3.5 物体的内能讲练-2025-2026学年浙教版科学九年级上册

第5节 物体的内能 ( 思维导图 ) 考点一、内能 （一）内能 (1)分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。物体的温度越高,分子具有的动能越大。 (2)分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 (3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳( J)。 (4)影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。如在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 （二）物体内能的改变 (1)热传递可以改变物体的内能 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传递到低温物体(或同一物体的低温部分)。 (2)做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法： 压缩体积(如：用打气简打气) 摩擦生热(如：钻木取火) 锻打物体(如：用铁锤敲打铁块) 弯折物体 (如： 来回多次拧弯细铁丝 ) ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。可见，功可以用来量度内能改变的多少。 ( 典例分析 ) 典例1：如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 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时，气体的内能增大 ( 举一反三 ) 变式1：第二十六届哈尔滨冰雪大世界正式开幕，向世界呈现北国风光的无限魅力。下列说法正确的是 A．冰雕建筑的温度很低，所以不具有内能 B．游客搓手取暖是通过热传递来增加自身内能 C．冰雪大世界园区内雪花飞舞，说明分子在不停地做无规则运动 D．游客触摸冰雕时感觉寒冷是因为热量从高温物体向低温物体传递 变式2：很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏，在瓶里装有少量的水，盖紧瓶盖，使劲拧瓶的下部，使其严重变形，然后略松开瓶盖(对着没人的方向) ，瓶盖被弹出时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。下列分析正确的是 A．用力拧瓶的下部时瓶内气体内能减少，温度升高 B．用力拧瓶的下部时瓶内气体内能增加，温度降低 C．瓶盖弹出时瓶内气体内能减小，温度降低，水蒸气液化 D．瓶盖弹出时瓶内气体内能增加，温度降低，水蒸气液化 变式3：下列与热现象有关的说法，正确的是 (　　) A．固体很难被压缩说明分子间没有间隙 B．0℃的物体也有内能，但一定很小 C．物体吸收热量后，温度不一定升高 D．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能 考点二、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 ( 典例分析 ) 典例1：关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（　　） A．0℃的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变 ( 举一反三 ) 变式1：关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 (　　) A．物体的温度越高，含有的热量越多 B．热量总是从内能多的物体转移到内能少的物体 C．温度高的物体内能大，温度低的物体内能小 D．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 变式2：有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能 C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量 D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 变式3：炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（） A．甲是冰块 B．0~t1内， 乙在吸收热量 C．t1后，两者不再发生热传递 D．t2后，两者的内能均为0焦 考点三、比热容和热量的计算 （一）比热容 (1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。 (2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。 (3)水的比热容的特点和应用：一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点， 我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收(或放出)相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 （二）热量的计算公式 (1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to (2)放热公式：Q放=cm (to-t)。 式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to (3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。 可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。 Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容C的单位是焦/(千克.℃),质量m的单位是千克，温度(t、t或△to)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 (4)两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量,温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放(热平衡方程)。 ( 典例分析 ) 典例1：2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为，其表面防热材料的质量为，比热容为，请回答下列问题： （1）若返回舱在大气层中共下落，重力做功　 　焦。 （2）若返回舱进入大气层后下落的过程中；假设下落时减少的重力势能有转为内能，且转化内能中的被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少　 　？ ( 举一反三 ) 变式1：某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。 （1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为　 　（选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间” ）较小引起的。 （2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收　 　 J的热量。[c水= 4.2×1 03J/（kg·℃）] 变式2：室温为10℃时，小宁利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小宁用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。(乙醚的比热容约为 着火点为160℃) （1） 求小宁对活塞的做功大小。 （2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量? （3） 小宁的实验没有成功，请帮助他分析原因。 变式3：氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点，其热值为 求： （1） 质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少? （2）用这些热量给质量为400kg，温度为15℃的水加热(不计热量损失) ，水的末温是多少摄氏度? 已知水的比热容为 考点四、热机 （一）热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。 （二）汽油机 (3)汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表： 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作示意图 进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭 排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能；燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化 (4)工作过程分析：大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，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。 ( 典例分析 ) 典例1：古代发明的点火器如图甲所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆，筒内气体温度升高，艾绒温度达到着火点随即燃烧。 （1）猛推推杆，筒内气体温度升高，此过程是通过　 　的方式改变物体内能。 （2）推杆过程的能量转化与图乙中四冲程汽油机工作的　 　(选填字母)冲程相同。 ( 举一反三 ) 变式1： 如图为汽油机某个冲程的工作示意图，这是　 　冲程。汽油机在工作过程中需要用水来冷却，若该汽油机水箱中装有10千克的水，这些水在工作过程中共吸收了： 焦的热量，若工作过程中水量减少忽略不计，则水箱中的水温从原来的20℃升高到　 　℃。 变式2：图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。 （1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能　 　(选填“增加”、 “减少”或“不变”)。 （2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中　 　冲程(用字母表示)能实现内能转化为机械能。 变式3：图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。 （1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能　 　（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 （2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中　 　冲程（用字母表示）能实现内能转化为机械能。 考点五、燃料的热值 （一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。 （三）能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 （四）热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。 （五）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。 （六）燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 ( 典例分析 ) 典例1：最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶8km消耗汽油1.2千克(汽油热值为 （1） 这部分汽油完全燃烧，放出多少热量； （2） 若其中30%的能量为推动汽车前进的机械能，则汽车受到的阻力多少牛? ( 举一反三 ) 变式1： 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是 (　　) A．比较不同燃料的热值，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图 C．比较不同液体的比热容，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图 变式2：如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： （1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）壶中的水温度的升高是通过 ▲ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量； （3）水壶中水的质量。 变式3：一台汽油机飞轮的转速为3600转/分钟，在1秒内汽油机对外做了　 　次功。汽油机用水作冷却液，是利用水的　 　较大的特性。汽油机在某段时间内消耗了0.5千克汽油，若这些汽油完全燃烧，则可放出　 　焦热量。 （焦/千克) ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法错误的是（　　） A．一个工作循环中四个冲程的排列顺序是甲、丙、丁、乙 B．压缩冲程，机械能转化为内能 C．除了冲程丁外，其他冲程都是靠飞轮的惯性完成的 D．活塞在气缸内往复运动一次，该汽油机可以对外做功一次 2． 对下列实验的分析，正确的是（　　） A．图甲，活塞向外拉伸，瓶内气体内能增加，筒内棉花燃烧 B．图乙，瓶内空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能减小 C．图丙，是通过做功的方式使烧杯内水的内能增加 D．图丁，是做功冲程，该过程中将机械能转化为内能 3．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞，成功发射。如图，火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而获得向前的动力。下列与火箭发动机燃烧室工作原理一致的冲程是 （　　） A． B． C． D． 4．2000多年前，古罗马发明家希罗发明了“汽转球”装置，在锅底加热使水沸腾变成水蒸气，水蒸气由管子进入到球中，最后会从球体的两旁喷出，并使球体转动。下列汽油机的工作原理示意图中，与上述能量转化相似的是（　　） A． B． C． D． 5．质量相等的水、铝块、铜块和水银(c水>c铝>c铜>c水银)，它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　　） 。 A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银 6．某兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究“改变物体内能的方式”，向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，将传感器采集的数据经电脑处理后得到如图乙所示的图像。图乙中 BC段能量变化相当于热机的 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7．如图所示为小篆体的“煮”，意为把东西放在有水的锅里加热使熟。下列与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 A．热水暖手 B．搓手取暖 C．钻木取火 D．擦燃火柴 8．如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了使可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点、对活塞的操作及改变筒内气体内能的方式正确的是 A．着火点低，缓慢下压，做功 B．着火点高，缓慢下压，热传递 C．着火点低，快速下压，做功 D．着火点高，快速下压，热传递 9．小东进行如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）：扭转瓶身（如图乙）；旋开瓶盖，随即瓶盖迅速冲出，瓶内出现白雾（如图丙）；图丙所示的过程与内燃机的哪个冲程相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 10．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．物体内能增加，一定要从外界吸收热量 B．相同物态下，同一物体温度降低，内能一定减少 C．温度为0℃的物体没有内能 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 11．2024年巴黎奥运会上我国健儿奋勇拼搏、为国争光。如图为我国运动员盛李豪在10米气步枪射击比赛中的情景，气步枪使用压缩气体作为动力源，通过释放压缩气体击出子弹。下列说法正确的是 A．压缩气体时子弹的内能增加 B．子弹射出过程中枪内气体的内能减小 C．子弹在空中运动过程中机械能保持不变 D．压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 12．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变 13．甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变 B．甲：活塞下压的过程相当于内燃机的压缩冲程 C．乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小 D．乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程 14．火锅，古称“古董羹” ，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，是中国独创的美 食之一。它可根据个人喜好加入不同的汤料和食物，是一种老少皆宜的食物烹饪方式。下 列说法正确的是 (　　) A．滚烫的火锅汤含有的热量多 B．随着火锅汤的温度升高，其内能增加 C．刚出锅的食材“热”得烫嘴，“热”表示的是内能 D．火锅汤在沸腾过程中吸收热量，温度不变， 内能不变 15．下面是小科同学“科学学习笔记”中的摘录，其中错误的是（　　） A．热量总是由内能大的物体，传递给内能小的物体 B．钻木取火，是通过做功改变物体内能 C．温度高的物体，内能不一定大 D．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大 16．二氧化碳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。下列说法不正确的是（　　） A．高压泵压缩CO2，气体内能增大，温度升高 B．高压泵压缩CO2，通过做功改变气体的内能 C．高压CO2气体喷出时，气体内能增大，温度升高 D．高压CO2气体喷出过程，与汽油机做功冲程类似 17．如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序， 下列判断正确的是 A．吸气冲程，应在甲图之前 B．压缩冲程，应在甲、乙图之间 C．做功冲程，应在乙、丙图之间 D．排气冲程，应在丙图之后 18．如图为小科制作的水火箭，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，瓶内的水从尾部的金属管向下喷出，水火箭飞向空中，下列分析正确的是 A．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体内能增大 B．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体温度下降 C．向下喷水时，水火箭瓶内气体内能保持不变 D．整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的 19．四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是(　　) A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 20．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：①打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行；②当活塞达到汽缸顶部时，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。过程①与下面哪个冲程相对应（　　） A． B． C． D． 二、填空题 21． 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。 （1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数　 　(选填“增大”、 “减小”或“不变”). （2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是：物体对外做功，内能　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”). 22． 2021年9月17日，神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后，平安降落在东风着陆场预定区域。如图所示是返回舱落入大气层时，与空气剧烈摩擦的情形，返回舱表面温度升高，这是通过　 　的方式改变物体内能。返回舱加速下落的过程中，它的机械能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 23．水的比热是4.2×103J/(kg·℃)，为了测量某未知液体的比热大小，小科分别称取了相同质量的水和某液体，在初温相同的条件下，利用如图所示装置在水浴中加热。 （1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体内能增加的途径是　 　。 （2）加热相同时间后，小科观察到温度计甲的示数上升了15℃，温度计乙的示数上升了30℃。由此可知，此未知液体的比热是　 　J/(kg·℃)。 24．常用的礼花喷射器结构如右图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，在喷出礼花的过程中罐内气体的内能将　 　(选填“变大”、 “变小”或“不变”) ， 该过程的能量转化方式与汽油机的　 　冲程相同。 25．如图所示，在试管中装适量的水，塞好软木塞，点燃酒精灯给试管加热，过一会儿，水蒸气把软木塞冲出试管，同时瓶口会出现白雾。 （1）请解释白雾产生的原因：　 　。 （2）水蒸气把软木塞冲出试管时的能量转化类似于四冲程汽油机的　 　冲程。 （3）若软木塞质量为10g，冲出后上升的高度为30cm，则此过程中软木塞克服重力做功　 　J。 26．如图，将盛有少量酒精的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着两手分别握住瓶的上下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，同时瓶口和瓶内出现白雾。 （1）用力拧瓶子，是用　 　的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机　 　冲程； （2）瓶口出现白雾说明气体对外做功，内能　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。 27．2019 年 5 月 6 日，聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是 21 世纪最理想的能 源 (已知 C水= 4.2×103J / (kg.C) ，q 氢 = 1.4×108J / kg) ；求： （1） 质量为 0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量　 　； （2） 若这些热量全部被质量为 200kg，温度为 15℃的水吸收，则水升 高的温度为　 　。 28．古代发明的点火器如图甲所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆，筒内气体温度升高，艾绒温度达到着火点随即燃烧。 （1）筒内气体温度升高通过　 　的方式改变物体内能的。 （2）推杆过程与下图乙中四冲程汽油机工作的　 　（选填字母）冲程相同。 29．辽宁舰是我国第一艘航空母舰，舰载机起飞采用蒸汽弹射。福建舰是我国第一艘完全自主设计建造的电磁弹射型航空母舰。请回答下列问题： （1）蒸汽弹射起飞是通过高压蒸汽推动活塞运动，从而通过牵引器带动舰载机加速起飞。蒸汽弹射时能量转换与下图热机的　 　冲程原理相同。 （2）电磁弹射起飞时弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力实现加速起飞。日常生活中的　 　也是利用此原理工作的。(填“电动机”或“发电机”) （3）当高速飞行的舰载机在航母上降落时，舰载机的尾勾会钩住阻拦索从而达到减速降落的目的。从钩住阻拦索到降落成功，舰载机的机械能将　 　。 (填“增大”、 “减小”或“不变”) 30．学习了内能相关知识后，小科用塑料矿泉水瓶制作了一个“空气炮”玩具：瓶中留有少量水，盖上瓶盖，并扭转瓶身；然后轻轻扭动瓶盖，瓶盖瞬间被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。 （1）图乙所示扭转瓶身的过程与四冲程内燃机的　 　冲程相似。 （2）瓶盖冲出时瓶内气体的温度　 　(填“上升”、“下降” 或“不变”)，这是通过　 　的方式改变了内能。 31．宁波地铁在施工过程使用到如图所示的盾构机。 （1）盾构机在工作时，因高速旋转会产生大量热，这是通过　 　(填“做功”或“热传递”)的方式改变物体内能的。 （2）盾构机前端的水冷循环系统可以给刀片及时降温，用水冷却主要是利用了水　 　的特性。 三、解答题 32．(8分)2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103kg，表面防热材料的质量为500kg， 比热容为4×103J/(kg·℃)，请回答下列问题： （1）返回舱进入地球大气层时与大气剧烈摩擦，通过 　 　方式增加了返回舱表面的内能，该过程与我们看到的 　 　(填“彗星”“流星”或“恒星”)相似。 （2）若返回舱在大气层中共下落1000m，重力做功　 　焦。 （3）若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中，下落时减少的重力势能全部转化为内能且40%被防热材料吸收，则防热材料升高的温度是多少? 33．冬天，为保持水族箱内水温较为恒定，并提高水中二氧化碳含量，小科应用学过的知识分别设计制作了恒温水箱和二氧化碳补给装置。 （1）小科设计的恒温水箱局部电路图如图甲所示。其中S为温控开关，R是“220V500W”的电热丝。当S闭合时，若将质量为4kg的水从10℃升温至30℃，电热丝 R需要加热多长时间? (不考虑热量损失， （2）小科利用简单器材制作了简易二氧化碳补给器，主要结构如图乙所示。通过一定的增压方法将稀硫酸压入塑料瓶B与小苏打反应。(稀硫酸和小苏打反应的化学方程式为： 要使每分钟供给水族箱2.2mg CO2，每日需供给10小时，求每日二氧化碳补给器消耗小苏打的质量。 34．某同学外出郊游时携带一个轻质合金锅、 一台便携式燃气炉如图所示，内置一瓶燃气罐(参数如表所示)，其中的主要成分丁烷 (C4H10)无色无味，难溶于水，密度大于空气，易燃烧。 燃气罐规格(尺寸/容量) 净质量 主要成分 热值 250g 丁烷(C4H10) 5×107J/ kg （1）丁烷在空气中充分燃烧产生CO2和H2O，请写出该反应的化学方程式　 　。 （2）整罐燃气完全燃烧放出的热量为多少? （3）郊游地水的沸点为100℃，加热前水温为20℃，完全燃烧 28g燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为 加热效率是多少? （4）关于便携式燃气炉的安全性使用，下列说法正确的是____。 (选填字母) A．使用时保持通风，防止不完全燃烧产生的CO等有害气体积聚 B．燃气罐不能放置在高温环境下，防止过度受热发生爆炸 C．便携式燃气炉有安全隐患，应禁止使用 35．某太阳能热水器水箱里盛有 100 千克， 的水，若水吸收了 焦的热量。则热水器内水的温度将升高了　 　 ，这是通过　 　方式改变了水的内能。（水吸收热量多少的公式： ，水的比热容为 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5节 物体的内能 ( 思维导图 ) 考点一、内能 （一）内能 (1)分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。物体的温度越高,分子具有的动能越大。 (2)分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 (3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳( J)。 (4)影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。如在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 （二）物体内能的改变 (1)热传递可以改变物体的内能 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传递到低温物体(或同一物体的低温部分)。 (2)做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法： 压缩体积(如：用打气简打气) 摩擦生热(如：钻木取火) 锻打物体(如：用铁锤敲打铁块) 弯折物体 (如： 来回多次拧弯细铁丝 ) ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。可见，功可以用来量度内能改变的多少。 ( 典例分析 ) 典例1：如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 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时，气体的内能增大 【答案】C 【解析】【分析】改变内能的方式有两种，做功和热传递，外界对物体做功，内能增加；物体对外界做功，内能减小； 【解答】A. 图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增加，因为外界对物体做功，内能增加，A错误； B. 图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减小，因为空气对外做功，内能减小，B错误； 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 ，正确； D. 图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能减小。D错误； 故答案为：C ( 举一反三 ) 变式1：第二十六届哈尔滨冰雪大世界正式开幕，向世界呈现北国风光的无限魅力。下列说法正确的是 A．冰雕建筑的温度很低，所以不具有内能 B．游客搓手取暖是通过热传递来增加自身内能 C．冰雪大世界园区内雪花飞舞，说明分子在不停地做无规则运动 D．游客触摸冰雕时感觉寒冷是因为热量从高温物体向低温物体传递 【答案】D 【解析】【分析】物体在低温下也具有内能； 改变内能的方式包括做功和热传递。 【解答】A.冰雕建筑的温度虽然很低，但也具有内能，故A错误； B.游客搓手取暖是通过做功的方式改变自身内能，故B错误； C.雪花飞舞是属于机械运动，不能说明分子在做无规则运动，故C错误； D.游客触摸冰雕时感觉寒冷是因为发生了热传递，改变了手的内能，故D正确。 故答案为：D。 变式2： 很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏，在瓶里装有少量的水，盖紧瓶盖，使劲拧瓶的下部，使其严重变形，然后略松开瓶盖(对着没人的方向) ，瓶盖被弹出时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。下列分析正确的是 A．用力拧瓶的下部时瓶内气体内能减少，温度升高 B．用力拧瓶的下部时瓶内气体内能增加，温度降低 C．瓶盖弹出时瓶内气体内能减小，温度降低，水蒸气液化 D．瓶盖弹出时瓶内气体内能增加，温度降低，水蒸气液化 【答案】C 【解析】【分析】做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。 【解答】（1）用力拧瓶的下部时，瓶子的体积变小，此时压缩瓶内气体做功，机械能转化为内能，瓶内气体内能增加，温度升高，故AB错误； （2）当瓶盖弹出时瓶内及瓶口有白雾，这是因为瓶内气体对外做功，内能减小，水蒸气遇冷，液化形成了小水滴，故C正确，D错误。 故答案为：C。 变式3：下列与热现象有关的说法，正确的是 (　　) A．固体很难被压缩说明分子间没有间隙 B．0℃的物体也有内能，但一定很小 C．物体吸收热量后，温度不一定升高 D．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能 【答案】C 【解析】【分析】 A.根据分子之间存在相互作用的引力和斥力； B.内能是指物体内部所有分子无规则运动的分子动能和分子势能的总和，物体内能的大小与物体的质量、温度、所处的状态有关； C.根据液体沸腾的特点判断； D.根据热机的能量转化过程判断。 【解答】 A.固体很难被压缩是由于分子间存在斥力，不是因为分子间没是间隙，故A错误； B.0℃的物体有内能，但内能除了与温度有关外，还与质量、所处的状态有关，所以其内能不一定很小，故B错误； C.晶体熔化时，吸收热量、温度不变，所以物体吸收热量后，温度不一定升高，故C正确； D.汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 考点二、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 ( 典例分析 ) 典例1：关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（　　） A．0℃的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变 【答案】B 【解析】【分析】（1）任何物体在任何温度下都具有内能。 （2）晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加； （3）热量是一个过程量，只有热传递过程中才能谈热量，物体在一种状态下不能谈热量。 【解答】A、任何物体在任何温度下都具有内能，0℃的冰也有内能。故A错误。 B、冰是晶体，晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加，故B正确； C、描述热量的术语只能用”吸收”或“放出“，不能用“具有、所含”，故C错误； D、内能的大小与物体的质量、状态和温度都有关系，所以单凭温度不变，不能确定物体的内能就不变，故D错误。 故答案为：B。 ( 举一反三 ) 变式1：关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 (　　) A．物体的温度越高，含有的热量越多 B．热量总是从内能多的物体转移到内能少的物体 C．温度高的物体内能大，温度低的物体内能小 D．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 【答案】D 【解析】【分析】（1）热量是一个过程量，不能说含有多少热量； （2）发生热传递的条件是两物体间有温度差：高温物体放热，低温物体吸热； （3）内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，任何物体都有内能，内能的大小与物体的质量、温度有关； （4）冰是晶体，晶体熔化的特点是温度不变，但要继续吸热，其内能不断增大。 【解答】A、热量是一个过程量，不能说含有多少热量，故A错误； B、发生热传递的条件是：有温度差，所以内能可自动地从高温物体转移到低温物体，若内能小的物体温度高，故热量可以从内能小的物体转移到内能大的物体，故B错误； C、影响内能大小的因素有质量、温度、状态，只能说在质量、状态一定时，温度高的物体内能大，温度低的物体内能小，故C错误； D、冰是晶体，0℃的冰熔化成0℃水，吸收热量，内能增加，但温度不变。故D正确。 故答案为：D。 变式2：有关温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B．一般物体都具有内能，但超低温物体没有内能 C．物体内能减少时，温度不一定降低，但一定是放出了热量 D．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 【答案】D 【解析】【分析】根据温度、内能和热量的关系分析判断。 【解答】A. 物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，例如冰熔化时，故A错误； B. 一般物体都具有内能，因此内能只分大小，不说有无，故B错误； C. 物体内能减少时，温度不一定降低，可能是放出了热量，也可能是对外做功，故C错误； D. 物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加，故D正确。 故选D。 变式3： 炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（） A．甲是冰块 B．0~t1内， 乙在吸收热量 C．t1后，两者不再发生热传递 D．t2后，两者的内能均为0焦 【解析】【分析】热传递的条件是存在温度差。 【解答】A、饮料的温度高于冰的温度，所以饮料和冰接触后，饮料的温度降低，冰的温度升高，所以甲是饮料，乙是冰块，故A错误； B、0-内，乙的温度升高，说明乙在吸热，故B正确； C、后两者的温度不同，仍会发生热传递，后两者的温度相同，不再发生热传递，故C错误； D、任何物体都具有内能，所以后两者的内能都不为0，故D错误。 故答案为：B。 考点三、比热容和热量的计算 （一）比热容 (1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。 (2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。 (3)水的比热容的特点和应用：一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点， 我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收(或放出)相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 （二）热量的计算公式 (1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to (2)放热公式：Q放=cm (to-t)。 式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to (3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。 可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。 Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容C的单位是焦/(千克.℃),质量m的单位是千克，温度(t、t或△to)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 (4)两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量,温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放(热平衡方程)。 ( 典例分析 ) 典例1：2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为，其表面防热材料的质量为，比热容为，请回答下列问题： （1）若返回舱在大气层中共下落，重力做功　 　焦。 （2）若返回舱进入大气层后下落的过程中；假设下落时减少的重力势能有转为内能，且转化内能中的被防燃材料吸收，则防热材料升高的温度是多少　 　？ 【答案】（1） （2） 【解析】【分析】（1）利用G=mg计算出返回舱的总重力，利用W=Fs=Gh计算出重力所做的功； （2）根据题意计算出防热材料吸收的热量，利用Q吸=cmΔt计算出防热材料升高的温度。 【解答】（1）返回舱在大气层中共下落，重力所做的功是： （2）防热材料吸收的热量： 防热材料升高的温度 （1）返回舱在大气层中共下落，重力所做的功是： （2）防热材料吸收的热量： 防热材料升高的温度 ( 举一反三 ) 变式1：某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。 （1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为　 　（选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间” ）较小引起的。 （2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收　 　 J的热量。[c水= 4.2×1 03J/（kg·℃）] 【答案】（1）导线的电阻 （2）3.36×1 04 【解析】【分析】（1）焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q=I2 Rt，其中I是电流，R是电阻，t是通电时间 。在串联电路中，电流I和通电时间t相同，电阻R不同时，产生的热量不同。 （2）热量计算公式：物体吸收热量的公式，其中c是物质的比热容，m是物体质量，Δt 是温度变化量 。 【解答】（1）根据焦耳定律，导线和杯垫是串联，电流和通电时间都相等，之所以导线不热是由于导线的电阻极小引起的； （2）吸收的热量是 （1）根据焦耳定律，导线和杯垫是串联，电流和通电时间都相等，之所以导线不热是由于导线的电阻极小引起的； （2）吸收的热量是 变式2：室温为10℃时，小宁利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小宁用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。(乙醚的比热容约为 着火点为160℃) （1） 求小宁对活塞的做功大小。 （2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量? （3） 小宁的实验没有成功，请帮助他分析原因。 【答案】（1）小宁对活塞的做功。 （2）乙醚吸收的热量 （3）小宁的实验没有成功原因是做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度 【解析】【分析】（1）利用杠杆进行计算。 （2）热量的计算公式。 （3）燃烧的条件是有可燃物、助燃剂以及温度达到着火点。 【解答】（3）由（1）（2）可知，小宁做的功远小于乙醚燃烧需要吸收的热量，所以乙醚的温度未达着火点，故乙醚不能燃烧。 变式3：氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点，其热值为 求： （1） 质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少? （2）用这些热量给质量为400kg，温度为15℃的水加热(不计热量损失) ，水的末温是多少摄氏度? 已知水的比热容为 【答案】（1）Q放=mq氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J （2）水吸收的热量：Q吸=Q放=4.2×107J， 由Q吸=cmΔt得水升高温度：； 水的末温为：t'=15℃+25℃=40℃ 【解析】【分析】 （1）根据Q=mq求出这些燃料完全燃烧放出的热量； （2）由题知Q吸=Q放，再利用Q吸=cmΔt求水升高的温度和末温。 【解答】 （1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放=mq氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J。 考点四、热机 （一）热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。 （二）汽油机 (3)汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表： 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作示意图 进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭 排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能；燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化 (4)工作过程分析：大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，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。 ( 典例分析 ) 典例1：古代发明的点火器如图甲所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆，筒内气体温度升高，艾绒温度达到着火点随即燃烧。 （1）猛推推杆，筒内气体温度升高，此过程是通过　 　的方式改变物体内能。 （2）推杆过程的能量转化与图乙中四冲程汽油机工作的　 　(选填字母)冲程相同。 【答案】（1）做功 （2）B 【解析】【分析】（1）改变内能的两种方式：做功和热传递。 （2）A吸气冲程；B压缩冲程；C做功冲程；D排气冲程。 【解答】（1）猛推推杆，推杆压缩气体，对气体做功，气体内能增大，温度升高，属于通过做功改变物体的内能。 （2）推杆过程的能量转化为：机械能转化为内能，和压缩冲程的能量转化形式相同，做功冲程是将内能转化为机械能。 ( 举一反三 ) 变式1： 如图为汽油机某个冲程的工作示意图，这是　 　冲程。汽油机在工作过程中需要用水来冷却，若该汽油机水箱中装有10千克的水，这些水在工作过程中共吸收了： 焦的热量，若工作过程中水量减少忽略不计，则水箱中的水温从原来的20℃升高到　 　℃。 【解析】【分析】根据的变式进行计算。 【解答】图中两侧气门关闭，火花塞点火，属于做功冲程。 水升高的温度，水的末温为：t=20℃+30℃=50℃。 变式2：图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。 （1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能　 　(选填“增加”、 “减少”或“不变”)。 （2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中　 　冲程(用字母表示)能实现内能转化为机械能。 【答案】（1）增加 （2）C 【解析】【分析】（1）外界对物体做功，则物体内能增大；物体对外界做功，则物体内能减小； （2）根据气门的开合和活塞的运行方向确定冲程的名称，进而确定能量的转化情况即可。 【解答】（1） 打气时，瓶内气体被压缩， 将机械能转化为内能，则其内能增加； （2）在C图中，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能。 变式3：图甲是某科学兴趣小组制作的水火箭。发射时，先在瓶内装适量水，再用打气筒往瓶内打足气。打开阀门，水从尾部向下喷出，火箭向上飞向空中。 （1）打气时，瓶内气体被压缩，其内能　 　（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 （2）若用小型汽油机作为某火箭升空的推动设备，则图中　 　冲程（用字母表示）能实现内能转化为机械能。 【答案】（1）增加 （2）C 【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体内能减少 。打气时，对瓶内气体做功，气体内能增加。 （2）汽油机的冲程及能量转化： 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物，无能量转化。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能。 做功冲程：火花塞点火，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气，无能量转化。 【解答】（1）用气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，内能增加，这是通过做功的方式改变瓶内气体的内能。 （2）A图为吸气冲程； B图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能； C图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，在做功冲程中内能转化为机械能； D图为排气冲程。 所以C做功冲程符合题意。 （1）用气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，内能增加，这是通过做功的方式改变瓶内气体的内能。 （2）A图为吸气冲程； B图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能； C图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，在做功冲程中内能转化为机械能； D图为排气冲程。 所以C做功冲程符合题意。 考点五、燃料的热值 （一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。 （三）能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 （四）热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。 （五）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。 （六）燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 ( 典例分析 ) 典例1：最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶8km消耗汽油1.2千克(汽油热值为 （1） 这部分汽油完全燃烧，放出多少热量； （2） 若其中30%的能量为推动汽车前进的机械能，则汽车受到的阻力多少牛? 【答案】（1）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J； （2）推动汽车前进的机械能W=ηQ=30%×5.4×107J=1.62×107J； 汽车受到的牵引力为， 汽车匀速直线行驶，受力平衡，则阻力f=F=2025N。 【解析】【分析】（1） 知道消耗汽油的质量和汽油的热值，根据Q=mq计算汽油完全燃烧放出的热； （2）知道汽油完全燃烧放出的热量和效率，根据计算转化成的机械能； 根据W=Fs计算汽车受到的牵引力，根据二力平衡知识，判断阻力大小。 ( 举一反三 ) 变式1： 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是 (　　) A．比较不同燃料的热值，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图 C．比较不同液体的比热容，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图 【解析】【分析】（1）燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关， 因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计升高的示数得出吸热多少，进而判断热值大小； （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系。 【解答】AB、比较不同燃料热值大小要控制加热的液体种类、液体质量，改变燃料的种类，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断热值大小，因此选择甲、乙两图进行实验；故B错误，A正确。 CD、比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验，故CD错误； 故答案为：A。 变式2：如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： （1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）壶中的水温度的升高是通过 ▲ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量； （3）水壶中水的质量。 【答案】（1）qev：Q放＝Vq＝0.02m3×8.4×107J/m3＝1.68×106J （2）解：热传递； 由得水吸收的热量： （3）解：在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温， 由得水的质量： 【解析】【分析】（1）知道消耗天然气的体积、热值，利用Q放=Vq求天然气完全燃烧放出的热量； （2）知道燃气灶的效率，利用η求水吸收的热量； （3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，知道水的比热容、初温，利用吸热公式Q吸=cm（t-t0）求水的质量。 变式3：一台汽油机飞轮的转速为3600转/分钟，在1秒内汽油机对外做了　 　次功。汽油机用水作冷却液，是利用水的　 　较大的特性。汽油机在某段时间内消耗了0.5千克汽油，若这些汽油完全燃烧，则可放出　 　焦热量。 （焦/千克) 【答案】30；比热容(比热)；2.3×107 【解析】【分析】 （1）飞轮转2转就是一个工作循环，一个工作循环有4个冲程，4个冲程里只有一次对外做功； （2）比热容是表示物质吸放热本领大小的物理量； （3）根据Q=mq计算燃料完全燃烧放出热量。 【解答】 （1）汽油机飞轮1min转3600转，那么飞轮1s内的转数：； 汽油机飞轮转2转就是一个工作循环，所以1s内的工作循环数：； 汽油机一个工作循环有4个冲程，但只有1次对外做功，所以1s内对外做功数：n=30次； （2）由于水的比热容较大，在相同质量和温度变化相同时，水吸收热量较多，故用水作为冷却液。 （3）汽油完全燃烧放出的热量：Q=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J。 ( 课后巩固 ) 一、单选题 1．如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法错误的是（　　） A．一个工作循环中四个冲程的排列顺序是甲、丙、丁、乙 B．压缩冲程，机械能转化为内能 C．除了冲程丁外，其他冲程都是靠飞轮的惯性完成的 D．活塞在气缸内往复运动一次，该汽油机可以对外做功一次 【解析】【分析】甲是吸气冲程，乙是排气冲程，丙是压缩冲程，丁是做功冲程。 【解答】A.由分析知一个工作循环中四个冲程的排列顺序是甲、丙、丁、乙，A正确； B.压缩冲程，机械能转化为内能，B正确； C.除了冲程丁外，其他冲程都是靠飞轮的惯性完成的，C正确； D.一个工作循环飞轮转2圈，做功1次，完成4个冲程，活塞在气缸内往复运动二次，该汽油机可以对外做功一次，D错误； 故答案为：D。 2． 对下列实验的分析，正确的是（　　） A．图甲，活塞向外拉伸，瓶内气体内能增加，筒内棉花燃烧 B．图乙，瓶内空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能减小 C．图丙，是通过做功的方式使烧杯内水的内能增加 D．图丁，是做功冲程，该过程中将机械能转化为内能 【解析】【分析】 A.压缩气体做功，机械能转化为内能； BD.气体膨胀做功，内能转化为机械能； C.做功和热传递都可能改变物体的内能。 【解答】 A.图甲，活塞向内压缩，瓶内气体内能增加，筒内棉花燃烧，故A错误； B.图乙，瓶内空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能减小，故B正确； C.图丙，是通过热传递的方式使烧杯内水的内能增加，故C错误； D.图丁，是做功冲程，该过程中将内能转化为机械能，故D错误。 故选B。 3．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞，成功发射。如图，火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而获得向前的动力。下列与火箭发动机燃烧室工作原理一致的冲程是 （　　） A． B． C． D． 【解析】【分析】根据内燃机四个冲程的能量转化判断。 【解答】火箭发动机燃烧室工作时，将燃气的内能转化为火箭的机械能。 A.为吸气冲程，没有能量转化，故A不合题意； B.为压缩冲程，将机械能转化为内能，故B不合题意； C.为做功冲程，将内能转化为机械能，故C符合题意； D.为排气冲程，没有能量转化，故D不合题意。 故选C。 4．2000多年前，古罗马发明家希罗发明了“汽转球”装置，在锅底加热使水沸腾变成水蒸气，水蒸气由管子进入到球中，最后会从球体的两旁喷出，并使球体转动。下列汽油机的工作原理示意图中，与上述能量转化相似的是（　　） A． B． C． D． 【解析】【分析】汽油机工作过程中能量的转化： ①压缩冲程：机械能→内能； ②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 【解答】球两旁的出气管喷出水蒸气使球体快速转动，是水蒸气的内能转化为球体机械能的过程，与汽油机的做功冲程的能量转化相同。 A、图中进气门打开，排气门关闭，属于吸气冲程，不存在能量转化，故A不符合题意； B、图中进排气门全关，活塞向上运动属于压缩冲程，将机械能转化为内能，故B不符合题意； C、图中进排气气门全关，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C符合题意； D、图中进气门关闭，排气门打开，属于排气冲程，不存在能量的转化，故D不符合题意。 故答案为：C。 5．质量相等的水、铝块、铜块和水银(c水>c铝>c铜>c水银)，它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　　） 。 A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银 【解析】【分析】根据公式Q=cm△t分析判断。 【解答】根据公式Q=cm△t可知，当物质的质量和降低的温度相同时，比热容越大，放出的热量越多。因为水的比热容最大，所以水放出的热量最多，故A正确，而B、C、D错误。 故选A。 6．某兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究“改变物体内能的方式”，向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，将传感器采集的数据经电脑处理后得到如图乙所示的图像。图乙中 BC段能量变化相当于热机的 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【解析】【分析】压缩冲程的能量转化形式：机械能转化为内能。 【解答】向瓶内打气，外界对气体做功，气体内能增大，温度升高；BC段温度降低，说明气体对外做功，内能转化为机械能，与做功冲程的能量转化形式相同。 故答案为：C。 7．如图所示为小篆体的“煮”，意为把东西放在有水的锅里加热使熟。下列与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 A．热水暖手 B．搓手取暖 C．钻木取火 D．擦燃火柴 【解析】【分析】改变物体的内能的方式有：做功和热传递；热传递使物体内能发生改变的实质是内能发生了转移，做功使物体内能发生改变的实质是能量发生了转化。 【解答】在“煮”中，食物是通过吸收热水或热汤的热量来变热，这是热传递的一种方式。 A、热水暖手：手是通过吸收热水的热量来变暖，是热传递的方式，故A正确； B、搓手取暖是通过做功改变物体的内能，故B错误； C、钻木取火是通过做功改变物体的内能，故C错误； D、擦燃火柴是通过做功改变物体的内能，故D错误。 故答案为：A。 8．如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了使可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点、对活塞的操作及改变筒内气体内能的方式正确的是 A．着火点低，缓慢下压，做功 B．着火点高，缓慢下压，热传递 C．着火点低，快速下压，做功 D．着火点高，快速下压，热传递 【解析】【分析】做功可以使内能与机械能之间进行转化：对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少。 【解答】下压活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，将机械能转化为筒内气体的内能，使气体的内能增加、温度升高，当温度升高到可燃物的着火点时，可燃物就燃烧起来，为了使可燃物燃烧，则可燃物的着火点要低一些，且要迅速下压活塞，故C正确。 故答案为：C。 9．小东进行如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）：扭转瓶身（如图乙）；旋开瓶盖，随即瓶盖迅速冲出，瓶内出现白雾（如图丙）；图丙所示的过程与内燃机的哪个冲程相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【解析】【分析】瓶盖冲出，气体的内能转化为瓶盖的机械能，与做功冲程能量转化形式相同，做功冲程为机械提供动力。【解答】四冲程内燃机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：内能→机械能；③吸气冲程、排气冲程没有能量转化；图丙中，当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故C符合题意，ABC不符合题意。 故答案为：C。 10．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．物体内能增加，一定要从外界吸收热量 B．相同物态下，同一物体温度降低，内能一定减少 C．温度为0℃的物体没有内能 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 【解析】【分析】吸收或发出热量，内能一定改变；温度升高或降低，内能一定改变。【解答】A、改变内能的方法有两种，做功和热传递；物体内能增加，可能是从外界吸收热量，也可能外界对它做功，故A错误； B、在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少，故B正确； C、物体的内能是由于物体内部大量分子无规则运动而产生的能量，物体在任何温度下都有内能，故C错误； D、热量是从高温物体向低温物体传递的，内能大的物体温度不一定高，故D错误。 故答案为：B。 11．2024年巴黎奥运会上我国健儿奋勇拼搏、为国争光。如图为我国运动员盛李豪在10米气步枪射击比赛中的情景，气步枪使用压缩气体作为动力源，通过释放压缩气体击出子弹。下列说法正确的是 A．压缩气体时子弹的内能增加 B．子弹射出过程中枪内气体的内能减小 C．子弹在空中运动过程中机械能保持不变 D．压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【解析】【分析】 做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。 四冲程工作过程中能量的转化：压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能。 【解答】 A.压缩气体时气体的内能增加，故A错误； B.子弹射出过程中枪内气体的内能减小，即气体对子弹做了功，故B正确； C.子弹在空中运动过程中机械能保持减小，因为受的摩擦阻力，有部分机械转化为内能，故C错误； D.压缩气体击出子弹时的能量转化与汽油机的做功冲程相同，故D错误； 故选B。 12．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变 【解析】【分析】A.任何物体在任何温度下都具有内能。 BD.晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加； C.热量是一个过程量，只有热传递过程中才能谈热量，物体在一种状态下不能谈热量。 【解答】 A.任何物体在任何温度下都具有内能，0℃的冰也有内能，故A错误。 B.冰是晶体，晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加，故B正确； C.描述热量的术语只能用”吸收”或“放出“，不能用“具有、所含”，故C错误； D.内能的大小与物体的质量、状态和温度都有关系，所以单凭温度不变，不能确定物体的内能就不变，故D错误。 故选B。 13．甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变 B．甲：活塞下压的过程相当于内燃机的压缩冲程 C．乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小 D．乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程 【解析】【分析】A.一般情况下，温度升高，内能增大；温度降低，内能减小； B.热机的压缩冲程将机械能转化为内能； C.根据能量转化的知识判断； D.热机的做功冲程将内能转化为机械能。 【解答】A．当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，则气体的温度升高，故A错误； B．活塞下压后反弹的过程中，将机械能转化为内能，相当于内燃机的压缩冲程，故B正确； C．用气筒向装有少量水的烧瓶里打气，瓶内气压增大，内能增大，故C错误； D．瓶塞跳出的过程，将水蒸气的内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故D错误。 故选B。 14．火锅，古称“古董羹” ，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，是中国独创的美 食之一。它可根据个人喜好加入不同的汤料和食物，是一种老少皆宜的食物烹饪方式。下 列说法正确的是 (　　) A．滚烫的火锅汤含有的热量多 B．随着火锅汤的温度升高，其内能增加 C．刚出锅的食材“热”得烫嘴，“热”表示的是内能 D．火锅汤在沸腾过程中吸收热量，温度不变， 内能不变 【解析】【分析】 A.热量是热传递过程中传递能量的多少； B.物体吸收热量，温度升高，内能增加； C.温度是表示物体冷热程度的物理量； D.液体沸腾时，吸收热量，温度不变，内能增加。 【解答】 A.热量是过程量，不能说“含有”热量，故A错误； B.随着不断加热，火锅汤吸收热量，温度升高，内能增加，故B正确； C.刚出锅的食材“热”得烫嘴，“热”表示的是温度，故C错误； D.火锅汤在沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能增加，故D错误。 故选B。 15．下面是小科同学“科学学习笔记”中的摘录，其中错误的是（　　） A．热量总是由内能大的物体，传递给内能小的物体 B．钻木取火，是通过做功改变物体内能 C．温度高的物体，内能不一定大 D．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大 【解析】【分析】（1）发生热传递的条件是存在温度差； （2）改变内能的方式包括做功和热传递； （3）物体的内能与温度、质量、状态等因素有关； （4）物体内能的变化，不一定引起温度的变化．这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。 【解答】A、热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体，内能大的物体温度不一定高，故A错误； B、钻木取火，克服摩擦做功，通过做功的方式改变物体的内能，故B正确； C、温度高的物体内能不一定大，因为物体的内能与温度、质量、状态等因素有关，故C正确； D、一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大，熔化过程要吸收热量，故D正确。 故答案为：A。 16．二氧化碳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。下列说法不正确的是（　　） A．高压泵压缩CO2，气体内能增大，温度升高 B．高压泵压缩CO2，通过做功改变气体的内能 C．高压CO2气体喷出时，气体内能增大，温度升高 D．高压CO2气体喷出过程，与汽油机做功冲程类似 【解析】【分析】做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小。 内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能。 【解答】AB、高压泵压缩CO2通过做功改变气体的内能，CO2气体内能增大，温度升高，故AB正确，不符合题意； CD、高压CO2气体喷出时，气体内能减小，温度降低，将内能转化为机械能，与汽油机做功冲程类似，故C不正确，符合题意，D正确，不符合题意。 故答案为：C。 17．如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序， 下列判断正确的是 A．吸气冲程，应在甲图之前 B．压缩冲程，应在甲、乙图之间 C．做功冲程，应在乙、丙图之间 D．排气冲程，应在丙图之后 【解析】【分析】汽油机的一个工作循环由如图所示的四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程； 根据曲轴的转动方向判断活塞的运行方向，再根据气门的关闭情况就可以确定是哪一个冲程； 读出图中三个冲程的名称即可找出应补充冲程的名称。 【解答】甲图只有进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程；乙图进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；丙图只有排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。故缺少做功冲程，且做功冲程位于压缩冲程和排气冲程之间。 故答案为：C。 18．如图为小科制作的水火箭，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，瓶内的水从尾部的金属管向下喷出，水火箭飞向空中，下列分析正确的是 A．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体内能增大 B．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体温度下降 C．向下喷水时，水火箭瓶内气体内能保持不变 D．整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的 【解析】【分析】ABC.外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高；物体对外界做功，物体的内能减小，温度降低； D.改变内能的方法：做功，本质为能量的转化；热传递，本质为能量的转移。 【解答】AB.根据题意可知，往瓶内打气时，将机械能转化为气体的内能，则瓶内气体的内能增大，温度升高，故A正确，B错误； C.向下喷水时，气体的内能转化为瓶子的机械能，则内能减小，温度降低，故C错误； D.整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过做功改变的，故D错误。 故选A。 19．四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是(　　) A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【解析】【分析】压缩冲程：机械能转化为内能，做功冲程，内能转化为机械能，其它两个冲程没有能量转化。 【解答】图中装置气体对外做功，内能转化为机械能，气体内能减小，温度降低，在试管口液化成小液滴，出现白雾，能量转化形式与做功冲程相同。 故答案为：C。 20．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：①打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行；②当活塞达到汽缸顶部时，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。过程①与下面哪个冲程相对应（　　） A． B． C． D． 【解析】【分析】（1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 （2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的， ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。 ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高。 ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 【解答】打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行，即高压蒸汽的内能转化为活塞上行的机械能，与内燃机的做功冲程相对应； A、图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，故A不符合题意； B、图中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故B符合题意； C、图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故C不符合题意； D、图中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D不符合题意。 故答案为：B。 二、填空题 21． 某老师对书本演示气体对外做功装置进行了改进(如图)：用一个大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安装气门芯，连接打气筒，在瓶内伸入温度传感器探头，实验时装置气密性良好。 （1） 用打气筒向瓶内打气、在橡皮塞未弹出之前，温度传感器示数　 　(选填“增大”、 “减小”或“不变”). （2） 当橡皮塞弹出时，瓶内出现大量白雾. 根据实验现象可以得出的结论是：物体对外做功，内能　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”). 【解析】【分析】（1）外界对气体做功，气体的内能将增大。 （2）气体对外做功，气体的内能减小。 【解答】（1）向瓶内打气，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高。 （2）气体对外做功，内能转化为机械能，气体的内能减小，温度降低，液化成小水珠。 22． 2021年9月17日，神舟十二号搭载三名航天员并在轨道运行3个月后，平安降落在东风着陆场预定区域。如图所示是返回舱落入大气层时，与空气剧烈摩擦的情形，返回舱表面温度升高，这是通过　 　的方式改变物体内能。返回舱加速下落的过程中，它的机械能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递。做功改变物体内能的本质为能量的转化，热传递的本质为能量的转移。 （2）根据机械能和内能的转化分析解答。 【解答】（1）返回舱与空气摩擦，将机械能转化为内能，所以返回舱表面温度升高是通过做功的方式改变物体内能。 （2）返回舱加速下落的过程中，不断的与空气摩擦，将机械能转化为内能，因此它的机械能减小。 23．水的比热是4.2×103J/(kg·℃)，为了测量某未知液体的比热大小，小科分别称取了相同质量的水和某液体，在初温相同的条件下，利用如图所示装置在水浴中加热。 （1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体内能增加的途径是　 　。 （2）加热相同时间后，小科观察到温度计甲的示数上升了15℃，温度计乙的示数上升了30℃。由此可知，此未知液体的比热是　 　J/(kg·℃)。 【解析】【分析】 （1）做功和热传递都可以改变物体的内能，热传递是内能的转移，做功是能量的转化； （2）加热相同时间后，水和液体吸收的热量相同，根据Q吸=cmΔt计算未知液体的比热。 【解答】 （1）本实验中，液体吸收热量，内能增加，液体内能增加的途径是热传递； （2）加热相同时间后，水和液体吸收的热量相同，即Q水吸=Q液体吸， c水mΔt水=c液体mΔt液体， 则未知液体的比热为：。 24．常用的礼花喷射器结构如右图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，在喷出礼花的过程中罐内气体的内能将　 　(选填“变大”、 “变小”或“不变”) ， 该过程的能量转化方式与汽油机的　 　冲程相同。 【解析】【分析】外界对物体做功，内能增大；物体对外界做功，内能减小。热机的压缩冲程，将机械能转化为内能，做功冲程，将内能转化为机械能。 【解答】使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，将气体的内能转化为礼花的机械能，则在喷出礼花的过程中罐内气体的内能将变小， 该过程的能量转化方式与汽油机的做功冲程相同。 25．如图所示，在试管中装适量的水，塞好软木塞，点燃酒精灯给试管加热，过一会儿，水蒸气把软木塞冲出试管，同时瓶口会出现白雾。 （1）请解释白雾产生的原因：　 　。 （2）水蒸气把软木塞冲出试管时的能量转化类似于四冲程汽油机的　 　冲程。 （3）若软木塞质量为10g，冲出后上升的高度为30cm，则此过程中软木塞克服重力做功　 　J。 【解析】【分析】（1）气体对外做功，内能减小，温度降低。 （2）四冲程汽油机中存在能量转化的冲程有两个，做功冲程和压缩冲程，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。 （3）做功的条件：物体在力的方向上有移动距离。 【解答】（1）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。 （2）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，这与内燃机的做功冲程类似。 （3）此过程中软木塞克服重力做功为W=Gh=mgh=0.01kg×10N/kg×0.3m=0.03J （1）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。 （2）水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，这与内燃机的做功冲程类似。 （3）此过程中软木塞克服重力做功为W=Gh=mgh=0.01kg×10N/kg×0.3m=0.03J 26．如图，将盛有少量酒精的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着两手分别握住瓶的上下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，同时瓶口和瓶内出现白雾。 （1）用力拧瓶子，是用　 　的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机　 　冲程； （2）瓶口出现白雾说明气体对外做功，内能　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。 【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，前者的本质为能量的转换，后者的本质为能量的转移。热机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能。 （2）物体对外做功，内能减小；外界对物体做功，则内能增大。 【解答】（1）用力拧瓶子，将机械能转化为气体的内能，是用做功的方式改变瓶内气体的内能，其中的能量转换相当于汽油机压缩冲程； （2） 瓶口出现白雾，说明温度降低水蒸气发生液化，那么气体对外做功，内能减小。 27．2019 年 5 月 6 日，聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是 21 世纪最理想的能 源 (已知 C水= 4.2×103J / (kg.C) ，q 氢 = 1.4×108J / kg) ；求： （1） 质量为 0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量　 　； （2） 若这些热量全部被质量为 200kg，温度为 15℃的水吸收，则水升 高的温度为　 　。 【解析】【分析】 （1）根据Q放=q氢m可求出氢完全燃烧放出的热量； （2）根据Q吸=c水m'Δt可求出水升高的温度； 【解答】 （1）质量为0.3kg的氢燃料燃烧放出的热量：Q放=q氢m=1.4×108J/kg×0.3kg=4.2×107J； （2）根据题意可知，水吸收的热量：Q吸=Q放=4.2×107J， 那么水升高的温度：。 28．古代发明的点火器如图甲所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆，筒内气体温度升高，艾绒温度达到着火点随即燃烧。 （1）筒内气体温度升高通过　 　的方式改变物体内能的。 （2）推杆过程与下图乙中四冲程汽油机工作的　 　（选填字母）冲程相同。 【解析】【分析】（1）改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高； （2）内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。 【解答】（1）封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，气体内能增加，是机械能转化为内能。（2）A、进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程，没有发生能量转化，故A错误； B、化两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B正确； C、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，内能转化为机械能，故C错误； D、排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程，没有发生能量转化，故D错误。 推杆过程与下图乙中四冲程汽油机工作的B冲程相同。 29．辽宁舰是我国第一艘航空母舰，舰载机起飞采用蒸汽弹射。福建舰是我国第一艘完全自主设计建造的电磁弹射型航空母舰。请回答下列问题： （1）蒸汽弹射起飞是通过高压蒸汽推动活塞运动，从而通过牵引器带动舰载机加速起飞。蒸汽弹射时能量转换与下图热机的　 　冲程原理相同。 （2）电磁弹射起飞时弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力实现加速起飞。日常生活中的　 　也是利用此原理工作的。(填“电动机”或“发电机”) （3）当高速飞行的舰载机在航母上降落时，舰载机的尾勾会钩住阻拦索从而达到减速降落的目的。从钩住阻拦索到降落成功，舰载机的机械能将　 　。 (填“增大”、 “减小”或“不变”) 【解析】【分析】（1）做功冲程：内能转化为机械能；压缩冲程：机械能转化为内能。 （2）电动机的原理：通电导体在磁场中受到力的作用；发电机的原理：电磁感应。 （3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，机械能包括动能和势能。 【解答】（1）蒸汽弹射起飞是通过高压蒸汽推动活塞运动，从而通过牵引器带动舰载机加速起飞，气体对外做功，内能转化为机械能，与图中D做功冲程的能量转化形式相同。 （2）弹射车内的导体在磁场中受到力的作用，原理是电动机相同。 （3）舰载机在降落时质量不变，速度和高度都在减小，即动能和势能都在减小，可知机械能减小。 30．学习了内能相关知识后，小科用塑料矿泉水瓶制作了一个“空气炮”玩具：瓶中留有少量水，盖上瓶盖，并扭转瓶身；然后轻轻扭动瓶盖，瓶盖瞬间被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。 （1）图乙所示扭转瓶身的过程与四冲程内燃机的　 　冲程相似。 （2）瓶盖冲出时瓶内气体的温度　 　(填“上升”、“下降” 或“不变”)，这是通过　 　的方式改变了内能。 【解析】【分析】改变物体内能有两种方式，做功和热传递；压缩气体做功，可将机械能转化为内能；气体对瓶盖做功，内能转化为机械能； 汽油机做功冲程中将内能转化为机械能，压缩冲程中将机械能转化为内能。 【解答】（1）如图甲，扭转瓶子时，小科施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似； （2）瓶盖被瓶内的气体冲出时，气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，气体的内能减小，温度降低，这是通过做功的方式改变内能。 故答案为：（1）压缩；（2）下降；做功。 31．宁波地铁在施工过程使用到如图所示的盾构机。 （1）盾构机在工作时，因高速旋转会产生大量热，这是通过　 　(填“做功”或“热传递”)的方式改变物体内能的。 （2）盾构机前端的水冷循环系统可以给刀片及时降温，用水冷却主要是利用了水　 　的特性。 【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，两种方式是等效的。 （2）由可知，质量和温度变化量相同时，比热容大的物质吸收的热量更多。 【解答】（1）盾构机高速旋转，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能。 （2）水的比热容较大，在质量和温度变化量相同时，吸收的热量更多，冷却效果更多，所以用水作冷却液。 三、解答题 32．(8分)2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示是飞船的返回舱。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103kg，表面防热材料的质量为500kg， 比热容为4×103J/(kg·℃)，请回答下列问题： （1）返回舱进入地球大气层时与大气剧烈摩擦，通过 　 　方式增加了返回舱表面的内能，该过程与我们看到的 　 　(填“彗星”“流星”或“恒星”)相似。 （2）若返回舱在大气层中共下落1000m，重力做功　 　焦。 （3）若返回舱进入大气层后下落1000m的过程中，下落时减少的重力势能全部转化为内能且40%被防热材料吸收，则防热材料升高的温度是多少? 【解析】【分析】 （1）改变物体的内能的方式有做功和热传递，这两种方式是等效的，做功改变物体内能的实质是内能和其它形式能的转化；热传递改变物体内能的实质是内能的转移； （2）利用G=mg计算出返回舱的总重力，利用W=Fs=Gh计算出重力所做的功； （3）根据题意计算出防热材料吸收的热量，利用Q吸=cmΔt计算出防热材料升高的温度。 【解答】 （1）返回舱进入地球大气层时与大气剧烈摩擦，把机械能转化为内能，是返回舱的内能增加，温度升高，这是通过做功方式增加了返回舱表面的内能，该过程与我们看到的流星相似； （2）返回舱的总重力：G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N， 重力所做的功：W=Gh=3×104N×1000m=3×107J； （3）由题意可知，防热材料吸收的热量：Q吸=40%W=40%×3×107J=1.2×107J， 由Q吸=cmΔt可知，防热材料升高的温度：。 33．冬天，为保持水族箱内水温较为恒定，并提高水中二氧化碳含量，小科应用学过的知识分别设计制作了恒温水箱和二氧化碳补给装置。 （1）小科设计的恒温水箱局部电路图如图甲所示。其中S为温控开关，R是“220V500W”的电热丝。当S闭合时，若将质量为4kg的水从10℃升温至30℃，电热丝 R需要加热多长时间? (不考虑热量损失， （2）小科利用简单器材制作了简易二氧化碳补给器，主要结构如图乙所示。通过一定的增压方法将稀硫酸压入塑料瓶B与小苏打反应。(稀硫酸和小苏打反应的化学方程式为： 要使每分钟供给水族箱2.2mg CO2，每日需供给10小时，求每日二氧化碳补给器消耗小苏打的质量。 【解析】【分析】（1）根据Q=cmΔt，W=Q=Pt进行计算； （2）根据硫酸与碳酸氢钠反应的方程式中相关物质的质量关系列式计算。 【解答】（1）根据Q=cmΔt计算出水吸收的热量，水吸收的热量等于消耗的电能，根据W=Pt的变形公式计算出电热丝R需要加热的时间； （2）先计算出每日需要的二氧化碳的质量，再根据所需要二氧化碳的质量及反应的化学方程式计算出每日需补充的小苏打即碳酸氢钠的质量。 34．某同学外出郊游时携带一个轻质合金锅、 一台便携式燃气炉如图所示，内置一瓶燃气罐(参数如表所示)，其中的主要成分丁烷 (C4H10)无色无味，难溶于水，密度大于空气，易燃烧。 燃气罐规格(尺寸/容量) 净质量 主要成分 热值 250g 丁烷(C4H10) 5×107J/ kg （1）丁烷在空气中充分燃烧产生CO2和H2O，请写出该反应的化学方程式　 　。 （2）整罐燃气完全燃烧放出的热量为多少? （3）郊游地水的沸点为100℃，加热前水温为20℃，完全燃烧 28g燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为 加热效率是多少? （4）关于便携式燃气炉的安全性使用，下列说法正确的是____。 (选填字母) A．使用时保持通风，防止不完全燃烧产生的CO等有害气体积聚 B．燃气罐不能放置在高温环境下，防止过度受热发生爆炸 C．便携式燃气炉有安全隐患，应禁止使用 【解析】【分析】（1）根据丁烷燃烧的原理分析； （2）根据Q放=mq进行计算； （3）根据Q吸=cm（t-t0）、Q放=mq、加热效率进行计算； （4）根据便携式燃气炉的安全性使用注意事项进行分析。 【解答】 （1）丁烷在空气中充分燃烧生成二氧化碳和水，反应的方程式为：。 （4）A.丁烷等燃气不完全燃烧会产生一氧化碳等有毒气体，使用时保持通风可防止一氧化碳等有害气体积聚，故A正确； B.燃气罐内燃气是易燃物，在高温环境下可能会受热膨胀导致爆炸，不能放置在高温环境下，故B正确； C.虽然便携式燃气炉有一定安全隐患，但只要正确使用可以正常使用，不应禁止使用，故C错误。 故选AB。 35．某太阳能热水器水箱里盛有 100 千克， 的水，若水吸收了 焦的热量。则热水器内水的温度将升高了　 　 ，这是通过　 　方式改变了水的内能。（水吸收热量多少的公式： ，水的比热容为 【解析】【分析】 根据Q吸=cmΔt求水升高的温度；做功和热传递是改变物体内能的两种方式，做功的实质是能的转化，热传递的实质是能的转移，物体吸收热量，温度升高，内能增加，是通过热传递的方式改变了物体的内能。 【解答】 根据Q吸=cmΔt可得， 水升高的温度为； 水吸收热量，温度升高，内能增加，是通过热传递的方式改变了水的内能。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$