知识梳理 12.1 认识内能 1.内能：物体内所有的分子动能和分子势能的总和 （1）分子动能：分子由于运动而具有的能 （2）分子势能：分子之间存在相互作用力而具有的能 2.分子：（1）永不停息做无规则运动 （2）扩散现象：两种不同物质可以自发的彼此进入对方 （3）分子间存在引力、斥力 （4）分子间有间隙 （5）随着温度的变化，温度越高，运动越激烈；温度是指物体的冷热程度 3.对内能的解释： （1）内能是一个状态量。 （2）一切物体在任何情况下都有内能。（同质量同温度的水和冰， 水的内能大于冰的内能） （3）内能具有不可测量性 4.决定内能大小的因素：温度 质量 状态 5.改变物体内能的方式 （1）做功：外界对物体做功，内能增加；物体对外界做功，内能减少 （2）热传递：传导、对流、辐射 热传递是把内能从温度高的物体传递给温度低的物体 6.能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式 转化另一种形式；或者从一种物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中， 能量总量保持不变 7.重要结论：物体的温度升高，内能一定增加 12.2 热量与热值 1.热量：在热传递过程中物体内能改变的多少 符号：Q 单位：J 焦耳 2.物理意义：表示内能转移的量度 3.物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少 4.热量是过程量。用“吸收热量”“放出热量”等表述，不能用“具有热量”“含有热量”表述 5.热量：冰块吸热融化。 温度：天气很热。 内能：摩擦生热 6.热值：把 1Kg 某种燃料在完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比 单位：J/Kg 符号： q 公式： （q为热值，Q为热量，m为质量，V为体积） 8.热量是从温度高的物体传到温度低的物体 9.热值是燃料本身的一种属性 10.热效率： 12.3 研究物质的比热容 1.定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量 2.符号：c 单位：J/（Kg · ℃) 读作：焦每千克摄氏度 公式： (c为比热容，m为质量，为温度变化量，Q为热量) 3.比热容是物质本身的一种属性 4.经验总结：温度变化快的物体，比热容小，比如铁，石头，油 （适合做散热器） 经验总结：吸热能力强的物体，比热容大，比如水 （适合做冷却液） 5.热值实验（不同燃料的热值）和比热容实验（不同物质的吸热能力） ①热值实验选用图甲乙。液体a的质量和初始温度相同，燃料1和燃料2的质量相同。整体实验方法是控制变量法。 通过比较温度计示数来反映燃料完全燃烧放出热量的多少，此处为转换法。 ②比热容实验选用图甲丙。两图加热源相同，a和b的质量和初始温度相同。整体实验方法是控制变量法。 通过比较加热时间来反映两种液体吸热的多少，此处为转换法。 通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱，此处为转换法。 上图中: A温度变化快，比热容小。B温度变化慢，比热容大。 实验结论：升高相同的温度时，加热时间长的吸热能力强 加热相同的时间时，温度变化小的吸热能力强 6.经典例题：冬天即将来临，学校积极创造条件为学生供应开水．在这个过程中，若用锅炉将300 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，燃烧了11.2 kg的煤，求：［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤＝3×107 J/kg］ (1)锅炉内300 kg的水吸收的热量； (2)此锅炉的效率； 解：(1)由Q＝cm得水吸收热量： Q吸＝c水m水＝4.2×103 J/(kg·℃)×300 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.008×108 J (2)由Q＝qm得煤放出热量： Q放＝q煤m煤＝3×107 J/kg×11.2 kg＝3.36×108 J； 此锅炉的热效率： 12.4 热机与社会发展 1.热机：包括蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气式发动机、火箭发动机 2.能量转化：燃料化学能 内能 机械能 3.汽油机：用汽油作燃料。 柴油机：用柴油做燃料。 4.组成与作用： ①汽油机吸入汽油和空气混合物。柴油机只吸入空气。 ②汽油机是点燃式，有火花塞。 柴油机是压燃式，有喷油嘴。 ③汽油机比较轻巧，噪音较低，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。柴油机热机效率高，比较笨重，功率大，噪声大。主要应用在载重汽车、火车、拖拉机、坦克、轮船上。 5.汽油机工作原理： （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，将汽油和空气的混合物吸入气缸 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩混合物，使混合物温度升高，内能变大（机械能转化为内能） （3）做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生火花，汽油猛烈燃烧，形成高温高压的气体推动活塞对外做功，温度降低，内能减小（内能转化为机械能） （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。 四冲程内燃机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，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来完成。 6.一个周期包括：四冲程两转一做功 （有四个冲程，曲轴转动两周，活塞对外做一次功） 7.热机效率：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 热机效率： ——————基础提升---------- 1．下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越少，效率就越高 B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体 C．同一种物体，温度降低得越多，放出热量就越多 D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害 2．下列关于比热容的说法正确的是（　　） A．物质的温度越高，比热容越大 B．物质的质量越大，比热容越大 C．比热容的大小与物质的种类和状态有关 D．物质吸收的热量越多，比热容越大 3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（   ） A．温度相同的两个物体间也能发生热传递 B．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 C．0℃的水变成0℃的水蒸气，温度不变，内能不变 D．30℃的水比20℃的水所含的热量多 4．用相同的装置分别对甲、乙两种物质同时持续加热，其温度随时间变化的图像如图所示，若不计热量损失，下列说法正确的是　　 A．甲物质的沸点一定是 B．乙物质的熔点一定是 C．甲、乙两种物质在内吸收的热量一定相同 D．乙物质的比热容一定大于甲物质的比热容 5．根据下表的数据，下列判断正确的是（   ） 比热容： 煤油，冰 铝 水 铜 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．200克水的比热容和100克水的比热容相等 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化的比较大 D．一般情况下，我们把1kg的水加热至沸腾，水需要吸收的热量为 6．如图所示是四冲程汽油机工作过程中的某一冲程的示意图。关于这一冲程，下列说法中正确的是（　　） A．这是吸气冲程，气缸内吸进混合气体 B．这是压缩冲程，把机械能转化为内能 C．这是做功冲程，把内能转化为机械能 D．这是排气冲程，排出气缸中的废气 7．以下关于热量、内能和热机的说法中正确的是（   ） A．四冲程汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能 B．内燃机一个工作循环做功两次，曲轴转动两周，活塞往复一次 C．气体吸收热量以后对外做功，内能一定增加 D．做功冲程，吸气冲程，压缩冲程，排气冲程都是靠飞轮惯性来完成的 8．对于图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的质量增加 B．图乙：瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶口白雾的形成是汽化现象 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小 D．图丁：该过程为内燃机的做功冲程，将机械能转化为内能 ---------------能力提升------------- 9．北方的冬天用暖气取暖是通过 的方式改变物体内能的；从滑梯上滑下时，臀部会有灼热感，这是通过 的方式改变物体内能的，该过程的能量转化为 。 10．将质量为10kg的水由10℃加热到30℃，吸收的热量是 J；若这些热量的60%由酒精完全燃烧提供，则至少需要完全燃烧 g酒精。[水的比热容是（，酒精的热值是] 11．端午节，蒸粽子是我国的习俗，蒸粽子时要利用水沸腾产生的蒸汽进行加热。若将3kg的水加热到沸腾，水温升高了60℃，则水吸收的热量为 J；若采用煤炉加热，且煤炉加热水的效率为40%，则需要完全燃烧煤的质量为 kg。[已知，] 12．汽油的热值为4.6×107 J/kg，现有汽油2 kg，选其中一半完全燃烧，剩余汽油的热值是 J/kg，物理意义是 。 13．汽油机将机械能转化为内能的是 冲程，若单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1 800 r/min，此汽油机在每秒钟做功 次。汽油机的气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过 的方式改变水的内能。 14．将一根铁丝用手快速反复弯折，铁丝弯折处会发热，时间越长，铁丝弯折处温度越高，这个实验说明 可以改变物体的内能；冬天晒太阳能“取暖”，说明 可以改变物体的内能。 15．课本插图解释： (1)图（a）为空气压缩引火仪，需 （迅速/缓缓）压下活塞能使棉絮点燃； (2)图（b）中球摆动幅度越来越小的原因是此过程中机械能总量 （守恒/不守恒）； (3)图（c）中塞子喷出能量转化与汽油机 冲程一致。 16．如图甲所示，小明用两个完全相同的电加热器，分别对初温均为20℃的a、b两种液体持续加热，a液体的质量小于b液体的质量。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图像，由图可以推断a液体的沸点 b液体的沸点；若不计热量散失，a液体的比热容 b液体的比热容，理由是 。 17．某单缸四冲程内燃机的一个冲程剖面图如图。由图可知，该内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”），该冲程是 冲程。若该内燃机的一个工作循环对外做功35J，则燃料完全燃烧放出的热量一定 （选填“大于”“等于”或“小于”）35J。 18．如图所示，是用相同加热器加热质量相等、初温相同的甲、乙两种不同液体时（忽略散热）得到水温与加热时间的图线。则甲、乙两种液体比热容之比是 。在甲、乙两种液体加热时间相同时，温度升高量之比是 ；所以比较适用于冷却物体是 （选填“甲”或“乙”）液体。 19．如图所示为汽车发动机的压缩冲程，若飞轮的转速为，在内，汽油机做功 次；若汽车所受牵引力为，匀速直线行驶，完全燃烧汽油，该发动机的工作效率是 。（） 20．在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”，当出现如图所示风向时，通常发生在 （选填“白天”或“夜晚”），且海水温度 （选填“较高”或“较低”） 21．夏天，柏油马路的温度往往比湖水高得多，这是由于水的比热容较 ，洒水车在洒水过程中，车箱内的水逐渐减少，水的比热容将 （选填“增加”“不变”或“减少”）。 22．汽油通常从石油中提炼而成，现有汽油0.01kg，完全燃烧，汽油放出的热量是 J；若上述放出的热量全部被水吸收，温度升高10℃（未沸腾），则水的质量为 kg（保留整数）；若汽油燃烧了一半之后，其热值 （选填“变化”或“不变”）。（汽油的热值） 23．夏日荷塘里荷花盛开，微风吹过，飘来阵阵花香，这是 现象。如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是 。 ---------拓展突破----------- 24．利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下： (1)在两烧杯中分别装入初温相同且 （选填“质量”或“体积”）相等的沙子和水；用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，搅拌的目的是 。 (2)组装图甲所示实验器材时应 （选填“自下而上”或“自上而下”）。时，温度计显示水的温度如图乙所示，其读数为 ℃。 (3)每隔相同的时间记录一次温度，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图丙所示。分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 ；由此可见， 的比热容较大。若使两者升高相同的温度，通过比较 来判断物质的吸热能力。 25．如图所示，甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是10g。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验。 (2)在“比较不同燃料的热值”的实验中，是通过观察 比较燃料燃烧放出热量的多少。 (3)为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为多余的是______。 A．燃料的质量 B．采用的加热方式 C．液体a和液体b的质量 D．盛放液体a和液体b的容器 (4)在比较液体a和液体b的吸热能力，甲同学认为液体a和液体b的初温必须相同，乙同学认为液体a和液体b的初温可以不同，你支持 的观点，理由是 。 (5)根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图丁所示，分析图象可知液体 （选填“a”或“b”）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比 。 26．小红用天然气灶烧水，将20kg、初温为20℃的水烧到100℃，燃烧了的天然气。已知水的比热容是，天然气的热值为，求： (1)水吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)天然气灶烧水的效率。 27．一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.0L。汽车匀速行驶时受到的牵引力，已知汽油密度，汽油热值。求： (1)消耗的汽油完全燃烧可放出的热量； (2)这段时间内汽车的牵引力做功的功率。 28．物理兴趣小组的同学用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为，煤的热值约为。求： (1)煤完全燃烧产生的热量； (2)水吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 寒假分层作业 参考答案 1．D 2．C 3．B 4．C 5．BC 6．B 7．A 8．C 9． 热传递 做功 10． 8.4×105 16.8 11． 0.63 12． 4.6×107 1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J 13． 压缩 15 热传递 14． 做功 热传递 15．(1)迅速 (2)不守恒 (3)做功 16． 高于 大于 17． 汽油机 做功 大于 18． 乙 19． 20 30% 20． 夜晚 较高 21． 大 不变 22． 11 不变 23． 扩散 35% 24．(1) 质量 使沙子和水均匀受热 (2) 自下而上 39 (3) 沙子 水 加热时间 25．(1) 甲乙 甲丙 (2)温度计示数的变化 (3)A (4) 乙同学 根据，物质质量和吸收的热量相同时，只需要比较物质温度的变化量即可，初温是否相同不影响 (5) a 2:1 26．(1)6.72×106J； (2)1.05×107J； (3)64% 解：（1）水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）燃气灶烧水的效率 27．(1)3.45×107J (2)1.2×104W 解：（1）消耗汽油的体积 V=1.0L=1.0dm3=0.001m3由可得汽油的质量 m=ρV=0.75×103kg/m3×0.001m3=0.75kg汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=0.75kg×4.6×107J/kg=3.45×107J （2）汽车的速度 v=72km/h=20m/s行驶时间 t=10min=600s由可得汽车行驶的路程 s=vt=20m/s×600s=1.2×104m牵引力做的功 W=Fs=600N×1.2×104m=7.2×106J牵引力做功的功率 28．(1)6×107J； (2)2.52×106J； (3)4.2% 解：（1）煤完全燃烧产生的热量 （2）如图，加热6min水的温度升高 则水吸收的热量为 （3）煤炉烧水时的热效率 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$