第23讲 物体的内能期末复习专项提升课件-2024-2025学年九年级浙教版科学上册

第23讲 物体的内能 1 2 1.温度、热量、内能的辨析。 2.改变内能的两种方式。 3.用比热容的物理意义直接计算热量问题。 4.根据燃料的热值计算热机的能耗问题。 5.热机的工作原理。 3 一、内能 1.温度、内能和热量的比较。 物理量 温度 内能 热量 定义 表示物体的冷 热程度 构成物体的所有分子热运 动的动能与势能的总和 热传递过程中传 递能量的多少 单位 J J 4 性质 状态量 状态量 过程量 表述 降低、升高等 具有、增加、减少、改变 等 吸收、放出等 2.改变物体内能的方法有做功和热传递，这两种方法在改变物体内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。 续表 5 二、热量 1.单位质量的某种物质，温度升高（或降低 所吸收（或放出） 的热量叫做这种物质的比热容，用符号 表示，单位为焦 千克 ， 其本质是物质容纳热量的能力，是反映物质本身特性的量，与物质质量 的大小和温度变化量无关。 2.热量的计算公式： ，其中 表示比热容， 表示质 量， 表示温度变化量。 6 3.燃料的热值。 （1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量， 叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦/千克或焦/立方米。 4.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功） 。 5.热效率：被有效利用的热量与燃料完全燃烧释放的总能量的比值。 7 三、内燃机的结构与原理 1.四冲程汽油机的结构包括汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。 2.活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 3.汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。每完成四个冲程叫做一个工作循环，在一个工作循环中活塞往复两次、曲轴转动两周、对外做功一次。 8 知识点一：热量、温度、内能等概念的辨析 关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是( ) A A.内能小的物体可能将热量传递给内能大的物体 B. 的冰与 的水的内能相同 C.某物体的内能增加，该物体一定是吸收了热量 D.高温物体含有的热量比低温物体含有的热量多 9 &2& 发生热传递的条件是存在温度差；内能的大小与物体的状态、质量以及温度有关；改变内能的方式有做功和热传递；热量是指在热传递的过程中物体之间能量的转移量。 内能只能从高温物体转移到低温物体，所以内能 小的物体可以将热量传递给内能大的物体； 的冰与 的水，它们的状态不同，其内能也不同；某物体的内能增加，可能是吸 收了热量，可能是外界对物体做了功；热量是指在热传递的过程中物体 之间能量的转移量，不能说物体含有多少热量。 &4& 本题考查温度、热量与内能的关系以及改变内能的方式，注意不能讲物体含有多少热量。 10 【泰安】如图所示，用酒精灯给试管中的水加热， 水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被 冲出。下列描述中正确的是 ( ) D A.试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的 B.试管中的水沸腾时吸收热量，温度升高 C.水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加 D.水蒸气对橡皮塞做功，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同 11 知识点二：比热容与热值 在探究“物质的放热能力与哪些因素有关” 时，分别用质量相等的水和某种液体 进行了实验，实验中，水和该液体 在相同时间内放出的热量相等，两种液体的温 甲 <m></m> 度随时间的变化关系如图所示。分析图像可以得出____（填“甲”或“乙”） 液体为水，另一种液体的比热容为__________ 水的比热 容为 12 &7& （1）选同样的放热时间，甲和乙放热相同，根据温度变化的多少判断，温度变化大的比热容小，温度变化小的比热容大。（2）由题知，分别用质量相等的水和另一种液体进行实验，相同时间内水和液体放出的热量相同，而水和液体的质量相同，根据放热公式即可求出液体的比热容。 13 （1）根据 可知，在质量相等、放热 也相同的情况下，甲液体的温度降低得慢，所以它的比热容大。因为甲、 乙两种液体中有一种是水，则甲液体是水。（2）由题知， ， 在相同时间内它们放出的热量相等，即 ，则 ，结合图像 可得 ，解得 。 &9& 本题考查比热容的意义及吸热公式的掌握和运用，要学会看图像，能从温度-时间图像得出相关信息是解答本题的关键。 14 如图所示为用相同的加热装置对 三种物质加热时， 它们的温度随时间变化的图像，其中 的质量相同。下列对图像的 分析中正确的是 ( ) B A. 时间内 的温度不变，内能不变 B.若 是同种物质，则 的质量大于 的质量 C.温度从 升高到 时， 物质吸收的热量比 多 D. 的比热容大于 的比热容 15 知识点三：内燃机的工作原理 如图所示为某单缸四冲程汽油机的工 作示意图。下列说法中正确的是( ) C A.一个工作循环的正确顺序是：丁、丙、甲、乙 B.热机常用水作冷却剂是因为水的沸点高 C.如图丙所示的冲程是做功冲程，汽缸内气体的内能减少，温度降低 D.飞轮的转速为 ，则该汽油机每秒做功30次 16 &12& 判断汽油机的四个冲程要先看进气门和排气门的关闭情况，再看活塞的运动方向。四冲程汽油机的曲轴转1周，完成2个冲程，活塞往复1次，1个工作循环中包括4个冲程，并对外做功1次。 17 图甲、乙、丙、丁依次表示压缩冲程、排气冲程、 做功冲程、吸气冲程，这四个冲程的正确顺序是丁、甲、丙、乙；因为 水的比热容大，吸热效果好，所以热机常用水作冷却剂；如图丙所示为 做功冲程，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，汽缸内气体内能减 少，温度降低；四冲程汽油机的飞轮转速为 ，则该飞轮每 秒转30圈，完成了60个冲程，对外做功15次。 &14& 理解每个冲程中各结构的工作情况，并判断属于哪个冲程。每完成四个冲程叫做一个工作循环，在一个工作循环中活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 18 单缸四冲程汽油机的飞轮转速是 ，此汽油机在 每秒内( ) D A.完成80个冲程，对外做功20次 B.完成20个冲程，对外做功10次 C.完成20个冲程，对外做功5次 D.完成40个冲程，对外做功10次 19 &16& 某单缸四冲程汽油机的活塞的横截面积为 ，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是 ，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为 ，曲轴转速为 ，当汽油机满负荷工作时： 20 （1）求做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 由 可以求出燃气对活塞的平均压力。 [ 由 可知做功冲程中燃气对活塞的平均压力 。 21 （2）求汽油机的功率。 根据 求出一个做功冲程中燃气对活塞做的功， 通过飞轮转速得出每秒转的圈数，即可求出每秒对外做功的次数，再根 据 求出汽油机的平均功率。 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ，飞轮转速为 ，表示每秒飞轮转动40圈，活塞往复40次，对外 做功20次，所以汽油机的平均功率 。 22 （3）若汽油机在吸气冲程中吸入空气的质量与燃油质量之比为 ， 吸入的油气混合物的平均密度为 ，汽油的热值取 ，则该汽油机的效率为多大？（计算结果精确到 ） 根据 求出一个工作循环吸入混合物的体积，由密 度公式求出吸入混合物的质量，根据“空燃比”求出吸入汽油的质量，再 由 求出汽油完全燃烧放出的热量，最后由 求出 汽油机的效率。 23 一个工作循环吸入混合物的体积 ； 一个工作循环吸入混合物的质量 ； 一个工作循环吸入汽油的质量 ； 一个工作循环，汽油完全燃烧放出的热量 ；该汽油机的效率 。 24 &21& 本题考查压力、功、功率、效率的计算，在计算功率和效率时要注意对应关系。 25 1.下列关于温度、热量、内能的说法中正确的是( ) C A.物体的温度越低，所含的热量越多 B.只要温度不变，物体的内能一定不变 C.一个物体温度升高，内能一定增加 D.一个物体吸收热量，温度一定升高 26 2.【日照】小明用塑料瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖 （如图甲所示）；扭转瓶子（如图乙所示）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶 内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙所示）。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 ( ) B 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 27 3.由 可得 ，对于同一种物质的比热容 ，下列说法中 正确的是( ) D A.若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍 B.若质量增大一倍，则比热容减至一半 C.若加热前后的温度差增大一倍，则比热容减小一半 D.无论质量和温度差是多少，比热容都一样 28 4.如图所示描述的物理过程，下列分析中不正确的是( ) B A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增加 B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增加 C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体的内能减少 29 5.十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如 图所示为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入 汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门 B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下 列说法中错误的是 ( ) 30 A.用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能 B.蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒 C.蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似 D.蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减少 √ 31 6.小金阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图 所示的“能流图”，汽油的热值为 。下列说法中正确的是 ( ) D A.燃烧 汽油一定释放 的能量 B.汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能 C.该内燃机的效率为 D.为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利 用了水的比热容较大的特性 32 7.如图所示为“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置，小华选用沙子和水进行实验，用两个相同的容器（图中用虚线框表示）分别装入质量相等的沙子和水，用相同的装置加热。 33 （1）从实验效果考虑，本实验选择________（填“烧杯”或“易拉罐”） 作为盛放沙子和水的容器较好，两种物体吸收热量的多少可通过______ ____（填“物体升高的温度”或“加热时间”）来比较。 易拉罐 加热时间 （2）小明认为也可以选用质量相等的 两种液体用如图乙所示的 装置进行探究，该探究方案的优点是______________________________ ________（答出一个即可）。 控制相同时间内两种液体吸收的热量相同 （3）小明根据实验作出如图丙所示的图像，分析可知 两种液体 的比热容之比为_____。 <m></m> 8.初温和质量均相等的铁块和铝块 ，吸收了相等的热量后相 互接触，则 ( ) A A.会发生热传递，热从铁块传递给铝块 B.不会发生热传递 C.会发生热传递，热从铝块传递给铁块 D.条件不足，无法判断 35 9.在相同的加热条件下，对质量为 、比热容为 的 A液体和质量为 、比热容为 的B液体均匀加热， 液体 的温度随加热时间的变化情况如图所示。下 列推断中正确的是 ( ) D A.若 ，则 B.若 ，则 C.若 ，则 D.若 ，则 36 [解析] 若 ，在相同加热时间时，物体吸收相同的热量，由图 像可知B液体升高的温度较大，由 知，B液体的比热容较小，A 液体的比热容较大，即 ＞ ；若 ＜ ，在相同加热时间时， 物体吸收相同的热量，由图像可知B液体升高的温度较大，由 知，B液体的比热容较小，A液体的比热容较大，即 ＞ 。 37 10.一冰块先后经历了以下三个过程：① 的冰到 的冰，吸收 热量 ；② 的冰变为 的水，吸收热量 ；③ 的水到 的水，吸收热量 。已知 ，在整个过程中质量保持不变， 不考虑热量散失，则 ( ) C A. B. C. D. 38 [解析] 比较①、③，冰和水两者的总质量相等，升高的温度也相等， 因为 ＜ ，由 可知， ＞ 。② 的冰变为 的水，吸热为 ，实际包含了两个物理过程：首先是 的冰 熔化成 的水，这个过程不升温，但要不断吸热，然后是熔化成的 的水再变为 的水，这个过程跟③的变化过程在结果上是一样 的，所以在②比③多吸收了热量，即 ＞ 。故有 ＜ ＜ 。 39 11.为了探究某物质在固态和液态时的吸热能力，小 芳用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热 该 种固体，根据实验数据绘制出的图线如图所示。已 知该物质液态（ 阶段）时的比热容为 。 （1）该物质在B点时的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）在A点 时的内能。 大于 40 （2）该物质在 段共吸收了多少热量？经测量， 阶段消耗热值为 的酒精 （酒精完全燃烧），则在 阶段的热转化 效率为多大？ [答案] 由图像知，在第6分钟末，水的温度为 ，在第10 分钟末， 水的温度为 ，则该物质在 段吸收的热量 ； 酒精 完全燃烧放出的热量 ； 阶段的热 转化效率 。 41 （3）该物质在固态（ 阶段）时的比热容为多大？ [答案] 该物质从 到A用时 ，从B到C用时 ，该物质在固 态（ 阶段）时吸收的热量等于 段吸热的一半，所以该物质在固 态（ 阶段）时吸收的热量 ，由 可得， 。 42 12.如图所示为一金属管的横截面， 是内径， 是外 径。当对金属管加热时，( ) B A. 变大， 变小 B. 变大， 变大 C. 变小， 变大 D. 不变， 变大 [解析] 当对金属管进行加热时，金属管的金属部分受热向外膨胀，所 以金属管的外径部分向外膨胀，金属管的外径增大，同时金属管的内径 部分也向内膨胀，但是内径还是比原来要大，所以 变大， 变大。 43 13.【镇江】某汽车在平直路面上以 的速度匀 速行驶 的过程中，消耗了 汽油，汽油燃烧释 放能量的 随废气通过热电转换装置，如图所示， 汽油的热值近似取 ，设汽油在汽缸 内完全燃烧。 （1）图示时刻，四冲程汽油机处于______冲程；若该汽油机每分钟完 成7200个冲程，则它每秒完成____个工作循环。 排气 30 44 （2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的 用来驱动汽车行驶，求汽 车所受的阻力 。 [答案] 汽油完全燃烧释放的热量 ；根据 可得有用功 ；由 可得，汽 车在平直路面上以 的速度匀速行驶 的过程中，通过的路 程 ；由于汽车匀速直 线行驶，故汽车所受阻力 。 45 （3）研究表明，新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到 ，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获 得多少电能？ [答案] 随废气排放的能量 ；转换成电能 。 46 $$