20第十三章 内能与热机-【智乐星中考·中考备战】2025年山东省济宁市中考物理精讲本

1 内能与热机 第十三章 2 知识梳理·夯基础 教材素材·寻根源 精讲巧练·抓重点 科学探究·理实验 目 录 母题研究·破难点 3 知识点1 内能 1.内能 (1)定义：物体内所有分子无规则运动的_______,以及 _________的总和 叫作物体的内能。  (2)影响因素 A.温度：同一物体,温度升高时,内能_____；温度降低时,内能_____。  B.质量：在温度相同、物态相同的情况下,质量大的物体内能_____。  (3)特点：一切物体在任何时候都具有内能。 动能 分子势能 增加 减少 大 4 2.改变物体内能的两种方式 方式 热传递 做功 判断 方法 热量从_____物体向_____物体或从同一物体的_______部分 向_______部分传递  外界对物体做功,物体内能_____；物体对外界做功,物体内能______ 实质 能量的_______  能量的_______  实例 晒太阳取暖；用热水袋取暖；烧水时水变热；冰箱冷冻室的水变成冰块；烤火驱寒 钻木取火；用锯条锯木板,锯条发热；搓手取暖；弯折铁丝,铁丝温度升高；气缸里的活塞在燃气推动下运动 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,有可能是外界对其做了功,也有可能是与别的物体发生了热传递 高温 低温 高温 低温 增加 减少  转移 转化 5 3.热量 (1)定义：在热传递过程中,传递能量的多少叫作热量,用符号____表示。  (2)单位：_______,符号是____。  Q 焦耳 J 6 知识点2 比热容与热值 1.比热容 (1)定义：一定质量的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的 _____与它的_____和___________________乘积之比,叫作这种物质的比 热容。用符号____表示。  (2)物理意义：表示物质 _____________强弱的物理量。  (3)单位： _______________,符号是 ___________。  (4)影响因素：比热容是物质的一种特性,大小与 ___________有关,与质 量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等无关。不同的物质,比热容 一般_______；同一种物质,比热容大小与物态有关,如水的比热容与冰的 比热容不同。  热量 质量 升高(或降低)的温度 c 吸、放热能力 焦每千克摄氏度 J/(kg·℃) 物质的种类 不同 7 (5)水的比热容 ①数值：c水= ___________________。  ②意义：表示 _________________________________________________ ____________。  ③应用：由于 _______________,常用水来调节气温、取暖、作冷却剂、 散热等。  (6)热量的计算：Q吸= ________,Q放= ________。  注意：在热传递的过程中,若没有热量损失,则Q吸=Q放。 4.2×103 J/(kg·℃) 1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量 为4.2×103 J 水的比热容较大 cm(t-t0) cm(t0-t) 8 2.热值 (1)定义：某种燃料完全燃烧放出的_______与其_______之比,叫作这种 燃料的热值,用符号____表示。  (2)物理意义：热值在数值上等于_____某种燃料完全燃烧放出的热量。  (3)单位：_____________________,符号是 __________。  (4)影响因素：热值是燃料本身的一种_______,只与燃料的_______有关, 与燃料的形态、质量、体积等无关。  (5)热量的计算：______(固体、液体),______(气体)。  热量 质量 q 1 kg 焦每千克、焦每立方米 J/kg、J/m3 特性 种类 Q=qm Q=qV 9 知识点3 热机与热机的效率 1.热机 (1)定义：将燃料燃烧时释放的_______转变为_________的装置叫作 热机。  (2)分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (3)内燃机 A.定义：燃料直接在发动机_______内燃烧产生动力的热机。  B.分类：有________ 和_________两大类。  C.汽油机的工作过程 内能 机械能 气缸 汽油机 柴油机 10 冲　程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 原理图 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 能量转化 _____能 转 化为___能  ___能转化 为_____能  机械 内 内 机械 11 (4)四冲程内燃机工作特点 A.一个工作循环有_________,只有做功冲程燃气对外做功 _____,其他 三个冲程为辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的_______完成。  B.一个工作循环中,活塞往复 _____,飞轮、曲轴转动_______。  C.汽油机和柴油机在构造上有所不同,汽油机顶部有_________,而柴油 机顶部有 _______；另外汽油机吸入的是 ___________________,柴油机 吸入的只有_______。  四个冲程 一次 惯性 两次 两周 火花塞 喷油嘴 汽油和空气的混合物 空气 12 2.热机的效率 (1)定义：热机工作时,用来做_______的那部分能量,与燃料 _________ _____的能量之比,叫作热机的效率,用η表示。  (2)公式：η=×100%。 (3)提高热机效率的途径 A.尽量减少各种热损失； B.尽可能使燃料充分燃烧； C.保持良好润滑,减小机械摩擦； D.采用先进技术,改进机械结构。 有用功 完全燃烧 放出 13 【夯基辨疑】 ①温度高的物体一定比温度低的物体内能大( ) ②物体温度升高,它一定吸收了热量( ) ③物体吸收热量,温度一定升高( ) ④物体温度越高,含有的热量越多( ) ⑤燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多( ) ⑥物体的温度不变,其内能一定不变( ) ⑦当发生热传递时,是内能大的物体将能量传递给内能小的物体( ) ⑧0 ℃的冰熔化成0 ℃的水,其内能不变( ) ⑨物体间能发生热传递,说明物体内含有热量( ) × × × × × × × × × 14 教材素材 命题角度 命题内容 　 改变内能的方式的判断 1.如图所示,通过做功改变物体 内能的是____。  A.铁锅热得烫手 B.暖风机开了,房间温度升高了 C.棉被被晒得热乎乎的 D.铁丝反复弯折处会发热 D 15 教材素材 命题角度 命题内容 九年级P38图13-8 改变内能的方式的判断 2.如图13-8所示,我们感到冷时,有时会 拿着一杯热水,有时会搓手,前者是通过 _______的方式取暖,后者是通过_____ 的方式取暖。两种方式都能_____(选填“增加”或“减少”)手的内能  热传递 做功 增加 16 教材素材 命题角度 命题内容 九年级P35图13-3 做功与内能改变的关系 3.如图13-3所示,在一个配有活塞的厚 玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速 压下去,会看到硝化棉燃烧起来。这是 因为活塞压缩气体_____,使空气的内 能_____,温度升高,达到硝化棉的燃 点  做功 变大 17 教材素材 命题角度 命题内容 九年级P55图13-23 内能的理解及能量转化 4.如图13-23所示,在铜管里装一些乙醚,管口用塞子塞紧,双手快速牵动绳子,让绳子与铜管摩擦,乙醚蒸气会把塞子冲开,这是由于绳子与铜管摩擦做功,使铜管温度_____,_____增加,当乙醚蒸气膨胀把塞子冲开时,乙醚蒸气的___能转化为塞子的_______能  升高 内能 内 机械 18 教材素材 命题角度 命题内容 九年级P55图13-24 能量的转化 5.如图13-24所示,在试管里装入一些水,用软木塞塞住试管口,将试管放在酒精灯上加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲开,在这一过程中,水蒸气膨胀对软木塞_____,水蒸气的一部分___能转化为软木塞的_____能,利用这一原理,可以制成热机  做功 内 机械 19 命题点1 改变物体内能的方式 6年4考　 例1(2022·聊城)下列事例中,主要利用做功的方式来改变物体内能的是( ) A.把酒精擦在手背上,手背感觉到凉 B.冬天人们在室外晒太阳,感觉暖和 C.汽油机的压缩冲程,燃料温度升高 D.把水放进冰箱冷冻室,水变成冰块 【解题关键】 做功是能量的转化,热传递是能量的转移。 20 练1(2023·烟台)如图所示的实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是( ) 21 练2(2021·济宁节选)蹦蹦杆备受青少年喜爱,如图是小明玩蹦蹦杆的情 景。跃起后,蹦蹦杆离开地面,小明和蹦蹦杆一起向上运动,随后又向下运 动。往返多次后,弹簧的温度有所升高,这是通过_______的方式改变了弹 簧的内能。  做功 22 命题点2 比热容的理解及应用 6年2考　 例2(2023·扬州)下列与比热容有关的生活现象,描述正确的是( ) A.沙漠地区昼夜温差小 B.汽车发动机常用水作冷却剂 C.在太阳光的照射下,干泥土比湿泥土升温慢 D.“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照 【解题关键】 水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。 23 练3(2023·常德)如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 24 练4(2022·济宁)某柴油机工作一段时间后,油箱里的柴油没有发生变化 的是 _______(选填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值)。完全 燃烧10 kg柴油放出的热量Q= ________J。(q柴油=4.3×107 J/kg)  ②③④ 4.3×108 25 命题点3 热机的工作原理及冲程判断 6年4考 例3 如图是四冲程汽油机的某个冲程。由图可看出它正处于_____冲程, 该冲程将机械能转化为_____能。若该汽油机飞轮的转速是 60 r/s,则汽 油机每秒钟对外做功_____次。   【解题关键】 一开上排下吸气,两闭上压下做功。 压缩 内 30 26 练5(2024·临沂)2024年4月20日,我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会,刷新了柴油机热效率的世界纪录。下图所示内燃机的四个冲程,气缸内气体的内能最小的是(　　) 27 练6(2022·日照)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探 究：瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲)；扭转瓶子(如图乙)；轻轻扰动 瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙)。图乙和图丙 所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是( ) A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.做功冲程和排气冲程 D.压缩冲程和排气冲程 28 命题点4 热值、热机效率的理解 6年3考　 例4【类题整合】 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打 “×”。 (1)2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值( ) (2)燃料热值越大,燃烧放出的热量越多( ) (3)使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率( ) (4)燃料燃烧释放的热量越大,热值越大( ) (5)使燃料燃烧更充分,可以增大热值( ) (6)燃料的热值越大,内燃机效率越高( ) (7)燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关( ) (8)随着科学的发展,汽油机的效率可以达到100%( ) × × √ × × × √ × 29 练7 关于热机的效率,下列说法正确的是( ) A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多 B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C.热机的效率越高说明做功越快 D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的 30 命题点5 内能、温度、热量之间的关系　　　 核心母题1 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)温度为0 ℃的物体没有内能( ) (2)温度高的物体比温度低的物体内能大( ) (3)物体的温度越高,所含的热量越多( ) (4)热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递( ) (5)热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递( ) × × × √ × 31 (6)内能总是从内能大的物体向内能小的物体转移( ) (7)物体的温度升高,内能一定增加( ) (8)物体的温度升高,一定吸收了热量( ) (9)物体的内能增加,温度一定升高( ) (10)物体的内能增加,一定吸收了热量( ) (11)物体吸收了热量,温度一定升高( ) × √ × × × × 32 【解题模板】 1.温度表示物体的冷热程度,是一个状态量,是不能“传递”和“转移”的。 2.热量是转移内能的数量,是一个过程量,不能说物体“含有”或“没有”热量。 33 3.内能是构成物体的所有分子的动能和分子势能的总和,是一个状态量,不能说物体“没有”内能。 34 【变式1】 概念辨析 (2024·济宁微山三模)关于温度、热量和内能的说法中正确的是(　　) A.热量可以由内能小的物体传递给内能大的物体 B.0 ℃的冰块没有内能 C.物体的温度越高,所含有的热量越多 D.冰块熔化过程中温度不变,内能保持不变 35 【变式2】 综合分析 ①(2024·菏泽)家用汽车常用汽油机提供动力,以下有关说法正确的是( ) A.汽油燃烧时它的热值减小 B.汽油机的冷却液温度越高,含有的热量越多 C.汽油机的做功冲程,内能转化为机械能 D.汽车尾气的汽油味越浓说明汽油燃烧越充分 36 ②【新考向·跨学科】(2024·济宁金乡一模)如图为目前流行的一种自热火锅。该自热火锅配有发热包,发热包的主要成分包括生石灰、活性炭、硅藻土和铝粉等。将发热包放到冷水中,生石灰与水发生化学反应,生成氢氧化钙,并放出大量的热,从而加热上层食物。有关自热火锅说法不正确的是( ) A.食物被加热的过程中,食物含有的热量增多 B.食物被加热的过程中,是通过热传递的方式 使其内能增加 C.食物被加热的过程中,香味四溢,说明分子在不停地做无规则运动 D.发热包放到水中,将化学能转化为内能 37 命题点6 热量、热效率的相关计算 6年5考　 核心母题2(2023·枣庄)为全面推进“乡村振兴”工程,加快农业农村绿 色发展,我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他 家的天然气灶将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,水吸收的 热量是___________J；消耗了0.03 m3的天然气,则此天然气灶的热效率 为_____。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0× 107 J/m3]  6.72×105 32% 38 【解题模板】 39 【变式1】 简单计算 ①(2020·济宁)将刚烧开的2 L热水倒入保温瓶中,两天后小明估测水温 约为50 ℃,则热水的质量为____kg,保温瓶散失的热量约为________J。  ②(2021·济宁)完全燃烧140 g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为 10 ℃、质量为10 kg的水吸收,则水吸收的热量为_________J,水的温度 将升高到_____℃。[q焦炭=3.0×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃),在1 个标准大气压下]  2 4.2×105 2.52×106 70 40 【变式2】 结合图像 ①将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中,如图甲所示,这是通过_______的方 式改变牛奶的内能。图乙是250 g牛奶与热水的温度随时间变化的图像, 则牛奶在加热过程中吸收的热量为_________J。[c牛奶=2.5×103 J/(kg·℃)]  热传递 1.25×104 41 ②(2024·烟台)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用 质量是0.3 kg的水和表甲中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如 图乙所示。实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等, 分析图像可以得出图线__(选填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物 质为_____ ,这种物质在0～5 min内吸收的热量为_________J。  物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 水 4.2×103 酒精 2.4×103 煤油 2.1×103 蓖麻油 1.8×103 表甲 b 煤油 2.52×104 42 【变式3】 结合功率 (2023·济宁汶上一模)“运-20”是我国自主研发的大型运输机,它的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,从喷口向后高速喷出气体,使发动机获得向前的推力。若“运-20”在高空中飞行时,在恒定的水平推力1.5×105 N作用下,沿水平方向匀速航行了300 km,用时0.5 h,需要燃烧航空煤油2 000 kg,已知航空煤油的热值q=4×107 J/kg,假设航空煤油完全燃烧,在这一次航行中,求： (1)运输机的功率； (2)运输机发动机的热机效率。 43 解：(1)运输机水平推力做的功： W=Fs=1.5×105 N×300×103 m=4.5×1010 J, 运输机的功率：P===2.5×107 W。 (2)航空煤油完全燃烧放出的热量： Q放=qm=4×107 J/kg×2 000 kg=8×1010 J, 运输机发动机的热机效率： η=×100%=×100%=56.25%。 44 实验19 比较不同物质的吸热情况 6年2考　 1.实验器材：烧杯、电加热器、温度计、停表、天平、水、食用油。 2.实验装置 45 3.实验步骤 (1)用 天平 分别称出 质量相同 的水和食用油,将 规格相同 的电加热器和温度计分别放入水和食用油中,记下水和食用油的初温。  (2)接通电源,同时给水和食用油加热,每加热 2 min,就记录一次水和食用油的温度,并填入记录表格中(或接通电源,同时给水和食用油加热,当它们升高相同的温度时记录加热的时间,并填入记录表格中)。 (3)分析表格中的实验数据,得出实验结论。 46 4.实验分析 (1)选择规格相同的电加热器的目的： 保证相同加热时间内物质吸收的 热量相同 。  (2)用电加热器代替酒精灯加热的好处：电加热器是内部加热,相对稳定 。  (3)实验方法 ①转换法的应用 A.通过比较 加热时间的长短 来反映物质吸收热量的多少。  B.通过比较 温度计示数的变化量 来判断物质吸热能力的强弱。  ②控制变量法的应用：控制物质的 质量 和加热方式相同,改变物质的 种类。  47 (4)比较物质吸热能力的两种方法 ①通过观察相同加热时间内温度变化的快慢来比较不同物质的吸热能力, 温度变化慢 的物质吸热能力强。  ②通过比较升高相同温度所需要的加热时间来比较不同物质的吸热能力, 加热时间长 的物质吸热能力强。  (5)热量的相关计算： Q=cmΔt 。  5.实验结论：不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量不同。 48 【实验分层训练】 在“探究物质的吸热能力”的实验中,实验装置如图所示。 49 【基础设问】 (1)要完成该探究实验,除了图中所示的器材外,还需要的测量工具有 _______和_______。  (2)实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯底部、侧壁和_________。  (3)实验中必须要选取初温相同且 _____(选填“质量”或“体积”)相等 的甲、乙两种液体；选用规格相同的电加热器分别给甲和乙两种液体加 热,这样做的目的是在相同时间内使甲和乙两种液体 ___________相同。  停表 天平 电加热器 质量 吸收的热量 50 (4)根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时 间变化的图像,如图丙所示,则_____的吸热能力更强。  (5)通过实验可以发现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。  (6)该实验用到的探究方法有_______法和 _________法。  乙 比热容 转换 控制变量 51 【能力设问】 (7)如果甲、乙两种液体都可作为发动机冷却液,从物质吸热能力角度 考虑,应选_____液体作发动机冷却液。  (8)若甲液体的比热容为2.1×103 J/(kg·℃),则乙液体的比热容为 __________J/(kg·℃)。  (9)若加热到相同的温度后停止加热,冷却相同时间后,____(选填“甲” 或“乙”)的末温高。  乙 4.2×103 乙 52 $$