专题10 内能内能的利用热机-【鹰击道道清】2026年天津中考物理冲关知识手册

专题10内能内能的利用热机 专题10内能 内能的利用 热机 @知识梳理 一、热量 定义 在热传递过程中，传递 叫做热量，用符号 表示 单位 (符号：) 与内能的关系 物体吸收热量，内能 ;放出热量，内能 二、比热容 1.科学探究：比较不同物质的吸热能力 实验 装置 水 食用油 怎样比较水和食用油吸热能力的差异？ 实验 方法一： 设计 方法二： 探究 实验过程中应当控制水和食用油的质量 ,控制升高温度相同或吸收热量相同（即 方法 加热相同时间)，这种研究问题的方法称为 得出 ①质量相等的水和食用油，升高相同的温度，吸收的热量多，说明水的吸热能力； 结论 ②物体吸收热量的多少与 有关 实验 实验中可利用 的方法来减少热量损失 改进 2.比热容 物理意义 比热容是描述物质 本领的物理量 质量的某种物质，在温度升高时 与它的 和 定义 之比，叫做这种物质的比热容。用符号 表示 ·49· 中考总复习·物理 ……·…·。。鹰击通道清中考冲关模拟分美 续表 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 说明 单位 [符号： 水的 水的比热容是 ,它的物理意义： 的水温度升高（或降低） 比热容 所吸收（或放出）的 为4.2×103J 吸热公式： 吸、放热 放热公式： 公式 若不考虑热损失，则Q吸=Q做（热平衡方程） 三、分子热运动 常见的物质是由极其微小的粒子 构成的。分子很小，人们通常以 物质构成 为单位来量度分子 分子 切物质的分子都在不停地做无规则运动，因分子的运动跟 有关，所以这种 热运动 无规则运动叫做 ；温度越高，分子热运动越 定义 不同的物质在互相 时彼此进入对方的现象 生活 “花气袭人知骤暖”“墙角放煤，日久变黑”“酒香不怕巷子深”“槐花飘香”等 散 举例 象 说明 一切物质的分子都在不停地做 ,分子间有 影响 扩散现象与 有关，且温度越高，扩散得越 因素 ①分子之间存在 ,因而固体和液体能保持一定的体积； 分子间 ②分子之间存在 ,所以固体和液体很难被压缩； 作用力 ③引力和斥力同时存在、同时消失； ④引力和斥力同时变大、同时变小，斥力变化得快 ①物质是由大量的 构成的； 分子动 ②物质内的分子在不停地做 运动； 理论 ③分子之间存在 和 ·50· 专题10内能内能的利用热机 四、内能 1.内能及其改变 定义 构成物体的所有分子，其热运动的分子 与分子 的总和，叫做物体的内能 物体的内能与 有关；由于分子在永不停息地做 所以物体的内能 决定因素 永不为 改变方式 热传递 做功 实质 内能的 能量的 生活举例 晒太阳、烧水做饭、哈气取暖等 钻木取火、摩擦生热、搓手取暖等 ①传递的条件：物体间存在温度差； 做功的两种情况：一是外界对物体做功，物 ②传递的方向：能量从 物体传 体内能 ,其他形式的能转化为 补充说明 递到 物体或从同一物体的高温 ；二是物体对外界做功，物体内能 部分传递到低温部分，直到两物体（或两 转化为其他形式的能 部分)温度 为止 联系 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的 2.内能与机械能的区别 项目 内能 机械能 构成物体的所有分子，其热运动的动能 定义 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 与分子势能的总和，叫做物体的内能 研究 微观世界的所有分子 宏观世界的整个物体 对象 决定 与物体的温度有关，与物体的外在运动 与整个物体的质量、运动速度、相对高度和弹性 因素 形式无关；物体的内能永不为零 形变程度有关；物体的机械能可能为零 补充 内能是不同于机械能的另一种形式的能，但是两者之间可以相互转化 说明 3.温度、热量、内能的比较 温度 状态量 物体温度升高，内能增大，不一定吸收热量 钻木取火、摩擦生热 热量 过程量 物体吸收热量，温度不一定升高 晶体熔化 物体内能增加，温度不一定升高 晶体熔化 内能 状态量 物体内能增加，不一定吸收热量 钻木取火、摩擦生热 ·51· 中考总复习·物理 ……·…·。。鹰击通道清中考冲关模拟分美 五、能量的转化和守恒 项目 概念 举例 转化 能量由一种形式转变为另一种形式 电灯发光：电能转化为光能和内能 能量不经过变化直接由一个物体转移到 转移 碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上 另一个物体 能量守恒定律 能量既不会凭空 ,也不会凭空 它只会从一种 转化为 ,或 内容 者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中， 保持不变 ①能量的转化和转移都是有 的； 说明 ②能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 六、热机 定义 热机是把 转化为 的机器 原理 化学能 内能 >机械能 应用 蒸汽机、内燃机、喷气式发动机等 认识“内燃机” 定义 燃料直接在发动机 内燃烧产生动力的热机 分类 和 汽油 机工 作示 窗奢箭 意图 每一个工作循环分为四个冲程： ,此过程中曲轴 工作 和飞轮转动周，活塞往复运动2次，对外做功次 过程 吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的 来完成的， 冲程是唯一对外做功的 (四冲 冲程 程) 做功冲程是将 转化为 ;压缩冲程是将 转化为 汽油机和柴油机在构造上有所不同，汽油机顶部有 ,而柴油机顶部有 说明 另外，二者在工作过程中也略有不同 ·52· 专题10内能内能的利用热机 七、热机的效率 1.热值 定义 某种燃料 燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值 单位 (符号：J/kg);焦每立方米（符号：J/m3) 公式 Q- (g为热值)或Q= 物理 酒精的热值是3.0×107J/kg,表示： 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10？J 意义 注意：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是 否完全燃烧等无关。 2.热机的效率 定义 热机用来做 功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的 之比，叫做热机的效率 公式 提高 ①燃料充分 ,如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等； 效率 ②尽量减小各种 途径 ③机件间保持良好的 、减小 @典型例题 例2(2024·四川泸州)蒸馏法在酿酒过 例1(2024·广东)如图是古代省油灯的示 程中得到广泛应用，如图所示为蒸馏过 意图，它下层盛水，能减慢上层油的消耗。 程中的原理图，烧瓶内装有含酒精和水 点灯后，水在升温的过程中( 的酒糟。在蒸馏的过程中，涉及的物理 知识说法正确的是() 水 冷凝器 A.吸热，内能增加 B.吸热，内能减少 -酒糟 冷却水 C.放热，内能增加 国白酒 D.放热，内能减少 A.在烧瓶内，酒精沸腾，瓶中的酒精升 解析：水在升温的过程中，吸收热量，内 华需要吸热 能增加，故选A。 B.在烧瓶内，仅酒精沸腾，瓶中的水不 答案：A 会发生汽化 ·53· 中考总复习·物理 。·······鹰击通随清中考冲关模拟分美 C.在冷凝器处，管内酒精蒸气遇冷液 解析：高压泵压缩CO2,气体内能增大， 化，需要放热 温度升高，A、B不符合题意；高压CO2 D.在冷凝器处，管外的冷却水吸收热 气体喷出时，内能减小，温度降低，C不 量，内能不变 符合题意，D符合题意。 解析：在烧瓶内，酒精沸腾，瓶中的酒精 答案：D 汽化吸热，A错误；汽化有蒸发和沸腾两 例4(2024·山东临沂)2024年4月20日， 种方式，蒸发在任何温度下都可以发生， 我国研制的全球首款本体热效率达 B错误；在冷凝器处，管内酒精蒸气遇冷 53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机 液化放热，C正确；在冷凝器处，管外的 大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。 冷却水吸收热量，温度升高，内能增大， 下图所示内燃机的四个冲程，汽缸内气 D错误。 体的内能最小的是( 答案：C 例3(2024·山西)二氧化碳(CO2)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CO2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CO2 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( D 电加热管 解析：由图可知，四个选项对应的分别是 液态CO2 做功、排气、压缩和吸气冲程，则汽缸内 泄气孔 气体的内能最小的是温度最低的吸气冲 A.