专题02 内能与热机（期中知识清单）九年级物理上学期新教材沪科版

专题02 内能与热机知识清单（原卷版） 【清单01】内能及其改变 知识点1 物体的内能 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，叫做物体的内能。 （1）分子动能： 分子由于热运动而具有的能量。温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能就越大。 （2）分子势能： 分子由于存在间隙和相互作用而具有的能量。物质状态不同，分子间隙和相互作用力不同，分子势能也不同。 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，物体的内能越大。 （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。 知识点2 改变物体内能的两种途径 1.内能改变的外部表现： 　　物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。 　　物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。 2.改变内能的方法： 做功和热传递。 3.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钻木取火：使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。 （2）物体对外做功物体内能减少。 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。 4.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。 5.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：实质不同，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3 热量 1.定义：在热传递过程中，传递能量的多少。 2.单位：焦耳（J） 功、能、热量的单位都是焦耳。 3.对热量的理解： （1）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。 （2）吸（放）热量多少：与内能多少、温度高低没有关系。 4.物理名词中“热”的含义： 热传递中的“热”是指：热量。 热现象中的“热”是指：温度。 热膨胀中的“热”是指：温度。 摩擦生热中的“热”是指：内能。 【清单02】物质的比热容 知识点1 物质的比热容 1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高（降低）时所吸收（放出）的热量与它的质量和升高（降低）温度的乘积之比。用符号c表示。 （比值法下定义） 2.单位：焦每千克摄氏度 -----J/(kg·℃) 3.物理意义： （1）表示物体吸热或放热本领的物理量。 （2）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。 4.性质：比热容是物质的一种特性，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。 5.水的比热容及应用： （1）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。 （2）水的比热容最大： A.水吸（放）热本领强，所以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.水的温度很难改变，对生物起到保护作用。 如：在炎热的夏季，农作物没有被晒死。修建人工湖调节气温。 知识点2 热量的计算 1.公式： Ｑ＝cmΔt （1）物体温度升高，吸收的热量：Ｑ吸＝cmΔt升 （2）物体温度降低，放出的热量：Ｑ放＝cmΔt降 （3）Δt表示温度变化多少：Δt升 =（t2－t1） Δt降 =（t1－t2） 特别强调：“升高了”不等于“升高到”。 （1）写出变形公式：c= ；m= ；Δt= 。 （2）单位：特别提醒质量一定要用Kg。 （3）另外，求质量时常用到单位换算：1mL = 10-6m3, 1L = 10-3m3; 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。 【清单03】热机 知识点1 汽油机 1. 热机 （1）热机：是把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。 （2）热机的能量转化： 燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 （3）内燃机： 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。常见的内燃机有汽油机和柴油机两类。 2. 汽油机 （1）定义：利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 （2）汽油机的构造 气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 （3）四个冲程： 冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 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）工作过程： 在汽油机的四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。发生能量转化的有两个冲程：压缩（机械能转化为内能）和做功冲程（内能转化为机械能）。 知识点2 柴油机 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 相同点 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能 【清单04】跨学科：热机效率和环境保护 知识点1 燃料的热值 1.定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料质量之比，叫做这种燃料的热值。 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.酒精的热值是3.0×107J/kg表示： 1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。 6.公式：Q＝mq或者Q＝Vq。 7.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。 8.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2 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.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。 知识点3 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。 【清单05】实验突破：探究物质的吸热性能 知识点1 探究物质吸热或放热规律 1. 实验主要仪器及作用： 酒相同规格的电加热器、烧杯、温度计，天平，停表，水、食用油。 （1）天平：测量物体质量。 （2）停表：记录加热时间。 （3）温度计：测温度。 （4）搅拌器：使物质受热均匀。 （5）完全相同的热源：保证相同加热时间内物质吸收的热量相同。 2. 装置的安装顺序：自下而上。 3.实验方法： （1）转换法：通过比较加热时间来判断吸热多少。 （2）控制变量法：控制质量和升高温度相同。或者控制质量和吸热多少相同。 4. 物质吸热多少的判断方法：加热时间越长，物质吸收的热量越多。 5.实验方案： 方法一： 让等质量的水和油吸收相同热量（即：加热时间相同），比较物体升高的温度，升温快的比热容小。 方法二： 让等质量的水和油升高相同温度，比较吸收热量多少（即：加热时间长短），吸收热量多的比热容大。 6.实验结论： (1)吸收相同的热量，温度变化量越小的物质，吸热能力越强。 (2)升高相同温度，加热时间越长的物质，吸热能力越强。 即：水和油的吸热本领不同，水的吸热本领比油强。 （水的比热容比油大）。 【考点题型一】内能及其改变 【例1】（25-26九年级上·全国·课前预习）关于内能，下列说法中正确的是（   ） A．0℃的物体没有内能 B．具有机械能的物体不一定具有内能 C．高温物体的内能一定比低温物体的大 D．物体具有内能也可以同时具有机械能 【变式1-1】（24-25·河南南阳·阶段测试）小明将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中。该合金从70℃降至47℃并保持47℃一段时间再降至35℃，合金在此过程（　　） A．对外放热，内能一直减少 B．存在液化现象，内能一直增加 C．温度保持47℃时，不吸热也不放热 D．存在凝固现象，内能先减少后不变再减少 【变式1-2】（2025·北京）在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B. 橡胶塞被推出的过程中，水的内能全部转化为塞子的机械能 C. 水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能减小 D. 管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 【变式1-3】（24-25湖南长沙·期中）关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　　） A．温度高的物体含有的热量多 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少 D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体 【考点题型二】物质的比热容 【例2】（2025·山东威海卷）在两只相同石锅内分别添加质量、初温均相同的高汤和清水，用相同热源加热，___________（选填“高汤”“清水”）升温较快；清水沸腾后关火，发现继续沸腾一段时间，说明石锅温度___________（选填“低于”“等于”“高于”）水的温度。（c高汤<c水） 【变式2-1】（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2-2】（2025·四川自贡）图甲为测量杯中液体比热容的装置，图乙为液体温度与加热时间的关系图。已知液体质量为0.5kg，初温为20℃，电加热器的功率为800W，不计一切热量损失。下列说法正确的是（　　） A．液体的沸点是100℃ B．液体的比热容是 C．液体持续加热120s后温度会继续升高 D．液体加热至某时刻，温度计示数如图丙，此时温度是 【变式2-3】（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2-4】（24-25·四川都江堰 期中）如图所示的是某种物质熔化的图像，该物质的质量为100g，从开始熔化到刚好熔化结束吸收的热量为9000J。假设该物质在单位时间内吸收的热量是相同的。 (1)该物质在固态时吸收的热量是多少？ (2)该物质在液态时的比热容是多少？ 【考点题型三】热机 【例3】（2025·四川乐山）如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 【变式3-1】（2025·江苏扬州）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式3-2】（2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 【变式3-3】（2025·黑龙江伊春市）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3-4】（24-25·山东淄博 期中）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（　　） A．外界对气体做功，气体内能增加 B．气体膨胀对外做功，内能增加 C．能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D．能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同 【考点题型四】跨学科：热机效率和环境保护 【例4】（2025·山东卷）汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值（　　） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定 【变式4-1】（2025·湖北）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 【变式4-2】（2025·江西）用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为的燃气（燃气的热值为），水吸收的热量为，则此燃烧过程中燃气放出的热量为 ，该燃气灶的热效率为 ×100%。（本小题用题中字母表示） 【变式4-3】（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4-4】（2025·四川广安）“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 【考点题型五】实验突破：探究物质的吸热性能 【例5】（25-26九年级上·甘肃天水·开学考试）利用如图（甲）所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下： (1)在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，某时刻水的温度如图（甲）所示，此时温度计的示数为 ℃，根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图（乙）所示； (2)加热至t时刻，如图（乙）可知，对于质量相等的沙子和水，两者吸收热量 （选填“相同”或“不同”），沙子升高的温度较高，由此可见 （选填“沙子”或“水”）的比热容较大； (3)实验中是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量的多少。 【变式5-1】小明来到江汉油田“小龙虾”美食城，看到有清蒸和油焖两种加工方式的“小龙虾”。他想探究食用油和水的吸热能力，回到家里，他用下图中实验器材进行了探究。关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，水吸收的热量多 B．要取质量相同的水和食用油 C．要取体积相同的水和食用油 D．食用油吸热升温快，说明食用油的吸热能力强 【变式5-2】某物理实验小组利用如图所示的装置研究水和煤油的吸热能力。 (1)实验中用 反映液体吸收热量的多少； (2)小新每隔2min测量一次水和煤油的温度，并将实验数据记录在下表中。分析表中数据可知， 的吸热能力更强，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，可知煤油的比热容为 J/(kg·℃)； 加热时间 0 2 4 6 8 10 温度 煤油 水 (3)同组的小明同学对实验装置进行了改进，他提出采用电加热器对不同物质进行加热，改进后装置的优点是 。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 内能与热机知识清单（解析版） 【清单01】内能及其改变 知识点1 物体的内能 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，叫做物体的内能。 （1）分子动能： 分子由于热运动而具有的能量。温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能就越大。 （2）分子势能： 分子由于存在间隙和相互作用而具有的能量。物质状态不同，分子间隙和相互作用力不同，分子势能也不同。 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，物体的内能越大。 （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。 知识点2 改变物体内能的两种途径 1.内能改变的外部表现： 　　物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。 　　物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。 2.改变内能的方法： 做功和热传递。 3.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钻木取火：使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。 （2）物体对外做功物体内能减少。 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。 4.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。 5.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：实质不同，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3 热量 1.定义：在热传递过程中，传递能量的多少。 2.单位：焦耳（J） 功、能、热量的单位都是焦耳。 3.对热量的理解： （1）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。 （2）吸（放）热量多少：与内能多少、温度高低没有关系。 4.物理名词中“热”的含义： 热传递中的“热”是指：热量。 热现象中的“热”是指：温度。 热膨胀中的“热”是指：温度。 摩擦生热中的“热”是指：内能。 【清单02】物质的比热容 知识点1 物质的比热容 1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高（降低）时所吸收（放出）的热量与它的质量和升高（降低）温度的乘积之比。用符号c表示。 （比值法下定义） 2.单位：焦每千克摄氏度 -----J/(kg·℃) 3.物理意义： （1）表示物体吸热或放热本领的物理量。 （2）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。 4.性质：比热容是物质的一种特性，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。 5.水的比热容及应用： （1）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。 （2）水的比热容最大： A.水吸（放）热本领强，所以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.水的温度很难改变，对生物起到保护作用。 如：在炎热的夏季，农作物没有被晒死。修建人工湖调节气温。 知识点2 热量的计算 1.公式： Ｑ＝cmΔt （1）物体温度升高，吸收的热量：Ｑ吸＝cmΔt升 （2）物体温度降低，放出的热量：Ｑ放＝cmΔt降 （3）Δt表示温度变化多少：Δt升 =（t2－t1） Δt降 =（t1－t2） 特别强调：“升高了”不等于“升高到”。 （1）写出变形公式：c= ；m= ；Δt= 。 （2）单位：特别提醒质量一定要用Kg。 （3）另外，求质量时常用到单位换算：1mL = 10-6m3, 1L = 10-3m3; 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。 【清单03】热机 知识点1 汽油机 1. 热机 （1）热机：是把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。 （2）热机的能量转化： 燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 （3）内燃机： 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。常见的内燃机有汽油机和柴油机两类。 2. 汽油机 （1）定义：利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 （2）汽油机的构造 气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 （3）四个冲程： 冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 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）工作过程： 在汽油机的四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。发生能量转化的有两个冲程：压缩（机械能转化为内能）和做功冲程（内能转化为机械能）。 知识点2 柴油机 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 相同点 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能 【清单04】跨学科：热机效率和环境保护 知识点1 燃料的热值 1.定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料质量之比，叫做这种燃料的热值。 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.酒精的热值是3.0×107J/kg表示： 1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。 6.公式：Q＝mq或者Q＝Vq。 7.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。 8.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2 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.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。 知识点3 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。 【清单05】实验突破：探究物质的吸热性能 知识点1 探究物质吸热或放热规律 1. 实验主要仪器及作用： 酒相同规格的电加热器、烧杯、温度计，天平，停表，水、食用油。 （1）天平：测量物体质量。 （2）停表：记录加热时间。 （3）温度计：测温度。 （4）搅拌器：使物质受热均匀。 （5）完全相同的热源：保证相同加热时间内物质吸收的热量相同。 2. 装置的安装顺序：自下而上。 3.实验方法： （1）转换法：通过比较加热时间来判断吸热多少。 （2）控制变量法：控制质量和升高温度相同。或者控制质量和吸热多少相同。 4. 物质吸热多少的判断方法：加热时间越长，物质吸收的热量越多。 5.实验方案： 方法一： 让等质量的水和油吸收相同热量（即：加热时间相同），比较物体升高的温度，升温快的比热容小。 方法二： 让等质量的水和油升高相同温度，比较吸收热量多少（即：加热时间长短），吸收热量多的比热容大。 6.实验结论： (1)吸收相同的热量，温度变化量越小的物质，吸热能力越强。 (2)升高相同温度，加热时间越长的物质，吸热能力越强。 即：水和油的吸热本领不同，水的吸热本领比油强。 （水的比热容比油大）。 【考点题型一】内能及其改变 【例1】（25-26九年级上·全国·课前预习）关于内能，下列说法中正确的是（   ） A．0℃的物体没有内能 B．具有机械能的物体不一定具有内能 C．高温物体的内能一定比低温物体的大 D．物体具有内能也可以同时具有机械能 【答案】D 【详解】A．一切物体在任何时候都具有内能，所以0℃的物体也具有内能，故A错误； B．一切物体在任何时候都具有内能，因此具有机械能的物体一定具有内能，故B错误； C．内能与温度、质量、物态都有关系，因此不能根据温度这一个影响因素判定内能的大小，故C错误； D．物体内所有分子有运动速度，有相对距离，具有分子动能和分子势能，所以有内能。物体可以有运动速度和相对高度，可以具有动能和重力势能，就是具有机械能。所以物体可以具有内能，也可以同时具有机械能，故D正确。 故选D。 【变式1-1】（24-25·河南南阳·阶段测试）小明将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中。该合金从70℃降至47℃并保持47℃一段时间再降至35℃，合金在此过程（　　） A．对外放热，内能一直减少 B．存在液化现象，内能一直增加 C．温度保持47℃时，不吸热也不放热 D．存在凝固现象，内能先减少后不变再减少 【答案】A 【解析】将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中，合金从70℃降至47℃的过程是放热的降温过程，处于液态；保持47℃这段时间是凝固过程，放热但温度不变，合金处于固液共存态；从47℃降至35℃的过程是放热过程，合金处于固态。故该合金一直对外放热，内能一直减小。故A正确，符合题意，BCD错误，不符合题意。 故选A。 【变式1-2】（2025·北京）在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B. 橡胶塞被推出的过程中，水的内能全部转化为塞子的机械能 C. 水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能减小 D. 管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 【答案】C 【解析】 【详解】A．水变热是通过热传递（酒精灯加热）改变内能，不是做功，故A错误； B．橡胶塞被推出时，内能转化为机械能，但有热量散失，不是全部转化，故B错误； C．水蒸气推出橡胶塞，水蒸气对外做功，水蒸气内能减小，故C正确； D．“白气”是水蒸气液化形成的小水滴，不是汽化，故D错误。 故选C。 【变式1-3】（24-25湖南长沙·期中）关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　　） A．温度高的物体含有的热量多 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少 D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体 【答案】C 【解析】A．热量是过程量，不能说物体含有的热量多，故A错误； B．物体吸收热量过程中温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，吸热但温度不变，故B错误； C．气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，则物体内能减小，故C正确； D．在发生热传递时，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，内能总是从高温物体转移到低温物体，故D错误。 故选C。 【考点题型二】物质的比热容 【例2】（2025·山东威海卷）在两只相同石锅内分别添加质量、初温均相同的高汤和清水，用相同热源加热，___________（选填“高汤”“清水”）升温较快；清水沸腾后关火，发现继续沸腾一段时间，说明石锅温度___________（选填“低于”“等于”“高于”）水的温度。（c高汤<c水） 【答案】 ①. 高汤 ②. 高于 【解析】 【详解】[1]用相同的热源加热相同的时间，说明吸收的热量相等。当吸收热量相等时，由可知，质量相等时，比热容越小，升高的温度越多，高汤的比热容小于水的比热容，故高汤升温快。 [2]清水沸腾后关火，发现继续沸腾一段时间，说明水还能吸收到热量，则石锅温度高于水的温度。 【变式2-1】（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2-2】（2025·四川自贡）图甲为测量杯中液体比热容的装置，图乙为液体温度与加热时间的关系图。已知液体质量为0.5kg，初温为20℃，电加热器的功率为800W，不计一切热量损失。下列说法正确的是（　　） A．液体的沸点是100℃ B．液体的比热容是 C．液体持续加热120s后温度会继续升高 D．液体加热至某时刻，温度计示数如图丙，此时温度是 【答案】B 【解析】A．根据图乙，当温度到达80℃之后吸收热量，温度不变，所以该液体沸点应该是80℃，故A错误； B．此实验装置，是利用电加热器加热液体测量液体比热容大小，根据乙图且不计热量损失，说明在电加热器加热90s液体温度从20℃变为80℃的过程中，电加热器产生的热量全部转化为液体吸收的热量且为纯电阻电路，即 由得 故B正确； C．根据乙图，加热120s以后已经达到沸点，达到沸点后吸收热量但是温度不变，故C错误； D．根据丙图，温度计得分度值为1℃，读出温度为37℃，故D错误。 故选B。 【变式2-3】（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2-4】（24-25·四川都江堰 期中）如图所示的是某种物质熔化的图像，该物质的质量为100g，从开始熔化到刚好熔化结束吸收的热量为9000J。假设该物质在单位时间内吸收的热量是相同的。 (1)该物质在固态时吸收的热量是多少？ (2)该物质在液态时的比热容是多少？ 【答案】(1)3000J (2) 【详解】（1）物质从开始熔化到刚好熔化结束，持续的时间为 吸收的热量为9000J，则单位时间内吸收的热量为 该物质在固态时的时间为，吸收的热量是 （2）该物质在液态时的时间为，在液态时吸收的热量为 在液态时升高的温度为，该物质在液态时的比热容是 【考点题型三】热机 【例3】（2025·四川乐山）如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 【答案】做功 扩散 【解析】[1]试管内的水沸腾后，水蒸气内能增加，塞子受到水蒸气的压力冲出去，所以水蒸气的内能转换为塞子的机械能，而汽油机的做功冲程的内能转化是内能转化为机械能，能量转化情况与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。 [2]向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的扩散现象，表示分子在永不停息地做无规则运动。 【变式3-1】（2025·江苏扬州）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【解析】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内气体，火花塞未点火，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式3-2】（2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 【答案】做功 压缩 【解析】[1][2]改变物体内能有两种方法：做功、热传递；用打气筒打气时，活塞对筒内气体做功，使气体的内能增大，温度升高，此过程中机械能转化成内能；汽油机压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化成内能，打气筒打气的能量转化与四冲程汽油机压缩冲程相同。 【变式3-3】（2025·黑龙江伊春市）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 【解析】 【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3-4】（24-25·山东淄博 期中）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（　　） A．外界对气体做功，气体内能增加 B．气体膨胀对外做功，内能增加 C．能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D．能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同 【答案】D 【详解】气体推动纸杯飞出的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，能量转化由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【考点题型四】跨学科：热机效率和环境保护 【例4】（2025·山东卷）汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值（　　） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】C 【解析】 【详解】热值是燃料的特性，与燃料的种类有关，与是否完全燃烧无关。维护后燃烧更充分，说明相同质量的汽油燃烧，释放的热量更多，但热值不变。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式4-1】（2025·湖北）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】 【详解】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。 【变式4-2】（2025·江西）用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为的燃气（燃气的热值为），水吸收的热量为，则此燃烧过程中燃气放出的热量为 ，该燃气灶的热效率为 ×100%。（本小题用题中字母表示） 【答案】 【解析】[1][2]已知燃气的热值为，完全燃烧燃气的体积为V，燃烧过程中燃气放出的热量为Q放=qV 该燃气灶的热效率为 【变式4-3】（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4-4】（2025·四川广安）“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 【答案】(1)20m/s (2) (3)30% 【解析】（1）汽车通过隧道的平均速度 （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 （3）汽车通过隧道牵引力做的有用功 汽车通过隧道发动机的效率 【考点题型五】实验突破：探究物质的吸热性能 【例5】（25-26九年级上·甘肃天水·开学考试）利用如图（甲）所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下： (1)在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，某时刻水的温度如图（甲）所示，此时温度计的示数为 ℃，根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图（乙）所示； (2)加热至t时刻，如图（乙）可知，对于质量相等的沙子和水，两者吸收热量 （选填“相同”或“不同”），沙子升高的温度较高，由此可见 （选填“沙子”或“水”）的比热容较大； (3)实验中是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量的多少。 【答案】(1) 质量 92 (2) 相同 水 (3)加热时间 【详解】（1）[1]要探究 “沙子和水的温度变化与吸热的关系”，根据控制变量法，需要在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且质量相等的沙子和水。 [2]温度计的分度值为1℃，温度计示数为92℃。 （2）[1]因为用相同的酒精灯火焰加热，相同时间内放出的热量相同，所以加热至t时刻，对于质量相等的沙子和水，两者吸收热量相同。 [2]根据比热容的概念，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度升高快的比热容小，由图（乙）可知沙子升高的温度较高，所以水的比热容较大。 （3）由于相同时间内酒精灯放出的热量相同，所以实验中是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。 【变式5-1】小明来到江汉油田“小龙虾”美食城，看到有清蒸和油焖两种加工方式的“小龙虾”。他想探究食用油和水的吸热能力，回到家里，他用下图中实验器材进行了探究。关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，水吸收的热量多 B．要取质量相同的水和食用油 C．要取体积相同的水和食用油 D．食用油吸热升温快，说明食用油的吸热能力强 【答案】B 【详解】A．实验时，用相同热源对两种液体进行加热，加热相同时间，水和食用油吸收的热量一样多，故A错误； BC．物体吸收的热量多少与质量有关，实验时，要取质量相同的水和食用油进行加热，故B正确，C错误； D．相同质量的食用油和水吸收相等热量，食用油吸热升温快，说明食用油的吸热能力弱，故D错误。 故选 B。 【变式5-2】某物理实验小组利用如图所示的装置研究水和煤油的吸热能力。 (1)实验中用 反映液体吸收热量的多少； (2)小新每隔2min测量一次水和煤油的温度，并将实验数据记录在下表中。分析表中数据可知， 的吸热能力更强，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，可知煤油的比热容为 J/(kg·℃)； 加热时间 0 2 4 6 8 10 温度 煤油 水 (3)同组的小明同学对实验装置进行了改进，他提出采用电加热器对不同物质进行加热，改进后装置的优点是 。 【答案】(1)加热时间 (2) 水 (3)见解析 【详解】（1）实验中采用相同的酒精灯加热，通过比较加热时间来表示物质吸收热量的多少。这里运用了转换法。 （2）[1]据表可知，质量和初温相同的水和煤油，加热相同的时间，物质吸收的热量相同，水的温度变化量小，说明水的吸热能力更强。 [2]表格中当加热2min，水的温度变化量为 煤油升高的温度为 两物质吸收的热量相同，即，由可得 解得 （3）采用电加热器对不同物质进行加热，电热棒加热稳定，便于控制相同时间内提供的热量相同。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $