第5节 物体的内能（举一反三讲义）-科学浙教版九年级上册

第5节 内能 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：内能 2 知识点2：物体内能的改变 3 知识点3：比热容 6 知识点4：热量的计算 7 知识点5：热机 10 【学习目标】 1.理解内能的影响因素 2.分析改变内能的方式 3.热机与内燃机的工作原理 4.内燃机的工作冲程 5.内燃机的机械效率 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：内能 1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。 2.内能大小的影响因素： （1）分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。 【影响分子动能的因素】 温度升高 分子运动剧烈程度增加 内能增加 温度 温度降低 分子运动剧烈程度减弱 内能减少 （2）分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 【影响分子势能的因素】 体积增加 分子势能增加 内能增加 体积 体积减少 分子势能减少 内能减少 （3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大 知识点2：物体内能的改变 1.改变内能的方法： （1）温度不同的两个物体之间会发生热传递： a.在热传递过程中，温度高的物体放出热，温度降低，内能就减少; b.温度低的物体吸收热，温度升高，内能就增加。因此，热传递可以改变物体的内能。 在热传递过程中，传递内能的多少就是物体吸收或放出的热量。因此可以用热量来量度内能的变化。物体从外界吸收多少热量,内能就增加多少;物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。 （2）外界对物体做功，可以使物体的内能增加： a.双手相互摩擦，手会发热;用锯子锯木头，锯条会发烫;进人大气层的天外来物，发出明亮的光，形成流星。这些摩擦生热的事实，就是克服摩擦力做功使物体内能增加的证据。 b.大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少。 做功可以改变物体的内能。从能量的转化看,通过做功改变物体的内能实质上是其他形式的能量与物体内能相互转化的过程。外界对物体做了多少功，就有多少其他形式的能量转化为内能;物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能量。因此，功可以用来量度内能改变的多少。 2.改变物体内能的方法有两种:做功和热传递。这两种方法对改变物体的内能是等效的，人们无法根据结果来判断内能是通过哪种方法改变的。内能的单位与功、热量的单位一样，都是焦耳。 【典例1】将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧，快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子会跳起来，如图所示，则（　　） A．拉动绳子的过程中，通过做功改变了金属管的内能，金属管温度上升 B．拉动绳子的过程中，通过对金属管内的酒精做功，使酒精温度上升 C．塞子跳起时，管内气体温度上升，内能增加 D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子内能增加 【答案】A 【解析】A．拉动绳子的过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为金属管的内能，金属管温度上升，故A符合题意； B．拉动绳子的过程中，是对金属管做功，而不是对金属管内的酒精做功，而且酒精的温度升高是因为从金属管吸收了热量，而不是对酒精做功，故B不符合题意； C．塞子跳起是因为管内气体对塞子做功，将管内气体的内能转化为机械能，故管内气体内能减小，温度下降，故C不符合题意； D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子的机械能增大，故D不符合题意。 故选A。 【变式1】如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放入一块没有少量乙醚的可燃物，用力把活塞快速压下，可燃物就会燃烧起来，据此分析下列说法正确的是（　　） A．所选可燃物着火点应当较高 B．活塞压缩筒内气体，使乙醚汽化放热 C．缓慢压下活塞也能得到相同实验结果 D．活塞压缩筒内气体时做功，使气体内能增大 【答案】D 【解析】A．实验中通过压缩气体做功使内能增大、温度升高，从而让可燃物燃烧，说明所选可燃物的着火点较低，容易被点燃，并非着火点较高，故A错误； B．活塞压缩筒内气体，是对气体做功，使气体的内能增大、温度升高，乙醚汽化是吸热过程，不是放热，故B错误； C．缓慢压下活塞时，气体有足够的时间向外散热，内能增加不明显，温度升高幅度小，难以达到可燃物的着火点，不能得到相同的实验结果，故C错误； D．活塞压缩筒内气体时，对气体做功，机械能转化为气体的内能，使气体的内能增大，温度升高，当温度达到可燃物的着火点时，可燃物就会燃烧，故D正确。 故选D。 【变式2】下列实验反映气体对外做功的是（　　） A．①用气筒往瓶内打气，塞子跳出 B．②钻木取火 C．③快速压下活塞，棉花燃烧 D．④振荡烧瓶，瓶内铁屑温度升高 【答案】A 【解析】A．①用气筒往瓶内打气，塞子跳出，气体对外做功，内能转化为塞子的机械能，故A符合题意； B．②钻木取火，机械能转化为内能，不涉及气体内能的变化，故B不符合题意； C．③快速压下活塞，外界对气体做功，气体内能增大，温度升高，达到着火点，棉花燃烧，故C不符合题意； D．④振荡烧瓶，对铁屑做功，机械能转化为内能，瓶内铁屑温度升高，故D不符合题意。 故选A。 【变式3】疫情期间，居家隔离的小赵同学在网上购买了自热小火锅，如图。上下包装被分为两层，通过向下层加水，使发热包膨胀升温，加热上层食物，一段时间后便可食用。下列说法错误的是（　　） A．已加热的鸭血有内能，未加热的虾饺也有内能 B．闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动 C．刚开始加热的藕片温度升高，内能增大 D．发热包是通过做功改变小火锅里食物的内能的 【答案】D 【解析】A．一切物体在任何情况下都有内能，则热的鸭血和未加热的虾饺都有内能，故A正确，不符合题意； B．闻到火锅香味是因为分子在做无规则运动，属于扩散现象，故B正确，不符合题意； C．刚开始加热的藕片吸收热量，温度升高，内能逐渐增大，故C正确，不符合题意； D．发热包放出热量，食物吸收热量，所以是通过热传递改变小火锅里食物的内能，不是做功，故D错误，符合题意。 故选D。 知识点3：比热容 1.比热容：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示,它的单位是焦/(千克·℃),读作焦每千克摄氏度。单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高1℃所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。 2.比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容是不同的。下表列出了些物质的比热容。 3.从表中可见，水的比热容比砂石大得多。在质量和吸收或放出的热量相同的条件下，水的温度的变化比砂石要小得多。因此，在同样的阳光照射的条件下，一天之内内陆地区的气温变化比沿海地区大。 知识点4：热量的计算 1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量 2.热量的计算公式：Q=cm△t ，其中C表示比热容，m表示质量，△t 表示温度变化量 3.燃料的热值： （1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦/千克，或者焦/立方米 4.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq 5.温度、内能、热量之间的关系 温度 热量 内能 概念不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 【例1】下面是从小科的“科学学习笔记”中摘录的有关温度、内能和热量三者关系的四句话，其中说法正确的是（　　） A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变 B．热量有可能从内能小的物体向内能大的物体转移 C．物体的内能增大，该物体一定是吸了热 D．物体的温度越高，所含的热量越多 【答案】B 【解析】A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，但是需要吸收热量，所以内能增加，故A错误； B．热传递的条件是存在温度差，热量从温度高的物体传给温度低的物体，内能小的物体可能温度高，故热量可能从内能小的物体向内能大的物体转移，故B正确； C．做功和热传递都可以改变物体的内能，所以物体的内能增大，可能是因为做功，故C错误； D．热量是过程量，只能说吸收或放出热量，不能说含有热量，故D错误。 故选B。 【变式1】根据表中数据，下列说法中，正确的是（　　） 物质 铁 铜 水 煤油 ρ（kg/m3） 7.9×103 8.9×103 1.0×103 0.8×103 c[J/（kg·℃）] 0.46×103 0.39×103 4.2×103 2.1×103 A．物体的密度越大，其比热容越小 B．1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量 C．煤油和水体积之比为2：1，吸收热量之比为12：5，则升高温度之比为3：1 D．初温、质量相同的铁块和铜块，吸收相同的热量后互相接触，内能从铁块转移到铜块 【答案】C 【解析】A．由表格中的数据可知，物体的密度与比热容之间并没有必然的、简单的对应关系，故A错误； B．1kg的水从5℃升高到10℃温度变化5℃，从50℃升高到55℃温度变化5℃，根据，可知它们吸收的热量是相同的，故B错误； C．由表中数据可知，煤油和水密度之比：；已知煤油和水体积之比： ，由可得质量之比为：；已知吸收热量之比：，其比热容之比：； 根据可得升高温度之比：，故C正确； D．质量相同的铁块和铜块，因为铜的比热容小于铁的比热容，吸收相同的热量后，由可知，铜块的温度升高的快；因为铁块和铜块的初温相同，吸收相同的热量后，铜块升高的温度更大，所以铜块的末温更高，则相接触时，内能将从温度高的铜块转移到温度低的铁块，故D错误。 故选C。 【变式2】关于内能、温度、热传递和热量，下列说法中正确的是（　　） A．热量总是自发的从温度高的物体传递给温度低的物体 B．温度高的物体具有的热量多 C．0℃物体的内能为零 D．热量总是从内能多的物体传递到内能少的物体 【答案】A 【解析】A．热传递的方向是由高温物体向低温物体传递，故A正确； B．热量是热传递过程中内能转移多少的量度，不能说具有多少热量，故B错误； C．一切物体任何时候都具有内能，故C错误； D．发生热传递的条件是有温度差，所以热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，而不是从内能多的物体传递到内能少的物体，故D错误。 故选A。 【变式3】某同学用不锈钢水壶烧水，下列做法能缩短水烧开时间的是（　　） A．用小火持续加热 B．烧水时不盖壶盖 C．仅装入半壶常温的水 D．使用刚从冰箱取出的冷水 【答案】C 【解析】A．用小火持续加热，火力过小，会导致水烧开的时间增大，故A不符合题意； B．烧水时不盖壶盖，热量会向周围环境中散失，加长烧水时间，故B不符合题意； C．仅装入半壶常温的水，减少水的质量，会缩短加热时间，故C符合题意； D．使用刚从冰箱取出的冷水，由于水的初温较低，导致烧水时间增加，故D不符合题意。 故选C。 知识点5：热机 1.定义：把内能转化为机械能的机械 2.常见的内燃机种类： （1）蒸汽机 （2）喷气式发动机 3.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。 4.常见的内燃机：汽油机和柴油机 5.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 6.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 7.内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成 8.内燃机的工作（以汽油机的图示为例） （1） 吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物） （2） 压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能） （3） 做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃） （4） 排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出 9.汽油机与柴油机的区别： （1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气 （2）点火方式： 汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃 （3）结构上： 汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。 （4）效率上： 柴油机的效率高于汽油机 （5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。 【例1】涡轮发动机也是一种内燃机，其工作过程如图所示。空气通过压缩机被压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋转，剩余能量经排气管排出。其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在（    ） A．进气室 B．压缩室 C．燃烧室 D．排气室 【答案】C 【解析】汽油机中的做功冲程中，燃气燃烧产生的高温高压燃气对活塞做功，将内能转化成机械能；涡轮发动机燃烧室内压缩空气与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋，其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在燃烧室，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式1】二氧化碳（）爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（   ） A．高压泵压缩，气体内能增大，温度降低 B．高压泵压缩的过程与热机的做功冲程类似 C．高压气体喷出时，内能减小，温度降低 D．高压气体喷出的过程与热机的压缩冲程类似 【答案】C 【解析】AB．高压泵压缩CO2，此时对气体做功，因此气体内能增大，温度升高，此过程与热机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能，故AB错误； CD．高压CO2气体喷出时，气体对外做功，内能减小，温度降低，此过程与热机的做功冲程类似，都是将内能转化为机械能，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2】图甲～丁为汽油机的四冲程示意图，图①②为实验演示图，则下列说法正确的是（　　） A．①演示实验可模拟甲冲程，②演示实验可模拟丁冲程 B．四冲程中依靠飞轮惯性带动的冲程是甲、乙、丙 C．甲、丁过程中能量转化均为机械能转化为内能 D．汽油机四冲程的工作过程为：丙→甲→丁→乙 【答案】A 【解析】A．①演示实验对试管中的水加热，使试管中水的内能增大，冲开塞子，对外做功，内能转化为塞子的机械能；②演示实验通过做功方式将机械能转化为内能，故A正确。 B．四冲程中依靠飞轮惯性带动的冲程是吸气冲程、压缩冲程、排气冲程，即乙、丙、丁，故B错误； C．甲为做功冲程，能量转化为内能转化为机械能；丁为压缩冲程，能量转化为机械能转化为内能，故C错误； D．图甲中气门都关闭，且活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程；图乙中排气门打开，所以是排气冲程；图丙中进气门打开，所以是吸气冲程；图丁中气门都关闭，且活塞向上运动，所以是是压缩冲程。汽油机四冲程的工作过程为丙→丁→甲→乙，故D错误。 故选A。 【变式3】下面的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环。对图中甲、乙的叙述正确的是（　　） A．甲是做功冲程 B．乙冲程中活塞向上运动 C．甲冲程中气体内能增加 D．乙冲程中两个气门同时打开 【答案】C 【解析】AC．根据内燃机的工作过程可知，第二个（甲）冲程是压缩冲程，在此过程中两个气门同时关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内的气体，将机械能转化为内能，汽缸内的气体温度升高，气体内能增加，故A错误，C正确； BD．第三个（乙）冲程是做功冲程，在此过程中两个气门同时关闭，活塞向下运动，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能，故BD错误。 故选C。 【巩固训练】 一、选择题 1．课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 【答案】B 【解析】A．矿泉水瓶在力的作用下被拧成图示形状，瓶子的形状发生了改变，说明力可以使物体发生形变，故A正确，不符合题意。 B．瓶盖弹出前，拧瓶子时，瓶子体积变小，压缩瓶内气体，是对气体做功，瓶内气体内能增大，此过程与汽油机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能；而汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误，符合题意。 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，使瓶盖获得动能而飞出，故C正确，不符合题意。 D．瓶盖被弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口处的水蒸气遇冷液化形成小水滴，从而出现白雾现象，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．如图所示是四个科学实验，下列说法错误的是（　　） A．甲图中，分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈 B．乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的热量转移给了木塞 C．丙图中，压紧的两铅块下面悬挂钩码也未被拉开，说明分子间存在引力 D．丁图中，迅速向下压活塞时，活塞对筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能 【答案】B 【解析】A．由图中实验可知，红墨水在热水中扩散得比在冷水中快，说明分子热运动与温度有关，温度越高，分子运动速度越快，故A正确，不符合题意； B．当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B错误，符合题意； C．分子间存在着相互作用的引力和斥力，图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，故C正确，不符合题意； D．图中，迅速向下压活塞时，活塞对筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，空气的温度升高，达到硝化棉的燃点使其燃烧，故D正确，不符合题意。 故选B。 3．如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 （    ） A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能 D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程 【答案】C 【解析】A．甲图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，但同时存在斥力，故A错误，不符合题意； B．红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子运动速度越快，故B正确，不符合题意； C．当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C错误，符合题意； D．图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．蒸馏法是酿酒工艺中用于分离提纯酒精的关键步骤，其原理如图所示。烧瓶内盛有含酒精和水的酒糟，通过加热控制温度进行蒸馏。关于此过程的叙述，正确的是（　　） A．加热温度需始终高于水的沸点以确保分离效率 B．冷却水应从甲外通入以增强冷却效果 C．在烧瓶内，酒精吸热升华 D．酒精蒸气在冷凝器内液化时，内能保持不变 【答案】B 【解析】A．酒精沸点约78℃，水沸点100℃，要分离酒精和水，加热温度只需高于酒精沸点低于水沸点即可，不能高于水的沸点，故A错误； B．冷却水从甲处（冷凝器外管）通入，采用逆流原理，能使酒精蒸气与冷却水充分热交换，增强冷却效果，故B正确； C．在烧瓶内，酒精吸热是由液态变为气态，是汽化过程，不是升华（升华是固态直接变为气态），故C错误； D．酒精蒸气在冷凝器内液化时，会放出热量，内能减小，不是保持不变，故D错误。 故选B。 5．古诗词是我国传统文化瑰宝，有的优美词句还与物理有着密切联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是（　　） A．“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照 B．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”可以说明分子在不停地运动 C．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是通过太阳做功方式实现的 D．“久雨重阳后，清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能一定为零 【答案】B 【解析】A．因为沙子的比热容较小，白天，吸收热量后，沙子的温度升高的多，气温较高；夜晚，放出热量后，沙子的温度下降的多，气温较低；由此可知沙漠地区白天黑夜的温差大，产生了“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的现象，故A错误； B．