第十二章 内能及其应用（复习讲义）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

第十二章 内能及其应用 （复习讲义） 考点内容 新课标要求 命题预测 分子热运动理论 知道常见的物质是由分子、原子构成的。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点 分子热运动理论是常考热点，在历年中考试卷中，无论试题形式怎样，都会出现考查此考点的考题。考题形式以选择题、填空题为主，有时也会出现在综合题中。主要命题点有：对分子热运动理论的理解、物质的扩散、分子间相互作用力等。 物体的内能与内能的改变 知道自然界和生活中简单的热现象。了解内能和热量。通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化 对物体内能的认识，属于较难的考点。改变物体内能的方式是常考热点，也是与生活实际结合最紧密的考点。所以，对本考点的考查是考题较为集中的考查方向。在有关此考点的考题中，选择题多于填空题。此考点的命题点主要有：内能的概念、影响物体内能大小的因素、物体内能的改变、温度与内能以及热量的辨析，尤其是物体内能的改变出现的概率更大。 比热容及其应用 通过实验了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象 比热容是本单元重点内容，无论比热容的概念还是比热容的应用，都属于常考热点。对此考点的考查常见题型有选择题、填空题，有时也会出现实验探究题和简答题。无论考查题型怎样，其命题点大都是：比热容的概念、比热容的相关计算、水的比热容大的应用、探究不同物质的吸热能力等。 热机 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义 热机是内能利用最典型的例子。对此考点的考查题型大都是选择题和填空题。主要命题点有：热机工作原理、内燃机四冲程工作过程和能量转化关系等。 热值与热机效率 从能量转化的角度认识燃料的热值。从能量转化和转移的角度认识效率 有关燃料的热值和热机效率的计算问题较多，在考题中有关热机效率的计算问题经常物质的比热容结合在一起，所以，此类考题的题型多数是填空题和综合计算题。主要命题点有：热值的概念及相关计算、热机效率相关计算等。 能量守恒定律 了解能量及其存在的不同形式。描述不同形式的能量和生产生活的联系。列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。知道能量守恒定律。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识 能量守恒定律是自然界普遍遵守的规律，所以认识能量转化和转移以及在转化和转移过程中能量守恒的认识理所当然成为常考热点。命题点主要有：能量转化和转移的辨别、能量转化和转移的方向性、能量守恒定律及其应用等。 考点一 分子热运动 一、物质的构成 1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。 2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 3.分子间有间隙 实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。 这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。 二、分子热运动 1.探究实验：物质的扩散 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深 现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方 实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象 2.扩散现象 （1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。 （2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。 （3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。 扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。 扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。 判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。 3.分子热运动 （1）探究实验：物质的扩散 现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水 现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢 探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈 三、分子间相互作用力 1.探究实验：分子间的作用力 实验观察 现象分析 现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开 现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会不发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力 结论 分子间存在相互作用的引力和斥力 2.对分子间引力和斥力的理解 邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。 3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。 考点二 内能 一、内能 1.分子动能和分子势能 (1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。 （2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。 2.内能 （1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 （2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。 3.对内能的理解 内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。 理解物体内能时，要注意以下三点： (1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。 (2)任何物体在任何情况下都有内能。 (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。 4.影响物体内能大小的因素 （1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。 特别提醒：物体内能改变的宏观表现 （1） 温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小； （2） 物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。 5.内能与机械能的区别与联系 内能 机械能 区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和 影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时 联系 （1） 物体无论是否具有机械能，一定具有内能； （2） 物体的内能和机械能之间可以互相转化 二、物体内能的改变 1.热传递改变物体的内能 （1）探究热传递改变物体内能 用暖袋暖手 给工件淬火 烧水 现象 现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水 实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能 （2）对热传递的理解 条件 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差 方向 由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分 过程 最终状态 温度相同，没有温度差 实质 是能量的转移，能量的形式并未发生变化 2.热量 （1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。 （2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。 3.做功改变物体的内能 探究做功改变物体的内能 做功的两种情况 外界对物体做功 物体对外界做功 探究过程与现象 分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾 得出结论 （1） 做功可以改变物体的内能； （2） 外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； （3） 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少 4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系 区别 联系 实质 方式 举例 热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式 做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等 体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯 5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系 温度 热量 内能 区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固 归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少 四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功 考点三 比热容 一、比较不同物质的吸热能力 1.探究不同物质吸热能力 【实验目的】探究不同物体的吸热能力。 【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。 【实验步骤】一、按图组装器材。 二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。 三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。 四、实验表格（参考数据） 物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min） 水 60 20 40 20 5 煤油 60 20 56 36 5 … 五、整理器材。 【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。 2.考查内容 考查方向 解答思路 两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同 控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温 实验方法 控制变量法 两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值 实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀 如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热 温升相同那种液体吸收热量多 水 哪种液体的吸热能力强 水 表示不同物质吸热能力的物理量 比热容 吸收热量计算 利用比热容公式进行计算 安装顺序 自下而上 二、比热容 1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 2.定义式：。 3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 5.一些常见物质的比热容 6.对比热容的理解 （1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。 （2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。 7.比热容的应用 （1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。 （2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。 （3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。 （4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。 （5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。 三、热量的计算 （1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)； （2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。 （3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。 c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)） m—质量，单位：千克（kg） △t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。 考点四 热机 一、热机 1.实验探究—热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 2.