第十三章 内能与热机 2025年中考物理一轮专题复习（福建）

第十三章 内能与热机 知识点1 物体的内能 1.内能 (1)定义：物体内所有分子无规则运动的_____，以及分子___ ___的总和叫做物体的内能，内能的单位是焦耳(J). (2)特点：一切物体在任何情况下都具有内能.内能的大小不 可能为0. (3)影响因素：物体的质量和温度.同一物体，在相同物态下， 温度越高，分子热运动越_____，内能_____，温度降低，内能 _____. 动能 势 能 剧烈 越大 减小 2.改变物体内能的两种方式 方式 热传递 做功 实质 能量的_____ 能量的_____ 条件 存在温度差(吸热或放热) 物体对外做功或外界对物体做功(摩擦、压缩等) 判断 方法 能量由高温物体转移到 ___温物体或从物体的___ 温部分转移到___温部分 对物体做功，物体的内能 可能_____；物体对外做 功，物体的内能可能_____ 转移 转化 低 高 低 增大 减小 方式 热传递 做功 实例 a.用热水袋取暖；b.晒太阳；c.烧水水变热；d.烤火御寒；e.哈气取暖等 a.锯木板，锯条、木板均发热；b.两手互相搓搓，觉得暖和；c.陨石坠入地球大气层成为流星；d.气缸里活塞在燃气推动下运动等 说明 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，有可能是外界对物体做了功，也有可能是物体间发生了热传递 3.热量 (1)定义：在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热 量，用符号Q表示，单位是焦耳(J). (2)热量与内能的关系：物体吸收热量，内能_________，但 温度不一定升高(晶体熔化、沸腾)；物体温度升高，内能___ _______，但不一定吸收热量(被做功). 一定增加 一 定增加 【名师点拨】 内能是状态量、物体内部的能量，只能用增加、减少来描述；热量是过程量，只能用吸收、放出来描述，不能说“含有、所含”. 知识点2 比热容 物理 意义 描述物体吸热本领的强弱的物理量，是物质的一种特性 定义 某种物质在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热 量与它的_____和升高(或降低)_____的乘积之比， 叫做这种物质的比热容，符号为c 公式及计算 _________　Q吸＝cm(t2－t1) Q放＝cm(t1－t2) 质量 温度 Q＝cmΔt 单位 焦耳每千克摄氏度，符号是___________ 水的比热容及其意义 c水＝4.2×103 J/(kg·℃)表示质量为1 kg 的水温度升高(或降低)1 ℃时，吸收(或放出)的热量是4.2×103 J 水的比热容大的应用 保护秧苗不被冻坏、用冷水冷却发动机、用热水取暖、调节气候等 J/(kg·℃) 知识点3 内燃机 1.热机 (1)定义：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置. (2)工作原理：化学能→(燃料燃烧)内能→(做功)机械能. (3)热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、运载火箭等. 2.内燃机 (1)常见的内燃机是_______和_______.柴油机与汽油机在结构上的主要不同是火花塞换成了喷油嘴.点火方式上，柴油机是压燃式点火，汽油机是火花塞电火花点火. (2)四冲程汽油机的工作循环 ①一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.如图所示. 汽油机 柴油机 　②在一个工作循环中，活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转动 2周，气缸内的燃油燃烧爆发1次，对外做功1次. 　③在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将_____ _____________，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.压缩冲程是将_________________. 内能 转化为机械能 机械能转化为内能 知识点4 热机的效率 1.热值 (1)定义：某种燃料_________放出的热量与所用该燃料的质量 之比.用符号__表示.单位是_____. (2)特点：热值是燃料本身的一种特性.其大小只与燃料种类有 关，而与燃料的质量、是否完全燃烧、放热的多少均无关. (3)燃料燃烧放出热量的计算：公式Q＝___，q的单位：J/kg. 气体Q＝___，q的单位：J/m3. 完全燃烧 q J/kg qm qV 2.热机效率 (1)定义：热机运转中，对外做的_______与_______________ ___________的比值. (2)公式：η＝_________. (3)提高效率途径 ①使燃料燃烧更充分，如将煤粒磨成煤粉、加大送风量等. ②尽量减小各种热量损失. ③机件间保持良好的润滑，减小摩擦等. 有用功 燃料完全燃烧所 释放的能量 (1)一块0 ℃的冰没有内能.( ) (2)100 ℃的水一定比20 ℃的水含有的内能多.( ) (3)热传递过程中，热量总是从内能大的物体向内能小的物体 转移.( ) (4)物体内能减少，它一定放出热量.( ) (5)物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加.( ) (6)物体温度越高，含有的热量越多.( ) × × × × √ × (7)冰和水属于同一种物质，因此比热容相同.( ) (8)沿海地区昼夜温差较小，是因为水的比热容大.( ) (9)比热容大的物质，升温时吸收的热量一定多.( ) (10)比热容与质量和升高的温度无关.( ) (11)相同质量的燃料，热值越大，燃烧放出的热量越多.( ) × √ × √ × 实验 比较不同物质吸热的情况 【实验装置】 【实验方法】_________法、转换法. 【实验器材】_______、_____、天平、搅拌器(或玻璃棒)、水和煤油、两个相同的烧杯、两个火焰大小相同的酒精灯、陶土网、铁架台套件等. 控制变量 温度计 停表 【设计与进行实验】 1.按_________的顺序组装实验器材. 2.在两烧杯内装入_____、_____相同的水和煤油. 3.用相同的酒精灯加热，是为了保证相同时间内，水和煤油 _______________. 4.实验中，不断用搅拌器(或玻璃棒)搅拌，是为了使水和煤 油_________. 5.通过比较_________来比较水和煤油吸收热量的多少，这运 用了_____法. 自下而上 质量 初温 吸收的热量相同 受热均匀 加热时间 转换 6.实验表格设计及数据记录. 【分析、交流与反思】 7.由数据表格可知，吸收相同热量，升温较快的是_____；升高 相同温度，___吸收的热量较多.由此可知，___的比热容较大. 8.加热8 min时，煤油的温度应为___℃.已知水的比热容为4.2× 103 J/(kg·℃)，则煤油的比热容为________J/(kg·℃). 煤油 水 水 36 2.1×103 【点拨】 相同时间内，煤油和水吸收的热量相同，根据Q吸＝cmΔt计算. 【实验结论】质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收 的热量_____，吸收相同的热量，升高的温度_____，即不同 物质的吸热能力_____. 不同 不同 不同 考点1 物体的内能( 5年5考) 一、判断改变内能的方式 突破1 [2024·福州三模]铁杵磨成针的过程中，铁杵的温度会升高.下列改变内能的方式与此相同的是( ) A.炙手可热 B.钻木取火 C.扬汤止沸 D.卧冰求鲤 【方法点拨】 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，其中做功是能量的转化过程，即机械能和内能相互转化；热传递是能量转移过程，内能从高温物体转移到低温物体.二者的本质不同，若题干中出现“搓手”“摩擦”“粗糙”“锻打”“拧弯”“钻木”“压缩”等词语，为做功改变物体内能，若题干中出现“烧水”“热水袋”“晒太阳”“光照”“遇冷”等词语，为热传递改变物体内能. 二、内能、温度、热量的关系 突破2 [2024·黑龙江](多选)关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( ) A.物体温度升高，一定吸收了热量 B.物体温度升高，内能一定增加 C.物体内能增加，一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量，温度可能不变 突破3 [2024·广东]如图所示是古代省油灯的示意图.它下层 盛水，能减慢上层油的消耗.点灯后，水在升温的过程中( ) A.吸热，内能增加 B.吸热，内能减少 C.放热，内能增加 D.放热，内能减少 突破4 [2024·山西]二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术，起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内.如图所示，爆破时电加热管发热.使筒内的液态CO2迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破.下列说法正确的是( ) A.高压泵压缩CO2，气体内能增大，温度降低 B.高压泵压缩CO2，气体内能减小，温度升高 C.高压CO2气体喷出时，内能增大，温度升高 D.高压CO2气体喷出时，内能减小，温度降低 考点2 比热容( 5年4考) 一、水的比热容的特点及应用 突破1 [2024·龙岩模拟]体温计的测温物质是水银，是因为水银的( ) A.比热容大 B.比热容小 C.沸点高 D.凝固点低 突破2 [2024·眉山]热学知识与人类生活息息相关.下列说法正确的是( ) A.酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变 B.铁块很难被压缩，说明固体分子之间不存在间隙 C.内燃机在做功冲程中，气缸内气体温度升高，内能增大 D.内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于砂石的比热容比水的比热容大 【方法点拨】 水的比热容大依据公式可以解释两种现象：(1)在质量相同和升高(降低)温度相同时，因为水的比热容大吸收(放出)的热量多，比如用水做冷却剂或者取暖；(2)在质量相同和吸收(放出)热量相同时，因为水的比热容大，升高(降低)的温度少，可以用来调节气候，解释为什么夏天日晒的海边沙子烫脚而海水凉，为什么沿海地区昼夜温差小，而沙漠地区昼夜温差大等. 二、比热容的理解 突破3 [2024·安徽]一保温杯中装有质量为200 g，温度为 25 ℃的水.将一个质量为100 g、温度为100 ℃的金属块放入 杯中，一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30 ℃，假设 金属块放出的热量全部被水吸收，已知水的比热容为4.2× 103 J/(kg·℃)，则该金属块的比热容为________J/(kg·℃). 0.6×103 突破4 [2024·大庆]如图所示是一定质量的某种 物质在熔化时温度随时间变化的图像，则这种物 质是_____(填“晶体”或“非晶体”)，在AB段物 质处于_____________(填“固态”“液态”或“固液共存状 态”)，t1时物体的内能_____(填“大于”“等于”或“小 于”)t2时物体的内能.若相同时间内该物质吸收热量相等，由 图像可知，这种物质液态时的比热容_____(填“大于”“等 于”或“小于”)固态时的比热容. 晶体 固液共存状态 小于 大于 突破5 [2024·上海]质量为2 kg的水，温度升高了50 ℃.求水吸收的热量Q吸.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×50 ℃＝4.2×105 J. 考点3 热机、内燃机(5年0考) 突破1 [2024·陕西]涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力.该发动机工作过程中的相关说法正确的是( ) A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C.压气机压缩空气，空气的内能减小 D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 突破2 [2024·广东二模]如图所示是四冲程汽油机的压缩冲程 示意图，此过程中_____能转化为___能；若该汽油机一个工作 循环对外做功3×104 J，汽油燃烧所放出的热量一定_____(填 “大于”“小于”或“等于”)3×104J. 机械 内 大于 考点4 热值、热机效率(5年2考) 突破1 [2024·连云港]下列关于燃料的热值说法正确的是 ( ) A.燃料燃烧越充分，其热值越大 B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D.焦炭的热值是3.0×107 J/kg，完全燃烧 1 kg 焦炭能放出3.0×107 J的热量 突破2 [2024·广元]随着科技发展，人们已经开始将氢能作为 一种新能源加以利用.已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg，水 的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).如果一辆汽车平均每月消耗 氢燃料30 kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为________J， 若这些热量完全被水吸收，可使_________kg水的温度从20 ℃ 升高到100 ℃. 4.2×109 1.25×104 突破3 [2024·山西]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360 km，驾车前往大约需要4 h.(汽油的热值q取4.5×107 J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3) (1)求汽车的平均速度； (2)汽车全程消耗汽油25 L，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25 kW，求汽车发动机的效率. 解：(1)汽车平均速度为v＝ ＝90 km/h； (2)25 L＝0.025 m3，消耗汽油的质量为m＝ρV＝0.025 m3× 0.8×103 kg/m3 ＝20 kg， 燃烧释放的热量为Q＝qm＝4.5×107 J/kg×20 kg＝9×108 J； (3)汽车发动机做的机械功为W＝Pt＝25 kW×4 h＝3.6×108 J， 发动机的机械效率为 1.[2024·福建]水约占人体体重的60%～70%，有助于调节体温，原因之一是水具有较大的( ) A.热值 B.密度 C.温度 D.比热容 2.[2024·福建]“煮”的篆体写法如图所示，表示用火烧煮食 物.下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是( ) A.热水暖手 B.钻木取火 C.搓手取暖 D.擦燃火柴 3.[2023·福建]城市中修建人工湖和湿地公园，可以调节气温，这主要是利用水的( ) A.密度较大 B.沸点较高 C.比热容大 D.流动性好 4.[2020·福建]五月五，是端午，蒸角粽，挂菖蒲，香囊身边佩，龙舟水上浮.下列说法正确的是( ) A.蒸角粽是用热传递的方式改变粽子的内能 B.挂在墙上的菖蒲只受重力 C.佩在身上的香囊只受绳子的拉力 D.龙舟依靠浮力向前运动 5.[2020·福建]用冷水冷却汽车发动机，主要是利用水的( ) A.比热容大 B.密度大 C.凝固点低 D.沸点高 6.[2024·石狮模拟]光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动.活塞右移过程相当于汽油机的( ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 7.[2024·同安区三模]苏颂公园是同安首座以 历史名人命名的公园，如图所示是一座集文化、 观赏、休闲于一体的高品位文化公园.下列说法 正确的是( ) A.漫步公园，闻到花香是因为分子在不停做无规则运动 B.阳光下池水温度升高，是通过做功的方式改变水的内能 C.阳光下池水比岸上石头凉，是因为水的比热容小 D.傍晚时气温降低，公园内的石头含有的热量增多 8.[2024·福建节选]某光伏发电站年均发电量约为2.9×1012 J， 相当于完全燃烧______kg煤炭释放的热量.(q煤＝2.9×107 J/kg) 9.[2023·福建]蒸米时，木桶中米内能的增加是通过_______方式 实现的.完全燃烧10 kg的干木柴能释放出________J的热量.(干 木柴的热值为1.2×107 J/kg) 1×105 热传递 1.2×108 10.[2022·福建]如图所示是我国古代发明的取火器的模型 图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃 烧起来，这是通过_____的方式，使筒内空气内能_____，温度 升高，达到艾绒的着火点. 做功 增大 11.[2021·福建]电熨斗熨衣服是通过_______的方式改变内能，提高衣服和其中水的温度. 热传递 12.[2022·福建]在探究“不同物质吸热的情况”实验中： (1)用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水，使它们升高相 同的温度，通过比较_________来判断吸收热量的多少. (2)加热10 min后，测得水的温度如图所示，该示数为___℃. 加热时间 48 (3)多次实验后得到的数据如表所示，分析可得：质量相等的 水和沙子，升高相同的温度，水比沙子吸收更___的热量. 多 (4)根据实验结论推理：沿海地区昼夜温差比内陆地区更___. 小 13.[2024·厦门模拟]如图所示是一款履带运 输车.一次运送中，运输车在3 min内沿水平路 面匀速直线行驶900 m，行驶中受到的阻力为 1×104 N.(燃料热值q＝4.5×107 J/kg) (1)发动机的功率； (2)若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是30%，则10 kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是多少千米？ 解：(1)匀速行驶中受到的阻力为1×104 N，根据二力平衡条件知， 发动机的牵引力F牵＝f＝104 N， 运输车发动机做的功为 W＝F牵s＝1×104 N×900 m＝9×106 J； 运输车发动机的功率为P＝ ＝5×104 W； (2)10 kg的燃料完全燃烧放出的热量为 Q放＝m燃料q＝10 kg×4.5×107 J/kg＝4.5×108 J， 发动机做的有用功为 W有＝Q放η＝4.5×108 J×30%＝1.35×108 J， 该车沿水平路面匀速直线行驶的距离为 s′＝ ＝1.35×104 m. eq \f(W有,Q放)×100% eq \f(s,t)＝eq \f(360 km,4 h) η＝eq \f(W,Q)×100%＝eq \f(3.6×108 J,9×108 J)＝40%. eq \f(W,t)＝eq \f(9×106 J,3×60 s) eq \f(W有,F牵)＝eq \f(1.35×108 J,1×104 N) $$