第13章 内能(复习讲义)物理新教材人教版九年级全一册
2026-08-07
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精品
摘要:
该初中物理单元复习讲义以“内能”为核心,通过知识框架梳理比热容、分子动理论、内能三大模块,用表格呈现复习要点与重难点,清晰标注比热容计算、分子热运动解释、内能与温度热量关系等关键内容,构建系统知识脉络。
讲义亮点在于“要点速测-考点示例-分层练习”的递进设计,如比热容表格分析题培养科学思维,实验题探究做功与内能变化渗透科学探究素养。基础达标与能力进阶题满足不同学生需求,教师可据此实施精准教学,助力学生夯实物理观念。
内容正文:
第十三章 内能
复习要点
1. 了解比热容的概念,会用比热容解释简单的自然现象,能根据比热容进行简单的热量计算。
2. 知道常见的物质是由分子、原子构成的,了解分子的大小尺度;
3. 通过观察和实验,初步了解分子动理论的基本观点:一切物质的分子都在不停地做无规则运动,能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释,知道分子热运动的快慢与温度的关系;知道分子之间存在相互作用力;
4. 了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系,知道改变物体内能的两种方式,了解热量的概念,记住热量的单位;
复习重难点
重点:
(1)比热容的概念,利用比热容进行简单的热量计算,解释生活中与比热容有关的现象。
(2)分子动理论的基本观点,会用其解释常见的热现象;
(3)内能的概念,改变内能的两种方式;
难点:
(1)正确理解内能、温度、热量三者的区别与联系;
(2)利用比热容知识解释生活中的现象,解决相关的热量计算问题。
要点 比热容
1. 定义
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温度乘积之比;
简化表述:单位质量的某种物质,温度升高所吸收的热量。
2. 符号与单位
符号:;单位:
3. 物理意义
水的比热容:1kg 水温度升高(降低),吸收(放出)的热量。
4. 特性
比热容是物质本身的一种属性,只与物质种类、状态有关,与质量、温度、吸放热多少无关。
5. 吸热、放热计算公式
,,统一简写:
:质量;:温度变化量;初温,末温。
6. 水的比热容大的应用
(1)降温:汽车冷却液、暖气用水;
(2)调节气候:沿海昼夜温差小,内陆昼夜温差大;
(3)保温:热水袋装热水取暖。
拓展延伸
相同质量的不同物质,吸收相同热量,比热容大的温度变化小;升高相同温度,比热容大的吸热更多。
要点速测
1.(25-26九年级上·河南信阳·阶段检测)(多选)从下面一些常见物质的比热容表中,分析归纳正确的是( )
一些常见物质的比热容/
水
4.2
水银
0.14
玻璃
0.84
铁
0.46
蓖麻油
1.8
冰
2.1
酒精
2.4
木材
2.4
铜
0.39
干泥土
0.84
煤油
2.1
沙石
0.92
铝
0.88
铅
0.13
A.同种物质不同状态比热容可能不同
B.不同物质的比热容一定不同
C.2kg酒精的比热容比1kg水的比热容大
D.相同质量的铁和铅升高相同的温度,铁吸收的热量更多
【答案】AD
【详解】A.表中水的比热容和冰的比热容不同,说明同种物质在不同状态下比热容可以不同,故A正确;
B.表中酒精和木材的比热容相同,玻璃和干泥土的比热容相同,说明不同物质比热容也可能相同,故B错误;
C.比热容与物质的种类、状态有关,与质量无关,酒精的比热容比水小,故C错误;
D.铁的比热容大于铅的比热容,根据吸热公式可知,相同质量的铁和铅升高相同温度时,铁吸收的热量更多,故D正确。
故选AD。
2.(25-26九年级上·河南信阳·阶段检测)温度相同的甲、乙两物体,密度之比是,比热容之比是,现吸收的热量,若两者体积相等,则升高的温度之比是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】已知甲、乙体积相等,密度之比是,由可得质量之比
由物体吸热公式变形得升高的温度,代入已知的
及
可得
因此两者升高的温度之比为,故选B。
3.(25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测)如图,有2个保温容器,分别盛有质量的热水和质量的冷水,两杯水的内能大小关系是______选填“热水大”、“冷水大”、“一样大”或“无法比较”,小明将热水倒入盛有冷水的保温容器B中,冷水温度升高,此时B杯中水的比热容大小______,然后再向B杯中倒入同质量同温度的热水,水温又上升,若不计热量的损失,则:______。
【答案】 无法比较 不变 1:10
【详解】[1]内能与质量和温度,水的质量越大,温度越高,内能越大;图中温度高的质量小,温度低的质量大,故无法比较内能大小;
[2]比热容是物质的特性,与温度无关,冷水温度升高后比热容不变;
[3]设热水和冷水的温度差为t,质量为的一小杯热水倒入盛有质量为的冷水的保温容器中,使得冷水温度升高了,根据,从而可知,……①
又向保温容器中倒入一小杯同质量为同温度的热水,水温又上升了,根据,从而可知,……②
则①-②解得:,则
4.(25-26九年级上·福建三明·阶段检测)根据Svr系统的建议,李靖夫妇的铠甲部件可采用局部淬火工艺进行强化,将质量为5kg的各关键部位钢片加热并锻打到850℃,立即放入质量为10kg、初温为0℃的冷却油中(不计热量损失),可使其形成坚硬的马氏体结构。已知钢片与冷却油热平衡时温度为50℃,钢的比热容为。
(1)求钢片放出的热量。
(2)冷却油的比热容是多少?
(3)为适当增加铠甲韧性,又将淬火后的钢片进行“回火”:再次加热至220℃并放置在空气中自然冷却。冷却过程钢片共放出热量。求陈塘关的气温为多少?
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)钢片放出的热量
(2)不计热量损失,冷却油吸收的热量等于钢片放出的热量,即
冷却油的比热容是
(3)钢片降低的温度
陈塘关的气温为
要点 分子动理论
1. 物质的构成
(1)常见物质由大量分子、原子构成;分子尺度很小,直径约,肉眼无法直接观察。
(2)分子间存在间隙:酒精和水混合后总体积变小可证明。
2. 分子热运动
(1)一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,该运动称为分子热运动。
(2)扩散现象:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象;固体、液体、气体均能发生扩散。
(3)温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散速度越快。
3. 分子间的相互作用力
分子间同时存在引力和斥力:
(1)分子间距适中:引力 = 斥力;
(2)分子间距变小(压缩):斥力>引力,表现为斥力;
(3)分子间距变大(拉伸):引力>斥力,表现为引力;
间距过大(大于分子直径 10 倍):分子间作用力几乎消失。
易错提醒
(1)灰尘飞舞、液体流动属于宏观机械运动,不是分子热运动,不能用扩散解释;
(2)扩散是自发发生,不需要外力搅拌。
要点速测
1.(25-26九年级上·辽宁营口·阶段检测)将一小勺白糖慢慢加入满满一杯水中,杯中水不会溢出,这是因为分子间有_________。过一会儿整杯水都变甜,这说明了_________。如果水温越高,水变甜越快,说明分子的运动快慢与_________有关。
【答案】间隙 分子在不停地做无规则运动 温度
【详解】分子间存在间隙,白糖分子可进入水分子的间隙中,因此加入白糖后杯中水不会溢出;
整杯水变甜属于扩散现象,这说明了分子在不停地做无规则运动;
水温越高,分子的无规则运动越剧烈,水变甜的速度越快,说明分子的运动快慢与温度有关。
2.(25-26九年级上·山东淄博·阶段检测)新冠肺炎疫情防控期间,佩戴口罩可以有效预防飞沫传播病毒,飞沫的直径约为1μm~6μm。飞沫在空气中的运动________(选填“是”或“不是”)分子的无规则运动。金秋的校园里,天气晴朗气温高时我们闻到的桂花香味更浓,这是________现象。
【答案】 不是 扩散
【详解】飞沫的尺度远大于分子,因此其在空气中的运动不是分子的无规则运动。
闻到桂花香味是不同物质的分子彼此进入对方的现象,这属于扩散现象。
要点 内能
1. 内能定义
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
2. 单位
焦耳,符号。
3. 内能影响因素
(1)温度:同一物体,温度越高,内能越大;
(2)质量:温度相同时,物体质量越大,分子数量越多,内能越大;
(3)状态:同种物质、同温度、同质量,气态内能>液态内能>固态内能(如 0℃冰和 0℃水,水内能更大)。
4. 改变内能的两种方式
(1)热传递
①条件:两物体存在温度差;
②实质:内能的转移;
③结果:高温物体放热,内能减小;低温物体吸热,内能增大。
(2)做功
①实质:内能与其他形式能(机械能)的相互转化;
②外界对物体做功→物体内能增加;物体对外做功→物体内能减小。
特别提醒
一切物体在任何温度下都具有内能,0℃物体内能不为 0;
内能大小不能只看温度,质量、状态同样会影响;
做功和热传递改变内能等效。
要点速测
1.(25-26九年级上·黑龙江绥化·阶段检测)为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小风扇等进行实验,如图所示:
(1)该实验通过____________来反映气体内能的变化,这里所用的研究方法是____________;
(2)图乙中,用手按压活塞快速打气的目的是对气体___________;
(3)图丙中,打开喷嘴处的阀门,喷雾器前的小风扇转动,此时气体的___________能转化为小风扇的___________能;
(4)比较甲和乙图可知,外界对气体做功,气体内能____________,比较乙和丙两图可知,气体对外做功,气体内能___________。(增加、减少、不变)
【答案】(1)温度计示数的变化 转换法 (2)做功 (3) 内 机械
(4) 增加 减少
【详解】(1)在该实验中,由于气体的内能不易直接测量,因此通过温度计示数的变化来间接反映气体内能的变化,使用了转换法。
(2)做功可以改变物体的内能,所以用手按压活塞快速打气,此时活塞对气体做功,使气体的内能变大。
(3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,里面的气体对外做功,喷雾器前的小风扇转动,所以气体的内能转化为风扇的机械能。
(4)比较甲、乙两图,用手按压活塞,对喷雾器内气体做功,观察到气体温度上升,即气体内能增大,所以外界对气体做功,气体的内能增大;
比较乙、丙两图,气体被放出,使得风扇转动,即气体对外界做功,此时,观察到喷雾器内气体温度下降,即气体内能减小,所以气体对外界做功,气体内能减小。
2.(25-26九年级上·吉林长春·阶段检测)某同学在探究改变内能的方法时做了两个实验:
(1)如图甲所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,我们会看到棉花燃烧的现象,说明瓶内气体的温度___________(选填“升高”或“降低”),内能_____________(选填“增加”或“减少”);
(2)如图乙所示,广口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气。通过打气筒给瓶内打气,达到一定程度时,瓶塞跳出。此时,你所观察到的现象是_____________,这一现象说明了气体膨胀对外做功,内能_____________(选填“增加”或“减少”)温度_____________(选填“升高”或“降低”)。
【答案】(1) 升高 增加
(2) 瓶口出现“白雾” 减少 降低
【详解】(1)当用力压活塞时,活塞压缩玻璃筒内的空气体积,对气体做功,使空气的内能增加,温度升高。
(2)观察到的现象是瓶口出现“白雾”;产生这一现象是因为气体对外做功,内能减少,温度降低,瓶内的水蒸气液化形成小水珠,即形成雾。
难点 温度、内能和热量三者区别与联系
1. 三者本质区分
物理量
类别
描述用语
核心特点
温度
状态量
温度高 / 低、升高 / 降低
反映分子热运动剧烈程度,单位℃
内能
状态量
具有内能、内能增大 / 减小
物体分子动能势能总和,单位 J
热量
过程量
吸收 / 放出热量
仅热传递过程中转移的内能,单位 J
2. 逻辑关系规律
(1)温度升高 内能一定增大;内能增大 温度一定升高(晶体熔化、液体沸腾)
(2)物体吸热 内能增大;内能增大 一定吸热(做功也能增大内能)
(3)温度不变 内能可能变化(熔化、凝固);内能不变 温度一定不变
易错示例
(1)错误:“高温物体含热量多”;正确:“高温物体内能大,热传递时可放出热量”
(2)错误:“物体温度不变,内能一定不变”;正确:0℃冰熔化,温度不变,吸热内能增加
难点 比热容图像与吸放热计算综合
1. 吸热升温图像规律(温度——时间图像)
质量相同的两种物质,用相同热源加热(相同时间吸热相等):
图像斜率 = 温度变化快慢,斜率越大,越大,比热容越小。
推导:、不变,与成反比。
2. 计算解题步骤
(1)找已知:、、初温、末温;
(2)计算温度变化;
(3)代入公式;
(4)统一单位:质量单位必须用。
3. 热平衡问题(不计热量损失)
,高温物体放出的热量全部被低温物体吸收。
难点 区分做功与热传递改变物体的内能
1. 实质区分
(1)热传递:内能转移,能量形式不变,只发生在温度不同物体间;
(2)做功:能量转化(机械能↔内能),不需要温度差。
2. 现象判断技巧
(1)摩擦、压缩、弯折、钻木取火→做功改变内能;
(2)烧水、晒太阳、热水袋取暖、铁锅导热→热传递改变内能。
3. 特殊辨析
气体膨胀对外做功,内能减小,温度降低(如瓶口白雾实验);
压缩气体做功,内能增大,温度升高(压缩空气引火仪)。
考点 分子动理论与扩散现象
▌例1(24-25九年级上·云南红河·期末)雨后的花园中泥土芬芳、花香四溢,这是___________现象。课堂实验上,老师用力将两块铅块挤压在一起,放手后铅块居然不会分开,这是因为分子间存在___________(选填“引力”或“斥力”)。
【答案】 扩散 引力
【详解】[1]不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象。花香分子在永不停息地做无规则运动,扩散到空气中,因此能闻到花香。
[2]分子间同时存在引力和斥力,当分子间距离缩小到引力作用的有效范围时,引力大于斥力,引力起主导作用。两块铅块被挤压后,分子间距离缩小到引力作用的有效范围,所以放手后不会分开,说明分子间存在引力。
▌迁移1-1(25-26九年级上·湖南株洲·期中)狐狸远远尾随一只东北虎,待老虎走后狐狸在虎尿里打滚,虎尿气味有助于狐狸吓退远处的狼豹等天敌的物理原理是( )
A.分子间有空隙 B.分子间存在吸引力
C.分子间存在排斥力 D.分子不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】狼豹能在远处闻到虎尿的气味,属于扩散现象,说明一切构成物质的分子、原子都在不停地做无规则运动。
故选D。
▌迁移1-2(25-26九年级上·河南开封·期末)开封泡菜好吃,却需要很长时间菜才会变咸,而炒菜时菜很快就变咸了,说明___________越高,分子热运动越剧烈。很快又是小年吃灶糖,咀嚼灶糖时感觉糖黏牙,因为分子间存在___________力。
【答案】 温度 引
【详解】[1]炒菜时温度高,分子运动剧烈,所以菜很快变咸,说明温度越高,分子热运动越剧烈。
[2]咀嚼灶糖时感觉糖黏牙,是因为糖分子和牙齿的分子之间存在相互作用的引力,使得糖黏在牙齿上。
考点 内能、温度和热量辨析
▌例2(25-26九年级上·山东滨州·期末)关于温度、热量、内能以下说法正确的是( )
A.对物体加热物体的温度一定升高 B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.物体的温度为0℃,其内能也为零 D.内能可以从内能小的物体转移到内能大的物体
【答案】D
【详解】A.对物体加热,物体温度不一定升高,例如晶体熔化过程中吸热,但温度保持不变,故A错误;
B.热量是过程量,只能描述为“吸收或放出热量”,不能说物体“含有”热量,故B错误;
C.一切物体在任何温度下都具有内能,0℃的物体内部分子仍在运动,内能不为零,故C错误;
D.热传递的条件是物体间存在温度差,内能小的物体温度可能更高,因此内能可以从内能小的物体转移到内能大的物体,故D正确。
故选D。
▌迁移2-1(25-26九年级上·江苏盐城·期末)下列关于热量、内能、温度的说法中正确的是( )
A.0℃的冰和0℃的水内能大小相同
B.200g的水比100g的水具有内能多
C.内能小的物体可以把热量传递给内能大的物体
D.物体的内能变大,温度一定升高
【答案】C
【详解】A.物体内能的大小既与温度有关,还与物体的质量和状态有关。0℃的冰和0℃的水,温度相同,但状态不同,未说明质量是否相等,内能大小无法比较。故A错误;
B.内能与质量、温度、状态等因素有关。仅说明质量不同,未说明温度的关系,无法确定内能的大小,故B错误;
C.热传递的方向:由温度高的物体传向温度低的物体。内能小的物体可能温度更高(如少量高温水),内能大的物体可能温度更低(如大量低温水),此时内能小的物体可将热量传递给内能大的物体,故C正确;
D.物体内能变大,温度不一定升高。例如晶体熔化时,吸热内能增加,但温度保持不变,故D错误。
故选C。
▌迁移2-2(25-26九年级上·陕西渭南·期末)小明奶奶每年都要腌制咸鸭蛋,先把鸭蛋洗净晾干,再放入加有各种料汁的凉开水中,密封二十天后拿出来煮熟,敲碎便可品尝到翻沙流油的咸鸭蛋。下列说法正确的是( )
A.腌制鸭蛋是通过扩散使盐进入蛋中
B.煮熟咸鸭蛋是通过做功的方式增大内能
C.刚出锅的咸鸭蛋逐渐变凉,含有的热量逐渐变少
D.蛋壳能轻松被敲碎,说明蛋壳分子间不存在引力
【答案】A
【详解】A.一切物质的分子都在不停地做无规则运动,腌制鸭蛋时,盐分子通过扩散进入蛋内部,故A正确;
B.煮熟咸鸭蛋时,鸭蛋通过吸收热水的热量内能增加,属于热传递改变内能,故B错误;
C.热量是过程量,只能描述为“吸收或放出热量”,不能说物体“含有热量”,故C错误;
D.蛋壳被敲碎是力改变了蛋壳的形状,分子间仍然存在引力,故D错误。
故选A。
考点 比热容的理解与热量计算
▌例3(25-26九年级上·河北沧州·期末)实验测得1kg某物质温度随时间变化的图像如图所示。已知该物质在固态下的比热容为,设该物质从热源吸热的功率恒定不变,则在最初2min内,该物质吸收的热量为________J。熔化过程中吸收的热量是________J。仔细观察发现固态升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是________。(不计热量损失)
【答案】
【详解】根据题意,,,最初2min内,物质处于固态,温度从-40℃升高到0℃,即。根据吸热公式,得该物质吸收的热量为
由图可知,熔化过程用了8min,是最初2min的4倍。因相同时间吸热相等,熔化过程吸收的热量为
物质在液态时,吸热2min,温度从0℃升高到20℃,即,因相同时间吸热相等,故。根据吸热公式,则,代入得
因此,该物质固态与液态的比热容之比为。
▌迁移3-1(25-26九年级上·四川成都·期末)某实验小组用相同规格的加热器分别对质量为500g的冰和2500g的某固体M均匀加热。每隔相同时间记录温度计示数并观察物质状态。如图是记录数据绘制的“温度-时间”图像,若单位时间内两固体吸收的热量相等,实验在标准大气压下进行,已知,,下列分析正确的是( )
A.固体M的吸热能力比冰强
B.冰熔化过程吸收的热量是
C.固体的比热容为
D.当温度从上升到时,冰吸收的热量大于吸收的热量
【答案】C
【详解】AD.当温度从上升到时,由图可知,冰的加热时间为,而M的加热时间为,因为相同时间内物质吸收的热量相同,所以冰吸收的热量与M 吸收的热量之比为
根据控制变量法,如果比较吸热能力,需要使二者的质量相同,则每千克它们吸收的热量之比为:
即冰的吸热能力强,故AD错误;
B.冰的质量为,温度变化了,AB 阶段物质吸收的热量
因为相同时间内物质吸收的热量相同,则BC阶段冰吸收的热量是AB阶段的8倍,即冰熔化过程吸收的热量是,故B错误;
C.因为相同时间内物质吸收的热量相同,由图可知固体M在升高20℃时吸收的热量是AB阶段的4倍,即
由已知和图像可得
则
故C正确。
故选C。
▌迁移3-2(25-26九年级上·安徽池州·期末)农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。在标准大气压下,完全燃烧1.5kg的秸秆煤放出的热量若完全被质量为100kg,初温为30℃的水吸收,可使水温升高到______℃[已知,]。
【答案】100
【详解】秸秆煤的质量为,热值,水的质量为,比热容,初温。
秸秆煤完全燃烧放出的热量
这些热量完全被水吸收,故水吸收的热量
水吸收热量后升高的温度
理论末温
但在标准大气压下,水的沸点为 ,因此水温实际只能升高到。
考点 改变内能的两种方式
▌例4(25-26九年级上·甘肃天水·期末)晒太阳能使人发热,跑步也能使人发热,前者是用___________方式增大了内能,后者是用___________方式增大了内能。
【答案】 热传递 做功
【详解】改变物体内能的方式分为热传递和做功两类,热传递是内能的转移过程,做功是内能与其他形式能的转化过程。
晒太阳时,内能从太阳转移到人体,属于通过热传递的方式增大内能。
跑步时,人体通过肌肉做功将机械能转化为内能,属于通过做功的方式增大内能。
▌迁移4-1(25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末)通过热传递方式改变物体内能的是( )
A.搓手取暖 B.加热试管中的水 C.推动活塞压缩空气 D.钻木取火
【答案】B
【详解】ACD.搓手取暖、推动活塞压缩空气、钻木取火都通过做功,将机械能转化为内能,用做功的方式改变物体内能,故ACD不符合题意;
B.加热试管中的水,水吸热后内能增加,是通过热传递的方式改变物体内能,故B符合题意。
故选B。
▌迁移4-2(25-26九年级上·湖北咸宁·期末)如图所示,这是希怡同学在金龙山街常常看到的老式爆米花机,用传统手摇爆米花机加工玉米时,主要通过_________的方式使罐内空气和玉米的内能增加;当罐内内能达到一定程度,触动机关,罐内高压气体冲开盖子,玉米膨胀成爆米花随气流一起冲出来,内能转化为玉米的_____能。
【答案】 热传递 机械
【详解】[1]加热爆米花的过程中,火焰的热量传递给罐内空气和玉米,通过热传递的方式增加了内能。
[2]打开罐盖时,罐内高压气体膨胀对外做功,自身内能减小,将内能转化为玉米和气流的机械能。
基础达标
1.(25-26九年级上·山东淄博·期中)“薄荷醇临时固型技术”是文物保护与脆弱物体加固的创新方案。在文物挖掘时,将熔化的薄荷醇喷洒到文物上,冷却后形成一定强度的固态支撑结构,待文物移至实验室后,在室温下固态薄荷醇会缓慢挥发,且挥发后无化学残留。下列说法正确的是( )
A.液态薄荷醇冷却后形成固态支撑结构,是熔化现象
B.固态薄荷醇缓慢挥发,是升华现象
C.固态薄荷醇缓慢挥发的过程要放出热量
D.液态薄荷醇形成固态支撑结构,分子间距离变大
【答案】B
【详解】A.液态物质变为固态的过程是凝固现象,因此液态薄荷醇冷却形成固态属于凝固,故A错误;
B.物质从固态直接变为气态的过程叫升华,题干说明室温下固态薄荷醇直接挥发、无残留,没有经过液态阶段,属于升华现象,故B正确;
C.所有的升华过程都需要吸收热量,故C错误;
D.通常同种物质处于固态时分子间距远小于液态,液态薄荷醇变为固态的过程中,分子间距离是变小的,故D错误。
故选 B。
2.(25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测)“拔丝苹果”香甜可口,如图所示,小明在制作“拔丝苹果”时发现夹起一块苹果就会拉出很长的丝,经过思考他认为这是因为分子间存在引力。下列现象中与苹果“拉丝”现象的原理相同的是( )
A.图①:抽掉玻璃板后,两个瓶子内的气体会混合在一起
B.图②:放几天后,清水和蓝色硫酸铜溶液之间的界限模糊不清
C.图③:两个铅柱底面削平后紧压在一起,吊起一个重物都不能把它们拉开
D.图④:固体有一定的体积,很难被压缩
【答案】C
【详解】 苹果“拉丝”现象的原理是因为分子间存在引力;
AB.均为扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故AB不符合题意;
C.两个铅柱紧压在一起不能拉开,说明分子间存在引力,与“拉丝”原理相同,故C符合题意;
D.固体很难被压缩,说明分子间存在斥力,故D不符合题意。
故选C。
3.(25-26九年级上·广东广州·阶段检测)关于下图四个实验,说法正确的是( )
A.甲:玻璃板很难被拉离水面,说明分子之间有斥力
B.乙:墨水在热水中扩散快,说明温度越高分子无规则运动越剧烈
C.丙:沙子中温度计示数升高快,说明沙子的比热容大
D.丁:风车越转越快,说明风车的动能正在减小
【答案】B
【详解】A.玻璃板很难被拉离水面,是因为分子间存在引力,故A错误;
B.扩散现象说明分子在做无规则运动,温度越高,分子无规则运动越剧烈,因此墨水在热水中扩散更快,故B正确;
C.质量相同的水和沙子吸收相同的热量,沙子温度升高快,由可知沙子的比热容小,故C错误;
D.风车越转越快,质量不变,速度增大,动能增大,故D错误。
故选B。
4.(25-26九年级上·山东临沂·期中)小理将铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中,能量转化的方式和效果与之相同的是( )
①活塞迅速下压,棉花燃烧;②太阳晒被子,被子温度升高;
③小孩从滑滑梯上滑下,屁股发烫;④冬天围着火炉;感觉温暖。
A.①④ B.②③ C.①② D.①③
【答案】D
【详解】铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高,是通过做功使内能升高,机械能转化成内能。
①活塞迅速下压,对筒内空气做功,筒内空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,让棉花燃烧,属于做功改变内能,故①符合题意;
②太阳晒被子是通过热传递的热辐射方式,让被子温度升高,能量形式没有发生转化,故②不符合题意;
③小孩从滑梯滑下,克服摩擦做功,机械能转化为内能,使屁股发烫,属于做功改变内能,故③符合题意;
④围着火炉取暖是通过热传递的方式改变内能,没有能量形式的转化,故④不符合题意。
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.(25-26九年级上·江苏泰州·期中)关于热量、温度、内能和比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的温度越高,含有的热量越多
B.某种物质吸收或放出的热量越多,比热容越大
C.一块0℃的冰熔化成0℃的水内能没有变化
D.热传递过程中,热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体
【答案】D
【详解】A.热量是过程量,只能说吸收或者放出热量,不能说物体“含有的热量”,故A错误;
B.比热容是物质本身的一种特性,只与物质种类、状态有关,和吸收或放出热量的多少无关,故B错误;
C.0℃的冰熔化成0℃的水的过程中,持续吸热、温度不变,但内能增大,故C错误;
D.热传递的条件是存在温度差,热量从高温物体传向低温物体,内能少的物体温度也可能更高,因此热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体,故D正确。
故选D。
6.(25-26九年级上·山东淄博·期中)“生活处处皆物理,留心观察皆学问”。假期,小丽用燃气灶烧水,下列关于烧水过程中的现象及分析说法正确的是( )
A.随着水温的升高,水含有的热量越来越多
B.烧水过程,是通过做功的方式增大水的内能
C.水烧开后,锅盖不停跳动,内能转化为机械能
D.烧水过程,是通过传导的方式使水的温度升高
【答案】C
【详解】A.热量是一个过程量,表示能量交换量的多少,不能表述为物体含有多少热量,故A错误;
B.烧水过程中,水从火焰吸收热量,是通过热传递的方式增大水的内能,故B错误;
C.水烧开后,水蒸气膨胀对锅盖做功,将水蒸气的内能转化为锅盖的机械能,所以锅盖不停跳动,故C正确;
D.烧水过程是通过热传递的方式使水的温度升高,热传递有传导、对流和辐射三种方式,在烧水过程中,主要靠对流的方式使水的温度升高,故D错误。
故选C。
7.(25-26九年级上·河南信阳·期中)每逢新年,人们都要迎春书联。在挥毫泼墨的过程中,空气中飘散出一股淡雅的墨香是___________现象。随后用浆糊把对联粘贴在门框上,说明分子间存在___________。
【答案】 扩散 引力
【详解】[1] 空气中飘散出一股淡雅的墨香是扩散现象,是由于香气分子不停地做无规则运动引起的。
[2] 用浆糊把对联粘贴在门框上,说明浆糊与对联间存在引力,即分子间存在引力。
8.(25-26九年级上·山东烟台·期中)“铸剑为犁应有日,世界大同会有期”,这一愿景既承载着人类对和平的向往,也体现了我国以和平发展推动世界共同进步的理念。请结合物态变化知识分析:“铸剑为犁”的过程中,先后发生的物态变化有________和凝固,其中需要吸热的是________,凝固过程中的分子运动越来越________(“剧烈”或“缓慢”)。
【答案】 熔化 熔化 缓慢
【详解】[1][2]“铸剑为犁”需要先把固态的金属加热变为液态,这个过程是熔化,再将液态金属冷却定型为固态的犁,这个过程是凝固;熔化吸热,凝固放热。
[3]凝固过程中物质由液态变为固态,分子间的作用力增大,分子的运动受到的限制增多,因此分子运动越来越缓慢。
9.(25-26九年级上·陕西榆林·阶段检测)用打气筒给自行车轮胎打气时感觉气筒发烫,这是用_________的方式增加物体的内能。用嘴对手“呵气”,手感到暖和,这是用_________的方式增加物体的内能。
【答案】做功 热传递
【详解】打气筒打气,压缩筒内空气,对空气做功,机械能转化为内能,温度升高,气筒发烫;用嘴对手“呵气”时,口中的高温水蒸气与手存在温度差,热量从高温的水蒸气传递到温度较低的手上,使手的内能增加、温度升高,这是通过热传递的方式增加物体内能。
10.(25-26九年级上·广东广州·阶段检测)一针筒内密封一定质量气体,如图甲所示,针筒初始状态及温度计示数如图甲所示。小丽在实验中缓慢下压活塞(分子势能忽略不计,筒内气体没有发生物态变化,分子数目不变),针筒末状态及温度计示数如图乙所示,筒内气体的内能________(选填“变大”、“变小”或“不变”),依据是________,可见筒内空气一定________(选填“从外界吸热”或“向外界放热”)。
【答案】 不变 温度不变,分子动能不变,分子势能忽略不计,故内能不变 向外界放热
【详解】[1][2]由题意可知,从甲到乙的过程中,筒内气体的温度不变,故分子动能不变,又因此过程中筒内气体的分子势能不变,故可知此过程中,筒内空气的内能不变。
[3]下压活塞过程中,外界对筒内气体做功,而气体内能不变,说明气体一定向外界放出了热量。
11.(25-26九年级上·甘肃张掖·阶段检测)若将一杯的水倒掉一半,杯中剩余水的比热容______________(选填“变大”“不变”或“变小”)。标准大气压下,若将这杯的水从20℃加热至沸腾,则该过程水吸收的热量为______________。
【答案】不变
【详解】比热容是物质的一种特性,仅与物质的种类和状态有关,与质量无关,因此倒掉一半水后,杯中剩余水的比热容不变。
标准大气压下,水的沸点为,水升高的温度
水吸收的热量
12.(25-26九年级上·黑龙江绥化·阶段检测)在海边,中午时分,沙子烫脚,而海水不烫脚,是因为沙子的____________比海水的小,吸收相同的热量时,沙子升温___________(快、慢)。
【答案】 比热容 快
【详解】质量相同的沙子和海水吸收相同的热量时,根据可知,在吸收热量和质量相同时,比热容越小,温度变化量越大。沙子的比热容比海水小,所以沙子升温更快。
13.(25-26九年级上·四川成都·期末)在沿海地区炎热的天气里,由于陆地与海水的__________不同,易形成海陆风或陆海风,如图所示。白天,陆地与海水升温速度不同,导致地面与海面上空的空气形成对流,如图的______(选填“甲”或“乙”)可以反映白天的对流情况。
【答案】 比热容 乙
【详解】[1][2]因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大,白天,在太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量,陆地温度上升快,海水温度上升慢,则陆地的温度要高于海水的温度,陆地的热空气由于密度小向上运动,海水温度变化小,温度低,冷空气向下运动,形成由海洋吹向陆地的风,乙图的情况符合题意。
能力进阶
14.(25-26九年级上·河北廊坊·期中)甲物体的质量为,比热容是,乙物体的质量为,用两个相同的酒精灯分别给甲、乙两物体加热,假设酒精灯放出的热量都被它们吸收,甲、乙两物体温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,乙物体吸收的热量多
B.均升高时,甲、乙物体吸收的热量之比为
C.加热,甲物体吸收的热量为
D.乙物体的比热容是
【答案】C
【详解】A.用两个相同的酒精灯分别给它们加热,相同时间内甲、乙吸收的热量相等,故A错误;
BCD.由图可知,经过4min,甲升高的温度为
乙升高的温度为
甲物体在这4min内吸收的热量为
甲、乙两个物体的质量之比为
用两个相同的酒精灯分别给它们加热,相同时间内甲、乙吸收的热量相等,则加热4min时甲、乙升高温度之比为
由得
则乙的比热容为
所以甲、乙比热容之比为
甲、乙均升高20℃时吸收热量之比为,故C正确,BD错误。
故选C。
15.(25-26九年级上·湖南张家界·期末)某同学为探究不同物质的吸热能力,用相同的酒精灯给质量为1kg的甲、乙两种液体加热,获得如图所示的甲、乙液体的温度与加热时间的关系图像,已知甲、乙两种液体中有一种是水,,另一种液体的比热容比水的小。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙液体都加热1min,乙升高的温度多
B.甲、乙液体都加热1min,甲液体吸收热量较多
C.甲液体的比热容为
D.温度升高到20℃时,甲、乙液体吸收的热量之比为3︰1
【答案】C
【详解】A.由图像可知,加热1min时,甲图线与“1min”图线的交点在上面,故甲升高的温度较多,故A错误;
B.由于使用相同的酒精灯加热,则在1min内,酒精灯放出的热量相同,故甲、乙液体吸收的热量相同,故B错误;
CD.由图像可知,在质量和升高的温度相同时,甲液体的加热时间为1min,乙液体的加热时间为3min,则,即,则乙的吸热能力较强,故乙物质是水,由可知,,则,故C正确,D错误。
故选C。
16.(25-26九年级上·河南周口·期中)将一质量为2kg的金属块加热到500℃后,立即投入质量为1kg、温度为20℃的水中,不计热量损失,最终金属块和水的温度均为80℃,则水吸收的热量为______J[];金属块的比热容为______J/(kg·℃),若把该金属块切去一半,剩余部分的比热容______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】
不变
【详解】水吸收的热量为
不计热量损失,金属块放出的热量等于水吸收的热量,即
根据,可得金属块的比热容为
比热容是物质的特性,仅与物质的种类和状态有关,与物体的质量无关。因此金属块切去一半后,剩余部分的比热容不变。
17.(25-26九年级上·福建泉州·阶段检测)质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同规格的加热器对它们进行加热(不考虑热量的损失),它们温度随时间变化的图像如图所示,由图可知乙的比热容_____甲的比热容(选填“大于”、“等于”或“小于”);质量为1kg的甲物质在8-10min内吸收的热量为___________。[已知甲的比热容为2.1×103J/(kg•℃)]
【答案】 大于
【详解】相同的加热器在相同时间放出热量相同,即甲、乙吸收热量Q相同。由图可知,加热 6min 时,甲温度升高60℃,乙仅升高40℃,即,又,依据可知,当Q、m相同时,升温越小,比热容越大,因此乙的比热容大于甲。
已知,
6~8min内甲升高的温度
吸收的总热量
故加热器每分钟放热
则8~10min内甲吸收的热量
18.(25-26九年级上·安徽宿州·阶段检测)两个温度不同的物体放在一起,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,当两个物体温度相同时,如果没有热量损失,则有,称为热平衡方程。将400g、5℃的冷水与200g、80℃的热水混合(不计热量损失),混合后的温度是______℃。
【答案】30
【详解】设混合后的温度为℃,水的比热容为。 根据热平衡方程,分别写出热量表达式:冷水吸收的热量:,其中,
热水放出的热量:,其中,, 不计热量损失,因此
两边约去后代入数值:
解方程可得。
19.(24-25九年级上·广东广州·期末)质量均为100g的四种物质,当温度升高1℃时所吸收的热量如图甲所示。请根据图中信息回答以下问题。
(1)煤油的比热容为____________J/(kg·℃)。
(2)质量相等的铝和铜放出相同的热量,它们降低的温度分别为、,则____________(选填“>”“<”或“=”),判断依据为________________________________________________
(3)将质量和初温相等的水分别装入A、B两个不同的保温杯内,在恒温的室内静置,每隔一段时间测出水温,得到的图像,如图乙所示,则A杯中水的比热容____________B杯中水的比热容(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)
(2) < 根据可知,Q、m相同,由图甲,所以
(3)等于
【详解】(1)图甲显示,当温度升高1℃时,100g 煤油吸收的热量为210J ,所以煤油的比热容
(2)由图甲可知,质量均为100g的铝和铜,温度升高1℃时,铝吸收88J热量,铜吸收39J 热量。这说明铝的比热容大于铜的比热容( ),根据 可知,当质量相同的铝和铜放出相同热量时,降低的温度 。
(3)比热容是物质本身的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与物体的质量、体积、温度高低、吸放热多少等无关。A、B两个保温杯内装的都是水,比热容就是相同的。
20.(25-26九年级上·上海·阶段检测)如图是一定质量的冰升温熔化的过程,已知相同时间内冰和水吸收的热量相同,且冰熔化成水的过程中质量保持不变。若0~4min冰吸收了4.2×103J的热量。不计热量损失。[c冰=2.1×103J/(kg·℃)],求:
(1)冰的质量m冰;
(2)CD段水吸收热量后的末温t1。
【答案】(1)
(2)5℃
【详解】(1)由图像可知,在0~4min时间内,冰处于固态(AB段),吸收热量,温度从-10℃升高到0℃。冰的温度变化量为Δt冰 = 0℃ - (-10℃) = 10℃
根据热量计算公式 Q = cmΔt冰可得,冰的质量为
(2)根据题意,相同时间内冰和水吸收的热量相同,即加热速率恒定。
CD段(水)的加热时间为
由于CD加热时间与AB段(冰)的加热时间(4min)相同,所以CD段水吸收的热量与AB段冰吸收的热量相等Q水吸 = Q冰吸 = 4.2×103J
冰完全熔化成水,质量不变,所以水的质量为m水 = m冰 = 0.2kg
水的初温为0℃,水升高的温度为
CD段水吸收热量后的末温t₁ = 0℃ + Δt水 = 0℃ + 5℃ = 5℃
21.(25-26九年级上·山东青岛·期末)为了测定某种合金材料制成的球形工件的比热容,将工件均匀加热到一定温度,然后将其置于0℃的水平大冰块上,测出工件陷入冰中的深度,如图所示。已知工件的初始温度为t(高于0℃),当冰不再熔化时工件陷入冰块中的深度为h,工件的半径为r,球的体积公式为(r为球的半径),冰的密度为,工件的密度为冰的n倍。假设实验过程中环境温度恒为0℃,不计热量损失,冰的熔解热为(1kg某种物质在熔点时,从固态变成液态所吸收的热量,单位为J/kg)。求:(用题目中的字母符号表示,结果化成最简)
(1)冰吸收的热量;
(2)该工件的比热容c。
【答案】(1)
(2)
【分析】计算时,要注意熔化的冰是圆柱体与半球体的组合,冰的体积的计算要准确,另外,要注意利用熔解热来求解热量以及热平衡公式的应用,纯字母运算、化简要准确。
【详解】(1)球形工件陷入冰中,熔化的冰的体积等于以球的截面积为底,高为的圆柱体积加上球在冰面以下的半球体积。球的截面积为,所以熔化的冰的体积为
根据密度公式可得,熔化的冰的质量
不计热量损失,冰的熔解热为,根据热量公式可得,冰吸收的热量
(2)工件的体积,工件的密度为冰的倍,即,工件的质量为
工件的初始温度为,最终温度为,温度变化
工件放出的热量
因为不计热量损失,所以
即
解得
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$
第十三章 内能
复习要点
1. 了解比热容的概念,会用比热容解释简单的自然现象,能根据比热容进行简单的热量计算。
2. 知道常见的物质是由分子、原子构成的,了解分子的大小尺度;
3. 通过观察和实验,初步了解分子动理论的基本观点:一切物质的分子都在不停地做无规则运动,能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释,知道分子热运动的快慢与温度的关系;知道分子之间存在相互作用力;
4. 了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系,知道改变物体内能的两种方式,了解热量的概念,记住热量的单位;
复习重难点
重点:
(1)比热容的概念,利用比热容进行简单的热量计算,解释生活中与比热容有关的现象。
(2)分子动理论的基本观点,会用其解释常见的热现象;
(3)内能的概念,改变内能的两种方式;
难点:
(1)正确理解内能、温度、热量三者的区别与联系;
(2)利用比热容知识解释生活中的现象,解决相关的热量计算问题。
要点 比热容
1. 定义
一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的 与它的 和升高温度 之比;
简化表述:单位质量的某种物质,温度升高所吸收的热量。
2. 符号与单位
符号: ;单位:
3. 物理意义
水的比热容:1kg 水温度升高(降低),吸收(放出)的热量。
4. 特性
比热容是物质本身的一种属性,只与物质 、 有关,与 、 、 无关。
5. 吸热、放热计算公式
,,统一简写:
:质量;:温度变化量;初温,末温。
6. 水的比热容大的应用
(1) :汽车冷却液、暖气用水;
(2) :沿海昼夜温差小,内陆昼夜温差大;
(3) :热水袋装热水取暖。
拓展延伸
相同质量的不同物质,吸收相同热量,比热容大的温度变化小;升高相同温度,比热容大的吸热更多。
要点速测
1.(25-26九年级上·河南信阳·阶段检测)(多选)从下面一些常见物质的比热容表中,分析归纳正确的是( )
一些常见物质的比热容/
水
4.2
水银
0.14
玻璃
0.84
铁
0.46
蓖麻油
1.8
冰
2.1
酒精
2.4
木材
2.4
铜
0.39
干泥土
0.84
煤油
2.1
沙石
0.92
铝
0.88
铅
0.13
A.同种物质不同状态比热容可能不同
B.不同物质的比热容一定不同
C.2kg酒精的比热容比1kg水的比热容大
D.相同质量的铁和铅升高相同的温度,铁吸收的热量更多
2.(25-26九年级上·河南信阳·阶段检测)温度相同的甲、乙两物体,密度之比是,比热容之比是,现吸收的热量,若两者体积相等,则升高的温度之比是( )
A. B. C. D.
3.(25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测)如图,有2个保温容器,分别盛有质量的热水和质量的冷水,两杯水的内能大小关系是______选填“热水大”、“冷水大”、“一样大”或“无法比较”,小明将热水倒入盛有冷水的保温容器B中,冷水温度升高,此时B杯中水的比热容大小______,然后再向B杯中倒入同质量同温度的热水,水温又上升,若不计热量的损失,则:______。
4.(25-26九年级上·福建三明·阶段检测)根据Svr系统的建议,李靖夫妇的铠甲部件可采用局部淬火工艺进行强化,将质量为5kg的各关键部位钢片加热并锻打到850℃,立即放入质量为10kg、初温为0℃的冷却油中(不计热量损失),可使其形成坚硬的马氏体结构。已知钢片与冷却油热平衡时温度为50℃,钢的比热容为。
(1)求钢片放出的热量。
(2)冷却油的比热容是多少?
(3)为适当增加铠甲韧性,又将淬火后的钢片进行“回火”:再次加热至220℃并放置在空气中自然冷却。冷却过程钢片共放出热量。求陈塘关的气温为多少?
要点 分子动理论
1. 物质的构成
(1)常见物质由大量 构成;分子尺度很小,直径约,肉眼无法直接观察。
(2)分子间存在 :酒精和水混合后总体积变小可证明。
2. 分子热运动
(1)一切物质的分子都在 ,该运动称为分子 。
(2)扩散现象: 物质相互接触时彼此进入对方的现象; 、 、 均能发生扩散。
(3)温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散速度越 。
3. 分子间的相互作用力
分子间同时存在 和 :
(1)分子间距适中:引力 = 斥力;
(2)分子间距变小(压缩):斥力>引力,表现为 ;
(3)分子间距变大(拉伸):引力>斥力,表现为 ;
间距过大(大于分子直径 10 倍):分子间作用力几乎消失。
易错提醒
(1)灰尘飞舞、液体流动属于宏观机械运动,不是分子热运动,不能用扩散解释;
(2)扩散是自发发生,不需要外力搅拌。
要点速测
1.(25-26九年级上·辽宁营口·阶段检测)将一小勺白糖慢慢加入满满一杯水中,杯中水不会溢出,这是因为分子间有_________。过一会儿整杯水都变甜,这说明了_________。如果水温越高,水变甜越快,说明分子的运动快慢与_________有关。
2.(25-26九年级上·山东淄博·阶段检测)新冠肺炎疫情防控期间,佩戴口罩可以有效预防飞沫传播病毒,飞沫的直径约为1μm~6μm。飞沫在空气中的运动________(选填“是”或“不是”)分子的无规则运动。金秋的校园里,天气晴朗气温高时我们闻到的桂花香味更浓,这是________现象。
要点 内能
1. 内能定义
物体内部所有分子热运动的 与 的总和,叫做物体的内能。
2. 单位
焦耳,符号。
3. 内能影响因素
(1) :同一物体,温度越高,内能越大;
(2) :温度相同时,物体质量越大,分子数量越多,内能越大;
(3) :同种物质、同温度、同质量,气态内能>液态内能>固态内能(如 0℃冰和 0℃水,水内能更大)。
4. 改变内能的两种方式
(1)热传递
①条件:两物体存在 ;
②实质:内能的 ;
③结果:高温物体放热,内能减小;低温物体吸热,内能增大。
(2)做功
①实质: 与 的相互转化;
②外界对物体做功→物体内能 ;物体对外做功→物体内能 。
特别提醒
一切物体在任何温度下都具有内能,0℃物体内能不为 0;
内能大小不能只看温度,质量、状态同样会影响;
做功和热传递改变内能等效。
要点速测
1.(25-26九年级上·黑龙江绥化·阶段检测)为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小风扇等进行实验,如图所示:
(1)该实验通过____________来反映气体内能的变化,这里所用的研究方法是____________;
(2)图乙中,用手按压活塞快速打气的目的是对气体___________;
(3)图丙中,打开喷嘴处的阀门,喷雾器前的小风扇转动,此时气体的___________能转化为小风扇的___________能;
(4)比较甲和乙图可知,外界对气体做功,气体内能____________,比较乙和丙两图可知,气体对外做功,气体内能___________。(增加、减少、不变)
2.(25-26九年级上·吉林长春·阶段检测)某同学在探究改变内能的方法时做了两个实验:
(1)如图甲所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,我们会看到棉花燃烧的现象,说明瓶内气体的温度___________(选填“升高”或“降低”),内能_____________(选填“增加”或“减少”);
(2)如图乙所示,广口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气。通过打气筒给瓶内打气,达到一定程度时,瓶塞跳出。此时,你所观察到的现象是_____________,这一现象说明了气体膨胀对外做功,内能_____________(选填“增加”或“减少”)温度_____________(选填“升高”或“降低”)。
难点 温度、内能和热量三者区别与联系
1. 三者本质区分
物理量
类别
描述用语
核心特点
温度
状态量
温度高 / 低、升高 / 降低
反映分子热运动剧烈程度,单位℃
内能
状态量
具有内能、内能增大 / 减小
物体分子动能势能总和,单位 J
热量
过程量
吸收 / 放出热量
仅热传递过程中转移的内能,单位 J
2. 逻辑关系规律
(1)温度升高 内能一定增大;内能增大 温度一定升高(晶体熔化、液体沸腾)
(2)物体吸热 内能增大;内能增大 一定吸热(做功也能增大内能)
(3)温度不变 内能可能变化(熔化、凝固);内能不变 温度一定不变
易错示例
(1)错误:“高温物体含热量多”;正确:“高温物体内能大,热传递时可放出热量”
(2)错误:“物体温度不变,内能一定不变”;正确:0℃冰熔化,温度不变,吸热内能增加
难点 比热容图像与吸放热计算综合
1. 吸热升温图像规律(温度——时间图像)
质量相同的两种物质,用相同热源加热(相同时间吸热相等):
图像斜率 = 温度变化快慢,斜率越大,越大,比热容越小。
推导:、不变,与成反比。
2. 计算解题步骤
(1)找已知:、、初温、末温;
(2)计算温度变化;
(3)代入公式;
(4)统一单位:质量单位必须用。
3. 热平衡问题(不计热量损失)
,高温物体放出的热量全部被低温物体吸收。
难点 区分做功与热传递改变物体的内能
1. 实质区分
(1)热传递:内能转移,能量形式不变,只发生在温度不同物体间;
(2)做功:能量转化(机械能↔内能),不需要温度差。
2. 现象判断技巧
(1)摩擦、压缩、弯折、钻木取火→做功改变内能;
(2)烧水、晒太阳、热水袋取暖、铁锅导热→热传递改变内能。
3. 特殊辨析
气体膨胀对外做功,内能减小,温度降低(如瓶口白雾实验);
压缩气体做功,内能增大,温度升高(压缩空气引火仪)。
考点 分子动理论与扩散现象
▌例1(24-25九年级上·云南红河·期末)雨后的花园中泥土芬芳、花香四溢,这是___________现象。课堂实验上,老师用力将两块铅块挤压在一起,放手后铅块居然不会分开,这是因为分子间存在___________(选填“引力”或“斥力”)。
▌迁移1-1(25-26九年级上·湖南株洲·期中)狐狸远远尾随一只东北虎,待老虎走后狐狸在虎尿里打滚,虎尿气味有助于狐狸吓退远处的狼豹等天敌的物理原理是( )
A.分子间有空隙 B.分子间存在吸引力
C.分子间存在排斥力 D.分子不停地做无规则运动
▌迁移1-2(25-26九年级上·河南开封·期末)开封泡菜好吃,却需要很长时间菜才会变咸,而炒菜时菜很快就变咸了,说明___________越高,分子热运动越剧烈。很快又是小年吃灶糖,咀嚼灶糖时感觉糖黏牙,因为分子间存在___________力。
考点 内能、温度和热量辨析
▌例2(25-26九年级上·山东滨州·期末)关于温度、热量、内能以下说法正确的是( )
A.对物体加热物体的温度一定升高 B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.物体的温度为0℃,其内能也为零 D.内能可以从内能小的物体转移到内能大的物体
▌迁移2-1(25-26九年级上·江苏盐城·期末)下列关于热量、内能、温度的说法中正确的是( )
A.0℃的冰和0℃的水内能大小相同
B.200g的水比100g的水具有内能多
C.内能小的物体可以把热量传递给内能大的物体
D.物体的内能变大,温度一定升高
▌迁移2-2(25-26九年级上·陕西渭南·期末)小明奶奶每年都要腌制咸鸭蛋,先把鸭蛋洗净晾干,再放入加有各种料汁的凉开水中,密封二十天后拿出来煮熟,敲碎便可品尝到翻沙流油的咸鸭蛋。下列说法正确的是( )
A.腌制鸭蛋是通过扩散使盐进入蛋中
B.煮熟咸鸭蛋是通过做功的方式增大内能
C.刚出锅的咸鸭蛋逐渐变凉,含有的热量逐渐变少
D.蛋壳能轻松被敲碎,说明蛋壳分子间不存在引力
考点 比热容的理解与热量计算
▌例3(25-26九年级上·河北沧州·期末)实验测得1kg某物质温度随时间变化的图像如图所示。已知该物质在固态下的比热容为,设该物质从热源吸热的功率恒定不变,则在最初2min内,该物质吸收的热量为________J。熔化过程中吸收的热量是________J。仔细观察发现固态升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是________。(不计热量损失)
▌迁移3-1(25-26九年级上·四川成都·期末)某实验小组用相同规格的加热器分别对质量为500g的冰和2500g的某固体M均匀加热。每隔相同时间记录温度计示数并观察物质状态。如图是记录数据绘制的“温度-时间”图像,若单位时间内两固体吸收的热量相等,实验在标准大气压下进行,已知,,下列分析正确的是( )
A.固体M的吸热能力比冰强
B.冰熔化过程吸收的热量是
C.固体的比热容为
D.当温度从上升到时,冰吸收的热量大于吸收的热量
▌迁移3-2(25-26九年级上·安徽池州·期末)农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。在标准大气压下,完全燃烧1.5kg的秸秆煤放出的热量若完全被质量为100kg,初温为30℃的水吸收,可使水温升高到______℃[已知,]。
考点 改变内能的两种方式
▌例4(25-26九年级上·甘肃天水·期末)晒太阳能使人发热,跑步也能使人发热,前者是用___________方式增大了内能,后者是用___________方式增大了内能。
▌迁移4-1(25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末)通过热传递方式改变物体内能的是( )
A.搓手取暖 B.加热试管中的水 C.推动活塞压缩空气 D.钻木取火
▌迁移4-2(25-26九年级上·湖北咸宁·期末)如图所示,这是希怡同学在金龙山街常常看到的老式爆米花机,用传统手摇爆米花机加工玉米时,主要通过_________的方式使罐内空气和玉米的内能增加;当罐内内能达到一定程度,触动机关,罐内高压气体冲开盖子,玉米膨胀成爆米花随气流一起冲出来,内能转化为玉米的_____能。
基础达标
1.(25-26九年级上·山东淄博·期中)“薄荷醇临时固型技术”是文物保护与脆弱物体加固的创新方案。在文物挖掘时,将熔化的薄荷醇喷洒到文物上,冷却后形成一定强度的固态支撑结构,待文物移至实验室后,在室温下固态薄荷醇会缓慢挥发,且挥发后无化学残留。下列说法正确的是( )
A.液态薄荷醇冷却后形成固态支撑结构,是熔化现象
B.固态薄荷醇缓慢挥发,是升华现象
C.固态薄荷醇缓慢挥发的过程要放出热量
D.液态薄荷醇形成固态支撑结构,分子间距离变大
2.(25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测)“拔丝苹果”香甜可口,如图所示,小明在制作“拔丝苹果”时发现夹起一块苹果就会拉出很长的丝,经过思考他认为这是因为分子间存在引力。下列现象中与苹果“拉丝”现象的原理相同的是( )
A.图①:抽掉玻璃板后,两个瓶子内的气体会混合在一起
B.图②:放几天后,清水和蓝色硫酸铜溶液之间的界限模糊不清
C.图③:两个铅柱底面削平后紧压在一起,吊起一个重物都不能把它们拉开
D.图④:固体有一定的体积,很难被压缩
3.(25-26九年级上·广东广州·阶段检测)关于下图四个实验,说法正确的是( )
A.甲:玻璃板很难被拉离水面,说明分子之间有斥力
B.乙:墨水在热水中扩散快,说明温度越高分子无规则运动越剧烈
C.丙:沙子中温度计示数升高快,说明沙子的比热容大
D.丁:风车越转越快,说明风车的动能正在减小
4.(25-26九年级上·山东临沂·期中)小理将铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中,能量转化的方式和效果与之相同的是( )
①活塞迅速下压,棉花燃烧;②太阳晒被子,被子温度升高;
③小孩从滑滑梯上滑下,屁股发烫;④冬天围着火炉;感觉温暖。
A.①④ B.②③ C.①② D.①③
5.(25-26九年级上·江苏泰州·期中)关于热量、温度、内能和比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的温度越高,含有的热量越多
B.某种物质吸收或放出的热量越多,比热容越大
C.一块0℃的冰熔化成0℃的水内能没有变化
D.热传递过程中,热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体
6.(25-26九年级上·山东淄博·期中)“生活处处皆物理,留心观察皆学问”。假期,小丽用燃气灶烧水,下列关于烧水过程中的现象及分析说法正确的是( )
A.随着水温的升高,水含有的热量越来越多
B.烧水过程,是通过做功的方式增大水的内能
C.水烧开后,锅盖不停跳动,内能转化为机械能
D.烧水过程,是通过传导的方式使水的温度升高
7.(25-26九年级上·河南信阳·期中)每逢新年,人们都要迎春书联。在挥毫泼墨的过程中,空气中飘散出一股淡雅的墨香是___________现象。随后用浆糊把对联粘贴在门框上,说明分子间存在___________。
8.(25-26九年级上·山东烟台·期中)“铸剑为犁应有日,世界大同会有期”,这一愿景既承载着人类对和平的向往,也体现了我国以和平发展推动世界共同进步的理念。请结合物态变化知识分析:“铸剑为犁”的过程中,先后发生的物态变化有________和凝固,其中需要吸热的是________,凝固过程中的分子运动越来越________(“剧烈”或“缓慢”)。
9.(25-26九年级上·陕西榆林·阶段检测)用打气筒给自行车轮胎打气时感觉气筒发烫,这是用_________的方式增加物体的内能。用嘴对手“呵气”,手感到暖和,这是用_________的方式增加物体的内能。
10.(25-26九年级上·广东广州·阶段检测)一针筒内密封一定质量气体,如图甲所示,针筒初始状态及温度计示数如图甲所示。小丽在实验中缓慢下压活塞(分子势能忽略不计,筒内气体没有发生物态变化,分子数目不变),针筒末状态及温度计示数如图乙所示,筒内气体的内能________(选填“变大”、“变小”或“不变”),依据是________,可见筒内空气一定________(选填“从外界吸热”或“向外界放热”)。
11.(25-26九年级上·甘肃张掖·阶段检测)若将一杯的水倒掉一半,杯中剩余水的比热容______________(选填“变大”“不变”或“变小”)。标准大气压下,若将这杯的水从20℃加热至沸腾,则该过程水吸收的热量为______________。
12.(25-26九年级上·黑龙江绥化·阶段检测)在海边,中午时分,沙子烫脚,而海水不烫脚,是因为沙子的____________比海水的小,吸收相同的热量时,沙子升温___________(快、慢)。
13.(25-26九年级上·四川成都·期末)在沿海地区炎热的天气里,由于陆地与海水的__________不同,易形成海陆风或陆海风,如图所示。白天,陆地与海水升温速度不同,导致地面与海面上空的空气形成对流,如图的______(选填“甲”或“乙”)可以反映白天的对流情况。
能力进阶
14.(25-26九年级上·河北廊坊·期中)甲物体的质量为,比热容是,乙物体的质量为,用两个相同的酒精灯分别给甲、乙两物体加热,假设酒精灯放出的热量都被它们吸收,甲、乙两物体温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,乙物体吸收的热量多
B.均升高时,甲、乙物体吸收的热量之比为
C.加热,甲物体吸收的热量为
D.乙物体的比热容是
15.(25-26九年级上·湖南张家界·期末)某同学为探究不同物质的吸热能力,用相同的酒精灯给质量为1kg的甲、乙两种液体加热,获得如图所示的甲、乙液体的温度与加热时间的关系图像,已知甲、乙两种液体中有一种是水,,另一种液体的比热容比水的小。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙液体都加热1min,乙升高的温度多
B.甲、乙液体都加热1min,甲液体吸收热量较多
C.甲液体的比热容为
D.温度升高到20℃时,甲、乙液体吸收的热量之比为3︰1
16.(25-26九年级上·河南周口·期中)将一质量为2kg的金属块加热到500℃后,立即投入质量为1kg、温度为20℃的水中,不计热量损失,最终金属块和水的温度均为80℃,则水吸收的热量为______J[];金属块的比热容为______J/(kg·℃),若把该金属块切去一半,剩余部分的比热容______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
17.(25-26九年级上·福建泉州·阶段检测)质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同规格的加热器对它们进行加热(不考虑热量的损失),它们温度随时间变化的图像如图所示,由图可知乙的比热容_____甲的比热容(选填“大于”、“等于”或“小于”);质量为1kg的甲物质在8-10min内吸收的热量为___________。[已知甲的比热容为2.1×103J/(kg•℃)]
18.(25-26九年级上·安徽宿州·阶段检测)两个温度不同的物体放在一起,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,当两个物体温度相同时,如果没有热量损失,则有,称为热平衡方程。将400g、5℃的冷水与200g、80℃的热水混合(不计热量损失),混合后的温度是______℃。
19.(24-25九年级上·广东广州·期末)质量均为100g的四种物质,当温度升高1℃时所吸收的热量如图甲所示。请根据图中信息回答以下问题。
(1)煤油的比热容为____________J/(kg·℃)。
(2)质量相等的铝和铜放出相同的热量,它们降低的温度分别为、,则____________(选填“>”“<”或“=”),判断依据为________________________________________________
(3)将质量和初温相等的水分别装入A、B两个不同的保温杯内,在恒温的室内静置,每隔一段时间测出水温,得到的图像,如图乙所示,则A杯中水的比热容____________B杯中水的比热容(选填“大于”“小于”或“等于”)。
20.(25-26九年级上·上海·阶段检测)如图是一定质量的冰升温熔化的过程,已知相同时间内冰和水吸收的热量相同,且冰熔化成水的过程中质量保持不变。若0~4min冰吸收了4.2×103J的热量。不计热量损失。[c冰=2.1×103J/(kg·℃)],求:
(1)冰的质量m冰;
(2)CD段水吸收热量后的末温t1。
21.(25-26九年级上·山东青岛·期末)为了测定某种合金材料制成的球形工件的比热容,将工件均匀加热到一定温度,然后将其置于0℃的水平大冰块上,测出工件陷入冰中的深度,如图所示。已知工件的初始温度为t(高于0℃),当冰不再熔化时工件陷入冰块中的深度为h,工件的半径为r,球的体积公式为(r为球的半径),冰的密度为,工件的密度为冰的n倍。假设实验过程中环境温度恒为0℃,不计热量损失,冰的熔解热为(1kg某种物质在熔点时,从固态变成液态所吸收的热量,单位为J/kg)。求:(用题目中的字母符号表示,结果化成最简)
(1)冰吸收的热量;
(2)该工件的比热容c。
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