专题02 内能与热机（期中复习讲义）九年级物理上学期新教材沪科版

专题02 内能与热机（期中复习讲义） 内能及其改变 1. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。 2. 知道热传递可以改变物体的内能。 3. 知道热量的概念和单位。 4. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 基础必考点，常出填空题、选择题 物质的比热容 1. 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 2. 通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。 3. 尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。 4. 会进行简单的吸、放热计算。 基础必考点，常出选择、填空和实验、计算题 热机 1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2. 了解汽油机和柴油机的构造及工作过程。 3. 会比较汽油机和柴油机的异同。 基础考点：热机的工作原理及过程 跨学科：热机效率和环境保护 1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 4.了解热机使用与环境保护的关系，并能够找出解决办法。 基础常考点，常出填空题、选择题、计算题 考点01 内能及其改变 ■知识点一：内能 1.定义：物体内部所有分子做无规则运动的 和 的总和。 2.单位： 3.任何物体在任何情况下都有内能，物体内能不可能为0。 4.影响内能大小的因素： （1）温度：在物体的质量，状态相同时，温度越高物体内能越大。 （2）质量：在物体的温度、状态相同时，物体的质量越大，内能越大。 （3）状态：在物体的温度、质量相同时，物体状态不同时，内能也可能不同。 5.内能是不同于机械能的另一种形式的能： 机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关， ■知识点二：物体内能的改变 1.热传递可以改变物体的内能： （1）定义：热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。 （2）条件：存在有 。 （3）方向：由高温物体转移到低温物体。 （4）传递方式是：传导、对流和辐射。 （5）实质：热传递传递的是 ，而不是温度。实质是 。 （6）结果： 。 （7）热传递改变内能的实例；晒太阳、烤火、冷毛巾降温、热工件放入冷水、冰镇饮料、艾灸等。 2.做功可以改变物体的内能： （1）对物体做功物体内能 。 ①压缩空气引火仪：迅速压下活塞，看到棉花燃烧，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。 ②摩擦生热：飞船返回舱进入大气层，克服空气阻力做功，内能增加，温度会升高。 （2）物体对外做功内能 。 如图：当看到当塞子跳起来时，容器中出现了白雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气遇冷液化成小水滴。 （3）做功改变内能的实质是： 。 3.做功和热传递改变内能的区别： （1）相同点：它们在改变内能上效果相同，所以说做功和热传递在改变物体内能上是 的。 （2）不同点：做功是内能和其它形式能的相互转化，热传递是内能的转移。 ■知识点三：热量 1.定义：在热传递过程中，传递的 叫作热量。 2.单位： 。 1g水温度升高1℃时吸收的热量约为4.2J。 3.关于热量的说法： 热量是一个过程量，所以热量只能说"吸收"或"放出"多少热量，不可以说“含有”、“具有”多少热量。 考点02 物质的比热容 1.实验：探究物质的吸热性能： （1）实验器材：相同规格的电加热器、烧杯、 ，水、食用油。 （2）测量的物理量： 等质量的水和食用油、水和食用油的初温t0、末温t、加热时间t。 （3）实验方法：转换法和控制变量法。 A.因为热量无法直接测量，所以我们可以用 来比较物质吸收的热量。 B.控制变量法：探究物质吸收的热量可能与质量、升高的温度、物质的种类有关时，应该控制两个量不变，每次实验只能改变一个量。 （4）实验方案： A.让等质量的水和油吸收相同热量，比较 ，升温快的吸热能力弱。 B.让等质量的水和油升高相同温度，比较 ，吸热多的吸热能力强。 （5）实验结论： 质量相等的不同物质，升高的温度相同，吸收的热量 。 即：水和油的吸热本领不同，水的吸热本领比油强，即水的比热容比油大。 2.比热容（c）： （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温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示。（比值法下定义） （2）公式： （3）单位：焦耳每千克摄氏度----- 。 （4）物理意义： 比热容是表示物体吸热或放热本领的物理量。也可以这样理解：物质比热容越大，温度越不容易改变。比热容越小，温度越容易改变。 （5）影响因素： 比热容是物质的一种特性，大小只与物质的 有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等均无关。 （6）水的比热容及应用： 水的比热容为4.2×103J(kg·℃)，表示1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J。 A.用水做冷却剂或取暖介质。如：热机用水冷却发动机。暖气片内用热水供暖。 B.水的温度不容易改变，对生物起到保护作用。如为了缓解城市的“热岛效应”，应该多植树种草修建人工湖；温度计的玻璃泡中装水银、煤油或酒精：因为它们的比热容小，在相同条件下，温度的变化量大，温度计的示数变化明显。 3.热量的计算： （1）根据比热容公式 可得 A.物体温度升高时，所吸收的热量为：Q吸＝cmΔt=cm（t-t0） B.物体温度降低时，所放出的热量为：Q放＝cmΔt=cm（t0-t） t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体后来的末温度。 特别强调：温度“升高了”不等于“升高到”；质量单位一定要用Kg。 （2）热平衡方程：若不计热损失 也就是，在热传递过程中，如果不考虑热量损失，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。 考点03 热机 ■知识点一：热机 1.定义：利用燃料的燃烧把 的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程： 。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 考点04 跨学科：热机效率和环境保护 ■知识点一：燃料的热值 1.定义： 把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。 2.单位： 。 3.物理意义： 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，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。 4.特性：热值只与 有关，与燃料的状态、质量、体积、是否燃烧等均无关。 5.公式： 6.火箭常用液态氢做燃料，是因为： 液态氢的 ，体积小便于储存和运输。 ■知识点二：热机效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 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。 3.公式： 4.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 5.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）机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 6.炉子的效率： （1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 （2）公式： （3）炉子效率比较低的原因： A.燃料燃烧不充分。B.存在各种热量损失。 （4）提高炉子效率的方法： A.使燃料充分燃烧。B.减少各种热量损失。 ■知识点三：内能与环境保护 1.带来的环境问题： （1） 污染。（2） 污染。（3）噪音污染。 2.解决办法： （1）变分散为集中供热，提高燃料利用率。 （2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 （3）推广、普及“清洁能源”。 （4）种植绿色植物，净化空气。 题型一 内能及其改变 解｜题｜技｜巧 1.判断通过哪种方式改变物体的内能是常考内容。解决此类问题的关键： （1）明确改变物体内能的两种途径： 做功和热传递。 （2）弄清二者的根本区别： 做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能（如机械能）的相互转化； 热传递改变物体的内能是内能的转移。 解｜题｜技｜巧 2.温度、内能和热量的关系： （1）物体吸热且不对外做功时：内能一定增加，温度不一定升高，如冰熔化过程中温度不变。 （2）物体放热且外界不对物体做功时：内能一定减少，温度不一定下降，如水凝固过程中温度不变。 （3）物体温度升高时：内能增加，可能吸热，也可能外界对它做了功。 （4）物体温度降低时：内能减少，可能放热，也可能它对外界做了功。 【典例1】（2025年上海市学业水平考试综合测试试卷节选）9.“滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄”，说明江水有________能，0℃的水________（选填“具有”、“不具有”）内能。 【典例2】（2025·贵州中考） 关于图所示的热现象，说法正确的是（　　） A.图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能； B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能； C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能； D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能 【典例3】（2024 黑龙江省龙东中考）关于温度、内能、热量、功的说法正确的是（ ） A.物体温度升高，一定吸收了热量 B.物体温度升高，内能一定增加 C.物体内能增加，一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量，温度可能不变 【变式1】（2025·四川凉山·中考真题）下列实例中属于做功改变物体内能的是（ ） A.图甲中，炉火烧水 B.图乙中，搓手取暖 C.图丙中，用暖手宝暖手 D.图丁中，热鸡蛋放在冷水中冷却 【变式2】（2025·四川南充·中考真题）如图是学校举行消防演练灭火时的情景，对涉及的物理知识分析正确的是（　　） A．室外温度为0℃时，木柴的内能为零 B．木柴燃烧与未燃相比，含有的热量多 C．若未燃烧的木柴温度升高，内能增加 D．灭火器在使用过程中对外做功，内能不变 题型二 物质的比热容 解｜题｜技｜巧 比较不同物质的吸热能力 1.两套电热器相同目的：在相同时间内，使液体吸收的热量相同； 2.控制变量法： （1）实验过程中控制水和食用油的质量不变； （2）加热相同的时间，比较升高的温度； （3）升高相同的温度，比较加热的时间； 3.转换法：用给物质加热时间的长短来代替物质吸收热量的多少； 4.实验中不停搅拌液体的目的：使液体上下温度均匀。 解｜题｜技｜巧 图像法在比热容问题中的应用 一般情况下横轴表示加热时间，纵轴表示温度。 解答方法有两种： 1.选取相同的加热时间，比较温度的变化，在 相同的加热时间内，温度变化小的比热容大； 2.选取相同的温度变化，比较所用的加热时间，温度变化相同时，加热时间长的比热容大。。 【典例1】（2024年山东省烟台市初中学业水平考题）18.在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中，用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比，作出的图像如图乙所示。实验过程中，水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等，分析图像可以得出图线________（选填“a”或“b”）对应的物质为水，另一种物质为________，这种物质在0~5min内吸收的热量为________J。 物质 比热容c/[J/（kg·℃）] 图像 水 4.2×103 酒精 2.4×103 煤油 2.1×103 蓖麻油 1.8×103 【典例2】（2024·山东青岛·中考真题）（多选）小明在海边玩耍，感觉沙滩上的沙子很热，海水却比较凉爽。某天，他从6时到22时对沙子和海水的温度进行了测量，绘成的温度随时间变化图象如图所示．下列分析正确的是（ ） A.早晨6时，海水的温度比沙子高 B.6时到14时，沙子吸收的热量比海水多 C.14时到22时，海水降低的温度比沙子小 D.利用此图象可以比较海水和沙子的比热容 【典例3】（2025·四川德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为、质量为的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 ，水吸收的热量相当于完全燃烧天然气放出的热量，则天然气的热值为 。 【变式1】（2024年湖北省初中学业考题）如图甲所示，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙所示，分析可知（　　） A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C.升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D.相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 【变式2】（2025·湖北）某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收太阳更多能量，科研人员指导农户用水墙替换土墙，如图。这是利用水比土有更大的（　　） A. 比热容 B. 密度 C. 电阻 D. 质量 【变式3】探究“比较不同物质的吸热能力”时，用酒精灯同时给质量相等的沙子和水均匀加热，装置如图。下列有关说法中正确的是（　　） A.沙子的温度升高较快，说明沙子吸收的热量较多 B.物体吸收热量多少是由物质的种类决定的 C.沙子和水加热相同的时间，它们吸收的热量相同 D.温度升高快的物质吸热能力强 题型三 热机 解｜题｜技｜巧 1.如何判断热机的冲程：看进气阀、排气阀开闭情况；看活塞的上、下运动情况； 2.如何判断热机做功次数：热机的转数与做功次数和一个工作循环的关系。 3.热机中的计算：做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F=pS 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 W=Fs ；内燃机的功率 P=W/t 。 【典例1】（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列汽油机工作的四个冲程中，其中发生能量转化的冲程有 （不计活塞与缸壁之间的能量损失），其中气缸内气体的内能最小的是 。（两空均选填甲乙丙丁） 【典例2】（25-26九年级上·全国·课后作业）小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【典例3】（2025·黑龙江·中考真题）一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【变式1】（2025·山东济南·中考真题）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的 ，此过程中的能量转化与内燃机的 冲程相同。 【变式2】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）2025年4月24日是第十个中国航天日。小航用可乐瓶制作出水火箭，如图所示，先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（　　） A．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能在不断增加 B．水向下喷出时，通过热传递的方式减小了瓶内空气的内能 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对平衡力 D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【变式3】（25-26九年级上·山东·阶段练习）目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 题型四 跨学科：热机效率和环境保护 解｜题｜技｜巧 对热值和热机效率的理解 1.热值： 热值是物质的一种燃烧特性，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。只与燃料种类有关，与燃料的状态、质量、体积、是否燃烧等均无关。 2.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 3.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 【典例2】（24-25九年级上·广东广州·期中）在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器（如图乙），这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是（   ） A．改装后燃料燃烧得更充分 B．改装后提高了炉灶的加热效率 C．改装后减小了水的比热容 D．改装后提高了燃料的热值 【典例3】（25-26九年级上·全国·课后作业）某品牌汽车在平直公路上匀速行驶了，消耗汽油的质量为，汽车受到的阻力为。（取，汽油的热值）求： (1)匀速行驶过程中，汽车牵引力做的功。 (2)汽车发动机的效率。 【变式1】（25-26九年级上·山东·阶段练习）某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 【变式2】（25-26九年级上·全国·课后作业）有经验的汽油机维修师，不用任何仪器，只是靠近汽油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台汽油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于汽油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，汽油机越节能 B．尾气的温度越低，汽油机越节能 C．尾气的汽油味越浓，汽油机越节能 D．尾气的颜色越黑，汽油机越节能 【变式3】用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求： （1）2kg煤气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）燃气灶烧水的效率。 期中基础通关练（测试时间：8分钟） 1．（25-26九年级上·全国·课后作业）跨学科  如图所示，这是我国古老的医疗技法——刮痧，当用刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热，这是通过 的方式增加身体的内能；刮痧时要在皮肤上涂一些药油，当体表温度升高后，药油渗入人体的速度 ，这说明分子的运动与物体的 有关。 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）“热”字有着多种含义，在物理学中有时表示温度，有时表示热量，有时表示内能。“物体吸热，温度会升高”中的“热”表示的是 ；“沸腾的水很热”中的“热”表示的是 ；“摩擦生热”中的“热”表示的是 ；“天气很热”中的“热”表示的是 。 3．（24-25九年级下·河南周口·期中）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 4．（2025·安徽芜湖·三模）下列关于温度、内能和热量的说法中正确的是（　　） A．质量相同的0℃冰和0℃水，它们的内能不同 B．物体的温度升高时，其内部每个分子的动能都增大 C．发生热传递时，含有热量多的物体将内能传给含有热量少的物体 D．不发生热传递，对物体做功，物体的温度一定增加 5.（2025·深圳中考）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，柴油机汽缸内气体（　　） A. 质量变大 B. 内能减小 C. 体积变大 D. 温度升高 6.（2025·湖北中考）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧时内能转化为化学能 B. 燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C. 燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D. 火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 期中综合突破练（测试时间：8分钟） 7.对于下列所描述物理过程的分析正确的是 A．甲图中，玻璃瓶内的空气被压缩时，瓶内空气的内能减少 B．乙图中，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能增大 C．丙图中，试管内的水蒸气将塞子冲出时，瓶口冒出的“白气”就是水蒸气 D．丁图中，该冲程为汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能 8．（学易金卷：九年级物理上学期第一次月考（山东统考））为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点，小明将盛有20℃冷水的小烧杯放入盛有70℃热水的大烧杯中，分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图像（不考虑向环境散热）。下列说法正确的是（　　） A．热水温度下降比冷水温度升高得快 B．0～300s大烧杯内水的内能减小 C．热水的质量小于冷水的质量 D．热水放出的热量小于冷水吸收的热量 9.（2025·江苏无锡·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．0﹣t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量相等 C．燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量小于丙中液体b吸收的热量 D．仅利用装置乙和丙进行实验可以比较燃料2和燃料1的热值大小 10.（25-26九年级上·河南·阶段练习）小李想测量蜡烛的热值q，他利用如图所示的装置进行测量，A容器内装有150g的水，防风罩B的下端开了通气孔。 水的初温/℃ 25 燃烧前蜡烛的质量/g 20.6 水的末温/℃ 40 燃烧后蜡烛的质量/g 20 (1)为完成实验，还需要的测量工具是 和天平； (2)实验中，小李是通过测量 （选填“加热时间”或“水吸收的热量”）间接测量蜡烛燃烧放出的热量； (3)实验中，水的温度升高内能增加，这是通过 的方式改变物体的内能； (4)小李跟同学讨论后，认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比偏 。 期中综合拓展练（测试时间：8分钟） 11．（2025·四川·中考真题）某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b两种液体的比热容和。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸收相同的热量后，液体a的温度从升高到，液体b的温度从升高到，a、b两种液体均未沸腾。由此可知（　　） A． B． C． D． 12.（25-26九年级上·全国·课后作业）随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 内能与热机（期中复习讲义） 内能及其改变 1. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。 2. 知道热传递可以改变物体的内能。 3. 知道热量的概念和单位。 4. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 基础必考点，常出填空题、选择题 物质的比热容 1. 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 2. 通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。 3. 尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。 4. 会进行简单的吸、放热计算。 基础必考点，常出选择、填空和实验、计算题 热机 1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2. 了解汽油机和柴油机的构造及工作过程。 3. 会比较汽油机和柴油机的异同。 基础考点：热机的工作原理及过程 跨学科：热机效率和环境保护 1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 4.了解热机使用与环境保护的关系，并能够找出解决办法。 基础常考点，常出填空题、选择题、计算题 考点01 内能及其改变 ■知识点一：内能 1.定义：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 2.单位：焦耳（J） 3.任何物体在任何情况下都有内能，物体内能不可能为0。 4.影响内能大小的因素： （1）温度：在物体的质量，状态相同时，温度越高物体内能越大。 （2）质量：在物体的温度、状态相同时，物体的质量越大，内能越大。 （3）状态：在物体的温度、质量相同时，物体状态不同时，内能也可能不同。 5.内能是不同于机械能的另一种形式的能： 机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关， ■知识点二：物体内能的改变 1.热传递可以改变物体的内能： （1）定义：热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。 （2）条件：存在有温度差。 （3）方向：由高温物体转移到低温物体。 （4）传递方式是：传导、对流和辐射。 （5）实质：热传递传递的是内能（热量），而不是温度。实质是内能的转移。 （6）结果：温度相同。 （7）热传递改变内能的实例；晒太阳、烤火、冷毛巾降温、热工件放入冷水、冰镇饮料、艾灸等。 2.做功可以改变物体的内能： （1）对物体做功物体内能增加。 ①压缩空气引火仪：迅速压下活塞，看到棉花燃烧，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。 ②摩擦生热：飞船返回舱进入大气层，克服空气阻力做功，内能增加，温度会升高。 （2）物体对外做功内能减少。 如图：当看到当塞子跳起来时，容器中出现了白雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气遇冷液化成小水滴。 （3）做功改变内能的实质是：内能和其他形式的能的相互转化。 3.做功和热传递改变内能的区别： （1）相同点：它们在改变内能上效果相同，所以说做功和热传递在改变物体内能上是等效的。 （2）不同点：做功是内能和其它形式能的相互转化，热传递是内能的转移。 ■知识点三：热量 1.定义：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。 2.单位：焦耳，符号为J。 1g水温度升高1℃时吸收的热量约为4.2J。 3.关于热量的说法： 热量是一个过程量，所以热量只能说"吸收"或"放出"多少热量，不可以说“含有”、“具有”多少热量。 考点02 物质的比热容 1.实验：探究物质的吸热性能： （1）实验器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计，天平，停表，水、食用油。 （2）测量的物理量： 等质量的水和食用油、水和食用油的初温t0、末温t、加热时间t。 （3）实验方法：转换法和控制变量法。 A.因为热量无法直接测量，所以我们可以用加热时间来比较物质吸收的热量。 B.控制变量法：探究物质吸收的热量可能与质量、升高的温度、物质的种类有关时，应该控制两个量不变，每次实验只能改变一个量。 （4）实验方案： A.让等质量的水和油吸收相同热量，比较升高的温度，升温快的吸热能力弱。 B.让等质量的水和油升高相同温度，比较吸收热量多少，吸热多的吸热能力强。 （5）实验结论： 质量相等的不同物质，升高的温度相同，吸收的热量不相等。 即：水和油的吸热本领不同，水的吸热本领比油强，即水的比热容比油大。 2.比热容（c）： （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温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示。（比值法下定义） （2）公式：C=Q/mΔt （3）单位：焦耳每千克摄氏度-----J/(kg·℃)。 （4）物理意义： 比热容是表示物体吸热或放热本领的物理量。也可以这样理解：物质比热容越大，温度越不容易改变。比热容越小，温度越容易改变。 （5）影响因素： 比热容是物质的一种特性，大小只与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等均无关。 （6）水的比热容及应用： 水的比热容为4.2×103J(kg·℃)，表示1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J。 A.用水做冷却剂或取暖介质。如：热机用水冷却发动机。暖气片内用热水供暖。 B.水的温度不容易改变，对生物起到保护作用。如为了缓解城市的“热岛效应”，应该多植树种草修建人工湖；温度计的玻璃泡中装水银、煤油或酒精：因为它们的比热容小，在相同条件下，温度的变化量大，温度计的示数变化明显。 3.热量的计算： （1）根据比热容公式c=Q/mΔt可得 A.物体温度升高时，所吸收的热量为：Q吸＝cmΔt=cm（t-t0） B.物体温度降低时，所放出的热量为：Q放＝cmΔt=cm（t0-t） t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体后来的末温度。 特别强调：温度“升高了”不等于“升高到”；质量单位一定要用Kg。 （2）热平衡方程：若不计热损失 Ｑ吸＝Ｑ放 也就是，在热传递过程中，如果不考虑热量损失，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。 考点03 热机 ■知识点一：热机 1.定义：利用燃料的燃烧把内能转化为机械能的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 考点04 跨学科：热机效率和环境保护 ■知识点一：燃料的热值 1.定义： 把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。 2.单位：J/kg或J/m3。 3.物理意义： 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，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。 4.特性：热值只与燃料的种类有关，与燃料的状态、质量、体积、是否燃烧等均无关。 5.公式：Q＝mq或者Q＝Vq。 6.火箭常用液态氢做燃料，是因为： 液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。 ■知识点二：热机效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 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。 3.公式：η=W有用/ Q总 × 100% 4.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 5.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）机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 6.炉子的效率： （1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 （2）公式：η=Q吸/ Q放 ×100% （3）炉子效率比较低的原因： A.燃料燃烧不充分。B.存在各种热量损失。 （4）提高炉子效率的方法： A.使燃料充分燃烧。B.减少各种热量损失。 ■知识点三：内能与环境保护 1.带来的环境问题： （1）废气污染。（2）烟尘污染。（3）噪音污染。 2.解决办法： （1）变分散为集中供热，提高燃料利用率。 （2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 （3）推广、普及“清洁能源”。 （4）种植绿色植物，净化空气。 题型一 内能及其改变 解｜题｜技｜巧 1.判断通过哪种方式改变物体的内能是常考内容。解决此类问题的关键： （1）明确改变物体内能的两种途径： 做功和热传递。 （2）弄清二者的根本区别： 做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能（如机械能）的相互转化； 热传递改变物体的内能是内能的转移。 解｜题｜技｜巧 2.温度、内能和热量的关系： （1）物体吸热且不对外做功时：内能一定增加，温度不一定升高，如冰熔化过程中温度不变。 （2）物体放热且外界不对物体做功时：内能一定减少，温度不一定下降，如水凝固过程中温度不变。 （3）物体温度升高时：内能增加，可能吸热，也可能外界对它做了功。 （4）物体温度降低时：内能减少，可能放热，也可能它对外界做了功。 【典例1】（2025年上海市学业水平考试综合测试试卷节选）9.“滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄”，说明江水有________能，0℃的水________（选填“具有”、“不具有”）内能。 【答案】机械；具有 【解析】江水由于运动而具有动能，由于存在一定的高度而具有重力势能，动能和势能统称为机械能，所以江水有机械能。 内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。即使在0℃，水分子仍在做热运动，因此具有内能。 【典例2】（2025·贵州中考） 关于图所示的热现象，说法正确的是（　　） A.图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能； B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能； C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能； D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能 【答案】C 【解析】A.不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故A错误； B.冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故B错误； C.用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故C正确； D.向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。故选C。 【典例3】（2024 黑龙江省龙东中考）关于温度、内能、热量、功的说法正确的是（ ） A.物体温度升高，一定吸收了热量 B.物体温度升高，内能一定增加 C.物体内能增加，一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量，温度可能不变 【答案】BD 【解析】A.物体温度升高，内能增大，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故A错误； B.物体温度升高，分子运动加剧，内能一定增加， 故B正确； C.物体内能增加，可能是外界对它做了功，也有可能是热传递，故C错误； D.物体吸收热量，温度可能不变，比如晶体在熔化时，吸收热量，内能增大，温度不变，故D正确。 故选BD。 【变式1】（2025·四川凉山·中考真题）下列实例中属于做功改变物体内能的是（ ） A.图甲中，炉火烧水 B.图乙中，搓手取暖 C.图丙中，用暖手宝暖手 D.图丁中，热鸡蛋放在冷水中冷却 【答案】B 【解析】A.炉火烧水，水吸收热量，内能增加，是通过热传递来改变物体的内能，故A不符合题意； B.搓手取暖，是克服摩擦做功，使手的内能增大，温度升高，是通过做功改变物体的内能，故B符合题意； C.用暖手宝暖手，手吸收热量，内能增加，是通过热传递来改变物体的内能，故C不符合题意； D.热鸡蛋放在冷水中冷却，鸡蛋放出热量，内能减少，是通过热传递来改变物体的内能，故D不符合题意。 故选：B。 【变式2】（2025·四川南充·中考真题）如图是学校举行消防演练灭火时的情景，对涉及的物理知识分析正确的是（　　） A．室外温度为0℃时，木柴的内能为零 B．木柴燃烧与未燃相比，含有的热量多 C．若未燃烧的木柴温度升高，内能增加 D．灭火器在使用过程中对外做功，内能不变 【答案】C 【解析】A．一切物体都具有内能，室外温度为0℃时，木柴的内能不为零，故A错误； B．热量是过程量，不能说“含有的热量”，故B错误； C．物体的内能与温度、质量有关。若未燃烧的木柴温度升高，内能增加，故C正确； D．做功可以改变内能，灭火器在使用过程中对外做功，内能减小，故D错误。 故选C。 题型二 物质的比热容 解｜题｜技｜巧 比较不同物质的吸热能力 1.两套电热器相同目的：在相同时间内，使液体吸收的热量相同； 2.控制变量法： （1）实验过程中控制水和食用油的质量不变； （2）加热相同的时间，比较升高的温度； （3）升高相同的温度，比较加热的时间； 3.转换法：用给物质加热时间的长短来代替物质吸收热量的多少； 4.实验中不停搅拌液体的目的：使液体上下温度均匀。 解｜题｜技｜巧 图像法在比热容问题中的应用 一般情况下横轴表示加热时间，纵轴表示温度。 解答方法有两种： 1.选取相同的加热时间，比较温度的变化，在 相同的加热时间内，温度变化小的比热容大； 2.选取相同的温度变化，比较所用的加热时间，温度变化相同时，加热时间长的比热容大。。 【典例1】（2024年山东省烟台市初中学业水平考题）18.在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中，用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比，作出的图像如图乙所示。实验过程中，水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等，分析图像可以得出图线________（选填“a”或“b”）对应的物质为水，另一种物质为________，这种物质在0~5min内吸收的热量为________J。 物质 比热容c/[J/（kg·℃）] 图像 水 4.2×103 酒精 2.4×103 煤油 2.1×103 蓖麻油 1.8×103 【答案】b；煤油；2.52×104 【解析】时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，a液体的温度降低的快，b液体温度降低慢；根据热量的计算公可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小，所以b对应的物质为水。 由图可知，在0到5分钟时，a液体的温度变化了40℃，b液体（水）的温度变化了20℃，加热相同时间，吸收的热量相同，即： Qa=Q水 展开得： camaΔta=c水m水Δt水 代入数据可知： ca×0.3kg×40℃=4.2×103J/（kg·℃）×0.3kg×20℃ 解得： ca=2.1×103J/（kg·℃） 对比表格可知，该物质是煤油。 由上可知，这种物质在0~5min内吸收的热量为： Qa=camaΔta=2.1×103J/（kg·℃）×0.3kg×40℃=2.52×104J 【典例2】（2024·山东青岛·中考真题）（多选）小明在海边玩耍，感觉沙滩上的沙子很热，海水却比较凉爽。某天，他从6时到22时对沙子和海水的温度进行了测量，绘成的温度随时间变化图象如图所示．下列分析正确的是（ ） A.早晨6时，海水的温度比沙子高 B.6时到14时，沙子吸收的热量比海水多 C.14时到22时，海水降低的温度比沙子小 D.利用此图象可以比较海水和沙子的比热容 【答案】ACD 【解析】A.从题目所给的温度随时间变化图象能清晰看到，早晨6时的时候，海水对应的温度数值为15℃，沙子对应的温度数值为10℃，因为15℃>10℃，所以此时海水的温度比沙子高，A选项正确。 B.在同样的环境下，也就是在同一片天空下，太阳每小时向地面辐射的热量是固定的，这就意味着海水和沙子在相同时间内吸收的热量是一样多的。那么从 6 时到 14 时，经过的时间相同，所以沙子吸收的热量和海水吸收的热量是相等的，并非沙子吸收的热量比海水多，B 选项错误。 C.观察图象，14 时的时候，海水的温度低于沙子的温度，而到 22 时，海水的温度高于沙子的温度。这表明在 14 时到 22 时这个时间段内，海水温度降低的幅度比沙子温度降低的幅度小，即海水降低的温度比沙子小，C 选项正确。 D.根据比热容的计算公式（其中c表示比热容，Q吸表示吸收的热量，m表示物体质量，Δt表示温度变化量）。对于相同质量的海水和沙子，当它们吸收或放出相同的热量时，温度变化大的物质，其比热容小；温度变化小的物质，其比热容大。从图象中我们可以获取海水和沙子温度随时间的变化情况，也就可以得到它们的温度变化量Δt，又因为吸收热量相同，所以利用此图象能够比较海水和沙子的比热容，D 选项正确 故本题答案为：ACD。 【典例3】（2025·四川德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为、质量为的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 ，水吸收的热量相当于完全燃烧天然气放出的热量，则天然气的热值为 。 【答案】 【解析】[1]一个标准大气压下水的沸点是100℃，该过程中水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J [2]天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=6.72×105J 天然气的热值为 【变式1】（2024年湖北省初中学业考题）如图甲所示，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙所示，分析可知（　　） A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C.升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D.相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 【答案】C 【解析】A.实验中使用相同规格的加热器，则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，故A不符合题意； B.吸热能力是物质的属性，保持不变，所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化，故B不符合题意； C.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同；升高相同的温度，a所用时间比b少，则a吸收的热量少，a、b两种液体的质量相等，由可知，a的吸热能力比b弱，故C符合题意； D.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同，相同时间内a升高的温度比b多，a、b两种液体的质量相等，由可知，a的吸热能力比b弱，故D不符合题意。 故选C。 【变式2】（2025·湖北）某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收太阳更多能量，科研人员指导农户用水墙替换土墙，如图。这是利用水比土有更大的（　　） A. 比热容 B. 密度 C. 电阻 D. 质量 【答案】A 【解析】 【详解】为使大棚白天吸收太阳更多的能量，科研人员指导农户用水墙替换土墙,这是因为水比土有更大的比热容，由可知，在质量和升高温度一定时，能吸收更多热量，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式3】探究“比较不同物质的吸热能力”时，用酒精灯同时给质量相等的沙子和水均匀加热，装置如图。下列有关说法中正确的是（　　） A.沙子的温度升高较快，说明沙子吸收的热量较多 B.物体吸收热量多少是由物质的种类决定的 C.沙子和水加热相同的时间，它们吸收的热量相同 D.温度升高快的物质吸热能力强 【答案】C 【解析】A.实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子的比热容小，吸热能力弱，故A错误； BC.实验中，物体吸热的多少是通过加热时间来比较的，沙子和水加热相同的时间，它们吸收的热量是相同的。故B错误，C正确； D.加热相同的时间，吸收的热量相等，据Q吸=cmΔt，温度升高快的物质比热容小，吸热能力弱。故D错误。 故选C。 题型三 热机 解｜题｜技｜巧 1.如何判断热机的冲程：看进气阀、排气阀开闭情况；看活塞的上、下运动情况； 2.如何判断热机做功次数：热机的转数与做功次数和一个工作循环的关系。 3.热机中的计算：做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F=pS 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 W=Fs ；内燃机的功率 P=W/t 。 【典例1】（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列汽油机工作的四个冲程中，其中发生能量转化的冲程有 （不计活塞与缸壁之间的能量损失），其中气缸内气体的内能最小的是 。（两空均选填甲乙丙丁） 【答案】 乙、丙 甲 【详解】[1]甲图中进气门打开，排气门关闭是吸气冲程；乙图中进排气门全关，活塞向上运动是压缩冲程；丙图中火花塞点火花，活塞向下运动是做功冲程；丁图中排气门打开，进气门关闭是排气冲程。汽油机工作的四个冲程中，压缩冲程外部机械对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程中燃烧后的燃气对外界做功，将内能转化为机械能，因此存在能量转化的是乙、丙。 [2]在吸气冲程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体，这个过程气体温度相对较低；而在压缩冲程，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，使得气缸内气体内能增加；做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，内能转化机械能；排气冲程中，将气缸内的废气排出。相比之下，吸气冲程中的气体温度较低，因此内能最小，即甲冲程。 【典例2】（25-26九年级上·全国·课后作业）小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】B 【详解】如图②，扭转瓶子时，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；如图③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B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【典例3】（2025·黑龙江·中考真题）一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【答案】A 【详解】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式1】（2025·山东济南·中考真题）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的 ，此过程中的能量转化与内燃机的 冲程相同。 【答案】 运动状态 做功 【详解】[1]力可以改变物体的形状和运动状态，因此气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的运动状态。 [2]在喷出彩条的过程中，罐内的压缩空气对彩条做功，空气内能转化为彩条的机械能，罐内气体内能减少；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以与做功冲程能量转化相同。 【变式2】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）2025年4月24日是第十个中国航天日。小航用可乐瓶制作出水火箭，如图所示，先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（　　） A．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能在不断增加 B．水向下喷出时，通过热传递的方式减小了瓶内空气的内能 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对平衡力 D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【答案】ABC 【详解】A．水火箭上升过程中，瓶内气体体积膨胀对外做功，气体内能减小，故A错误，符合题意。 B．水向下喷出时，是瓶内气体膨胀对水做功，将内能转化为水的机械能，从而使瓶内空气的内能减小，不是通过热传递的方式，故B错误，符合题意。 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对相互作用力，不是平衡力。因为这两个力分别作用在水和气体两个不同的物体上，而平衡力是作用在同一个物体上的大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力，故C错误，符合题意。 D．打气筒将空气压入水火箭内，是压缩空气做功，将机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程也是活塞压缩汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，二者能量转化相同，故D正确，不符合题意。 故选ABC。 【变式3】（25-26九年级上·山东·阶段练习）目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 【答案】(1) 增大 增大 (2) 【详解】（1）[1][2]火箭加速升空的过程中，航天员的速度增大，质量不变，高度增加，所以航天员的动能和重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此火箭的机械能增大。 （2）由图乙（b）可知，此冲程火花塞点火，是四冲程内燃机的做功冲程，在内燃机在做功冲程中，两气门都关闭，活塞向下运动，如图所示： 题型四 跨学科：热机效率和环境保护 解｜题｜技｜巧 对热值和热机效率的理解 1.热值： 热值是物质的一种燃烧特性，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。只与燃料种类有关，与燃料的状态、质量、体积、是否燃烧等均无关。 2.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 3.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 【答案】A 【详解】比热容、热值都是物质的一种特性，不随物体的多少而变化，所以当酒精燃料用掉一半时，其热值和比热容都不变，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例2】（24-25九年级上·广东广州·期中）在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器（如图乙），这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是（   ） A．改装后燃料燃烧得更充分 B．改装后提高了炉灶的加热效率 C．改装后减小了水的比热容 D．改装后提高了燃料的热值 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器，在给壶内水加热的同时，还可将炉壁间的水加热，减少了热量的损失，提高了炉子的效率，但对煤的充分燃烧没有影响，故A错误，B正确； C．比热容是物质的性质，与质量、温度无关，与物质的状态有关，所以改装后水的比热容不变，故C错误； D．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以其热值不变，故D错误。 故选B。 【典例3】（25-26九年级上·全国·课后作业）某品牌汽车在平直公路上匀速行驶了，消耗汽油的质量为，汽车受到的阻力为。（取，汽油的热值）求： (1)匀速行驶过程中，汽车牵引力做的功。 (2)汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2)25% 【详解】（1）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力 牵引力做的功为 （2）汽油完全燃烧释放的热量 发动机效率为有用功与总热量的比值 【变式1】（25-26九年级上·山东·阶段练习）某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 【答案】B 【详解】A．内燃机在排气冲程排出的废气有未燃烧的燃料和产生的二氧化硫等污染物，而零碳内燃机几乎没有污染物，因此零碳内燃机比普通内燃机更环保，故A正确，不符合题意； B．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故B错误，符合题意； C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，使汽车发动机产生的热量再利用，提高了燃料的利用率，故C正确，不符合题意； D．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为100%-36%-30%-6%=28% 即该汽油机的效率为28%，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】（25-26九年级上·全国·课后作业）有经验的汽油机维修师，不用任何仪器，只是靠近汽油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台汽油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于汽油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，汽油机越节能 B．尾气的温度越低，汽油机越节能 C．尾气的汽油味越浓，汽油机越节能 D．尾气的颜色越黑，汽油机越节能 【答案】B 【详解】AB．汽油机尾气温度越高，说明工作过程中热量散失越多，所以汽油机效率越低，不节能；反之尾气温度越低，说明汽油机效率越高，即节能；故A错误，B正确。 CD．汽油机尾气汽油味越浓、颜色越黑，说明汽油没有充分燃烧，导致汽油机效率低，不节能。故CD错误。 故选B。 【变式3】用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求： （1）2kg煤气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）燃气灶烧水的效率。 【答案】（1）8.4×107J；（2）4.2×107J；（3）50%。 【解析】（1）2kg煤气完全燃烧放出的热量 Q放=mq=2kg×4.2×107J/kg=8.4×107J （2）水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（70℃-20℃）=4.2×107J （3）燃气灶烧水的效率 η＝= =50% 期中基础通关练（测试时间：8分钟） 1．（25-26九年级上·全国·课后作业）跨学科  如图所示，这是我国古老的医疗技法——刮痧，当用刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热，这是通过 的方式增加身体的内能；刮痧时要在皮肤上涂一些药油，当体表温度升高后，药油渗入人体的速度 ，这说明分子的运动与物体的 有关。 【答案】 做功 增大 温度 【详解】[1]用刮痧板在身体上刮动时，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故身体会感觉到热，这是通过做功的方式增加身体的内能。 [2][3]刮痧时要在皮肤上涂一些药油，当体表温度升高后，药油分子扩散速度加快，药油渗入人体的速度增大，说明分子的运动与物体的温度有关。 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）“热”字有着多种含义，在物理学中有时表示温度，有时表示热量，有时表示内能。“物体吸热，温度会升高”中的“热”表示的是 ；“沸腾的水很热”中的“热”表示的是 ；“摩擦生热”中的“热”表示的是 ；“天气很热”中的“热”表示的是 。 【答案】 热量 温度 内能 温度 【详解】[1]“物体吸热”中的“热”指物体吸收的热量，属于热传递过程中转移的能量，对应“热量”。 [2]“沸腾的水很热”描述水的冷热程度，对应“温度”。 [3]“摩擦生热”是通过做功改变物体内能，此处的“热”指“内能”。 [4]“天气很热”描述环境的冷热程度，对应“温度”。 3．（24-25九年级下·河南周口·期中）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。 4．（2025·安徽芜湖·三模）下列关于温度、内能和热量的说法中正确的是（　　） A．质量相同的0℃冰和0℃水，它们的内能不同 B．物体的温度升高时，其内部每个分子的动能都增大 C．发生热传递时，含有热量多的物体将内能传给含有热量少的物体 D．不发生热传递，对物体做功，物体的温度一定增加 【答案】A 【详解】A．物体的内能与物质的量、温度、体积以及物态有关，质量相同的冰和水的物质的量相同，但冰熔化时吸收热量，所以水的内能大，冰的内能小，即质量相同的冰和水，它们的内能不同，故A正确； B．温度升高，分子平均动能增大，不一定每个分子的动能都增大，故B错误； C．热量总是从高温物体传递到低温物体，热量是过程量，描述的是热传递过程中内能的转移量，不能用含有来描述，故C错误； D．对物体做功，物体的内能变大，物体的温度不一定升高，例如摩擦的冰，冰的内能变大，冰化成水，温度保持不变，故D错误。 故选A。 5.（2025·深圳中考）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，柴油机汽缸内气体（　　） A. 质量变大 B. 内能减小 C. 体积变大 D. 温度升高 【答案】D 【解析】四冲程柴油机中的压缩冲程，活塞向上移动，汽缸内气体体积变小，气体质量不变，压缩冲程将机械能转化为内能，内能变大，温度升高，故D符合题意，ABC不符合题意。  故选D。 6.（2025·湖北中考）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧时内能转化为化学能 B. 燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C. 燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D. 火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】B 【解析】A．燃料燃烧时，燃料的化学能先转化为内能，再将内能转化为机械能，故A错误； B．热值是燃料的基本属性，与燃料的质量大小无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变，故B正确； C．热值是燃料的基本属性，与燃料燃烧放出热量多少无关，故C错误； D．火箭前进时，是将燃气的内能转化为机械能，由于有热量损失，燃料不可能全部燃烧等因素影响，燃料的化学能不可能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选B。 期中综合突破练（测试时间：8分钟） 7.对于下列所描述物理过程的分析正确的是 A．甲图中，玻璃瓶内的空气被压缩时，瓶内空气的内能减少 B．乙图中，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能增大 C．丙图中，试管内的水蒸气将塞子冲出时，瓶口冒出的“白气”就是水蒸气 D．丁图中，该冲程为汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A. 图甲，玻璃瓶内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故错误； B. 图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故错误； C. 图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，瓶口冒出的“白气”是水蒸气液化成的小水滴，故错误； D. 丁图中，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，该冲程为汽油机的做功冲程，故正确． 故选D. 8．（学易金卷：九年级物理上学期第一次月考（山东统考））为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点，小明将盛有20℃冷水的小烧杯放入盛有70℃热水的大烧杯中，分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图像（不考虑向环境散热）。下列说法正确的是（　　） A．热水温度下降比冷水温度升高得快 B．0～300s大烧杯内水的内能减小 C．热水的质量小于冷水的质量 D．热水放出的热量小于冷水吸收的热量 【答案】B 【详解】A．由图可知，350s内，热水温度由70℃下降到50℃，下降20℃；冷水温度由20℃上升到50℃，上升30℃，热水温度下降比冷水温度升高得慢，故A错误； B．由图可知，0～300s大烧杯内水的温度不断下降，则内能减小，故B正确； C．不考虑向环境散热，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，即cm热Δt热=cm冷Δt冷，由图可知Δt热＜Δt冷 所以m热＞m冷，故C错误； D．不考虑向环境散热，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即热水放出的热量等于冷水吸收的热量，故D错误。 故选B 。 9.（2025·江苏无锡·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．0﹣t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量相等 C．燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量小于丙中液体b吸收的热量 D．仅利用装置乙和丙进行实验可以比较燃料2和燃料1的热值大小 【答案】C 【详解】A．由甲、丙两图可知，用相同的燃料加热，在相同时间内吸收的热量相同，a和b的质量相同，吸收相同的热量，根据图丁可知，a升高的温度是b升高温度的2倍，根据可知，液体b的比热容是液体a的两倍，故A错误； B．由甲、乙、丙图可知，甲、乙采用不同的燃料加热，加热相同的时间，燃料放出的热量不同，0-t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量不相等，故B错误； C．由甲、乙两图可知，相同质量的同种液体，加热相同时间，甲装置中的a液体升高的温度高，根据可知，乙中液体a吸收的热量小于甲中的液体a吸收的热量；由甲丙两图可知，用质量相同的不同燃料加热质量相等的a、b两种液体，相同时间液体b吸收的热量等于液体a吸收的热量，所以燃料燃尽时，乙中液体a吸收的热量小于甲中液体a吸收的热量，而甲中液体a吸收的热量等于丙中液体b吸收的热量，故C正确； D．装置乙和丙中，燃料的种类不同，被加热液体的种类也不同，不符合控制变量法的要求，所以此时不能根据温度计的示数变化比较燃料2和燃料1的热值大小，故D错误。 10.（25-26九年级上·河南·阶段练习）小李想测量蜡烛的热值q，他利用如图所示的装置进行测量，A容器内装有150g的水，防风罩B的下端开了通气孔。 水的初温/℃ 25 燃烧前蜡烛的质量/g 20.6 水的末温/℃ 40 燃烧后蜡烛的质量/g 20 (1)为完成实验，还需要的测量工具是 和天平； (2)实验中，小李是通过测量 （选填“加热时间”或“水吸收的热量”）间接测量蜡烛燃烧放出的热量； (3)实验中，水的温度升高内能增加，这是通过 的方式改变物体的内能； (4)小李跟同学讨论后，认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比偏 。 【答案】(1)温度计 (2)水吸收的热量 (3)热传递 (4)小 【详解】（1）要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平。 （2）由于蜡烛燃烧放出的热量不能直接测量，实验中是通过水吸收的热量来间接测量蜡烛燃烧放出的热量，即认为蜡烛燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q吸。 （3）实验中，蜡烛燃烧放出热量，热量通过热传递的方式传递给水，使水的内能增加、温度升高。 （4）在实验过程中，蜡烛燃烧放出的热量不可能全部被水吸收，会有热量散失到周围环境中，即Q放>Q吸，而我们计算时认为Q放=Q吸，根据可知，计算出的热值会比真实值偏小。 期中综合拓展练（测试时间：8分钟） 11．（2025·四川·中考真题）某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b两种液体的比热容和。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸收相同的热量后，液体a的温度从升高到，液体b的温度从升高到，a、b两种液体均未沸腾。由此可知（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】ABC．由题意，已知a、b两种液体质量相同，吸收相同的热量，即， a液体吸收热量后，温度变化量 b液体吸收热量后，温度变化量 由，变形得，因为、相同，越大，越小。由于，所以a、b两种液体的比热容，故A符合题意，BC不符合题意； D．两种液体温度变化量比值，则 a液体的比热容，b液体的比热容 则，则 故D不符合题意。 故选A。 12.（25-26九年级上·全国·课后作业）随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 【答案】(1) (2)0.06元 (3)蒸煮时水沸腾后用小火 【详解】（1）天然气表的示数从388.213 m³增至388.227 m³，消耗天然气 加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量 （2）所需煤气体积为 天然气费用 为0.014 m³ × 2.50 元/m³ = 0.035 元 煤气费用 为 0.0367 m³ × 2.62 元/m³ ≈ 0.096 元 故相较于煤气，使用天然气大约可节约 0.096 元 - 0.035 元 = 0.061 元，约0.06元。 （3）为减少家庭燃气费，可在加热时调节适宜火候，蒸煮时水沸腾后用小火。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $