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粤版

专题02　内能与热机（期中复习讲义） 核心考点 复习目标 考情规律 1．内能的概念与影响因素 1．精准理解内能定义，明确内能是物体内部所有分子热运动的动能与势能总和； 2．熟练掌握温度、质量、物质状态三大影响因素，能灵活分析不同情境下物体内能变化； 3．清晰区分内能与机械能的本质差异。 1．选择题高频考查内能与温度的逻辑关系，如对“温度升高，内能一定增加”这类表述的辨析； 2．填空题侧重生活实例分析，如“搓手取暖”等通过做功改变内能的现象； 3．需警惕内能与机械能概念混淆，谨记内能属于微观分子能量，机械能属于宏观物体能量。 2．改变内能的两种方式 1．透彻理解热传递和做功两种方式的本质区别； 2．能快速识别生活中改变内能的实例，并准确判断具体方式； 3．牢记热传递需存在温度差，且方向由高温物体指向低温物体。 1．选择题、填空题高频出现，常结合“烧水”（热传递）、“钻木取火”（做功）等生活场景命题； 2．命题趋势倾向结合实例分析能量转化，如解析打气筒筒壁发热的原因； 3．需注意“热量传递”与“内能变化”表述的严谨性。 3．热量与热值 1．准确把握热量概念，明确热量是过程量，避免“物体含有热量”等错误表述； 2．深刻理解燃料热值定义，掌握其作为燃料特性与质量无关； 3．熟练运用公式Q=mq或Q=Vq进行燃料放热计算。 1．填空题常考查热值的物理意义，如解释“汽油热值为4.6×10⁷J/kg”的实际含义； 2．计算题常结合热机效率，考查燃料放热与有用功的关系； 3．需注意热值单位规范使用及“完全燃烧”条件的准确理解。 4．比热容的探究与计算 1．理解比热容的物理意义，明确其为物质特性之一； 2．掌握比热容实验探究方法，能科学分析“比较不同物质吸热能力”的实验设计； 3．灵活运用公式Q=cmΔt进行热量计算，并解释生活现象。 1．实验探究题常考查控制变量法应用，如“相同质量、相同加热条件”等实验设计； 2．计算题重点考查热量计算，常结合水比热容大的特性命题； 3．选择题常分析比热容应用，如“暖气用水作介质”的原理； 4．命题趋势出现结合图像分析物质吸热能力差异。 5．热机的工作原理 1．清晰掌握热机的能量转化路径：化学能→内能→机械能； 2．熟练掌握汽油机四个冲程的工作过程、能量转化及特点； 3．准确区分汽油机与柴油机在构造、吸气冲程、点火方式等方面的差异。 1．选择题、填空题常考查冲程判断与能量转化，尤其聚焦压缩冲程和做功冲程； 2．计算题常考飞轮转速与做功次数的关系，如“2400r/min的汽油机每秒做功20次”类问题； 3．常结合四冲程示意图，考查气门状态与活塞运动方向的识别。 6．热机效率与能量守恒 1．深入理解热机效率定义，熟练运用效率公式×100%； 2．掌握提高热机效率的方法，认识能量守恒定律的应用； 3．能全面分析热机工作中的能量损失途径。 1．计算题常结合热值公式考查热机效率计算； 2．填空题常考查提高热机效率的措施，如“减少废气带走热量”等； 3．需注意效率计算中有用功与总能量区分及单位统一； 4．命题趋势结合环保理念，考查能量利用与节能措施。 知识点01内能的概念与影响因素 1．内能的概念：物理学中，物体内部所有分子________的动能与分子____的总和，叫做物体的内能（填分子运动或相互作用相关的物理量）；一切物体在________________（填“任何温度”或“0℃以上”）下都具有内能，即使是0℃的冰块也有内能。 2．内能的影响因素（核心三因素）： 因素1：________（影响分子热运动的剧烈程度，温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，内能越____）； 因素2：________（影响分子的数量，质量越大，分子数量越多，总分子动能和势能越大，内能越____）； 因素3：________（如物质的状态变化，0℃的冰熔化成0℃的水，温度不变，但分子势能变化，内能____）； 3．内能与机械能的区别： 内能是物体____（填“微观”或“宏观”）层面的能量，与分子的热运动和相互作用有关，____（填“所有”或“部分”）物体都有内能； 机械能是物体____（填“微观”或“宏观”）层面的能量，与物体的____、速度和位置有关（如动能与速度相关，重力势能与高度相关），静止在地面的物体机械能可能为零，但内能________（填“不为零”或“为零”）； 4．实例判断：分析下列情景中物体内能的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： ①一杯水从20℃加热到80℃（质量不变）——内能____（解析：质量不变，温度升高，分子动能增大，内能增大）； ②一块冰熔化成同温度的水（质量不变）——内能____（解析：温度不变，分子动能不变，但状态变化，分子势能增大，总内能增大）； ③一瓶氧气用去一半（温度、状态不变）——内能____（解析：温度、状态不变，分子动能和势能不变，但质量减小，分子数量减少，总内能减小）； 知识点02改变内能的两种方式 1．改变物体内能的两种基本方式：________和____（填两种方式名称），这两种方式在改变物体内能的效果上是____（填“等效”或“不等效”）的，都能使物体内能发生变化。 2．方式一：热传递 定义：热量从________（填“高温物体”或“低温物体”）转移到________（填“高温物体”或“低温物体”）的过程，叫做热传递； 发生条件：物体间存在________（填“质量差”或“温度差”），若温度相同，热传递停止； 热量概念：在热传递过程中，____（填“转移”或“转化”）的内能多少叫做热量，用符号____表示，单位是____（与功的单位相同）； 热传递的三种形式：________（如晒太阳取暖）、________（如烧水时锅底变热）、________（如暖气片散热）； 内能变化：物体吸收热量，内能____；放出热量，内能____（填“增大”“减小”或“不变”）； 3．方式二：做功 本质：通过________（填“能量转移”或“能量转化”）改变内能，即其他形式的能与内能相互转化； 常见实例： ①外界对物体做功：如压缩空气做功（活塞压缩空气，空气内能____，温度升高）、摩擦生热（双手搓动，____能转化为内能，手的内能____）； ②物体对外界做功：如气体膨胀做功（试管内水蒸气推动塞子，水蒸气内能____，温度降低）； 内能变化：外界对物体做功，物体内能____；物体对外界做功，物体内能____（填“增大”“减小”或“不变”）； 4．两种方式的区别与联系： 区别：热传递是内能的____（填“转移”或“转化”，内能从一个物体到另一个物体）；做功是内能与其他形式能的____（填“转移”或“转化”，如机械能与内能的转化）； 联系：都能改变物体的____，且效果等效； 5．实例判断：判断下列情景中改变内能的方式（填“热传递”或“做功”）： ①用热水袋取暖——________（解析：热水袋（高温）向手（低温）转移内能，无能量转化）； ②钻木取火——____（解析：克服摩擦做功，机械能转化为内能，使木头温度升高）； ③冬天对手哈气，手变暖和——________（解析：呼出的热气（高温）向手（低温）传递热量）； ④打气筒给自行车打气，筒壁发热——____（解析：活塞压缩空气做功，同时活塞与筒壁摩擦做功，机械能转化为内能）； 知识点03热量与热值 1．热量的概念与特性： 定义：在________（填“热传递”或“做功”）过程中，物体转移的____多少叫做热量，用符号____表示； 单位：与功、内能的单位相同，均为____（中文名称），符号为____； 关键特性：热量是________（填“过程量”或“状态量”），仅能描述“吸收”或“放出”的多少，不能说“物体含有热量”或“具有热量”（如“一杯水含有500J热量”的表述错误）； 2．燃料的热值（核心概念）： 定义：单位____（或单位____）的燃料________（填“完全燃烧”或“不完全燃烧”）时所放出的热量，叫做这种燃料的热值，用符号____表示； 物理意义：反映燃料放热能力的特性（如汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，表示“1kg汽油________时放出的热量为4.6×10⁷J”）； 特性：热值是燃料本身的属性，与燃料的____、____（填“质量”“体积”或“种类”）无关，仅由燃料种类决定（如1kg煤和10kg煤的热值相同）； 单位：固体、液体燃料常用单位为________（符号：____），气体燃料常用单位为____________（符号：____）； 3．燃料放热公式（期中必考）： 固体、液体燃料（已知质量m）：________（Q为放出的热量，m为燃料质量，q为燃料热值）； 气体燃料（已知体积V）：________（Q为放出的热量，V为燃料体积，q为燃料热值）； 注意：公式应用的前提是燃料____燃烧，若燃烧不完全，实际放热会____（填“大于”“小于”或“等于”）计算值； 4．实例计算： ①完全燃烧2kg热值为3×10⁷J/kg的煤，放出的热量Q=____________________J； ②某家庭使用热值为8×10⁷J/m³的天然气，完全燃烧0.5m³天然气，放出的热量Q=____________________J； 5．能量转化：燃料燃烧过程中，____能转化为____能（如煤炭燃烧供暖，化学能转化为内能）； 知识点04比热容的探究与计算 1．比热容的概念（物质核心特性）： 定义：单位____的某种物质，温度升高（或降低）____所吸收（或放出）的____，叫做这种物质的比热容，用符号____表示； 物理意义：反映物质________（或________）能力的特性（如水的比热容为4.2×10³J/(kg・℃)，表示“1kg水温度升高1℃时吸收的热量为4.2×10³J”）； 特性：比热容是物质本身的属性，与物质的____、____________（填“质量”“温度变化量”或“种类”）无关，仅由物质种类和状态决定（如1kg水和5kg水的比热容相同，冰和水的比热容不同）； 单位：国际单位为________________（符号：________），读作“________________”； 2．实验探究：“比较不同物质的吸热能力”（期中必考实验） 实验目的：探究不同物质（如水和食用油）吸收相同热量时，温度变化是否相同，进而比较吸热能力； 实验方法： ①____________法：控制两种物质的________、________（填“质量”“初温”或“种类”）相同、加热方式（如用相同酒精灯）相同（保证相同时间吸收热量相同），改变物质种类； ②________法：通过比较“相同时间内物质________的变化”判断吸热能力（吸收相同热量时，温度变化越小，吸热能力越____）； 实验器材：两个相同的酒精灯、两个烧杯、________（测质量）、________（测温度）、秒表（测加热时间）、水和食用油； 实验现象：加热相同时间（吸收相同热量），食用油的温度变化比水____（填“大”或“小”）； 实验结论：水的吸热能力比食用油____（填“强”或“弱”），即水的比热容比食用油大； 3．比热容计算公式（期中核心公式）： 基本公式：________（Q为吸收或放出的热量，c为比热容，m为质量，Δt为温度变化量，Δt=|t末-t初|）； 吸热公式（温度升高）：Q吸=____________（t末>t初，Δt=t末-t初）； 放热公式（温度降低）：Q放=____________（t末<t初，Δt=t初-t末）； 注意：公式应用需保证单位统一（c：J/(kg・℃)，m：kg，Δt：℃，Q：J）； 4．比热容的应用（生活实例）： ①暖气片中用水作介质：利用水的比热容____，在降低相同温度时，能放出更多热量； ②汽车水箱用水降温：利用水的比热容____，在升高相同温度时，能吸收更多热量； ③沿海地区昼夜温差比内陆小：因为水的比热容比砂石____，白天吸收相同热量时，水升温慢；夜晚放出相同热量时，水降温慢。 知识点05热机的工作原理 1．热机的基本概念： 定义：热机是将燃料燃烧产生的____能转化为________能的机器（如汽油机、柴油机、蒸汽机等）； 能量转化路径：燃料燃烧（____能→____能）→内能推动活塞做功（____能→____能）； 常见类型：________（常用于汽车、摩托车）和________（常用于卡车、拖拉机），两者均属于内燃机（燃料在气缸内燃烧）； 2．汽油机的构造（四冲程核心部件）： 主要部件：气缸、活塞、连杆、飞轮、________（用于点燃混合气，汽油机特有）、进气门、排气门； 工作循环：汽油机一个工作循环包括____个冲程，分别是________、________、________、________，完成一个循环，飞轮转动____圈，对外做功____次（期中必考关系）； 3．汽油机四冲程特点（期中核心考点）： 冲程名称 进气门状态 排气门状态 活塞运动方向（填“上行”或“下行”） 能量转化 关键特点 吸气冲程 ____ 关闭 ____ 无能量转化 吸入____________ 压缩冲程 关闭 ____ 上行 ____能→____能 混合气被压缩，温度升高 做功冲程 ____ 关闭 下行 ____能→____能 火花塞点火，燃气推动活塞做功（唯一对外做功的冲程） 排气冲程 关闭 ____ 上行 无能量转化 排出废气 （期中选择题、填空题高频考查“冲程判断”，关键看“气门状态+活塞运动方向”，如“两气门关闭、活塞下行”必为做功冲程；易错点是“压缩冲程与做功冲程的能量转化混淆”，需明确“压缩是机械转内能，做功是内能转机械”） 4．飞轮转速与做功次数计算（期中计算题高频）： 规律：飞轮转速（r/min）→换算为每秒转速（r/s）→每秒完成的工作循环数=每秒转速÷2→每秒对外做功次数=每秒工作循环数（1个循环做功1次）； 实例：某汽油机飞轮转速为3000r/min，则每秒转速为____r/s（3000÷60=50），每秒完成____个工作循环（50÷2=25），对外做功____次； 5汽油机与柴油机的区别（期中选择题高频）： 对比项目 汽油机 柴油机 构造差异 有________ 有________（无火花塞） 吸气冲程吸入物质 ________________ ____（无汽油） 点火方式 ________（火花塞点火） ________（压缩空气使柴油自燃） 适用场景 小汽车、摩托车（轻便） 卡车、拖拉机（大功率） （教材12.5节“柴油机”板块对比两者差异，期中易错点是“柴油机吸气冲程吸入物质”（仅空气，柴油由喷油嘴后期喷入），避免误填“柴油和空气混合物”） 知识点06热机效率与能量守恒 1．热机效率的概念（核心定义）： 定义：热机工作时，________________与________________的比值，叫做热机的效率，用符号____表示； 本质：反映热机能量利用程度的物理量，效率越高，说明燃料能量的利用率越____； 取值范围：由于总有能量损失（如废气带走热量），热机效率始终小于100%（填“大于”“小于”或“等于”），且无单位（用百分数表示）； 2．热机效率的计算公式（期中计算题必考）： 基本公式：（用W有、Q放表示）； 关联公式：结合燃料放热公式（Q放=mq或Q放=Vq），可推导为： ①固体、液体燃料：（W有为有用功，m为燃料质量，q为燃料热值）； ②气体燃料：（V为燃料体积）； 有用功计算：热机对外做的有用功通常为机械功，可通过W有=____（F为牵引力，s为行驶距离）或W有=____（P为功率，t为工作时间）计算； 3．能量守恒定律（物理学基本定律）： 内容：能量既不会凭空____，也不会凭空____，它只会从一种形式____为另一种形式，或者从一个物体____到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的____保持不变； 热机中的能量转化：燃料化学能→________________________+________________，总能量守恒，但有用能量仅占一部分； 实例验证：冬天用暖气取暖，内能从暖气转移到空气，总能量不变；电灯发光，电能转化为光能和内能，总能量不变； 4．热机效率低的主要原因（期中选择题高频）： ①________带走大量热量（热机损失能量的主要途径，约占总能量的60%~70%）； ②热机部件________损失能量（如气缸散热）； ③机械________消耗能量（如活塞与气缸间的摩擦）； 5．提高热机效率的方法（期中填空题高频）： ①改进燃料________方式，使燃料更充分燃烧（减少未燃烧燃料损失）； ②减小机械________（如给部件加润滑油）； ③利用________的余热（如用废气加热水或空气）； ④设计更合理的热机结构（如增加散热片优化散热）； 题型一 温度、热量和内能 解｜题｜技｜巧 温度、内能、热量的关系 热量(Q)：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。(物体含有或具有多少热量的说法是错误的)； 温度、内能、热量之间的关系： （1）物体温度升高，内能一定增大，但不一定吸收热量，因为做功也可以使物体的内能增大； （2）物体内能增大，温度不一定升高，也不一定吸收热量，因为内能增大有可能是因为状态改变造成的，做功也可以使物体的内能增大； （3）物体吸收热量，内能一定增大，但温度可能升高，也可能不变，因为吸收热量有可能改变物体的状态。 （4）温度、热量与内能的关系（热量是一个过程量，一般说传递热量；内能是一个状态量一般说具有内能；温度是一个状态量，一般说升高或者降低温度） 【典例1】关于温度和热量下列说法中正确的是（　　） A．温度高的物体放出的热量多 B．在热传递过程中，物体温度升高时，一定要吸收热量 C．两个物体升高相同的温度，吸收的热量一定相同 D．温度高的物体具有的热量多 【变式1】关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．温度越高的物体所含的热量越多 B．物体温度为0℃时内能为零 C．物体温度升高，可能是从外界吸收了热量 D．热量可以自动地从内能低的物体转移到内能高的物体 【变式2】（多选题）下列说法中错误的是（　　） A．物体的内能增加，它一定吸收了热量 B．物体的温度不变，它的内能可能变大 C．热值越大的燃料，燃烧时放出的热量就越多 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移 题型二 内能的改变 解｜题｜技｜巧 1．内能的改变 改变物体内能的两种方法：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。 热量总是自发地从高温物体转移到低温物体： a．高温物体内能减小，温度降低，放出热量； b．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。 2．改变内能的方式：做功和热传递 【典例1】以下描述中的“发热”现象，其改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．锯木头锯条发热 B．阳光下路面发热 C．铁丝反复弯折后发热 D．搓手时手掌发热 【变式1】下列关于物体的温度和内能说法正确的是（　　） A．温度越高的物体，内能越大 B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能 C．物体运动的速度越快，内能越大 D．﹣20℃的冰块没有内能 【变式2】如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其它三项不同的是（    ） A．  给水加热 B．  压缩空气 C．搓手取暖 D．  钻木取火 题型三 比热容 解｜题｜技｜巧 比热容的特性及应用 【典例1】现有同种材质的甲、乙两金属球，它们的质量和温度都一样。将甲球投入一杯热水中，充分混合后，水的温度降低了t1；取出甲球将乙球投入此杯热水中，充分混合后，又使水的温度降低了t2(混合过程中无热量损失)。则（ ） A．t1=t2　　　　B．t1>t2　　　　C．t1<t2　　　　D．无法判断 【变式1】质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容，。下列说法中（　　）    ①甲物质是水 ②0~12min乙温度降低了20℃ ③0~12min甲放出了的热量 ④乙物质的比热容为 A．只有①②正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有①④正确 【变式2】淡水资源的短缺已越来越成为制约社会发展的重要因素，从海洋里获取淡水，对解决淡水危机具有重要意义。用什么方法能除去海水中的盐得到淡水？小明进行了如图所示的实验，向大试管中加入的食盐水，组装好器材后，用酒精灯加热，一会儿看到小试管内出现淡化后的水。则加入的食盐水质量为 g；当食盐水从升高到的过程中，吸收的热量约为 J（不考虑食盐水质量的改变）。在淡化过程中，水蒸气变成水是 现象(填物态变化名称)。[食盐水比热容近似为，食盐水的密度取]    题型四 热机 解｜题｜技｜巧 1．汽油机和柴油机有何异同？ 汽油机 柴油机 不 同 点 构造（汽缸顶部） 火花塞 喷油嘴 吸气冲程（吸入物质） 汽油与空气 空气 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 低 高 应用 小型汽车、摩托车 载重汽车、大型拖拉机 相同点：①吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。②做功冲程将内能转化为机械能。压缩冲程将机械能转化为内能。③每完成一个工作循环，曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次，对外做功1次。 .2．判断四个冲程的方法 3．一个工作循环的相关结论 （1）一个工作循环包含四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转动两圈，对外做功一次。 （2）将机械能转化为内能的是压缩冲程。 （3）将内能转化为机械能的是做功冲程 （4）只有做功冲程对外输出功，其他三个冲程依靠飞轮惯性完成。 【典例1】在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式1】如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为 。    【变式2】某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa，飞轮在lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．汽油机每秒内完成30个冲程 B．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×l05J C．汽油机的功率为2025W D．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×l07N 题型五 热效率和热机效率 解｜题｜技｜巧 热效率和热机效率 （1） 热效率：，其中 Q有用指有效利用的热量，E指总能量。如果是炉子，则E为燃料完全燃烧放出的热量(E=Q总=qm)；如果是太阳能热水器，则E为太阳光照射到热水器上的总能量；如果是电热器，则 E为电流做功放出的热量(E=W=UIt)。 （2） 热机效率：，其中W有用指用来做有用功的能量，Q总指燃料完全燃烧释放的能量。 如何计算能量转化型热量计算题？ 【备注】无论是能量的转移型，还是能量的转化型，若无能量损失，则 Q吸=Q放=E太=W电（机） 若有能量的损失 Q吸=ηQ放=ηE太=ηW电（机） 上式中的η为转移或转化的效率。 【典例1】小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（　　）    A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多 B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为 C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为 D．酒精灯加热的效率为28% 【变式1】一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 【变式2】某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从升高到，水吸收的热量为 J，该柴火灶的热效率为 。[水的比热容是），这种千木柴的热值是] 题型六 能量的转化和守恒 解｜题｜技｜巧 自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件 下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热，机械能转化为内能；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能…… 能量守恒定律：大量事实表明，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律（law of conservation of energy）。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能。 不少人曾经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，在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。能量守恒定律的发现，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另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。 【典例1】（多选题）下列有关能量转换的说法正确的是（　　） A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程 D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程 【变式1】（多选题）关于内能及其利用，下列说法正确的是（　　） A．一切物体都具有内能 B．足球运动越慢，它的内能越小 C．冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能 D．热机的功率大，效率就一定高 【变式2】如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（　　） A．太阳能汽车在行驶过程中不需要克服阻力做功 B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能 C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能 D．太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为机械能 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 一、单选题 1．（24-25九年级上·河南许昌·期中）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．图甲是压缩冲程，是将内能转化为机械能 B．在一个工作循环中，活塞上下往复一次 C．图丙冲程中，汽缸内的内能减小、温度降低 D．图丁是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油 2．（24-25九年级上·河南许昌·期中）下列实例中，通过做功来改变内能的是 （　　） A．刚煮熟的鸡蛋放进冷水中，过一会儿鸡蛋就不再烫手 B．炒菜时，倒进热锅中的食用油，温度升高 C．铁丝反复不断地弯折时，温度升高 D．把盒装牛奶放进热水里，牛奶温度升高 3．（24-25九年级上·河南许昌·期中）下列关于温度、内能、热量的说法正确的是 （　　） A．物体温度升高，内能一定增加 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．物体的内能增加，一定有外界对它做功 D．热量大的物体可以将热量传递给热量小的物体 4．（24-25九年级上·湖南邵阳·期中）混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车，即采用传统的热机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源。随着世界各国对环保要求越来越高，混合动力汽车所占比例越来越大，下列关于各种汽车说法正确的是（　　） A．热机在工作时尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 B．传统热机的吸气冲程吸入的都是空气和燃料的混合物 C．混动汽车的效率可能达到100% D．电动机在工作时相当于用电器 二、填空题 5．（24-25九年级上·湖南永州·期中）“八月桂花遍地开”，人们闻到很浓的桂花香味道这属于 现象。热机工作时常用水降温，这是利用了水的 大的特性。火箭使用液态氢作燃料，这是因为液态氢的 大。 6．（23-24九年级上·湖北恩施·期中）“长征六号”运载火箭采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，燃气的 能转化为火箭的 能。 7．（24-25九年级上·河南周口·期中）2024年2月29日，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将卫星送入预定轨道。火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的 大。 8．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期中）食物也是一种燃料，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这个过程没有火焰，但 能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 （选填“内能”“热量”或“热值”）的含义相似。 9．（24-25九年级上·四川成都·期中）用水循环带走汽油机产生的热量，是利用水的 较大的特性。加热1千克水，使其温度上升2℃。这个过程中水吸收热量为 J（水的比热容为） 三、实验题 10．（24-25九年级上·湖南永州·期中）图1是“比较不同物质吸热的情况”的实验装置。 (1)两个相同的烧杯中分别装有 （选填“质量”或“体积”）相等的水和食用油； (2)选用两个相同规格的电加热器加热，目的是使水和食用油在相等的时间内 ；（选填“吸收的热量相同”或“升高的温度相同”） (3)图2中能合理反映该实验结果的图像是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 11．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）在热学实验中： (1)可用相同的酒精灯分别给水和煤油加热，如图甲所示，以探究水和煤油的吸热能力： ①实验装置应按 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序组装。 ②在两个相同的烧杯中应加入初温和 （选填“质量”或“体积”）相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ； ③水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是 ； (2)如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，可用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量 （选填“相等”或“不等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中。分别给烧杯加热直到酒精和碎纸片完全燃烧。通过比较 （选填“加热时间”或“温度计升高的示数”）来比较酒精和碎纸片热值的大小。 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 一、填空题 1．（24-25九年级上·河南郑州·期中）摩擦焊接是一种节能、环保的金属焊接技术，如图，在摩擦焊接过程中，两个焊接头高速旋转，相互摩擦使接头处温度升高，内能 （选填“增大”“不变”或“减小”），这是通过 方式改变焊接头内能的。 2．（24-25九年级上·江西九江·期中）焦炭的热值是，完全燃烧200g的焦炭放出的热量为 J。内燃机的一个工作循环中，有 次内能与机械能相互转化的过程。 3．（24-25九年级下·广西百色·期中）李时珍的著作《本草纲目》中有关于琥珀鉴别的记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”的过程将 能转化为琥珀的内能；“以布拭热”是通过 的方式改变琥珀内能。 4．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）小丽家的电热水器装有50kg水，将水从50℃加热到 70℃，水增加的内能是 J，这是通过 的方式改变水的内能。用去一半水后，热水器中水的比热容 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 二、实验题 5．（24-25九年级上·四川绵阳·期中）在研究物质的吸热能力的实验时，用同一电加热器加热某种物质，使其从固态变为液态，直至沸腾，整个过程物质的温度与时间关系图像如图所示，则： (1)4~11min内，第5min的内能 第8min的内能。（选填“大于”、“小于”或“等于”） (2)该物质在 态时比热容较大。（选填“固”或“液”） (3)0~4min内的分子作用力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）19~26min内的分子作用力。 6．（24-25九年级上·福建泉州·期中）小涵了解到有种说法“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”。她进行了如图所示实验： 在甲、乙两个相同的瓶子中装入等体积的热水， 用两层灰色薄棉布包裹着甲瓶（内层紧贴， 外层相对宽松），用一层灰色厚棉布紧贴包裹着乙瓶，用数显温度计测量瓶中热水的温度， 测得有关数据如表所示。 室温： 25.0℃ 时间/ min 0 20 40 60 80 甲瓶水温/℃ 61.0 56.6 63.5 50.9 48.5 乙瓶水温/℃ 61.0 55.6 52.3 49.0 45.7 (1)如表中有一个温度值记录错误，该错误的温度值是 ℃。水温会先降到41.0℃的是 瓶。 (2)根据表格数据推断瓶子的保温性能， 如果把瓶中的热水换成冰块， 瓶中的冰块熔化较慢。分析实验结果， 可猜想“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”的原因可能是两件薄衣服中间有 。 (3)请写出一个生活中与你的猜想相符合的例子： 。 7．（24-25九年级上·河南周口·期中）在“比较酒精和碎纸片的热值”实验中，某小组用如图甲所示的装置进行实验，图中燃烧皿、烧杯a和b、温度计均完全相同，酒精和碎纸片质量相同，烧杯中盛有等量水。实验时，点燃放在燃烧皿中的酒精和碎纸片，通过石棉网给烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全烧尽。 (1)小组根据记录的各个时刻a、b烧杯中水的温度，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断 的热值较大。 (2)实验后，小组同学算出了酒精的热值。但对比物理书上的酒精热值，发现计算出的热值小了很多，这是因为： 。 （写出一个即可） 三、计算题 8．（24-25九年级上·湖南永州·期中）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10L的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为，水的密度为，煤的热值约为。求： (1)经过6min的加热，水所吸收的热量； (2)煤完全燃烧产生的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 期中综合拓展练（测试时间：5分钟） 一、填空题 1．（24-25九年级上·新疆阿克苏·期中）人们在端午节有食用咸鸭蛋的习俗。咸鸭蛋制作方法之一是将鸭蛋放在盐水中，过一段时间就会变咸，这是一种 现象，煮咸鸭蛋升温的过程中，其内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。用炉火加热一壶水，水的温度升高了10℃，这是通过 方式改变其内能；若水的质量为2kg，水吸收的热量为 J，水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相似。人们选用水作为汽车发动机的冷却剂，这样做是因为水的 较大。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 2．（24-25九年级上·江西南昌·期中）小明参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 J/ kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将 （选填“变大”“变小”或“不变”） 。 3．（24-25九年级上·河南许昌·期中）用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 4．（24-25九年级上·江苏泰州·期中）图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 二、实验题 5．（22-23九年级上·广西桂林·期中）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）。 三、计算题 6．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）1860年法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率达到了30%，后经多年发展汽油机的效率多在28%-33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 40cm2， 活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 1.0×106Pa,"飞轮的转速是2400r/ min。求: (1)这种汽油机燃气对活塞的平均压力； (2)这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）； (3)如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少 kg?（结果保留一位小数，汽油的热值为 4.6×107J/kg） 四、综合题 7．（24-25九年级上·江苏镇江·期中）如图是一个太阳能供暖蓄热系统。集热板白天接收太阳辐射，将太阳能转化为内能，通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！” 下表是该系统某一天的数据（为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理）。［水的比热容为，水的密度为］ 光照时长 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） 10h (1)内能在“热交换器”处发生转移的条件是 。 (2)若系统的平均能量转化效率为60%（存储进蓄水箱的内能与集热板接收到的光能之比），则蓄水箱中的水在这一天里获得的内能是多少？ (3)这些内能一方面通过蓄水箱对县城用户全天持续供暖，另一方面使箱内水温升高。若系统蓄水箱内原来有38℃的水，则经过这一天的日照、全天持续供暖后，蓄水箱内最终的水温是多少？ (4)假设接下来为连续阴雨天气，县城完全使用蓄水箱存储的内能供暖。根据供热标准，用户的进水温度不低于40℃。请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否可以为县城用户按标准持续供暖2天？ 五、科普阅读题 8．（24-25九年级上·广东东莞·期中）阅读短文，回答问题。 涡轮喷气发动机 2023年5月28日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机，如图甲，历时2h从上海到北京，开启了首次商业载客飞行。 如图乙所示，为客机使用的轴流式涡轮喷气发动机，其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，使进入进气道的气体全部通过可调管道，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作。 客机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如下表，其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比；推进效率指推力克服空气阻力所做的功与其获得的机械能之比。 热效率 40% 推进效率 60% 航空燃油热值q (1)涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时用 方式改变空气的内能（选填“做功”或“热传递”），这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温高压气流推动涡轮；此过程的能量转化相当于热机的 冲程； (2)关于涡轮喷气发动机，下列说法不正确的是______（多选）； A．进气道中吸入的是空气 B．燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动 C．燃烧室中，内能转化为机械能 D．尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功 (3)机舱内先进的“呼吸系统”使飞机在万米高空时，能将机外-50℃下的冷空气不断压缩，使送入舱内的空气温度达到50℃以上。为确保机舱内的温度维持体感舒适值，机上空调需要不断 （选填“加热”或“制冷”）； (4)已知，涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航一小时的过程中，需要消耗 kg的航空燃油； (5)涡轮喷气发动机使混合气体压缩后在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反映混合气体温度随时间而变化的是图______。 A． B． C． D． 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） 核心考点 复习目标 考情规律 1．内能的概念与影响因素 1．精准理解内能定义，明确内能是物体内部所有分子热运动的动能与势能总和； 2．熟练掌握温度、质量、物质状态三大影响因素，能灵活分析不同情境下物体内能变化； 3．清晰区分内能与机械能的本质差异。 1．选择题高频考查内能与温度的逻辑关系，如对“温度升高，内能一定增加”这类表述的辨析； 2．填空题侧重生活实例分析，如“搓手取暖”等通过做功改变内能的现象； 3．需警惕内能与机械能概念混淆，谨记内能属于微观分子能量，机械能属于宏观物体能量。 2．改变内能的两种方式 1．透彻理解热传递和做功两种方式的本质区别； 2．能快速识别生活中改变内能的实例，并准确判断具体方式； 3．牢记热传递需存在温度差，且方向由高温物体指向低温物体。 1．选择题、填空题高频出现，常结合“烧水”（热传递）、“钻木取火”（做功）等生活场景命题； 2．命题趋势倾向结合实例分析能量转化，如解析打气筒筒壁发热的原因； 3．需注意“热量传递”与“内能变化”表述的严谨性。 3．热量与热值 1．准确把握热量概念，明确热量是过程量，避免“物体含有热量”等错误表述； 2．深刻理解燃料热值定义，掌握其作为燃料特性与质量无关； 3．熟练运用公式Q=mq或Q=Vq进行燃料放热计算。 1．填空题常考查热值的物理意义，如解释“汽油热值为4.6×10⁷J/kg”的实际含义； 2．计算题常结合热机效率，考查燃料放热与有用功的关系； 3．需注意热值单位规范使用及“完全燃烧”条件的准确理解。 4．比热容的探究与计算 1．理解比热容的物理意义，明确其为物质特性之一； 2．掌握比热容实验探究方法，能科学分析“比较不同物质吸热能力”的实验设计； 3．灵活运用公式Q=cmΔt进行热量计算，并解释生活现象。 1．实验探究题常考查控制变量法应用，如“相同质量、相同加热条件”等实验设计； 2．计算题重点考查热量计算，常结合水比热容大的特性命题； 3．选择题常分析比热容应用，如“暖气用水作介质”的原理； 4．命题趋势出现结合图像分析物质吸热能力差异。 5．热机的工作原理 1．清晰掌握热机的能量转化路径：化学能→内能→机械能； 2．熟练掌握汽油机四个冲程的工作过程、能量转化及特点； 3．准确区分汽油机与柴油机在构造、吸气冲程、点火方式等方面的差异。 1．选择题、填空题常考查冲程判断与能量转化，尤其聚焦压缩冲程和做功冲程； 2．计算题常考飞轮转速与做功次数的关系，如“2400r/min的汽油机每秒做功20次”类问题； 3．常结合四冲程示意图，考查气门状态与活塞运动方向的识别。 6．热机效率与能量守恒 1．深入理解热机效率定义，熟练运用效率公式×100%； 2．掌握提高热机效率的方法，认识能量守恒定律的应用； 3．能全面分析热机工作中的能量损失途径。 1．计算题常结合热值公式考查热机效率计算； 2．填空题常考查提高热机效率的措施，如“减少废气带走热量”等； 3．需注意效率计算中有用功与总能量区分及单位统一； 4．命题趋势结合环保理念，考查能量利用与节能措施。 知识点01内能的概念与影响因素 1．内能的概念：物理学中，物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能（填分子运动或相互作用相关的物理量）；一切物体在任何温度（填“任何温度”或“0℃以上”）下都具有内能，即使是0℃的冰块也有内能。 2．内能的影响因素（核心三因素）： 因素1：温度（影响分子热运动的剧烈程度，温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，内能越大）； 因素2：质量（影响分子的数量，质量越大，分子数量越多，总分子动能和势能越大，内能越大）； 因素3：物质的状态（如物质的状态变化，0℃的冰熔化成0℃的水，温度不变，但分子势能变化，内能增大）； 3．内能与机械能的区别： 内能是物体微观（填“微观”或“宏观”）层面的能量，与分子的热运动和相互作用有关，所有（填“所有”或“部分”）物体都有内能； 机械能是物体宏观（填“微观”或“宏观”）层面的能量，与物体的质量、速度和位置有关（如动能与速度相关，重力势能与高度相关），静止在地面的物体机械能可能为零，但内能不为零（填“不为零”或“为零”）； 4．实例判断：分析下列情景中物体内能的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： ①一杯水从20℃加热到80℃（质量不变）——内能增大（解析：质量不变，温度升高，分子动能增大，内能增大）； ②一块冰熔化成同温度的水（质量不变）——内能增大（解析：温度不变，分子动能不变，但状态变化，分子势能增大，总内能增大）； ③一瓶氧气用去一半（温度、状态不变）——内能减小（解析：温度、状态不变，分子动能和势能不变，但质量减小，分子数量减少，总内能减小）； 知识点02改变内能的两种方式 1．改变物体内能的两种基本方式：热传递和做功（填两种方式名称），这两种方式在改变物体内能的效果上是等效（填“等效”或“不等效”）的，都能使物体内能发生变化。 2．方式一：热传递 定义：热量从高温物体（填“高温物体”或“低温物体”）转移到低温物体（填“高温物体”或“低温物体”）的过程，叫做热传递； 发生条件：物体间存在温度差（填“质量差”或“温度差”），若温度相同，热传递停止； 热量概念：在热传递过程中，转移（填“转移”或“转化”）的内能多少叫做热量，用符号Q表示，单位是焦耳（J）（与功的单位相同）； 热传递的三种形式：热辐射（如晒太阳取暖）、热传导（如烧水时锅底变热）、热对流（如暖气片散热）； 内能变化：物体吸收热量，内能增大；放出热量，内能减小（填“增大”“减小”或“不变”）； 3．方式二：做功 本质：通过能量转化（填“能量转移”或“能量转化”）改变内能，即其他形式的能与内能相互转化； 常见实例： ①外界对物体做功：如压缩空气做功（活塞压缩空气，空气内能增大，温度升高）、摩擦生热（双手搓动，机械能转化为内能，手的内能增大）； ②物体对外界做功：如气体膨胀做功（试管内水蒸气推动塞子，水蒸气内能减小，温度降低）； 内能变化：外界对物体做功，物体内能增大；物体对外界做功，物体内能减小（填“增大”“减小”或“不变”）； 4．两种方式的区别与联系： 区别：热传递是内能的转移（填“转移”或“转化”，内能从一个物体到另一个物体）；做功是内能与其他形式能的转化（填“转移”或“转化”，如机械能与内能的转化）； 联系：都能改变物体的内能，且效果等效； 5．实例判断：判断下列情景中改变内能的方式（填“热传递”或“做功”）： ①用热水袋取暖——热传递（解析：热水袋（高温）向手（低温）转移内能，无能量转化）； ②钻木取火——做功（解析：克服摩擦做功，机械能转化为内能，使木头温度升高）； ③冬天对手哈气，手变暖和——热传递（解析：呼出的热气（高温）向手（低温）传递热量）； ④打气筒给自行车打气，筒壁发热——做功（解析：活塞压缩空气做功，同时活塞与筒壁摩擦做功，机械能转化为内能）； 知识点03热量与热值 1．热量的概念与特性： 定义：在热传递（填“热传递”或“做功”）过程中，物体转移的内能多少叫做热量，用符号Q表示； 单位：与功、内能的单位相同，均为焦耳（中文名称），符号为J； 关键特性：热量是过程量（填“过程量”或“状态量”），仅能描述“吸收”或“放出”的多少，不能说“物体含有热量”或“具有热量”（如“一杯水含有500J热量”的表述错误）； 2．燃料的热值（核心概念）： 定义：单位质量（或单位体积）的燃料完全燃烧（填“完全燃烧”或“不完全燃烧”）时所放出的热量，叫做这种燃料的热值，用符号q表示； 物理意义：反映燃料放热能力的特性（如汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，表示“1kg汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×10⁷J”）； 特性：热值是燃料本身的属性，与燃料的质量、体积（填“质量”“体积”或“种类”）无关，仅由燃料种类决定（如1kg煤和10kg煤的热值相同）； 单位：固体、液体燃料常用单位为焦耳每千克（符号：J/kg），气体燃料常用单位为焦耳每立方米（符号：J/m³）； 3．燃料放热公式（期中必考）： 固体、液体燃料（已知质量m）：Q=mq（Q为放出的热量，m为燃料质量，q为燃料热值）； 气体燃料（已知体积V）：Q=Vq（Q为放出的热量，V为燃料体积，q为燃料热值）； 注意：公式应用的前提是燃料完全燃烧，若燃烧不完全，实际放热会小于（填“大于”“小于”或“等于”）计算值； 4．实例计算： ①完全燃烧2kg热值为3×10⁷J/kg的煤，放出的热量Q=2kg×3×10⁷J/kg=6×10⁷J； ②某家庭使用热值为8×10⁷J/m³的天然气，完全燃烧0.5m³天然气，放出的热量Q=0.5m³×8×10⁷J/m³=4×10⁷J； 5．能量转化：燃料燃烧过程中，化学能转化为内能（如煤炭燃烧供暖，化学能转化为内能）； 知识点04比热容的探究与计算 1．比热容的概念（物质核心特性）： 定义：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，用符号c表示； 物理意义：反映物质吸热（或放热）能力的特性（如水的比热容为4.2×10³J/(kg・℃)，表示“1kg水温度升高1℃时吸收的热量为4.2×10³J”）； 特性：比热容是物质本身的属性，与物质的质量、温度变化量（填“质量”“温度变化量”或“种类”）无关，仅由物质种类和状态决定（如1kg水和5kg水的比热容相同，冰和水的比热容不同）； 单位：国际单位为焦耳每千克摄氏度（符号：J/(kg・℃)），读作“焦耳每千克摄氏度”； 2．实验探究：“比较不同物质的吸热能力”（期中必考实验） 实验目的：探究不同物质（如水和食用油）吸收相同热量时，温度变化是否相同，进而比较吸热能力； 实验方法： ①控制变量法：控制两种物质的质量、初温（填“质量”“初温”或“种类”）相同、加热方式（如用相同酒精灯）相同（保证相同时间吸收热量相同），改变物质种类； ②转换法：通过比较“相同时间内物质温度的变化”判断吸热能力（吸收相同热量时，温度变化越小，吸热能力越强）； 实验器材：两个相同的酒精灯、两个烧杯、天平（测质量）、温度计（测温度）、秒表（测加热时间）、水和食用油； 实验现象：加热相同时间（吸收相同热量），食用油的温度变化比水大（填“大”或“小”）； 实验结论：水的吸热能力比食用油强（填“强”或“弱”），即水的比热容比食用油大； 3．比热容计算公式（期中核心公式）： 基本公式：Q=cmΔt（Q为吸收或放出的热量，c为比热容，m为质量，Δt为温度变化量，Δt=|t末-t初|）； 吸热公式（温度升高）：Q吸=cm(t末-t初)（t末>t初，Δt=t末-t初）； 放热公式（温度降低）：Q放=cm(t初-t末)（t末<t初，Δt=t初-t末）； 注意：公式应用需保证单位统一（c：J/(kg・℃)，m：kg，Δt：℃，Q：J）； 4．比热容的应用（生活实例）： ①暖气片中用水作介质：利用水的比热容大，在降低相同温度时，能放出更多热量； ②汽车水箱用水降温：利用水的比热容大，在升高相同温度时，能吸收更多热量； ③沿海地区昼夜温差比内陆小：因为水的比热容比砂石大，白天吸收相同热量时，水升温慢；夜晚放出相同热量时，水降温慢。 知识点05热机的工作原理 1．热机的基本概念： 定义：热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的机器（如汽油机、柴油机、蒸汽机等）； 能量转化路径：燃料燃烧（化学能→内能）→内能推动活塞做功（内能→机械能）； 常见类型：汽油机（常用于汽车、摩托车）和柴油机（常用于卡车、拖拉机），两者均属于内燃机（燃料在气缸内燃烧）； 2．汽油机的构造（四冲程核心部件）： 主要部件：气缸、活塞、连杆、飞轮、火花塞（用于点燃混合气，汽油机特有）、进气门、排气门； 工作循环：汽油机一个工作循环包括4个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成一个循环，飞轮转动2圈，对外做功1次（期中必考关系）； 3．汽油机四冲程特点（期中核心考点）： 冲程名称 进气门状态 排气门状态 活塞运动方向（填“上行”或“下行”） 能量转化 关键特点 吸气冲程 打开 关闭 下行 无能量转化 吸入汽油和空气的混合物（汽油和空气的混合物） 压缩冲程 关闭 关闭 上行 机械能→内能 混合气被压缩，温度升高 做功冲程 关闭 关闭 下行 内能→机械能 火花塞点火，燃气推动活塞做功（唯一对外做功的冲程） 排气冲程 关闭 打开 上行 无能量转化 排出废气 （期中选择题、填空题高频考查“冲程判断”，关键看“气门状态+活塞运动方向”，如“两气门关闭、活塞下行”必为做功冲程；易错点是“压缩冲程与做功冲程的能量转化混淆”，需明确“压缩是机械转内能，做功是内能转机械”） 4．飞轮转速与做功次数计算（期中计算题高频）： 规律：飞轮转速（r/min）→换算为每秒转速（r/s）→每秒完成的工作循环数=每秒转速÷2→每秒对外做功次数=每秒工作循环数（1个循环做功1次）； 实例：某汽油机飞轮转速为3000r/min，则每秒转速为50r/s（3000÷60=50），每秒完成25个工作循环（50÷2=25），对外做功25次； 5汽油机与柴油机的区别（期中选择题高频）： 对比项目 汽油机 柴油机 构造差异 有火花塞 有喷油嘴（无火花塞） 吸气冲程吸入物质 汽油和空气的混合物 空气（无汽油） 点火方式 点燃式（火花塞点火） 压燃式（压缩空气使柴油自燃） 适用场景 小汽车、摩托车（轻便） 卡车、拖拉机（大功率） （教材12.5节“柴油机”板块对比两者差异，期中易错点是“柴油机吸气冲程吸入物质”（仅空气，柴油由喷油嘴后期喷入），避免误填“柴油和空气混合物”） 知识点06热机效率与能量守恒 1．热机效率的概念（核心定义）： 定义：热机工作时，有用功（W有）与燃料完全燃烧放出的总能量（Q放）的比值，叫做热机的效率，用符号η表示； 本质：反映热机能量利用程度的物理量，效率越高，说明燃料能量的利用率越高； 取值范围：由于总有能量损失（如废气带走热量），热机效率始终小于100%（填“大于”“小于”或“等于”），且无单位（用百分数表示）； 2．热机效率的计算公式（期中计算题必考）： 基本公式：（用W有、Q放表示）； 关联公式：结合燃料放热公式（Q放=mq或Q放=Vq），可推导为： ①固体、液体燃料：（W有为有用功，m为燃料质量，q为燃料热值）； ②气体燃料：（V为燃料体积）； 有用功计算：热机对外做的有用功通常为机械功，可通过W有=Fs（F为牵引力，s为行驶距离）或W有=Pt（P为功率，t为工作时间）计算； 3．能量守恒定律（物理学基本定律）： 内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变； 热机中的能量转化：燃料化学能→内能（废气、散热、摩擦损失）+机械能（有用能量），总能量守恒，但有用能量仅占一部分； 实例验证：冬天用暖气取暖，内能从暖气转移到空气，总能量不变；电灯发光，电能转化为光能和内能，总能量不变； 4．热机效率低的主要原因（期中选择题高频）： ①废气带走大量热量（热机损失能量的主要途径，约占总能量的60%~70%）； ②热机部件散热损失能量（如气缸散热）； ③机械摩擦消耗能量（如活塞与气缸间的摩擦）； 5．提高热机效率的方法（期中填空题高频）： ①改进燃料燃烧方式，使燃料更充分燃烧（减少未燃烧燃料损失）； ②减小机械摩擦（如给部件加润滑油）； ③利用废气的余热（如用废气加热水或空气）； ④设计更合理的热机结构（如增加散热片优化散热）； 题型一 温度、热量和内能 解｜题｜技｜巧 温度、内能、热量的关系 热量(Q)：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。(物体含有或具有多少热量的说法是错误的)； 温度、内能、热量之间的关系： （1）物体温度升高，内能一定增大，但不一定吸收热量，因为做功也可以使物体的内能增大； （2）物体内能增大，温度不一定升高，也不一定吸收热量，因为内能增大有可能是因为状态改变造成的，做功也可以使物体的内能增大； （3）物体吸收热量，内能一定增大，但温度可能升高，也可能不变，因为吸收热量有可能改变物体的状态。 （4）温度、热量与内能的关系（热量是一个过程量，一般说传递热量；内能是一个状态量一般说具有内能；温度是一个状态量，一般说升高或者降低温度） 【典例1】关于温度和热量下列说法中正确的是（　　） A．温度高的物体放出的热量多 B．在热传递过程中，物体温度升高时，一定要吸收热量 C．两个物体升高相同的温度，吸收的热量一定相同 D．温度高的物体具有的热量多 【答案】B 【解析】A．物体放热的多少与物质的比热容、质量、降低的温度有关，温度高不一定放出的热量多，故A错误； B．在热传递过程中，吸热物体温度升高，放热物体温度降低，故B正确； C．物体吸收热量的多少与物质的比热容、质量、升高的温度有关，升高相同的温度吸收的热量不一定相同，故C错误； D．热量是热传递过程中转移的那部分内能，是过程量，不能说物体具有多少热量，故D错误。 故选B。 【变式1】关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．温度越高的物体所含的热量越多 B．物体温度为0℃时内能为零 C．物体温度升高，可能是从外界吸收了热量 D．热量可以自动地从内能低的物体转移到内能高的物体 【答案】C 【解析】A．热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，热量不是状态量，不能说含有或者具有热量，故A错误； B．物体的温度为0℃时，物体内部的分子仍然在做无规则运动，其内能不为零，故B错误； C．物体的温度升高，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对它做了功，故C正确； D．内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，与物体的质量、温度有关，当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同，所以热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，故D错误。 故选C。 【变式2】（多选题）下列说法中错误的是（　　） A．物体的内能增加，它一定吸收了热量 B．物体的温度不变，它的内能可能变大 C．热值越大的燃料，燃烧时放出的热量就越多 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移 【答案】ACD 【解析】A．物体的内能增加，可能通过热传递的方式吸收热量使内能增加，也有可能通过做功的方式使内能增加，故A错误，符合题意； B．物体的温度不变，可能会吸收热量使内能增大，例如晶体熔化过程，温度不变，内能增大，故B正确，不符合题意； C．由Q=mq可知，燃料燃烧时放出的热量与燃料的质量也有关，故C错误，符合题意； D．热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，可能从内能大的物体向内能小的物体传递，因为内能大的物体温度不一定高，故D错误，符合题意。 故选ACD。 题型二 内能的改变 解｜题｜技｜巧 1．内能的改变 改变物体内能的两种方法：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。 热量总是自发地从高温物体转移到低温物体： a．高温物体内能减小，温度降低，放出热量； b．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。 2．改变内能的方式：做功和热传递 【典例1】以下描述中的“发热”现象，其改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．锯木头锯条发热 B．阳光下路面发热 C．铁丝反复弯折后发热 D．搓手时手掌发热 【答案】B 【解析】A．用锯条锯木头时锯条发热，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能； B．阳光下路面发热，路面从阳光中吸收热量，是通过热传递的方式改变物体的内能； C．反复弯折铁丝时，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能； D．搓手时手掌发热，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能； 综上分析可知，改变内能的方式与其他三个不同的是B。 【变式1】下列关于物体的温度和内能说法正确的是（　　） A．温度越高的物体，内能越大 B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能 C．物体运动的速度越快，内能越大 D．﹣20℃的冰块没有内能 【答案】B 【解析】A．物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系，温度高的物体，其内能不一定大，故A错误； B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的，故B正确； C．内能是组成物体的所有分子热运动时具有的分子动能和分子势能得到总和，与物体运动的速度无关，故C错误； D．一切物体都具有内能，故D错误。 故选B。 【变式2】如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其它三项不同的是（    ） A．  给水加热 B．  压缩空气 C．搓手取暖 D．  钻木取火 【答案】A 【解析】A．给水加热是内能从锅传递给水，是利用热传递方式改变物体内能； B．压缩空气做功，使内部空气内能增加，温度升高，机械能转化为内能，是利用做功的方式改变物体的内能； CD．搓手取暖、钻木取火是克服摩擦力做功，由机械能转化为内能，是利用做功的方式改变物体的内能； 综上，A选项改变物体内能方式和其它不同，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 题型三 比热容 解｜题｜技｜巧 比热容的特性及应用 【典例1】现有同种材质的甲、乙两金属球，它们的质量和温度都一样。将甲球投入一杯热水中，充分混合后，水的温度降低了t1；取出甲球将乙球投入此杯热水中，充分混合后，又使水的温度降低了t2(混合过程中无热量损失)。则（ ） A．t1=t2　　　　B．t1>t2　　　　C．t1<t2　　　　D．无法判断 【答案】B 【解析】设金属球的初温是t01，水的初温是t02，水中投入甲球后水的末温是t01-t02，水中投入乙球后水的末温是t01-t1-t2，甲球升高的温度是t02-t1-t01，乙球升高的温度是t02-t1-t2-t01，甲球吸收的热量：Q甲=cm(t02-t1-t01)，乙球吸收的热量：Q乙=cm(t02-t1-t2-t0)，因为t02-t1-t01>t02-t1-t2-t0，所以Q甲>Q乙，不计热量损失，投入甲球时水放出热量比投入乙球时放出热量多，所以投入甲球时水的温度变化量大，即t1>t2。故选B。 【变式1】质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容，。下列说法中（　　）    ①甲物质是水 ②0~12min乙温度降低了20℃ ③0~12min甲放出了的热量 ④乙物质的比热容为 A．只有①②正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有①④正确 【答案】D 【解析】①时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图像可知，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据Q放=cmΔt可知，在质量相等、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，甲液体的比热容大，若A、B两种液体中，一种物质是水，则一定是甲物质，故①正确； ②由图可知，0~12min乙的温度从60℃降低至20℃，所以乙的温度降低 Δt乙=60℃-20℃=40℃ 故②错误； ③0~12min甲放出的热量 Q水放=c水m水Δt甲=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(60℃-40℃)=4.2×104J 故③错误； ④由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m乙，而水和另种液体在相同时间内放出的热量相等，即Q水放=Q乙放，则 c水m水Δt甲=c乙m乙Δt乙 结合图像可得，0~12min水放出的热量，即另一种液体放出的热量 Q水放=Q乙放=4.2×104J 则另一种液体的比热容 故④正确，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式2】淡水资源的短缺已越来越成为制约社会发展的重要因素，从海洋里获取淡水，对解决淡水危机具有重要意义。用什么方法能除去海水中的盐得到淡水？小明进行了如图所示的实验，向大试管中加入的食盐水，组装好器材后，用酒精灯加热，一会儿看到小试管内出现淡化后的水。则加入的食盐水质量为 g；当食盐水从升高到的过程中，吸收的热量约为 J（不考虑食盐水质量的改变）。在淡化过程中，水蒸气变成水是 现象(填物态变化名称)。[食盐水比热容近似为，食盐水的密度取]    【答案】 10.3 2163 液化 【解析】[1]食盐水的密度为 食盐水质量为 [2]吸收的热量约为 [3]水蒸气变成水，即从气态变为液态，这个过程叫液化。 题型四 热机 解｜题｜技｜巧 1．汽油机和柴油机有何异同？ 汽油机 柴油机 不 同 点 构造（汽缸顶部） 火花塞 喷油嘴 吸气冲程（吸入物质） 汽油与空气 空气 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 低 高 应用 小型汽车、摩托车 载重汽车、大型拖拉机 相同点：①吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。②做功冲程将内能转化为机械能。压缩冲程将机械能转化为内能。③每完成一个工作循环，曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次，对外做功1次。 .2．判断四个冲程的方法 3．一个工作循环的相关结论 （1）一个工作循环包含四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转动两圈，对外做功一次。 （2）将机械能转化为内能的是压缩冲程。 （3）将内能转化为机械能的是做功冲程 （4）只有做功冲程对外输出功，其他三个冲程依靠飞轮惯性完成。 【典例1】在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解析】在汽油机的工作循环中，做功冲程将内能转化为机械能，提供动力，压缩冲程将机械能转化为内能，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式1】如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为 。    【答案】 压缩 1800 【解析】[1]图中的进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。 [2]四冲程汽油机在1s内对外做功15次，则汽油机1min做功900次，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以汽油机的飞轮1min内飞轮转1800次，即该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。 【变式2】某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa，飞轮在lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．汽油机每秒内完成30个冲程 B．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×l05J C．汽油机的功率为2025W D．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×l07N 【答案】C 【解析】A．由汽油机工作时，完成一个工作循环，飞轮转动2周，完成4个冲程，对外做功1次，可知当飞轮lmin转动1800周，即每秒钟转动30周，完成60个冲程，故A错误； BCD．由题可知，汽油机的汽缸活塞面积为 燃气对活塞的平均压力为 一个冲程活塞在汽缸中移动的距离为 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总功为 汽油机的功率为 故C正确，BD错误。 故选C。 题型五 热效率和热机效率 解｜题｜技｜巧 热效率和热机效率 （1） 热效率：，其中 Q有用指有效利用的热量，E指总能量。如果是炉子，则E为燃料完全燃烧放出的热量(E=Q总=qm)；如果是太阳能热水器，则E为太阳光照射到热水器上的总能量；如果是电热器，则 E为电流做功放出的热量(E=W=UIt)。 （2） 热机效率：，其中W有用指用来做有用功的能量，Q总指燃料完全燃烧释放的能量。 如何计算能量转化型热量计算题？ 【备注】无论是能量的转移型，还是能量的转化型，若无能量损失，则 Q吸=Q放=E太=W电（机） 若有能量的损失 Q吸=ηQ放=ηE太=ηW电（机） 上式中的η为转移或转化的效率。 【典例1】小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（　　）    A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多 B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为 C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为 D．酒精灯加热的效率为28% 【答案】B 【解析】A．由题意，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据可知水沸腾前，两杯水吸收的热量相等，为 且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为 所以整个过程，乙杯中的水吸收的热量更多，故A错误； B．由图可得，3分钟时乙杯中的水恰好沸腾，则吸收的热量为 故B正确； C．整个过程消耗的煤油完全燃烧放出的热量为 故C错误； D．在整个过程中，燃烧4g酒精所释放的热量为 可得酒精灯加热的效率为 故D错误。 故选B。 【变式1】一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4% 【解析】解：（1）汽车行驶的速度 （2）汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，牵引力 F=f=1380N 牵引力的功率 （3）牵引力做的功 W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J 汽车发动机的效率 【变式2】某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从升高到，水吸收的热量为 J，该柴火灶的热效率为 。[水的比热容是），这种千木柴的热值是] 【答案】 【解析】[1]5kg的水温度从升高到吸收的热量为 [2]1kg的干木柴完全燃烧放出的热量为 该柴火灶的效率 题型六 能量的转化和守恒 解｜题｜技｜巧 自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件 下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热，机械能转化为内能；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能…… 能量守恒定律：大量事实表明，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律（law of conservation of energy）。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能。 不少人曾经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，在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。能量守恒定律的发现，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另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。 【典例1】（多选题）下列有关能量转换的说法正确的是（　　） A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程 D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程 【答案】AB 【解题大招】A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程，故A正确； B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能，故B正确； C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程，故C错误； D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程，故D错误；故选AB。 【变式1】（多选题）关于内能及其利用，下列说法正确的是（　　） A．一切物体都具有内能 B．足球运动越慢，它的内能越小 C．冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能 D．热机的功率大，效率就一定高 【答案】AC 【解析】A．自然界中一切物体都是由分子和原子构成的，内能为分子动能和分子势能之和，所以一切物体都具有内能，故A正确； B．足球运动快慢，是机械能的大小变化，与内能大小无关，故B错误； C．冬天搓手取暖，将机械能转化为内能，所以是通过做功的方式改变内能，故C正确； D．热机的功率大，则做功快，与效率的高低无关，故D错误。 故选AC。 【变式2】如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（　　） A．太阳能汽车在行驶过程中不需要克服阻力做功 B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能 C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能 D．太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为机械能 【答案】C 【解析】A．太阳能电汽车在行驶过程需要克服空气阻力以及其他阻力，故A错误； B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，然后电能再转化为机械能，故B错误； C．由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，故C正确； D．太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为机械能，故D错误。 故选C。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 一、单选题 1．（24-25九年级上·河南许昌·期中）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．图甲是压缩冲程，是将内能转化为机械能 B．在一个工作循环中，活塞上下往复一次 C．图丙冲程中，汽缸内的内能减小、温度降低 D．图丁是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油 【答案】C 【详解】A．图甲是压缩冲程，活塞压缩气体做功，是将机械能转化为内能，故A错误； B．在一个工作循环中，活塞上下往复两次，故B错误； C．图丙冲程是做功冲程，燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，汽缸内的内能减小、温度降低，故C正确； D．图丁是汽油机的吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油和空气的混合物，故D错误。 故选C。 2．（24-25九年级上·河南许昌·期中）下列实例中，通过做功来改变内能的是 （　　） A．刚煮熟的鸡蛋放进冷水中，过一会儿鸡蛋就不再烫手 B．炒菜时，倒进热锅中的食用油，温度升高 C．铁丝反复不断地弯折时，温度升高 D．把盒装牛奶放进热水里，牛奶温度升高 【答案】C 【详解】A．刚煮熟的鸡蛋放在冷水中，鸡蛋的温度降低，是通过热传递改变物体的内能，故A不符合题意； B．炒菜时，倒进热锅中的食用油，温度升高，是通过热传递改变物体的内能，故B不符合题意； C．铁丝反复不断地弯折时，温度升高，是手对铁丝做了功，属于做功改变物体的内能，故C符合题意； D．把盒装牛奶放进热水里，牛奶温度升高，是通过热传递改变物体的内能，故D不符合题意。 故选C。 3．（24-25九年级上·河南许昌·期中）下列关于温度、内能、热量的说法正确的是 （　　） A．物体温度升高，内能一定增加 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．物体的内能增加，一定有外界对它做功 D．热量大的物体可以将热量传递给热量小的物体 【答案】A 【详解】A．物体温度升高，是内能增加的结果。故物体温度升高，内能一定增加，故A正确； B．物体吸收了热量，内能一定增大，温度不一定升高，如冰熔化，内能增加，温度不变，故B错误； C．改变物体内能的方式有做功和热传递，因此物体的内能增加，可能是外界对物体做了功，也可能是物体吸收了热量，故C错误； D．热量是过程量，不能说热量大（小）的物体。热传递是有方向的，总是由高温物体向低温物体以热量的形式传递，故D错误。 故选A。 4．（24-25九年级上·湖南邵阳·期中）混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车，即采用传统的热机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源。随着世界各国对环保要求越来越高，混合动力汽车所占比例越来越大，下列关于各种汽车说法正确的是（　　） A．热机在工作时尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 B．传统热机的吸气冲程吸入的都是空气和燃料的混合物 C．混动汽车的效率可能达到100% D．电动机在工作时相当于用电器 【答案】D 【详解】A．燃料的热值是燃料本身的一种固有属性，与燃料是否燃烧充分无关，故A错误； B．柴油机吸气冲程吸入的只有空气，故B错误； C．一切机械的效率都不能达到100%，只要使用机械，就有不可避免的额外功，故C错误； D．电动机的工作原理是将电能转化为机械能，与用电器的作用相同，故D正确。 故选 D。 二、填空题 5．（24-25九年级上·湖南永州·期中）“八月桂花遍地开”，人们闻到很浓的桂花香味道这属于 现象。热机工作时常用水降温，这是利用了水的 大的特性。火箭使用液态氢作燃料，这是因为液态氢的 大。 【答案】 扩散 比热容 热值 【详解】[1]人们闻到很浓的桂花香味道说明分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象； [2]热机工作时产生大量的热，这些热如果不迅速转移，就可能损害发动机，因此利用水的比热容大的特点，即相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，把这些热迅速吸收，使热机的温度不致升得太高； [3]火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 6．（23-24九年级上·湖北恩施·期中）“长征六号”运载火箭采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，燃气的 能转化为火箭的 能。 【答案】 内 机械 【详解】[1][2]液氧煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，将燃气的内能转化为火箭的机械能，使火箭起飞。 7．（24-25九年级上·河南周口·期中）2024年2月29日，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将卫星送入预定轨道。火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的 大。 【答案】热值 【详解】火箭在发射时选用液态氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，由可知完全燃烧相同质量的燃料时，液态氢可以释放出更多的热量。 8．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期中）食物也是一种燃料，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这个过程没有火焰，但 能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 （选填“内能”“热量”或“热值”）的含义相似。 【答案】 化学 热值 【详解】[1]营养成分在人体细胞里与氧结合进行化学反应，化学能转化为内能。 [2]某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，表示完全吸收100mL该种牛奶可以获得360kJ的热量，所以其中“能量”的含义与热值的含义相似。 9．（24-25九年级上·四川成都·期中）用水循环带走汽油机产生的热量，是利用水的 较大的特性。加热1千克水，使其温度上升2℃。这个过程中水吸收热量为 J（水的比热容为） 【答案】 比热容 【详解】[1]汽油机的散热器用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。 [2]水吸收的热量为 三、实验题 10．（24-25九年级上·湖南永州·期中）图1是“比较不同物质吸热的情况”的实验装置。 (1)两个相同的烧杯中分别装有 （选填“质量”或“体积”）相等的水和食用油； (2)选用两个相同规格的电加热器加热，目的是使水和食用油在相等的时间内 ；（选填“吸收的热量相同”或“升高的温度相同”） (3)图2中能合理反映该实验结果的图像是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 【答案】(1)质量 (2)吸收的热量相同 (3)乙 【详解】（1）液体的温度变化与质量的大小有关，根据控制变量法可知，比较不同物质吸热的情况，要求两个相同的烧杯中分别装有质量相等的水和食用油。 （2）用两个相同规格的电加热器加热，在相同的时间内发出的热量是相同的，则液体吸收的热量也是相同的，所以目的是使水和食用油在相等时间内吸收的热量相同。 （3）加热时间相同，相同质量的水和食用油吸收相同的热量，因水的比热容大，由可知，水的温度变化小，故图2中能合理反映该实验结果的图像是乙。 11．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）在热学实验中： (1)可用相同的酒精灯分别给水和煤油加热，如图甲所示，以探究水和煤油的吸热能力： ①实验装置应按 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序组装。 ②在两个相同的烧杯中应加入初温和 （选填“质量”或“体积”）相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ； ③水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是 ； (2)如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，可用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量 （选填“相等”或“不等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中。分别给烧杯加热直到酒精和碎纸片完全燃烧。通过比较 （选填“加热时间”或“温度计升高的示数”）来比较酒精和碎纸片热值的大小。 【答案】(1) 自下而上 质量 吸收相同的热量 水 (2) 相等 温度计升高的示数 【详解】（1）[1]由于需要用酒精灯的外焰加热，所以实验装置应按自下而上的顺序组装。 [2][3]为了达到实验目的前提条件是：在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油，选取相同的酒精灯可以在相同的时间内提供的热量相同，使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同。 [4]如乙图所示，在质量和吸收热量(加热的时间)相同时，b物质升高的温度较多，b物质吸热能力弱，a物质升高的温度较少，a物质吸热能力强，水的吸热能力强，所以a物质是水。 （2）[1]燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制燃料的质量相同。 [2]将酒精和碎纸片放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较升高的温度比较热值的大小，升高的温度比较多，说明该燃料的热值较大。 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 一、填空题 1．（24-25九年级上·河南郑州·期中）摩擦焊接是一种节能、环保的金属焊接技术，如图，在摩擦焊接过程中，两个焊接头高速旋转，相互摩擦使接头处温度升高，内能 （选填“增大”“不变”或“减小”），这是通过 方式改变焊接头内能的。 【答案】 增大 做功 【详解】[1][2]摩擦焊接时，焊接面要克服摩擦做功，消耗机械能转化为内能，使焊接面的内能增加、温度升高，这是通过做功的方式改变焊接头内能的。 2．（24-25九年级上·江西九江·期中）焦炭的热值是，完全燃烧200g的焦炭放出的热量为 J。内燃机的一个工作循环中，有 次内能与机械能相互转化的过程。 【答案】 2 【详解】[1]完全燃烧200g的焦炭放出的热量为 [2]内燃机的一个工作循环中，在压缩冲程中将机械能转化为内能，在做功冲程中将内能转化为机械能，有2次内能与机械能相互转化的过程。 3．（24-25九年级下·广西百色·期中）李时珍的著作《本草纲目》中有关于琥珀鉴别的记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”的过程将 能转化为琥珀的内能；“以布拭热”是通过 的方式改变琥珀内能。 【答案】 机械 做功 【详解】[1][2]当以布擦拭琥珀时，布与琥珀之间存在摩擦力，人施加力使布相对琥珀运动，克服摩擦力做功，消耗的是机械能，琥珀吸收能量后温度升高，内能增加，所以是机械能向内能的转化，这是通过做功的方式改变琥珀内能。 4．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）小丽家的电热水器装有50kg水，将水从50℃加热到 70℃，水增加的内能是 J，这是通过 的方式改变水的内能。用去一半水后，热水器中水的比热容 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 热传递 不变 【详解】[1]根据公式可知，水增加的内能为 [2]改变物体的内能的方式有做功和热传递，热传递现象发生在温度不同的物体之间，所以热水器通过热传递（加热元件将热量传递给水）的方式增加水的内能，使水温升高。 [3]比热容是物质的一种特性，只与物质的种类及状态有关，与物质的质量大小无关，用去一部分水，热水器中水的比热容不变。 二、实验题 5．（24-25九年级上·四川绵阳·期中）在研究物质的吸热能力的实验时，用同一电加热器加热某种物质，使其从固态变为液态，直至沸腾，整个过程物质的温度与时间关系图像如图所示，则： (1)4~11min内，第5min的内能 第8min的内能。（选填“大于”、“小于”或“等于”） (2)该物质在 态时比热容较大。（选填“固”或“液”） (3)0~4min内的分子作用力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）19~26min内的分子作用力。 【答案】(1)小于 (2)液 (3)大于 【详解】（1）在4~11min时间段，物体要吸收热量，内能就会增加，所以第5min的内能小于第8min的内能。 （2）由图像可知，相同质量的物体处于固态时升温较快，处于液态时升温较慢，据此可以判断该物质在液态时比热容较大。 （3）在4~11min时间段，物质处于固液共存态；0~4min内物质处于固态，分子作用力较大；在19~26min内，物质处于沸腾过程中，由液态变为气态，因此分子作用力较小，因此0~4min内的分子作用力大于19~26min内的分子作用力。 6．（24-25九年级上·福建泉州·期中）小涵了解到有种说法“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”。她进行了如图所示实验： 在甲、乙两个相同的瓶子中装入等体积的热水， 用两层灰色薄棉布包裹着甲瓶（内层紧贴， 外层相对宽松），用一层灰色厚棉布紧贴包裹着乙瓶，用数显温度计测量瓶中热水的温度， 测得有关数据如表所示。 室温： 25.0℃ 时间/ min 0 20 40 60 80 甲瓶水温/℃ 61.0 56.6 63.5 50.9 48.5 乙瓶水温/℃ 61.0 55.6 52.3 49.0 45.7 (1)如表中有一个温度值记录错误，该错误的温度值是 ℃。水温会先降到41.0℃的是 瓶。 (2)根据表格数据推断瓶子的保温性能， 如果把瓶中的热水换成冰块， 瓶中的冰块熔化较慢。分析实验结果， 可猜想“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”的原因可能是两件薄衣服中间有 。 (3)请写出一个生活中与你的猜想相符合的例子： 。 【答案】(1) 63.5 乙 (2) 甲 空气 (3)羽绒服很蓬松，中间有很多空气，由于空气是热的不良导体，可有效防止身体的热量的散失 【详解】（1）[1]随着时间的增加，水的温度逐渐降低，所以甲瓶水40min时的温度63.5℃是错误的。 [2]由表格数据知乙瓶水的温度降低的快，水温会先降到41.0℃。 （2）[1][2]由表格数据知甲瓶水的温度降低的慢，说明甲瓶保温性能好，如果把瓶中的热水换成冰块，甲瓶中的冰块熔化较慢，说明在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖，由于空气是热的不良导体，所以两件薄衣服中间有空气可能是在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖的原因。 （3）羽绒服很蓬松，中间有很多空气，由于空气是热的不良导体，可有效防止身体的热量的散失。 7．（24-25九年级上·河南周口·期中）在“比较酒精和碎纸片的热值”实验中，某小组用如图甲所示的装置进行实验，图中燃烧皿、烧杯a和b、温度计均完全相同，酒精和碎纸片质量相同，烧杯中盛有等量水。实验时，点燃放在燃烧皿中的酒精和碎纸片，通过石棉网给烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全烧尽。 (1)小组根据记录的各个时刻a、b烧杯中水的温度，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断 的热值较大。 (2)实验后，小组同学算出了酒精的热值。但对比物理书上的酒精热值，发现计算出的热值小了很多，这是因为： 。 （写出一个即可） 【答案】(1)酒精 (2)酒精不可能完全燃烧（或酒精燃烧放出的热量不可能被水完全吸收） 【详解】（1）由图乙可知，酒精和碎纸片完全燃烧时，烧杯a中水的温度升高的较多，说明质量相同的酒精和碎纸片完全燃烧后，酒精放出的热量多，因此酒精的热值较大。 （2）在此实验中，酒精不可能完全燃烧（或酒精燃烧放出的热量不可能被水完全吸收），如果根据水温的变化来计算纸片和酒精的热值是很不准确的，计算出的热值会偏小。 三、计算题 8．（24-25九年级上·湖南永州·期中）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10L的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为，水的密度为，煤的热值约为。求： (1)经过6min的加热，水所吸收的热量； (2)煤完全燃烧产生的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图知，经过6min时间加热，水升高，根据，可知水的质量 水吸收的热量 （2）已知煤的质量和热值，煤完全燃烧产生的热量 （3）煤炉烧水时的热效率 期中综合拓展练（测试时间：5分钟） 一、填空题 1．（24-25九年级上·新疆阿克苏·期中）人们在端午节有食用咸鸭蛋的习俗。咸鸭蛋制作方法之一是将鸭蛋放在盐水中，过一段时间就会变咸，这是一种 现象，煮咸鸭蛋升温的过程中，其内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。用炉火加热一壶水，水的温度升高了10℃，这是通过 方式改变其内能；若水的质量为2kg，水吸收的热量为 J，水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相似。人们选用水作为汽车发动机的冷却剂，这样做是因为水的 较大。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 扩散 增大 热传递 做功 比热容 【详解】[1]将鸭蛋放在盐水中，过一段时间就会变咸，这是一种扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [2]煮咸鸭蛋升温的过程中，鸭蛋吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递改变内能的。 [3]用炉火加热一壶水，水的温度升高，内能增大，是通过热传递改变内能的。 [4]水吸收的热量为 [5]水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似，均是内能转化为机械能。 [6]人们选用水作为汽车发动机的冷却剂，这样做是因为水的比热容较大，与等质量的其它物质相比，升高相同温度时水吸收的热量更多。 2．（24-25九年级上·江西南昌·期中）小明参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 J/ kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将 （选填“变大”“变小”或“不变”） 。 【答案】 不变 【详解】[1]干木柴的热值为 [2]热值是燃料的特性，其大小只与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值不变。 3．（24-25九年级上·河南许昌·期中）用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 【答案】 相同 5:2 【详解】[1]用相同的电加热器分别加热质量相同的不同种液体，相同时间电加热器放出的热量相同，两种液体吸收的热量也相同；由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量相同。 [2]水在20min内水从20℃升高到98℃，吸收的热量为 [3]另一种液体用时8min，温度变化与水用时20min的温度变化相同，相同时间内水和另一种液体吸收的热量相同，设1min水和另一种液体吸收的热量为Q，水和另一种液体吸收的热量之比 两种液体的质量相同，升高的温度相同，水和另一种液体的比热容之比是 4．（24-25九年级上·江苏泰州·期中）图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 【答案】 降低 A 不变 75 【详解】[1]膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低。 [2]此过程发生的能量转化是内能转化为机械能，图乙中的内燃机A是做功冲程，进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，B图是进气门、排气门关闭，压缩气体，对气体做功，将机械能转化为内能。 [3]某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 每秒钟飞轮转了50r，一个工作循环，四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，故每秒钟飞轮转了50r，一共25个工作循环，对外做功25次。若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 [4]热值是热量完全燃烧放出的热量与质量之比，热值与种类有关，与燃烧充分程度无关，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将不变。 [5]若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%，则获得的机械能为 如果能把内燃机效率提高1%，获得相同的机械能，所需汽油完全燃烧放出的热量为 一辆汽车所需的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油体积为 二、实验题 5．（22-23九年级上·广西桂林·期中）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。 三、计算题 6．（24-25九年级上·江苏苏州·期中）1860年法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率达到了30%，后经多年发展汽油机的效率多在28%-33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 40cm2， 活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 1.0×106Pa,"飞轮的转速是2400r/ min。求: (1)这种汽油机燃气对活塞的平均压力； (2)这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）； (3)如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少 kg?（结果保留一位小数，汽油的热值为 4.6×107J/kg） 【答案】(1)4000N (2)4800W (3)5.6kg 【详解】（1）燃气对活塞的平均压力 （2）四冲程汽油机飞轮每转2圈做功1次。飞轮转速为2400r/min，每分钟做功次数为次 每次做功 总功功率 （3）汽车行驶时间 四个缸总功率 总机械功 汽油燃烧放热 消耗汽油质量 四、综合题 7．（24-25九年级上·江苏镇江·期中）如图是一个太阳能供暖蓄热系统。集热板白天接收太阳辐射，将太阳能转化为内能，通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！” 下表是该系统某一天的数据（为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理）。［水的比热容为，水的密度为］ 光照时长 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） 10h (1)内能在“热交换器”处发生转移的条件是 。 (2)若系统的平均能量转化效率为60%（存储进蓄水箱的内能与集热板接收到的光能之比），则蓄水箱中的水在这一天里获得的内能是多少？ (3)这些内能一方面通过蓄水箱对县城用户全天持续供暖，另一方面使箱内水温升高。若系统蓄水箱内原来有38℃的水，则经过这一天的日照、全天持续供暖后，蓄水箱内最终的水温是多少？ (4)假设接下来为连续阴雨天气，县城完全使用蓄水箱存储的内能供暖。根据供热标准，用户的进水温度不低于40℃。请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否可以为县城用户按标准持续供暖2天？ 【答案】(1)有温度差 (2) (3)48℃ (4)可以 【详解】（1）热传递是指由于温度差引起的热能传递现象，它的唯一条件是存在温度差。 （2）集热板接收的太阳辐射能量为 则蓄水箱中的水在这一天里获得的内能是 （3）通过蓄水箱对用户全天持续供暖后剩余 蓄水箱内水的质量 蓄水箱内水温升高 蓄水箱内最终的水温是 （4）蓄水箱储存的内能 3天需要的热量 则，蓄水箱储存的内能可以为县城用户按标准持续供暖2天。 五、科普阅读题 8．（24-25九年级上·广东东莞·期中）阅读短文，回答问题。 涡轮喷气发动机 2023年5月28日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机，如图甲，历时2h从上海到北京，开启了首次商业载客飞行。 如图乙所示，为客机使用的轴流式涡轮喷气发动机，其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，使进入进气道的气体全部通过可调管道，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作。 客机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如下表，其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比；推进效率指推力克服空气阻力所做的功与其获得的机械能之比。 热效率 40% 推进效率 60% 航空燃油热值q (1)涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时用 方式改变空气的内能（选填“做功”或“热传递”），这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温高压气流推动涡轮；此过程的能量转化相当于热机的 冲程； (2)关于涡轮喷气发动机，下列说法不正确的是______（多选）； A．进气道中吸入的是空气 B．燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动 C．燃烧室中，内能转化为机械能 D．尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功 (3)机舱内先进的“呼吸系统”使飞机在万米高空时，能将机外-50℃下的冷空气不断压缩，使送入舱内的空气温度达到50℃以上。为确保机舱内的温度维持体感舒适值，机上空调需要不断 （选填“加热”或“制冷”）； (4)已知，涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航一小时的过程中，需要消耗 kg的航空燃油； (5)涡轮喷气发动机使混合气体压缩后在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反映混合气体温度随时间而变化的是图______。 A． B． C． D． 【答案】(1) 做功 做功 (2)BC (3)制冷 (4)2160 (5)B 【详解】（1）[1]空气流过压气机时，被压气机的旋转叶片压缩 后进入燃烧室，因此旋转叶片对气体做功，气体的内能增大，所以用做功的方式改变空气的内能。 [2]四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能，这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，这一过程的能量转化，相当于热机工作时的做功冲程。 （2）A．根据题中信息可知进气道中吸入的气体是空气，故A正确，不符合题意； B．燃料耗尽后，不会产生高温高压气流，无法推动涡轮，故B错误，符合题意； C．燃烧室中，燃料燃烧，将化学能转化为内能，故C错误，符合题意； D．尾喷管中喷出的高速气流推进飞机前进，对飞机做功，故D正确，不符合题意。 故选BC。 （3）能将机外-50℃以下的冷空气不断压缩，导致送入舱内的空气温度达到50℃以上，由于人体正常体温约为37℃，人体感觉舒适的温度约25℃，所以机体上的空调要不断制冷，使舱内气压和温度达到舒适值。 （4）由图丙f—v2的图像可知，当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时，受到的阻力为3.6×104N，飞机受到推力和阻力是平衡力，所以推力 F=f=3.6×104N 在巡航1h的过程中克服阻力做的功 推进效率为60%，获得的机械能 热效率为40%，航空燃油完全燃烧放出的热量 需要航空燃油的质量 （5）从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；在做冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，燃气温度降低，所以混合气体温度随时间而变化先升高后降低，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3/3 学科网（北京）股份有限公司 $