第十五章 内能及其利用-2025年中考物理一轮复习专题讲练

第十二讲　机械能和内能 第2节　内能及其利用 2025年中考物理一轮复习专题讲练 机械能 和内能 一、内能 (1)定义：构成物体的所有分子，其热运动的__________和____________的总和，叫做物体的内能．单位为焦耳，符号为______． 动能 分子势能 J (2)主要影响因素 ①同一个物体，在相同物态下，温度越高，分子热运动越________，内能越________；温度降低时，内能________． ②在温度、物质种类、状态相同的情况下，质量越大，内能越______． 剧烈 大 减小 大 一切物体，不论温度高低，都具有内能． 知识精讲 2.热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量．(人教) 3.改变物体内能的方式 转移 低 高 低 转化 增大 减小 方式 实质 条件 方向 说明 热传递 能量的______ 存在温度差(吸热或放热) 由高温物体转移到______温物体或从物体的______温部分转移到____温部分 做功和热传递对改变物体的内能是等效的，一个物体温度升高，有可能是对物体做了功，也有可能是发生了热传递 做功 能量的______ 物体对外做功或外界对物体做功(摩擦、压缩等) 对物体做功，物体的内能______；物体对外做功，物体的内能______ (均选填“增大”或“减小”) RJ九年级P8图13.2－4 你有过这些体验吗？这是为什么？ 为什么冬天人们常搓手？ 下滑时有什么感觉？ 空气推动塞子时，内能减少 RJ九年级P9图13.2－5乙 做功改变物体的内能 二、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________表示． 2.公式： Q表示________，单位是J. c表示________，单位是J/(kg·℃). m表示质量，单位是kg. Δt＝t－t0，t0表示初温，t表示末温，单位是________． c 热量 比热容 ℃ 3.理解 (1)比热容是物质的一种属性，与物质的种类和状态有关，与质量、体积、温度等无关． (2)不同物质的比热容一般不同 ①质量相同的不同物质，当吸收或放出相同热量时，比热容________的物质温度变化较小； ②质量相同的不同物质，当温度的变化量相同时，比热容________的物质吸收或放出的热量多． 大 大 4.水的比热容 (1)水的比热容是____________________，它的物理意义：________的水温度升高(或降低)________所吸收(或放出)的________为4.2×103 J． (2)应用：调节气温(人工湖)、取暖(水做传热介质)、冷却剂等． 5.温度变化时热量的计算：温度升高时Q吸＝cm(t－t0)，温度降低时Q放＝cm(t0－t). 4.2×103 J/(kg·℃) 1 kg 1 ℃ 热量 三、热机 1.定义：利用________做功的机械．如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等． 2.工作原理：化学能―→内能―→机械能 内能 3.四冲程汽油机的工作过程 关闭 关闭 关闭 关闭 未点火 点火 向上 向下 压缩冲程 做功冲程 机械 内 内 机械 两 两 一 做功 冲程示意图 进气门 打开 ________ ________ 关闭 排气门 关闭 ________ ________ 打开 火花塞 未点火 ________ ________ 未点火 活塞运动方向 向下 ________ ________ 向上 工作冲程 吸气冲程 ________ ________ 排气冲程 能量的转化 — ________能→________能 ________能→________能 — 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． 四、燃料的热值 1.定义：某种燃料______________放出的热量与其质量之比，叫做热值，用符号______表示． 2.单位：焦每千克，符号是________；焦每立方米，符号是J/m3. 3.特点：热值是燃料的一种属性，与其形状、体积、质量、是否充分燃烧无关，只与燃料的________有关． 4.燃料完全燃烧时放出的热量 (1)当q的单位为J/kg时，Q＝mq　适用范围：固体、液体 (2)当q的单位为J/m3时，Q＝qV　适用范围：气体 完全燃烧 q J/kg 种类 五、热机的效率 定义：热机工作时，用来做________的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量________，叫做热机的效率． 六、能量的转化及守恒 1.能量守恒定律：能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持________． 2.能量的转化、能量的转移，都具有____________． 有用功 之比 消灭 产生 不变 方向性 判断下列说法的正误. ✕ ✕ ✕ ✕ ✕ √ √ ✕ √ 基础小实验 直线传播 命题点　模块知识综合(用纸杯做不同实验) 1. 如图甲，在纸杯口蒙上一层薄纸巾，纸杯底部中央戳一个小孔，让小孔对准“F”光源，可在薄纸巾上观察到倒立的“F” 图样，这是由于光的 形成的； 第1题图 大气压(或大气压强) 内能 如图乙，纸杯中装满水，用硬卡片盖住杯口，用手压住卡片，倒置纸杯，手离开卡片后，卡片不掉落，证明了 的存在；如图丙，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. 第1题图 惯性 相同 固体 第1题图 【拓展】如图丁，用手迅速抽出杯子下的纸时，上面的纸杯不会翻倒且 在原位置未动，这是由于纸杯具有 ；如图戊，两位同学用纸杯 和棉线制成了一个“土电话”，他们站在相距较远的地方，在不使用 “土电话”时，其中一位同学小声讲话，另一位同学听不见；使用“土 电话”时保持声音响度和距离与上次 (选填“相同”或“不 同”)进行通话，此时能听到对方的声音，说明 (选填“固体” 或“气体”)能传播声音，且传声效 果更好. 　比较不同物质吸热的情况[2020.18(3)] 教材重点实验 (1)待加热物质的要求：质量相等. (2)相同规格的酒精灯的作用：使相同的时间内，两种被加热物质吸收的 热量相同. (3)测量仪器：温度计、秒表、天平. 1. 实验装置(如下图) 实验 2. 实验方法 通过 反映物质吸收热量的多少. 3. 实验结论 不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般 ⁠； 不同物质，在质量相等、吸收的热量相同时，升高的温度一般 ⁠. 加热时间 不同 不同 一题多设问 例　为研究水和沙子的吸热能力，实验小组同学用如图甲、乙所示的装置 进行实验探究. (1)本实验中，除了图中所给的实验器材外，还需要的测量工具 是 和 ⁠. (2)实验前，在两个完全相同的烧杯中分别装入初温和 (选填“质 量”或“体积”)均相同的水和沙子，选择规格相同的酒精灯进行加热， 其目的是 1 ⁠. 天平 秒表 质量 使水和沙子在相同时 间内吸收的热量相同 (3)调整好装置后开始实验，加热过程中，用玻璃棒不断地搅拌是为了使 水和沙子 ⁠. (4)当水和沙子吸收相同的热量时，可以通过比较 (选填 “加热时间”或“温度变化量”)来判断它们吸热能力的强弱. 受热均匀 温度变化量 例题图 (5)实验过程中小组成员每隔1 min测量一次水和沙子的温度，并将实验数 据记录在下表中.其中第4 min时盛有沙子的烧杯中温度计的示数如图丙所 示，此时沙子的温度为 ℃. 36 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 24 28 32 水 20 21 22 23 24 (6)请在图丁中画出水和沙子温度随时间变化的图像，分析可得：其他条件相同时，加热相同时间， 的温度变化较大， ⁠的吸热能力较强. 沙子 水 水 沙子 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 24 28 32 水 20 21 22 23 24 (7)分析实验数据可知，当它们升高相同的温度时， ⁠需要吸收的热 量更多， 的比热容更大.(均选填“水”或“沙子”) 水 水 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 24 28 32 水 20 21 22 23 24 (8)实验结束后，小组成员认为实验中水和沙子初温不同 也可以完成实验(忽略散热的影响)，你认为他们的说法是 (选填 “正确”或“错误”)的，原因是： ⁠. 正确 实验中比较的是温度的变化量 热源稳定，更容易控制相同时间内 水和食用油吸收的热量相同(合理即可) 真题、副题及变式 D A. 通过渗水缓解城市热岛效应与水的比热容较小的特性有关 B. 减弱车辆行驶时产生的噪声是在人耳处进行的 C. 路面反光是因为发生了漫反射 D. 路面呈微小凹凸是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的 命题点 1 　比热容与热值(10年9考，多结合其他知识综合考查) A 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 　热学知识综合题(10年9考，多结合其他知识综合考查) 命题点 2 D A. 刚出锅的槐花麦饭很烫，是因为麦饭含有的热量多 B. 槐树叶看上去呈绿色，是因为叶子吸收了绿光 C. 小明在行驶的车上看到槐树向后运动，是以地面为参照物的 D. 槐花香气四溢，是因为分子在永不停息地做无规则运动 B 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. 阳光曝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 第4题图 C A. 茶杯受到的重力与桌面对它的支持力是相互作用力 B. 热茶暖手是通过做功改变物体的内能 C. 茶香袭人是因为分子在永不停息地做无规则运动 D. 绿色的茶叶吸收绿光 第5题图 C 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 7. (2021陕西14题3分)2021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. 升高 内 向上 附：在载荷一定的情况下，为使长征五号遥四运载火箭获得足够大的飞行能 量，选用的燃料应该具有较大的 .(2019陕西24题) 热值 8. (2024副题13题3分)如图甲，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，如图乙所示. 机械 做功 大气压强(或大气压) 第8题图 9. [2019副题30(2)题1分]如图所示，迅速下压活塞，硝化棉立即燃烧，表 明 可以改变物体的内能. 做功 命题点 3 　基础小实验[2020.18(3)] 第9题图 10. [2020陕西18(3)题2分]如图是探究不同物质吸热升温现象的实验装置. 将质量和初温都相同的a、b两种液体，分别装入鸳鸯锅左右两侧锅体中 (中间隔挡加装了隔热层)，用电磁炉加热.该装置可以较好地控制a、b两 种液体在相同加热时间内 相同.加热时，若a液体升温较 快，则表明 (选填“a”或“b”)液体吸热本领较强，比热容较大. 吸收的热量 b 第10题图 　热学相关计算(10年8考) 11. (2023陕西14题4分)在标准大气压下，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.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] 6.72×105 0.016 热传递 不变 命题点 4 12. (2019副题26题2分)2018年12月20日，西安市启用一批纯甲醇出租车， 与传统出租车相比更清洁、环保.经相关部门测定：同一路况，每百公 里，该款出租车耗甲醇14 L，同款轿车耗汽油8 L. 完全燃烧8 L汽油放出 的热量是 J；若两车发动机的效率相等，计算可知甲醇的 热值约为 J/kg.(ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，ρ甲醇＝ 0.8×103 kg/m3，q汽油＝4.6×107 J/kg) 2.576×108 2.3×107 13. (2022陕西23题9分)今年“五一”假期，小刚同学家购买了一款如图甲 所示的户外分体式燃气炉，准备去户外野炊.该燃气炉的铭牌如图乙所 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. (1)气体燃料在常温下是通过 的方式液化存储在储气罐内.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. 压缩体积 吸收 13. (2022陕西23题9分)今年“五一”假期，小刚同学家购买了一款如图甲 所示的户外分体式燃气炉，准备去户外野炊.该燃气炉的铭牌如图乙所 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. (2)在标准大气压下，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·℃). 第13题图 13. (2022陕西23题9分)今年“五一”假期，小刚同学家购买了一款如图甲 所示的户外分体式燃气炉，准备去户外野炊.该燃气炉的铭牌如图乙所 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. (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，计算该燃气炉所使用燃料的热值是多少？ Q'＝Pt2＝4 500 W×3 600 s＝1.62×107 J 燃气炉功率与耗气量之比的数值为15，则1 h内燃气炉消耗燃料的质量 由Q＝mq得，燃料的热值 (其他答案合理均可得分) 13. (2022陕西23题9分)今年“五一”假期，小刚同学家购买了一款如图甲 所示的户外分体式燃气炉，准备去户外野炊.该燃气炉的铭牌如图乙所 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. (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，表中是他出发前做的规划，则小刚至少应携带几个如图丙所示的新储气罐？ 内容 每次耗时/min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 1 烧水 3 2 第13题图丙 (4)由题意知，物料总加热时间t总＝3×8 min＋1×10 min＋2×3 min ＝40 min＝2 400 s 2 400 s内燃气炉放出的热量 Q总 ＝Pt总＝4 500 W×2 400 s＝1.08×107 J 由Q＝mq得，2 400 s内消耗燃料的质量 (1分) (1分) (其他答案合理均可得分) 第13题图丙 14. (2021陕西23题9分)暑假期间，小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆 参观. (1)全家人上车后，汽车对水平地面的压强比空载时 ⁠. (2)若该车在某段水平路面上匀速行驶10 min，牵引力做功4.8×107 J，此 过程中牵引力的功率是多大？ 大 14. (2021陕西23题9分)暑假期间，小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆 参观. (3)到达目的地，他们将车停放在露天停车场后进入博物馆参观.参观完毕 准备返回时，打开车门发现车内温度特别高，无法立刻进入.回家后小明 想探究太阳暴晒对车内空气温度的影响，他回想起曾经看过的一档科普电 视节目做过的实验，实验测得太阳暴晒下，3～5 min车内温度就能达到 40～50 ℃.通过回看该节目，他获取了一组有关太阳辐射和小汽车的数据：夏天正午时，某城市地表上每秒每平方米获得的太阳辐射能量约500 J， 其中能使物体吸热升温的主要是红外辐射，其能量约占太阳辐射能量的一半.小汽车的有效吸热面积约为8 m2，车内空气体积约为2 m3 ，车内空气 吸热效率约为50%. ①小明根据节目所给数据，计算出了理论上一定时间内车内空气升高的温 度，并通过查阅资料了解到车内空气升温受车辆散热、空气流通等诸多因 素影响，综合分析得出节目实测结果是可信的.请你写出理论上1 min车内 空气升高温度的计算过程[ρ空气＝1.3 kg/m3，c空气＝1.0×103 J/(kg·℃)， 结果保留一位小数]. (3)①车内空气1 min吸收的热量 Q＝500 J/(s·m2)×60 s×8 m2×50%×50%＝6×104 J(2分) m＝ρ空气V＝1.3 kg/m3×2 m3＝2.6 kg(1分) 由Q＝cmΔt可得，1 min车内空气升高的温度 用物体对汽车进行遮 挡(如：遮挡全车、车顶、车窗、前后挡风玻璃等)；在车内铺放湿毛巾； 在保证停车安全的前提下，车窗不要关严，留出一定缝隙等.(其他答案合 理均可得分)(2分) $$