第十二章 内能与热机（复习讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第十二章 内能与热机（复习讲义） 1．一种研究方法 类比法：将未知事物与已知事物进行比较，根据它们的相同之处或相似性，推测未知事物可能具有的相似属性。例如，通过运动的篮球具有动能、被压缩的弹簧具有势能等已知现象，类比推出分子也具有动能和势能，进而引出内能的概念 2．七个基本概念 ①内能：物体内所有分子动能与分子势能的总和，同一物体的温度越高、质量越大，内能越多。 ②热量：在热传递过程中物体内能改变的多少，单位为焦耳，物体吸收热量内能增加，放出热量内能减少。 ③热值：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量（或体积）之比，固体和液体燃料单位为J/kg，气体燃料单位为J/m³，计算公式为Q=qm（或Q=qV）。 ④比热容：表示物质吸热、放热性能的物理量，数值上等于 1kg 某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，单位为℃，水的比热容较大。 ⑤热机：将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功转化为机械能的机器，如蒸汽机、汽油机、柴油机等。 ⑥汽油机：以汽油为燃料，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程工作，其中只有做功冲程将内能转化为机械能。 ⑦热机效率：热机工作时用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，不同热机效率不同，可通过改进技术提高。 3．三个常考角度 ①改变物体内能的方式：包括做功和热传递，两种方式等效，做功是能量转化，热传递是能量转移，单位均为焦耳。 ②热量计算：根据比热容公式推导，物体吸热公式为Q吸=cm(t2-t1)，放热公式为Q放=cm(t2-t1)。 ③热机与环境：热机工作会排放废气污染环境，提高热机效率、开发新能源（如氢能）、改进技术（如电控燃油喷射）可减少污染，实现节能减排。 提出 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 12.1 内能 1. 物体的内能：物体内所有分子动能与分子势能的总和；同一物体温度越高，内能越多；温度相同的同种物质，质量越大，内能越多。 2. 改变方式：做功（如摩擦生热、压缩气体）和热传递（传导、对流、辐射），两者等效，单位为焦耳。 1. 内能的定义及影响因素（温度、质量）。 2. 做功和热传递改变内能的本质（做功是能量转化，热传递是能量转移）及等效性。 1. 误认为 “温度为 0℃的物体没有内能”，实际上一切物体都有内能。 2. 混淆做功和热传递的本质，认为只有做功能改变内能或两者效果不同。 12.2 热量与热值 1. 热量：热传递过程中内能改变的多少，与物质质量、温度变化相关；同物质质量一定时，吸热与升温成正比；升温相同时，吸热与质量成正比。 2. 热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与质量（或体积）之比，固体、液体单位 J/kg，气体单位 J/m³；公式 Q=qm（固体、液体）、Q=qV（气体）；实际中燃料难以完全燃烧，存在热量损失。 1. 热量的定义及与质量、温度变化的关系。 2. 热值的定义、单位及计算公式，理解其是燃料的特性（与质量无关）。 1. 误认为 “物体含有热量”，实际上热量是过程量，不能说 “含有”。 2. 混淆热值的适用条件，忽略 “完全燃烧”，或认为热值与燃料质量有关。 12.3 比热容 1. 定义：1kg 物质温度升（降）1℃吸收（放出）的热量，单位 J/(kg・℃)，是物质的属性。 2. 热量计算：Q吸= cm (t₂-t₁)、Q放=cm (t₁-t₂)。 3. 应用：水的比热容大，可用于取暖、降温，解释沿海与沙漠昼夜温差差异。 1. 比热容的定义、单位及物理意义（反映物质吸热、放热性能）。 2. 热量计算公式的灵活运用（区分吸热和放热）。 3. 水的比热容大的实际应用。 1. 误认为 “比热容大的物质吸热一定多”，忽略质量和温度变化的影响。 2. 计算热量时，混淆温度变化量（t₂-t₁或 t₁-t₂）与初温、末温的关系。 12.4 热机与社会发展 1. 热机：将燃料化学能→内能→机械能的机器，如汽油机、柴油机等。 2. 汽油机：构造包括气缸、活塞等；工作冲程为吸气、压缩、做功、排气，仅做功冲程实现内能→机械能，其余靠飞轮惯性完成。 3. 效率：有用功与燃料完全燃烧能量之比，蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机约45%；需提高效率、减少污染。 1. 热机的能量转化过程（化学能→内能→机械能）。 2. 汽油机四个冲程的特点及能量转化（尤其做功冲程和压缩冲程）。 3. 热机效率的定义及提高效率的意义。 1. 混淆汽油机四个冲程的顺序及每个冲程的能量转化，尤其压缩冲程（机械能→内能）和做功冲程（内能→机械能）。 2. 误认为 “热机效率可以达到 100%”，忽略能量损失（如散热、摩擦等）。 题型一 内能及其影响因素 【例1】下列关于内能的说法，正确的是（　　） A．物体的速度越大，具有的内能越多 B．温度高的物体具有的内能一定多 C．质量小的物体具有的内能一定少 D．一切物体都有内能 【答案】D 【解析】A．物体的内能由分子动能和分子势能两部分组成，与物体的运动速度无关，故A错误； BC．内能跟质量、温度、状态同时有关，只有温度高低或质量大小不能判断物体内能的多少，故BC错误； D．分子在永不停息的做无规则运动，则一切物体无论温度高低都具有内能，同一物体的内能随着温度的变化而变化，故D正确。 故选D。 【变式1-1】如图甲所示，将热汤放在冷水中，图乙反映了两者的温度变化情况。由图乙可知，在0~5min内，汤的内能 （选填“增大”或“减小”）；在第10min时，两者之间 （选填“有”或“没有”）发生热传递。 【答案】 减小 没有 【解析】[1]将热汤放在冷水中，由图乙可知，在0~5min内，汤的温度降低，内能会减小； [2]在第10min时，汤和水的温度相同，所以两者之间没有发生热传递。 【变式1-2】如图所示，两杯水的质量相同， （选填“甲”或“乙”）杯中水的内能较大。 【答案】乙 【解析】两杯水，质量相等，由图中温度计的示数比较可知，乙杯中水的温度比甲的温度高，则乙的内能大于甲的内能，故选填乙。 题型二 热传递与热量 【例2】如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，那么它们之间具有不同的 。 【答案】温度 【解析】相互接触的物体之间只有在有温度差时才会发生热传递现象，温度相等时，热传递停止。 【变式2-1】当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。热传导的实质是由于大量分子、原子或电子的相互碰撞，使内能从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度l成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料的导热系数λ有关，不同材料的导热系数一般不同，导热系数越小，热阻越大，导热能力越差。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。不同物质的传热本领不同，容易传热的物体，叫作热的良导体；不容易传热的物体，叫作热的不良导体。金属都是热的良导体，陶瓷、羊毛、皮革、棉花、水、空气等都是热的不良导体。 (1)发生热传递的条件是物体与物体之间或物体的不同部分之间存在 ；热传导的实质是由大量 的相互碰撞而产生的能量传递现象。 (2)在寒冬，室外的铁块和木头温度相同，但用手触摸时，感觉铁块更冷。由此现象可以推测木头和铁的导热系数大小：λ木头 （选填“＞”“＝”或“＜”）λ铁。 (3)冬天穿棉服可以保暖，这是因为 。 【答案】(1) 温度差 分子、原子或电子 (2)< (3)见解析 【解析】（1）[1]根据题文可知，发生热传递的条件是物体与物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。 [2]根据题文可知，热传导的实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞。 （2）根据题文可知，不同材料的导热系数一般不同，导热系数越小，热阻越大，导热能力越差，木头的热导系数比铁小，木头的热阻较大，导热能力较差，故木头的导热系数小于铁的导热系数。 （3）棉花是不容易传热的物体，叫作热的不良导体。所以棉花的隔热性好，冬天穿棉服可以保暖。 【变式2-2】冬天，用手摸户外的金属和木头，会觉得 更冷一些。请你就此现象提出一个问题： ？ 【答案】 金属 金属和木头的导热性哪个较好 【解析】[1][2]冬天，用手摸户外的金属和木头，由于铁的导热性好，把手的热量快速传递给铁，会觉得铁更冷一些；结合上述现象提出的问题是：金属和木头的导热性哪个较好。 题型三 改变内能的两种方式 【例3】某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过 的方式改变了物体的内能。 【答案】热传递 【解析】改变物体内能有两种方式：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。 放在热汤中的金属勺子很快变得烫手，即内能由热汤转移到金属勺子上，使得金属勺子的内能增加，温度升高，这是通过热传递的方法改变物体的内能。 【变式3-1】火柴可以在火柴盒上擦燃，也可以在火上点燃。从改变内能的方式看，前者是用 的方法使火柴燃烧，后者是用 的方法使火柴燃烧。 【答案】 做功 热传递 【解析】[1][2]和热传递都能改变物体的内能，做功的实质是能量的转化，对物体做功，物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减小；热传递的实质是能量的转移。擦燃是机械能转化为内能，属于做功改变内能；放在火上点燃是内能的转移，属于热传递改变内能。 【变式3-2】如图是中国首座投入使用的塔式光热发电站。接收器吸收大量太阳光的热量，使内部的工作系统产生高温蒸汽用于发电。工作系统通过 的方式增加了蒸汽的内能。 【答案】热传递 【解析】接收器吸收大量太阳光的热量，使内部的工作系统产生高温蒸汽用于发电，这是通过热传递的方式增加了蒸汽的内能。 题型四 比热容的定义 【例4】若质量为2kg的某种物质的温度从升高到，吸收的热量是，则该物质的比热容为 ，如果该物质再吸收的热量（状态不发生改变），则该物质的比热容将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 【解析】[1]根据比热容的定义可知，该物质的比热容 [2]比热容是物质的一种性质，它的大小与物质的种类有关，与物质吸热的多少无关，故该物质继续吸收热量后，其比热容不变。 【变式4-1】甲、乙两个实心铜球吸热后，温度分别升高了、，已知甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，则（　　） A．一定大于 B．一定等于 C．可能等于 D．一定小于 【答案】C 【解析】甲、乙均是实心铜球，比热容c相同，甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，由可知，的数值关系不确定，所以与的大小关系不确定，可能大于、可能相等、可能小于，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式4-2】已知铜的比热容大于铅的比热容，质量和初温都相同的铜块和铅块，让它们吸收相同的热量后，再将它们相互接触， （选填“铜”或“铅”）放出热量，直至 （选填“内能”、“温度”或“热量”）相同时热传递停止。 【答案】 铅 温度 【解析】[1]因铜块和铅块的质量、初温度均相同，铜的比热容大于铅的比热容，由可知，当它们吸收相同的热量后，铅块升高的温度值比铜块升高的多，所以铅块的温度比铜块的温度高，当它们接触后，温度高的铅块会放出热量，热量向温度低的铜块传递。 [2]热传递的条件是物体之间存在温度差，热传递的过程中热量由温度高的物体传递到温度低的物体，或者由同一个物体上的高温部分传递给低温部分，当温度相同时，不存在温度差，热传递停止。 题型五 比热容的概念 【例5】下列现象中，物质的比热容会发生变化的是（　　） A．玻璃杯被摔成碎片 B．水凝固成冰 C．铁块被加工成锄头 D．的水变成的水 【答案】B 【解析】比热容是物质的一种属性，与物体的状态、种类有关，与质量、形状、温度等无关，玻璃杯被摔成碎片、把铁块加工成锄头、15℃的水变成45℃的水，这些情况物质的比热容均不发生变化。水凝固成冰，物质的状态发生了变化，比热容发生改变。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式5-1】关于物质的比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容是物质的性质之一，它反映的是物质吸热或放热本领的大小 B．物体的比热容跟物体的质量大小有关 C．温度高的物体比温度低的物体的比热容大 D．比热容跟物体吸收的热量有关，物体吸收的热量越多，比热容越大 【答案】A 【解析】A．由比热容的定义可知，比热容反映了物质吸热或放热本领的大小，故A正确； BCD．比热容是物质的一种特性，同一种物质，状态不变时，其比热容与温度高低、温度升高或降低的多少、质量的大小、吸收或放出热量的多少都无关，故BCD错误。   故选A。 【变式5-2】质量相同的两个金属块，吸收相同的热量，升高的温度不同，则（　　） A．升高温度较多的金属块的比热容一定较大 B．温度高的金属块的比热容一定较大 C．升高温度较多的金属块的比热容一定较小 D．温度高的金属块的比热容一定较小 【答案】C 【解析】根据Q=cmΔt知，相同质量的不同物质，吸收相同的热量，温度升高少的比热容大，温度升高多比热容小，所以升高温度较大的金属块，其比热容一定小，升高温度较小的金属块比热容一定大；故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 题型六 不同物质的吸热本领 【例6】比较水和食用油的吸热能力有两种方法：在质量相同的情况下，一种是加热相同的时间，比较 ；另一种是升高相同的温度，比较 。 【答案】 升高的温度 加热的时间 【解析】[1][2]比较水和食用油的吸热能力采用转换法，有两种方法：在质量相同的情况下，一种是加热相同的时间，比较升高的温度，升高温度多，吸热能力弱；另一种是升高相同的温度，比较加热的时间，加热时间长，吸热能力强。 【变式6-1】使用相同的加热装置探究水和砂石的吸热情况的实验中，对于水和砂石吸收热量的表示方法，下列说法正确的是（　　） A．以加热时间长短代表吸热多少 B．以物质质量大小代表吸热多少 C．以温度改变量的多少代表吸热多少 D．以温度高低代表吸热多少 【答案】A 【解析】使用相同加热装置，以加热时间的长短代表水和砂石吸热的多少。 故选A。 【变式6-2】在“探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同”的实验中，小明在图甲、乙所示的相同的烧杯中分别倒入相同质量的水和煤油，并使用完全相同的酒精灯进行加热，测得的实验数据如下表所示： 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中需要的测量工具除了秒表、温度计，还应该有 ；根据甲、乙两幅图可判断图 （选填“甲”或“乙”）烧杯中的液体为煤油。（水的密度大于煤油的密度） (2)分析表中实验数据，可得出结论：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时， 吸收的热量多，所以 的吸热能力强。 (3)图丙中的①是煤油加热时温度随时间变化的图线。如果将初温相同的煤油，质量增加到原来的2倍，用相同的酒精灯加热，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，该图线应为图丙中的 （选填“①”“②”或“③”）。 【答案】(1) 天平 乙 (2) 水 水 (3)③ 【解析】（1）[1][2]本实验中需要用秒表测量加热时间，用温度计测量温度，用天平测量两种液体的质量；比较两个烧杯中的液体体积，图乙烧杯中的液体体积大，由于水的密度大于煤油的密度，因此图乙烧杯中的液体为煤油。 （2）[1][2]由表中数据可知，水和煤油的温度都升高时，水的加热时间为2min，煤油的加热时间为1min，故升高相同的温度，水吸收的热量多，水的吸热能力强。 （3）用相同的酒精灯给质量不同的同种液体加热时，液体的质量越大，液体升温越慢，故当煤油的质量增加到原来的2倍时，其温度随时间变化的图线应为图丙中的③。 题型七 生活中的比热容问题 【例7】已知，。质量相同的铜和铅吸收相同的热量时，铜比铅的温度升高得 （选填“多”或“少”）；质量相同的铜和铅升高相同的温度，吸收热量多的是 （选填“铜”或“铅”）。 【答案】 少 铜 【解析】[1]由热量公式可知，质量相同的铜和铅吸收相同的热量时，由于铜的比热容大于铅的比热容，所以铜比铅的温度升高得少； [2]质量相同的铜和铅升高相同的温度，由公式可知，由于铜的比热容大于铅的比热容，所以吸收热量多的是铜。 故填：少；铜。 【变式7-1】我国北方的房屋中大多安装有暖气，用水作为循环介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋内供人取暖。用水作为运输热量的介质是因为水的 大；与同质量的其他介质相比，降低相同的温度时，水放出的热量较 。 【答案】 比热容 多 【解析】[1]因为水的比热容大，根据可知，相同质量的水和其他物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，取暖效果好，因此暖气装置中用水来供热。所以用水作为运输热量的介质是因为水的比热容大； [2]因为水的比热容大，根据可知，相同质量的水和其他物质比较，降低相同的温度，水放出的热量较多。 故填：比热容；多。 【变式7-2】如图所示的是某一内陆城市与某一沿海城市年气温变化曲线。从图像可以看出，在一年中，曲线B所表示的城市气温变化较 （选填“大”或“小”），根据水的比热容比砂石的比热容 （选填“大”或“小”）的特点可知，曲线B表示的是 （选填“内陆”或“沿海”）城市的年气温变化曲线。 【答案】 大 大 内陆 【解析】[1][2][3]由题图可知，B所表示的城市最高、最低气温差比A所表示的城市的大；由于沿海城市水较多，水的比热容比砂石大，在相同条件下，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化值比较小，所以曲线A表示的是沿海城市的年气温变化曲线，曲线B表示的是内陆城市的年气温变化曲线。 题型八 热值 【例8】某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验，用来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如下列图片所示的两套完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（如下表）。 加热时间/min 0 1 2 3 甲杯水温/℃ 25 27 29 32 乙杯水温/℃ 25 26 27 28 (1)在安装、调整实验器材时，合理的顺序是先调整固定 （选填“A”或“B”）。实验中，除了用到温度计，还需要的测量工具是 。 (2)为了保证实验结论的可靠性，选择了两套相同装置，在实验中还应控制烧杯内水的 相同。燃料完全燃烧放出的热量，可以间接通过 （选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来反映。 (3)通过分析实验数据可知，相同时间内甲杯中的水吸收的热量大于乙杯中的水吸收的热量。由此可知，相同时间内 放出的热量多。 【答案】(1) B 秒表和天平 (2) 质量和初温 温度计示数的变化 (3)煤油 【解析】【小题1】[1]在探究煤油和菜籽油的热值大小关系的实验中，需要用酒精灯的外焰进行加热，所以应该先调整固定B位置。 [2]实验中，需要测量质量且对加热时间计时，所以还需要天平和秒表。 【小题2】[1]为了保证实验结论的可靠性，选择了两套相同的装置，根据控制变量法的思想，实验中还应该控制煤油和菜籽油、两烧杯中的水的质量和初温相同。 [2]燃料燃烧释放的热量被水吸收，水吸收的热量越多，温度计示数上升的越大，所以燃料完全燃烧释放的热量，可以通过温度计示数的变化来反映。 【小题3】通过表中的实验数据分析可知，在质量和初温相同时，甲中水的末温高，不考虑热损失，根据可知，相同时间内烧杯甲中的水吸收的热量比乙烧杯中的水吸收热量，所以相同时间内煤油放出的热量多。 【变式8-1】某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车。若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 kg焦炭放出的热量相当。（焦炭的热值为） 【答案】0.9 【解析】由知： 所以若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 0.9kg 焦炭放出的热量相当。 【变式8-2】下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 【答案】D 【解析】A．燃料的热值与质量无关，5kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误； B．由可知，燃料热值越大，质量若小，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误； C．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故C错误； D．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故D正确。 故选D。 题型九 热机 【例9】旅行家骑摩托车在某次旅程中消耗汽油3kg，这些汽油完全燃烧能放出的热量为 J，若汽油机的效率为30%，则汽油机做的有用功为 J；图甲为该摩托车的单缸四冲程汽油机某个冲程的能量流向图，由此可以判断该汽油机正处于 （选填“A”、“B”、“C”、“D”）图的冲程；在这个冲程，汽缸内封闭气体的分子运动 （选填“变剧烈”、“变缓慢”或“不变”）（） A．B．C．D． 【答案】 B 变剧烈 【解析】[1]由题意，则汽油完全燃烧放出的热量 [2]已知汽油机效率，由，可得汽油机做的有用功 [3]能量流向图中机械能转化为封闭气体的内能，是压缩冲程。四冲程汽油机中，A是吸气冲程（进气门开，排气门关，活塞下移）；B是压缩冲程（两气门关，活塞上移）；C是做功冲程（两气门关，火花塞点火，活塞下移）；D是排气冲程（进气门关，排气门开，活塞上移），故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 [4]压缩冲程中，活塞对气体做功，气体内能增大，温度升高，所以分子运动变剧烈。 【变式9-1】如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 是将机械能转化为内能的冲程，图 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，这台汽油机每分钟完成 个冲程，对外做了 次功。 【答案】 乙 丙 3600 900 【解析】[1]图乙为压缩冲程，把机械能转化为内能。 [2]图丙为做功冲程，靠燃料燃烧做功来完成该冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程。 [3]飞轮转2转完成1个工作循环，有4个冲程；飞轮的转速为1800r/min ，即1分钟转1800转，完成900个工作循环，冲程数为 900×4 = 3600个 [4]1个工作循环对外做功1次，900个工作循环做功900次。 【变式9-2】如图所示，甲、乙两图中，与压缩冲程原理相同的是 图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，利用内能来做功的冲程是 图；已知汽油的热值为4.6×107 J/kg，则完全燃烧500 g汽油放出的热量为 J。 【答案】 乙 丙 2.3×107 【解析】[1]甲图中气体对活塞做功，气体将内能转化为活塞的机械能；乙图中，活塞对桶内气体做功，活塞将机械能转化为气体的内能，则甲、乙两图中，与压缩冲程原理相同的是乙图，能量转化均为将机械能转化为内能。 [2]丙图中火花塞点火，是做功冲程，缸内的气体对活塞做功，使活塞向下运动；图丁中的冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞对缸内气体做功，则利用内能来做功的冲程是丙图。 [3]已知汽油的热值为4.6×107 J/kg，则完全燃烧500 g汽油放出的热量为 题型十 温度、内能和热量的区分 【例10】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．热量只能从内能多的物体向内能少的物体传递 B．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 C．物体具有的内能越多，它含有的热量就越多 D．汽油机气缸内的汽油燃烧不完全，会导致汽油热值降低 【答案】B 【解析】A．热量只能从温度高的物体向温度低物体传递，故A错误； B．当晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度保持不变，故B正确； C．只能说吸收或放出热量，不能说含有热量，故C错误； D．热值是燃料的固有属性，不随其它因素变化，故D错误。 故选B 。 【变式10-1】标准大气压下的实验室中有温度为的水和的冰块．对于只由0℃的水和的冰块组成的系统，下列说法正确的是（　　） A．的水的内能一定大于的冰块的内能 B．将的冰块放入的水中，静置一段时间后，水的质量会变小 C．将的冰块放入的水中，内能通过做功的方式从水传递给冰块 D．将的冰块放入的水中，温度通过热传递的方式从水传递给冰块 【答案】B 【解析】A．物体的内能与物体的温度、质量均有关，因不知道冰与水的质量，故无法比较二者的内能，故A错误； B．将-4℃冰块放入0℃水中，由于存在温度差，所以冰块吸收热量，水放出热量，并且温度达到水的凝固点，因此水会结冰，故水的质量会减少，故B正确； CD．将-4℃冰块放入0℃水中，由于存在温度差，因此热量会自发地从温度高的物体传递给温度低的物体，即热量通过热传递的方式从水传递给冰块，且传递的是热量而不是温度，故CD错误。故选B。 故选B 。 【变式10-2】下图所示的是明朝的《天工开物》中用铜铸币的情景，下列说法正确的是（　　） A．用炉火加热铜是通过做功的方式使铜内能增大的 B．熔化的液态铜温度高因为其含有的热量多 C．铜熔化时，质量不变，内能也不会变化 D．铜币在冷却过程中，将内能转移给模具和空气 【答案】D 【解析】用炉火加热铜是通过热传递的方式使铜内能增大的，故A错误。热量是过程量，不能说含有热量，故B错误。铜熔化时要吸热，质量不变，内能变大，故C错误。铜币在冷却过程中，温度降低，放出热量，将内能转移给模具和空气，故D正确。 题型十一 热机效率 【例11】某款国产轿车如图所示，该轿车在水平公路上以的速度匀速直线行驶，消耗汽油。已知轿车的效率为，汽油的热值为。求： (1)该轿车匀速直线行驶，消耗的汽油完全燃烧产生的热量； (2)该轿车匀速直线行驶时牵引力的功率。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）由题知轿车匀速直线行驶消耗的汽油为，汽油完全燃烧产生的热量 （2）轿车工作时主要将内能转化为机械能，轿车的效率为。轿车获得的机械能        轿车匀速直线行驶所用的时间        牵引力的功率 【变式11-1】2024年11月12日，第十五届中国航展在珠海开幕。图是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设中必备的重大航空装备。航展上，“鲲龙”飞机飞行表演525s，消耗航空燃油500kg，发动机的平均功率为。 (1)飞机飞行过程中将航空燃油燃烧放出的内能转化为飞机的 能； (2)不考虑热量损失，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量可使多少的水温度升高？ (3)发动机的效率是多少？ 【答案】(1)机械 (2) (3) 【解析】（1）飞机飞行过程中，燃油燃烧放出的内能转化为飞机的机械能，提供飞行动力。 （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为 不考虑热量损失，则 由可知，水的质量 （3）发动机做的有用功 发动机的效率 【变式11-2】小明家使用的是天然气热水器。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的40℃热水注入洗衣机，已知自来水的温度为15℃，注水前后天然气表的示数变化了0.16m3，则该热水器的效率为 %。[c水=4.2103J/（kg·℃），q天然气=3.2107J/m3），百分号前保留整数] 【答案】82 【解析】水的体积，由，水的质量 水吸收热量温度变化，根据热量公式，水吸收的热量 天然气燃烧放热 热水器效率 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 内能与热机（复习讲义） 1．一种研究方法 类比法：将未知事物与已知事物进行比较，根据它们的相同之处或相似性，推测未知事物可能具有的相似属性。例如，通过运动的篮球具有动能、被压缩的弹簧具有势能等已知现象，类比推出分子也具有动能和势能，进而引出内能的概念 2．七个基本概念 ①内能：物体内所有分子动能与分子势能的总和，同一物体的温度越高、质量越大，内能越多。 ②热量：在热传递过程中物体内能改变的多少，单位为焦耳，物体吸收热量内能增加，放出热量内能减少。 ③热值：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量（或体积）之比，固体和液体燃料单位为J/kg，气体燃料单位为J/m³，计算公式为Q=qm（或Q=qV）。 ④比热容：表示物质吸热、放热性能的物理量，数值上等于 1kg 某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，单位为℃，水的比热容较大。 ⑤热机：将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功转化为机械能的机器，如蒸汽机、汽油机、柴油机等。 ⑥汽油机：以汽油为燃料，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程工作，其中只有做功冲程将内能转化为机械能。 ⑦热机效率：热机工作时用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，不同热机效率不同，可通过改进技术提高。 3．三个常考角度 ①改变物体内能的方式：包括做功和热传递，两种方式等效，做功是能量转化，热传递是能量转移，单位均为焦耳。 ②热量计算：根据比热容公式推导，物体吸热公式为Q吸=cm(t2-t1)，放热公式为Q放=cm(t2-t1)。 ③热机与环境：热机工作会排放废气污染环境，提高热机效率、开发新能源（如氢能）、改进技术（如电控燃油喷射）可减少污染，实现节能减排。 提出 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 12.1 内能 1. 物体的内能：物体内所有分子动能与分子势能的总和；同一物体温度越高，内能越多；温度相同的同种物质，质量越大，内能越多。 2. 改变方式：做功（如摩擦生热、压缩气体）和热传递（传导、对流、辐射），两者等效，单位为焦耳。 1. 内能的定义及影响因素（温度、质量）。 2. 做功和热传递改变内能的本质（做功是能量转化，热传递是能量转移）及等效性。 1. 误认为 “温度为 0℃的物体没有内能”，实际上一切物体都有内能。 2. 混淆做功和热传递的本质，认为只有做功能改变内能或两者效果不同。 12.2 热量与热值 1. 热量：热传递过程中内能改变的多少，与物质质量、温度变化相关；同物质质量一定时，吸热与升温成正比；升温相同时，吸热与质量成正比。 2. 热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与质量（或体积）之比，固体、液体单位 J/kg，气体单位 J/m³；公式 Q=qm（固体、液体）、Q=qV（气体）；实际中燃料难以完全燃烧，存在热量损失。 1. 热量的定义及与质量、温度变化的关系。 2. 热值的定义、单位及计算公式，理解其是燃料的特性（与质量无关）。 1. 误认为 “物体含有热量”，实际上热量是过程量，不能说 “含有”。 2. 混淆热值的适用条件，忽略 “完全燃烧”，或认为热值与燃料质量有关。 12.3 比热容 1. 定义：1kg 物质温度升（降）1℃吸收（放出）的热量，单位 J/(kg・℃)，是物质的属性。 2. 热量计算：Q吸= cm (t₂-t₁)、Q放=cm (t₁-t₂)。 3. 应用：水的比热容大，可用于取暖、降温，解释沿海与沙漠昼夜温差差异。 1. 比热容的定义、单位及物理意义（反映物质吸热、放热性能）。 2. 热量计算公式的灵活运用（区分吸热和放热）。 3. 水的比热容大的实际应用。 1. 误认为 “比热容大的物质吸热一定多”，忽略质量和温度变化的影响。 2. 计算热量时，混淆温度变化量（t₂-t₁或 t₁-t₂）与初温、末温的关系。 12.4 热机与社会发展 1. 热机：将燃料化学能→内能→机械能的机器，如汽油机、柴油机等。 2. 汽油机：构造包括气缸、活塞等；工作冲程为吸气、压缩、做功、排气，仅做功冲程实现内能→机械能，其余靠飞轮惯性完成。 3. 效率：有用功与燃料完全燃烧能量之比，蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机约45%；需提高效率、减少污染。 1. 热机的能量转化过程（化学能→内能→机械能）。 2. 汽油机四个冲程的特点及能量转化（尤其做功冲程和压缩冲程）。 3. 热机效率的定义及提高效率的意义。 1. 混淆汽油机四个冲程的顺序及每个冲程的能量转化，尤其压缩冲程（机械能→内能）和做功冲程（内能→机械能）。 2. 误认为 “热机效率可以达到 100%”，忽略能量损失（如散热、摩擦等）。 题型一 内能及其影响因素 【例1】下列关于内能的说法，正确的是（　　） A．物体的速度越大，具有的内能越多 B．温度高的物体具有的内能一定多 C．质量小的物体具有的内能一定少 D．一切物体都有内能 【变式1-1】如图甲所示，将热汤放在冷水中，图乙反映了两者的温度变化情况。由图乙可知，在0~5min内，汤的内能 （选填“增大”或“减小”）；在第10min时，两者之间 （选填“有”或“没有”）发生热传递。 【变式1-2】如图所示，两杯水的质量相同， （选填“甲”或“乙”）杯中水的内能较大。 题型二 热传递与热量 【例2】如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，那么它们之间具有不同的 。 【变式2-1】当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。热传导的实质是由于大量分子、原子或电子的相互碰撞，使内能从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度l成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料的导热系数λ有关，不同材料的导热系数一般不同，导热系数越小，热阻越大，导热能力越差。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。不同物质的传热本领不同，容易传热的物体，叫作热的良导体；不容易传热的物体，叫作热的不良导体。金属都是热的良导体，陶瓷、羊毛、皮革、棉花、水、空气等都是热的不良导体。 (1)发生热传递的条件是物体与物体之间或物体的不同部分之间存在 ；热传导的实质是由大量 的相互碰撞而产生的能量传递现象。 (2)在寒冬，室外的铁块和木头温度相同，但用手触摸时，感觉铁块更冷。由此现象可以推测木头和铁的导热系数大小：λ木头 （选填“＞”“＝”或“＜”）λ铁。 (3)冬天穿棉服可以保暖，这是因为 。 【变式2-2】冬天，用手摸户外的金属和木头，会觉得 更冷一些。请你就此现象提出一个问题： ？ 题型三 改变内能的两种方式 【例3】某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过 的方式改变了物体的内能。 【变式3-1】火柴可以在火柴盒上擦燃，也可以在火上点燃。从改变内能的方式看，前者是用 的方法使火柴燃烧，后者是用 的方法使火柴燃烧。 【变式3-2】如图是中国首座投入使用的塔式光热发电站。接收器吸收大量太阳光的热量，使内部的工作系统产生高温蒸汽用于发电。工作系统通过 的方式增加了蒸汽的内能。 题型四 比热容的定义 【例4】若质量为2kg的某种物质的温度从升高到，吸收的热量是，则该物质的比热容为 ，如果该物质再吸收的热量（状态不发生改变），则该物质的比热容将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式4-1】甲、乙两个实心铜球吸热后，温度分别升高了、，已知甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，则（　　） A．一定大于 B．一定等于 C．可能等于 D．一定小于 【变式4-2】已知铜的比热容大于铅的比热容，质量和初温都相同的铜块和铅块，让它们吸收相同的热量后，再将它们相互接触， （选填“铜”或“铅”）放出热量，直至 （选填“内能”、“温度”或“热量”）相同时热传递停止。 题型五 比热容的概念 【例5】下列现象中，物质的比热容会发生变化的是（　　） A．玻璃杯被摔成碎片 B．水凝固成冰 C．铁块被加工成锄头 D．的水变成的水 【变式5-1】关于物质的比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容是物质的性质之一，它反映的是物质吸热或放热本领的大小 B．物体的比热容跟物体的质量大小有关 C．温度高的物体比温度低的物体的比热容大 D．比热容跟物体吸收的热量有关，物体吸收的热量越多，比热容越大 【变式5-2】质量相同的两个金属块，吸收相同的热量，升高的温度不同，则（　　） A．升高温度较多的金属块的比热容一定较大 B．温度高的金属块的比热容一定较大 C．升高温度较多的金属块的比热容一定较小 D．温度高的金属块的比热容一定较小 故选C。 题型六 不同物质的吸热本领 【例6】比较水和食用油的吸热能力有两种方法：在质量相同的情况下，一种是加热相同的时间，比较 ；另一种是升高相同的温度，比较 。 【变式6-1】使用相同的加热装置探究水和砂石的吸热情况的实验中，对于水和砂石吸收热量的表示方法，下列说法正确的是（　　） A．以加热时间长短代表吸热多少 B．以物质质量大小代表吸热多少 C．以温度改变量的多少代表吸热多少 D．以温度高低代表吸热多少 【变式6-2】在“探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同”的实验中，小明在图甲、乙所示的相同的烧杯中分别倒入相同质量的水和煤油，并使用完全相同的酒精灯进行加热，测得的实验数据如下表所示： 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中需要的测量工具除了秒表、温度计，还应该有 ；根据甲、乙两幅图可判断图 （选填“甲”或“乙”）烧杯中的液体为煤油。（水的密度大于煤油的密度） (2)分析表中实验数据，可得出结论：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时， 吸收的热量多，所以 的吸热能力强。 (3)图丙中的①是煤油加热时温度随时间变化的图线。如果将初温相同的煤油，质量增加到原来的2倍，用相同的酒精灯加热，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，该图线应为图丙中的 （选填“①”“②”或“③”）。 题型七 生活中的比热容问题 【例7】已知，。质量相同的铜和铅吸收相同的热量时，铜比铅的温度升高得 （选填“多”或“少”）；质量相同的铜和铅升高相同的温度，吸收热量多的是 （选填“铜”或“铅”）。 【变式7-1】我国北方的房屋中大多安装有暖气，用水作为循环介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋内供人取暖。用水作为运输热量的介质是因为水的 大；与同质量的其他介质相比，降低相同的温度时，水放出的热量较 。 【变式7-2】如图所示的是某一内陆城市与某一沿海城市年气温变化曲线。从图像可以看出，在一年中，曲线B所表示的城市气温变化较 （选填“大”或“小”），根据水的比热容比砂石的比热容 （选填“大”或“小”）的特点可知，曲线B表示的是 （选填“内陆”或“沿海”）城市的年气温变化曲线。 题型八 热值 【例8】某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验，用来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如下列图片所示的两套完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（如下表）。 加热时间/min 0 1 2 3 甲杯水温/℃ 25 27 29 32 乙杯水温/℃ 25 26 27 28 (1)在安装、调整实验器材时，合理的顺序是先调整固定 （选填“A”或“B”）。实验中，除了用到温度计，还需要的测量工具是 。 (2)为了保证实验结论的可靠性，选择了两套相同装置，在实验中还应控制烧杯内水的 相同。燃料完全燃烧放出的热量，可以间接通过 （选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来反映。 (3)通过分析实验数据可知，相同时间内甲杯中的水吸收的热量大于乙杯中的水吸收的热量。由此可知，相同时间内 放出的热量多。 【变式8-1】某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车。若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 kg焦炭放出的热量相当。（焦炭的热值为） 【变式8-2】下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 题型九 热机 【例9】旅行家骑摩托车在某次旅程中消耗汽油3kg，这些汽油完全燃烧能放出的热量为 J，若汽油机的效率为30%，则汽油机做的有用功为 J；图甲为该摩托车的单缸四冲程汽油机某个冲程的能量流向图，由此可以判断该汽油机正处于 （选填“A”、“B”、“C”、“D”）图的冲程；在这个冲程，汽缸内封闭气体的分子运动 （选填“变剧烈”、“变缓慢”或“不变”）（） A．B．C．D． 【变式9-1】如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 是将机械能转化为内能的冲程，图 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，这台汽油机每分钟完成 个冲程，对外做了 次功。 【变式9-2】如图所示，甲、乙两图中，与压缩冲程原理相同的是 图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，利用内能来做功的冲程是 图；已知汽油的热值为4.6×107 J/kg，则完全燃烧500 g汽油放出的热量为 J。 题型十 温度、内能和热量的区分 【例10】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．热量只能从内能多的物体向内能少的物体传递 B．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 C．物体具有的内能越多，它含有的热量就越多 D．汽油机气缸内的汽油燃烧不完全，会导致汽油热值降低 【变式10-1】标准大气压下的实验室中有温度为的水和的冰块．对于只由0℃的水和的冰块组成的系统，下列说法正确的是（　　） A．的水的内能一定大于的冰块的内能 B．将的冰块放入的水中，静置一段时间后，水的质量会变小 C．将的冰块放入的水中，内能通过做功的方式从水传递给冰块 D．将的冰块放入的水中，温度通过热传递的方式从水传递给冰块 【变式10-2】下图所示的是明朝的《天工开物》中用铜铸币的情景，下列说法正确的是（　　） A．用炉火加热铜是通过做功的方式使铜内能增大的 B．熔化的液态铜温度高因为其含有的热量多 C．铜熔化时，质量不变，内能也不会变化 D．铜币在冷却过程中，将内能转移给模具和空气 题型十一 热机效率 【例11】某款国产轿车如图所示，该轿车在水平公路上以的速度匀速直线行驶，消耗汽油。已知轿车的效率为，汽油的热值为。求： (1)该轿车匀速直线行驶，消耗的汽油完全燃烧产生的热量； (2)该轿车匀速直线行驶时牵引力的功率。 【变式11-1】2024年11月12日，第十五届中国航展在珠海开幕。图是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设中必备的重大航空装备。航展上，“鲲龙”飞机飞行表演525s，消耗航空燃油500kg，发动机的平均功率为。 (1)飞机飞行过程中将航空燃油燃烧放出的内能转化为飞机的 能； (2)不考虑热量损失，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量可使多少的水温度升高？ (3)发动机的效率是多少？ 【变式11-2】小明家使用的是天然气热水器。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的40℃热水注入洗衣机，已知自来水的温度为15℃，注水前后天然气表的示数变化了0.16m3，则该热水器的效率为 %。[c水=4.2103J/（kg·℃），q天然气=3.2107J/m3），百分号前保留整数] 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$