内容正文:
第五讲 内能
(3年4考)
物理
知识梳理 夯基础
图说物理 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
核心实验 培素养
分层训练 提能力
物理
一、热量、比热容
1.热量:在热传递过程中,传递的热的多少。
2.比热容
(1)定义:一定质量的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比,用符号c表示。
(2)单位: 。
J/(kg·℃)
(3)应用:作冷却剂、取暖剂;调节气温。
(4)热量计算:Q吸= ;Q放= 。
cm(t-t0)
cm(t0-t)
物理
二、分子动理论
1.物质的构成:常见的物质是由 、 等构成的。人们通常以
m为单位来量度分子。
2.扩散现象:不同的物质在互相接触时彼此 对方的现象。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在 ,分子间存在 。
3.分子热运动:分子的运动跟 有关,温度越高,运动越 。
4.分子间的作用力:分子间同时存在着 和 。
分子
原子
10-10
进入
不停地做无规则的运动
间隙
温度
剧烈
引力
斥力
物理
三、内能
1.定义:构成物体的所有分子,其热运动的 与 的总和。单位是 (符号为 )。
2.影响因素:同一物体,在相同物态下,温度越高,分子热运动越 ,内能越 。温度降低,内能减少。物体的内能还与物质的质量、状态、种类等有关。
3.特点:一切物体,不论温度高低,都具有内能。
动能
分子势能
焦耳
J
剧烈
大
物理
4.改变内能的方式
(1)热传递
①发生的条件:两个物体要有 。
②判断方法:由 温物体转移到 温物体或从物体的 温部分转移到 温部分。
③实质:能的 ,即能的形式在转移的前后没有变化。
生活实例:用热水袋取暖、晒太阳、烧火、哈气取暖等。
高
温度差
低
高
低
转移
物理
(2)做功:外界对物体做功,物体的内能 ;物体对外界做功,物体的内能 。做功实质上是能量的 。
生活实例:钻木取火、搓手取暖等。
减少
增加
转化
物理
1.如图,抽掉玻璃板后,两个瓶子内的气体会混合在一起,这是 现象,它说明分子在不停地 。
扩散
做无规则运动
2.如图,两个铅柱没有被重物拉开,主要是由于铅柱的分子之间有 。
引力
物理
3.沿海地区昼夜温差比沙漠要小得多,这是因为水的 ;相等质量的海水与沙石吸收相同的热量, 的温度升高得少。
比热容大
海水
物理
1.(2024贵州)人类对物质结构的探索永无止境,如氧分子由氧原子构成,氧原子由原子核和核外电子构成,氧原子核又由质子和中子构成……下列微观粒子中空间尺度最小的是( )
A.氧分子 B.氧原子 C.氧原子核 D.质子
2.(2025贵州)原子核由质子和中子构成,质子和中子由夸克构成。由此可判断原子核、质子、中子、夸克这些微观粒子中,空间尺度最小的是
。
D
物质的结构(3年2考:2025.T10、2023.T4)
考点一
夸克
物理
3.(2025铜仁模拟)设计师选用“水”作汽车发动机冷却液,这是因为水的 较大,冷却效果好;水箱里有4 L水,吸收发动机缸体热量后,水温由20 ℃升高到90 ℃,吸收的热量是 J。[ρ水=1.0×
103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
比热容
比热容
考点二
1.176×106
物理
4.(2025铜仁江口县模拟)宁夏因多沙质土壤而盛产西瓜,这与其特殊的地理特征密切相关。沙质土壤比热容小,导致昼夜温差大,有利于西瓜糖分的积累。结合比热容的相关知识,解释宁夏沙质土壤昼夜温差大的
原因。
答案:比热容越小,物质在吸收或放出相同热量时,温度变化幅度越大;沙质土壤在白天受到太阳辐射时,吸收相同热量后温度升高更快、幅度更大;夜晚地面向外界散热时,沙质土壤放出相同热量后温度下降更快、幅度更大,所以沙质土壤昼夜温差大。
物理
5.(2025黔东南一模)宋代文学家王安石在《梅花》中写道:“墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来”。寒冬,梅花香气扑鼻而来,这是因为( )
A.分子之间存在引力
B.分子之间存在斥力
C.物质是由分子构成的
D.分子在不停地做无规则运动
分子动理论(3年1考:2025.T2)
考点三
D
物理
6.(2025贵州)将等量白糖分别放入同样多的热水和冷水中,在不搅拌的情况下,热水变甜得更快。这里影响水变甜快慢的主要因素是( )
A.体积 B.质量
C.温度 D.密度
7.(2025毕节二模)央视新闻多次播出贵州毕节百里杜鹃的美景。杜鹃花似海,琼山留异香,游人闻到花香属于 现象。
C
扩散
物理
8.(2025贵州)为保护餐桌桌面,在将盛有高温菜、汤的餐具放上餐桌前,往往先在桌面上放置隔热垫,这主要是从下列哪个方面防止桌面遭受损坏( )
A.静电 B.热传递
C.压力 D.噪声
内能及改变内能的方式(3年1考:2025.T5)
考点四
B
物理
9.(2025黔南平塘县一模改编)2024年11月4日,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。如图所示为载人飞船进入大气层的景象,宛如流星划过天际,十分壮观,此过程中飞船的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”),这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变内能。
增大
做功
物理
1.物理与化学 (2025湖南)如图所示的实验中,浓氨水和无色酚酞溶液没有直接接触,但观察到纸花变红,这一现象表明( )
A.分子间存在引力
B.分子间存在斥力
C.分子可以用肉眼观察
D.分子在不停地做无规则运动
D
物理
2.生活情境题 (2025南充)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.木柴燃烧与未燃烧相比,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
C
物理
3.新情境—传统小吃 (2025江西)如图所示,是具有特色的江西传统小吃。在制作或品尝这些美食时蕴含了相关物理知识,下列说法错误的是( )
C
A.手工制作艾米果捏成不同的形状,表明力能使物体发生形变
B.瓦罐汤在大型瓦缸内慢慢煨制升温时,吸收热量,内能增加
C.油条与麻糍能黏在一起,表明物质中的分子间仅有引力而没有斥力
D.吃茶饼时闻到桂花香味,是由于分子在空气中不停地做无规则运动
艾米果 瓦罐汤油 条包麻糍 桂花茶饼
物理
4.凝固图像与比热容的综合考查 (2025成都)小雨探究液体的凝固特点:先在两个相同容器中分别装入初温为20 ℃、质量为100 g的水和某液体M,再各放入一个温度传感器,然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相
同,用测得的数据绘出两种物质的温度随时间变化的图像,如图所示。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),实验在标准大气压下进行,下列说法正确的是( )
A.液体M的比热容为2.8×103 J/(kg·℃)
B.液体M的放热能力比水的放热能力强
C.在t2~t4时间段两种物质都是固液共存状态
D.从20 ℃刚好降到0 ℃时,水放出的热量小于M放出的热量
A
物理
5.比热容的测量 (2025安徽)小张同学利用如图所示的实验装置测量煤油的比热容。实验中,在一段时间内电阻丝产生400 J的热量,质量为0.04 kg的煤油温度升高了5 ℃,若电阻丝产生的热量全部被煤油吸收,则煤油的比热容为 J/(kg·℃)。
2.0×103
物理
6.(2025连云港)小华想“探究热水冷却过程温度变化的特点”,她将一杯100 mL的热水放在室温下自然冷却,记录的热水温度变化情况如表所示。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]
时间/min 0 2 4 6 8 10 12
温度/℃ 80 71 65 60 56 52 49
此过程是通过 的方式改变水的内能,在前6 min内,水的内能减少了 J。请你归纳出热水冷却过程温度变化的特点 。
热传递
8.4×103
先快后慢
物理
7.新题速递— 新情境 (2025深圳)蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。现有A、B两种蓄冷剂,财财同学和明海同学为了探究其蓄冷效果,进行了如下的实验探究:财财首先将质量均为100 g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的冰袋中,标明A、B,放入冰箱中冷冻为温度相同的固体。在容器1、2中分别加入质量为500 g且温度相同的水,将冰袋从冰箱中拿出放入水中,并用隔热材料密封。明海同学通过温度传感器每隔一定时间测量蓄冷剂及水的温度,如图是明海记录的A、B两蓄冷剂及容器1、2中水的温度随时间的变化曲线。
物理
(1)露露同学发现:蓄冷剂熔化前温度在升高,其分子热运动速度变 。
(2)0~t1,水和蓄冷剂之间发生热传递,宇婷同学说其热传递方向为
。
(3)0~t1,蓄冷剂 吸热更快。
(4)t1~t2,容器1中水的温度降低10 ℃,若热量全部被冰袋吸收,经过计算,汉欢同学发现每克蓄冷剂A吸收的热量为 。
(5)汉欢同学在深圳市内配送蛋糕时,选择蓄冷剂 更好,理由是
。
大
从水到蓄冷剂
A
210 J
B
蓄冷剂B能更长时间保持低温,更好地保证蛋糕的品质
物理
实验 比较不同物质的吸热能力
例题 为了比较水和煤油吸热本领的大小,某同学做了如图甲所示的实
验,在两个相同的烧杯中,分别装有水和煤油,用相同的电加热器分别对它们加热相同的时间。
物理
(1)实验中应保证水和煤油的初温相同、 (选填“质量”或“体积”)相等。
(2)实验中选择相同规格的电加热器,可以认为在相同时间内水和煤油
相同,然后通过比较 的方法来完成探究实验。
质量
基础设问
吸收的热量
升高的温度
物理
(3)数据处理 从表中的数据可以得到:
液体
名称 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时
间/min 吸收的
热量
水 200 20 28 1 Q
28 36 1 Q
36 43 1 Q
煤油 200 20 36 1 Q
36 52 1 Q
52 68 1 Q
物理
①相等质量的水(或煤油),它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是
的;
②相等质量的水和煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度是 的。
(4)由(3)中①②两个结论发现,不同物质吸热的本领大小不同,为了描述物质吸热本领大小,引入了一个物理量,它就是 。
(5)生活实践 春城昆明之所以冬无严寒,夏无酷暑,一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用,因为水的 较大,当吸收或放出相同的热量时,水的温度变化较小。
相同
不同
比热容
比热容
物理
(6)该实验除了图甲中的实验器材外,还需要用到的实验器材有秒表和
。
(7)分析实验数据可知,此实验是通过比较 (选填“加热时间”或“温度变化”)来判断吸热能力强弱的,所以停止加热后, 温度下降得快。
(8)实验方法 该实验用到的研究方法有:转换法和 。
天平
拓展设问
温度变化
煤油
控制变量法
物理
(9)根据实验数据可得煤油的比热容为 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(10)如图乙所示是该同学绘制的“吸收热量—时间”和“温度—时间”图像,能正确描述该实验真实情况的图像是 。
2.1×103
C
物理
(11)误差分析 本实验中用电加热器代替传统的酒精灯加热,这样做的好处是 (合理即可)。
(12)该实验主要利用 (选填“热传递”或“做功”)的方式来增加水和煤油的内能。
电加热器热损失少,效率高
热传递
物理
基础题
1.下列描述中属于扩散现象的是( )
A.桂花花香四溢 B.雪花漫天飘舞
C.灰尘空中飞扬 D.江面雾气弥漫
2.新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大,这主要是因为沙石的( )
A.密度较大 B.熔点较高
C.比热容较小 D.导热性好
A
C
物理
3.(2025安徽)下列现象中能够说明分子间有引力的是( )
A.液体很难被压缩
B.铁丝很难被拉伸
C.墨水在热水中扩散得较快
D.水与酒精混合后总体积减小
B
物理
4.唐宋时期,蜀地工匠发明了独具特色的省油灯,如图所示。使用此灯时往容器上方中注油,往容器夹层中注水,“省油”的主要原因是减少油的蒸发。下列说法正确的是( )
A.水的比热容比油大,吸收相同热量,水升高的温度比油高
B.灯点燃后,油的温度升高,含有的热量逐渐增大
C.灯点燃后,水的内能通过热传递的方式改变
D.灯点燃后,水吸收热量,其内能一定比油的内能大
C
物理
5.(2025云南)云南咖啡香气馥郁,一杯咖啡的制作要经过生豆翻炒、石磨研磨、加水煮沸的过程。下列说法正确的是( )
A.咖啡豆研磨成粉,质量变大
B.闻到咖啡香味是因为分子在不停地做无规则运动
C.咖啡粉加水煮沸是通过做功的方式改变内能
D.咖啡沸腾过程中,液体温度持续升高
B
物理
6.周末小红给家人做了一顿丰盛的晚餐。她在厨房烹饪食物时,主要是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式增大食物的内能,家人在客厅闻到食物的香气,这是 现象。
7.(2025连云港)煮粽子时,小明闻到了粽子的香味,是因为 .
。水很难被压缩,表明分子间存在 。
热传递
扩散
分子在永不
停息地做无规则运动
斥力
物理
8.(2025达州)物理实验课上,“动手知真”小组对质量为2 kg、初温为20 ℃的水进行加热,一段时间后温度计示数如图所示,为 ℃,该过程中水吸收热量为 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
85
5.46×105
物理
9.“淬火”是金属热处理工艺之一,即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。现将一块质量为20 g的铁制品加热到820 ℃,将它投入某种液体中,该液体的初温是
10 ℃、质量是368 g,铁制品和液体的温度达到20 ℃后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失,铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)。求:
(1)铁制品放出的热量。
答案:(1)7 360 J
解析:(1)铁制品放出的热量
Q放=c铁m铁Δt铁=0.46×103 J/(kg·℃)×20×10-3 kg×(820 ℃-20 ℃)
=7 360 J。
物理
(2)该液体的比热容。
答案:(2)2×103 J/(kg·℃)
物理
10.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度为0 ℃以下的物体不具有内能
B.温度高的物体,含有的热量一定多
C.物体的内能增加,可能是吸收了热量
D.温度总是从高温物体传向低温物体
C
中档题
物理
11.物理学与日常生活 由于海水的比热容 陆地上沙石的比热容,所以在沿海地区海水表面的气温比陆地上的气温变化 。当出现如图所示的风向,通常发生在 (选填“夜晚”或“白天”)。
大于
小
夜晚
物理
12.(2025贵阳白云区二模节选)如图所示是压缩空气除尘罐。使用时,罐内空气快速从喷嘴喷出,从而达到除尘的效果。请判断使用时罐体温度将如何变化,并说明判断理由。
答案:当高压空气从喷嘴中喷出时,储存罐内的压缩空气对外做功,自身的内能会减小,温度降低。
物理
13.实验小组利用如图甲、图乙所示的装置做了“比较不同物质吸热情况”的实验。完成下列问题:
质量
(1)实验中,要在A、B两个相同的烧杯中分别加入 (选填“质量”或“体积”)相等的水和煤油。
物理
(2)实验小组想利用此装置和实验数据测出酒精的热值,他们认为液体吸收的热量等于酒精燃烧释放的热量,那么测得酒精的热值会 (选填“偏大”或“偏小”),原因是 .
。
(3)在教师的指导下,实验小组将两个酒精灯更换为两个完全相同的电加热器,原因是 。
偏小
有热量损失,液体吸收的热量小于酒精燃
烧释放的热量
电加热器稳定释放热量,保证液体在相同时间吸收相同热量
物理
(4)更换加热器后继续实验,记录数据并绘制了如图丙所示的温度—时间变化图像,假如B液体是水,则煤油的比热容为 J/(kg·℃)。[水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
2.1×103
物理
拔高题
14.科学思维 炎热的夏天,小科看着身边不同颜色着装的行人,她猜想,不同颜色的衣料吸热能力是否相同呢?于是小科与同学们选用白炽灯、五支相同的温度计、五个相同的纸筒、秒表等器材进行探究。
纸筒颜色 黑 红 绿 蓝 白
初始温度/℃ 25 25 25 25 25
第6 min末的温度/℃ 31 28 29 29 27
物理
(1)如图所示的实验装置,将五个纸筒涂成 (选填“相同”或“不同”)颜色,并把温度计封在各纸筒中,在桌面上将纸筒均匀摆放在所画圆的圆周上,白炽灯沿圆的中心轴线悬挂,这样做可使白炽灯提供给每个纸筒的光照强度相同。小科通过观察各纸筒中 的变化来判断不同颜色物体的吸热能力是否相同。
(2)第6 min末,同学们迅速读取了每支温度计的示数,并将实验数据记录在表中,分析表中数据可以得出的结论是其他条件一定时, 的吸热能力最弱;得到的结论在实际中的应用非常广泛,请你举出一个实例: .
。
(3)本实验用了 法和控制变量法的探究方法。
不同
温度计示数
白色物体
冬天,人们大
多穿黑色的衣服保暖
转换
物理
谢谢观赏!
物理
48
解析:(2)不考虑周围环境的影响和热损失,液体吸收的热量Q吸=Q放=
7 360 J。
由Q吸=cmΔt得该液体的比热容
c液==
=2×103 J/(kg·℃)。
$