高压泵压缩CO2,气体内能增大，温 程，故选D。 度降低 答案：D B.高压泵压缩CO2,气体内能减小，温 例5(2024·四川广安)内燃机的发明是 度升高 第二次工业革命中应用技术领域的一项 C.高压CO2气体喷出时，内能增大，温 重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油 度升高 机的一个冲程示意图，若该汽油机的效 D.高压CO2气体喷出时，内能减小，温 率为30%，飞轮每分钟转动1800圈 度降低 (q汽油=4.6×10？J/kg),则下列说法正 ·54. 专题10内能内能的利用热机 确的是( 温度°C T 0t1 t6时间/s A.在0~t2时间段，该物体吸收的热量 A.图中所示冲程是做功冲程 为cm(T2-T1) B.若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽 B.在t2一t4时间段，该物质的比热容先 油机做的有用功为6.9×107J 增大后减小 C.该汽油机在1s内做功30次 C.在t4~t5时间段，该物体放出的热量 D.汽油机消耗的燃料越少，效率一定 为m(T,-T)(4-4) 4 越高 D.该物质在ts~ts时间段的比热容等于 解析：图中所示冲程两气门关闭，活塞向 在0~t时间段的比热容 上运动，是压缩冲程，A错误；若该汽油 解析：在0一t1时间段，该物体吸收的热 机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有 量Q=cm△t=cm(T2-T1),t1~t2时 用功W有用=7Q放=30%×5kgX4.6× 间段，继续吸热，所以在0一t2时间 107J/kg=6.9×107J,B正确；飞轮每分 段，该物体吸收的热量大于cm(T2一 钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该 T1),A错误；在t2~t3时间段，该物质 汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则 吸热升温，处于液态；t3~t4时间段， 在1s内做功15次，C错误；由7= W有用 该物质放热降温，仍然处于液态，则 Q放 在t2一t4时间段，该物质的比热容不 得，汽油机消耗的燃料越少，完全燃烧释 变，B错误；由题知，物体单位时间放 放的热量越少，做的有用功不知，无法比 出的热量Qa=m(T。-T) t6-t5 ,则t4~ 较效率高低，D错误。 答案：B ts时间段该物体放出的热量Q= 例6(2024·四川成都)某固态物体的质 cm(T2-T2)(t一t4）,C错误；该物 ts一t5 量为m,其物质的比热容为c,用稳定的 质在t~一t6时间段和在0~t1时间段 热源对它加热（物体在相同时间内吸收 均处于固态，比热容相同，D正确。 的热量相等)，到3时刻停止加热，然后 答案：D 让其冷却。上述过程中记录不同时刻的 例7(2024·新疆)2024年5月3日，搭 温度，最后绘制出温度随时间变化的图 载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载 像（如图）。下列说法正确的是( ) 火箭在中国文昌航天发射场发射成功。 ·55· 中考总复习·物理 ·……······。鹰击道道猜中考仲关模拟分类 (1)长征五号遥八运载火箭的燃料为煤 加热至100℃，消耗了25g丁烷气体。 油、液态氢和液态氧，发射前加注燃料 [水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)， 时，应在 (选填“低温”或“高 丁烷的热值为4.8×107J/kg]求： 温”)环境中进行。为防止燃料汽化导致 燃料贮箱内气压过高，应先加注 (选填“煤油”“液态氢”或“液态氧”)。氢在 (选填“液”或“气”)态时氢分子无 规则运动更剧烈。 (1)壶中水的质量。 (2)火箭加速升空时，嫦娥六号探测器的 (2)水吸收的热量。 机械能的增加量 (选填“大于” (3)卡式炉的加热效率。 或“小于”)其动能的增加量。探测器在 解析：(1)壶中水的质量m水=P水V*= 月球上 (选填“具有”或“没有”) 1.0X103kg/m3×2×10-3m3=2kg。 惯性。已知氢的热值为1.4×108J/kg, (2)水吸收的热量Q水=c水m水△t= 则质量为1t的氢完全燃烧放出的热量 4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃一 为 J。 25℃)=6.3X105J。 解析：(1)加注燃料时应在低温环境中进 (3)丁烷气体完全燃烧放出的热量 行；煤油在常温常压下液态，汽化较慢， Qr烷=mr烷q灯烧=2.5×10-2kgX4.8X 为防止燃料汽化导致燃料贮箱内气压过 107J/kg=1.2×106J, 高，应先加煤油；氢在气态时氢分子无规 卡式炉的加热效率？= Q水 则运动更剧烈。 Q灯烷 (2)火箭加速升空时，嫦娥六号探测器的 6.3×105J=52.5%。 动能变大，重力势能变大，机械能的增加 1.2×106J 量大于其动能的增加量；惯性是物质的 答案：(1)2kg(2)6.3×105J(3)52.5% 一种属性，探测器在月球上具有惯性；质 例9(2024·陕西)某高校科研人员根据 量为1t的氢完全燃烧放出的热量 西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特 Q=mq=1000kg×1.4×108J/kg= 点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热 1.4×1011J。 系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部 答案：(1)低温煤油气（2)大于 分组成，其基本工作过程如图所示。集 具有1.4×1011J 热板白天接收太阳辐射时，其内部水温 例8(2024·江苏苏州)如图所示为某折 升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水 叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水 温升高，再通过水泵将热水送人用户。 壶装入2L初温为25℃的水，用卡式炉 集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器 ·56· 专题10内能内能的利用热机 之间的阀门关闭。晴天时，集热板获得 (3)假设该县城用户均采用地暖供热。 的内能不仅能满足县城用户全天24小 根据地暖供热标准，用户的进水温度不 时的取暖需求，同时富余的内能可储存 低于40℃。若这一天持续供暖结束后， 在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无 蓄水箱水温为48℃，接下来为连续阴雨 法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不 天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的 用电，温暖整个县城千家万户！” 内能是否还能为县城用户按标准持续供 集热 蓄热 供暖 暖3天？（计算结果保留一位小数） 太阳能集热板热交换器 供暖管道 解析：(1)海拔越高，空气越稀薄，大气压 蓄水箱 用户 强越小。藏区海拔高，大气压强小 同学们用所学初中物理知识对该系统某 (2)水获得的内能Q永=W)=(4×104× 一天的数据进行了简单的分析，为便于 10×3×10)J×60%=7.2×101J; 计算，工作过程和相关数值均做了简化 Q俐余=Q*-Q使用=7.2X101J-1.74X 处理，如下表所示。不计集热板到蓄水 1011J=5.46×1011J, 箱之间的管道、热交换器的热损失。[水 蓄水箱中水的质量m水= Q刺余一 c△t 的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，水的 5.46×1011J 密度为1.0×103kg/m3] 4.2×103J/(kg·℃)X10℃=1.3× 集热板每小 107kg, 蓄水箱全天持续供暖输出能 时、每平方米 集热板 量（含用户得到的内能、蓄水 接收的太阳 面积 该蓄水箱的容积至少为V=m水= 箱和供暖管道的热损失) 0水 辐射能量 1.010-kg=1.3X10m. 1.3×107kg 3×105J 4×104m 1.74×101J (1)同学们查阅资料了解到，在西藏地区 (3)蓄水箱中的水放出的热量最多为 选用该系统供热的原因之一是藏区海拔 Q效=cm*△t=4.2×103J/(kg·℃)× 高，大气压强 (选填“大”或 1.3X10kg×(48℃-40℃)=4.368× “小”)，空气密度小，蓄水箱对流散热慢。 10J, (2)若这一天光照时长为10h,集热板的 县城用户按标准持续供暖的时间t= 光热转化效率为60%，则集热板中的水 Q放 4.368×1011J 获得的内能是多少？这些内能，一方面 Q使用 1.74X10mJ/天≈2.5天。 通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一 故蓄水箱储存的内能不能为县城用户按 方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了 标准持续供暖3天。 10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至 答案：(1)小 (2)7.2×1011J1.3× 少是多少？ 104m3(3)不能 ·57..三、1.对外做功 2.运动高度弹性形变质量速度质量高度 四、1.动重力势重力势动重力势动动 重力势 2.动能和势能保持不变 专题8简单机械 知识梳理 一、1.(1)绕固定点转动(2)①转动②使③阻 碍④动力作用线⑤阻力作用线 2.静止匀速水平位置动力×动力臂=阻 力×阻力臂F1l1=F2l2 3.><<>==天平 二、等臂省一半力的省力 s-h s-2h s=mh F=G F-7G F-IG 72 W有用 三、2.”7一W点 四、1.W有用=GhW总=FsW额外=W总一W有用 Wam-Gh Wa-F:Wa-Gk+ G动hW额外=W总一W有用W额外=G动h W有用=GhW总=FLW总=Gh+fL W额外=W总一W有用W额外=f礼 2.W有用=fS物W总=Fs=F·nS物 f5物 fS物一 f F·ns物 n 专题9物态变化 知识梳理 一、1.冰水混合物沸水零下3.5摄氏度 负3.5摄氏度 2.热胀冷缩温度测量范围分度值完全 浸入底侧壁不能 二、固液吸液固放液气吸气 液放固气吸气固放 三、不变升高不变降低达到熔点继续吸热 四、1.吸收热量，温度保持不变气泡由大变小，最 终消失气泡由小变大，从下往上到水面破裂 温度达到沸点，继续吸热液体沸腾时的温度 2.表面表面内部不变缓慢剧烈 温度液体的表面积液体表面的空气流速 汽化现象吸热 专题10内能内能的利用热机 知识梳理 一、热的多少Q焦耳J增加减少 二、1.相等质量、吸收相同热量，观察温度的变化 相等质量、升高相同温度，比较加热时间的 长短相等控制变量法水强比热容 质量温度的变化量加盖 4 2.吸、放热一定吸收的热量质量升高的 温度乘积c相等焦耳每千克摄氏度 J/(kg·℃)4.2×103J/(kg·℃)1kg 1℃热量Q级=cm(t一to）Q做=cm(t。一t) 三、分子或原子10-10m温度分子热运动快 接触无规则运动间隙温度快引力 斥力分子原子热引力斥力 四、动能势能温度无规则运动0转移 转化高温低温相同增加内能减少 内能 五、消灭产生形式其他形式转移能量的 总量方向性 六、内能机械能燃料燃烧做功汽缸汽油 机柴油机吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排 气冲程21惯性做功内能机械能 机械能内能火花塞喷油嘴 七、1.完全焦每千克mqVg1kg 2.有用热量？燃烧能量损失 润滑摩擦 专题11电学基础电路、电流、电压、电阻 知识梳理 一、1.正负排斥吸引同种电荷互相排斥 是否带电多少库仑原子核正负 相等不显不正电负电转移 2.自由移动电荷几乎不存在自由移动的 金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液 橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷 二、电能电能通断工作有断开没有 很大电源 三、定向电荷量安培A103103正电荷 正负测量范围串联十一 与电源直 接相连量程分度值 四、顺次逐个并列一条两条独立整个 干路各自支路相等之和 五、1.电压电流伏特V1031032201.5 不高于360.1V0.5V试触测量范围 并联十 电源电压测量范围分度 值各用电器两端电压之和U=U1十U2 相等U=U1=U2 2.电压电流并串直接不允许大 小 六、阻碍作用R欧姆2106103电压电 流的大小控制变量法材料长度横截面 积温度无 七、电阻大小接入电路电阻丝的长度最大电阻 值为502通过的最大电流为1.5A串联 一上一下最大阻值电阻电流电压一 根导线定值电阻