第13.3节 内能(高效培优·讲义)物理新教材人教版九年级全一册
2026-06-18
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第3节 内能 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 内能基础 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.99 MB |
| 发布时间 | 2026-06-18 |
| 更新时间 | 2026-06-18 |
| 作者 | 理化课代表精品中心 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-06-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58401402.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦初中物理“内能”核心知识点,系统梳理内能的概念及分子动能、势能的内涵,明确温度、质量、物态对内能的影响,深入解析做功和热传递两种改变内能的方式,厘清温度、热量与内能的逻辑关系,并通过对比表格区分内能与机械能,构建完整知识支架。
资料以科学探究为核心,设计压缩气体引火、瓶塞跳起等实验分析能量转化,结合“四个不一定”等避坑指南强化科学思维,配套真题及分阶练习。课中助力教师通过实验演示突破难点,课后帮助学生借助对比辨析和精准练习查漏补缺,有效培养物理观念与科学态度。
内容正文:
第13.3节 内能
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 内能
考点02 改变物体的内能方式
考点03 温度、热量与内能的关系
03 避坑指南·解题通法
角度01 内能的概念
角度02 影响物体内能大小的因素
角度03 热传递的条件和方向
角度04 热传递改变物体的内能
角度05 做功改变物体的内能
角度06 通过做功改变物体内能时,能量的转化
角度07 温度、热量与内能的区别与联系
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.理解内能概念,区分内能与机械能,知道一切物体都具有内能。
2.明确温度、质量、物态对内能大小的影响。
3.掌握改变内能的两种方式:做功和热传递,区分二者本质区别。
4.能判断生活实例中改变内能的途径,辨析温度、内能、热量三者关系。
1.通过对比机械能,理解内能是微观分子动能势能总和。
2.分类实验分析做功、热传递改变内能的过程,总结能量转化/转移特点。
3.通过辨析易混概念,理清温度、内能、热量的逻辑关系。
4.结合摩擦生热、烧水升温等实例,巩固两种改变内能方式的判断方法。
知识导图
考点01 内能
1、分子动能和分子势能
(1)分子动能:分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。
(2)由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的体积有关。
2、内能:物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和,叫做物体的内能;内能的单位是焦耳,简称焦,符号J。
3、对内能的理解:内能是物质分子的热运动能量,是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成,储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和,即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关,物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能,动能和势能的总和叫做内能。
【深化点拨】
1.内能的特点
(1)任何温度下物体的内能都不可能为0,温度越高,物体的内能越大,不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。
(2)内能具有不可测量性,即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。
(3)内能是可以变化的。
(4)对单个分子或少量分子谈内能是无意义的。
2.决定物体内能大小的因素
(1)物体的内能与温度有关.温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,物体的内能就越大。
(2)物体的内能与质量有关.在温度一定时,物体的质量越大,分子的数量越多,物体的内能就越大。
(3)物体的内能还和状态有关.如:一定质量的固态晶体熔化为同温度的液体时,内能增大。
1.关于内能,下列说法中正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.高温物体的内能一定比低温物体的大
C.物体具有内能也可以同时具有机械能
D.运动的物体具有内能,静止的物体不具有内能
【答案】C
【详解】A.一切物体在任何时候都具有内能,所以0°C的物体也具有内能,故A错误;
B.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B错误;
C.内能与机械能不是同一形式的能量,物体具有内能,也可以同时具有机械能,故C正确;
D.一切物体在任何时候都具有内能,故D错误。
故选C。
2.河南“确山铁花”已入选国家级第二批非物质文化遗产保护项目。打铁花演出前,需要将熔点为1200℃的生铁熔化,熔化过程中铁_______(选填“吸收”或“放出”)热量,内能_________(选填“增加”“减少”或“不变”)。
【答案】 吸收 增加
【详解】[1][2]铁有熔点,属于晶体,铁在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能增大。
【内能与机械能的区别与联系】
内能
机械能
区别
定义
构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和
物体所具有的动能和势能的总和
影响因素
物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类
物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
存在条件
永远存在
物体运动时,被举高时,发生弹性形变时
联系
(1) 物体无论是否具有机械能,一定具有内能;
(2) 物体的内能和机械能之间可以互相转化
考点02 改变物体的内能方式
1、探究热传递改变物体内能
用暖袋暖手
给工件淬火
烧水
现象
现象分析
暖袋温度降低,内能减少;人体温度升高,内能增大;能量从热水袋传递给人
工件温度降低,内能减少;冷水温度升高,内能增大;能量从工件传递给水
烧水时,水的温度升高,内能增加,能量从火焰传递给锅和水
实验结论
温度不同的物体相互接触时,发生热传递,低温物体温度升高,内能增加,高温物体温度降低,内能减少;即能量从高温物体传递给低温物体,所以热传递可以改变物体的内能
2、对热传递的理解
条件
不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向
由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
过程
最终状态
温度相同,没有温度差
实质
是能量的转移,能量的形式并未发生变化
3、热传递改变物体的内能
(1)条件:两个物体之间或同一个物体的不同部分存在温度差。
(2)过程:高温物体放出热量,温度降低,内能减少,低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
(3)结果:温度相同。
(4)实质:内能的转移。能量的形式没有改变。
4、做功改变物体的内能
做功的两种情况
外界对物体做功
物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证
迅速压下活塞,玻璃筒内的气体被压缩,活塞对筒内气体做功,从而使筒内气体的内能增加,温度升高,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉开始迅速燃烧
向瓶内打气,压缩瓶内的空气,不断对瓶内空气做功,瓶内空气内能增加,温度升高,随着打入空气的增加,气压越来越大,直至冲开瓶塞,此时,瓶内的空气推动瓶塞做功,内能减少,温度降低,其中水蒸气液化成小水滴,形成白雾
得出结论
(1) 做功可以改变物体的内能;
(2) 外界对物体做功,物体温度升高,物体内能增加;
(3) 物体对外界做功,物体温度降低,物体内能减少
5、内能的利用和意义
(1)利用内能来加热——热传递:内能一个重要应用就是直接用它来加热物体,物体在获得内能以后,温度会升高;实质是利用热传递,将内能从高温物体转移到低温物体;
(2)利用内能来做功:在试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出;实质是内能转化为其他形式能的过程。
【深化点拨】
1.热传递的本质:热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量(内能)发生了转移;其转移的规则是内能从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分转移到低温部分。
2.做功和热传递的解题思路点拨
(1)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
(2)做功和热传递在本质上是不同的:做功使物体的内能改变,是其他形式的能量和内能之间的转化(不同形式能量间的转化);热传递使物体的内能改变,是物体间(或物体不同部分)内能的转移(同种形式能量的转移)。
1.如图所示实例中,属于通过热传递改变物体内能的是( )
A.从滑梯滑下,臀部发热 B.弯折铁丝,铁丝变热
C.可乐加冰,可乐变凉 D.两手对搓,手心变热
【答案】C
【详解】A.从滑梯滑下时臀部克服摩擦做功,机械能转化为内能,是通过做功改变内能,故A不符合题意;
B.弯折铁丝时对铁丝做功,机械能转化为内能,是通过做功改变内能,故B不符合题意;
C.可乐温度高于冰,热量从可乐传递给冰,可乐放热温度降低,是能量的转移,属于通过热传递改变内能,故C符合题意;
D.双手对搓时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,是通过做功改变内能,故D不符合题意。
故选C。
2.电动汽车充电站的液冷充电桩工作时,充电模块会产生大量热量,这些热量通过______的方式转移到充电桩的冷却液中,避免充电模块过热;冷却液中含有较高比例的水,这利用了水的______较大的特性。
【答案】 热传递 比热容
【详解】充电模块与冷却液存在温度差,热量通过热传递的方式从充电模块转移到冷却液中。
根据吸热公式,在质量和升高的温度相同时,水的比热容较大,能吸收更多的热量,因此利用水的这一特性可以有效吸收充电模块产生的热量,避免其过热。
【热传递和做功改变物体内能的区别与联系】
区别
联系
实质
方式
举例
热传递
能量的转移
高温物体放热,低温物体吸热
生活中烧、烤、烙、炒,生产中的淬火等
做功和热传递都可以改变物体的内能,且效果相同。某物体的内能发生改变,可能是通过热传递改变的,也可能是通过做功改变的,或者两者都有。若不知道具体过程,则无法确定内能的改变方式
做功
其他形式能与内能之间的相互转化
压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等
打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等
装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
考点03 温度、热量与内能的关系
1、内能和温度的关系
(1)物体内能的变化,不一定引起温度的变化,这是由于物体内能变化的同时,有可能发生物态变化; 如晶体的熔化和凝固过程,还有液体沸腾过程,内能变化,温度保持不变;
(2)温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢, 因此,物体的温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,因此内能也增大,反之,温度降低,物体内能减小,因此,物体温度的变化,一定会引起内能的变化。
2、内能与热量的关系
(1)物体的内能改变了,物体却不一定吸收或放出了热量,这是因为改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,即物体的内能改变了,可能是由于物体吸收(或放出)了热量也可能是对物体做了功(或物体对外做了功);
(2)热量是物体在热传递过程中内能变化的量度,当物体与外界不做功时,物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少,因此物体吸热或放热,一定会引起内能的变化。
3、热量与温度的关系
(1)物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固),这时,物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变;
(2)物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了。
(3)内能和温度是物体本身就具有的,而热量是伴随着热传递存在的,内能和温度都是状态物理量,而热量则是过程物理量;物体吸收热量,内能一定增加,温度不一定升高;物体温度升高,内能一定增加.三个物理量之间既有密切联系,又有本质区别。
【深化点拨】
1.内能和温度的关系:内能和温度是物体本身就具有的,而热量是伴随着热传递存在的,内能和温度都是状态物理量,而热量则是过程物理量;物体吸收热量,内能一定增加,温度不一定升高;物体温度升高,内能一定增加;三个物理量之间既有密切联系,又有本质区别。
2.内能的大小变化的解题思路点拨
(1)做功不一定都使物体的内能发生变化。做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
(2)热传递可以改变内能,但更多不是引起物体内能的改变。热传递更多是通过改变温度来相应地改变内能,而做功的方式其实引起了内能的相关改变。
1.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.的冰块不具有内能 B.物体的温度高,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
【答案】C
【详解】A.一切物体,无论温度高低,都具有内能,内能是物体内部分子动能和势能的总和,的冰块分子依然在运动,因此也有内能,故A错误;
B.“热量” 是一个过程量,只能说物体 “吸收” 或 “放出” 热量,不能说物体 “含有” 或 “具有” 热量,故B错误;
C.物体内能增加有两种方式:做功和热传递。 所以,物体的内能增加,可能是吸收了热量(热传递),也可能是外界对它做了功,故C正确;
D.热传递过程中,传递的是热量,不是温度,故D错误。
故选C。
2.“热”字在这一章中有着多种含义,有时表示热量,有时表示内能,有时表示温度。请说出下列几种现象中,“热”字所表示的含义。
(1)盛夏,我们感到天气很热。_______;
(2)液化气燃烧时产生热。_______;
(3)雪熔化成水时要吸热。_______。
【答案】(1)温度
(2)热量
(3)热量
【详解】(1)温度是表示物体冷热程度的物理量,我们感到天气很热,说明温度很高。
(2)液化气燃烧时产生热,该过程是燃气燃烧时将化学能转化为内能,并以热量的形式对外传递能量,所以这里的“热”指的是热量。
(3)热量是在热传递过程中传递的能量的多少,雪熔化成水时要吸收热量,温度保持不变,所以这里的“热”表示热量。
【温度、热量、内能三者之间的区别于联系】
温度
热量
内能
区别
概念
宏观上,表示物体的冷热程度;
微观上,反映物体中分子热运动的剧烈程度
在热传递过程中传递能量的多少
构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
表述
用“降低”、“升高”,“降低到”、“升高到”表述
用“放出”或“吸收”表述
用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
联系
(1)温度反映了内能的大小,热量反映了内能变化了多少;
(2)物吸收热量,内能会增加,温度不一定升高,如晶体熔化;物放出热量,内能会减少,但物体温度不一定降低,如晶体凝固
归纳总结
一个一定
物体温度升高或降低时,其内能一定增加或减少
四个不一定
(1)一个物体的内能增加或降低时,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程;
(2)一个物体的内能增加或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是外界对物体做功或物体对外界做功;
(3)一个物体吸收或放出热量时,内能增加或减少,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程;
(4)一个物体温度升高或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是因为做功,如摩擦生热或物体对外界做功
内能的综合应用及解题步骤
1.内能与机械能的“身份隔离”
(1)内能:微观能量,与分子热运动和分子势能有关。一切物体(无论温度高低、是否运动)在任何情况下都具有内能。
(2)机械能:宏观能量,与物体的整体运动(动能)和位置(势能)有关。静止在地面的物体机械能可能为零,但内能绝不为零。
(3)“0℃的冰没有内能”——错误。分子永不停息地运动,内能永远存在。
(4)“物体速度越快,内能越大”——错误。速度影响的是机械能(动能),与内能无直接关系。
2. 改变内能的两种方式:做功vs热传递
(1)热传递:
本质:能量的转移(从高温物体传到低温物体,或从物体的高温部分传到低温部分)。
条件:存在温度差。
结果:物体温度改变或状态改变,但能量形式不变(仍是内能)。
(2)做功:
本质:能量的转化(其他形式的能与内能之间的互换)。
方向判断:
外界对物体做功(如压缩气体、摩擦生热) →物体内能增加(机械能→内能)。
物体对外界做功(如气体膨胀推动活塞) →物体内能减少(内能 →机械能)。
(3)易错场景辨析:
钻木取火:做功(摩擦生热)。
晒太阳变暖:热传递(辐射)。
搓手取暖:做功(摩擦)。
哈气暖手:热传递(对流/传导)。
3.温度、热量、内能的“三角关系”辨析:这三个概念在选择题中极易混淆,请牢记以下逻辑链条:
(1)温度升高 →内能一定增加(分子运动加剧)。
(2)内能增加≠温度一定升高(例如:晶体熔化时,吸热内能增加,但温度保持不变)。
(3)吸收热量 →内能一定增加(在不考虑对外做功的前提下)。
(4)内能增加≠一定吸收了热量(也可能是外界对物体做了功)。
(5)含有热量?NO!:热量是一个过程量,只能说“吸收”或“放出”热量,不能说物体“含有”或“具有”热量。可以说物体“具有”内能或“具有”温度。
4.经典实验现象解析
(1)空气压缩引火仪:用力迅速压下活塞 →对空气做功 →空气内能增加→温度升高达到棉花着火点→棉花燃烧。(关键词:压缩、做功、内能增加)
(2)瓶塞跳起实验:瓶内气体膨胀推开瓶塞→气体对外做功→气体内能减小→温度降低→水蒸气液化成小水滴→出现“白雾”。(关键词:膨胀、对外做功、内能减小、液化)
角度01 内能的概念
1.关于内能的说法正确的是( )
A.物体温度越低,内能越小,所以0℃的物体没有内能
B.改变物体内能的方式有做功和热传递
C.热传递时,热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
D.一个物体被举的越高,内能越大
【答案】B
【详解】A.内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,一切物体在任何温度下都有内能,故A错误;
B.做功和热传递是改变物体内能的两种正确方式,故B正确;
C.热传递的条件是物体间存在温度差,热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体,和内能大小无关(内能大的物体温度不一定高),故C错误;
D.物体被举得越高,重力势能越大;内能是和物体内部分子热运动、分子间相互作用有关的能量,举高物体不会改变物体的内能,故D错误。
故选 B。
2.自热米饭是一种使用化学方法加热的方便食品,如图所示,盒内发热包的主要成分是生石灰。往盒内加少量水,发热包便可以给米饭加热。下列说法正确的是( )
A.已加热的米饭有内能,未加热的米饭没有内能
B.加热时,温度从发热包传递给食物
C.刚开始加热的米饭温度升高,内能增大
D.盒盖内出现小水珠是汽化现象
【答案】C
【详解】A.根据内能的基本概念,一切物体在任何情况下都具有内能,因此未加热的米饭也具有内能,故A错误;
B.热传递的实质是内能的转移,热传递过程中传递的是热量,不是温度,故B错误;
C.米饭质量不变,刚开始加热时米饭吸收热量,温度升高,内能增大,故C正确;
D.盒盖内的小水珠是盒内温度较高的水蒸气遇冷液化形成的液态小水滴,属于液化现象,不是汽化,故D错误。
故选C。
3.在物理学中,把物体内所有分子动能与___________的总和叫做物体的内能。如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况(箭头越长代表分子运动的越快),则___________时刻物体温度较高,该物体从A 时刻到 B 时刻___________(选填“一定”或“不一定”)是吸收了热量。
【答案】 势能 B 不一定
【详解】[1]在物理学中,把物体内所有分子动能与势能的总和叫做物体的内能,一切物体都有内能。
[2]如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况,箭头越长代表分子运动的越快,B时刻箭头长,表示B时刻物体内部分子运动的快,物体温度越高,分子运动越剧烈,则B时刻物体温度较高。
[3]做功和热传递都能改变物体的内能,物体B时刻温度高,内能大,该物体从A 时刻到 B 时刻不一定是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功。
角度02 影响物体内能大小的因素
4.2025年11月14日,“神舟二十一号”返回舱在东风着陆场成功着陆,如图所示。返回舱进入大气层,与周围大气剧烈摩擦的过程中,返回舱的(忽略返回舱质量的变化)( )
A.内能转化为机械能,内能变大 B.机械能转化为内能,内能变大
C.内能转化为机械能,内能变小 D.机械能转化为内能,内能变小
【答案】B
【详解】返回舱进入大气层后,与周围大气剧烈摩擦,需要克服摩擦力做功。在这个过程中,返回舱的机械能(主要是动能和重力势能)减少,而这些减少的机械能转化为了返回舱的内能,使得返回舱的温度升高,内能增大。所以此过程是机械能转化为内能,内能变大。
故选B。
5.如图所示,向烧瓶内打气,当瓶塞跳出时,瓶内出现__________,在这个过程中,气体对外做功,气体内能__________(选填“增大”或“减小”),温度__________(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
【答案】 白雾 减小 降低
【详解】[1][2][3]根据题意可知,当瓶塞跳出时,瓶内气体对瓶塞做功,使气体自身的内能减少,温度降低,受温度降低的影响,瓶内的水蒸气液化成小水珠,因此当瓶塞跳出时,瓶内出现白雾。
6.图甲是小丽同学探究“冰熔化时温度的变化规律”的实验装置图。
(1)如图乙所示,温度计的示数为______℃ (不需要估读)。
(2)安装实验器材时,小丽应按照______ 的顺序进行(选填“从上到下”或“从下到上”)。
(3)她将冰熔化的过程绘制成如图丙所示的温度随时间变化的图像。分析图像数据可知,冰是______ (选填“晶体”或“非晶体”)。
(4)分析图丙可知,该物质在时刻的内能______ 时刻的内能。
(5)当试管中的冰全部熔化成水后,继续用酒精灯加热,试管中的水______ 沸腾(选填“能”或“不能”)。
【答案】(1)-4
(2)从下到上
(3)晶体
(4)小于
(5)不能
【详解】(1)观察温度计刻度盘,从下到上示数变小,说明是零下,则从0刻度处向下数为4格,则读数为-4℃ ;
(2)组装实验仪器的原则:从下到上,从左到右的顺序,酒精灯加热时用外焰加热,要先放酒精灯,根据外焰的高度确定石棉网的高度;再放烧杯,确定试管的高度,最后放入温度计,温度计的玻璃泡不能碰到容器底或壁;
(3)由丙图可知,在t1-t2这段时间内,温度不变,具有一定的熔化温度,说明冰是晶体;
(4)t1-t2表示冰在熔化,熔化过程中,要持续吸热,内能增加,但是温度不变,所以t1时刻的内能小于t2时刻的内能;
(5)烧杯中的水沸腾后,温度不再升高,试管中的水温能达到沸腾的温度,但不能继续吸热,所以不能沸腾。
角度03 热传递的条件和方向
7.下列说法正确的是( )
A.两物体温度相同,具有的内能一定相同
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.甲物体传递了热量给乙物体,说明甲物体内能大
D.扩散现象中,分子可以从低温物体运动到高温物体
【答案】D
【详解】A.物体的内能与质量、温度、状态等因素有关,不能只根据温度判定内能的大小,两物体温度相同,内能不一定相同,故A错误;
B.热量是一个过程量,只能描述为物体吸收或放出热量,不能说物体“所含的热量”,故B错误;
C.热传递的发生条件是存在温度差,甲物体传递热量给乙物体,说明甲物体的温度更高,故C错误;
D.扩散现象说明分子在不停地做无规则运动,所以分子可以从低温物体运动到高温物体,故D正确。
故选D。
8.铜的比热容小于铁的比热容,现有质量和温度都相等的铜块和铁块吸收相同的热量后,再将它们相互接触,则_________(选填“内能”或“温度”)将从_____________(选填“铁块”或“铜块”)传给 ____________(选填“铁块”或“铜块”)。
【答案】 内能 铜块 铁块
【详解】[1][2][3]当质量和温度都相等的铜块和铁块吸收相同的热量后,因为铜的比热容小于铁的比热容,根据可知,铜块升高的温度高,则铜块的末温比铁块的末温高。热传递的实质是内能从高温物体转移到低温物体,温度是状态量,不能传递,所以是内能从铜块传给铁块。
9.在探究海波的熔化规律实验中,将装有海波的大试管放入热水中(如图甲)。根据温度计A和B的示数,绘制了海波和热水的温度随时间变化的图像(如图乙)。
(1)实验应用________(选填“大块”或“小块”)海波;
(2)由图像可知,海波属于________(选填“晶体”或“非晶体”),在第8min时,大试管内的海波处于________(选填“固”“液”或“固液共存”)态,第10min后,热水和海波之间________(选填“能”或“不能”)发生热传递。
【答案】(1)小块
(2) 晶体 固液共存 不能
【详解】(1)在进行实验的过程中最好采用小块的海波,因为小块海波受热更均匀,能更好地观察熔化过程。
(2)[1][2]由图可知,海波有固定的熔点,为48℃,是晶体。第5~10min是海波的熔化过程,因此第8min时,海波处于固液共存状态。
[3]第10min后,海波的温度与热水的温度相同,两者之间没有温度差,因此热传递无法发生。
角度04 热传递改变物体的内能
10.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.筒内空气被压缩时内能增加
B.瓶内空气推动瓶塞时内能减少
C.试管中水被加热时内能增加
D.气缸内气体推动活塞时内能减少
【答案】C
【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递。筒内空气被压缩、瓶内空气推动瓶塞、气缸内气体推动活塞过程中内能增大或减小都是通过做功改变物体内能的,而试管中水被加热是通过热传递改变物体内能的,与其他三个不同。
故选C。
11.(多选)如图所示,青铜冰鉴是我国战国时期发明的盛饮品的容器。夏天,在鉴缶之间装冰块,可使缶内饮品变凉;冬天,在鉴缶之间装热水,可使缶内饮品变热。下列关于青铜冰鉴的说法正确的是( )
A.冰块的温度很低,没有内能
B.冰块熔化时温度不变,内能会增加
C.鉴缶之间装热水时,是通过做功改变饮品内能
D.用热水来加热饮品,主要是因为水的比热容大
【答案】BD
【详解】A.一切物体都具有内能,故A错误;
B.冰块熔化时持续吸热,温度不变,内能会增加,故B正确;
C.鉴缶之间装热水时,缶内饮品吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递改变饮品内能,故C错误;
D.用热水来加热饮品,主要是因为水的比热容大,与其它质量相同的物质相比,降低相同温度,水放出的热量较多,故D正确。
故选BD。
12.质量为50 g、初温均为10 ℃的铝块和铜块,将它们放在同一热源上加热一段时间后,铝块温度升高了20℃,则吸收的热量为____________J,加热相同时间后将两金属块取下并接触,则铜块____________(选填“吸热”或“放热”)。(,)
【答案】 880 放热
【详解】[1]铝块质量
铝吸收的热量为
[2]同一热源加热相同时间,铝块与铜块吸收的热量相等,已知两金属块质量相同,,相同,因此铜块升高的温度,两金属块初温相同,故铜块末温高于铝块末温;热传递时热量从高温物体传向低温物体,因此铜块放热。
13.用相同规格的电热棒分别给A、B两种液体()加热,两种液体每秒吸收的热量相同,这两种液体的温度随加热时间变化图线如图,不考虑热量损失和汽化,则:
(1)在0~4min的过程中,A液体的内能________(选填“增大”或“减小”或“不变”);
(2)同时加热4min,A液体吸收的热量____(选填“大于”或“小于”或“等于”)B液体吸收的热量;
(3)A液体的比热容________(选填“大于”或“小于”或“等于”)B液体的比热容。
(4)若,,B液体的比热容是,不考虑热损失,则A液体的比热容是________J/(kg°C) 。
【答案】(1)增大
(2)等于
(3)小于
(4)
【详解】(1)0~4min内A液体持续吸热,温度不断升高,因此内能增大。
(2)两种液体每秒吸收的热量相同,二者加热时间均为4min,因此吸收的总热量相等。
(3)根据吸热公式 得,加热时间相同,因此;已知题干给出;结合图像可得:0~4min内,A的初温为,末温为,温度变化
B的初温为,末温为,温度变化
即 。因此,分母,分子相同,因此 ,即A液体的比热容小于B液体的比热容。
(4)加热4min后,由
得
角度05 做功改变物体的内能
14.下列关于热现象的说法正确的是( )
A.冬天在菜窖里放几桶水,主要是利用水蒸气凝华时放出热量使菜窖内温度不会太低
B.青藏铁路的热棒利用液态氨的汽化吸热、气态氨液化放热保证冻土区路基的稳定性
C.砂锅煲汤是通过做功的方式使菜的内能增大
D.食物香气四溢是因为分子之间存在引力
【答案】B
【详解】 A.冬天在菜窖里放几桶水,是利用水凝固(液态变为固态)时放出热量,使菜窖内温度不会太低,故A错误;
B.青藏铁路的热棒工作时,液态氨在路基处汽化,汽化过程吸收热量,降低路基温度;气态氨上升到热棒顶部后液化,液化过程放出热量,将热量散发到空气中,从而保证冻土区路基的稳定性,故B正确;
C.砂锅煲汤是通过热传递的方式使菜的内能增大,故C错误;
D.食物香气四溢是因为分子在永不停息地做无规则运动,属于扩散现象,故D错误。
故选B。
15.摩擦焊接技术在航空航天中应用广泛。如图所示,焊接时,两根金属棒高速旋转,剧烈摩擦,使焊接面处温度升高,金属棒变为液态,冷却后焊接在一起,此过程发生的物态变化是先熔化,后________(填写物态变化名称)。摩擦焊接是通过________的方式改变金属棒的内能,此过程中将________能转化为内能。
【答案】 凝固 做功 机械
【详解】[1]焊接过程中,金属棒变为液态,冷却后变为固态,发生的物态变化是凝固,使两金属棒焊接在一起。
[2]摩擦焊接时,金属棒高速旋转、剧烈摩擦,是通过做功的方式使焊接面温度升高,改变金属棒的内能。
[3]此过程中金属棒的高速旋转具有机械能,摩擦过程中机械能转化为金属棒的内能,使温度升高至液态。
16.为探究“通过做功方式改变物体内能”,小明设计了图甲的装置,由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、注射器等组成。
(1)小华提出两点建议:A.将温度传感器换成实验室温度计;B.将注射器换成打气筒。你觉得________(选“A”、“B”或“都”)比较合理;
(2)改进后,向烧瓶内注入几滴酒精后打气,小明发现装置没有明显变化,瓶内气体的温度也几乎没有变化,你认为可能的原因是________;
(3)继续改进实验装置后,不断向瓶内打气,数据采集器获得如图乙的图像。则打气5秒后可能出现的现象是________;用本装置进行实验时________(选“能”或“不能”)去掉瓶内的酒精。
【答案】(1)B
(2)装置气密性不好
(3) 橡皮塞被弹开,瓶内出现白雾,采集到的温度下降 能
【详解】(1)实验时温度计分度值较大,读数时误差较大,温度传感器测量温度值更准确,更方便;打气筒可以连续打气,相比注射器能更好地对瓶内气体做功,内能增加更明显。故B建议比较合理。
(2)打气后,装置没有明显变化且瓶内气体温度几乎不变,说明瓶内气体内能基本没有变化,即对气体做功效果不明显,装置可能有漏气的地方,导致气密性不好。
(3)[1]打气后,瓶内气体内能急剧增加,温度升高,打气5秒时,瓶内气体内能达到峰值,会推动橡皮塞弹开(内能转化为机械能),同时瓶内酒精蒸气因内能减少而液化,出现白雾,采集到的温度温度下降。
[2]实验目的是探究做功改变物体内能。酒精的作用是通过蒸气液化提供直观现象(白雾),但温度传感器可直接测量瓶内气体的温度变化情况,反映瓶内气体的内能变化。因此,即使去掉酒精,仍可通过温度数据完成实验。
角度06 通过做功改变物体内能时,能量的转化
17.如图所示的四个示例中,使物体内能增大的方式与其他三个不同的是( )
A.甲图,碎纸片点燃后,杯中水温升高 B.乙图,金属汤勺放在热汤中,温度升高
C.丙图,取暖器通电后,电热丝温度升高 D.丁图,太阳辐射后,热水器中水温升高
【答案】C
【详解】碎纸片燃烧放热,通过热传递使杯中水的内能增大、温度升高;
金属汤勺从热汤中吸收热量,通过热传递(热传导)使自身内能增大、温度升高;
取暖器通电后,电流通过电热丝做功,将电能转化为内能,通过做功的方式使电热丝内能增大、温度升高;
热水器中的水吸收太阳辐射的热量,通过热传递(热辐射)使内能增大、温度升高。
因此,C选项使物体内能增大的方式为做功,ABD选项使物体内能增大的方式为热传递,故选C。
18.(多选)如图所示是科技小组用塑料瓶制作的水火箭。他们先在瓶里装适量水,然后将带有喷嘴的橡胶塞插入瓶口,旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气(瓶子体积变化忽略不计);当橡胶塞脱落时,水从火箭尾部瓶口向下喷出,水火箭向上飞到空中。下列有关说法正确的是( )
A.打气筒向水火箭内打气,瓶内气体的密度不变
B.水从尾部瓶口向下喷出时,瓶内气体的内能减少,温度降低
C.水从尾部瓶口向下喷出时,瓶口出现大量白雾,这是汽化现象
D.水火箭从上升的最高点到返回至地面的过程中,其重力势能减小
【答案】BD
【详解】A.题干明确说明瓶子体积变化忽略不计,打气过程中瓶内气体质量增加,根据密度公式 ,体积不变质量增大,气体密度变大,故A错误;
B.水向下喷出时,瓶内高压气体膨胀对外做功,内能转化为水和火箭的机械能,因此瓶内气体内能减少,温度降低,故B正确;
C.瓶口的白雾是瓶内温度降低后,水蒸气遇冷液化形成的小水滴,属于液化现象,不是汽化,故C错误;
D.重力势能的大小和物体质量、高度有关;水火箭发射过程中水已经向下喷出,到达最高点后质量不变,从最高点下落回地面的过程中,高度不断降低,因此重力势能减小,故D正确。
故选BD。
19.飞机在万米高空飞行的时候,舱外气温往往在以下,由于高空的大气压比舱内气压低,要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。在这个过程中,空气压缩机对气体______,使空气的内能______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】做功 变大
【详解】[1]使用空气压缩机把空气从舱外压进来,对舱外吸入的气体施加作用力,并且使气体的体积被压缩,这是通过做功的方式改变空气的内能。
[2]在这个过程中,空气压缩机对空气做功,空气的内能变大,温度升高。
角度07 温度、热量与内能的区别与联系
20.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.甲物体向乙物体传递热量,说明甲物体含有的内能更多
C.对物体做功,物体的内能一定增加
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
【详解】A.温度不是决定内能大小的唯一因素,温度高的物体若质量很小,内能可能小于温度低但质量大的物体,故A错误;
B.热传递传递的是热量,发生的条件是温度差,甲向乙传递热量只能说明甲温度更高,不能说明甲内能更多,故B错误;
C.对物体做功时,若物体同时对外放热,内能不一定增加,故C错误;
D.内能小的物体温度可能更高(比如一小杯开水的内能小于一大块0℃的冰,但开水温度更高),只要存在温度差就能发生热传递,因此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。
21.关于温度、比热容、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.一块0℃的冰没有内能,它的分子不会运动
B.一个物体吸收了热量,它的温度一定会升高
C.一个物体温度升高了,它的内能一定增加
D.一个物体温度升高了,它的内能不一定增加
【答案】C
【详解】A.一切物体都具有内能,0℃的冰也有内能,且分子始终在不停地做无规则运动,故A错误;
B.物体吸收热量后温度不一定升高,例如晶体熔化过程中吸收热量,温度保持不变,故B错误;
CD.一个物体温度升高时,分子热运动加剧,因此内能一定增加,故C正确,D错误。
故选C。
22.(多选)下列说法中,正确的是( )
A.两个物体升高相同的温度,吸收的热量一定相同
B.在热传递的过程中,吸收热量的物体内能一定增加
C.温度低的物体一定比温度高的物体具有的内能少
D.内能大小相同的两个物体之间也可能发生热传递
【答案】BD
【详解】A.根据可知,两个物体升高相同的温度,但如果它们的比热容或质量不同,吸收的热量也会不同,故A错误;
B.热传递是内能从高温物体转移到低温物体的过程,在纯热传递过程中不考虑做功的情况,吸收热量的物体其内能必然增加,故B正确;
C.内能是物体内所有分子动能和势能的总和,它不仅与温度有关,还与物体的质量、状态、物质种类等因素有关,温度低的物体内能不一定少,故C错误;
D.热传递发生的条件是存在温度差,与内能大小无关。即使两个物体内能相同,只要温度不同,仍可发生热传递,故D正确。
故选BD。
23.每年的8月一般是泸州很热的时节,这里的“热”指的是___________(选填“内能”“热量”或“温度”),城市普遍比郊区高出2℃~3℃,这种现象被称为城市“热岛效应”,根据所学知识分析造成城市“热岛效应”的原因可能是___________(写出一条即可);依据季风的特点,你觉得在城市布局中,有气体污染风险的工业、企业应该如何分布?___________。
【答案】 温度 人为热源释放 在最小风频的上风向
【详解】[1]“热”指天气炎热,属于宏观描述,物理中表示物体冷热程度的物理量是温度,因此这里的“热”指的是温度高。
[2]城市“热岛效应”指城市温度高于郊区,主要因城市人为活动(如空调、汽车排放)释放额外热量,或城市地表(如混凝土)吸热能力强且植被少导致散热差等。
[3]为避免气体污染在任何季节都影响城区,有污染风险的企业应布局在与盛行风向垂直的郊外(如东北方向或西南方向),或当地最小风频的上风向。
【例1】(2025·山东东营·中考真题)如图是中国自主产权的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过___________方式改变物体内能的。工作中需要用水给刀片降温,主要利用了水的___________较大的特性。
【答案】 做功 比热容
【详解】[1]盾构机的刀盘旋转击碎石料的过程中,刀盘与石料摩擦,使刀盘的温度升高,内能增大,将机械能转化为内能,是通过做功方式改变了刀盘的内能。
[2]质量相同的水和其他物质相比,由于水的比热容比较大,在升高相同温度时可以吸收更多的热量,用水给刀片降温,这是利用水的比热容较大的特点。
【深化点拨】
(1)改变内能的两种方式区分:做功、热传递是改变内能仅有的两种途径;摩擦生热属于克服摩擦力做功,机械能向内能转化;热传递依靠温度差转移热量,二者能量转化形式不同,本题重点辨析做功改变内能的场景。
(2)水的比热容大的应用:水的比热容为常见物质中最大,同等条件下能吸收更多热量,常被用作冷却介质,机械降温、供暖都是该特性的典型应用。
(3)能量转化判断:摩擦做功过程中,机械运动的机械能转化为物体内能,伴随温度升高,训练从场景中判断能量转化类型。
(4)科技情境物理应用:以盾构机工程设备为素材,结合国产工业设备情境,考查把机械工作现象对应热学基础知识点的能力。
【变式1-1】(2025·江苏南京·中考真题)下列事例中改变内能的方式与其他三个不同的是( )
A.弯折铁丝发烫 B.压缩空气升温
C.点火后盒盖飞出 D.勺子在热汤中升温
【答案】D
【详解】A.弯折铁丝发烫,是对铁丝做功,机械能转化为内能,属于做功改变物体的内能;
B.压缩空气升温,是对空气做功,机械能转化为内能,属于做功改变物体的内能;
C .点火后盒盖飞出,是燃气的内能转化为机械能,属于做功改变物体的内能;
D.勺子在热汤中升温,是热汤的内能转移到勺子上,属于热传递改变物体的内能;
综上可知,改变物体内能的方式与其他三个不同的是D项。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式1-2】(2025·山东潍坊·中考真题)(多选)如图所示,玻璃瓶内装有少量的水,用塞子塞紧,并用气筒向瓶内打气。当打气到一定程度时,塞子会从瓶口跳起,同时瓶内出现大量的“白气”;这时再迅速将塞子塞上,并快速向瓶内再次打气,看到“白气”很快消失。下列分析正确的是( )
A.塞子从瓶口跳起前,瓶内气体的内能减小
B.塞子从瓶口跳起过程中,瓶内气体对外做功
C.瓶内出现的“白气”是水蒸气
D.再次打气时“白气”消失,发生的物态变化是汽化
【答案】BD
【详解】A.塞子从瓶口跳起前,用气筒向瓶内打气,对瓶内气体做功,瓶内气体的内能增大,故A错误;
BC.用气筒向瓶内打气,瓶内气压增大,当气压增大到某一程度时,把塞子从瓶口推出去,这个过程瓶内气体对外做功,内能减小,温度降低,瓶内的水蒸气液化成小水滴,形成“白气”,故B正确,C错误;
D.将塞子塞上,并快速向瓶内再次打气,对瓶内气体做功,瓶内气体内能增大,温度升高,小水滴吸热汽化,会看到“白气”很快消失,故D正确。
故选BD。
【变式1-3】(2025·四川绵阳·中考真题)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,三名宇航员安全回家。返回舱在减速下降的过程中,其重力势能不断_______(选填“增大”或“减小”);返回舱进入大气层后与大气剧烈摩擦,部分机械能通过_______(选填“做功”或“热传递”)转化成内能。
【答案】 减小 做功
【详解】[1]返回舱在减速下降的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小。
[2]返回舱进入大气层后与大气剧烈摩擦,摩擦会生热,此时通过做功的方式由机械能转化为内能。
【例2】(2025·山东威海·中考真题)在考古发掘中,脆弱文物易因失水变形损坏。科学家常用“薄荷醇临时固型技术”进行保护:将熔化的薄荷醇喷洒到文物上,冷却后凝固形成支撑结构,待文物移至实验室后,在室温下薄荷醇升华。下列说法错误的是( )
A.熔化过程,薄荷醇吸热 B.凝固过程,薄荷醇周围空气分子动能减小
C.升华过程,薄荷醇吸热 D.升华后,薄荷醇分子间距变大
【答案】B
【详解】A.薄荷醇熔化时由固态变成液态,属于熔化现象,熔化吸热,故A正确,不符合题意;
B.薄荷醇凝固过程,凝固放热,周围空气吸热,温度升高,分子动能增大,故B错误,符合题意;
C.文物移至实验室后,在室温下薄荷醇由固态直接变成气态,发生升华现象,升华吸热,故C正确,不符合题意;
D.升华是物质由固态变成气态,分子间距较大,薄荷醇分子间距变大,故D正确,不符合题意。
故选B。
【深化点拨】
(1)六种物态变化吸放热规律:熔化、汽化、升华三类物态变化需要持续吸热;凝固、液化、凝华三类物态变化向外放热,本题覆盖熔化、凝固、升华三种变化,考查吸放热基础记忆。
(2)温度与分子动能的关系:分子无规则运动的动能只由温度决定,温度升高,分子平均动能变大;温度降低,分子动能减小,结合凝固放热改变空气温度综合考查。
(3)固、气分子间距对比:固态物质分子排列紧密,分子间距小;气态分子极度分散,分子间距大幅变大,升华是固态直接变为气态,分子间距明显增大。
【变式2-1】(2025·四川南充·中考真题)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
【答案】C
【详解】A.一切物体都具有内能,室外温度为0℃时,木柴的内能不为零,故A错误;
B.热量是过程量,不能说“含有的热量”,故B错误;
C.物体的内能与温度、质量有关。若未燃烧的木柴温度升高,内能增加,故C正确;
D.做功可以改变内能,灭火器在使用过程中对外做功,内能减小,故D错误。
故选C。
【变式2-2】(2025·江苏连云港·中考真题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
【答案】D
【详解】AC.内能是所有分子的动能和势能之和,故任何一个物体都有内能,具有机械能的物体也一定有内能,故AC错误;
B.物体的内能与温度、质量、物质的状态、种类都有关,故B错误;
D.任何一个物体都具有内能,当物体运动时,既具有内能,又具有机械能,所以物体具有内能,也可以同时具有机械能,故D正确。
故选D。
【变式2-3】(2025·甘肃兰州·中考真题)我国是世界上最早进入青铜器时代的国家之一。铸造青铜器时,将液态金属倒入模具冷却后形成青铜器的情景如图所示。下列关于铸造青铜器的说法正确的是( )
A.液态金属冷却变成青铜器的过程中需要吸收热量
B.液态金属冷却变成青铜器的过程中,内能不变
C.铸造青铜器的过程中,金属发生的物态变化是先熔化后凝固
D.工匠休息时身上的“汗水逐渐消失”与“樟脑丸逐渐变小”属于同一种物态变化
【答案】C
【详解】AB.液态金属冷却变成青铜器属于凝固过程,凝固放出热量,内能减少,故AB错误;
C.铸造青铜器的过程中,先将金属加热至熔点,变成液态,此过程为熔化,液态金属倒入模具冷却后又变成固态,此过程为凝固,故C正确;
D.工匠休息时身上的“汗水逐渐消失”是液态变成气态,此过程是汽化,而“樟脑丸逐渐变小”是固态变成气态,此过程是升华,故D错误。
故选C。
【例3】(2025·江苏镇江·中考真题)燃气热水器中,冷水经过铜质换热器时被800℃的高温烟气加热,选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的_________性,此过程中通过_________的方式增加了水的内能,同时烟气的温度下降到150℃。为了节约能源,可以再通过换热器将其温度进一步下降到60℃,此过程中烟气中的水蒸气_________变成水,放出热量,用于预加热冷水。
【答案】导热 热传递 液化
【详解】[1]选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的导热性。导热性良好的物质能够快速地将热量从高温物体传递到低温物体,在燃气热水器中,铜质换热器可以有效地将高温烟气的热量传递给冷水。
[2]冷水经过铜质换热器时被高温烟气加热,此过程中由于高温烟气和冷水之间存在温度差,热量从高温烟气传递到冷水,是通过热传递的方式增加了水的内能。
[3]烟气的温度从进一步降到,此过程中烟气中的水蒸气遇冷由气态变成液态水,这种物态变化是液化,液化过程会放出热量,可用于预加热冷水。
【深化点拨】
(1)金属的物理属性导热性:铜导热性能好,适合制作换热部件,区分导热、导电、延展等金属特性,考查材料选用对应的物理性质。
(2)改变内能的两种方式辨析:有温度差、热量直接转移属于热传递;摩擦、压缩等属于做功,本题烟气加热冷水依靠热传递增大水的内能。
(3)液化现象及吸放热规律:水蒸气由气态变为液态是液化,液化过程放热,热水器利用该过程回收烟气余热,实现节能。
(4)能量利用与节能理念:回收废气液化释放的热量预热冷水,考查物理知识在节约能源、余热回收方面的实际应用。
【变式3-1】(2025·江苏淮安·中考真题)图中是美食“油端子”,它是将面糊装入模具放入热油锅内炸出来的美食,下列情境在改变内能的方式上与之相同的是( )
A.弯折铁丝 B.压缩空气 C.钻木取火 D.给水加热
【答案】D
【详解】将面糊装入模具放入热油锅内炸是通过热传递的方式改变物体的内能。
A.弯折铁丝时,铁丝温度升高主要是由于外力做功,属于通过做功改变内能,故A不符合题意;
B.压缩空气时,外力对空气做功使空气温度升高,属于通过做功改变内能,故B不符合题意;
C.钻木取火时,摩擦力对木头做功使其温度升高,属于通过做功改变内能,故C不符合题意;
D.给水加热是通过热传递吸收外界的热量而升温,属于通过热传递改变内能,与将面糊放入热油中炸制成美食所发生的能量转移方式相同,故D符合题意。
故选D。
【变式3-2】(2025·山东济南·中考真题)(多选)下列诗词中涉及的物理知识,说法正确的是( )
A.绿树阴浓夏日长----树荫是光的折射现象
B.花气袭人知骤暖----闻到花香说明分子在不停地做无规则运动
C.会挽雕弓如满月----弓拉得越满,它具有的弹性势能越大
D.春江水暖鸭先知----江水温度升高是通过做功改变了江水的内能
【答案】BC
【详解】A.树荫是树的影子,是由于光的直线传播形成的,故A错误;
B.闻到花香是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故B正确;
C.弹性势能与弹性形变程度有关,弓拉得越满,它具有的弹性势能越大,故C正确;
D.天气回暖时,江水吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递改变了江水的内能,故D错误。
故选BC。
【变式3-3】(2025·山东济宁·中考真题)夏季,车内不要存放打火机、空气清新喷剂等物品,原因是:长时间暴晒,通过________(填改变内能的途径)增加液体、气体的内能,温度升高,易引发自燃或爆炸;也不要将装水的透明塑料瓶、玻璃杯等物品放在车内阳光照射处,原因是:其相当于________透镜,易引发火灾。
【答案】 热传递 凸
【详解】[1]改变内能有热传递和做功两种方式;长时间暴晒,液体、气体吸收热量,温度升高,属于通过热传递来增加内能。
[2] 装水的透明塑料瓶、玻璃杯等形状是凸面的,放在车内阳光照射处,相当于凸透镜,凸透镜对光有会聚作用,容易引发火灾。
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1.2026年1月,我国科研团队在78量子比特超导芯片“庄子2.0”上完成量子预热化调控实验,芯片需在接近绝对零度的极低温下运行。下列说法正确的是( )
A.芯片降温过程中,其热量逐渐减少
B.接近绝对零度时,分子热运动非常缓慢
C.极低温下,芯片内能为零
D.液氦蒸发吸热给芯片降温,是通过做功改变内能
【答案】B
【详解】A.热量是过程量,不能说某个物体的热量减少,故A错误;
B.物体温度越低,分子热运动越缓慢,故B正确;
C.极低温下,物体仍然具有动能和分子势能,因此仍然具有内能,故C错误;
D.芯片通过热传递的方式向液氦放热,其内能减少。该过程属于通过热传递改变内能,而非做功,故D错误。
故选B。
2.冰敷是一种治疗扭伤的常见方式,下列说法中正确的是( )
A.冰是非晶体
B.冰在熔化后,含有的热量变多
C.冰在熔化过程中不断吸热,温度保持不变
D.选用0℃的冰块冰敷,是因为0℃的冰块内能为零
【答案】C
【详解】A.冰是晶体(有固定熔点 0℃),故A错误;
B.热量是过程量,只能说 “吸收或放出热量”,不能说 “含有热量”。冰熔化后变成水,也不能说 “含有的热量变多”,故B错误;
C.冰是晶体,晶体熔化的特点是持续吸热,温度保持不变(熔点为 0℃),故C正确;
D.一切物体在任何温度下都有内能,0℃的冰块内能不为零,故D错误。
故选C。
3.陕西肉夹馍是著名小吃。制作过程中,下列说法正确的是( )
A.切肉时,刀磨得很锋利是为了增大压强
B.烤馍时,馍的温度升高,内能不变
C.煮肉时,锅上方冒出的“白气”是水蒸气
D.吃馍时,能闻到香味,说明分子间有引力
【答案】A
【详解】A.刀磨得锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积增大压强,故A正确;
B.烤馍时馍吸收热量,温度升高,内能增大,故B错误;
C.水蒸气是肉眼不可见的,锅上方的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴,不是水蒸气,故C错误;
D.能闻到香味是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,不是分子间有引力,故D错误。
故选A。
4.高性能计算机的CPU芯片工作时通常用“热管”进行散热。如图所示,“热管”一般分为加热段、绝热段和冷却段。吸热芯内的液体工作物质在加热段变为气体,气体沿通道移动至冷却段放出热量同时变为液体,流回至加热段完成循环。关于“热管”的工作过程,下列说法正确的是( )
A.吸热芯内的液体变为气体是升华现象
B.气体移动至冷却段变为液体是液化现象
C.绝热段能量不流动
D.“热管”的作用是将空气中的热量传递到计算机中
【答案】B
【详解】A.物质由液态变为气态是汽化,故A错误;
B.气体移动至冷却段由气态变为液态是液化现象,故B正确;
C.绝热段只是与外界没有热量交换,但内部蒸气的内能随着蒸气的流动而传递,能量是在流动的,故C错误;
D.“热管”的作用是对CPU散热,将计算机产生的热量传递出去,故D错误。
故选B。
5.(多选)如图是我国战国时期的青铜冰鉴,冰鉴是一件双层的器皿,鉴内有尊缶。夏季,在鉴内放冰块,可使尊缶内食物降温;冬季,在鉴内装热水,还可起到保温作用。下列说法正确的是( )
A.鉴内冰块的温度较低没有内能
B.夏季热量从鉴内冰块传向食物
C.冬季热水能保温是因为水的比热容较大
D.能闻到缶内食物的香气说明分子在不停地做无规则运动
【答案】CD
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,冰块温度低,仍有内能,故A错误;
B.夏季,由于冰块的温度低于食物的温度,热量从高温的食物向低温的冰块传递,故B错误;
C.由于水的比热容较大,相同质量的水和其他物质,降低相同的温度,放出热量更多,故冬季热水能保温是因为水的比热容较大,故C正确;
D.能闻到缶内食物的香气,属于扩散现象,说明香气分子在不停地做无规则运动,故D正确。
故选CD。
6.明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜,文火慢炒,透出香气”。“文火慢炒”是采用________(选填“做功”或“热传递”)的方式改变内能;慢炒后“透出香气”,闻到香气,这属于________现象。
【答案】 热传递 扩散
【详解】“文火慢炒”时,麻、菜子吸收热量,内能增加,这是通过热传递的方式改变内能。
闻到香气是因为香味分子扩散到空气中,进入人的鼻腔,这种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象属于扩散现象。
7.如图,端午时节粽叶飘香,这是___________现象,说明分子在不停地做无规则运动;煮粽子过程中是通过___________的方式增大粽子内能,该现象也体现了化学与物理知识融合的跨学科生活常识。
【答案】 扩散 热传递
【详解】煮粽子时粽叶飘香是香气分子无规则运动导致的,是一种扩散现象。
煮粽子时,粽子吸收热量,内能增加,是通过热传递方式增加粽子的内能。
8.汽车在连续下坡的山区公路上行驶时,有经验的司机在下坡前,会先在汽车的各个轮胎上浇水,以防止在下坡时,因连续刹车使轮胎和刹车片过热而引发交通事故。浇水是利用水的________大的特点,汽车在连续刹车过程中产生的内能部分被轮胎上的水吸收,水的温度升高,这是通过________的方式改变水的内能。
【答案】 比热容 热传递
【详解】水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少。所以给轮胎浇水,利用水比热容大的特点来吸收刹车产生的热量,防止轮胎和刹车片过热。
汽车在连续刹车过程中产生内能,部分内能被轮胎上的水吸收,使水的温度升高,这是能量的转移,是通过热传递的方式改变水的内能。
9.研究冰熔化时温度的变化规律。
(1)安装图甲装置时,应按 __________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序组装;
(2)图乙为冰的温度随时间变化关系图像,分析图像可得,冰熔化时温度 __________,由此判断冰是 __________(选填“晶体”或“非晶体”);
(3)试管内物体在第3 min具有的内能 __________在第5 min具有的内能。
【答案】(1)自下而上
(2) 不变 晶体
(3)小于
【详解】(1)安装实验装置时,需要先根据酒精灯的外焰高度确定铁圈及陶土网的位置,再依次向上安装试管、温度计,所以应按自下而上的顺序组装。
(2)[1]从图乙可以看出,冰在熔化过程中温度保持不变。
[2]根据晶体有固定熔点,熔化时温度不变,可以判断冰是晶体。
(3)冰在熔化过程中持续吸热,内能会不断增加,第到第冰处于熔化过程中,所以第的内能小于第的内 能。
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10.铸造青铜器时,将液态金属倒入模具冷却后形成青铜器的情景如图所示。下列说法正确的是( )
A.液态金属冷却成青铜器的过程需要吸热
B.液态金属冷却成青铜器的过程,内能减小
C.该过程金属发生的物态变化是先熔化后凝华
D.模具的熔点要比所铸金属的熔点低
【答案】B
【详解】液态金属冷却形成青铜器,是液态变为固态的凝固过程;
A.凝固过程是放热过程,不是吸热,故A错误;
B.凝固过程中金属向外放出热量,因此内能减小,故B正确;
C.该过程只有液态变为固态的凝固过程,不存在熔化、凝华,故C错误;
D.若模具熔点低于金属熔点,高温液态金属会使模具熔化,因此模具的熔点要高于所铸金属的熔点,故D错误。
故选B。
11.将装有适量碎冰的试管置于烧杯内的温水中,探究冰的熔化特点。当冰开始熔化时,温度计的示数如图所示。下列说法错误的是( )
A.烧杯内水的温度逐渐降低
B.冰完全熔化前,温度不变
C.冰的内能不发生改变
D.温度计的测温泡要插入碎冰中
【答案】C
【详解】A.冰熔化时不断吸收烧杯内水的热量,烧杯内水的内能减少,温度逐渐降低,故A正确;
B.冰是晶体,在完全熔化前(熔化过程中),持续吸热但温度保持不变,故B正确;
C.冰在熔化过程中,持续吸收热量,虽然温度不变,但内能会增加,故C错误;
D.用温度计测量碎冰的温度时,温度计的玻璃泡要插入碎冰中与其充分接触,故D正确。
本题选择说法错误的,故选C。
12.质量分别为4kg和1kg的甲、乙两种物质,分别装在两个相同的容器中,用相同的电加热器加热(忽略热量损失),其温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在1min内,甲吸收的热量小于乙吸收的热量
B.在1min内,乙的比热容比甲的比热容大
C.甲、乙均升高10℃,需要的加热时间之比为3∶1
D.在3min后,甲物质的内能不再发生改变
【答案】B
【详解】A.相同的电加热器加热,相同时间内放出热量相同,忽略热量损失时,1min内甲、乙吸收的热量相等。故A错误;
B.1min内,,,,温度变化
根据吸热公式得,代入得:
,可得,因此。故B正确;
C.升高相同温度时,加热时间与吸收热量成正比(,相同),因此,故C错误;
D.3min后,甲温度保持不变,继续吸收热量,内能持续增加。故D错误。
故选B。
13.下列两幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,有关说法正确的是( )
A.“透火焙干”过程中,在巷中生火的目的是通过做功的方法改变纸的内能
B.“炒蒸油料”过程中,用锅铲不断翻炒油料的目的是通过热传递的方法改变油的内能
C.“透火焙干”过程中,湿纸被快速烤干,说明了温度越高,水分子的热运动越剧烈
D.“炒蒸油料”过程中,油料升温较快是因为其比热容较大
【答案】C
【详解】A.“透火焙干”过程中,纸张从火源吸收热量,温度升高、内能增加,是通过热传递的方式改变纸的内能,故A错误;
B.“炒蒸油料”过程中,油料内能增加主要来源于炉火的热传递,锅铲不断翻炒的目的是让油料受热均匀,避免局部烧焦,故B错误;
C.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,水分子的无规则热运动越剧烈,水分蒸发越快,因此湿纸可以被快速烤干,故C正确;
D.根据吸热公式,质量相同的不同物质吸收相同热量时,比热容越小,温度升高越快,油料升温快是因为其比热容较小,故D错误。
故选C。
14.(多选)用功率为800 W的电加热器加热某种液体如图甲所示,液体温度与加热时间的关系图像如图乙所示。已知液体质量为,初温为,加热器正常工作,不计一切热量损失。下列说法正确的有( )
A.液体的沸点是
B.液体的比热容是
C.液体在第60 s比第30 s时的内能大
D.第90 s时,电热器跟液体不发生热传递
【答案】BC
【详解】A.由图乙可知,液体温度升高到80℃后保持不变,说明沸点为80℃,不是100℃,故A错误;
B.不计热量损失,加热90s液体吸收热量
温度变化
由得,液体的比热容
故B正确;
C.液体从30s到60s持续吸热,内能不断增加,且60s时液体温度更高,因此第60s比第30s的内能大,故C正确;
D.第90s时,电加热器持续发热,自身温度高于液体温度,存在温度差,电加热器和液体之间会发生热传递,液体吸收的热量用于汽化,温度保持不变,故D错误。
故选BC。
15.过年吃饺子是我国的传统习俗。煮饺子时,主要是通过___________的方式增大饺子的内能。将质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾,水吸收的热量是___________J。[环境为标准大气压,水的比热容为]
【答案】 热传递
【详解】煮饺子时饺子从热水中吸收热量,内能增大,属于通过热传递的方式改变内能;标准大气压下水的沸点为100℃,则温度变化量
水吸收的热量
16.数据中心采用浸没式液冷技术,服务器发热时,热量直接传递给冷却液,这是通过__________的方式改变冷却液的内能。若质量为的冷却液流经服务器后,温度升高,则冷却液吸收的热量为__________。(冷却液比热容为
【答案】
热传递
【详解】改变物体内能的方式有热传递和做功两种,本题中热量直接从服务器传递至冷却液,是通过热传递的方式改变冷却液的内能。
冷却液吸收的热量
17.请观察以下实验现象来思考题后的问题;
(一)如图所示的实验,是我们在学习分子动理论时做过的一些实验:
图a:浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰,一星期后,两种液体混合均匀了;
图b:玻璃板的下表面接触水面,发现拉力大于玻璃板的重力;
图c:水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积;
图d:将红墨水滴入水中,可以看到它在水中散开;
图e:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起,两个铅块过一段时间就会结合在一起,下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
(1)图a和图______两个实验形成实验现象的原因相同。图a为尽快达到实验目的,实验过程中______(选填“可以”或“不可以”)搅动量筒里的液体;
(2)图b和图______两个实验形成实验现象的原因相同,实验表明:分子之间存在______;
(3)图c实验表明______;
(二)如图所示,用气筒向装有少量水的瓶里打气进行实验探究:
(4)该实验的瓶内盛有少量水的目的是增加瓶内的水蒸气;当瓶塞从瓶口跳出时观察到的实验现象是______(选填“瓶外”、“瓶口”或“瓶内”)出现白雾,由此可得结论是______。
【答案】(1) d 不可以
(2) e 引力
(3)分子之间有间隙
(4) 瓶内 物体对外做功,内能减小
【详解】(1)[1]硫酸铜溶液与清水从界面清晰到混合均匀,是铜离子和水分子在永不停息地做无规则运动,最终相互扩散的结果。图d现象:红墨水滴入水中后散开,是红墨水分子在水分子中做无规则运动,发生扩散的结果。二者本质相同,均因分子无规则运动导致,故图a与图d对应。
[2]若搅动量筒内液体,混合均匀是“外力搅拌”的结果,而非分子自然运动,会干扰实验目的,因此不可以搅拌。
(2)[1][2]图b中玻璃板下表面接触水面,拉力大于玻璃板重力,是因为分子间有引力;图e中两个铅块紧压在一起结合且能吊起重物,也是因为分子间有引力,所以图b和图e两个实验形成实验现象的原因相同,实验表明:分子之间存在引力。
(3)图c中,水和酒精混合后总体积小于混合前体积,是因为水分子和酒精分子之间存在间隙,混合时部分分子进入彼此的间隙中,导致总体积变小。实验表明分子之间有间隙。
(4)[1][2]瓶内盛有少量水的目的是增加瓶内水蒸气,当瓶塞从瓶口跳出时,瓶内气体对外做功,内能减小,温度降低,瓶内的水蒸气遇冷液化成小水珠,所以观察到瓶内出现白雾。由此可得结论是物体对外做功,内能减小。
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18.利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
【答案】A
【详解】A.由图甲可知,在内,物体和物体初温相同,末温也相同,所以两物体温度变化量相同。由图乙可知,在内,物体放出的热量比物体多。已知两物体质量相等,根据比热容公式,变形可得。因为、都相同,,所以物体的比热容大于物体的比热容,故A符合题意;
B.从图甲能明显看出,在内,物体和物体温度变化量是相同的,故B不符合题意;
C.因为物体放出热量,其内能会减少,且放出热量越多,内能减少得越多。由图乙知物体在内放出的热量比物体少,所以物体内能减少得比物体少,故C不符合题意;
D.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。在第时,从图甲能看出物体的温度较高,所以应该是物体的分子比物体的分子运动更剧烈,故D不符合题意。
故选A。
19.下列说法正确的是( )
A.一杯热水逐渐变凉了,是因为水内部分子无规则运动的速度变大了
B.两个光滑的铅块压紧后会黏在一起,说明分子间存在着引力
C.摩托车发动机发动一段时间后,排气管热得发烫,这是通过做功改变了物体的内能
D.上海世博会的举办地点选择在南浦大桥和卢浦大桥之间的黄浦江两岸,原因之一是水的比热容小,温差变化较小,可以产生“冬暖夏凉”的效果
【答案】B
【详解】A.分子无规则运动的剧烈程度与温度直接相关:温度越高,分子运动越剧烈;温度越低,分子运动越缓慢。热水变凉,温度降低,因此水分子无规则运动的速度变小,而非变大,故A错误;
B.分子间既有引力又有斥力。两个光滑的铅块压紧后会黏在一起,说明分子间存在着相互作用的引力。故B正确;
C.改变物体内能的两种方式:做功和热传递。 摩托车发动机工作时,高温的尾气将热量传递给排气管,使排气管温度升高,属于热传递,而非做功,故C错误;
D.黄浦江两岸靠近水源,水的比热容大,在相同的吸放热条件下,水的温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小,故D错误。
故选B。
20.下列关于热现象的说法,正确的是( )
A.固体很难压缩,说明分子间存在斥力、没有间隙
B.冰熔化成水的过程内能增加
C.30℃的水比20℃的水所含的热量多
D.热量总是由内能大的物体传递给内能少的
【答案】B
【详解】A.固体很难被压缩,是因为分子间存在斥力,但固体分子间是有间隙的,只是间隙很小。 故A错误;
B.冰熔化成水是熔化过程,需要持续吸热。虽然熔化时温度保持不变,但吸收了热量使物体的内能增加。 故B正确;
C.热量是过程量,只能说 “吸收 / 放出热量”,不能说 “所含热量”;且物体的内能与温度、质量、状态等多个因素有关,仅比较温度无法判断内能大小,故C错误;
D.热传递的条件是存在温度差,热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体,而非一定由内能大的物体传递给内能小的物体,内能大的物体温度不一定高,故D错误。
故选B。
21.我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热,不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时,冰的质量为,相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为,则冰的比热容为______,B点的内能______C点的内能(小于/大于/等于),冰的熔化热是______。
【答案】 小于
【详解】[1][2]冰的质量为,冰熔化成水,状态变化,但质量不变,则水的质量为,由图像知,CD段水从升高到,所以水吸收的热量为
由图像知,CD段水从升高到,用了的时间,则吸收的热量为:
由图像知,AB段冰从吸收热量升高到,需要,则冰吸收的热量:
冰熔化需要吸热,故吸热后内能变大,C点的内能大于B点的内能;冰的比热容为
[3]由图像知,冰从开始熔化到全部熔化,需要,则该过程中冰熔化所吸收的热量
由题意可得,冰的熔化热为
22.为了比较a、b两种液体比热容的大小,某同学用如图甲所示的装置进行实验。用相同的酒精灯加热质量相等的a、b两种液体。根据收集的数据画出的a、b两种液体温度随时间变化的图像如图乙所示(a液体加热了3min,b液体加热了8min)。
(1)实验需要的测量工具有天平、停表和温度计。
(2)从乙图图像可以看出,若不计热损失,0~3min内,加热相同的时间,a液体吸收的热量 ___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b液体吸收的热量,___________ (选填“a”或“b”)液体升温较快。
(3)a、b两种液体的比热容之比ca:cb为 ___________ 。
(4)加热b液体6~8min的过程,有大量的气泡冒出,温度保持不变,该过程是否可以利用公式Q=cmΔt来计算液体吸收热量的多少?___________ 。此过程,烧杯中b液体的质量不断减少,其内能 ___________ 。
【答案】 等于 a 1:2 不可以 减少
【详解】[1]用相同的酒精灯加热a、b两种液体,加热3min,a、b两种液体在相同时间内,吸收的热量相等,a液体吸收的热量等于b液体吸收的热量。
[2]加热3min,a液体升高的温度
b液体升高的温度
所以,加热相同时间,a液体升温较快。
[3]都加热3min,质量相等的a、b两种液体吸收的热量相等,根据得
所以
[4]b液体沸腾过程,继续吸热,温度保持不变,,所以不可以使用公式来计算液体吸收热量的多少。
[5]物体内能的大小跟质量、温度、状态有关,b液体沸腾过程中吸收热量,温度不变,因为部分b液体汽化,b液体的质量减少,所以其内能减小。
23.汽车采用油压制动刹车从时速100公里到静止可能只需要几秒,消耗的动能最终被释放掉,造成了能源的浪费。为节约能源,现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。
(1)汽车在行驶过程中,很多部位会发热,如:①发动机外壳发烫;②轮胎发热;③刹车片发热;④水箱中的水变热。其中主要属于通过做功改变内能的是______;
A.①②③④ B.②④ C.②③ D.①③
(2)如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为1.0×104N,该制动过程中汽车行驶的路程s与时间t的关系如图甲所示,求在0∼0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功______J;
(3)储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。某次测试储能效率中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图乙所示;则图中表示开启再生制动器的图线是______;依据图像计算本次测试的储能效率为______%。
【答案】(1)C
(2)
(3) ② 40
【详解】(1)①发动机外壳发烫、④水箱中的水变热,都是热量从高温物体转移到低温物体,属于热传递改变内能;②轮胎和地面摩擦、③刹车片和车轮摩擦,都是通过摩擦做功将机械能转化为内能,属于做功改变内能。 故选C。
(2)从图甲可知, 内汽车行驶的路程 ,刹车阻力
因此克服刹车阻力做功
(3)[1]开启再生制动器时,部分动能会转化为电能储存起来,只有剩余动能用来克服摩擦力做功,因此汽车停止前行驶的路程更短,所以对应图线是②。
[2]设汽车受到的恒定摩擦力为,初始总动能为。关闭再生制动器时,动能全部用来克服摩擦力做功
开启再生制动器时,克服摩擦力做功
转化得到的电能
因此储能效率
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第13.3节 内能
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 内能
考点02 改变物体的内能方式
考点03 温度、热量与内能的关系
03 避坑指南·解题通法
角度01 内能的概念
角度02 影响物体内能大小的因素
角度03 热传递的条件和方向
角度04 热传递改变物体的内能
角度05 做功改变物体的内能
角度06 通过做功改变物体内能时,能量的转化
角度07 温度、热量与内能的区别与联系
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.理解内能概念,区分内能与机械能,知道一切物体都具有内能。
2.明确温度、质量、物态对内能大小的影响。
3.掌握改变内能的两种方式:做功和热传递,区分二者本质区别。
4.能判断生活实例中改变内能的途径,辨析温度、内能、热量三者关系。
1.通过对比机械能,理解内能是微观分子动能势能总和。
2.分类实验分析做功、热传递改变内能的过程,总结能量转化/转移特点。
3.通过辨析易混概念,理清温度、内能、热量的逻辑关系。
4.结合摩擦生热、烧水升温等实例,巩固两种改变内能方式的判断方法。
知识导图
考点01 内能
1、分子动能和分子势能
(1)分子动能:分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。
(2)由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的体积有关。
2、内能:物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和,叫做物体的内能;内能的单位是焦耳,简称焦,符号J。
3、对内能的理解:内能是物质分子的热运动能量,是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成,储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和,即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关,物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能,动能和势能的总和叫做内能。
【深化点拨】
1.内能的特点
(1)任何温度下物体的内能都不可能为0,温度越高,物体的内能越大,不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。
(2)内能具有不可测量性,即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。
(3)内能是可以变化的。
(4)对单个分子或少量分子谈内能是无意义的。
2.决定物体内能大小的因素
(1)物体的内能与温度有关.温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,物体的内能就越大。
(2)物体的内能与质量有关.在温度一定时,物体的质量越大,分子的数量越多,物体的内能就越大。
(3)物体的内能还和状态有关.如:一定质量的固态晶体熔化为同温度的液体时,内能增大。
1.关于内能,下列说法中正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.高温物体的内能一定比低温物体的大
C.物体具有内能也可以同时具有机械能
D.运动的物体具有内能,静止的物体不具有内能
2.河南“确山铁花”已入选国家级第二批非物质文化遗产保护项目。打铁花演出前,需要将熔点为1200℃的生铁熔化,熔化过程中铁______(选填“吸收”或“放出”)热量,内能_______(选填“增加”“减少”或“不变”)。
【内能与机械能的区别与联系】
内能
机械能
区别
定义
构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和
物体所具有的动能和势能的总和
影响因素
物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类
物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
存在条件
永远存在
物体运动时,被举高时,发生弹性形变时
联系
(1) 物体无论是否具有机械能,一定具有内能;
(2) 物体的内能和机械能之间可以互相转化
考点02 改变物体的内能方式
1、探究热传递改变物体内能
用暖袋暖手
给工件淬火
烧水
现象
现象分析
暖袋温度降低,内能减少;人体温度升高,内能增大;能量从热水袋传递给人
工件温度降低,内能减少;冷水温度升高,内能增大;能量从工件传递给水
烧水时,水的温度升高,内能增加,能量从火焰传递给锅和水
实验结论
温度不同的物体相互接触时,发生热传递,低温物体温度升高,内能增加,高温物体温度降低,内能减少;即能量从高温物体传递给低温物体,所以热传递可以改变物体的内能
2、对热传递的理解
条件
不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向
由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
过程
最终状态
温度相同,没有温度差
实质
是能量的转移,能量的形式并未发生变化
3、热传递改变物体的内能
(1)条件:两个物体之间或同一个物体的不同部分存在温度差。
(2)过程:高温物体放出热量,温度降低,内能减少,低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
(3)结果:温度相同。
(4)实质:内能的转移。能量的形式没有改变。
4、做功改变物体的内能
做功的两种情况
外界对物体做功
物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证
迅速压下活塞,玻璃筒内的气体被压缩,活塞对筒内气体做功,从而使筒内气体的内能增加,温度升高,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉开始迅速燃烧
向瓶内打气,压缩瓶内的空气,不断对瓶内空气做功,瓶内空气内能增加,温度升高,随着打入空气的增加,气压越来越大,直至冲开瓶塞,此时,瓶内的空气推动瓶塞做功,内能减少,温度降低,其中水蒸气液化成小水滴,形成白雾
得出结论
(1) 做功可以改变物体的内能;
(2) 外界对物体做功,物体温度升高,物体内能增加;
(3) 物体对外界做功,物体温度降低,物体内能减少
5、内能的利用和意义
(1)利用内能来加热——热传递:内能一个重要应用就是直接用它来加热物体,物体在获得内能以后,温度会升高;实质是利用热传递,将内能从高温物体转移到低温物体;
(2)利用内能来做功:在试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出;实质是内能转化为其他形式能的过程。
【深化点拨】
1.热传递的本质:热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量(内能)发生了转移;其转移的规则是内能从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分转移到低温部分。
2.做功和热传递的解题思路点拨
(1)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
(2)做功和热传递在本质上是不同的:做功使物体的内能改变,是其他形式的能量和内能之间的转化(不同形式能量间的转化);热传递使物体的内能改变,是物体间(或物体不同部分)内能的转移(同种形式能量的转移)。
1.如图所示实例中,属于通过热传递改变物体内能的是( )
A.从滑梯滑下,臀部发热 B.弯折铁丝,铁丝变热
C.可乐加冰,可乐变凉 D.两手对搓,手心变热
2.电动汽车充电站的液冷充电桩工作时,充电模块会产生大量热量,这些热量通过______的方式转移到充电桩的冷却液中,避免充电模块过热;冷却液中含有较高比例的水,这利用了水的______较大的特性。
【热传递和做功改变物体内能的区别与联系】
区别
联系
实质
方式
举例
热传递
能量的转移
高温物体放热,低温物体吸热
生活中烧、烤、烙、炒,生产中的淬火等
做功和热传递都可以改变物体的内能,且效果相同。某物体的内能发生改变,可能是通过热传递改变的,也可能是通过做功改变的,或者两者都有。若不知道具体过程,则无法确定内能的改变方式
做功
其他形式能与内能之间的相互转化
压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等
打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等
装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
考点03 温度、热量与内能的关系
1、内能和温度的关系
(1)物体内能的变化,不一定引起温度的变化,这是由于物体内能变化的同时,有可能发生物态变化; 如晶体的熔化和凝固过程,还有液体沸腾过程,内能变化,温度保持不变;
(2)温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢, 因此,物体的温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,因此内能也增大,反之,温度降低,物体内能减小,因此,物体温度的变化,一定会引起内能的变化。
2、内能与热量的关系
(1)物体的内能改变了,物体却不一定吸收或放出了热量,这是因为改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,即物体的内能改变了,可能是由于物体吸收(或放出)了热量也可能是对物体做了功(或物体对外做了功);
(2)热量是物体在热传递过程中内能变化的量度,当物体与外界不做功时,物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少,因此物体吸热或放热,一定会引起内能的变化。
3、热量与温度的关系
(1)物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固),这时,物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变;
(2)物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了。
(3)内能和温度是物体本身就具有的,而热量是伴随着热传递存在的,内能和温度都是状态物理量,而热量则是过程物理量;物体吸收热量,内能一定增加,温度不一定升高;物体温度升高,内能一定增加.三个物理量之间既有密切联系,又有本质区别。
【深化点拨】
1.内能和温度的关系:内能和温度是物体本身就具有的,而热量是伴随着热传递存在的,内能和温度都是状态物理量,而热量则是过程物理量;物体吸收热量,内能一定增加,温度不一定升高;物体温度升高,内能一定增加;三个物理量之间既有密切联系,又有本质区别。
2.内能的大小变化的解题思路点拨
(1)做功不一定都使物体的内能发生变化。做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
(2)热传递可以改变内能,但更多不是引起物体内能的改变。热传递更多是通过改变温度来相应地改变内能,而做功的方式其实引起了内能的相关改变。
1.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.的冰块不具有内能 B.物体的温度高,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
2.“热”字在这一章中有着多种含义,有时表示热量,有时表示内能,有时表示温度。请说出下列几种现象中,“热”字所表示的含义。
(1)盛夏,我们感到天气很热。_______;
(2)液化气燃烧时产生热。_______;
(3)雪熔化成水时要吸热。_______。
【温度、热量、内能三者之间的区别于联系】
温度
热量
内能
区别
概念
宏观上,表示物体的冷热程度;
微观上,反映物体中分子热运动的剧烈程度
在热传递过程中传递能量的多少
构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
表述
用“降低”、“升高”,“降低到”、“升高到”表述
用“放出”或“吸收”表述
用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
联系
(1)温度反映了内能的大小,热量反映了内能变化了多少;
(2)物吸收热量,内能会增加,温度不一定升高,如晶体熔化;物放出热量,内能会减少,但物体温度不一定降低,如晶体凝固
归纳总结
一个一定
物体温度升高或降低时,其内能一定增加或减少
四个不一定
(1)一个物体的内能增加或降低时,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程;
(2)一个物体的内能增加或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是外界对物体做功或物体对外界做功;
(3)一个物体吸收或放出热量时,内能增加或减少,其温度不一定升高或降低,如晶体熔化或凝固过程;
(4)一个物体温度升高或降低时,不一定是吸收或放出了热量,也可能是因为做功,如摩擦生热或物体对外界做功
内能的综合应用及解题步骤
1.内能与机械能的“身份隔离”
(1)内能:微观能量,与分子热运动和分子势能有关。一切物体(无论温度高低、是否运动)在任何情况下都具有内能。
(2)机械能:宏观能量,与物体的整体运动(动能)和位置(势能)有关。静止在地面的物体机械能可能为零,但内能绝不为零。
(3)“0℃的冰没有内能”——错误。分子永不停息地运动,内能永远存在。
(4)“物体速度越快,内能越大”——错误。速度影响的是机械能(动能),与内能无直接关系。
2. 改变内能的两种方式:做功vs热传递
(1)热传递:
本质:能量的转移(从高温物体传到低温物体,或从物体的高温部分传到低温部分)。
条件:存在温度差。
结果:物体温度改变或状态改变,但能量形式不变(仍是内能)。
(2)做功:
本质:能量的转化(其他形式的能与内能之间的互换)。
方向判断:
外界对物体做功(如压缩气体、摩擦生热) →物体内能增加(机械能→内能)。
物体对外界做功(如气体膨胀推动活塞) →物体内能减少(内能 →机械能)。
(3)易错场景辨析:
钻木取火:做功(摩擦生热)。
晒太阳变暖:热传递(辐射)。
搓手取暖:做功(摩擦)。
哈气暖手:热传递(对流/传导)。
3.温度、热量、内能的“三角关系”辨析:这三个概念在选择题中极易混淆,请牢记以下逻辑链条:
(1)温度升高 →内能一定增加(分子运动加剧)。
(2)内能增加≠温度一定升高(例如:晶体熔化时,吸热内能增加,但温度保持不变)。
(3)吸收热量 →内能一定增加(在不考虑对外做功的前提下)。
(4)内能增加≠一定吸收了热量(也可能是外界对物体做了功)。
(5)含有热量?NO!:热量是一个过程量,只能说“吸收”或“放出”热量,不能说物体“含有”或“具有”热量。可以说物体“具有”内能或“具有”温度。
4.经典实验现象解析
(1)空气压缩引火仪:用力迅速压下活塞 →对空气做功 →空气内能增加→温度升高达到棉花着火点→棉花燃烧。(关键词:压缩、做功、内能增加)
(2)瓶塞跳起实验:瓶内气体膨胀推开瓶塞→气体对外做功→气体内能减小→温度降低→水蒸气液化成小水滴→出现“白雾”。(关键词:膨胀、对外做功、内能减小、液化)
角度01 内能的概念
1.关于内能的说法正确的是( )
A.物体温度越低,内能越小,所以0℃的物体没有内能
B.改变物体内能的方式有做功和热传递
C.热传递时,热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
D.一个物体被举的越高,内能越大
2.自热米饭是一种使用化学方法加热的方便食品,如图所示,盒内发热包的主要成分是生石灰。往盒内加少量水,发热包便可以给米饭加热。下列说法正确的是( )
A.已加热的米饭有内能,未加热的米饭没有内能
B.加热时,温度从发热包传递给食物
C.刚开始加热的米饭温度升高,内能增大
D.盒盖内出现小水珠是汽化现象
3.在物理学中,把物体内所有分子动能与___________的总和叫做物体的内能。如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况(箭头越长代表分子运动的越快),则___________时刻物体温度较高,该物体从A 时刻到 B 时刻___________(选填“一定”或“不一定”)是吸收了热量。
角度02 影响物体内能大小的因素
4.2025年11月14日,“神舟二十一号”返回舱在东风着陆场成功着陆,如图所示。返回舱进入大气层,与周围大气剧烈摩擦的过程中,返回舱的(忽略返回舱质量的变化)( )
A.内能转化为机械能,内能变大 B.机械能转化为内能,内能变大
C.内能转化为机械能,内能变小 D.机械能转化为内能,内能变小
5.如图所示,向烧瓶内打气,当瓶塞跳出时,瓶内出现__________,在这个过程中,气体对外做功,气体内能__________(选填“增大”或“减小”),温度__________(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
6.图甲是小丽同学探究“冰熔化时温度的变化规律”的实验装置图。
(1)如图乙所示,温度计的示数为______℃ (不需要估读)。
(2)安装实验器材时,小丽应按照______ 的顺序进行(选填“从上到下”或“从下到上”)。
(3)她将冰熔化的过程绘制成如图丙所示的温度随时间变化的图像。分析图像数据可知,冰是______ (选填“晶体”或“非晶体”)。
(4)分析图丙可知,该物质在时刻的内能______ 时刻的内能。
(5)当试管中的冰全部熔化成水后,继续用酒精灯加热,试管中的水______ 沸腾(选填“能”或“不能”)。
角度03 热传递的条件和方向
7.下列说法正确的是( )
A.两物体温度相同,具有的内能一定相同
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.甲物体传递了热量给乙物体,说明甲物体内能大
D.扩散现象中,分子可以从低温物体运动到高温物体
8.铜的比热容小于铁的比热容,现有质量和温度都相等的铜块和铁块吸收相同的热量后,再将它们相互接触,则_________(选填“内能”或“温度”)将从_____________(选填“铁块”或“铜块”)传给 ____________(选填“铁块”或“铜块”)。
9.在探究海波的熔化规律实验中,将装有海波的大试管放入热水中(如图甲)。根据温度计A和B的示数,绘制了海波和热水的温度随时间变化的图像(如图乙)。
(1)实验应用________(选填“大块”或“小块”)海波;
(2)由图像可知,海波属于________(选填“晶体”或“非晶体”),在第8min时,大试管内的海波处于________(选填“固”“液”或“固液共存”)态,第10min后,热水和海波之间________(选填“能”或“不能”)发生热传递。
角度04 热传递改变物体的内能
10.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.筒内空气被压缩时内能增加
B.瓶内空气推动瓶塞时内能减少
C.试管中水被加热时内能增加
D.气缸内气体推动活塞时内能减少
11.(多选)如图所示,青铜冰鉴是我国战国时期发明的盛饮品的容器。夏天,在鉴缶之间装冰块,可使缶内饮品变凉;冬天,在鉴缶之间装热水,可使缶内饮品变热。下列关于青铜冰鉴的说法正确的是( )
A.冰块的温度很低,没有内能
B.冰块熔化时温度不变,内能会增加
C.鉴缶之间装热水时,是通过做功改变饮品内能
D.用热水来加热饮品,主要是因为水的比热容大
12.质量为50 g、初温均为10 ℃的铝块和铜块,将它们放在同一热源上加热一段时间后,铝块温度升高了20℃,则吸收的热量为____________J,加热相同时间后将两金属块取下并接触,则铜块____________(选填“吸热”或“放热”)。(,)
13.用相同规格的电热棒分别给A、B两种液体()加热,两种液体每秒吸收的热量相同,这两种液体的温度随加热时间变化图线如图,不考虑热量损失和汽化,则:
(1)在0~4min的过程中,A液体的内能________(选填“增大”或“减小”或“不变”);
(2)同时加热4min,A液体吸收的热量____(选填“大于”或“小于”或“等于”)B液体吸收的热量;
(3)A液体的比热容________(选填“大于”或“小于”或“等于”)B液体的比热容。
(4)若,,B液体的比热容是,不考虑热损失,则A液体的比热容是________J/(kg°C) 。
角度05 做功改变物体的内能
14.下列关于热现象的说法正确的是( )
A.冬天在菜窖里放几桶水,主要是利用水蒸气凝华时放出热量使菜窖内温度不会太低
B.青藏铁路的热棒利用液态氨的汽化吸热、气态氨液化放热保证冻土区路基的稳定性
C.砂锅煲汤是通过做功的方式使菜的内能增大
D.食物香气四溢是因为分子之间存在引力
15.摩擦焊接技术在航空航天中应用广泛。如图所示,焊接时,两根金属棒高速旋转,剧烈摩擦,使焊接面处温度升高,金属棒变为液态,冷却后焊接在一起,此过程发生的物态变化是先熔化,后________(填写物态变化名称)。摩擦焊接是通过________的方式改变金属棒的内能,此过程中将________能转化为内能。
16.为探究“通过做功方式改变物体内能”,小明设计了图甲的装置,由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、注射器等组成。
(1)小华提出两点建议:A.将温度传感器换成实验室温度计;B.将注射器换成打气筒。你觉得________(选“A”、“B”或“都”)比较合理;
(2)改进后,向烧瓶内注入几滴酒精后打气,小明发现装置没有明显变化,瓶内气体的温度也几乎没有变化,你认为可能的原因是________;
(3)继续改进实验装置后,不断向瓶内打气,数据采集器获得如图乙的图像。则打气5秒后可能出现的现象是________;用本装置进行实验时________(选“能”或“不能”)去掉瓶内的酒精。
角度06 通过做功改变物体内能时,能量的转化
17.如图所示的四个示例中,使物体内能增大的方式与其他三个不同的是( )
A.甲图,碎纸片点燃后,杯中水温升高 B.乙图,金属汤勺放在热汤中,温度升高
C.丙图,取暖器通电后,电热丝温度升高 D.丁图,太阳辐射后,热水器中水温升高
18.(多选)如图所示是科技小组用塑料瓶制作的水火箭。他们先在瓶里装适量水,然后将带有喷嘴的橡胶塞插入瓶口,旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气(瓶子体积变化忽略不计);当橡胶塞脱落时,水从火箭尾部瓶口向下喷出,水火箭向上飞到空中。下列有关说法正确的是( )
A.打气筒向水火箭内打气,瓶内气体的密度不变
B.水从尾部瓶口向下喷出时,瓶内气体的内能减少,温度降低
C.水从尾部瓶口向下喷出时,瓶口出现大量白雾,这是汽化现象
D.水火箭从上升的最高点到返回至地面的过程中,其重力势能减小
19.飞机在万米高空飞行的时候,舱外气温往往在以下,由于高空的大气压比舱内气压低,要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。在这个过程中,空气压缩机对气体______,使空气的内能______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
角度07 温度、热量与内能的区别与联系
20.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.甲物体向乙物体传递热量,说明甲物体含有的内能更多
C.对物体做功,物体的内能一定增加
D.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
21.关于温度、比热容、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.一块0℃的冰没有内能,它的分子不会运动
B.一个物体吸收了热量,它的温度一定会升高
C.一个物体温度升高了,它的内能一定增加
D.一个物体温度升高了,它的内能不一定增加
22.(多选)下列说法中,正确的是( )
A.两个物体升高相同的温度,吸收的热量一定相同
B.在热传递的过程中,吸收热量的物体内能一定增加
C.温度低的物体一定比温度高的物体具有的内能少
D.内能大小相同的两个物体之间也可能发生热传递
23.每年的8月一般是泸州很热的时节,这里的“热”指的是___________(选填“内能”“热量”或“温度”),城市普遍比郊区高出2℃~3℃,这种现象被称为城市“热岛效应”,根据所学知识分析造成城市“热岛效应”的原因可能是___________(写出一条即可);依据季风的特点,你觉得在城市布局中,有气体污染风险的工业、企业应该如何分布?___________。
【例1】(2025·山东东营·中考真题)如图是中国自主产权的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过___________方式改变物体内能的。工作中需要用水给刀片降温,主要利用了水的___________较大的特性。
【深化点拨】
(1)改变内能的两种方式区分:做功、热传递是改变内能仅有的两种途径;摩擦生热属于克服摩擦力做功,机械能向内能转化;热传递依靠温度差转移热量,二者能量转化形式不同,本题重点辨析做功改变内能的场景。
(2)水的比热容大的应用:水的比热容为常见物质中最大,同等条件下能吸收更多热量,常被用作冷却介质,机械降温、供暖都是该特性的典型应用。
(3)能量转化判断:摩擦做功过程中,机械运动的机械能转化为物体内能,伴随温度升高,训练从场景中判断能量转化类型。
(4)科技情境物理应用:以盾构机工程设备为素材,结合国产工业设备情境,考查把机械工作现象对应热学基础知识点的能力。
【变式1-1】(2025·江苏南京·中考真题)下列事例中改变内能的方式与其他三个不同的是( )
A.弯折铁丝发烫 B.压缩空气升温
C.点火后盒盖飞出 D.勺子在热汤中升温
【变式1-2】(2025·山东潍坊·中考真题)(多选)如图所示,玻璃瓶内装有少量的水,用塞子塞紧,并用气筒向瓶内打气。当打气到一定程度时,塞子会从瓶口跳起,同时瓶内出现大量的“白气”;这时再迅速将塞子塞上,并快速向瓶内再次打气,看到“白气”很快消失。下列分析正确的是( )
A.塞子从瓶口跳起前,瓶内气体的内能减小
B.塞子从瓶口跳起过程中,瓶内气体对外做功
C.瓶内出现的“白气”是水蒸气
D.再次打气时“白气”消失,发生的物态变化是汽化
【变式1-3】(2025·四川绵阳·中考真题)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,三名宇航员安全回家。返回舱在减速下降的过程中,其重力势能不断_______(选填“增大”或“减小”);返回舱进入大气层后与大气剧烈摩擦,部分机械能通过_______(选填“做功”或“热传递”)转化成内能。
【例2】(2025·山东威海·中考真题)在考古发掘中,脆弱文物易因失水变形损坏。科学家常用“薄荷醇临时固型技术”进行保护:将熔化的薄荷醇喷洒到文物上,冷却后凝固形成支撑结构,待文物移至实验室后,在室温下薄荷醇升华。下列说法错误的是( )
A.熔化过程,薄荷醇吸热 B.凝固过程,薄荷醇周围空气分子动能减小
C.升华过程,薄荷醇吸热 D.升华后,薄荷醇分子间距变大
【深化点拨】
(1)六种物态变化吸放热规律:熔化、汽化、升华三类物态变化需要持续吸热;凝固、液化、凝华三类物态变化向外放热,本题覆盖熔化、凝固、升华三种变化,考查吸放热基础记忆。
(2)温度与分子动能的关系:分子无规则运动的动能只由温度决定,温度升高,分子平均动能变大;温度降低,分子动能减小,结合凝固放热改变空气温度综合考查。
(3)固、气分子间距对比:固态物质分子排列紧密,分子间距小;气态分子极度分散,分子间距大幅变大,升华是固态直接变为气态,分子间距明显增大。
【变式2-1】(2025·四川南充·中考真题)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
【变式2-2】(2025·江苏连云港·中考真题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
【变式2-3】(2025·甘肃兰州·中考真题)我国是世界上最早进入青铜器时代的国家之一。铸造青铜器时,将液态金属倒入模具冷却后形成青铜器的情景如图所示。下列关于铸造青铜器的说法正确的是( )
A.液态金属冷却变成青铜器的过程中需要吸收热量
B.液态金属冷却变成青铜器的过程中,内能不变
C.铸造青铜器的过程中,金属发生的物态变化是先熔化后凝固
D.工匠休息时身上的“汗水逐渐消失”与“樟脑丸逐渐变小”属于同一种物态变化
【例3】(2025·江苏镇江·中考真题)燃气热水器中,冷水经过铜质换热器时被800℃的高温烟气加热,选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的_________性,此过程中通过_________的方式增加了水的内能,同时烟气的温度下降到150℃。为了节约能源,可以再通过换热器将其温度进一步下降到60℃,此过程中烟气中的水蒸气_________变成水,放出热量,用于预加热冷水。
【深化点拨】
(1)金属的物理属性导热性:铜导热性能好,适合制作换热部件,区分导热、导电、延展等金属特性,考查材料选用对应的物理性质。
(2)改变内能的两种方式辨析:有温度差、热量直接转移属于热传递;摩擦、压缩等属于做功,本题烟气加热冷水依靠热传递增大水的内能。
(3)液化现象及吸放热规律:水蒸气由气态变为液态是液化,液化过程放热,热水器利用该过程回收烟气余热,实现节能。
(4)能量利用与节能理念:回收废气液化释放的热量预热冷水,考查物理知识在节约能源、余热回收方面的实际应用。
【变式3-1】(2025·江苏淮安·中考真题)图中是美食“油端子”,它是将面糊装入模具放入热油锅内炸出来的美食,下列情境在改变内能的方式上与之相同的是( )
A.弯折铁丝 B.压缩空气 C.钻木取火 D.给水加热
【变式3-2】(2025·山东济南·中考真题)(多选)下列诗词中涉及的物理知识,说法正确的是( )
A.绿树阴浓夏日长----树荫是光的折射现象
B.花气袭人知骤暖----闻到花香说明分子在不停地做无规则运动
C.会挽雕弓如满月----弓拉得越满,它具有的弹性势能越大
D.春江水暖鸭先知----江水温度升高是通过做功改变了江水的内能
【变式3-3】(2025·山东济宁·中考真题)夏季,车内不要存放打火机、空气清新喷剂等物品,原因是:长时间暴晒,通过________(填改变内能的途径)增加液体、气体的内能,温度升高,易引发自燃或爆炸;也不要将装水的透明塑料瓶、玻璃杯等物品放在车内阳光照射处,原因是:其相当于________透镜,易引发火灾。
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1.2026年1月,我国科研团队在78量子比特超导芯片“庄子2.0”上完成量子预热化调控实验,芯片需在接近绝对零度的极低温下运行。下列说法正确的是( )
A.芯片降温过程中,其热量逐渐减少
B.接近绝对零度时,分子热运动非常缓慢
C.极低温下,芯片内能为零
D.液氦蒸发吸热给芯片降温,是通过做功改变内能
2.冰敷是一种治疗扭伤的常见方式,下列说法中正确的是( )
A.冰是非晶体
B.冰在熔化后,含有的热量变多
C.冰在熔化过程中不断吸热,温度保持不变
D.选用0℃的冰块冰敷,是因为0℃的冰块内能为零
3.陕西肉夹馍是著名小吃。制作过程中,下列说法正确的是( )
A.切肉时,刀磨得很锋利是为了增大压强
B.烤馍时,馍的温度升高,内能不变
C.煮肉时,锅上方冒出的“白气”是水蒸气
D.吃馍时,能闻到香味,说明分子间有引力
4.高性能计算机的CPU芯片工作时通常用“热管”进行散热。如图所示,“热管”一般分为加热段、绝热段和冷却段。吸热芯内的液体工作物质在加热段变为气体,气体沿通道移动至冷却段放出热量同时变为液体,流回至加热段完成循环。关于“热管”的工作过程,下列说法正确的是( )
A.吸热芯内的液体变为气体是升华现象
B.气体移动至冷却段变为液体是液化现象
C.绝热段能量不流动
D.“热管”的作用是将空气中的热量传递到计算机中
5.(多选)如图是我国战国时期的青铜冰鉴,冰鉴是一件双层的器皿,鉴内有尊缶。夏季,在鉴内放冰块,可使尊缶内食物降温;冬季,在鉴内装热水,还可起到保温作用。下列说法正确的是( )
A.鉴内冰块的温度较低没有内能
B.夏季热量从鉴内冰块传向食物
C.冬季热水能保温是因为水的比热容较大
D.能闻到缶内食物的香气说明分子在不停地做无规则运动
6.明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜,文火慢炒,透出香气”。“文火慢炒”是采用________(选填“做功”或“热传递”)的方式改变内能;慢炒后“透出香气”,闻到香气,这属于________现象。
7.如图,端午时节粽叶飘香,这是___________现象,说明分子在不停地做无规则运动;煮粽子过程中是通过___________的方式增大粽子内能,该现象也体现了化学与物理知识融合的跨学科生活常识。
8.汽车在连续下坡的山区公路上行驶时,有经验的司机在下坡前,会先在汽车的各个轮胎上浇水,以防止在下坡时,因连续刹车使轮胎和刹车片过热而引发交通事故。浇水是利用水的________大的特点,汽车在连续刹车过程中产生的内能部分被轮胎上的水吸收,水的温度升高,这是通过________的方式改变水的内能。
9.研究冰熔化时温度的变化规律。
(1)安装图甲装置时,应按 __________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序组装;
(2)图乙为冰的温度随时间变化关系图像,分析图像可得,冰熔化时温度 __________,由此判断冰是 __________(选填“晶体”或“非晶体”);
(3)试管内物体在第3 min具有的内能 __________在第5 min具有的内能。
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10.铸造青铜器时,将液态金属倒入模具冷却后形成青铜器的情景如图所示。下列说法正确的是( )
A.液态金属冷却成青铜器的过程需要吸热 B.液态金属冷却成青铜器的过程,内能减小
C.该过程金属发生的物态变化是先熔化后凝华 D.模具的熔点要比所铸金属的熔点低
11.将装有适量碎冰的试管置于烧杯内的温水中,探究冰的熔化特点。当冰开始熔化时,温度计的示数如图所示。下列说法错误的是( )
A.烧杯内水的温度逐渐降低 B.冰完全熔化前,温度不变
C.冰的内能不发生改变 D.温度计的测温泡要插入碎冰中
12.质量分别为4kg和1kg的甲、乙两种物质,分别装在两个相同的容器中,用相同的电加热器加热(忽略热量损失),其温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在1min内,甲吸收的热量小于乙吸收的热量
B.在1min内,乙的比热容比甲的比热容大
C.甲、乙均升高10℃,需要的加热时间之比为3∶1
D.在3min后,甲物质的内能不再发生改变
13.下列两幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,有关说法正确的是( )
A.“透火焙干”过程中,在巷中生火的目的是通过做功的方法改变纸的内能
B.“炒蒸油料”过程中,用锅铲不断翻炒油料的目的是通过热传递的方法改变油的内能
C.“透火焙干”过程中,湿纸被快速烤干,说明了温度越高,水分子的热运动越剧烈
D.“炒蒸油料”过程中,油料升温较快是因为其比热容较大
14.(多选)用功率为800 W的电加热器加热某种液体如图甲所示,液体温度与加热时间的关系图像如图乙所示。已知液体质量为,初温为,加热器正常工作,不计一切热量损失。下列说法正确的有( )
A.液体的沸点是
B.液体的比热容是
C.液体在第60 s比第30 s时的内能大
D.第90 s时,电热器跟液体不发生热传递
15.过年吃饺子是我国的传统习俗。煮饺子时,主要是通过___________的方式增大饺子的内能。将质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾,水吸收的热量是___________J。[环境为标准大气压,水的比热容为]
16.数据中心采用浸没式液冷技术,服务器发热时,热量直接传递给冷却液,这是通过__________的方式改变冷却液的内能。若质量为的冷却液流经服务器后,温度升高,则冷却液吸收的热量为__________。(冷却液比热容为
17.请观察以下实验现象来思考题后的问题;
(一)如图所示的实验,是我们在学习分子动理论时做过的一些实验:
图a:浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰,一星期后,两种液体混合均匀了;
图b:玻璃板的下表面接触水面,发现拉力大于玻璃板的重力;
图c:水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积;
图d:将红墨水滴入水中,可以看到它在水中散开;
图e:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起,两个铅块过一段时间就会结合在一起,下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
(1)图a和图______两个实验形成实验现象的原因相同。图a为尽快达到实验目的,实验过程中______(选填“可以”或“不可以”)搅动量筒里的液体;
(2)图b和图______两个实验形成实验现象的原因相同,实验表明:分子之间存在______;
(3)图c实验表明______;
(二)如图所示,用气筒向装有少量水的瓶里打气进行实验探究:
(4)该实验的瓶内盛有少量水的目的是增加瓶内的水蒸气;当瓶塞从瓶口跳出时观察到的实验现象是______(选填“瓶外”、“瓶口”或“瓶内”)出现白雾,由此可得结论是______。
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18.利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
19.下列说法正确的是( )
A.一杯热水逐渐变凉了,是因为水内部分子无规则运动的速度变大了
B.两个光滑的铅块压紧后会黏在一起,说明分子间存在着引力
C.摩托车发动机发动一段时间后,排气管热得发烫,这是通过做功改变了物体的内能
D.上海世博会的举办地点选择在南浦大桥和卢浦大桥之间的黄浦江两岸,原因之一是水的比热容小,温差变化较小,可以产生“冬暖夏凉”的效果
20.下列关于热现象的说法,正确的是( )
A.固体很难压缩,说明分子间存在斥力、没有间隙
B.冰熔化成水的过程内能增加
C.30℃的水比20℃的水所含的热量多
D.热量总是由内能大的物体传递给内能少的
21.我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热,不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时,冰的质量为,相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为,则冰的比热容为______,B点的内能______C点的内能(小于/大于/等于),冰的熔化热是______。
22.为了比较a、b两种液体比热容的大小,某同学用如图甲所示的装置进行实验。用相同的酒精灯加热质量相等的a、b两种液体。根据收集的数据画出的a、b两种液体温度随时间变化的图像如图乙所示(a液体加热了3min,b液体加热了8min)。
(1)实验需要的测量工具有天平、停表和温度计。
(2)从乙图图像可以看出,若不计热损失,0~3min内,加热相同的时间,a液体吸收的热量 ___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b液体吸收的热量,___________ (选填“a”或“b”)液体升温较快。
(3)a、b两种液体的比热容之比ca:cb为 ___________ 。
(4)加热b液体6~8min的过程,有大量的气泡冒出,温度保持不变,该过程是否可以利用公式Q=cmΔt来计算液体吸收热量的多少?___________ 。此过程,烧杯中b液体的质量不断减少,其内能 ___________ 。
23.汽车采用油压制动刹车从时速100公里到静止可能只需要几秒,消耗的动能最终被释放掉,造成了能源的浪费。为节约能源,现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。
(1)汽车在行驶过程中,很多部位会发热,如:①发动机外壳发烫;②轮胎发热;③刹车片发热;④水箱中的水变热。其中主要属于通过做功改变内能的是______;
A.①②③④ B.②④ C.②③ D.①③
(2)如果汽车在制动时产生的刹车阻力恒为1.0×104N,该制动过程中汽车行驶的路程s与时间t的关系如图甲所示,求在0∼0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功______J;
(3)储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。某次测试储能效率中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图乙所示;则图中表示开启再生制动器的图线是______;依据图像计算本次测试的储能效率为______%。
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