热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 二、汽油机 1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，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带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 三、柴油机 1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 （4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 考点五 热机效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） 特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。 （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关 对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 特别提醒：热机效率总小于1的原因 因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 考点六 能量转化与守恒 一、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 二、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系 （1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。 （2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 ( 题型一 分子热运动 ) 1．玫瑰镜糕以糯米粉为主料，用特殊木料手工雕刻成的蒸笼蒸制而成，形状似圆镜，吃起来满嘴余香，是西安地区特色小吃。下列说法错误的是（　　） A．闻到玫瑰镜糕的清香，说明分子处在永不停息的无规则运动中 B．玫瑰镜糕变凉后香味变淡，说明温度越低分子运动越缓慢 C．熟玫瑰镜糕可以用肉眼看出有气孔，说明分子间有间隙 D．熟玫瑰镜糕中的糯米粉粘在一起，说明分子之间存在引力 2．图为一杯陕西西乡县有名的富硒绿茶“午子仙毫”，茶叶翠绿，茶香袭人。下列诗词中描述的情景与“茶香袭人”的物理原理相同的是（　　） A．姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船 B．两岸青山相对出，孤帆一片日边来 C．谁家玉笛暗飞声，散入春风满洛城 D．梅需逊雪三分白，雪却输梅一段香 3．走在柳州的大街小巷，常闻到螺蛳粉的香味。闻到香味，说明（　　） A．分子是运动的 B．分子间有间隙 C．分子间有引力 D．分子间有斥力 ( 题型二 内能 ) 4．冬至是二十四节气之一，也是中华民族的一个传统节日，关于冬至节活动涉及的物理知识，以下说法合理的是（　　） A．吃水饺：煮水饺时，通过做功的方式增加饺子的内能 B．吃汤圆：刚煮熟的汤圆很烫，是因为含有的热量多 C．腌制腊肉：一段时间后，鲜肉内部有了咸味，说明分子在永不停息地做无规则运动 D．喝羊肉汤：煮羊肉汤时，正在沸腾的汤温度不变，内能不变 5．端午节是我国的传统节日，有吃粽子的习俗，对煮粽子过程中涉及的物理知识描述错误的是（　　） A．锅周边“白气”的形成是汽化现象 B．水沸腾后持续加热，水的温度会保持不变 C．粽子的内能是通过热传递的方式增加的 D．“粽香四溢”说明分子在永不停息地做无规则运动 6．冬至时节煮饺子，小明发现其中蕴含了很多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．冷冻饺子中的分子不运动 B．冷冻饺子升温过程中内能不变 C．煮熟的饺子香气四溢说明分子间有引力 D．煮熟的饺子冷却是通过热传递的方式改变内能的 ( 题型三 比热容 ) 7．探究小组用如图甲所示数字化实验设备探究水和食用油的吸热本领，装置中的两个试管分别装有100g水和100g食用油。根据实验数据绘制温度随加热时间变化的图像，如图乙。则不正确的是（　　） A．A是水 B．比热容 C．B的比热容 D．加热3min，A吸收热量 8．下列四个实例中，说法正确的是（　　） A．冰熔化成水，比热容保持不变 B．冷天搓手取暖，是通过热传递的方式使手的内能增加 C．“酒香不怕巷子深”，说明分子在永不停息地做无规则运动 D．电风扇吹风，人感到凉爽，是因为电风扇降低了空气的温度 9．生命离不开水，水是宝贵的资源。以下关于水的说法正确的是（    ） A．地面上的水变干了是升华现象 B．冬天用热水袋取暖是利用水的比热容大 C．冰变成水的过程需要吸热，温度保持不变，所含有的热量增加 D．水变成冰需要放热，密度变小，比热容不变 ( 题型四 热机 ) 10．如图是我国古代流行于民间的走马灯。当点燃走马灯内的蜡烛时，燃烧产生的高温气体便上升并推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动。这和内燃机的哪个冲程类似（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 11．下列有关内燃机的说法正确的是（    ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 12．如图所示为汽油机某冲程的示意图，与其能量转化过程完全相同的是（　　） A．冬天搓手取暖 B．压缩空气使硝化棉燃烧 C．玩滑梯臀部发热 D．水蒸气将塞子弹出 ( 题型五 热机效率 ) 13．内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　）(q汽油=4.6ｘ107J/kg) A．图中所示冲程是压缩冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3ｘ108J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 14．如图所示为某柴油水泵机组（水泵机组动力由单缸四冲程柴油机提供），正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，该水泵机组的效率为40%，下列说法正确的是（ρ水=1.0×103kg/m3，q柴油=4.6×107J/kg，g取10N/kg）（　　） A．水泵机组对水做的功为1.2×107J B．水泵机组对水做功的功率为3000W C．水泵机组消耗柴油的质量为0.46kg D．单缸四冲程柴油机的压缩冲程将内能转化为机械能 15．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1 ( 题型六 能量转化与守恒 ) 16．2024年12月19日18时18分，我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发射谷神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能 B．火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能 C．火箭在升空过程中，机械能不变 D．火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大 17．“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 18．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 ( 基础巩固通关测 ) 一、单选题 1．2024年11月30日，长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功首飞。推动“长十二”飞天的燃料是煤基航天煤油，这是煤基航天煤油首次应用于长征系列运载火箭，主要是由于煤基航天煤油的（　　） A．沸点高 B．熔点高 C．比热容大 D．热值大 2．下列实例中，属于能量转移的是（   ） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．给电灯通电，电灯发光 D．用暖手宝捂手，手心变热 3．汽车紧急刹车时，轮胎的温度急剧升高，内能增大，下列实例中改变物体内能的方式与之相同的是（　　） A．在炉子上烧水，水的温度升高 B．将冰块放入常温饮料中，饮料的温度降低 C．在阳光的照射下，公园里石凳的温度升高 D．用手反复弯折铁丝，铁丝弯折处的温度升高 4．两个表面光滑的铅块相互挤压后会“粘”在一起，这说明（　　） A．分子在做无规则运动 B．分子间有空隙 C．分子间有吸引力 D．分子间有排斥力 5．古代原始人在生活中学会了钻木取火．以下四个事例中能量转化与之相同的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 6．民为国垒，谷为民命，粮食事关国运民生。粮食安全是国家安全的重要基础。如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机气缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 7．下列有关热学的物理知识，说法正确的是（　　） ①春天花开时，很远就能闻到花香，是因为分子在不停地做无规则运动 ②一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大 ③内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 ④夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 A．只有①② B．只有①③ C．只有②④ D．只有③④ 8．冬季的黄山，常常会出现美丽的雾凇景观．当游客置身于被雾凇装点的山林间，仿佛进入了一个童话世界．对于雾凇这种自然现象，下列说法正确的是（   ） A．雾凇是由空气中的水蒸气遇冷液化形成的，此过程放热 B．雾凇挂满枝头，在形成过程中树枝的内能会增大 C．太阳出来后，雾凇由固态直接变成气态，这是升华现象，升华过程需要吸热 D．雾凇在阳光下闪闪发光，是因为光在雾凇表面发生漫反射 9．新型智能窗户采用了特殊材料，当室外温度升高时，材料中的某些成分由固态逐渐变成液态，窗户颜色变深，有效阻挡太阳光的热量进入室内，起到隔热降温的作用；而当室内温度降低时，液态又变回固态，窗户颜色变浅。若想让更多太阳光进入室内，下列说法正确的是（    ） A．此时特殊材料凝固放热 B．此时特殊材料熔化吸热 C．此时室内空气的内能减小 D．是利用做功的方式改变空气内能的 10．2025年4月24日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号运载火箭，成功将神舟二十号载人飞船送入预定轨道，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．卫星在加速上升时，具有的动能保持不变 B．卫星在加速上升时，受到平衡力的作用 C．火箭上升时外壳温度升高，具有的内能减少 D．发射火箭与热机做功冲程的能量转化相同 二、多选题 11．如图是一种太阳能背包，背包面上有一太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是（   ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能转化为机械能 12．为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更加强劲。下列有关说法正确的是（　　） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声 C．该款新型汽车的使用仍然会造成大气污染 D．该新型汽车发动机的热机效率可达100% 三、实验题 13．课本中做“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验的装置如图所示： （1）甲、乙实验中以下四个方面：①烧杯内液体种类：②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体温度的变化量。其中要求相等的有 （填序号）； （2）燃料燃烧过程中，其热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 14．用如下3种方法“探究做功是否能改变物体的内能”。 (1)如图-1，将铁丝的同一位置快速地多次弯折后，手指会感觉到弯折部位的温度升高，表明铁丝的内能 （选填“增大”或“减小”）； (2)如图-2，先在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，然后迅速压下活塞，通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式使筒内空气的内能增大，达到硝化棉的着火点，使硝化棉燃烧； (3)如图-3，在瓶中装入少量的水，水上方有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，瓶内气体的内能 （选填“增大”或“减小”），瓶塞从瓶口跳起。瓶塞跳起后，会看到瓶内出现白雾，说明瓶内气体内能 （选填“增大”或“减小”）。 15．小明组装了下图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽后水的温度/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 (1)小明设计的实验数据表格如上表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整： 。 (2)为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当 （选填“大”或“小”）一些。 (3)由表中记录数据可知， 的热值大。 16．小明在学习了分子动理论的相关知识后，做了以下实验来探究分子的性质。 (1)准备一杯冷水和一杯热水。分别在两杯水中滴入一滴墨水，可以观察到墨水在热水中扩散得比在冷水中要快，如图甲所示，这说明温度越 ，分子热运动越剧烈； (2)在封闭的注射器里装入一些水，用手推动活塞，但水不容易被压缩，如图乙所示，说明分子之间存在 。 17．如图1所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，可以利用其中 两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①不同物质吸热的多少是通过 来反映的； ②图2中，若b液体的比热容是，则a液体的比热容是 ； (2)为了研究不同燃料的热值，可以利用其中 两幅图进行实验，实验中通过 来比较不同燃料完全燃烧放出的热量多少。 18．用如图甲所示的实验装置来探究冰熔化成水再加热至沸腾过程中温度变化的特点。 (1)实验中除图中的实验器材外，还需要的测量仪器是 ； (2)3min时该物质的状态是 （选填“固态”、“液态”、“固液共存态”）； (3)若测出水沸腾时的温度如图乙所示，可知当地的气压 标准大气压（选填“大于”、“小于”、“等于”）； (4)分析丙图发现，AB段比CD段升温快，其原因是 。 四、计算题 19．用煤气灶把2kg、初温为30℃的水烧到80℃，消耗了 20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107J/kg；求： (1)水吸收的热量； (2)煤气完全燃烧放出的热量； (3)煤气灶烧水的效率。 20．质量为5千克的水经电热水器加热后温度升高了。求： (1)水的体积。 (2)水吸收的热量 ( 能力提升进阶练 ) 一、单选题 1．下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，说明能量可以凭空产生 B．汽车刹车，说明能量可以凭空消失 C．木炭燃烧，说明光能可以转化为化学能 D．钻木取火，说明机械能可以转化为内能 2．2023年9月29日是中秋节，中秋节是中华民族的传统节日，中秋节吃月饼是一种象征大团圆的情怀寄托，闻到月饼的香味，说明（　　） A．分子间存在斥力 B．分子在不停地做无规则运动 C．分子间存在引力 D．分子间存在间隙 3．探究“比较不同物质的吸热能力”时，同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置如图。下列说法正确的是（　　） A．在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的 B．实验中，加热相同的时间，末温低的物质吸热能力强 C．实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力较强 D．实验中，将沙子和水加热到相同温度时，它们吸收的热量相同 4．劳动课要求中学生会做一些家常菜。关于炒菜中的物理知识，下列判断正确的是（   ） A．铁锅炒菜是因为铁的比热容大 B．炒菜过程中菜的内能保持不变 C．天然气燃烧时将化学能转化为内能 D．锅铲用胶木柄是因为胶木导热性好 5．下列对宏观事实的微观解释，合理的是（    ） A．变瘪的乒乓球放入热水中会鼓起来——乒乓球内气体分子数量变多 B．氧气可压缩储存在钢瓶中——分子之间存在引力 C．冰有固定的形状，而水没有——同种物质，液体的分子间作用力比固体的强 D．湿衣服在阳光下比阴凉处干得快——温度越高，分子运动越剧烈 6．如图，这是我国先秦时期的蒸食用具，它由青铜材料铸造而成，分为上、下两部分：下半部是鬲（gé），样子像鼎，用子煮水；上半部是甑（zèng），底部有网眼，可通蒸汽，内部放置食物。下列说法中正确的是（    ） A．鬲内的水沸腾后，继续加热，水温将保持不变 B．水沸腾后，甑周围冒出的“白气”是由水蒸气吸热汽化形成的 C．停止加热后，鬲慢慢变凉，鬲里所盛水的内能保持不变 D．停止加热后，甑比盛有水的鬲凉得更快，是因为甑所用材料的比热容比水大 7．2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D．火箭发动机属于热机 8．2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱进入大气层，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光。在下降过程，返回舱先加速下降一段距离，然后再打开降落伞减速下降，在距离地面约1m时反推发动机点火缓冲，最后在东风着陆场成功着陆，如图所示。关于返回舱降落的过程，下列说法正确的是（    ） A．返回舱发光是通过热传递改变了返回舱的内能 B．打开降落伞减速下降的过程中，返回舱受力平衡 C．反推发动机点火缓冲利用了物体间力的作用是相互的 D．加速下降阶段，返回舱的重力势能转化为动能，机械能守恒 9．小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知，实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A．液体M的比热容为 B．液体M放热能力比水放热能力强 C．在时间段两种物质都是固液共存状态 D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量 10．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 二、多选题 11．关于温度、热量、内能的关系，下列说法中错误的是（　　） A．温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多 B．物体温度不变，它的内能也不变 C．当仅有热传递时，物体吸收热量，它的内能一定增大，温度不一定升高 D．0摄氏度的物体没有内能 12．根据下表的数据，下列判断正确的是（   ） 比热容： 煤油，冰 铝 水 铜 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．200克水的比热容和100克水的比热容相等 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化的比较大 D．一般情况下，我们把1kg的水加热至沸腾，水需要吸收的热量为 三、实验题 13．实验小组在学习分子动理论时，进行了如图所示实验； (1)如图甲所示，向一端封闭的玻璃管中先注入半管水后，再注满酒精，封闭管口，将玻璃管颠倒几次。静置后观察到液体总体积变小，说明分子间有 ； (2)在图乙所示的实验中，竖直向上提升玻璃板，在玻璃板将要离开水面时，由于分子间存在引力，能观察到弹簧测力计的示数变 。 14．在探究水沸腾时温度变化规律的实验中，某小组同学利用了如图甲所示的实验装置。 (1)实验中某次温度计示数如图乙所示，其示数为 ℃； (2)如图丙所示是同学们根据实验数据描绘出的水温随时间变化的图像，根据图像可知当时条件下，水的沸点是 ℃，当地的大气压强 （选填“低于”、“高于”或“等于”）标准大气压； (3)根据图像和我们的学过的知识可知水沸腾过程中温度 ，内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (4)实验中用酒精灯给水加热，这是通过 的方式改变水的内能。 15．小明想比较水和空气的导热性能，于是设计了实验：用两个相同的牛奶瓶，分别装入热牛奶，将其中一瓶放在温度与室温相同的水中，并把两个瓶都用木块垫起来，如题图所示，实验时他每隔一定时间记录一次A、B两温度计的示数，得到的数据如表所示： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A的示数/℃ 70 60 53 47 42 39 37 35 34 33 B的示数/℃ 70 66 61 58 55 52 50 48 46 44 (1)本实验还需要的测量工具是 ，目的是控制瓶中牛奶的 相同。 (2)小明通过实验数据得出牛奶冷却的速度是 （选填“先快后慢”、“先慢后快”或“均匀下降”），导致这种现象的主要原因是牛奶与水（空气）的 越大，热传递越 （选填“快”或“慢”）。 (3)分析实验得出结论：比较水和空气，导热性能更好的是 。 (4)请你写出一个生活中利用该实验结论的例子： 。 16．如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验： 图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了； 图b：玻璃板的下表面接触水面，发现弹簧测力计示数___________玻璃板的重力； 图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积； 图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来； 图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。 (1)题目中，图b后横线处应填：弹簧测力计示数 （选填“大于”、“小于”、“等于”） 玻璃板的重力； (2)图a和图 两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在 ； (3)图b和图 两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在 力。 17．比较水和盐水沸腾特点 (1)如图所示，采用相同热源的实验装置，加热质量、初温都相同的水和盐水，组装时，应先调整图中 的高度（选填“A”或“B”）； (2)根据实验数据画出水和盐水的温度-时间图像，水和盐水从相同初温加热至刚好沸腾， 吸收的热量多（选填“水”或“盐水”）。由本实验推理得出，如果要对刚煮熟的热鸡蛋进行冷却，放在常温的 里效果更好（选填“水”或“盐水”），推理依据是 。 18．为了比较两种未知燃料的热值以及两种未知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲＞T乙＞T丙。 (1)在实验中，三个烧杯中a、b液体的 （选填“质量”或“体积”）必须相同。 (2)比较不同液体的比热容，应选择 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca cb（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的燃料值q2，有q1 q2（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (4)若在研究不同燃料热值的实验中记录数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J/kg） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 根据表中数据计算：燃料2的热值是 。通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （填“大”或“小”燃料不能完全燃烧或燃烧放出热量大于液体吸收热量）。 四、计算题 19．晚饭后小明和奶奶在客厅看电视，奶奶口渴了，小明就拿出一盒牛奶准备烫热后给奶奶喝，他发现整箱牛奶的参数如图所示，已知，，。 (1)这盒牛奶的质量是多少kg？ (2)已知牛奶的初温是20℃，小明想用热水将其烫热，要达到40℃，则这个过程中牛奶吸收的热量是多少？ 20．某汽车以的速度匀速行驶一百公里，在匀速行驶过程中汽车所受阻力为，消耗汽油。汽车发动机工作时，需要用水为其降温，在这个过程中，水箱内的水温度升高了20℃。（， ）求： (1)汽车牵引力做的功； (2)汽车发动机效率； (3)水箱中水吸收的热量。 五、科普阅读题 21．阅读材料，回答下列问题。 热传递 热传递是改变物体内能的两种方式之一，热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的。只要在物体内部或物体间有温度差存在，内能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温向低温处传递。 热传导是指内能从温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。不同物质的传热本领不同，容易传热的物体，叫做热的良导体；不容易传热的物体，叫做热的不良导体。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。 热对流是指在流体中依靠流体的热胀冷缩和流动性来传热的方式。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流比液体明显。 热辐射是指物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，物体之间不依靠介质，利用放射和吸收彼此的电磁波（主要是红外线）直接传递能量的方式。热辐射是远距离传递能量的主要方式。 （1）发生热传递的条件是存在 ，在热传递的三种方式中， 是液体和气体特有的传递方式，通过 可以在真空中传递能量； （2）下列现象中，主要通过热辐射方式进行热传递的是 （选填字母）； A．钢勺放在热汤中变烫手 B．暖气片通入热水后全屋变暖和 C．夏天站在阳光下热得出汗 （3）冬天穿棉服可以保暖，这是因为 。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 内能及其应用 （复习讲义） 考点内容 新课标要求 命题预测 分子热运动理论 知道常见的物质是由分子、原子构成的。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点 分子热运动理论是常考热点，在历年中考试卷中，无论试题形式怎样，都会出现考查此考点的考题。考题形式以选择题、填空题为主，有时也会出现在综合题中。主要命题点有：对分子热运动理论的理解、物质的扩散、分子间相互作用力等。 物体的内能与内能的改变 知道自然界和生活中简单的热现象。了解内能和热量。通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化 对物体内能的认识，属于较难的考点。改变物体内能的方式是常考热点，也是与生活实际结合最紧密的考点。所以，对本考点的考查是考题较为集中的考查方向。在有关此考点的考题中，选择题多于填空题。此考点的命题点主要有：内能的概念、影响物体内能大小的因素、物体内能的改变、温度与内能以及热量的辨析，尤其是物体内能的改变出现的概率更大。 比热容及其应用 通过实验了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象 比热容是本单元重点内容，无论比热容的概念还是比热容的应用，都属于常考热点。对此考点的考查常见题型有选择题、填空题，有时也会出现实验探究题和简答题。无论考查题型怎样，其命题点大都是：比热容的概念、比热容的相关计算、水的比热容大的应用、探究不同物质的吸热能力等。 热机 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义 热机是内能利用最典型的例子。对此考点的考查题型大都是选择题和填空题。主要命题点有：热机工作原理、内燃机四冲程工作过程和能量转化关系等。 热值与热机效率 从能量转化的角度认识燃料的热值。从能量转化和转移的角度认识效率 有关燃料的热值和热机效率的计算问题较多，在考题中有关热机效率的计算问题经常物质的比热容结合在一起，所以，此类考题的题型多数是填空题和综合计算题。主要命题点有：热值的概念及相关计算、热机效率相关计算等。 能量守恒定律 了解能量及其存在的不同形式。描述不同形式的能量和生产生活的联系。列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。知道能量守恒定律。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识 能量守恒定律是自然界普遍遵守的规律，所以认识能量转化和转移以及在转化和转移过程中能量守恒的认识理所当然成为常考热点。命题点主要有：能量转化和转移的辨别、能量转化和转移的方向性、能量守恒定律及其应用等。 考点一 分子热运动 一、物质的构成 1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。 2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 3.分子间有间隙 实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。 这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。 二、分子热运动 1.探究实验：物质的扩散 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深 现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方 实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象 2.扩散现象 （1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。 （2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。 （3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。 扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。 扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。 判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。 3.分子热运动 （1）探究实验：物质的扩散 现象 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水 现象分析 红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢 探究归纳 分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈 三、分子间相互作用力 1.探究实验：分子间的作用力 实验观察 现象分析 现象1：将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开； 现象2：用胶水涂抹在两物体表面，压实后两个物体被牢牢得粘在一起 现象3：生活中常见的固体、液体能保持一定的体积，不会散开 因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开 现象4：用力去压一个铁块，它的体积不会不发生明显的变化； 现象5：向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化 虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力 结论 分子间存在相互作用的引力和斥力 2.对分子间引力和斥力的理解 邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。 3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。 考点二 内能 一、内能 1.分子动能和分子势能 (1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。 （2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。 2.内能 （1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 （2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。 3.对内能的理解 内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。 理解物体内能时，要注意以下三点： (1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。 (2)任何物体在任何情况下都有内能。 (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。 4.影响物体内能大小的因素 （1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。 特别提醒：物体内能改变的宏观表现 （1） 温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小； （2） 物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。 5.内能与机械能的区别与联系 内能 机械能 区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和 影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时 联系 （1） 物体无论是否具有机械能，一定具有内能； （2） 物体的内能和机械能之间可以互相转化 二、物体内能的改变 1.热传递改变物体的内能 （1）探究热传递改变物体内能 用暖袋暖手 给工件淬火 烧水 现象 现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水 实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能 （2）对热传递的理解 条件 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差 方向 由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分 过程 最终状态 温度相同，没有温度差 实质 是能量的转移，能量的形式并未发生变化 2.热量 （1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。 （2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。 3.做功改变物体的内能 探究做功改变物体的内能 做功的两种情况 外界对物体做功 物体对外界做功 探究过程与现象 分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾 得出结论 （1） 做功可以改变物体的内能； （2） 外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； （3） 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少 4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系 区别 联系 实质 方式 举例 热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式 做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等 体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯 5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系 温度 热量 内能 区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固 归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少 四个不一定 （1）一个物体的内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功 考点三 比热容 一、比较不同物质的吸热能力 1.探究不同物质吸热能力 【实验目的】探究不同物体的吸热能力。 【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。 【实验步骤】一、按图组装器材。 二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。 三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。 四、实验表格（参考数据） 物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min） 水 60 20 40 20 5 煤油 60 20 56 36 5 … 五、整理器材。 【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。 2.考查内容 考查方向 解答思路 两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同 控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温 实验方法 控制变量法 两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值 实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀 如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 给水继续加热 温升相同那种液体吸收热量多 水 哪种液体的吸热能力强 水 表示不同物质吸热能力的物理量 比热容 吸收热量计算 利用比热容公式进行计算 安装顺序 自下而上 二、比热容 1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 2.定义式：。 3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 5.一些常见物质的比热容 6.对比热容的理解 （1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。 （2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。 7.比热容的应用 （1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。 （2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。 （3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。 （4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。 （5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。 三、热量的计算 （1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)； （2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。 （3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。 c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)） m—质量，单位：千克（kg） △t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。 考点四 热机 一、热机 1.实验探究—热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 2.热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 二、汽油机 1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，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带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 三、柴油机 1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 （4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 考点五 热机效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） 特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放 ＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放 ＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。 （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关 对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 特别提醒：热机效率总小于1的原因 因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 考点六 能量转化与守恒 一、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 二、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系 （1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。 （2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 ( 题型一 分子热运动 ) 1．玫瑰镜糕以糯米粉为主料，用特殊木料手工雕刻成的蒸笼蒸制而成，形状似圆镜，吃起来满嘴余香，是西安地区特色小吃。下列说法错误的是（　　） A．闻到玫瑰镜糕的清香，说明分子处在永不停息的无规则运动中 B．玫瑰镜糕变凉后香味变淡，说明温度越低分子运动越缓慢 C．熟玫瑰镜糕可以用肉眼看出有气孔，说明分子间有间隙 D．熟玫瑰镜糕中的糯米粉粘在一起，说明分子之间存在引力 【答案】C 【详解】A．闻到玫瑰镜糕的清香，是扩散现象，说明分子在做无规则运动，故A正确，不符合题意； B．分子的热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，玫瑰镜糕变凉后香味变淡，说明温度越低分子运动越缓慢，故B正确，不符合题意； C．熟玫瑰镜糕可以用肉眼看出有气孔，是孔洞，不能说明分子间有间隙，故C错误，符合题意； D．熟玫瑰镜糕中的糯米粉粘在一起，说明分子之间存在引力，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．图为一杯陕西西乡县有名的富硒绿茶“午子仙毫”，茶叶翠绿，茶香袭人。下列诗词中描述的情景与“茶香袭人”的物理原理相同的是（　　） A．姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船 B．两岸青山相对出，孤帆一片日边来 C．谁家玉笛暗飞声，散入春风满洛城 D．梅需逊雪三分白，雪却输梅一段香 【答案】D 【详解】茶香袭人描述的是茶香的扩散现象，这是由于分子在不停地做无规则运动（即扩散现象）导致的。AC选项描述的是声音以声波的方式传播，B选项描述的是物体的相对运动，属于机械运动，都与分子运动无关；只有D选项描述的是梅花的香气扩散，属于分子无规则运动，与茶香的扩散现象相同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3．走在柳州的大街小巷，常闻到螺蛳粉的香味。闻到香味，说明（　　） A．分子是运动的 B．分子间有间隙 C．分子间有引力 D．分子间有斥力 【答案】A 【详解】走在柳州的大街小巷，常闻到螺蛳粉的香味，是扩散现象，是因为螺蛳粉的香气分子扩散到空气中，说明分子在不停地做无规则运动，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A 。 ( 题型二 内能 ) 4．冬至是二十四节气之一，也是中华民族的一个传统节日，关于冬至节活动涉及的物理知识，以下说法合理的是（　　） A．吃水饺：煮水饺时，通过做功的方式增加饺子的内能 B．吃汤圆：刚煮熟的汤圆很烫，是因为含有的热量多 C．腌制腊肉：一段时间后，鲜肉内部有了咸味，说明分子在永不停息地做无规则运动 D．喝羊肉汤：煮羊肉汤时，正在沸腾的汤温度不变，内能不变 【答案】C 【详解】A．煮水饺时，饺子吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递增加饺子的内能，故A不符合题意； B．刚煮熟的汤圆很烫，是因为其温度高，热量是过程量，不能说“含有的热量”，故B不符合题意； C．腌制腊肉：一段时间后，鲜肉内部有了咸味，说明分子在永不停息地做无规则运动，这是扩散现象，故C符合题意； D．喝羊肉汤：煮羊肉汤时，正在沸腾的汤温度不变，但不断吸热，其内能变大，故D不符合题意。 故选C。 5．端午节是我国的传统节日，有吃粽子的习俗，对煮粽子过程中涉及的物理知识描述错误的是（　　） A．锅周边“白气”的形成是汽化现象 B．水沸腾后持续加热，水的温度会保持不变 C．粽子的内能是通过热传递的方式增加的 D．“粽香四溢”说明分子在永不停息地做无规则运动 【答案】A 【详解】A．煮粽子时，锅周边“白气”是水蒸气遇冷液化而成的小水滴，故A错误，符合题意； B．煮粽子时，锅中的水开始沸腾后，持续吸热，温度保持不变，故B正确，不符合题意； C． 煮粽子时，粽子吸收热量，这是通过热传递的方式增加内能，故C正确，不符合题意； D．粽香四溢是扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故D正确，不符合题意。 故选A。 6．冬至时节煮饺子，小明发现其中蕴含了很多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．冷冻饺子中的分子不运动 B．冷冻饺子升温过程中内能不变 C．煮熟的饺子香气四溢说明分子间有引力 D．煮熟的饺子冷却是通过热传递的方式改变内能的 【答案】D 【详解】A．一切物体均具有内能，物体的分子均不断地做无规则运动，则冷冻饺子中的分子会运动，故A错误； B．冷冻饺子升温过程中，冷冻饺子的分子热运动越剧烈，内能增大，故B错误； C．煮熟的饺子香气四溢说明分子不断地做无规则运动，饺子分子不断扩散到空气中，故C错误； D．煮熟的饺子冷却，饺子放出热量，内能减小，是通过热传递的方式改变内能的，故D正确。 故选D。 ( 题型三 比热容 ) 7．探究小组用如图甲所示数字化实验设备探究水和食用油的吸热本领，装置中的两个试管分别装有100g水和100g食用油。根据实验数据绘制温度随加热时间变化的图像，如图乙。则不正确的是（　　） A．A是水 B．比热容 C．B的比热容 D．加热3min，A吸收热量 【答案】B 【详解】A．由实验数据可知，A、B两种物质在相同时间内吸收相同的热量，但温度变化不同。A的温度变化较慢，说明其吸热能力较强；B的温度变化较快，说明其吸热能力较弱。水的比热容较大，吸热能力较强，在相同加热条件下温度升高较慢，因此A是水，故A正确，不符合题意； BC．根据比热容公式 Q=cmΔt，在质量相同、吸收热量相同的条件下，由可知，比热容与温度变化成反比。A（水）6min从20℃升高到40℃，B（食用油）6min从20℃升高到60℃，说明B的温度变化是A的2倍，因此A与B的比热容关系应为2∶1（B的比热容为A的一半，为 故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．加热3min时，A的温度从20℃升高到30℃（因A每3min升高10℃），吸收的热量为，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．下列四个实例中，说法正确的是（　　） A．冰熔化成水，比热容保持不变 B．冷天搓手取暖，是通过热传递的方式使手的内能增加 C．“酒香不怕巷子深”，说明分子在永不停息地做无规则运动 D．电风扇吹风，人感到凉爽，是因为电风扇降低了空气的温度 【答案】C 【详解】A．冰熔化成水，状态发生了变化，比热容发生变化，故A错误； B．冷天搓手取暖，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，因此是通过做功的方式使手的内能增加，故B错误； C．“酒香不怕巷子深”，酒香分子发散了扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故C正确； D．电风扇吹风，人感到凉爽，是因为人体身上的汗液蒸发吸热，并不能降低空气温度，故D错误。 故选C 。 9．生命离不开水，水是宝贵的资源。以下关于水的说法正确的是（    ） A．地面上的水变干了是升华现象 B．冬天用热水袋取暖是利用水的比热容大 C．冰变成水的过程需要吸热，温度保持不变，所含有的热量增加 D．水变成冰需要放热，密度变小，比热容不变 【答案】B 【详解】A．地面上的水变干了，是水由液态变成气态，属于汽化现象，而不是升华现象。升华是指物质从固态直接变为气态的过程，故A错误； B．冬天用热水袋取暖是利用水的比热容大的特点。因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水能够放出更多的热量，所以能长时间保持温暖，故B正确； C．冰变成水的过程是熔化过程，需要吸热，温度保持不变，但不能说所含有的热量增加。热量是一个过程量，只能说吸收或放出热量，不能说物体含有多少热量，故C错误； D．水变成冰是凝固过程，需要放热，水的密度比冰大，所以水变成冰密度变小。状态不同，水与冰的比热容不同，故D错误。 故选B。 ( 题型四 热机 ) 10．如图是我国古代流行于民间的走马灯。当点燃走马灯内的蜡烛时，燃烧产生的高温气体便上升并推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动。这和内燃机的哪个冲程类似（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】走马灯中，高温气体推动物体转动，是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，缸内高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，走马灯的工作原理与内燃机的做功冲程类似，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 11．下列有关内燃机的说法正确的是（    ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 【答案】A 【详解】A．在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故A正确； B．压缩冲程中，活塞向上运动，对汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，而不是内能转化为机械能，故B错误； C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是纯净的空气，而汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气组成的燃料混合物，故C错误； D．汽油机做功冲程的点火方式是点燃式，是通过火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧；而柴油机采用的是压燃式，故D错误。 故选A。 12．如图所示为汽油机某冲程的示意图，与其能量转化过程完全相同的是（　　） A．冬天搓手取暖 B．压缩空气使硝化棉燃烧 C．玩滑梯臀部发热 D．水蒸气将塞子弹出 【答案】D 【详解】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能。 A．冬天搓手取暖是克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，故A不符合题意； B．压缩空气使硝化棉燃烧，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，故B不符合题意； C．玩滑梯臀部发热，小孩在下滑过程中与滑梯摩擦生热，一部分机械能转化成内能，故C不符合题意； D．烧水时，水蒸气弹出活塞，是水蒸气对活塞做功的结果，这时水蒸气的内能转化为活塞的机械能，故D符合题意。 故选D。 ( 题型五 热机效率 ) 13．内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　）(q汽油=4.6ｘ107J/kg) A．图中所示冲程是压缩冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3ｘ108J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 【答案】A 【详解】A．由图可知，两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A正确； B．汽油机做的有用功为 故B错误； C．该汽油机飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误； D．根据可知，汽油机消耗的燃料越少，燃料完全燃烧释放的热量越少，做的有用功未知，故效率不一定越高，故D错误。 故选A。 14．如图所示为某柴油水泵机组（水泵机组动力由单缸四冲程柴油机提供），正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，该水泵机组的效率为40%，下列说法正确的是（ρ水=1.0×103kg/m3，q柴油=4.6×107J/kg，g取10N/kg）（　　） A．水泵机组对水做的功为1.2×107J B．水泵机组对水做功的功率为3000W C．水泵机组消耗柴油的质量为0.46kg D．单缸四冲程柴油机的压缩冲程将内能转化为机械能 【答案】B 【详解】A．1h所抽送的水的体积为V=54m3，这些水的重力大小为 这些水被提升的高度为h=20m，对水所做的功为 故A错误； B．水泵机组对水做功的功率为 故B正确； C．根据可得，柴油完全燃烧所放出的热量为 则消耗柴油的质量为 故C错误； D．四冲程柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，故D错误。 故选B。 15．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1 【答案】A 【详解】由题意可知， =2 = = = 由Q吸=cmt可得，甲乙物质吸收的热量之比 === 由Q放=mq可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比 ==== 由=100可得，两加热器利用热能的效率 ==== 故A符合题意；BCD不符合题意。 故选A。 ( 题型六 能量转化与守恒 ) 16．2024年12月19日18时18分，我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发射谷神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能 B．火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能 C．火箭在升空过程中，机械能不变 D．火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧是将化学能转化为内能，故A错误； B．火箭与空气摩擦时，因克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B正确； C．火箭升空时速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故C错误； D．热值是燃料的特性，与燃烧是否充分无关，故D错误。 故选B。 17．“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 【答案】D 【详解】火箭燃料燃烧时，先将燃料储存的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的机械能推动火箭运动，所以能量转化顺序是化学能→内能→机械能，故D正确，ABC错误。 故选D。 18．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 【答案】A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 ( 基础巩固通关测 ) 一、单选题 1．2024年11月30日，长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功首飞。推动“长十二”飞天的燃料是煤基航天煤油，这是煤基航天煤油首次应用于长征系列运载火箭，主要是由于煤基航天煤油的（　　） A．沸点高 B．熔点高 C．比热容大 D．热值大 【答案】D 【详解】煤基航天煤油是一种新型航天燃料，应具有较高的热值，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．下列实例中，属于能量转移的是（   ） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．给电灯通电，电灯发光 D．用暖手宝捂手，手心变热 【答案】D 【详解】A．水沸腾以后，壶盖被水蒸气顶起，是因为水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，属于能量的转化，故A不符合题意； B．两手相互搓一搓，手心发热，是做功改变了手的内能，机械能转化为内能，属于能量的转化，故B不符合题意； C．给电灯通电，电灯发光，是由电能转化为光能和内能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．用暖手宝捂手，手心变热，是因为暖手宝的内能转移到了手心，是热传递改变了物体的内能，属于能量的转移，故D符合题意。 故选D。 3．汽车紧急刹车时，轮胎的温度急剧升高，内能增大，下列实例中改变物体内能的方式与之相同的是（　　） A．在炉子上烧水，水的温度升高 B．将冰块放入常温饮料中，饮料的温度降低 C．在阳光的照射下，公园里石凳的温度升高 D．用手反复弯折铁丝，铁丝弯折处的温度升高 【答案】D 【详解】汽车紧急刹车时，轮胎与地面摩擦，通过做功的方式使轮胎内能增大、温度升高。 A．在炉子上烧水，水从炉子吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故A不符合题意； B．将冰块放入常温饮料中，饮料放出热量，温度降低，是通过热传递的方式改变物体内能，故B不符合题意； C．在阳光照射下，石凳吸收太阳能，温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故C不符合题意； D．用手反复弯折铁丝，对铁丝做功，铁丝弯折处温度升高、内能增大 ，是通过做功的方式改变物体内能，与题干中改变内能的方式相同，故D符合题意。 故选D。 4．两个表面光滑的铅块相互挤压后会“粘”在一起，这说明（　　） A．分子在做无规则运动 B．分子间有空隙 C．分子间有吸引力 D．分子间有排斥力 【答案】C 【详解】两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，是分子运动的结果，说明了分子间有引力。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．古代原始人在生活中学会了钻木取火．以下四个事例中能量转化与之相同的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 【答案】D 【详解】钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为内能。 甲、按动电火花发生器按钮，盒盖飞出，是内能转化为机械能，故甲不合题意； 乙、活塞迅速下压，棉花燃烧，是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故乙符合题意； 丙、汽油机的做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能，故丙不合题意； 丁、汽油机的压缩冲程中，压缩气缸内物质做功，将机械能转化为内能，故丁符合题意。 综上所述，四个事例中能量转化与钻木取火相同的是乙、丁。 故选D。 6．民为国垒，谷为民命，粮食事关国运民生。粮食安全是国家安全的重要基础。如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机气缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【答案】D 【详解】A．质量：在压缩冲程中，气缸是封闭的，气体的质量不会发生变化，故A不符合题意。 B．内能：压缩冲程中，活塞对气体做功，机械能转化为气体的内能，气体的内能增大，故B不符合题意。 C．体积：压缩冲程，活塞向上运动，气缸内气体的体积变小，故C不符合题意。 D．温度：由于活塞对气体做功，气体内能增大，温度升高，D符合题意。 故选D。 7．下列有关热学的物理知识，说法正确的是（　　） ①春天花开时，很远就能闻到花香，是因为分子在不停地做无规则运动 ②一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大 ③内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 ④夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 A．只有①② B．只有①③ C．只有②④ D．只有③④ 【答案】A 【详解】①春天花开时，很远就能闻到花香，花香分子通过扩散进入空气，说明分子在做无规则运动，故①正确； ②一块0℃的冰熔化成0℃的水，由于熔化过程中，温度不变，但吸收了热量，内能是变大的，故②正确； ③内燃机的压缩冲程，活塞压缩汽缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功增加了汽缸内物质的内能，故③错误； ④夏天在室内洒水，水汽化吸收热量，起到降温的作用，不是利用水的比热容较大的性质，故④错误； 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．冬季的黄山，常常会出现美丽的雾凇景观．当游客置身于被雾凇装点的山林间，仿佛进入了一个童话世界．对于雾凇这种自然现象，下列说法正确的是（   ） A．雾凇是由空气中的水蒸气遇冷液化形成的，此过程放热 B．雾凇挂满枝头，在形成过程中树枝的内能会增大 C．太阳出来后，雾凇由固态直接变成气态，这是升华现象，升华过程需要吸热 D．雾凇在阳光下闪闪发光，是因为光在雾凇表面发生漫反射 【答案】B 【详解】A．“雾凇”是固态的小冰粒，它是由空气中的水蒸气直接变成的，属于凝华现象，凝华放热，故A错误； B．雾凇形成时，水蒸气凝华成冰晶，释放热量，这些热量会传递给树枝，树枝吸收热量，导致树枝的内能增加，故B正确； C．太阳出来后，雾凇由固态变成液态，发生熔化现象，熔化吸热，故C错误； D．雾凇由无数细小的冰晶组成，这些冰晶表面光滑，光线在冰晶表面发生的是镜面反射，雾凇在阳光下闪闪发光，故D错误。 故选B。 9．新型智能窗户采用了特殊材料，当室外温度升高时，材料中的某些成分由固态逐渐变成液态，窗户颜色变深，有效阻挡太阳光的热量进入室内，起到隔热降温的作用；而当室内温度降低时，液态又变回固态，窗户颜色变浅。若想让更多太阳光进入室内，下列说法正确的是（    ） A．此时特殊材料凝固放热 B．此时特殊材料熔化吸热 C．此时室内空气的内能减小 D．是利用做功的方式改变空气内能的 【答案】A 【详解】ABC．根据题意，当室外温度升高时，材料中的某些成分由固态逐渐变成液态；而当室内温度降低时，液态又变回固态，因此为了让更多太阳光进入室内，室内的温度应低，此时特殊材料凝固放热，由于室内进入更多的阳光，室内空气的内能会增加，故A正确，BC错误； D．室内空气吸收热量，内能会增加，是通过热传递的方式改变内能的，故D错误。 故选A。 10．2025年4月24日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号运载火箭，成功将神舟二十号载人飞船送入预定轨道，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．卫星在加速上升时，具有的动能保持不变 B．卫星在加速上升时，受到平衡力的作用 C．火箭上升时外壳温度升高，具有的内能减少 D．发射火箭与热机做功冲程的能量转化相同 【答案】D 【详解】A．动能的大小与质量和速度有关，卫星加速上升，质量不变、速度增大，动能增大，故A错误； B．卫星加速上升，受到的推力大于重力，运动状态改变，受力不平衡，故B错误； C．火箭上升时外壳与空气摩擦，温度升高，质量不变、温度升高，内能增大，故C错误； D．发射火箭时，燃料化学能转化为内能，再转化为机械能；热机做功冲程也是内能转化为机械能，能量转化相同，故D正确。 故选D。 二、多选题 11．如图是一种太阳能背包，背包面上有一太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是（   ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能转化为机械能 【答案】ACD 【详解】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的光子能量直接转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电时通过电化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确。 故选ACD。 12．为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更加强劲。下列有关说法正确的是（　　） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声 C．该款新型汽车的使用仍然会造成大气污染 D．该新型汽车发动机的热机效率可达100% 【答案】AC 【详解】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧的比较完全，故A正确； B．给该发动机安装消音器，是控制噪声的产生，是从声源处减弱了噪声，故B错误； C．该发动机的尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，但仍会排放废气，造成大气污染，故C正确； D．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D错误。 故选AC。 三、实验题 13．课本中做“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验的装置如图所示： （1）甲、乙实验中以下四个方面：①烧杯内液体种类：②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体温度的变化量。其中要求相等的有 （填序号）； （2）燃料燃烧过程中，其热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 ①② 不变 【详解】（1）[1]在比较不同燃料热值的实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，因为燃料的热值指的是单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量；通过升高温度显示热量，必须控制烧杯内液体种类和烧杯内液体质量相同，故选①②。 （2）[2]热值是燃料的一种特性，与燃料质量无关，因此燃烧时质量减小，热值不变。 14．用如下3种方法“探究做功是否能改变物体的内能”。 (1)如图-1，将铁丝的同一位置快速地多次弯折后，手指会感觉到弯折部位的温度升高，表明铁丝的内能 （选填“增大”或“减小”）； (2)如图-2，先在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，然后迅速压下活塞，通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式使筒内空气的内能增大，达到硝化棉的着火点，使硝化棉燃烧； (3)如图-3，在瓶中装入少量的水，水上方有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，瓶内气体的内能 （选填“增大”或“减小”），瓶塞从瓶口跳起。瓶塞跳起后，会看到瓶内出现白雾，说明瓶内气体内能 （选填“增大”或“减小”）。 【答案】(1)增大 (2)做功 (3) 增大 减小 【详解】（1）将铁丝的同一位置快速地多次弯折后，对铁丝做了功，手指会感觉到弯折部位的温度升高，表明铁丝的内能增大。 （2）在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，然后迅速压下活塞，活塞对气体做了功，这是通过做功的方式使筒内空气的内能增大。 （3）[1]用打气筒向瓶内打气，压缩气体体积做了功，瓶内气体的内能增大。 [2]瓶内气体对瓶塞做功，瓶塞跳起，气体的内能转化为瓶塞的机械能，瓶内气体内能减小，温度降低，会看到瓶内出现白雾。 15．小明组装了下图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽后水的温度/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 (1)小明设计的实验数据表格如上表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整： 。 (2)为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当 （选填“大”或“小”）一些。 (3)由表中记录数据可知， 的热值大。 【答案】(1)10g菜籽油 (2)小 (3)煤油 【详解】（1）要比较煤油和菜籽油这两种燃料的热值，根据控制变量法的思想，煤油和菜籽油的质量必须相等；所以①处添加：10g菜籽油。 （2）比较煤油和菜籽油热值，通过质量相同的燃料完全烧尽后水升高的温度来比较热值大小，烧杯中水的质量应该小一些，原因是水的比热容较大，温度变化不明显。 （3）由表中记录数据可知，煤油加热的水温度计升高的温度多，由Q吸=cmΔt知，煤油中水吸收的热量多，即煤油放出的热量较多；消耗燃料的质量相同，由知，燃料煤油的热值大。 16．小明在学习了分子动理论的相关知识后，做了以下实验来探究分子的性质。 (1)准备一杯冷水和一杯热水。分别在两杯水中滴入一滴墨水，可以观察到墨水在热水中扩散得比在冷水中要快，如图甲所示，这说明温度越 ，分子热运动越剧烈； (2)在封闭的注射器里装入一些水，用手推动活塞，但水不容易被压缩，如图乙所示，说明分子之间存在 。 【答案】(1)高 (2)斥力 【详解】（1）墨水在水中扩散的现象说明分子在不停地做无规则运动，分子的热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈，所以可以观察到墨水在热水中扩散的比在冷水中快。 （2）分子间存在相互作用的引力和斥力，用手推动活塞，但水不容易被压缩，是因为水分子之间存在相互作用的斥力。 17．如图1所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，可以利用其中 两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①不同物质吸热的多少是通过 来反映的； ②图2中，若b液体的比热容是，则a液体的比热容是 ； (2)为了研究不同燃料的热值，可以利用其中 两幅图进行实验，实验中通过 来比较不同燃料完全燃烧放出的热量多少。 【答案】(1) 甲丙 加热时间长短 900 (2) 甲乙 温度计升高的示数 【详解】（1）[1]为了研究不同物质的吸热能力，根据控制变量法应控制燃料的种类相同，选择不同的液体，故利用其中甲、丙幅图进行实验。 [2]两种物质相同时间吸收热量相同，根据转换法可知，实验中不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的，加热时间越长，物质吸收的热量越多。 [3]根据Q吸=cmΔt可知，在质量和升高的温度一定时，吸收的热量与比热容成正比；我们可以用相同的燃料1加热物质，使两种物质升高相同的温度，由图2可知Δt=80℃-20℃=60℃ b的加热时间为20min，a的加热时间为10min，b吸收的热量是a吸收热量的2倍，根据Q吸=cmΔt得，b的比热容是a的比热容的2倍，所以a的比热容为 （2）[1]为了研究不同燃料的热值，要控制加热液体的种类和质量相同，所用的燃料不同，所以应选用甲、乙两套装置所示器材。 [2]实验中通过温度计上升的示数来比较不同燃料完全燃烧放出热量多少，温度计上升的示数越多，液体吸收的热量越多，说明燃料燃烧放出的热量越多。 18．用如图甲所示的实验装置来探究冰熔化成水再加热至沸腾过程中温度变化的特点。 (1)实验中除图中的实验器材外，还需要的测量仪器是 ； (2)3min时该物质的状态是 （选填“固态”、“液态”、“固液共存态”）； (3)若测出水沸腾时的温度如图乙所示，可知当地的气压 标准大气压（选填“大于”、“小于”、“等于”）； (4)分析丙图发现，AB段比CD段升温快，其原因是 。 【答案】(1)秒表 (2)固液共存态 (3)小于 (4)比热容不同 【详解】（1）实验中需用温度计测量温度，用秒表记录时间，所以本实验中除了温度计外，还需要的测量器材是秒表。 （2）据图可知，3min时该物质吸热温度保持不变，处于熔化过程中，物质状态是固液共存态。 （3）乙图中温度计的分度值是1℃，读数为98℃，标准气压下水的沸点是100℃，因此当地气压小于标准气压。 （4）AB段物质状态是固态是冰，CD段是液态是水，由于水的比热容比冰的比热容大，因此AB段比CD段升温快。 四、计算题 19．用煤气灶把2kg、初温为30℃的水烧到80℃，消耗了 20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107J/kg；求： (1)水吸收的热量； (2)煤气完全燃烧放出的热量； (3)煤气灶烧水的效率。 【答案】(1)4.2×105J (2)8.4×105J (3)50% 【详解】（1）水吸收的热量 Q吸=cm水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃-30℃）=4.2×105J （2）煤气的质量 m煤气=20g=0.02kg这些煤气完全燃烧放出的热量 Q放=m煤气q=0.02kg×4.2×107J/kg=8.4×105J （3）煤气灶烧水的效率 20．质量为5千克的水经电热水器加热后温度升高了。求： (1)水的体积。 (2)水吸收的热量 【答案】(1)5×10-3m3 (2)4.2×105J 【详解】（1）水的体积 （2）水吸收的热量 ( 能力提升进阶练 ) 一、单选题 1．下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，说明能量可以凭空产生 B．汽车刹车，说明能量可以凭空消失 C．木炭燃烧，说明光能可以转化为化学能 D．钻木取火，说明机械能可以转化为内能 【答案】D 【详解】AB．能量不能凭空产生的，也不会凭空消灭，总是由一种能量转化为另一种能量，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，能的总量保持不变，故AB错误； C．木炭燃烧，温度升高，内能增大，说明化学能可以转化为内能，故C错误； D．钻木取火，温度升高，内能增大，是通过做功的方式将机械能转化为内能，故D正确。 故选D。 2．2023年9月29日是中秋节，中秋节是中华民族的传统节日，中秋节吃月饼是一种象征大团圆的情怀寄托，闻到月饼的香味，说明（　　） A．分子间存在斥力 B．分子在不停地做无规则运动 C．分子间存在引力 D．分子间存在间隙 【答案】B 【详解】A．虽然分子间确实存在斥力，但这一点与闻到月饼的香味没有直接关系,故A不符合题意； B．月饼的香味是由其分子在不停地做无规则运动，从而扩散到空气中，被我们的鼻子捕捉到，故B符合题意； C．虽然分子间存在引力，但这一点与闻到月饼的香味没有直接关系，故C不符合题意； D．分子间存在间隙，但不是闻到月饼香味的直接原因，故D不符合题意。 故选B。 3．探究“比较不同物质的吸热能力”时，同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置如图。下列说法正确的是（　　） A．在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的 B．实验中，加热相同的时间，末温低的物质吸热能力强 C．实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力较强 D．实验中，将沙子和水加热到相同温度时，它们吸收的热量相同 【答案】B 【详解】A．该实验用同一个酒精灯加热物体，则相同时间两物体吸收的热量相同，故物体吸热多少是由加热时间决定的，故A错误； B．因沙子和水的质量和初温都相等，加热相同的时间，末温低的物质升高的温度较少，说明升高相同的温度该物质吸热较多，故该物质吸热能力强，故B正确； C．沙子吸热升温较快，说明升高相同的温度，沙子吸收的热量较少，说明沙子的吸热能力较弱，故C错误； D．将沙子和水加热到相同温度时，因为两物质吸热能力不同，它们吸收的热量不同，故D错误。 故选B。 4．劳动课要求中学生会做一些家常菜。关于炒菜中的物理知识，下列判断正确的是（   ） A．铁锅炒菜是因为铁的比热容大 B．炒菜过程中菜的内能保持不变 C．天然气燃烧时将化学能转化为内能 D．锅铲用胶木柄是因为胶木导热性好 【答案】C 【详解】A．铁锅炒菜是因为铁具有良好的导热性，而非比热容大。比热容大的物质升温慢，不利于快速加热炒菜，故A错误； B．炒菜过程中，菜吸收热量，温度升高，内能增大，故B错误； C．天然气燃烧是化学反应，燃烧时将储存的化学能转化为内能，用来加热饭菜，故C正确； D．锅铲用胶木柄是因为胶木导热性差，这样在炒菜时能防止手被烫伤，故D错误。 故选C 。 5．下列对宏观事实的微观解释，合理的是（    ） A．变瘪的乒乓球放入热水中会鼓起来——乒乓球内气体分子数量变多 B．氧气可压缩储存在钢瓶中——分子之间存在引力 C．冰有固定的形状，而水没有——同种物质，液体的分子间作用力比固体的强 D．湿衣服在阳光下比阴凉处干得快——温度越高，分子运动越剧烈 【答案】D 【详解】A．变瘪的乒乓球放入热水中会鼓起来，是由于气体受热膨胀，体积变大，气体的质量不变，因此不是气体分子数量变多，故A不符合题意； B．氧气可压缩储存在钢瓶中说明分子之间存在间隙，故B不符合题意； C．冰有固定的形状，而水没有，是由于同种物质，固态物质分子间的作用力大于液体物质分子间的作用力，故C不符合题意； D．湿衣服在阳光下比阴凉处干得快，说明扩散现象进行的快，可得温度越高，分子运动越剧烈，故D符合题意。 故选D。 6．如图，这是我国先秦时期的蒸食用具，它由青铜材料铸造而成，分为上、下两部分：下半部是鬲（gé），样子像鼎，用子煮水；上半部是甑（zèng），底部有网眼，可通蒸汽，内部放置食物。下列说法中正确的是（    ） A．鬲内的水沸腾后，继续加热，水温将保持不变 B．水沸腾后，甑周围冒出的“白气”是由水蒸气吸热汽化形成的 C．停止加热后，鬲慢慢变凉，鬲里所盛水的内能保持不变 D．停止加热后，甑比盛有水的鬲凉得更快，是因为甑所用材料的比热容比水大 【答案】A 【详解】A．鬲内的水沸腾后，继续加热，水温将保持沸点不变，故A正确； B．水沸腾后，甑周围冒出的“白气”是由水蒸气遇冷放热液化形成的，故B错误； C．停止加热后，鬲慢慢变凉，鬲里所盛水不断放出热量，温度降低，内能减小，故C错误； D．停止加热后，甑比盛有水的鬲凉得更快，是因为甑所用材料导热性能好，相同时间内，散出的热量较多，故D错误。 故选A。 7．2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D．火箭发动机属于热机 【答案】D 【详解】A．火箭发动机需要燃料释放大量能量，因此应选择热值大的燃料，而非比热容大的燃料，比热容大与燃料释放的总能量无关，故A错误； B．热值是燃料的固有属性，与是否充分燃烧无关，燃烧充分只能提高能量利用率，但不会改变热值，故B错误； C．火箭发动机通过燃料燃烧产生高温高压气体，喷出时对外做功，将内能转化为机械能，属于通过做功获得机械能，而非热传递，故C错误； D．热机是将内能转化为机械能的装置，火箭发动机通过燃烧燃料获得内能，并转化为机械能，符合热机的定义，故D正确。 故选D。 8．2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱进入大气层，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光。在下降过程，返回舱先加速下降一段距离，然后再打开降落伞减速下降，在距离地面约1m时反推发动机点火缓冲，最后在东风着陆场成功着陆，如图所示。关于返回舱降落的过程，下列说法正确的是（    ） A．返回舱发光是通过热传递改变了返回舱的内能 B．打开降落伞减速下降的过程中，返回舱受力平衡 C．反推发动机点火缓冲利用了物体间力的作用是相互的 D．加速下降阶段，返回舱的重力势能转化为动能，机械能守恒 【答案】C 【详解】A．返回舱进入大气层，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光，是通过做功改变了返回舱的内能，故A错误； B．打开降落伞减速下降的过程中，返回舱处于非平衡状态，受力不平衡，故B错误； C．反推发动机点火缓冲时，返回舱会受到一个向上的推力，利用了物体间力的作用是相互的，故C正确； D．加速下降阶段，返回舱的质量不变，速度变大，则动能变大，高度降低，则重力势能减小，所以是重力势能转化为动能，但由于空气阻力的存在，部分机械能会转化为内能，使得机械能总量减小，故D错误。 故选C。 9．小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知，实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A．液体M的比热容为 B．液体M放热能力比水放热能力强 C．在时间段两种物质都是固液共存状态 D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量 【答案】A 【详解】A．由图可知，上面物质的熔化图像中，熔点为0℃，下面物质的熔化图像中，熔点为-4℃，所以上面物质是水，下面物质是液体M；由题意可知，单位时间内它们放出的热量相等，则 由图可知，0~t2时间内，它们放出的热量相等，水由20℃降温到4℃，液体M由20℃降温到-4℃，则 则水和某液体M的质量相等，则液体M的比热容为 故A正确； B．由于水和某液体M的质量相等，单位时间内它们放出的热量相等，水的温度变化慢，所以水的放热能力强，故B错误； C．由图可知，液体M在时间段处于凝固过程中，是固液共存状态，水在时间段处于凝固过程中，是固液共存状态，故C错误； D．由图可知，从20℃刚好降到0℃时，水放热时间比液体M放热时间长，由于单位时间内它们放出的热量相等，所以水放出的热量大于M放出的热量，故D错误。 故选A。 10．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 【答案】D 【详解】AB．读图像可知，要使二者升高相同的温度，对乙要更长时间，即乙吸收的热量多，根据比热容概念可知，乙的比热容大。故AB错误； C．有同一热源对物体加热，在相同的时间内，物体吸收的热量是相同的。故C错误； D．读图可知，二者原来温度相同，加热相同时间后，甲的温度更高，即甲升高的温度大。故D正确。 故选D。 二、多选题 11．关于温度、热量、内能的关系，下列说法中错误的是（　　） A．温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多 B．物体温度不变，它的内能也不变 C．当仅有热传递时，物体吸收热量，它的内能一定增大，温度不一定升高 D．0摄氏度的物体没有内能 【答案】ABD 【详解】A．热量是一个过程量，它是指在热传递过程中传递能量的多少，不能说物体含有或具有热量，只能说吸收或放出热量，故A错误，符合题意； B．物体的内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。 物体温度不变时，其内能可能改变，例如晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变，但内能增加；液体在凝固成晶体的过程中，放出热量，温度不变，但内能减少，故B错误，符合题意； C．当仅有热传递时，物体吸收热量，根据热传递的规律，吸收热量会使物体的内能增加。 但温度不一定升高，如晶体熔化过程，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，故C正确，不符合题意； D．一切物体在任何情况下都具有内能，因为内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能。0℃的物体也有内能，故D错误，符合题意。 故选ABD。 12．根据下表的数据，下列判断正确的是（   ） 比热容： 煤油，冰 铝 水 铜 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．200克水的比热容和100克水的比热容相等 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化的比较大 D．一般情况下，我们把1kg的水加热至沸腾，水需要吸收的热量为 【答案】BC 【详解】A．冰与水的比热容不同，但它们是同一种物质，故比热容与物质状态有关。故A错误； B．同种物质在相同状态下，比热容是相等的。故B正确； C．二者质量相等，铜的比热容小，根据可知，铜的温度变化大。故C正确； D．因不知道水的初温，无法用计算水吸收的热量。故D错误。 故选BC。 三、实验题 13．实验小组在学习分子动理论时，进行了如图所示实验； (1)如图甲所示，向一端封闭的玻璃管中先注入半管水后，再注满酒精，封闭管口，将玻璃管颠倒几次。静置后观察到液体总体积变小，说明分子间有 ； (2)在图乙所示的实验中，竖直向上提升玻璃板，在玻璃板将要离开水面时，由于分子间存在引力，能观察到弹簧测力计的示数变 。 【答案】(1)间隙 (2)大 【详解】（1）因为分子间存在着空隙，水和酒精充分混合后，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和酒精混合后的总体积变小了。 （2）在图乙所示的实验中，竖直向上提升玻璃板，在玻璃板将要离开水面时，弹簧测力计的读数等于玻璃板的重力加上分子间存在的引力，能观察到弹簧测力计的示数变大。 14．在探究水沸腾时温度变化规律的实验中，某小组同学利用了如图甲所示的实验装置。 (1)实验中某次温度计示数如图乙所示，其示数为 ℃； (2)如图丙所示是同学们根据实验数据描绘出的水温随时间变化的图像，根据图像可知当时条件下，水的沸点是 ℃，当地的大气压强 （选填“低于”、“高于”或“等于”）标准大气压； (3)根据图像和我们的学过的知识可知水沸腾过程中温度 ，内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (4)实验中用酒精灯给水加热，这是通过 的方式改变水的内能。 【答案】(1)94 (2) 98 低于 (3) 不变 增大 (4)热传递 【详解】（1）如图乙所示的温度计的分度值是1℃，示数为94℃。 （2）[1]由图丙可知，水沸腾时保持98℃不变，所以在当时条件下，水的沸点是98℃。 [2]标准大气压下水的沸点是100℃，而气压越低，水的沸点越低，故此时气压低于1标准大气压。 （3）[1][2]水在沸腾过程中，需要不断吸收热量，但是温度保持不变，内能增大。 （4）用酒精灯加热试管中的水，这是通过热传递的方式改变水的内能。 15．小明想比较水和空气的导热性能，于是设计了实验：用两个相同的牛奶瓶，分别装入热牛奶，将其中一瓶放在温度与室温相同的水中，并把两个瓶都用木块垫起来，如题图所示，实验时他每隔一定时间记录一次A、B两温度计的示数，得到的数据如表所示： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A的示数/℃ 70 60 53 47 42 39 37 35 34 33 B的示数/℃ 70 66 61 58 55 52 50 48 46 44 (1)本实验还需要的测量工具是 ，目的是控制瓶中牛奶的 相同。 (2)小明通过实验数据得出牛奶冷却的速度是 （选填“先快后慢”、“先慢后快”或“均匀下降”），导致这种现象的主要原因是牛奶与水（空气）的 越大，热传递越 （选填“快”或“慢”）。 (3)分析实验得出结论：比较水和空气，导热性能更好的是 。 (4)请你写出一个生活中利用该实验结论的例子： 。 【答案】(1) 天平 质量 (2) 先快后慢 温度差 快 (3)水 (4)汽车发动机用水来冷却 【详解】（1）[1]在这个实验中，要保证除了冷却介质（水和空气）不同外，其他可能影响冷却效果的因素都相同，牛奶的质量是一个重要因素，测量质量需要用到天平。 [2]使用天平的目的就是控制瓶中牛奶的质量相同，这样才能更准确地比较水和空气的导热性能。 （2）[1]观察表格中的数据，在开始的相同时间间隔内，牛奶温度下降的幅度较大，比如前 2 分钟从 70℃下降到 60℃（或 66℃），而随着时间推移，相同时间间隔内温度下降幅度变小，像最后 2 分钟从 34℃下降到 33℃（或 46℃下降到 44℃），所以牛奶冷却的速度是先快后慢。 [2][3]热传递的速度与温度差有关，牛奶与水（空气）的温度差越大，热传递就越快。开始时牛奶温度高，与周围环境（水或空气）温差大，热传递快，温度下降快；随着牛奶温度降低，温差变小，热传递变慢，温度下降变慢。所以导致这种现象的主要原因是牛奶与水（空气）的温度差越大。 （3）对比放在水中和空气中的牛奶温度下降情况，在相同时间内，放在水中的牛奶温度下降得更快，这表明水能够更快地将牛奶的热量传递出去，即水的导热性能更好。 （4）在生活中，汽车发动机用水来冷却就是利用了水导热性能好的特点，水能够快速地将发动机产生的热量传递出去，从而使发动机保持在合适的工作温度。 16．如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验： 图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了； 图b：玻璃板的下表面接触水面，发现弹簧测力计示数___________玻璃板的重力； 图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积； 图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来； 图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。 (1)题目中，图b后横线处应填：弹簧测力计示数 （选填“大于”、“小于”、“等于”） 玻璃板的重力； (2)图a和图 两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在 ； (3)图b和图 两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在 力。 【答案】(1)大于 (2) d 不停地做无规则运动 (3) e 引 【详解】（1）图b：玻璃板的下表面接触水面，由于分子间存在引力，此时玻璃板受到竖直向下的重力、引力与竖直向上的弹簧测力计拉力的作用处于平衡状态，弹簧测力计示数等于重力与引力大小之和，则弹簧测力计示数大于玻璃板的重力。 （2）[1][2]图a和图d两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在不停地做无规则运动；图a中几天后，两种液体混合均匀，是因为浓硫酸铜溶液与清水分子相互扩散，两者的分子均不停地做无规则运动；将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来，说明红墨水扩散到水分子中，说明分子不停地做无规则运动。 （3）[1][2]图b和图e两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在引力；图b中玻璃板的下表面接触水面时，由于分子引力的作用，测力计的示数变大；图e中铅块在重物的作用下，也没有分开，说明分子间存在引力。 17．比较水和盐水沸腾特点 (1)如图所示，采用相同热源的实验装置，加热质量、初温都相同的水和盐水，组装时，应先调整图中 的高度（选填“A”或“B”）； (2)根据实验数据画出水和盐水的温度-时间图像，水和盐水从相同初温加热至刚好沸腾， 吸收的热量多（选填“水”或“盐水”）。由本实验推理得出，如果要对刚煮熟的热鸡蛋进行冷却，放在常温的 里效果更好（选填“水”或“盐水”），推理依据是 。 【答案】(1)B (2) 水 水 水的比热容大，质量相同的水和盐水，降低相同温度，水吸收的热量多 【详解】（1）为保证酒精灯外焰加热，组装器材应自下而上，故先调整B的高度。 （2）[1]采用相同热源的实验装置，则加热时间长短可以反映吸收热量多少。由图可知，水和盐水从相同初温加热至刚好沸腾，水的加热时间长，故水吸收的热量多。 [2][3]采用相同热源的实验装置，由图可知，加热相同时间，质量相同的水和盐水，水的温度变化小，即水的比热容大，故质量相同的水和盐水，降低相同温度，水吸收的热量多，所以水的冷却效果好。 18．为了比较两种未知燃料的热值以及两种未知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲＞T乙＞T丙。 (1)在实验中，三个烧杯中a、b液体的 （选填“质量”或“体积”）必须相同。 (2)比较不同液体的比热容，应选择 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca cb（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的燃料值q2，有q1 q2（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (4)若在研究不同燃料热值的实验中记录数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J/kg） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 根据表中数据计算：燃料2的热值是 。通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （填“大”或“小”燃料不能完全燃烧或燃烧放出热量大于液体吸收热量）。 【答案】(1)质量 (2) 甲、丙 < (3) 甲、乙 > (4) 1.2×106 小 【详解】（1）根据控制变量法的要求， 在探究两种未知燃料的热值的实验中，需使用不同的燃料加热质量相等的两种液体；在探究两种未知液体的比热容的大小在实验中，需用相同的燃料加热质量相同的不同液体，所以实验中三个烧杯中a、b液体的质量必须相等。 （2）[1]比较不同液体的比热容的实验中，需用相同的燃料加热不同液体，根据图可知，应选甲、丙两图。 [2]由题意可知，a、b两种液体的初温相等，末温T甲>T丙，所以两种液体的温度变化为Δt甲>Δt丙；甲、丙燃料相同，燃料燃烧完时所用时间相同即两种液体吸收的热量相等；根据Q=cmΔt可知，在质量、吸热热量相同时，由于Δt甲>Δt丙，所以ca<cb。 （3）[1]为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，故应选择甲、乙两图进行实验。 [2]由题意知，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲>T乙，则Δt甲>Δt乙；由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由公式Q=cmΔt可知，Q甲>Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1>Q2，由于甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q=mq可知，q1>q2。 （4）[1]完全燃烧的燃料质量相等，甲、乙两图中质量相等的液体a升高的温度之比为T甲∶T乙=(35℃-15℃)∶(25℃-15℃)=2∶1 不计热量损失，有m燃料q=cm液体Δt 在m燃料、c、m液体相等时，q与Δt成正比，由于所以T甲∶T乙=2∶1，所以燃料1、2的热值之比为q1∶q2=2∶1，由于燃料1的热值为2.4×106 J/kg，所以燃料2的热值为 [2]因燃料不能完全燃烧，且存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收，所以测得的热值会偏小。 四、计算题 19．晚饭后小明和奶奶在客厅看电视，奶奶口渴了，小明就拿出一盒牛奶准备烫热后给奶奶喝，他发现整箱牛奶的参数如图所示，已知，，。 (1)这盒牛奶的质量是多少kg？ (2)已知牛奶的初温是20℃，小明想用热水将其烫热，要达到40℃，则这个过程中牛奶吸收的热量是多少？ 【答案】(1)0.255kg (2)12750J 【详解】（1）由图可知，这盒牛奶的容积为250mL，则这盒牛奶的质量 （2）牛奶的初温是20℃，要达到40℃，则这个过程中牛奶吸收的热量 20．某汽车以的速度匀速行驶一百公里，在匀速行驶过程中汽车所受阻力为，消耗汽油。汽车发动机工作时，需要用水为其降温，在这个过程中，水箱内的水温度升高了20℃。（， ）求： (1)汽车牵引力做的功； (2)汽车发动机效率； (3)水箱中水吸收的热量。 【答案】(1)5.75×107J (2)25% (3)4.2×105J 【详解】（1）因为汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力为F牵=f=575N 汽车牵引力做的功为W=F牵s=575N×100×103m =5.75×107J （2）汽油完全燃烧释放的热量为Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J 汽车发动机的效率为 （3）水箱中水吸收的热量为Q吸=c水m水∆t=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×20℃=4.2×105J 五、科普阅读题 21．阅读材料，回答下列问题。 热传递 热传递是改变物体内能的两种方式之一，热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的。只要在物体内部或物体间有温度差存在，内能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温向低温处传递。 热传导是指内能从温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。不同物质的传热本领不同，容易传热的物体，叫做热的良导体；不容易传热的物体，叫做热的不良导体。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。 热对流是指在流体中依靠流体的热胀冷缩和流动性来传热的方式。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流比液体明显。 热辐射是指物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，物体之间不依靠介质，利用放射和吸收彼此的电磁波（主要是红外线）直接传递能量的方式。热辐射是远距离传递能量的主要方式。 （1）发生热传递的条件是存在 ，在热传递的三种方式中， 是液体和气体特有的传递方式，通过 可以在真空中传递能量； （2）下列现象中，主要通过热辐射方式进行热传递的是 （选填字母）； A．钢勺放在热汤中变烫手 B．暖气片通入热水后全屋变暖和 C．夏天站在阳光下热得出汗 （3）冬天穿棉服可以保暖，这是因为 。 【答案】 温度差 热对流 热辐射 C 见解析 【详解】（1）[1]只要在物体内部或物体间有温度差存在，内能就必然以三种方式中的一种或多种从高温向低温处传递，所以发生热传递的条件是存在温度差。 [2][3]由文中内能可知，热对流是指在流体中依靠流体的热胀冷缩和流动性来传热的方式，对流是液体和气体中热传递的主要方式；热辐射是指物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，物体之间不依靠介质，可以在真空中传递能量。 （2）[4] A．钢勺放在热汤中变烫手，内能从热汤传递到钢勺上，属于热传导，故A不符合题意； B．暖气片通入热水后全屋变暖和，主要是利用屋内热空气和冷空气的对流，属于热对流，故B不符合题意； C．夏天站在阳光下热得出汗，是因为内能通过热辐射的方式从太阳传递到人体造成的，故C符合题意。 故选C。 （3）[5]棉服内的棉花、空气都是热的不良导体，冬天人体的热量会被棉服阻隔在棉服里面，所以人们就会感觉到暖和。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $$