第10章 内能（高效培优·复习讲义）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

第10章 内能 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 热量 比热容 1 题型2 5 题型3 8 题型4 11 题型5 14 【能力培优练】 16 【链接中考】 25 【重难题型讲解】 题型1 热量 比热容 一、热量 热传递 1、热量定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫作热量。热量通常用字母Q表示。 （1）热量是热传递过程中物体内能的改变量，因此，热量是个过程量。只有在热传递过程中，才能谈论热量，离开热传递过程谈热量是毫无意义的。 （2）我们不能说某个物体具有或含有多少热量，更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用，如“吸收热量”“放出热量”。 2、热传递：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做热传递。 二、比热容 1、比热容定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。 2、比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容。比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。 3、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。 三、热量的简单计算 1、吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；放热：Q放=cm△t= cm(t0-t)。 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。 四、比热容的应用 1、由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节 气候。 2、一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖。 【探究归纳】热量是热传递过程中物体内能转移的多少，单位焦耳（J）；比热容是单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，单位 J/(kg・℃)，反映物质吸放热能力，二者通过公式 Q=cmΔt 关联，是热学中描述能量传递与物质特性的核心概念。 【典例1-1】如图为白天海陆风形成的示意图。海陆风形成的原因是：与海洋相比，陆地的土地（　　） A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高 B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低 C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高 D．比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低 【答案】A 【详解】因为水的比热容比陆地的土地的比热容大，由可知，等质量的水和陆地的土地，在相同日照条件下，吸收相同热量，陆地的土地升温较快，气温较高，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例1-2】小明在燃气灶上煲汤，使质量为2kg、初温为的汤，温度升高了，这一过程中汤吸收了 J的热量；停止加热一段时间后，汤的温度降到，此过程中汤放出的热量为 J。[汤的比热容为] 【答案】 【详解】[1]汤的温度升高了80℃，则，则汤吸收的热量 [2]初温为的汤，温度升高了，则汤的温度升高到100℃；当汤的温度降到80℃，则 则汤放出的热量 【典例1-3】母亲节这天，小明同学准备给妈妈洗脚，盆里有质量为、初温为20℃的冷水，现在想兑成45℃的温水，需要往盆中加入多少千克温度为95℃的热水？[，不考虑热量散失] 【答案】 【详解】冷水吸收的热量等于热水放出的热量，冷水吸热，热水放热，由 Q吸=Q放，有，则需要往盆中加入的热水的质量为 跟踪训练1下表列出了一些物质的比热容，小明根据表格中的数据得出了如下结论，其中正确的是（    ） 物质 比热容 物质 比热容 水 铝 煤油 约 干泥土 约 冰 铁、钢 A．液体的比热容一定比固体的比热容大 B．相同质量的铝块和铁块升高相同的温度，铁块吸收的热量多 C．相同质量的干泥土和水，吸收相等的热量，水的温度升高得较多 D．不同物质的比热容有可能相等 【答案】D 【详解】A．比热容是物质的一种特性，与物质的状态（固体、液体 ）有关，但不是液体的比热容一定比固体的大。例如，表格中冰是固体，比热容为，而煤油是液体，比热容约 ，二者相等，故A错误； B．由热量，当质量m相同、升高的温度Δt相同时，吸收的热量Q与比热容c成正比。已知铝的比热容 ，铁、钢的比热容 ， 。所以相同质量的铝块和铁块升高相同的温度，铝块的比热容大，铝块吸收的热量多，故B错误； C．由热量，变形可得 。当质量m相同、吸收的热量Q相等时，温度变化量Δt与比热容c成反比 。水的比热容 ，干泥土的比热容， 。所以相同质量的干泥土和水，吸收相等的热量，干泥土的温度升高得较多，水的温度升高得较少，故C错误； D．从表格中可以看到，煤油的比热容约为 ，冰的比热容也是约为 ，煤油和冰是不同物质，但比热容相等。这说明不同物质的比热容有可能相等，故D正确。 故选D。 跟踪训练2日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的 大。在标准大气压下，质量为的水吸收的热量后，温度从升高到 。 【答案】 比热容 100 【详解】[1]因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，在升高相同温度时，水吸收的热量更多，所以用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的比热容大。 [2]温度的变化量，水的初始温度为25℃，则升高到的温度t=t0​+Δt=25℃+80℃=105℃，但在标准大气压下，水的沸点是100℃，所以水会沸腾，温度保持在100℃。 跟踪训练3一个质量为1.5kg的钢刀，加热到，然后在空气中自然冷却，室温为。已知钢的比热容为，水的比热容为，室内气压为标准大气压。 (1)这把钢刀在冷却过程中放出多少热量？ (2)若把这些热量给30℃、1.0kg的水加热，水温能够升高到多少摄氏度？ 【答案】（1）已知，，钢刀的温度变化量是 由公式可知，钢刀放出的热量为 （2）水吸收的热量 由可得 理论末温 但标准大气压下，水的沸点为100℃，因此实际水温升高至100℃。 题型2 内能 一、分子热运动 1、物质的构成：宇宙是由物质组成的，物质是由分子组成的；分子是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。 2、分子动理论内容 （1）物质是由分子构成的。 （2）一切物体的分子都在不停地做无规则运动。 （3）分子间存在相互作用的引力和斥力。 （4）分子之间有间隙。 3、热运动：分子运动快慢与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。热运动是分子运动，属于微观运动，不可能停止，而机械运动是整个物体运动，属于宏观运动，可以停止。 4、分子间存在相互作用力，包括分子引力和分子斥力，且是同时存在的。 ★特别提醒 分子的热运动是永不停息的，物体的温度低时，分子的热运动缓慢，但并没有停止，不要误以为温度低时，分子的热运动就停止。 而、内能：物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 1、因为一切物质分子都在不停地做无规则的运动，所以物体的内能不可能为零， 任何物体在任何情况下都具有内能。 2、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。同一个物体（物态不变），温度越高，内能越大。 3、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，其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。 4、内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。 ★特别提醒 任何温度下物体的内能都不可能为0，温度越高，物体的内能越大，不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。 三、内能的改变的两种方法：做功和热传递。 1、物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。 2、热传递发生的条件：存在温度差；能量（内能）从高温物体转移到低温物体。 （1）高温物体内能减小，温度降低，放出热量。 （2）低温物体内能增大，温度升高，吸收热量。 3、做功和热传递在改变内能方面是等效的，但实质不同：做功改变内能属于能的转化，热传递改变内能属于能的转移。 ★特别提醒 热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量（内能）发生了转移；其转移的规则是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。 【归纳总结】内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，其改变方式包括热传递（能量转移，如热传导、对流、辐射）和做功（能量转化，如摩擦生热、压缩气体），二者在改变内能上等效，是理解物体热状态变化及能量转化的核心知识。 【典例2-1】如图所示的各种情景，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　） A．滑下滑梯时臀部感到热 B．可乐加冰 C．划燃火柴 D．钻木取火 【答案】B 【详解】A．滑下滑梯时臀部感到热，是因为臀部与滑梯之间存在摩擦，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，属于通过做功的方式改变物体的内能，故A不符合题意； B．可乐加冰，冰的温度较低，可乐的温度较高，两者之间会发生热量的传递，可乐放出热量温度降低，这是通过热传递的方式改变物体的内能，故B符合题意； C．划燃火柴时，火柴头与火柴盒侧面摩擦，摩擦生热，克服摩擦力做功使火柴头的内能增加、温度升高，达到火柴的着火点而燃烧，属于通过做功的方式改变物体的内能，故C不符合题意； D．钻木取火，是通过克服木头之间的摩擦力做功，使木头的内能增加、温度升高，当温度达到木头的着火点时木头燃烧起来，属于通过做功的方式改变物体的内能，故D不符合题意。 故选B。 【典例2-2】金秋九月，小刚和小强坐在苹果树下乘凉，突然，他们看见树上的一个苹果掉了下来，小刚说：“我看见了苹果的分子在运动。”你认为小刚的说法是 （选填“正确”或“错误”）的，支持你观点的证据是 。 【答案】错误 见详解 【详解】[1][2]分子极其微小，肉眼不能直接观察到，苹果下落是宏观物体的机械运动，不是分子运动。故小刚说法错误。 跟踪训练1下列现象中，是通过热传递来使物体的内能发生改变的是（　　） A．火箭穿越大气层时，部分外壳被烧蚀 B．汽车下坡时，长时间刹车使刹车片发热 C．两手相搓手心变热 D．啤酒放进冰箱冷却 【答案】D 【详解】A．火箭穿越大气层时，外壳与空气之间存在摩擦，摩擦生热，这是通过做功的方式使外壳的内能增加，部分外壳被烧蚀，故A不符合题意； B．汽车下坡时，长时间刹车，刹车片与车轮之间存在摩擦，摩擦过程中克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使刹车片发热，这是通过做功改变物体的内能，故B不符合题意； C．两手相搓时，双手之间存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，使手心的温度升高、内能增加，这是通过做功改变物体的内能，故C不符合题意； D．啤酒放进冰箱后，啤酒的温度高于冰箱内的温度，热量会从啤酒传递到冰箱内的空气中，啤酒的温度降低、内能减少，这是通过热传递的方式改变物体的内能，故D符合题意。 故选D。 跟踪训练20℃的冰熔化成0℃的水，要吸收热量，这说明质量相等的0℃的冰与0℃的水相比，冰的内能比水的 ；一定质量的物体的内能，从微观角度看，取决于分子的 和动能，从宏观角度看，取决于物体的 和温度。 【答案】 小 势能 状态 【详解】[1] 0℃的冰熔化成0℃的水，要吸收热量，物质吸收热量，内能增加，故冰的内能比水的内能小。 [2]从微观角度看，物体的内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和；所以一定质量的物体的内能，取决于分子的势能和动能。 [3]从宏观角度看，物体的内能与物体的质量、温度和状态等因素有关，对于一定质量的物体，其内能取决于物体的状态和温度。 题型3 热机及其工作原理 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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、内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例3-1】如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【答案】B 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 【典例3-2】2025年2月，江苏地域文明探源工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7000年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量转化方式是 ，与四冲程汽油机的 冲程相同。 【答案】 机械能转化为内能 压缩 【详解】[1][2]摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能，能量转化方式是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程没有能量转化，故与四冲程汽油机的压缩冲程相同。 跟踪训练1下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．题图甲进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程是做功冲程。题图乙进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽缸吸入汽油和空气的混合气，该冲程是吸气冲程。题图丙进气门关闭排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，该冲程是排气冲程。题图丁进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。故一个工作循环中的工作冲程依次是乙、丁、甲、丙，故A错误； B．在四个冲程中，只有做功冲程是主动进行的，其他三个冲程为辅助冲程，不能主动进行，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作，即乙、丙、丁，故B错误； C．做功冲程中，火花塞点火引燃燃料，高温、高压的燃气推动活塞对外做功，通过连杆和曲轴带动飞轮和机械转动，此时获得动力，故C正确； D．压缩冲程活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合气使其压强增大，温度升高，该过程的能量转化是机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 跟踪训练2如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为 能的机器，完成这一能量转化的是 冲程。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 [2]内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 题型4 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】2024 年 4 月 25 日 20 时 58 分 57 秒，神舟十八号载人飞船搭载长征二号 F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，如图甲所示。下列说法不正确的是（　　） A．火箭上升过程中飞船的机械能不守恒 B．火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程同图丙所示的冲程中的能量转化相同 C．火箭利用二力平衡获得升空动力 D．让燃料充分燃烧是提高热机效率的有效途径之一 【答案】C 【详解】A．火箭上升过程中，飞船的速度变大，动能变大，高度增加，重力势能变大，则飞船的机械能变大，即机械能不守恒，故A正确，不符合题意； B．火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程，是利用内能做功，同图丙所示的冲程是做功冲程，也是将内能转化机械能，故火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程同图丙所示的冲程中的能量转化相同，故B正确，不符合题意； C．火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程，利用力的作用是相互的获得升空动力，故C错误，符合题意； D．让燃料充分燃烧，获得更多的有用的机械能，故可以提高热机效率，故D正确，不符合题意。 故选C。 【典例3-2】科学处理垃圾可以实现综合利用，如果科学处理1t垃圾能产生的电能，这些电能相当于完全燃烧 kg干木柴放出的热量。干木柴的热值取。 【答案】180 【详解】由题意可知，干木柴完全燃烧放出的热量等于科学处理1t垃圾所产生的电能，即 完全燃烧干木柴的质量为 【典例3-3】把质量为40kg、温度为的水加热到。 (1)求水需要吸收的热量。 (2)若这些热量由某种煤提供，已知某种型号的煤炉子的效率为30%，煤燃烧的效率为60%，则需要完全燃烧多少千克煤？ 【答案】（1）水吸收的热量为。 （2）煤炉子的效率为30%，所以煤完全燃烧放出的热量为 煤燃烧的效率为60%，所以煤燃烧放出的热量为 根据可得，燃烧煤的质量为 跟踪训练1小明在家做饭的过程中，发现很多现象与物理知识相关。下列说法正确的是（　　） A．做饭前去离家600m的超市购买调料，步行10min，小明的平均速度为3.6km/h B．炖汤时，壶盖被顶起的能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 C．利用天然气灶台烧菜时，调大火力可以提高天然气的热值 D．在烧菜的翻炒过程中，主要是通过做功方式增加菜的内能 【答案】A 【详解】A.做饭前去离家600m的超市购买调料，步行10min，小明的平均速度为 故A正确； B.炖汤时，壶盖被顶起时，水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，壶盖被顶起的能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同，故B错误； C.热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关，与燃烧状况无关，利用天然气灶台烧菜时，调大火力也不可以提高天然气的热值，故C错误； D.在烧菜的翻炒过程中，菜吸收热量，主要是通过热传递方式增加菜的内能，故D错误。 故选A。 跟踪训练2我们每天都会产生大量的垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，燃料油的热值为，其物理意义是 ，将这些燃料油的一半完全燃烧，放出的热量为 J，燃料油燃烧时将化学能转化为 能，剩余燃料油的热值为 J/kg。 【答案】 1kg燃料油完全燃烧放出的热量是 内 【详解】[1]燃料油的热值定义是1kg该燃料完全燃烧释放的热量，故燃料油热值，其物理意义是“1kg燃料油完全燃烧放出的热量是4.0×107J”。 [2]计算一半燃料油（100kg）完全燃烧的热量为 [3]燃料油燃烧时发生化学反应，将燃料的化学能转化为内能。 [4]热值是燃料固有属性，与燃料的质量、温度、是否完全燃烧、放出热量的多少无关，因此剩余燃料油的热值仍为4.0×107J/kg。 跟踪训练3 2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速60km/h。求： (1)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为4×107W，055驱逐舰受到的牵引力是多少？ (2)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，发动机热效率约达40%，消耗柴油多少kg？（柴油的热值为4×107J/kg） 【答案】（1）由可得，牵引力 （2）发动机工作时间为 由得，有用功为 柴油完全燃烧释放的总热量为 由得，消耗的柴油质量为 题型5 跨学科实践 城市“热岛效应”的调研 城市的“热岛效应”：城市中的众多建筑物和道路在日照下升温较快，加上大量车辆、空调等排放的废热导致中心城区的气温明显高于郊区，这就是城市“热岛效应”。“热岛效应”会导致大气污染物在“热岛”中心聚集，浓度剧增，诱发呼吸系统疾病。 【典例3-1】水具有比热容大的特点，下列现象中与此特点无关的是（   ） A．在城区建造人工湖缓解“热岛效应” B．用水冷却发电机的线圈 C．冬天暖气设备用热水供暖 D．在开空调的房间内放盆水增加湿度 【答案】D 【详解】A．在城区建造人工湖，增大城区水的含量，水的比热容大，和相同质量的砂石相比，吸收或放出相同热量时，温度变化较小，可以缓解“热岛效应”，故A不符合题意； B．用水冷却发电机的线圈，是因为水的比热容大，和相同质量的其它物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，故B不符合题意； C．冬天暖气设备用热水供暖，是因为水的比热容大，和相同质量的其它物质相比，降低相同温度时可以放出更多热量，故C不符合题意； D．空调房间放盆水增加湿度，是利用水蒸发有致冷作用，使房间温度降低，与比热容无关，故D符合题意。 故选D。 【典例3-2】小明家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住他家，这激发了他探究城乡温差原因的兴趣。某个星期天，他请全班同学分别到选定的地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此绘制出下图所示的“温度—区域”坐标图。 (1)图中气温最低的区域是 ；在相同的日照情况下，城市地区比郊区升温 （选填“快”或“慢”）。 (2)分析城市出现“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具排放大量的废气，释放出许多 ；二是建筑物、马路中的沙石、水泥的 小，在相同的日照条件下温度上升更明显；三是城市的水体面积小，水的 （选填“汽化”或“液化”）吸热少；四是楼群林立，难以形成对流。 【答案】(1) 农田 快 (2) 热量 比热容 汽化 【详解】（1）[1][2]由图可知，气温最低的区域是农田；城市地区（如市中心）温度高于郊区，相同日照下，城市地区升温更快。 （2）[1][2]工厂、交通工具排放废气，释放许多热量；沙石、水泥的比热容小，相同日照下升温更快； [3]由于城市水体面积小，所以水汽化吸收的热量少。 跟踪训练1下列事例中，不是利用水的比热容大这一性质的是（　　） A．夏天洒水降温 B．让流动的热水流过散热器取暖 C．城市建造人工湖，以降低“热岛效应” D．晚上往秧苗田里放水，以防冻坏秧苗 【答案】A 【详解】A．在夏天，人们在地面上洒水时，水蒸发吸热，利用水蒸发可以降温，故A符合题意； B．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以让流动的热水流过散热器取暖，故B不符合题意； C． 城市建造人工湖来调节气温，是由于水的比热容最大，相同质量的水和其它物质比较，吸收相同的热量，水温度上升的慢，故与水的比热容有关，故C不符合题意； D．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗，故D不符合题意。 故选A。 跟踪训练2炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3℃～5℃，这就是热岛效应，人们修建人工湖、喷水池，主要利用水的 大的特性来调节气温。“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的 很大。 【答案】 比热容 热值 【详解】[1]因为水的比热容较大，吸热能力强，温度不容易改变，相同质量的水和沙石比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，能有效调节温度。 [2]由于可燃冰的热值大，相同质量的可燃冰和其它燃料相比，完全燃烧时可燃冰能放出更多的热量。 【能力培优练】 1．2024年陕西省轮滑俱乐部联赛（榆林站）暨业余运动等级达标赛圆满收官。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，下列汽油机的四个冲程中，能量转化与其相同的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】选手激烈追逐时轮滑鞋与地面摩擦温度升高，是机械能转化为内能； A．做功冲程是内能转化为机械能，故A不符合题意； B．在汽油机的四个冲程中，压缩冲程是活塞向上运动，压缩燃料混合物，将机械能转化为内能，与轮滑鞋与地面摩擦的能量转化相同，故B符合题意； CD．吸气冲程和排气冲程没有能量转化，故CD不符合题意。 故选B。 2．沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的比热容较大。下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水第二天再放掉 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 【答案】B 【详解】A．汽车发动机工作时会产生大量热量，用水作冷却剂是因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度时，水能够吸收更多的热量，从而更好地冷却发动机，故A不符合题意； B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷，是因为身上的水蒸发吸热，使人体表面温度降低，这是蒸发致冷的原理，与水的比热容大小无关，故B符合题意； C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水，是因为水的比热容大，在夜晚温度降低时，水放出较多的热量，能使秧田的温度不至于降得太低，保护秧苗；第二天再放掉水，是为了让秧田在白天能更快升温，故C不符合题意； D．生物体内水的比例很高，当生物体温度升高时，水可以吸收较多的热量而自身温度升高较慢；当生物体温度降低时，水又可以放出较多的热量而自身温度降低较慢，有助于调节生物体自身的温度，故D不符合题意。 故选B。 3．如图，这是《天工开物》中描述的古代劳动人民冶炼铸造铜器的情景。下列说法错误的是（　　） A．加热时大力鼓风是为了让燃料充分燃烧 B．捶打铜器时锤子下落时锤头的重力做了功 C．捶打铜器的过程中，铜器的内能不变 D．铜器受捶打成型说明力使物体发生形变 【答案】C 【详解】A．加热时大力鼓风，能增加氧气的供应量，使燃料与氧气充分接触，从而让燃料充分燃烧，故A正确，不符合题意； B．捶打铜器时锤子下落，锤头在重力的方向上移动了一段距离，满足做功的两个必要因素，所以锤头的重力做了功，故B正确，不符合题意； C．捶打铜器的过程中，对铜器做功，铜器的内能会增加，故C错误，符合题意； D．铜器受捶打后成型，其形状发生了改变，这表明力使物体发生了形变，故D正确，不符合题意； 故选C。 4．2024年12月17日2时50分，长征二号丁运载火箭以一箭四星的方式把航天宏图PIESAT-209~12星送入预定轨道。下列有关说法正确的是（　　） A．火箭升空时，动能转化为重力势能 B．燃气主要通过做功使周围的空气内能增大 C．火箭点火升空过程的能量转化与热机的压缩冲程相同 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值不变 【答案】D 【详解】A．火箭升空时，速度增大，高度增加，其动能和重力势能都增大，不是动能转化为重力势能，故A错误； B．燃气燃烧放出大量的热量，周围的空气吸收热量，温度升高，内能增大，所以，燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大，故B错误； C．火箭点火升空过程是内能转化为机械能，热机的压缩冲程是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故C错误； D．火箭的发射过程中，热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与燃烧情况无关，燃料若不完全燃烧，热值不变，故D正确。 故选D。 5．汽车已经成为现在生活中不可缺少的一部分，汽车多采用四冲程的汽油机作为发动机。下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲冲程是做功冲程，将机械能转化为内能 B．丙冲程把内能转化为机械能 C．乙冲程是吸气冲程 D．丁冲程是排气冲程 【答案】B 【详解】A．甲图，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故A错误； B．丙图，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B正确； C．乙图，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故C错误； D．丁图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故D错误。 故选B。 6．关于温度、热量、内能三个量之间的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，温度一定升高 B．温度高的物体内能一定大 C．物体的内能增大，一定是吸收了热量 D．物体温度升高，内能一定增大 【答案】D 【详解】A．物体吸收热量，温度不一定升高。如晶体熔化时吸收热量，温度不变，故A错误； B．温度高的物体，内能不一定大。因为内能还与状态、质量等有关，故B错误； C．物体的内能增大，可能是吸收了热量，也可能是外界物体对它做了功，故C错误； D．内能的大小与物体的质量、温度等有关。同一物体质量不变，温度升高，内能一定增大，故D正确。 故选D。 7．羊肉粉是贵州人早餐的最爱，如图是一碗刚煮好的羊肉粉，下列说法正确的是（    ） A．煮羊肉粉前，锅内水温度升高，所含热量增多 B．煮羊肉粉时，通过热传递改变了羊肉粉的内能 C．看到热腾腾的羊肉粉上漂着诱人的辣椒油，是由于油的比热容大 D．羊肉粉烫嘴，说明温度总是从内能大的物体向内能小的物体转移 【答案】B 【详解】A．“热量”是过程量，不能说“含有”热量，只能说吸收或放出热量，故A错误； B．煮羊肉粉，羊肉粉内能增加，这是因为羊肉粉与加热源之间存在温度差，即这是通过热传递的方式增加羊肉粉的内能，故B正确； C．辣椒油漂在汤的上面，是由于辣椒油的密度比汤的密度小，故C错误； D．羊肉粉烫嘴，主要原因是羊肉粉的温度高，不能说明温度总是从内能大的物体向内能小的物体转移，故D错误。 故选B。 8．相同质量的铝和铜，吸收了相同的热量，已知，下列说法中合理的是（   ） A．铜和铝吸收的热量相同，铜和铝吸热时间一定相同 B．铝上升的温度较高 C．铜上升的温度较高 D．铜的末温高 【答案】C 【详解】A．吸收热量相同，但吸热时间取决于加热功率，加热功率未知，时间不一定相同，故A不符合题意； BC．已知c铝>c铜，质量m相同，吸收热量Q相同。根据Q=cmΔt可知，铝的比热容大，升温慢，上升的温度较低；铜的比热容小，升温快，上升的温度较高，故B不符合题意，C符合题意； D．初温未知，无法比较两者的末温，故D不符合题意。 故选C。 9．关于燃料的热值及能量守恒，以下说法正确的是（    ） A．燃料的质量越大，热值越大 B．燃烧某种燃料放出的热量，则这种燃料的热值为 C．燃料的热值与燃料的质量和燃烧状况无关 D．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 【答案】C 【详解】AC．燃料的热值仅与燃料的种类有关，与其质量、燃烧情况无关，如一堆煤和一块同样的煤的热值相同，故A错误，C正确； B．热值的定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值，热值的定义要求燃料‘完全燃烧’，题中并未说明，因此不能断定该燃料的热值就是”。故B错误； D．能量守恒定律指出：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，总量保持不变。而永动机要求不消耗能量却能持续对外做功，这就要求机器在运行过程中“无中生有”地产生能量，显然违反了能量守恒定律，故D错误。 故选C。 10．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们的工作原理是将 能转化为 能，上图相当于汽油机的 冲程。一台四冲程内燃机曲轴转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 【答案】 内 机械 做功 30 【详解】[1][2]蒸汽机和汽油机都属于热机，热机是将内能转化为机械能的机器。 [3]由图可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，此过程相当于汽油机的做功冲程。 [4]四冲程内燃机曲轴转速为，即每秒钟曲轴转60圈，因为曲轴每转2圈，对外做功1次，所以在1秒钟内做功的次数为。 11．夏季，车内不要存放打火机、空气清新喷剂等物品，原因是：长时间暴晒，通过 （填改变内能的途径）增加液体、气体的内能，温度升高，易引发自燃或爆炸；也不要将装水的透明塑料瓶、玻璃杯等物品放在车内阳光照射处，原因是：其相当于 透镜，易引发火灾。 【答案】 热传递 凸 【详解】[1]改变内能有热传递和做功两种方式；长时间暴晒，液体、气体吸收热量，温度升高，属于通过热传递来增加内能。 [2] 装水的透明塑料瓶、玻璃杯等形状是凸面的，放在车内阳光照射处，相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，容易引发火灾。 12．在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量均为1kg的水和某种液体进行对比实验，并对实验数据进行了处理，得到的图像如图所示。实验过程中，水和某种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出： （选填“甲”或“乙”）物质是水，另一种液体的比热容为 。[] 【答案】 甲 【详解】[1]实验过程中，水和某种液体在相同时间内放出的热量相等，都放热15min，甲液体从60℃降低到40℃，降低了20℃，乙液体从60℃降低到20℃，降低了40℃，甲液体降温比较慢，乙液体降温比较快，故甲液体是水。 [2]甲、乙两种液体都放热15min，放出的热量相同，故可以得出等式为 经整理可知，另一种液体的比热容为 13．某品牌“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能、排气更清洁，同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比，热值 （选填“更大”“一样大”或“更小”）；为防止发动机温度过高，用水进行冷却，这是利用水的 较大。如图所示是某沿海城市与某内陆城市同一天的气温变化曲线，则曲线 表示的是内陆城市的年气温变化曲线。 【答案】 一样大 比热容 C 【详解】[1]热值只与燃料的种类有关，与燃烧情况无关，因此汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内热值一样大。 [2]发动机用水冷却，是因为质量和升高的温度相同时，由于水的比热容较大，能带走更多的热量。 [3]水的比热容较大，吸收相同的热量，水的温度升高的少，放出相同的热量，水的温度降低的少，所以沿海城市的温差较小，内陆城市的温度变化量大，故曲线D表示的是沿海城市的年气温变化曲线，曲线C表示的是内陆城市的年气温变化曲线。 14．随着人们生活水平的不断提高，汽车走进了很多家庭。小汽车的发动机是汽油机，汽油机工作时，将机械能转化为内能的是 冲程，若发动机每秒内做功20次，则发动机转速为 r/min，小汽车用汽油作燃料，加油时能闻到汽油的气味，说明分子在 。 【答案】 压缩 2400 不停地做无规则运动 【详解】[1]汽油机工作时，在压缩冲程中，活塞压缩空气和汽油做功，将机械能转化为内能，故将机械能转化为内能的是压缩冲程。 [2]若发动机每秒内做功20次，飞轮转40r，则发动机转速为。 [3]小汽车用汽油作燃料，加油时能闻到汽油的气味，是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 15．淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：[已知金属块的比热容为，水的比热容为] (1)金属块在冷却过程中放出的热量； (2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在标准大气压下水升高的温度。 【答案】（1）金属块在冷却过程中放出的热量 （2）依题意得，水吸收的热量为 由得，水的理论温度升高 水的初始温度为 ，则水的理论末温为 但标准大气压下水的沸点为 ，因此实际升高的温度为 16．将质量为的铅块加热到，然后投入温度为、质量为的煤油中，测出混合后煤油的最高温度为，不计热损失。求： (1)铅块放出的热量。 (2)煤油的比热容。（结果用科学记数法表示，保留到小数点后两位） 【答案】（1）已知铅块的比热容，铅块的质量，铅块降低的温度 则铅块放出的热量 （2）由题意可知，不计热量损失情况下，煤油吸收的热量等于铅块放出的热量，煤油吸收的热量 已知煤油质量，煤油升高的温度 由吸放热公式可得煤油的比热容 【链接中考】 1．（2015·上海·二模）水的比热容比较大，与质量相同的其他物质（比热容比较小）相比，下列说法中错误的是(    ) A．升高相同的温度，水必须吸收更多的热量 B．降低相同的温度，水必须放出更多的热量 C．放出相同的热量，水降低的温度可能较大 D．吸收相同的热量，水升高的温度一定较小 【答案】C 【详解】水的比热容比其它物质的比热容大，由Q吸=cmΔt可知，在质量相等时，升高或降低相同的温度时，水吸收或放出的热量多，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的温度小。 故选C。 2．（2025·上海普陀·二模）2025年第九届亚冬会自由式滑雪女子U形池决赛中，中国选手李方慧为中国体育代表团摘得本届赛事首枚金牌。如图所示，比赛过程中她从高度为12米的池壁顶端由静止滑下，下滑过程中她的动能 （选填“增大”“不变”或“减小”）；滑板表面温度升高，这是通过 方式增加其内能的；以李方慧为参照物，看台上的观众是 的（选填“运动”或“静止”）。 【答案】 增大 做功 运动 【详解】[1]动能的大小与物体的质量和速度有关，李方慧从池壁顶端由静止滑下，下滑过程中，她的质量不变，速度越来越大。根据动能的影响因素可知，在质量不变时，速度越大，动能越大，所以她的动能增大。 [2]改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。做功是其他形式的能与内能的相互转化，热传递是内能的转移。李方慧在下滑过程中，滑板与池壁之间存在摩擦力，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使滑板表面温度升高，这是通过做功方式增加其内能的。 [3]判断一个物体是运动还是静止，关键是看被研究的物体与所选的参照物之间的相对位置是否发生了改变。如果相对位置发生改变，则物体是运动的；如果相对位置没有发生改变，则物体是静止的。在比赛过程中，以李方慧为参照物，看台上的观众与李方慧之间的位置不断发生变化，所以看台上的观众是运动的。 3．（2025·上海徐汇·二模）生活中蕴含着许多物理知识：钻木取火是通过 方式改变物体的内能；花香四溢是因为分子在 地做无规则运动；沿海地区昼夜温差小主要是因为水的 较大。 【答案】 做功 永不停息 比热容 【详解】[1]钻木取火是通过做功的方式改变物体的内能，机械能转化为内能，使木头温度升高达到燃点。 [2]花香四溢是因为花的分子在永不停息地做无规则运动，这种现象属于扩散现象。 [3]沿海地区昼夜温差小，主要是因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收或放出相同热量时温度变化较小。 4．（2025·上海嘉定·二模）太阳能是绿色、清洁的可再生能源。如图所示，在阳光的照射下，热水器水箱中质量为50千克的水温度升高了20℃。求：水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】4.2×106J 【详解】水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×20℃=4.2×106J 5．（2014·上海奉贤·二模）质量为2千克的水温度从10℃升高到60℃，求： (1)水升高的温度t； (2)水吸收的热量Q吸。［已知：c水=4.2×103焦/（千克·℃）］ 【答案】（1）根据题意可知，水升高的温度是 （2）水吸收的热量 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10章 内能 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 热量 比热容 1 题型2 3 题型3 6 题型4 7 题型5 9 【能力培优练】 10 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 热量 比热容 一、热量 热传递 1、热量定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫作热量。热量通常用字母Q表示。 （1）热量是热传递过程中物体内能的改变量，因此，热量是个过程量。只有在热传递过程中，才能谈论热量，离开热传递过程谈热量是毫无意义的。 （2）我们不能说某个物体具有或含有多少热量，更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用，如“吸收热量”“放出热量”。 2、热传递：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做热传递。 二、比热容 1、比热容定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。 2、比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容。比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。 3、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。 三、热量的简单计算 1、吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；放热：Q放=cm△t= cm(t0-t)。 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。 四、比热容的应用 1、由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节 气候。 2、一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖。 【探究归纳】热量是热传递过程中物体内能转移的多少，单位焦耳（J）；比热容是单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，单位 J/(kg・℃)，反映物质吸放热能力，二者通过公式 Q=cmΔt 关联，是热学中描述能量传递与物质特性的核心概念。 【典例1-1】如图为白天海陆风形成的示意图。海陆风形成的原因是：与海洋相比，陆地的土地（　　） A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高 B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低 C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高 D．比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低 【典例1-2】小明在燃气灶上煲汤，使质量为2kg、初温为的汤，温度升高了，这一过程中汤吸收了 J的热量；停止加热一段时间后，汤的温度降到，此过程中汤放出的热量为 J。[汤的比热容为] 【典例1-3】母亲节这天，小明同学准备给妈妈洗脚，盆里有质量为、初温为20℃的冷水，现在想兑成45℃的温水，需要往盆中加入多少千克温度为95℃的热水？[，不考虑热量散失] 跟踪训练1下表列出了一些物质的比热容，小明根据表格中的数据得出了如下结论，其中正确的是（    ） 物质 比热容 物质 比热容 水 铝 煤油 约 干泥土 约 冰 铁、钢 A．液体的比热容一定比固体的比热容大 B．相同质量的铝块和铁块升高相同的温度，铁块吸收的热量多 C．相同质量的干泥土和水，吸收相等的热量，水的温度升高得较多 D．不同物质的比热容有可能相等 跟踪训练2日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的 大。在标准大气压下，质量为的水吸收的热量后，温度从升高到 。 跟踪训练3一个质量为1.5kg的钢刀，加热到，然后在空气中自然冷却，室温为。已知钢的比热容为，水的比热容为，室内气压为标准大气压。 (1)这把钢刀在冷却过程中放出多少热量？ (2)若把这些热量给30℃、1.0kg的水加热，水温能够升高到多少摄氏度？ 题型2 内能 一、分子热运动 1、物质的构成：宇宙是由物质组成的，物质是由分子组成的；分子是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。 2、分子动理论内容 （1）物质是由分子构成的。 （2）一切物体的分子都在不停地做无规则运动。 （3）分子间存在相互作用的引力和斥力。 （4）分子之间有间隙。 3、热运动：分子运动快慢与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。热运动是分子运动，属于微观运动，不可能停止，而机械运动是整个物体运动，属于宏观运动，可以停止。 4、分子间存在相互作用力，包括分子引力和分子斥力，且是同时存在的。 ★特别提醒 分子的热运动是永不停息的，物体的温度低时，分子的热运动缓慢，但并没有停止，不要误以为温度低时，分子的热运动就停止。 而、内能：物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 1、因为一切物质分子都在不停地做无规则的运动，所以物体的内能不可能为零， 任何物体在任何情况下都具有内能。 2、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。同一个物体（物态不变），温度越高，内能越大。 3、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，其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。 4、内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。 ★特别提醒 任何温度下物体的内能都不可能为0，温度越高，物体的内能越大，不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。 三、内能的改变的两种方法：做功和热传递。 1、物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。 2、热传递发生的条件：存在温度差；能量（内能）从高温物体转移到低温物体。 （1）高温物体内能减小，温度降低，放出热量。 （2）低温物体内能增大，温度升高，吸收热量。 3、做功和热传递在改变内能方面是等效的，但实质不同：做功改变内能属于能的转化，热传递改变内能属于能的转移。 ★特别提醒 热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量（内能）发生了转移；其转移的规则是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。 【归纳总结】内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，其改变方式包括热传递（能量转移，如热传导、对流、辐射）和做功（能量转化，如摩擦生热、压缩气体），二者在改变内能上等效，是理解物体热状态变化及能量转化的核心知识。 【典例2-1】如图所示的各种情景，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　） A．滑下滑梯时臀部感到热 B．可乐加冰 C．划燃火柴 D．钻木取火 【典例2-2】金秋九月，小刚和小强坐在苹果树下乘凉，突然，他们看见树上的一个苹果掉了下来，小刚说：“我看见了苹果的分子在运动。”你认为小刚的说法是 （选填“正确”或“错误”）的，支持你观点的证据是 。 跟踪训练1下列现象中，是通过热传递来使物体的内能发生改变的是（　　） A．火箭穿越大气层时，部分外壳被烧蚀 B．汽车下坡时，长时间刹车使刹车片发热 C．两手相搓手心变热 D．啤酒放进冰箱冷却 跟踪训练20℃的冰熔化成0℃的水，要吸收热量，这说明质量相等的0℃的冰与0℃的水相比，冰的内能比水的 ；一定质量的物体的内能，从微观角度看，取决于分子的 和动能，从宏观角度看，取决于物体的 和温度。 题型3 热机及其工作原理 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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、内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例3-1】如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【典例3-2】2025年2月，江苏地域文明探源工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7000年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量转化方式是 ，与四冲程汽油机的 冲程相同。 跟踪训练1下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 跟踪训练2如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为 能的机器，完成这一能量转化的是 冲程。 题型4 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】2024 年 4 月 25 日 20 时 58 分 57 秒，神舟十八号载人飞船搭载长征二号 F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，如图甲所示。下列说法不正确的是（　　） A．火箭上升过程中飞船的机械能不守恒 B．火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程同图丙所示的冲程中的能量转化相同 C．火箭利用二力平衡获得升空动力 D．让燃料充分燃烧是提高热机效率的有效途径之一 【典例3-2】科学处理垃圾可以实现综合利用，如果科学处理1t垃圾能产生的电能，这些电能相当于完全燃烧 kg干木柴放出的热量。干木柴的热值取。 【典例3-3】把质量为40kg、温度为的水加热到。 (1)求水需要吸收的热量。 (2)若这些热量由某种煤提供，已知某种型号的煤炉子的效率为30%，煤燃烧的效率为60%，则需要完全燃烧多少千克煤？ 跟踪训练1小明在家做饭的过程中，发现很多现象与物理知识相关。下列说法正确的是（　　） A．做饭前去离家600m的超市购买调料，步行10min，小明的平均速度为3.6km/h B．炖汤时，壶盖被顶起的能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 C．利用天然气灶台烧菜时，调大火力可以提高天然气的热值 D．在烧菜的翻炒过程中，主要是通过做功方式增加菜的内能 跟踪训练2我们每天都会产生大量的垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，燃料油的热值为，其物理意义是 ，将这些燃料油的一半完全燃烧，放出的热量为 J，燃料油燃烧时将化学能转化为 能，剩余燃料油的热值为 J/kg。 跟踪训练3 2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速60km/h。求： (1)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为4×107W，055驱逐舰受到的牵引力是多少？ (2)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，发动机热效率约达40%，消耗柴油多少kg？（柴油的热值为4×107J/kg） 题型5 跨学科实践 城市“热岛效应”的调研 城市的“热岛效应”：城市中的众多建筑物和道路在日照下升温较快，加上大量车辆、空调等排放的废热导致中心城区的气温明显高于郊区，这就是城市“热岛效应”。“热岛效应”会导致大气污染物在“热岛”中心聚集，浓度剧增，诱发呼吸系统疾病。 【典例3-1】水具有比热容大的特点，下列现象中与此特点无关的是（   ） A．在城区建造人工湖缓解“热岛效应” B．用水冷却发电机的线圈 C．冬天暖气设备用热水供暖 D．在开空调的房间内放盆水增加湿度 【典例3-2】小明家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住他家，这激发了他探究城乡温差原因的兴趣。某个星期天，他请全班同学分别到选定的地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此绘制出下图所示的“温度—区域”坐标图。 (1)图中气温最低的区域是 ；在相同的日照情况下，城市地区比郊区升温 （选填“快”或“慢”）。 (2)分析城市出现“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具排放大量的废气，释放出许多 ；二是建筑物、马路中的沙石、水泥的 小，在相同的日照条件下温度上升更明显；三是城市的水体面积小，水的 （选填“汽化”或“液化”）吸热少；四是楼群林立，难以形成对流。 跟踪训练1下列事例中，不是利用水的比热容大这一性质的是（　　） A．夏天洒水降温 B．让流动的热水流过散热器取暖 C．城市建造人工湖，以降低“热岛效应” D．晚上往秧苗田里放水，以防冻坏秧苗 跟踪训练2炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3℃～5℃，这就是热岛效应，人们修建人工湖、喷水池，主要利用水的 大的特性来调节气温。“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的 很大。 【能力培优练】 1．2024年陕西省轮滑俱乐部联赛（榆林站）暨业余运动等级达标赛圆满收官。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，下列汽油机的四个冲程中，能量转化与其相同的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 2．沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的比热容较大。下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．水稻育苗时傍晚在秧田里灌一些水第二天再放掉 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 3．如图，这是《天工开物》中描述的古代劳动人民冶炼铸造铜器的情景。下列说法错误的是（　　） A．加热时大力鼓风是为了让燃料充分燃烧 B．捶打铜器时锤子下落时锤头的重力做了功 C．捶打铜器的过程中，铜器的内能不变 D．铜器受捶打成型说明力使物体发生形变 4．2024年12月17日2时50分，长征二号丁运载火箭以一箭四星的方式把航天宏图PIESAT-209~12星送入预定轨道。下列有关说法正确的是（　　） A．火箭升空时，动能转化为重力势能 B．燃气主要通过做功使周围的空气内能增大 C．火箭点火升空过程的能量转化与热机的压缩冲程相同 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值不变 5．汽车已经成为现在生活中不可缺少的一部分，汽车多采用四冲程的汽油机作为发动机。下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲冲程是做功冲程，将机械能转化为内能 B．丙冲程把内能转化为机械能 C．乙冲程是吸气冲程 D．丁冲程是排气冲程 6．关于温度、热量、内能三个量之间的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，温度一定升高 B．温度高的物体内能一定大 C．物体的内能增大，一定是吸收了热量 D．物体温度升高，内能一定增大 7．羊肉粉是贵州人早餐的最爱，如图是一碗刚煮好的羊肉粉，下列说法正确的是（    ） A．煮羊肉粉前，锅内水温度升高，所含热量增多 B．煮羊肉粉时，通过热传递改变了羊肉粉的内能 C．看到热腾腾的羊肉粉上漂着诱人的辣椒油，是由于油的比热容大 D．羊肉粉烫嘴，说明温度总是从内能大的物体向内能小的物体转移 8．相同质量的铝和铜，吸收了相同的热量，已知，下列说法中合理的是（   ） A．铜和铝吸收的热量相同，铜和铝吸热时间一定相同 B．铝上升的温度较高 C．铜上升的温度较高 D．铜的末温高 9．关于燃料的热值及能量守恒，以下说法正确的是（    ） A．燃料的质量越大，热值越大 B．燃烧某种燃料放出的热量，则这种燃料的热值为 C．燃料的热值与燃料的质量和燃烧状况无关 D．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 10．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们的工作原理是将 能转化为 能，上图相当于汽油机的 冲程。一台四冲程内燃机曲轴转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 11．夏季，车内不要存放打火机、空气清新喷剂等物品，原因是：长时间暴晒，通过 （填改变内能的途径）增加液体、气体的内能，温度升高，易引发自燃或爆炸；也不要将装水的透明塑料瓶、玻璃杯等物品放在车内阳光照射处，原因是：其相当于 透镜，易引发火灾。 12．在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量均为1kg的水和某种液体进行对比实验，并对实验数据进行了处理，得到的图像如图所示。实验过程中，水和某种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出： （选填“甲”或“乙”）物质是水，另一种液体的比热容为 。[] 13．某品牌“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能、排气更清洁，同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比，热值 （选填“更大”“一样大”或“更小”）；为防止发动机温度过高，用水进行冷却，这是利用水的 较大。如图所示是某沿海城市与某内陆城市同一天的气温变化曲线，则曲线 表示的是内陆城市的年气温变化曲线。 14．随着人们生活水平的不断提高，汽车走进了很多家庭。小汽车的发动机是汽油机，汽油机工作时，将机械能转化为内能的是 冲程，若发动机每秒内做功20次，则发动机转速为 r/min，小汽车用汽油作燃料，加油时能闻到汽油的气味，说明分子在 。 15．淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：[已知金属块的比热容为，水的比热容为] (1)金属块在冷却过程中放出的热量； (2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在标准大气压下水升高的温度。 16．将质量为的铅块加热到，然后投入温度为、质量为的煤油中，测出混合后煤油的最高温度为，不计热损失。求： (1)铅块放出的热量。 (2)煤油的比热容。（结果用科学记数法表示，保留到小数点后两位） 【链接中考】 1．（2015·上海·二模）水的比热容比较大，与质量相同的其他物质（比热容比较小）相比，下列说法中错误的是(    ) A．升高相同的温度，水必须吸收更多的热量 B．降低相同的温度，水必须放出更多的热量 C．放出相同的热量，水降低的温度可能较大 D．吸收相同的热量，水升高的温度一定较小 2．（2025·上海普陀·二模）2025年第九届亚冬会自由式滑雪女子U形池决赛中，中国选手李方慧为中国体育代表团摘得本届赛事首枚金牌。如图所示，比赛过程中她从高度为12米的池壁顶端由静止滑下，下滑过程中她的动能 （选填“增大”“不变”或“减小”）；滑板表面温度升高，这是通过 方式增加其内能的；以李方慧为参照物，看台上的观众是 的（选填“运动”或“静止”）。 3．（2025·上海徐汇·二模）生活中蕴含着许多物理知识：钻木取火是通过 方式改变物体的内能；花香四溢是因为分子在 地做无规则运动；沿海地区昼夜温差小主要是因为水的 较大。 4．（2025·上海嘉定·二模）太阳能是绿色、清洁的可再生能源。如图所示，在阳光的照射下，热水器水箱中质量为50千克的水温度升高了20℃。求：水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 5．（2014·上海奉贤·二模）质量为2千克的水温度从10℃升高到60℃，求： (1)水升高的温度t； (2)水吸收的热量Q吸。［已知：c水=4.2×103焦/（千克·℃）］ / 学科网（北京）股份有限公司 $$