其中“花气袭人”这是扩散现象，说明分子在不停的运动，故B正确； C．大地从太阳吸热，温度升高内能增加，大地内能的增加是通过热传递方式实现的，故C错误； D．一切物体在任何温度下都有内能，雪的温度很低，它的内能一定不为零，故D错误。 故选B。 6．如图表示四冲程汽油机的其中一个冲程，此时活塞压缩气缸内气体做功。对该冲程的认识错误的是（　　） A．该冲程是做功冲程 B．该冲程末火花塞点火 C．该冲程气缸内气体分子热运动加剧 D．该冲程机械能转换为内能 【答案】A 【解析】A．根据图片可知，活塞向上运动，两个气门关闭，则为压缩冲程，故A错误，符合题意； B．压缩冲程末火花塞点火，开始做功冲程，故B正确，不符合题意； CD．压缩冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞的机械能转化为内能，则缸筒内温度升高，气体分子运动加剧，故CD正确，不符合题意。 故选A。 7．小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 【答案】A 【解析】A．柴油机在吸气冲程吸入的是空气，故A正确； B．在压缩冲程中，将机械能转化为空气的内能，故B错误； C．在做功冲程中，是通过燃料燃烧，对外做功使飞轮转动，不是靠飞轮的惯性，故C错误； D．热机能量的损失，主要是废气带走的能量，因此排气冲程中，废气带走大量的能量，故D错误。 故选A。 8．下列关于功、温度、内能和热量的描述中正确的是（　　） A．物体的温度降低一定是对外做功造成的 B．物体从外界吸收了热量其分子热运动一定加剧 C．对物体做功，一定可以改变物体的内能 D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 【答案】D 【解析】A．物体的温度降低可能是对外做功、也可能是向外放热，发生热传递造成的，故A错误； B．物体从外界吸收了热量，可能增加了分子动能，也可能改变了分子势能，如晶体在熔化过程，吸收热量，但温度不变，其分子运动不一定加剧，只是分子势能增加，故B错误； C．对物体做功可以是机械能转化为内能，使物体的内能增加，也可能是做机械功，改变物体的机械运动情况，如：将物体搬起做功，只是改变了物体的高度，故C错误； D．热传递的发生条件是存在温度差，热量总是由高温物体传递给低温物体的过程，内能小的物体的温度可能高，所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故D正确。 故选D。 9．某六冲程汽油机的构造和工作循环前四个冲程与四冲程汽油机相似。第五冲程中，向密闭的汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞通过连杆带动曲轴转动，对外提供动力。则该冲程相当于四冲程汽油机的（　　） 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】第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，将内能转化为机械能，则第五冲程相当于四冲程汽油机的做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．小科学习了科学课后，更加用心地观察生活，通过观察咖啡制作过程总结了下列几点想法，关于下列说法不正确的是（　　） A．咖啡香飘四溢是扩散现象，说明分子在运动 B．咖啡在变凉的过程中，以热传递的方式改变了内能 C．咖啡在变凉的过程中，内能不断增加 D．咖啡温度越高，分子的热运动越剧烈 【答案】C 【解析】A．咖啡香飘四溢是因为咖啡的香味分子不停地做无规则的运动，扩散到空气中，故A正确，不符合题意； B．咖啡在变冷的过程中，向周围空气放出热量，属于热传递改变物体的内能，故B正确，不符合题意； C．咖啡在变冷的过程中，放出热量，温度降低，内能不断减少，故C错误，符合题意； D．物体温度越高分子的无规则运动越剧烈。咖啡温度越高，分子的热运动越剧烈，故D正确，不符合题意。 故选C。 11．下列关于功、功率、能量的说法，正确的是（　　） A．若一个物体温度升高，一定有外力对该物体做功 B．做相同的功，所用时间越长，功率越大 C．若一个物体的机械能保持不变，则物体一定不受力的作用 D．若一个物体的机械能增大，则一定有力对其做功 【答案】D 【解析】A．一个物体温度升高可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故A错误； B．由可知，做相同的功，所用时间越长，功率越小，故B错误； C．若一个物体的机械能保持不变，则物体可能受平衡力的作用，例如在水平面上做匀速直线运动的物体；也可能只受重力的作用，例如，不考虑阻力时的自由落体运动，故C错误； D．若一个物体的机械能增大，一定有其他形式的能量转化为机械能，而热传递发生的是能量的转移，则一定有力对其做功，故D正确。 故选D。 12．如图所示为四冲程汽油机某个冲程的示意图，下列说法正确的是（　　） A．该冲程将机械能转化为内能 B．汽油机吸气冲程吸入的是空气 C．技术改进后，汽油机的机械效率有可能达到100% D．已知汽油热值，则完全燃烧2kg的汽油，可放出的热量 【答案】D 【解析】A．由图可知，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A错误； B．汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故B错误； C．汽油机在工作工程中避免不了会存在能量的损失，即克服机械摩擦，向外散热，导致效率不可能达到100%，故C错误； D．质量的汽油完全燃烧，放出的热量 故D正确。 故选D。 13．下列是对生活中一些事例的判断，其中正确的是（　　） A．冰熔化时温度不变，内能也不变 B．用热水袋取暖利用了水的比热容小的特性 C．钻木取火利用热传递改变内能 D．饮料放入冰箱温度降低的过程伴随着内能的转移 【答案】D 【解析】A．冰是晶体，在熔化时温度不变，但是不断吸热，则它的内能增大，故A错误； B．用热水袋取暖利用了水的比热容大的特性，可以保证相同质量的水在降低相同的温度时会放出更多的热量，故B错误； C．钻木取火利用克服摩擦做功的方式改变内能，故C错误； D．饮料放入冰箱温度降低的过程伴随着内能的转移，即向外放热，故D正确。 故选D。 14．下列有关内能的说法正确的是（　　） A．温度高的物体内能一定多 B．一个物体从外界吸收了热量，内能一定增加，温度一定升高 C．内能的改变可以通过热传递实现 D．内能的传递只能从内能多的物体到内能少的物体 【答案】C 【解析】A．内能的大小与温度、状态、质量或体积有关，在不确定状态和质量或体积时，不能确定温度高的物体内能一定多，故A错误； B．一个物体从外界吸收了热量，内能一定增加，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，温度不变，故B错误； C．改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，所以内能的改变可以通过热传递实现 ，故C正确； D．内能的传递只能从温度高的物体到温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，所以不一定从内能多的物体到内能少的物体，故D错误。 故选C。 15．炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（　　） A．甲是冰块 B．内，乙在吸收热量 C．后，两者不再发生热传递 D．后，两者的内能均为0焦 【答案】B 【解析】A．冰块的温度低于饮料的温度，将饮料放在泡沫箱中的冰块上，冰块吸收热量内能增加，温度会升高，饮料放出热量，内能会减小，温度降低，因此甲是饮料，乙是冰块，故A错误； B．内，乙在吸收热量，内能增加，故B正确； C．后，甲温度高于冰块的温度，因此仍然会发生热传递，故C错误； D．一切物体都具有内能，后，两者温度相同，仍具有内能，故D错误。 故选B。 16．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 【解析】气体推动纸杯飞出的过程中，气体对纸杯做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，导致自身内能会减小，该能量转化与热机冲程中做功冲程的能量转化相同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 17．冬天，为让师生吃上新鲜热乎的饭菜，食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，以达到保温效果。对此下列选项分析正确的是（   ） A．因为热水内能更大，所以内能从热水传递给饭菜 B．因为热水内能更多，所以温度从热水传递给饭菜 C．因为热水温度更高，所以热量从热水传递给饭菜 D．因为热水温度更高，所以热水的内能一定大于饭菜的内能 【答案】C 【解析】ABC．热量总是从高温物体传递给低温物体，食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，说明热水温度更高，热量从热水传递给饭菜，从而达到保温的效果，故C正确，AB错误； D．内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，温度不是决定物体内能大小的唯一因素，所以，物体的温度高，内能不一定大，故D错误。 故选C。 18．对于图中所描述的物理过程和图线，下列分析中不正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增加 B．图乙，实验中往瓶中放点酒精有利于实验现象更明显 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少，类似于戊图的工作原理 D．图丁是某内陆城市与某沿海城市气温变化曲线，B表示的是沿海城市气温变化曲线 【答案】C 【解析】A．图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，使得筒内空气温度升高，空气的内能增加，故A正确； B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，酒精蒸汽的内能转化为机械能，它的内能减少，温度降低，会看到液化形成的小液滴，酒精沸点比水低，现象更明显，故B正确； C．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，与热机的做功冲程相同，而戊图为压缩冲程，故C错误； D．由一年的气温变化曲线得出，A所示的城市最高、最低气温差比B所示的城市的大；水的比热容比沙石大，在吸收或放出相同的热量时，温度变化值比较小，所以曲线A表示的是内陆城市的年气温变化曲线，B表示的是沿海城市的年气温变化曲线，故D正确。 故选C。 19．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（　　） A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：乙、丙、丁、甲 B．丁冲程中能量的变化为内能转化为机械能 C．加润滑油减少各部件之间的摩擦可以提高机械效率 D．如果汽油能更充分燃烧，既能提高机械效率，也能提升汽油的热值 【答案】D 【解析】A．甲乙丙丁分别是排气、吸气、压缩、做功冲程，工作顺序为：乙丙丁甲。故A正确，不符合题意； B．丁冲程为做功冲程，是燃气内能转化为活塞机械能。故B正确，不符合题意； C．减小摩擦，可以减小额外功，在总功不变的情况下提升机械效率。故C正确，不符合题意； D．汽油充分燃烧能够提升机械效率。但热值为燃料的属性，大小与燃料是否充分燃烧无关。故D错误，符合题意。 故选D。 二、解答题 20．淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：【已知金属块的比热容为0.49×103J/（kg•℃），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）】 (1)金属块在冷却过程中放出的热量； (2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在标准大气压下水升高的温度。 【答案】(1) (2)65℃ 【解析】（1）金属块在冷却过程中放出的热量 （2）依题意得，水吸收的热量为 由得，水的理论温度升高 水的初始温度为 ，则水的理论末温为 但标准大气压下水的沸点为 ，因此实际升高的温度为 21．发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机。在某次测试中，汽车在水平路面上匀速行驶，用时，该过程中汽车的牵引力为3000N，汽车消耗汽油12kg，汽油的热值为。 (1)下列内燃机的冲程中，给汽车提供动力的冲程是 ；（填字母） (2)匀速行驶过程中，牵引力做功的功率为多少？ (3)发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率为多少？ (4)100g汽油完全燃烧所释放的能量70%被20kg水吸收，可以使水温升高多少？ 【答案】(1)④ (2) (3)24.5% (4)38.3℃ 【解析】（1）给汽车提供动力的冲程是做功冲程，①图中进排气门全关，活塞向上运动，是压缩冲程； ②图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程； ③图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程； ④图中进排气门全关，活塞向下运动，是做功冲程，因此给汽车提供动力的冲程是 ④。 （2）匀速行驶过程中，牵引力做的功为：，牵引力做功的功率为：。 （3）汽车消耗汽油12kg，放出的热量为：，将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率为：。 （4）100g汽油完全燃烧所释放的能量70%被20kg水吸收，则水吸收的热量为：，可使水升高的温度为：。 22．如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： (1)0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量 ； (2)壶中的水温度的升高是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量 ； (3)水壶中水的质量 。 【答案】(1)1.68×106J (2) 热传递 (3)2kg 【解析】（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量 Q放=Vq=0.02m3×8.4×107J/m3=1.68×106J （2）[1]壶中的水温度的升高是天然气燃烧放出热量，水吸收热量，所以是通过热传递的方式改变了水的内能。 [2]燃气灶的效率为40%，则水吸收的热量 （3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温 由得水的质量 三、探究题 23．小华在家里学习烧饭做菜的过程中，经常要加热食用油和水。因此，她对一些物理现象有了一定的认识，她猜想食用油的比热容比水的小。 (1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是（　　）（填字母）。 A．食用油能把食物炸得焦黄，而水不能 B．食用油能漂在水面上 C．食用油比水难蒸发 D．相同条件下，加热时食用油比水热得快 (2)为了验证自己的猜想，小华进行如下探究：将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔2min记录一次温度。 ①图甲是小华的实验装置，其中有一处明显错误，请指出错误之处： 。 ②纠正错误后继续实验，实验中用 （加热时间或液体升高的温度）表示物质吸热的多少。 ③小华根据记录的实验数据，绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则食用油的比热容为 J/（kg·℃）。 【答案】(1)D (2) 没有控制水和食用油的质量相同 加热时间 【解析】（1）比热容是反映物质吸热能力的物理量，比热容越小，物质吸收相同热量时温度升高越快，或升高相同温度时吸收的热量越少。 A．食用油能把食物炸焦黄而水不能，是因为食用油的沸点远高于水的沸点（标准大气压下水沸点100℃，食用油沸点通常200℃以上），与比热容无关，故A不符合题意； B．食用油漂在水面上，是因为食用油的密度小于水的密度，属于密度特性，与比热容无关，故B不符合题意； C．食用油比水难蒸发，是因为食用油的分子间作用力较大、挥发性较弱，与比热容无关，故C不符合题意； D．相同条件下加热时食用油比水热得快，说明在吸收相同热量（相同加热条件）时，食用油的温度升高更快，根据比热容的物理意义，这表明食用油的吸热能力较弱，即比热容比水小，能支持小华的猜想，故D符合题意。 故选D。 （2）[1]探究不同物质的比热容大小，需根据控制变量法保证除物质种类不同外，其他影响实验的因素均相同，包括物质的质量、初温、加热源规格、烧杯规格等。图甲装置中，两个烧杯内的水和食用油体积相同，由于水和食用油的密度不同，则烧杯中水和食用油的质量不相等，因此明显错误是没有控制水和食用油的质量相同。 [2]实验中使用两个相同的酒精灯加热，相同规格的酒精灯在相同时间内释放的热量相同（不考虑热量损失时），物质吸收的热量等于酒精灯释放的热量。因此，加热时间越长，物质吸收的热量越多，可用加热时间表示物质吸热的多少，采用了转换法。 [3]由温度随时间变化的图像可知，水和食用油从20℃升高到60℃，升高相同温度，水的加热时间为8min，食用油的加热时间为4min。由于加热时间反映吸热多少，说明水吸收的热量是食用油的2倍，水的吸热能量较强。对于水来说，对于食用油来说，故，整理得 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 内能 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：内能 2 知识点2：物体内能的改变 3 知识点3：比热容 6 知识点4：热量的计算 7 知识点5：热机 10 【学习目标】 1.理解内能的影响因素 2.分析改变内能的方式 3.热机与内燃机的工作原理 4.内燃机的工作冲程 5.内燃机的机械效率 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：内能 1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。 2.内能大小的影响因素： （1）分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。 【影响分子动能的因素】 温度升高 分子运动剧烈程度增加 内能增加 温度 温度降低 分子运动剧烈程度减弱 内能减少 （2）分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 【影响分子势能的因素】 体积增加 分子势能增加 内能增加 体积 体积减少 分子势能减少 内能减少 （3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大 知识点2：物体内能的改变 1.改变内能的方法： （1）温度不同的两个物体之间会发生热传递： a.在热传递过程中，温度高的物体放出热，温度降低，内能就减少; b.温度低的物体吸收热，温度升高，内能就增加。因此，热传递可以改变物体的内能。 在热传递过程中，传递内能的多少就是物体吸收或放出的热量。因此可以用热量来量度内能的变化。物体从外界吸收多少热量,内能就增加多少;物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。 （2）外界对物体做功，可以使物体的内能增加： a.双手相互摩擦，手会发热;用锯子锯木头，锯条会发烫;进人大气层的天外来物，发出明亮的光，形成流星。这些摩擦生热的事实，就是克服摩擦力做功使物体内能增加的证据。 b.大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少。 做功可以改变物体的内能。从能量的转化看,通过做功改变物体的内能实质上是其他形式的能量与物体内能相互转化的过程。外界对物体做了多少功，就有多少其他形式的能量转化为内能;物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能量。因此，功可以用来量度内能改变的多少。 2.改变物体内能的方法有两种:做功和热传递。这两种方法对改变物体的内能是等效的，人们无法根据结果来判断内能是通过哪种方法改变的。内能的单位与功、热量的单位一样，都是焦耳。 【典例1】将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧，快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子会跳起来，如图所示，则（　　） A．拉动绳子的过程中，通过做功改变了金属管的内能，金属管温度上升 B．拉动绳子的过程中，通过对金属管内的酒精做功，使酒精温度上升 C．塞子跳起时，管内气体温度上升，内能增加 D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子内能增加 【变式1】如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放入一块没有少量乙醚的可燃物，用力把活塞快速压下，可燃物就会燃烧起来，据此分析下列说法正确的是（　　） A．所选可燃物着火点应当较高 B．活塞压缩筒内气体，使乙醚汽化放热 C．缓慢压下活塞也能得到相同实验结果 D．活塞压缩筒内气体时做功，使气体内能增大 【变式2】下列实验反映气体对外做功的是（　　） A．①用气筒往瓶内打气，塞子跳出 B．②钻木取火 C．③快速压下活塞，棉花燃烧 D．④振荡烧瓶，瓶内铁屑温度升高 【变式3】疫情期间，居家隔离的小赵同学在网上购买了自热小火锅，如图。上下包装被分为两层，通过向下层加水，使发热包膨胀升温，加热上层食物，一段时间后便可食用。下列说法错误的是（　　） A．已加热的鸭血有内能，未加热的虾饺也有内能 B．闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动 C．刚开始加热的藕片温度升高，内能增大 D．发热包是通过做功改变小火锅里食物的内能的 知识点3：比热容 1.比热容：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示,它的单位是焦/(千克·℃),读作焦每千克摄氏度。单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高1℃所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。 2.比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容是不同的。下表列出了些物质的比热容。 3.从表中可见，水的比热容比砂石大得多。在质量和吸收或放出的热量相同的条件下，水的温度的变化比砂石要小得多。因此，在同样的阳光照射的条件下，一天之内内陆地区的气温变化比沿海地区大。 知识点4：热量的计算 1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量 2.热量的计算公式：Q=cm△t ，其中C表示比热容，m表示质量，△t 表示温度变化量 3.燃料的热值： （1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦/千克，或者焦/立方米 4.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq 5.温度、内能、热量之间的关系 温度 热量 内能 概念不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 【例1】下面是从小科的“科学学习笔记”中摘录的有关温度、内能和热量三者关系的四句话，其中说法正确的是（　　） A．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变 B．热量有可能从内能小的物体向内能大的物体转移 C．物体的内能增大，该物体一定是吸了热 D．物体的温度越高，所含的热量越多 【变式1】根据表中数据，下列说法中，正确的是（　　） 物质 铁 铜 水 煤油 ρ（kg/m3） 7.9×103 8.9×103 1.0×103 0.8×103 c[J/（kg·℃）] 0.46×103 0.39×103 4.2×103 2.1×103 A．物体的密度越大，其比热容越小 B．1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量 C．煤油和水体积之比为2：1，吸收热量之比为12：5，则升高温度之比为3：1 D．初温、质量相同的铁块和铜块，吸收相同的热量后互相接触，内能从铁块转移到铜块 【变式2】关于内能、温度、热传递和热量，下列说法中正确的是（　　） A．热量总是自发的从温度高的物体传递给温度低的物体 B．温度高的物体具有的热量多 C．0℃物体的内能为零 D．热量总是从内能多的物体传递到内能少的物体 【变式3】某同学用不锈钢水壶烧水，下列做法能缩短水烧开时间的是（　　） A．用小火持续加热 B．烧水时不盖壶盖 C．仅装入半壶常温的水 D．使用刚从冰箱取出的冷水 知识点5：热机 1.定义：把内能转化为机械能的机械 2.常见的内燃机种类： （1）蒸汽机 （2）喷气式发动机 3.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。 4.常见的内燃机：汽油机和柴油机 5.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 6.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 7.内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成 8.内燃机的工作（以汽油机的图示为例） （1） 吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物） （2） 压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能） （3） 做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃） （4） 排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出 9.汽油机与柴油机的区别： （1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气 （2）点火方式： 汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃 （3）结构上： 汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。 （4）效率上： 柴油机的效率高于汽油机 （5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。 【例1】涡轮发动机也是一种内燃机，其工作过程如图所示。空气通过压缩机被压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋转，剩余能量经排气管排出。其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在（    ） A．进气室 B．压缩室 C．燃烧室 D．排气室 【变式1】二氧化碳（）爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（   ） A．高压泵压缩，气体内能增大，温度降低 B．高压泵压缩的过程与热机的做功冲程类似 C．高压气体喷出时，内能减小，温度降低 D．高压气体喷出的过程与热机的压缩冲程类似 【变式2】图甲～丁为汽油机的四冲程示意图，图①②为实验演示图，则下列说法正确的是（　　） A．①演示实验可模拟甲冲程，②演示实验可模拟丁冲程 B．四冲程中依靠飞轮惯性带动的冲程是甲、乙、丙 C．甲、丁过程中能量转化均为机械能转化为内能 D．汽油机四冲程的工作过程为：丙→甲→丁→乙 【变式3】下面的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环。对图中甲、乙的叙述正确的是（　　） A．甲是做功冲程 B．乙冲程中活塞向上运动 C．甲冲程中气体内能增加 D．乙冲程中两个气门同时打开 【巩固训练】 一、选择题 1.课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 2．如图所示是四个科学实验，下列说法错误的是（　　） A．甲图中，分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈 B．乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的热量转移给了木塞 C．丙图中，压紧的两铅块下面悬挂钩码也未被拉开，说明分子间存在引力 D．丁图中，迅速向下压活塞时，活塞对筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能 3．如图所示的四个情景，下列说法中错误的是 （    ） A．图甲中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 B．图乙中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 C．图丙中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，是将机械能转化为内能 D．图丁中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程 4．蒸馏法是酿酒工艺中用于分离提纯酒精的关键步骤，其原理如图所示。烧瓶内盛有含酒精和水的酒糟，通过加热控制温度进行蒸馏。关于此过程的叙述，正确的是（　　） A．加热温度需始终高于水的沸点以确保分离效率 B．冷却水应从甲外通入以增强冷却效果 C．在烧瓶内，酒精吸热升华 D．酒精蒸气在冷凝器内液化时，内能保持不变 5．古诗词是我国传统文化瑰宝，有的优美词句还与物理有着密切联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是（　　） A．“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照 B．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”可以说明分子在不停地运动 C．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是通过太阳做功方式实现的 D．“久雨重阳后，清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能一定为零 6．如图表示四冲程汽油机的其中一个冲程，此时活塞压缩气缸内气体做功。对该冲程的认识错误的是（　　） A．该冲程是做功冲程 B．该冲程末火花塞点火 C．该冲程气缸内气体分子热运动加剧 D．该冲程机械能转换为内能 7．小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 8．下列关于功、温度、内能和热量的描述中正确的是（　　） A．物体的温度降低一定是对外做功造成的 B．物体从外界吸收了热量其分子热运动一定加剧 C．对物体做功，一定可以改变物体的内能 D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 9．某六冲程汽油机的构造和工作循环前四个冲程与四冲程汽油机相似。第五冲程中，向密闭的汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞通过连杆带动曲轴转动，对外提供动力。则该冲程相当于四冲程汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 10．小科学习了科学课后，更加用心地观察生活，通过观察咖啡制作过程总结了下列几点想法，关于下列说法不正确的是（　　） A．咖啡香飘四溢是扩散现象，说明分子在运动 B．咖啡在变凉的过程中，以热传递的方式改变了内能 C．咖啡在变凉的过程中，内能不断增加 D．咖啡温度越高，分子的热运动越剧烈 11．下列关于功、功率、能量的说法，正确的是（　　） A．若一个物体温度升高，一定有外力对该物体做功 B．做相同的功，所用时间越长，功率越大 C．若一个物体的机械能保持不变，则物体一定不受力的作用 D．若一个物体的机械能增大，则一定有力对其做功 12．如图所示为四冲程汽油机某个冲程的示意图，下列说法正确的是（　　） A．该冲程将机械能转化为内能 B．汽油机吸气冲程吸入的是空气 C．技术改进后，汽油机的机械效率有可能达到100% D．已知汽油热值，则完全燃烧2kg的汽油，可放出的热量 13．下列是对生活中一些事例的判断，其中正确的是（　　） A．冰熔化时温度不变，内能也不变 B．用热水袋取暖利用了水的比热容小的特性 C．钻木取火利用热传递改变内能 D．饮料放入冰箱温度降低的过程伴随着内能的转移 14．下列有关内能的说法正确的是（　　） A．温度高的物体内能一定多 B．一个物体从外界吸收了热量，内能一定增加，温度一定升高 C．内能的改变可以通过热传递实现 D．内能的传递只能从内能多的物体到内能少的物体 15．炎热的夏天，小明将一瓶饮料放在泡沫箱中的冰块上，两者的温度随时间变化如图。下列说法正确的是（　　） A．甲是冰块 B．内，乙在吸收热量 C．后，两者不再发生热传递 D．后，两者的内能均为0焦 16．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 17．冬天，为让师生吃上新鲜热乎的饭菜，食堂工人师傅会将盛有饭菜的食盒浸入恒温热水，以达到保温效果。对此下列选项分析正确的是（   ） A．因为热水内能更大，所以内能从热水传递给饭菜 B．因为热水内能更多，所以温度从热水传递给饭菜 C．因为热水温度更高，所以热量从热水传递给饭菜 D．因为热水温度更高，所以热水的内能一定大于饭菜的内能 18．对于图中所描述的物理过程和图线，下列分析中不正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增加 B．图乙，实验中往瓶中放点酒精有利于实验现象更明显 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少，类似于戊图的工作原理 D．图丁是某内陆城市与某沿海城市气温变化曲线，B表示的是沿海城市气温变化曲线 19．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（　　） A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：乙、丙、丁、甲 B．丁冲程中能量的变化为内能转化为机械能 C．加润滑油减少各部件之间的摩擦可以提高机械效率 D．如果汽油能更充分燃烧，既能提高机械效率，也能提升汽油的热值 二、解答题 20．淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：【已知金属块的比热容为0.49×103J/（kg•℃），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）】 (1)金属块在冷却过程中放出的热量； (2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在标准大气压下水升高的温度。 21．发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机。在某次测试中，汽车在水平路面上匀速行驶，用时，该过程中汽车的牵引力为3000N，汽车消耗汽油12kg，汽油的热值为。 (1)下列内燃机的冲程中，给汽车提供动力的冲程是 ；（填字母） (2)匀速行驶过程中，牵引力做功的功率为多少？ (3)发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率为多少？ (4)100g汽油完全燃烧所释放的能量70%被20kg水吸收，可以使水温升高多少？ 22．如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： (1)0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量 ； (2)壶中的水温度的升高是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量 ； (3)水壶中水的质量 。 三、探究题 23．小华在家里学习烧饭做菜的过程中，经常要加热食用油和水。因此，她对一些物理现象有了一定的认识，她猜想食用油的比热容比水的小。 (1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是（　　）（填字母）。 A．食用油能把食物炸得焦黄，而水不能 B．食用油能漂在水面上 C．食用油比水难蒸发 D．相同条件下，加热时食用油比水热得快 (2)为了验证自己的猜想，小华进行如下探究：将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔2min记录一次温度。 ①图甲是小华的实验装置，其中有一处明显错误，请指出错误之处： 。 ②纠正错误后继续实验，实验中用 （加热时间或液体升高的温度）表示物质吸热的多少。 ③小华根据记录的实验数据，绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则食用油的比热容为 J/（kg·℃）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $