板块1 第13讲 内能 内能的利用（PPT课件）-【中考复习指南】2025年湖北新中考物理

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(1)定义：构成物体所有分子，其热运动的_____与___________的总和，叫做物体的内能。 (2)影响因素：内能大小与______有关，还与物质种类、质量、体积有关。 2．改变内能的方式 (1)热传递： ①实质是_______________。 ②产生的条件是_______________。高温物体放热，内能会______；低温物体吸热，内能会______。 ③热传递过程传递内能的多少叫热量。 (2)做功： ①实质是_______________。 ②对物体做功，物体内能会______，例如摩擦生热、压缩气体做功、弯折金属、锻打金属。物体对外做功，物体内能会______，例如气体膨胀对外做功。 (3)两种方式的联系：做功和热传递对内能的改变是等效的。 1．定义：某种物质在温度升高时吸收热量与它的质量和升高温度的乘积的比值，用符号c表示。 2．单位：焦耳每千克摄氏度，符号_____________。 3．物理意义：描述物质的_____________________。c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，物理意义是_____________________________ _____________________。 1kg水温度升高(或降低)1℃吸热(或放热)4.2×103J 4．性质：比热容是物质的一种性质，只与物质______、______有关，与吸(放)热、质量、升温(降温)多少无关。 5．计算：Q吸＝cm(t－t0)，Q放＝cm(t0－t)。比热容c＝，温度变化Δt＝，质量m＝。 1．定义：燃料________________________与______的比值，符号q。 2．单位：焦耳每千克，符号________。气体热值单位J/m3。 3．物理意义：酒精热值3.0×107 J/kg，物理意义是_________ ________________________________。 4．性质：热值是燃料的一种性质，大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放热多少、是否完全燃烧无关。 5．计算：固体、液体燃料：Q＝mq，气体燃料：Q＝Vq。 1kg酒精完全燃烧放出热量是3.0×107J 1．定义：将______转化成_________的机器。 2．种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。 3．内燃机：每个工作循环分为甲______冲程、乙______冲程、丙______冲程、丁______冲程，一个工作循环曲轴转___圈，有___个冲程，做功___次。______冲程中机械能转化成内能，______冲程中内能转化成机械能。只有______冲程对外做功，其他依靠飞轮的______完成。 　　　 4．热机效率 (1)定义：热机用来做_________的那部分能量与燃料完全燃烧放出的______之比。 (2)公式：__________________。 (3)提高办法：让燃料尽可能充分燃烧；利用废气能量；_____________________等。 η＝×100% 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化成其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 教材图片 命题解读 RJ九P3图13.1－2 (扩散现象)两瓶气体混合在一起，说明___________________________________________ 教材图片 命题解读 RJ九P4图13.1－4 (分子间作用力)两个铅柱合在一起，下面还能吊重物，说明_____________________ 教材图片 命题解读 RJ九P9图13.2－5甲 (内能的改变)快速压下活塞，棉花燃烧，说明___________________________ 教材图片 命题解读 RJ九P17图14.1－1 (内能的利用)酒精燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，这是化学能转化为___能；塞子受到水蒸气的压力冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的______能，利用此原理的机械是______ [例1] (2024·广水模拟)如图，武汉东湖公园为城市提供了更充足的“绿肺”空间，是市民休闲健身的好去处。下列说法正确的是(　 　) A．闻到湖边青草芳香是分子不停做无规则运动的结果 B．阳光下湖水温度升高，内能增加，是通过做功方式 C．烈日下，湖水比岸上石头凉，是因为水的比热容小 D．气温降低时，湖水分子运动变慢，含有的热量减少 [变式] (2024·广元)“女皇蒸凉面”是广元地方特色美食，凉面的口感、香气深受人们喜欢，下列说法正确的是(　 　) A．油辣子附着在凉面上，说明分子间只存在引力 B．香气四溢，表明分子在不停地做热运动 C．凉面条之间有空隙，说明分子间有间隙 D．吃一口凉面，只有几个分子进入口中 [例2] 下列说法正确的是(　 　) A．腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中 B．“炙手可热”和“钻木取火”是用相同的方法改变物体的内能 C．云中形成的冰粒在下落过程中温度渐渐升高变成雨滴，机械能增大，内能减小 D．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体 [变式] (2024·眉山)端午节期间，小龙在家里学习时，闻到粽子的香味，这是______现象；煮粽子时，是通过_________方式改变它的内能。 [例3] (2024·武汉一模)下列现象中，没有利用“水的比热容较大”这个特点的是(　 　) A．夏天在地面上洒水，人感到凉快 B．用热水袋捂手，可以保暖较长时间 C．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 D．楼房中的“暖气”用水作介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖 方法技巧 比热容与物质种类、状态等有关，但是有些不同物质比热容相同。水的比热容较大，质量相同不同物质吸收相同热量，比热容大的升温较小。如果水发生物态变化，此时需要考虑物态变化的吸热或放热。 [例4] (2024·天津)使用厨房中的电热水器将质量为5kg的水从20℃加热到50℃，该热水器消耗了0.2kW·h的电能。已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)，求： (1)水吸收的热量； (2)该热水器的热效率。 解：(1)水吸收的热量为 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J(kg·℃)×5kg×(50℃－20℃)＝6.3×105J (2)该热水器的热效率为 η＝×100%＝×100%＝87.5% [例5] (2024·宜宾)电热水壶内装有质量为2kg，温度为20℃的水，加热至沸腾时，水吸收的热量为____________J；电热水壶额定功率为2000W，正常工作时80%的热量被壶内的水吸收，将这壶水烧开需要的时间是___分钟。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，当地气压为标准大气压。 [例6] 人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用的能量一部分是从燃烧天然气这种燃料获得的。 (1)与柴薪燃料相比，天然气具有更高的______。 (2)完全燃烧0.2m3的天然气可放出____________J的热量，这些热量相当于________kg的柴薪完全燃烧所释放的热量。(q天然气＝3.6×107J/m3，q柴薪＝1.2×107J/kg) [例7] 2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破(q氢＝1.4×108J/kg)。下列说法正确的是(　 　) A．氢能不属于清洁能源 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100% [例8] (2024·扬州)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是(　 　) A．汽油机的效率能达到100% B．汽油机燃烧汽油会造成环境污染 C．汽油机的一个工作循环中，对外做功4次 D．汽油机在吸气冲程中只吸入汽油 [变式] (2024·广元)1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机某一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程(　 　) A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能 C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加 [例9] 某矿场工地中，使用了如下图所示的一款履带运输车运送矿产。已知空载时，履带运输车的质量为2.5t，履带与地面总接触面积为1m2，某次运送矿产过程中，履带运输车在10min内沿水平路面匀速直线行驶1.5km，行驶中受到的阻力为1×104N，g取10N/kg，求： (1)空载履带运输车静止时对水平路面的压强； (2)这次运送中，运输车发动机的输出功率； (3)若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是60%,10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离。(燃料热值q取3.5×107 J/kg) 解：(1)由于空载运输车静止时对水平路面的压力为 F＝G＝mg＝2500kg×10N/kg＝2.5×104N 根据p＝可得，空载运输车静止时对水平路面的压强为p＝＝＝2.5×104Pa (2)因为运输车是做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的是平衡力作用，因此运输车发动机的牵引力为F1＝f＝104N 根据W＝Fs可得，发动机所做的功为 W＝F1s＝104N×1500m＝1.5×107J 根据p＝可得，运输车发动机的功率为 p＝＝＝2.5×104W (3)10kg的燃料完全燃烧放出的热量为 Q＝qm＝3.5×107J/kg×10kg＝3.5×108J 发动机所做的功为 W1＝Qη＝3.5×108×60%＝2.1×108J 由于受到的阻力不变，且运输车做匀速直线运动，受到的是平衡力作用，则此时的牵引力为F1＝f＝104N 根据W＝Fs可得，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离为 s1＝＝＝2.1×104m [例10] (2024·兰州模拟)某款无人驾驶汽车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离，消耗汽油4kg。汽油机的效率为30%，已知汽油的热值为4.5×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，那么，在这段运动过程中，求： (1)汽油完全燃烧放出的热量； (2)假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%，标准大气压下，这些废气的能量全部被初温20 ℃，质量200kg的水吸收，水升高的温度； (3)如果汽油机的效率不变，汽车匀速行驶时受到的阻力为900N，消耗4kg汽油汽车通过的路程。 解：(1)4 kg汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝qm＝4.5×107 J/kg×4 kg＝1.8×108 J (2)由题可知废气带走的能量 Q＝Q放η＝1.8×108 J×42%＝7.56×107 J 即水吸收的热量Q吸＝Q＝7.56×107 J 由Q吸＝cmΔt可知水升高的温度 Δt＝＝＝90 ℃ 标准大气压下水的沸点为100 ℃ 而90 ℃＋20 ℃＞100 ℃ 因此水实际升高的温度 Δt′＝100 ℃－20 ℃＝80 ℃ (3)由η＝可知，汽车做的有用功 W＝Q放η′＝1.8×108 J×30%＝5.4×107 J 汽车匀速行驶时受到的阻力与汽车的牵引力是一对平衡力，由二力平衡的条件可知，汽车的牵引力F＝f＝900N 根据W＝Fs可知汽车通过的路程 s＝＝＝6×104m＝60km [例11] 下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法正确的是(　 　) A．某太阳能电池工作的效率是16%，意义是该太阳能电池把16%的太阳能转化为电能 B．某电动机工作的效率是83%，意义是该电动机可以把17%的电能转化为机械能 C．某锂电池充电时的效率是99%，意义是该锂电池充电时可以把99%化学能转化为电能 D．某柴油机工作的效率是35%，意义是该柴油机把柴油燃烧时释放能量的35%转化为机械能 【实验方案与证据】 1．实验装置图 INCLUDEPICTURE"24XZKWLZ241.TIF" 　 实验方法：实验中用____________来反映吸热的多少，这里用到的探究方法是_________。 2．实验主要器材及作用 (1)测量工具：天平、温度计、______。 (2)选取相同加热源的目的是保证相同加热时间内物质____________相同。 3．实验操作要点 选取______相同的不同物质，用相同的电加热器或酒精灯加热，加热相同时间比较___________________________；或使不同物质升高相同温度，比较____________。 【结论与解释】 4．实验结论：相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量______。 【交流与反思】 5．同学小刚认为用酒精灯替代电加热器也可以完成本实验，你认为选用____________(选填“酒精灯”和“电加热器”)的效果更好，原因是_________________________。 6．冬天，小明想自制一个暖手袋，若只考虑吸热能力，应选___(选填“水”或“食用油”)作为供暖物质，其效果更佳。 [例1] (2024·齐齐哈尔)小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”(已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃))。 　 (1)器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及______(填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。 (2)选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较____________来比较物质吸收热量的多少。 (3)实验中选取初温不同、______相同的水和煤油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较_______________来比较不同物质吸热能力的强弱。 (4)如图2所示，小姜正确使用温度计测量液体的温度，按照图中___(选填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的；实验中某时刻温度计示数如图3所示为______℃。 (5)部分实验数据如下表所示，分析数据可得出结论：___(选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。 加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70 煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90 [拓展] (6)根据表格中的数据，若不计热损失，可计算出煤油的比热容为_______________J/(kg·℃)。 1. 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 2．(2024·湖北)如图甲，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙，分析可知(　 　) A．相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B．a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C．升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D．相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 3．(2024·广西)关于分子动理论，谚语“有麝自来香，不必迎风扬”表明了分子在不停地做无规则的______；寒冬，我们常搓手取暖，这是通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式增大内能。 4．(2024·荆州模拟)小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊，用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，燃烧了0.025m3天然气，则水吸收的热量为_____________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为__________。(天然气的热值为4×107J/m3) 5．(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0.3kg的水和甲表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0～5min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 甲 $$