第10章 内能（复习讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

该初中物理“内能”单元复习讲义通过表格梳理复习要点与重难点，以“热量与比热容、内能、热机、热值”为核心构建知识体系，结合要点速测和考点分类呈现知识脉络，突出比热容计算、改变内能方式等重点及热学概念辨析等难点。 讲义亮点在于“实验探究+分层练习”设计，如“比较木棒和铜棒导热性”实验培养科学探究能力，热平衡方程计算题强化科学思维，基础达标与能力进阶题满足不同学生需求。每个考点配实例解析，助力学生自主复习，教师可据此实施精准教学。

第10章 内能 复习要点 1. 了解热传递现象，热量的概念、单位； 2. 学习比热容的概念，知道比热容的单位、公式及其计算； 3. 掌握内能的概念、影响因素，改变内能的方式； 4. 知道热机的概念及其分类，学习热机的工作原理。 5. 掌握热值的概念，单位、公式及其有关计算。 6. 知道汽车发动机的能量分配图；了解热机效率及其应用。 复习重难点 重点：比热容的概念、公式及其计算；改变内能的方式；热机的工作原理。 难点：热学概念辨析；比热容的综合应用；汽车发动机的能量分配图。 要点 热量 比热容 1、热传递 能量从温度高的太阳辐射到温度低的沙子， 又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种热传递现象。 要点：①“的物体（或部分）”是指温度不同的两个物体，或温度不同的两个部分（同一物体）； ②热传递的三种方式：辐射、传导、*对流； ③热传递的条件：温度差； ④热传递传递的是：能量。 2、热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少称为热量。热量通常用Q表示。在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号是J。 拓展：温度、热量、能量的概念的联系与区别（在热传递中） ①热量不能说含有（是一个过程量）、温度不能说传递； ②热量与能量：热量是在热传递过程中吸收或放出能量的多少。 3、自主活动：比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2所示，木棒和铜棒安装在金属支架上，在这两根棒的末端分别用凡士林等距离地粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性强。 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等（金属）物质容易导热，制成拖鞋的塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 4、物质的吸放热与哪些因素有关 大量实验表明，物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度，以及物质的种类有关。 5、比热容：为了描述不同物质吸放热的性质，物理学中引入了比热容这一物理量。 一定质量的某种物质，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，叫做这种物质的比热容。比热容用c表示，单位是焦/(千克 · 摄氏度),符号是J/(kg·℃) 。与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。 如果用m表示物质的质量，△t表示物质升高或降低的温度，Q表示物质吸收或放出的热量，物质的比热容c可表示为 6、水的比热容相对较大，水的这一热学特性有许多实际应用 ①.夏季蒸发吸热降温：夏季，城市街道通过洒水降温。 ②.调节地表温度：除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 ③.汽车发动机的冷却剂：此外，汽车发动机及发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液(图10-1-6),可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 ④.航天服的液冷服和通风服：我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用(图10-1-7)。 7、热量的计算 热量的计算公式 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位是焦（J）。 c表示比热容，单位是焦/（千克·℃）（J/(kg·℃）。 m表示质量，单位是千克（kg）。 t0表示物体原来的初温度，t表示物体的末温度，△t表示温度的变化量（升高或降低的温度）。 要点速测 1．水的比热容为读作_______。一杯水喝掉一半后，剩余水的比热容_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 四点二乘十的三次方焦耳每千克摄氏度 不变 【详解】[1]根据比热容的定义，比热容的单位读作焦耳每千克摄氏度，故水的比热容为读作四点二乘十的三次方焦耳每千克摄氏度。 [2]比热容是物质的固有特性，仅与物质的种类和状态有关，与物质的质量无关，剩余水的种类和状态均未发生变化，所以比热容不变。 2．将烧红的铁钉放入冷水中降温，是通过_________（选填“做功”或“热传递”）改变其内能。质量为0.002kg的烧红的铁钉，温度为600℃，用水将它降温到100℃，释放的热量为多少_________？[已知铁的比热容为0.46×103J/（kg·℃）] 【答案】 热传递 460J 【详解】[1]改变物体内能的方式有做功和热传递，烧红的铁钉放入冷水中，依靠温度差传递热量，属于热传递改变内能。 [2]释放的热量为 3．如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”） 【答案】 内 做功 甲 【详解】[1][2]塞子冲出过程中，水蒸气对塞子做功，内能减小，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似。 [3]甲图中，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中，进气门、排气门都关闭，活塞向上移动，是压缩冲程，因此与甲图相同。 要点 内能 1、分子动能与分子势能 构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动，运动的物体具有动能，我们把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。分子之间存在着相互作用的引力和斥力，与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似，由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。 2、内能 ①内能：在物理学中，把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 。 ②内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳(J) 。 ③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能：而图10-2-2(b)所示的冰山，虽然温度很低，也具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有内能。 3、 内能的影响因素 内能的影响因素：内能与物体的温度、体积、状态有关。 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a.如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b.如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4、改变内能的方式一 ——热传递 在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。（最后两空选填“增加”或“减少”） 5、改变内能的方式二 ——做功 ①自主活动 如图10-2-4所示，将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部，快速向下按压活塞2～3次，观察玻璃筒内发生的现象。 上述实验中，快速向下按压活塞，玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，引燃粉末。可见，做功也是改变内能的一种方式。 举例：钻木取火时，木头相互摩擦，使得干草等易燃物体温度升高，达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时，会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光，形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功改变内能的过程。 6、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别 热传递 做功 区别 改变内能 高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 外界对物体做功，物体内能增加。 实质 内能的转移 其他形式能转化 为内能 联系 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。 要点速测 1．烈日下，小明摸到路边停靠的共享单车的车身很烫，这主要是通过________方式改变了车身的内能。共享单车在刹车时，由于车轮和地面之间的摩擦，也会使得车轮的温度升高，这是通过_________方式改变了车轮的内能（均选填字母 A：热传递  B：做功） 【答案】 A B 【详解】[1]改变物体内能的方式有热传递和做功。烈日下车身吸收外界热量温度升高，是通过热传递的方式改变内能，对应选项A。 [2]刹车时车轮与地面之间存在摩擦，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使车轮温度升高，这是通过做功的方式改变内能，对应选项B。 2．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体温度越高，内能一定越大 B．物体内能增大，一定是吸收了热量 C．热量可以从内能小的物体传递到内能大的物体 D．物体的温度为0℃时，内能为零 【答案】C 【详解】A．物体的内能大小与物体的质量、温度、状态有关，因此，物体的温度越高，内能不一定越大，故A错误； B．做功和热传递都可以改变物体的内能，故物体的内能增大，不一定是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故B错误； C．热量总是由温度高的物体向温度低的物体传递，物体的内能与质量、温度、状态有关，则内能小的物体的温度可能比内能大的物体温度高，故热量可以从内能小的物体传递到内能大的物体，故C正确； D．一切物体在任何情况下都具有内能，故物体的温度为0℃时，也具有内能，故D错误。 故选C。 要点 热机及其工作原理 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验涉及的能量转化是：内能转化为机械能。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为机械能的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 5、热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 6、热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机 。 7、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动 ， 下图是汽油机工作过程示意图。 ②汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。 ③压缩冲程、做功冲程的能量转化 ④做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。 ⑤四冲程内燃机一个工作循环的有关参数 四冲程内燃机一个工作循环：活塞往复运动2次;飞轮转动2周；对外做功1次;汽缸内的燃油爆发性燃烧 1次。 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有空气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外做功。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大C用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 要点速测 1．汽车是现代生活中常用的交通工具。 (1)以下机械中，属于热机的有___________。 A．洗衣机 B．蒸汽机 C．电视机 D．柴油机 E．电动机 (2)如图是汽油机工作的___________冲程，气缸内的汽油和空气的混合气体处于___________（选填“a”或“b”）位置内，此冲程是通过___________的方式改变混合气体的内能。使汽车获得动力的是___________冲程。 【答案】(1)BD (2) 压缩 a 压缩气体做功 做功 【详解】（1）热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置。洗衣机：靠电动机驱动，将电能转化为机械能，不是热机；蒸汽机：燃烧燃料将内能转化为机械能，属于热机；电视机：将电能转化为光能、声能等，不是热机；柴油机：燃烧柴油将内能转化为机械能，属于热机；电动机：将电能转化为机械能，不是热机。故BD正确，ACE错误。 故选BD。 （2）[1][2][3]由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程；a是气缸，b是飞轮，汽油机工作时，吸入气缸内的汽油和空气的混合气体处于a位置内；压缩冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能，此冲程中混合气体的内能增加。 [4]热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，则使汽车获得动力的是做功冲程。 2．如图所示，是四冲程汽油机工作时的其中两个冲程示意图。获得动力的冲程对应的图序号是________。图丁的冲程，是________能转化为________能。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 【答案】 乙 机械 内 1800 【详解】[1][2][3]图甲进气门开启，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；图乙火花塞点燃，活塞下行，气缸容积变大，是做功冲程，燃料的内能转化为机械能；图丙进气门关闭，排气门开启，活塞上行，是排气冲程；图丁两气门都关闭，活塞上行，气缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能；故获得动力的冲程是做功冲程，对应的图序号是乙。 [4]汽油机的飞轮每转动2圈，对外做功1次，若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为30r/s=1800r/min。 要点 热机及其工作原理 1、人类燃料的发展 在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 2、燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同。 3、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是焦/千克，符号是J/kg。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=mq。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是焦/米³,符号是J/m³。 4、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 5、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 6、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 所以，一般情况下，η蒸汽机＜η汽油机＜η柴油机。（选填“＞”、“=”或“＜”） ④热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ⑤提高热机效率的途径 a.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；b.改进热机，减少各种能量损失；c.充分利用废气的能量；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 7、热机的使用对环境的影响 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 8、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 9、氢燃料不但绿色环保，而且热值大，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 要点速测 1．2024年3月21日上午，我国首列氢能源列车成功进行了运行试验，标志着氢能在轨道交通领域的应用取得了新突破。 (1)氢能源列车主要是利用氢燃料的（　　） A．热值大 B．热值小 C．比热容大 D．比热容小 (2)已知液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢___________时，放出的热量为___________。列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1)A (2) 完全燃烧 不变 【详解】（1）氢能源列车利用氢作燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 （2）[1][2][3]热值是指1kg的某种燃料完全燃烧后释放的能量；液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢完全燃烧时，放出的热量为；燃料的热值是燃料的特性，不会随着质量的改变而改变，列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值不变。 2．甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 【答案】B 【详解】根据可得，两种燃料的质量之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．图是某辆汽车发动机的能量分配图，由图可知该发动机的热机效率为___________%；若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将___________；若燃油燃烧不充分，燃油的热值___________，（后两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 30 变大 不变 【详解】[1]如图为发动机工作时的能量流向图，可得该发动机的效率为 [2]热机效率指的是热机所做的有用功占燃料完全燃烧释放的热量的百分比，摩擦损耗属于额外功部分，若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将变大。 [3]热值是燃料的属性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料是否完全燃烧无关，所以当燃油燃烧不充分时，燃油的热值不变。 难点 热平衡 1、概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。 2、热平衡方程：Q吸= Q放 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 难点 注意： ①明确箭头能量分配的“箭头”走向； ②解题时，来自燃料的能量为100%，再根据具体数据具体分析。 考点 概念及其应用 ▌例1-1 在国际单位制中，热量的单位是（　　） A．牛（N） B．瓦特（W） C．焦耳（J） D．摄氏度（℃） 【答案】C 【详解】在物理学中，牛（N）是力的单位，瓦特（W）是功率的单位，热量与功的国际单位均为焦耳，摄氏度（℃）是温度的单位，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 ▌例1-2关于比热容，下面说法中正确的是（　　） A．物质的比热容跟温度有关 B．物质的比热容跟吸收或放出的热量有关 C．物质的比热容跟物体的质量有关 D．物质的比热容跟物质种类有关 【答案】D 【详解】物质的比热容是表示物质吸热或放热能力的物理量，是物质本身的一种属性，与物质的种类、状态有关，与物体的温度、质量、吸收或放出的热量无关，故ABC错误，D正确。 故选D。 ▌迁移练1-1关于内能、温度和热量，以下说法正确的是（　　） A．物体的内能增大，一定吸收热量 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．内能小的物体可能将热量传递给内能大的物体 D．物体的内能可能为0 【答案】C 【详解】A．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体的内能增大，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．物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中吸收热量，温度不变，故B错误； C．热传递的条件是存在温度差，热量总是由温度高的物体向温度低的物体传递，内能大小与物体的温度、质量、状态等有关，则内能小的物体温度可能高于内能大的物体，故热量可能由内能小的物体向内能大的物体传递，故C正确； D．一切物体在任何情况下都具有内能，故物体的内能不可能为零，故D错误。 故选C。 ▌迁移练1-2温度为0℃的物体________（选填“有”或“没有”）内能：静止在地面上的飞机_______（选填“有”或“没有”）内能；5kg、0℃水的内能______（选填“大于”“小于”或“等于”）5kg，0℃冰的内能。 【答案】 有 有 大于 【详解】[1][2]内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，则一切物体都具有内能，所以温度为0℃的物体有内能，静止在地面上的飞机也有内能。 [3]当质量一定的冰熔化成相同温度的水时，需要吸热，水的内能增加，所以5kg、0℃水的内能大于5kg、0℃冰的内能。 ▌迁移练1-3下列关于热量和热传递的说法中，正确的是（　　） A．热传递就是温度的传递 B．温度相同的两物体间不会发生热传递 C．物体所含热量越多，温度越高 D．温度高的物体，放出的热量一定多 【答案】B 【详解】A．热传递是能量的转移，而非温度的传递。温度反映物体冷热程度，热量才是传递的能量。故A错误。 B．热传递的条件是存在温度差。若两物体温度相同，无温度差，不会发生热传递。故B正确。 C．热量是过程量，描述热传递中转移的能量，不能说“含有热量”。温度与内能有关，但热量与温度无直接定量关系。故C错误。 D．放热多少由质量、比热容和温度变化共同决定。温度高但质量小或比热容低的物体，放热可能较少。故D错误。 故选B。 ▌迁移练1-4以下两个物理量∶①密度，②比热容，可用来鉴别物质的是（　　） A．只有① B．①②均可以 C．只有② D．①②均不可 【答案】B 【详解】一般情况下，物质的种类不同，密度、比热容都不同，所以密度和比热容都可以用来鉴别物质。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 考点 改变内能的方式 ▌例2 下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（　　） A．搓手取暖 B．钻木取火 C．用热水袋取暖 D．锻打铁块升温 【答案】C 【详解】A．搓手取暖：通过双手摩擦做功，将机械能转化为内能，属于做功改变内能，故A不符合题意； B．钻木取火：通过钻木的摩擦做功，使木头内能增加、温度升高达到着火点，属于做功改变内能，故B不符合题意； C．用热水袋取暖：热水袋的热量传递给人体，没有发生做功，属于热传递改变内能，故C符合题意； D．锻打铁块升温：通过铁锤对铁块做功，将机械能转化为内能，属于做功改变内能，故D不符合题意。 故选C。 ▌迁移练2-1如图所示的各种情景，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　） A．两手摩擦 B．可乐加冰 C．划燃火柴 D．钻木取火 【答案】B 【详解】A．两手摩擦是克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，是利用做功的方式改变内能，故A不符合题意； B．可乐加冰可乐放出热量，冰吸收热量，是热传递改变内能，故B符合题意； C．划燃火柴是将机械能转化为内能，是通过做功改变内能，故C不符合题意； D．钻木取火是将机械能转化为内能，所以是通过做功改变内能，故D不符合题意。 故选B。 ▌迁移练2-2用打气筒给自行车轮胎打气，活塞压缩筒内空气，空气温度升高，内能______（选填“增大”“减小”或“不变”），这是通过______方法改变内能。自行车轮胎在太阳的曝晒下很热，这是通过______方法改变内能。 【答案】 增大 做功 热传递 【详解】[1][2]改变物体内能的方法有两种：做功和热传递。用打气筒给自行车轮胎打气，活塞压缩筒内气体做功，机械能转化为内能，筒内气体内能增大，温度升高。 [3]自行车轮胎在太阳的曝晒下，内能从太阳转移到轮胎，这是通过热传递的方法改变内能。 考点 物理公式的应用 ▌例3-1 质量相等的甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，它们升高的温度之比为3∶1，则甲、乙两物体吸收热量之比为（    ） A．1∶2 B．9∶2 C．2∶9 D．2∶1 【答案】D 【详解】由题意可知，甲、乙两个物体质量之比为 m甲∶m乙=1∶1 比热容之比为 c甲∶c乙=2∶3 升高的温度之比为 Δt甲∶Δt乙=3∶1 根据Q=cmΔt可得，甲、乙两物体吸收热量之比为 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 ▌例3-2甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 【答案】B 【详解】根据可得，两种燃料的质量之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 ▌迁移练3-1甲、乙两种金属的比热容之比是，质量之比是。若它们吸收相同的热量后，甲物体的温度升高了10℃，则乙物体的温度升高了（　　） A．5℃ B．10℃ C．15℃ D．20℃ 【答案】A 【详解】乙物体的温度升高了 故A符合题意。 故选A。 ▌迁移练3-2甲、乙两物体的质量之比是3∶1，吸热之比是4∶1，则它们升高温度之比和比热容之比可能分别是（　　） A．3∶4，1∶1 B．4∶1，1∶3 C．2∶6，2∶1 D．3∶2，1∶2 【答案】B 【详解】由题知 m甲∶m乙=3∶1 甲、乙两物体吸收的热量 Q甲∶Q乙=4∶1 则 A．甲乙物体升高温度之比和比热容之比为3∶4，1∶1，则 故A不符合题意； B．甲乙物体升高温度之比和比热容之比为4∶1，1∶3，则 故B符合题意； C．甲乙物体升高温度之比和比热容之比为2∶6，2∶1，则 故C不符合题意； D．甲乙物体升高温度之比和比热容之比为3∶2，1∶2，则 故D不符合题意。 故选B。 考点 比热容、热传递的综合应用 ▌例4 甲、乙两个初温相同、质量不同（m甲<m乙）的铜球，当它们吸收相同热量后，下列说法正确的是（　　） A．铜球甲的末温高 B．铜球乙的末温高 C．铜球甲的比热容大 D．铜球乙的比热容大 【答案】A 【详解】AB．甲、乙两个初温相同、质量不同（m甲<m乙）的铜球，当它们吸收相同热量后，由可知，铜球甲的温度变化量大于铜球乙的温度变化量，所以铜球甲的末温高。故A正确，B错误； CD．比热容是物质的一种特性，甲、乙两球均为铜球，比热容相同。故CD错误。 故选A。 ▌迁移练4 质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲的比热容大 B．甲的比热容小 C．甲、乙的比热容相同 D．缺少条件，无法确定 【答案】A 【详解】质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，说明甲的末温高，甲温度的变化量较小，由Q=cmΔt可知甲的比热容大。 故选A。 考点 判断符号问题 ▌例5 甲、乙两个物体吸收相同热量后，甲升高的温度比乙多，以下判断中正确的是（　　） A．若m甲＝m乙，则c甲＜c乙 B．若m甲＝m乙，则c甲＞c乙 C．若m甲＞m乙，则c甲＝c乙 D．若m甲＞m乙，则c甲＞c乙 【答案】A 【详解】由热量的计算公式Q=cmΔt可得：甲吸收的热量Q甲=c甲m甲Δt甲，乙吸收的热量Q乙=c乙m乙Δt乙，由Q甲=Q乙可知 c甲m甲Δt甲=c乙m乙Δt乙 由题意知Δt甲＞Δt乙；故 c甲m甲＜c乙m乙 若m甲＝m乙，则c甲＜c乙； 若m甲＞m乙，则c甲＜c乙。 故BCD 错误，A正确。 故选A。 ▌迁移练5 初温与质量相同的甲、乙两物体，放出相同热量后再相互接触，热量从乙传递到甲。若两物体的比热容分别为c甲、c乙，则（　　） A．c甲一定大于c乙 B．c甲一定小于c乙 C．c甲一定等于c乙 D．c甲可能等于c乙 【答案】B 【详解】甲、乙两个不同的物体的质量、初温均相同，放出相同热量后再相互接触，热量从乙传递到甲，说明乙的温度高于甲的温度，则开始放出相同热量时乙降低的温度值比甲降低的小，由可知，乙的比热容大于甲的比热容，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 考点 判断符号问题 ▌例6-1 热机在生活中被广泛使用。下列选项中属于压缩冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，所以是吸气冲程，故A不符合题意； B．进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，故B符合题意； C．进气门和排气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，所以是做功冲程，故C不符合题意； D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，所以是排气冲程，故D不符合题意。 故选B。 ▌例6-2汽车上的热机工作时，使汽车获得动力的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】热机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 吸气冲程：吸入燃料和空气的混合物（汽油机）或空气（柴油机），没有能量转化，也不提供动力。 压缩冲程：活塞压缩气体，机械能转化为内能，为做功冲程做准备，不提供动力。 做功冲程：燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，内能转化为机械能，使汽车获得动力。 排气冲程：排出废气，没有能量转化，也不提供动力。 综上所述，使汽车获得动力的冲程是做功冲程，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 ▌迁移练6 -1关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 【答案】C 【详解】AB．由图可知②中进气门开，活塞向下是吸气冲程，④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，③排气门开，活塞向上是排气冲程，在一个工作循环中，工作过程依次是②④①③，其中②③④三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。故AB错误； C．①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，其将内能转化为机械能，带动机械运动，故C正确； D．④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞的机械能转化为混合气体的内能，混合气体温度会升高，故D错误。 故选C。 ▌迁移练6-2一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【答案】A 【详解】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选A。 考点7 模拟能量转化的简易实验 ▌例7-1如图，将活塞迅速向下压，玻璃筒底部的火柴头烧着了。这是因为活塞压缩空气时，空气的内能___________，温度___________；火柴头___________（选填“吸收”“放出”） 热量，内能___________，温度达到燃点开始燃烧。此实验使火柴头燃烧起来的方式与___________（选填“汽油机”“柴油机”）中燃料燃烧起来的方式相同。 【答案】 增加 升高 吸收 增加 柴油机 【详解】[1][2]活塞压缩空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高。 [3][4]原来火柴头与筒内空气温度相等，后来空气温度升高了，火柴头从空气中吸收热量，内能增加。 [5]通过压缩的方式使物体温度升高达到物质的燃点，使物质燃烧，这与柴油机中柴油燃烧方式相同。 ▌例7-2如图（a）所示为汽油机工作时的某冲程工作简图，它所表示的是______冲程。在这个冲程中，气体温度______（选填“降低”、“不变”或“升高”），______能转化为了______能。如图（b）所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出，其能量转化与汽油机______冲程的能量转化相同。    【答案】 压缩 升高 机械 内 做功 【详解】[1][2][3][4]如图（a）所示，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，这表示的是内燃机的压缩冲程；在压缩冲程中，气缸内的气压增大，气体温度升高；在这个过程中机械能转化为内能。 [5]如图（b）所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。在此过程中，水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，汽油机做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能。 ▌迁移练7如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变 B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加 D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少 【答案】D 【详解】A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误； B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误； C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故C错误； D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，即做功冲程，内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。 故选D。 考点8 机械效率 ▌例8-1下列提高热机效率的途径中，不正确的是（　　） A．保证良好的润滑，减少因克服摩擦而消耗的能量 B．使用热值更高的燃料 C．设法利用废气的能量 D．改善燃烧条件，使燃料燃烧更充分 【答案】B 【详解】A．保证良好的润滑，可以减小摩擦力，减少因克服摩擦而消耗的能量，故A正确，不符合题意； B．使用热值更高的燃料，不能改变有用功与燃料完全燃烧释放热量的比值，不能改变热机效率，故B错误，符合题意； C．设法利用废气的能量，可以增大有用功，提高热机效率，故C正确，不符合题意； D．改善燃烧条件，使燃料燃烧更充分，减小热量损失，提高热机效率，故D正确，不符合题意。 故选B。 ▌例8-22024年3月21日上午，我国首列氢能源列车成功进行了运行试验，标志着氢能在轨道交通领域的应用取得了新突破。 (1)氢能源列车主要是利用氢燃料的（　　） A．热值大 B．热值小 C．比热容大 D．比热容小 (2)已知液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢___________时，放出的热量为___________。列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1)A (2) 完全燃烧 不变 【详解】（1）氢能源列车利用氢作燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 （2）[1][2][3]热值是指1kg的某种燃料完全燃烧后释放的能量；液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢完全燃烧时，放出的热量为；燃料的热值是燃料的特性，不会随着质量的改变而改变，列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值不变。 ▌迁移练8图是某辆汽车发动机的能量分配图，由图可知该发动机的热机效率为___________%；若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将___________；若燃油燃烧不充分，燃油的热值___________，（后两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 30 变大 不变 【详解】[1]如图为发动机工作时的能量流向图，可得该发动机的效率为 [2]热机效率指的是热机所做的有用功占燃料完全燃烧释放的热量的百分比，摩擦损耗属于额外功部分，若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将变大。 [3]热值是燃料的属性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料是否完全燃烧无关，所以当燃油燃烧不充分时，燃油的热值不变。 基础达标 一、单选题 1．汽车发动机常用水做冷却剂，主要是因为水的（    ） A．比热容较大 B．比热容较小 C．密度较大 D．密度较小 【答案】A 【详解】由于水的比热容较大，相同质量的水与其他物质相比，在温度升高相同时吸收的热量较多，所以汽车发动机常用水做冷却剂。 故选A。 2．比热容的单位正确的写法是（　　） A．千焦/（克·℃） B．焦/（克·℃） C．焦/克 D．焦/（千克·℃） 【答案】D 【详解】由 得比热容的单位正确的写法是：焦耳/（千克·℃） 故选D。 3．水的比热容是的含义是（　　） A．1克水温度在1℃时放出的热量是4200J B．1克水温度在1℃时吸收的热量是4200J C．1克水温度降低1℃时放出的热量是4200J D．1千克水温度升高1℃时吸收的热量是4200J 【答案】D 【详解】一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容，水的比热容物理含义：质量为1kg的水，在温度升高（或降低）1℃时，所吸收（或放出）的热量是4200J。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．两个物体发生热传递，必须有不同的（　　） A．热量 B．温度 C．质量 D．高度 【答案】B 【详解】用热传递的方法改变物体的内能，实际上是热量从高温物体（或部分）转移到低温物体（或部分）的过程，当两个物体（或同一物体不同部分）的温度相等时，热传递停止，不再发生热传递，所以两个相互接触的物体之间发生热传递的条件是两个物体的温度不同，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 【答案】C 【详解】由Q放=mq可知该液体燃料的热值 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲的比热容大 B．甲的比热容小 C．甲、乙的比热容相同 D．缺少条件，无法确定 【答案】A 【详解】质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，说明甲的末温高，甲温度的变化量较小，由Q=cmΔt可知甲的比热容大。 故选A。 7．2024年4月20日，我国研制的新款柴油机刷新了柴油机热机效率的世界纪录，为我国实现“双碳”目标添砖加瓦。如图是其发动机某个工作瞬间的示意图。下列说法正确的是（　　） A．如图冲程是把机械能转化为内能 B．热机的效率越高，说明做功越快 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率 D．柴油在燃烧过程中，柴油的热值在不断减小 【答案】C 【详解】A．该冲程进气门和排所门关闭，活塞向下运动，是高温高压的燃气推动活塞对外做功，是做功冲程，把内能转化为机械能，故A错误； B．热机的效率越高，说明有用功在总功中占的比例大，与做功快慢无关，故B错误； C．在消耗的燃料一定时，使燃料燃烧更充分，燃烧放出的热量更多，用来做有用功的能量更多，可以提高热机的效率，故C正确； D．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃烧情况，消耗燃料的质量，燃烧放热的多少无关，所柴油在燃烧过程中，热值不变，故D错误。 故选C。 8．根据表中提供的一些物质的比热容[J/（kg•℃）]，下列判断正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．不同物质的比热容不可能相同 B．在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 C．沿海地区比内陆地区昼夜温差小 D．质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铜块放出的热量多 【答案】C 【详解】A．比热容是物质本身的一种特性，不同物质比热容一般不同，但也有相同的，例如表格中的煤油与冰的比热容均为2.1×103 J/（kg•℃），故A错误； B．因为湿泥土中含有较多的水，所以干泥土比湿泥土的比热容小，根据可知，质量相等的干泥土和湿泥土吸收相等的热量后，干泥土的温度变化大，则干泥土比湿泥土升温快，故B错误； C．水的比热容较大，白天，相同质量的水和泥土比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区的昼夜温差比内陆地区的昼夜温差小，故C正确； D．由表可知，铝的比热容为0.88×103 J/（kg•℃），铜的比热容为0.39×103 J/（kg•℃），铝的比热容大于铜的比热容，由可知，质量相等的铝块和铜块，降低相同的温度，铝块放收的热量多，故D错误。 故选C。 二、填空题 9．汽车的挡风玻璃在烈日下温度会升高，它的内能 （选填“增加”、“不变” 或“减少”），其内能的变化是通过 方式实现的。汽车发动机中的冷却剂主要成分是水，其原因是水的 较大。 【答案】 增加 热传递 比热容 【详解】[1][2]挡风玻璃的温度升高，则其内能增加。此内能的变化是通过热传递的方式实现的，是空气中的热量转移给了玻璃。 [3]冷却剂的主要成分是水，是因为水的比热容较大，相较于其它物质，吸收相同的热量，水温度升高较慢。 10．如图（a）所示，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的 能。图（b）所示为四冲程汽油机的 冲程，其顶部中间的这一部件叫做 ，这一冲程的能量转化情况与图（a）中情况 （选填“相同”或“不同”）。 【答案】 机械 压缩 火花塞 不同 【详解】[1]图a中，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对塞子做功，木塞冲出，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能。 [2][3][4]图b中，两个气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；在汽油机顶部的物件是火花塞；在汽油机的压缩冲程中，压缩气体时对气体做功，气体的内能增大，气体的温度升高，是机械能转化为内能；这一能量转化与图a中情况不同。 能力进阶 一、计算题 1．如图所示，小明在户外用简易炉灶煮茶。在1个标准大气压下，他使用木炭将壶中质量为2kg，初温为的水加热至沸腾。计算： (1)水升高的温度； (2)水吸收的热量Q吸。[] 【答案】(1)80℃ (2) 【详解】（1）1个标准大气压下水的沸点为100°C，故水升高的温度 （2）水吸收的热量为 2．学习了热效率的知识后，小明尝试估测家里天然气热水器的热效率。他把“进水量”设置为40kg，当水温达到40℃时，自动停止加热。已知自来水的温度是20℃，加热过程共消耗0.1m3天然气。计算：（天然气的热值q天然气=4.2×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）） (1)水箱中自来水吸收的热量Q吸； (2)天然气完全燃烧放出的热量Q放； (3)该热水器的热效率η。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水箱中自来水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）该热水器的热效率 3．如图为转子发动机，其采用三角转子代替传统活塞，当转子转动时，吸气、压缩、做功和排气四个冲程在其周围的空间里同时进行。 (1)将内能转化为机械能的是四个冲程中的________冲程。 (2)一辆搭载转子发动机的汽车匀速行驶时，牵引力做功，消耗汽油40kg（）。 ①求汽油完全燃烧后放出的热量； ②求该发动机的效率。 【答案】(1)做功 (2)，25% 【详解】（1）内燃机的四个冲程包括吸气、压缩、做功、排气。其中，做功冲程是燃料燃烧产生的高温高压气体推动转子（或活塞）做功，将内能转化为机械能的过程。 （2）① 汽油完全燃烧放出的热量为 ② 该发动机的效率为 4．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×104J。由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能比之前储存的电能增加了5.12×107J。已知所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃烧完全燃烧）求： (1)燃料完全燃烧放出的热量是多少？ (2)当汽车以50km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力是多少？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？ 【答案】(1)3.6×108J (2)4000N (3)42% 【详解】（1）燃料完全燃烧放出的热量为 （2）由图像可知，当汽车速度时，其受到的阻力。 （3）汽车内燃机的效率是指其输出的有用能量占燃料完全燃烧放出热量的百分比。内燃机输出的有用能量包括两部分：一是驱动汽车克服阻力做的功，二是给蓄电池充电的能量。汽车行驶的距离 因为汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力 汽车克服阻力做的功 给蓄电池充电的能量 内燃机输出的总有用能量 内燃机的效率 二、实验题 5．我校学生想为减少日益严重的城市热岛效应献计献策，他们取了质量相等的甲、乙两种建筑材料粉末，用完全相同的实验器材做了“探究物体温度的变化与哪些因素有关”的实验（假设两种材料在加热时间相同时，吸收的热量相同），实验过程及现象如图8所示。请观察实验操作及现象，归纳得出初步结论。 (1)分析比较图中的（a）与（b）或（c）与（d）可得：物体吸热后，温度会________。 (2)分析比较图中的（b）和（d）可得，从改善城市热岛效应的角度，应推荐在建筑中使用材料________（选填“甲”或“乙”），理由是________________________________________________________________。 【答案】(1)升高 (2) 甲 见解析 【详解】（1）图（a）是加热前的材料，图（b）是加热后的甲材料，图（c）是加热前的材料，图（d）是加热后的乙材料。对比（a）与（b）或（c）与（d），材料经过吸热后，温度计示数均变大，说明物体吸热后，温度会升高。 （2）实验中两种材料质量相等，加热时间相同则吸收的热量相同。对比（b）和（d），甲材料对应的温度计示数低于乙材料，说明甲升高的温度更低。从改善城市热岛效应角度，使用升高温度慢的材料，能减少环境温度的上升，因此应推荐使用材料甲，理由是质量相等的甲、乙两种材料，吸收相同的热量，甲升高的温度低。 6．如图甲，小明用传感器比较不同物质的比热容：他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。 (1)实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，还必须控制它们的______相同； (2)实验时，对两种物质加热相同的时间，通过比较______来比较它们的吸热本领； (3)某次实验中，在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知，______（选填“甲”或“乙”）液体的吸热本领强； (4)若乙液体是水，则甲液体的比热容是______； (5)请列举一个生活中利用水的比热容较大的事例：______。 【答案】(1)质量 (2)升高的温度 (3)乙 (4) (5)冬天暖气设备用水循环供暖 【详解】（1）实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，根据比较不同物质吸热能力的方法，还必须控制它们的质量相同。 （2）实验时，对两种物质加热相同的时间，吸热相同，通过比较升高的温度来比较它们的吸热本领。 （3）根据温度-时间实验图线知，升高，甲、乙加热时间分别为和，乙液体吸收的热量多，说明乙液体的吸热本领强。 （4）由（3）知，升高甲、乙吸热之比为 若乙液体是水，根据可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，则甲液体的比热容是 （5）根据，在质量和降低的温度相同时，水的比热容大，水放热多，故冬天暖气设备用水循环供暖。 7．物理小组的同学们组装了如图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。 (1)若要比较液体的吸热本领，应选______两图的实验装置进行实验。（在“甲、乙、丙”中选填） (2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50℃，加热时间较短的液体比热容较______。 (3)实验过程中，若加热相同的时间，温度升高较多的液体比热容较_________。 (4)根据实验数据同学们绘制出如图2所示的图象。由图象可知：液体________的比热容较大。（选填“A”或“B”） (5)为研究A、B的吸热能力应控制的A、B_______相等。 【答案】(1)甲、丙 (2)小 (3)小 (4)B (5)质量 【详解】（1）在比较液体的吸热本领时，应使质量相同的不同液体在相同时间内吸收的热量相同，所以需要的燃料的种类相同，液体的质量相同但液体种类不同，所以选择甲、丙。 （2）由热量公式可知，实验过程中，两种等质量液体的温度都升高了50℃，加热时间短的液体吸热能力较弱，它的比热容较小。 （3）质量相同的两种物质，加热时间相同时，吸收的热量相同，由热量公式可知，温度升高较少的液体比热容较大，温度升高较多的液体比热容较小。 （4）质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图所示，由图可以看出，在相同时间内（即吸收的热量相同），B液体的温度升高得较慢，B液体的比热容较大。 （5）要研究A、B的吸热能力，根据控制变量法，应控制A、B的质量相等。因为吸热能力（比热容）的探究需要保证除了物质种类不同外，其他影响吸热和温度变化的因素都相同，质量就是其中一个关键因素。 8．某小组同学用图1所示的装置“探究物质的吸放热与哪些因素有关”，他们分别将50克的水、50克的煤油装入两个相同的试管中，然后用加热器加热，并利用温度传感器和计算机记录它们的温度随时间的变化情况，数据记录在表1、表2中。（设水和煤油每分钟吸收的热量相等） 表1 50克的水 时间（分钟） 0 1 2 3 4 5 6 温度（℃） 19 21 23 25 27 29 32 升高温度（℃） 0 2 4 6 8 10 12 表2 50克的煤油 时间（分钟） 0 1 2 3 4 5 6 温度（℃） 23 27 31 35 39 42 47 升高温度（℃） 0 4 8 12 16 20 24 (1)分析比较表1（或表2）中的第一行与第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：_________； (2)分析比较表1和表2中第三列、第四列等有关数据及相关条件，可以得出的初步结论是：_________ ； (3)该小组采集完数据后，关闭加热器，分别将两试管从加热器中取出，在室温中冷却，记录水和煤油在放热过程中温度随时间的变化情况，并且绘制温度﹣时间图像，如图2所示。该图像中，图线B是_____ 的温度﹣时间图像（选填“水”或“煤油”），当时的室温为_______ ℃。 【答案】(1)质量相等的同种物质，吸收的热量与升高温度成正比 (2)质量相等的不同物质吸热能力与物质的种类有关 (3) 水 15 【详解】（1）观察表1（或表2），加热时间增加的倍数与温度上升的倍数相同。所以可得出的初步结论是：质量相等的同种物质，吸收的热量与升高温度成正比。 （2）看表1（水）和表2（煤油），第三列、第四列等对应加热时间相同，即吸收相等的热量，水上升的温度比煤油上升的温度小，表明水的吸热能力强。所以可以得出的初步结论是：质量相等的不同物质吸收能力与物质的种类有关。 （3）比热容大的物质放出相同热量，温度变化较小，所以图像B线是水的图像；温度降到15℃就不再变化，说明室温是15℃。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10章 内能 复习要点 1. 了解热传递现象，热量的概念、单位； 2. 学习比热容的概念，知道比热容的单位、公式及其计算； 3. 掌握内能的概念、影响因素，改变内能的方式； 4. 知道热机的概念及其分类，学习热机的工作原理。 5. 掌握热值的概念，单位、公式及其有关计算。 6. 知道汽车发动机的能量分配图；了解热机效率及其应用。 复习重难点 重点：比热容的概念、公式及其计算；改变内能的方式；热机的工作原理。 难点：热学概念辨析；比热容的综合应用；汽车发动机的能量分配图。 要点 热量 比热容 1、热传递 能量从温度_______的太阳辐射到温度_______的沙子， 又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种_______现象。 要点：①“的物体（或部分）”是指温度不同的两个物体，或温度不同的两个部分（同一物体）； ②热传递的三种方式：辐射、传导、*对流； ③热传递的条件：_______差； ④热传递传递的是：能量。 2、热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或_______能量的多少称为_______。热量通常用_______表示。在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称_______，符号是_______。 拓展：温度、热量、能量的概念的联系与区别（在热传递中） ①热量不能说含有（是一个过程量）、温度不能说传递； ②热量与能量：热量是在热传递过程中吸收或放出能量的多少。 3、自主活动：比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2所示，木棒和铜棒安装在金属支架上，在这两根棒的末端分别用凡士林等距离地粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性_______。 大量实验表明，不同物质的导热性一般_______。铜、铁、铝等（金属）物质_______导热，制成拖鞋的塑料、橡胶、木材等物质则_______导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 4、物质的吸放热与哪些因素有关 大量实验表明，物质吸收或放出的热量与物质的_______、_______或_______的温度，以及物质的_______有关。 5、比热容：为了描述不同物质吸放热的性质，物理学中引入了_______这一物理量。 一定质量的某种物质，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，叫做这种物质的比热容。比热容用c表示，单位是_______,符号是_______ 。与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。 如果用m表示物质的_______，△t表示物质升高或降低的_______，Q表示物质吸收或放出的_______，物质的比热容c可表示为 6、水的比热容相对较_______，水的这一热学特性有许多实际应用 ①.夏季蒸发吸热降温：夏季，城市街道通过洒水降温。 ②.调节地表温度：除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 ③.汽车发动机的冷却剂：此外，汽车发动机及发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液(图10-1-6),可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 ④.航天服的液冷服和通风服：我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用(图10-1-7)。 7、热量的计算 热量的计算公式 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位是焦（J）。 c表示比热容，单位是焦/（千克·℃）（J/(kg·℃）。 m表示质量，单位是千克（kg）。 t0表示物体原来的初温度，t表示物体的末温度，△t表示温度的变化量（升高或降低的温度）。 要点速测 1．水的比热容为读作_______。一杯水喝掉一半后，剩余水的比热容_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 2．将烧红的铁钉放入冷水中降温，是通过_________（选填“做功”或“热传递”）改变其内能。质量为0.002kg的烧红的铁钉，温度为600℃，用水将它降温到100℃，释放的热量为多少_________？[已知铁的比热容为0.46×103J/（kg·℃）] 3．如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”） 要点 内能 1、分子动能与分子势能 构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动，运动的物体具有动能，我们把分子因热运动而具有的动能叫做_______。分子之间存在着相互作用的引力和斥力，与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似，由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做_______。 2、内能 ①内能：在物理学中，把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的_______ 。 ②内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳(J) 。 ③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能：而图10-2-2(b)所示的冰山，虽然温度很低，也具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有_______。 3、 内能的影响因素 内能的影响因素：内能与物体的_______、_______、_______有关。 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a.如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b.如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4、改变内能的方式一 热传递 在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过_______的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中，高温物体放出热量，内能_______；低温物体吸收热量，内能_______。（最后两空选填“增加”或“减少”） 5、改变内能的方式二 做功 ①自主活动 如图10-2-4所示，将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部，快速向下按压活塞2～3次，观察玻璃筒内发生的现象。 上述实验中，快速向下按压活塞，玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体_______，气体的内能_______，温度升高，引燃粉末。可见，_______也是改变内能的一种方式。 举例：钻木取火时，木头相互摩擦，使得干草等易燃物体温度升高，达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时，会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光，形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功改变内能的过程。 6、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别 热传递 做功 区别 改变内能 高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 外界对物体做功，物体内能增加。. 实质 内能的转______ 其他形式能转___ 为_______ 联系 热传递和做功在改变物体的内能上是_______的。 要点速测 1．烈日下，小明摸到路边停靠的共享单车的车身很烫，这主要是通过________方式改变了车身的内能。共享单车在刹车时，由于车轮和地面之间的摩擦，也会使得车轮的温度升高，这是通过_________方式改变了车轮的内能（均选填字母 A：热传递  B：做功） 2．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体温度越高，内能一定越大 B．物体内能增大，一定是吸收了热量 C．热量可以从内能小的物体传递到内能大的物体 D．物体的温度为0℃时，内能为零 要点 热机及其工作原理 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验涉及的能量转化是：_______转化为机械能。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为_______的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 5、热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 6、热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机 。 7、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由_______、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动 ， 下图是汽油机工作过程示意图。 ②汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、_______冲程、_______冲程和排气冲程。 ③压缩冲程、做功冲程的能量转化 ④做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的_______带动曲轴连杆运动。 ⑤四冲程内燃机一个工作循环的有关参数 四冲程内燃机一个工作循环：活塞往复运动_______次;飞轮转动_______周；对外做功_______次;汽缸内的燃油爆发性燃烧_______次。 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有_______气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外_______。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大C用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 要点速测 1．汽车是现代生活中常用的交通工具。 (1)以下机械中，属于热机的有___________。 A．洗衣机 B．蒸汽机 C．电视机 D．柴油机 E．电动机 (2)如图是汽油机工作的___________冲程，气缸内的汽油和空气的混合气体处于___________（选填“a”或“b”）位置内，此冲程是通过___________的方式改变混合气体的内能。使汽车获得动力的是___________冲程。 2．如图所示，是四冲程汽油机工作时的其中两个冲程示意图。获得动力的冲程对应的图序号是________。图丁的冲程，是________能转化为________能。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 要点 热机及其工作原理 1、人类燃料的发展 在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 2、燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般_______。 3、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是_______，符号是_______。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=_______。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是_______,符号是_______。 4、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 5、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 6、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 所以，一般情况下，η蒸汽机_______η汽油机_______η柴油机。（选填“＞”、“=”或“＜”） ④热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ⑤提高热机效率的途径 a.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；b.改进热机，减少各种能量损失；c.充分利用废气的能量；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 7、热机的使用对环境的影响 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 8、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 9、氢燃料不但绿色环保，而且热值_______，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 要点速测 1．2024年3月21日上午，我国首列氢能源列车成功进行了运行试验，标志着氢能在轨道交通领域的应用取得了新突破。 (1)氢能源列车主要是利用氢燃料的（　　） A．热值大 B．热值小 C．比热容大 D．比热容小 (2)已知液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢___________时，放出的热量为___________。列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 2．甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 3．图是某辆汽车发动机的能量分配图，由图可知该发动机的热机效率为___________%；若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将___________；若燃油燃烧不充分，燃油的热值___________，（后两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 难点 热平衡 1、概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。 2、热平衡方程：Q吸= Q放 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 难点 注意： ①明确箭头能量分配的“箭头”走向； ②解题时，来自燃料的能量为100%，再根据具体数据具体分析。 考点 概念及其应用 ▌例1-1 在国际单位制中，热量的单位是（　　） A．牛（N） B．瓦特（W） C．焦耳（J） D．摄氏度（℃） ▌例1-2关于比热容，下面说法中正确的是（　　） A．物质的比热容跟温度有关 B．物质的比热容跟吸收或放出的热量有关 C．物质的比热容跟物体的质量有关 D．物质的比热容跟物质种类有关 ▌迁移练1-1关于内能、温度和热量，以下说法正确的是（　　） A．物体的内能增大，一定吸收热量 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．内能小的物体可能将热量传递给内能大的物体 D．物体的内能可能为0 ▌迁移练1-2温度为0℃的物体________（选填“有”或“没有”）内能：静止在地面上的飞机_______（选填“有”或“没有”）内能；5kg、0℃水的内能______（选填“大于”“小于”或“等于”）5kg，0℃冰的内能。 ▌迁移练1-3下列关于热量和热传递的说法中，正确的是（　　） A．热传递就是温度的传递 B．温度相同的两物体间不会发生热传递 C．物体所含热量越多，温度越高 D．温度高的物体，放出的热量一定多 ▌迁移练1-4以下两个物理量∶①密度，②比热容，可用来鉴别物质的是（　　） A．只有① B．①②均可以 C．只有② D．①②均不可 考点 改变内能的方式 ▌例2 下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（　　） A．搓手取暖 B．钻木取火 C．用热水袋取暖 D．锻打铁块升温 ▌迁移练2-1如图所示的各种情景，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　） A．两手摩擦 B．可乐加冰 C．划燃火柴 D．钻木取火 ▌迁移练2-2用打气筒给自行车轮胎打气，活塞压缩筒内空气，空气温度升高，内能______（选填“增大”“减小”或“不变”），这是通过______方法改变内能。自行车轮胎在太阳的曝晒下很热，这是通过______方法改变内能。 考点 物理公式的应用 ▌例3-1 质量相等的甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，它们升高的温度之比为3∶1，则甲、乙两物体吸收热量之比为（    ） A．1∶2 B．9∶2 C．2∶9 D．2∶1 ▌例3-2甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 ▌迁移练3-1甲、乙两种金属的比热容之比是，质量之比是。若它们吸收相同的热量后，甲物体的温度升高了10℃，则乙物体的温度升高了（　　） A．5℃ B．10℃ C．15℃ D．20℃ ▌迁移练3-2甲、乙两物体的质量之比是3∶1，吸热之比是4∶1，则它们升高温度之比和比热容之比可能分别是（　　） A．3∶4，1∶1 B．4∶1，1∶3 C．2∶6，2∶1 D．3∶2，1∶2 考点 比热容、热传递的综合应用 ▌例4 甲、乙两个初温相同、质量不同（m甲<m乙）的铜球，当它们吸收相同热量后，下列说法正确的是（　　） A．铜球甲的末温高 B．铜球乙的末温高 C．铜球甲的比热容大 D．铜球乙的比热容大 ▌迁移练4 质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲的比热容大 B．甲的比热容小 C．甲、乙的比热容相同 D．缺少条件，无法确定 考点 判断符号问题 ▌例5 甲、乙两个物体吸收相同热量后，甲升高的温度比乙多，以下判断中正确的是（　　） A．若m甲＝m乙，则c甲＜c乙 B．若m甲＝m乙，则c甲＞c乙 C．若m甲＞m乙，则c甲＝c乙 D．若m甲＞m乙，则c甲＞c乙 ▌迁移练5 初温与质量相同的甲、乙两物体，放出相同热量后再相互接触，热量从乙传递到甲。若两物体的比热容分别为c甲、c乙，则（　　） A．c甲一定大于c乙 B．c甲一定小于c乙 C．c甲一定等于c乙 D．c甲可能等于c乙 考点 判断符号问题 ▌例6-1 热机在生活中被广泛使用。下列选项中属于压缩冲程的是（　　） A． B． C． D． ▌例6-2汽车上的热机工作时，使汽车获得动力的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 ▌迁移练6 -1关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 ▌迁移练6-2一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 考点7 模拟能量转化的简易实验 ▌例7-1如图，将活塞迅速向下压，玻璃筒底部的火柴头烧着了。这是因为活塞压缩空气时，空气的内能___________，温度___________；火柴头___________（选填“吸收”“放出”） 热量，内能___________，温度达到燃点开始燃烧。此实验使火柴头燃烧起来的方式与___________（选填“汽油机”“柴油机”）中燃料燃烧起来的方式相同。 ▌例7-2如图（a）所示为汽油机工作时的某冲程工作简图，它所表示的是______冲程。在这个冲程中，气体温度______（选填“降低”、“不变”或“升高”），______能转化为了______能。如图（b）所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出，其能量转化与汽油机______冲程的能量转化相同。    ▌迁移练7图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变 B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加 D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少 考点8 机械效率 ▌例8-1下列提高热机效率的途径中，不正确的是（　　） A．保证良好的润滑，减少因克服摩擦而消耗的能量 B．使用热值更高的燃料 C．设法利用废气的能量 D．改善燃烧条件，使燃料燃烧更充分 ▌例8-22024年3月21日上午，我国首列氢能源列车成功进行了运行试验，标志着氢能在轨道交通领域的应用取得了新突破。 (1)氢能源列车主要是利用氢燃料的（　　） A．热值大 B．热值小 C．比热容大 D．比热容小 (2)已知液氢的热值为，表示的物理意义为1kg的液氢___________时，放出的热量为___________。列车运行过程中，随着液氢燃料质量减少，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 ▌迁移练8图是某辆汽车发动机的能量分配图，由图可知该发动机的热机效率为___________%；若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将___________；若燃油燃烧不充分，燃油的热值___________，（后两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 基础达标 一、单选题 1．汽车发动机常用水做冷却剂，主要是因为水的（    ） A．比热容较大 B．比热容较小 C．密度较大 D．密度较小 2．比热容的单位正确的写法是（　　） A．千焦/（克·℃） B．焦/（克·℃） C．焦/克 D．焦/（千克·℃） 3．水的比热容是的含义是（　　） A．1克水温度在1℃时放出的热量是4200J B．1克水温度在1℃时吸收的热量是4200J C．1克水温度降低1℃时放出的热量是4200J D．1千克水温度升高1℃时吸收的热量是4200J 4．两个物体发生热传递，必须有不同的（　　） A．热量 B．温度 C．质量 D．高度 5．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 6．质量、初温相同的甲、乙金属块，放出相等的热量后相互接触，热量从甲传递到乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲的比热容大 B．甲的比热容小 C．甲、乙的比热容相同 D．缺少条件，无法确定 7．2024年4月20日，我国研制的新款柴油机刷新了柴油机热机效率的世界纪录，为我国实现“双碳”目标添砖加瓦。如图是其发动机某个工作瞬间的示意图。下列说法正确的是（　　） A．如图冲程是把机械能转化为内能 B．热机的效率越高，说明做功越快 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率 D．柴油在燃烧过程中，柴油的热值在不断减小 8．根据表中提供的一些物质的比热容[J/（kg•℃）]，下列判断正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．不同物质的比热容不可能相同 B．在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 C．沿海地区比内陆地区昼夜温差小 D．质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铜块放出的热量多 二、填空题 9．汽车的挡风玻璃在烈日下温度会升高，它的内能 （选填“增加”、“不变” 或“减少”），其内能的变化是通过 方式实现的。汽车发动机中的冷却剂主要成分是水，其原因是水的 较大。 10．如图（a）所示，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的 能。图（b）所示为四冲程汽油机的 冲程，其顶部中间的这一部件叫做 ，这一冲程的能量转化情况与图（a）中情况 （选填“相同”或“不同”）。 能力进阶 一、计算题 1．如图所示，小明在户外用简易炉灶煮茶。在1个标准大气压下，他使用木炭将壶中质量为2kg，初温为的水加热至沸腾。计算： (1)水升高的温度； (2)水吸收的热量Q吸。[] 2．学习了热效率的知识后，小明尝试估测家里天然气热水器的热效率。他把“进水量”设置为40kg，当水温达到40℃时，自动停止加热。已知自来水的温度是20℃，加热过程共消耗0.1m3天然气。计算：（天然气的热值q天然气=4.2×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）） (1)水箱中自来水吸收的热量Q吸； (2)天然气完全燃烧放出的热量Q放； (3)该热水器的热效率η。 3．如图为转子发动机，其采用三角转子代替传统活塞，当转子转动时，吸气、压缩、做功和排气四个冲程在其周围的空间里同时进行。 (1)将内能转化为机械能的是四个冲程中的________冲程。 (2)一辆搭载转子发动机的汽车匀速行驶时，牵引力做功，消耗汽油40kg（）。 ①求汽油完全燃烧后放出的热量； ②求该发动机的效率。 4．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×104J。由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能比之前储存的电能增加了5.12×107J。已知所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃烧完全燃烧）求： (1)燃料完全燃烧放出的热量是多少？ (2)当汽车以50km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力是多少？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？ 二、实验题 5．我校学生想为减少日益严重的城市热岛效应献计献策，他们取了质量相等的甲、乙两种建筑材料粉末，用完全相同的实验器材做了“探究物体温度的变化与哪些因素有关”的实验（假设两种材料在加热时间相同时，吸收的热量相同），实验过程及现象如图8所示。请观察实验操作及现象，归纳得出初步结论。 (1)分析比较图中的（a）与（b）或（c）与（d）可得：物体吸热后，温度会________。 (2)分析比较图中的（b）和（d）可得，从改善城市热岛效应的角度，应推荐在建筑中使用材料________（选填“甲”或“乙”），理由是________________________________________________________________。 6．如图甲，小明用传感器比较不同物质的比热容：他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。 (1)实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，还必须控制它们的______相同； (2)实验时，对两种物质加热相同的时间，通过比较______来比较它们的吸热本领； (3)某次实验中，在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知，______（选填“甲”或“乙”）液体的吸热本领强； (4)若乙液体是水，则甲液体的比热容是______； (5)请列举一个生活中利用水的比热容较大的事例：______。 7．物理小组的同学们组装了如图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。 (1)若要比较液体的吸热本领，应选______两图的实验装置进行实验。（在“甲、乙、丙”中选填） (2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50℃，加热时间较短的液体比热容较______。 (3)实验过程中，若加热相同的时间，温度升高较多的液体比热容较_________。 (4)根据实验数据同学们绘制出如图2所示的图象。由图象可知：液体________的比热容较大。（选填“A”或“B”） (5)为研究A、B的吸热能力应控制的A、B_______相等。 8．某小组同学用图1所示的装置“探究物质的吸放热与哪些因素有关”，他们分别将50克的水、50克的煤油装入两个相同的试管中，然后用加热器加热，并利用温度传感器和计算机记录它们的温度随时间的变化情况，数据记录在表1、表2中。（设水和煤油每分钟吸收的热量相等） 表1 50克的水 时间（分钟） 0 1 2 3 4 5 6 温度（℃） 19 21 23 25 27 29 32 升高温度（℃） 0 2 4 6 8 10 12 表2 50克的煤油 时间（分钟） 0 1 2 3 4 5 6 温度（℃） 23 27 31 35 39 42 47 升高温度（℃） 0 4 8 12 16 20 24 (1)分析比较表1（或表2）中的第一行与第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：_________； (2)分析比较表1和表2中第三列、第四列等有关数据及相关条件，可以得出的初步结论是：_________ ； (3)该小组采集完数据后，关闭加热器，分别将两试管从加热器中取出，在室温中冷却，记录水和煤油在放热过程中温度随时间的变化情况，并且绘制温度﹣时间图像，如图2所示。该图像中，图线B是_____ 的温度﹣时间图像（选填“水”或“煤油”），当时的室温为_______ ℃。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $