第14单元 内能的利用 专题（计算+实验+能量密度材料） 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

**基本信息** 聚焦内能利用核心，通过实验探究、计算应用及材料分析三维度，系统构建比热容、热值、能量转化的知识网络与科学方法体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验题|8题|控制变量法探究比热容/热值，转换法测热量|从实验设计（装置对比）到数据处理（图像分析），构建"概念-测量-应用"逻辑链| |计算题|6题|热量计算（Q=cmΔt）、效率计算（η=Q吸/Q放）|从"内转内"（热水器）到"内转机"（发动机），实现能量转化公式递进应用| |材料题|2题|新能源电池能量密度分析|结合科技情境，关联比热容、热值概念，体现物理与社会发展的联系|

第14单元 内能的利用 专题（计算+实验+能量密度材料） 一、实验题 1．图中甲、乙、丙为完全相同的装置，烧杯内液体的初温和质量相同。 (1)利用不同物质温度随时间变化的图像比较它们的比热容。加热相同时间，比较温度变化的大小，温度变化__________的比热容大（选填“大”或“小”）。 (2)分析图像数据，要在a和b两种液体中选择一种液体作冷却液，你认为选择__________液体较为合理。 (3)选择甲乙两图进行实验可以比较不同燃料的热值，实验时通过观察__________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）比较两种燃料的热值大小。 2．在热学实验中 (1)小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力；该装置的安装顺序是___________（选填“先下后上”或“先上后下”）。在两个相同的烧杯中应加入初温和___________相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内___________；（不计热量损失）水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是___________，b物质吸热能力较___________（选填“强”或“弱”）； (2)如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，小明用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量___________（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较___________（选填“加热时间”或“水升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小，这里用到的物理研究方法是___________。 (3)小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标；升高的温度为横坐标，分别画出50g和100g水的Q-图像，它们都是过原点的直线，即Q=k，进一步分析发现，这两条直线的k值之比与对应水的___________之比相等（选填“密度”、“质量”或“体积”）。 3．如图所示，小华准备了甲、乙、丙三个相同的装置，来探究比热容和热值，其中液体质量、初温均相等，燃料的质量相等。 (1)探究比热容 ①应选择________两图进行对比实验，液体吸收热量的多少通过_________反映； ②根据测得的实验数据，画出了a、b两种液体温度随时间变化的图像（如图丁所示），由图可知_________的比热容更大，若a的比热容是，则b的比热容是_________ ③采用小型风力发电机独特的尾翼结构，如图戊左图所示，能使其旋翼自动迎风。海边，仅在海陆风因素的影响下，图戊右图所示的情形通常发生在_________。 A．发生在白天，且陆地温度较高 B．发生在白天，且海水温度较高 C．发生在夜晚，且陆地温度较高 D．发生在夜晚，且海水温度较高 (2)探究热值 ①安装实验装置时，应按照_________（自下而上/自上而下）的顺序； ②本实验应采用_________（A/B）比较液体升温的方案： A．加热相同时间后　　B．燃料完全燃烧后 ③若实验环境氧气含量不足，燃料未能完全燃烧，则该燃料的热值_________（变大/变小/不变）；由于燃料燃烧放出的热量不能完全被水吸收，通过实验计算得到的燃料热值与实际相比_________（偏大/偏小/一样） 4．热学实验的常用装置，如图。 为了比较不同物质的比热容和比较不同燃料的热值，可从图中选用装置。各酒精灯中的燃料1和燃料2的密度不同、质量相同，各烧杯中的液体A、液体B的密度不同、质量相同； (1)要比较液体A和液体B的比热容，应选择图中的________两图进行实验，通过比较________来衡量液体吸收热量的多少。根据实验数据绘制温度随加热时间变化的图像，如图，则比热容________（选填“大于”“小于”“等于”）。 (2)要比较燃料1和燃料2的热值，应选择图中的________两图进行实验，通过比较________来衡量液体吸收热量的多少。现测得燃料1使液体A的温度从20℃升高到40℃，燃料2使液体A的温度从20℃升高到50℃。若燃料1的热值为，则燃料2的热值为________J/kg。（忽略热量损失） 5．如下图所示甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同，且实验中忽略热量损失。 (1)为比较不同燃料的热值，应选择图____________进行实验，实验时要观察____________（选填“加热时间”或“液体升高的温度”）来比较两种燃料的热值大小。小明根据此原理开展了实验：在烧杯内加入初温和质量相同的水，当燃料燃尽后，小明根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图丁所示的图像①、②，则可初步判断____________（选填“燃料1”或“燃料2”）的热值大； (2)为比较不同物质的比热容，应选择____________图进行实验，加热相同一段时间后发现，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a和b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量____________（选填“大于”“小于”或“等于”）液体b吸收的热量，液体____________的比热容小（选填“a”或“b”）； (3)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，取质量相等的另外两种燃料，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图戊所示，根据图戊可得燃料2和燃料1的热值之比为____________。 6．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置可以完成两个实验： ①比较不同物质的吸热升温情况。②比较不同燃料的热值大小。 (1)在这两个实验中，仪器安装到位后，还都需要的测量器材是秒表和____________。 (2)为了比较液体a、b的吸热能力，正确操作，记录实验数据，描绘出图像（如图丁），由此可知液体____________吸热能力强。在设计此实验时，需要进行控制变量，你认为其中多余的是____________。 A．采用的热源和加热方式    B．燃料的质量 C．液体a、b的质量    D．盛放液体a、b的容器 (3)为了比较不同燃料的热值，通过____反映放热多少（选填字母：A．加热时间    B．温度计示数变化量）。 (4)若要测酒精的热值大小，用液体吸收的热量替代酒精燃烧放出的热量，这样算出的酒精热值会比真实值偏____________（大/小）。 7．小明利用如图所示的装置，完成以下两个课本实验： 实验一：探究不同物质吸热升温的现象； 实验二：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量。 (1)在探究实验一时，实验中通过加热时间来反映物质吸收的热量，除了图示的器材外，还需要的测量工具是天平和____________。 (2)在探究实验二时，应选用____________（选填“甲、乙”“甲、丙”或“乙、丙”）两组器材。实验时烧杯中液体温度随时间的变化如图丁所示，设实验中燃料完全燃烧且放出的热量全部被液体吸收，则燃料1和燃料2的热值之比是____________。 (3)关于这两个实验，下列说法正确的是____________（填选项）。 A．燃料的质量都要相等 B．被加热液体的质量都要相等 C．都可以根据温度计上升示数得出正确结论 8．如图1和2所示，利用“煤油和蓖麻油”来探究跟热有关的实验。 (1)利用如图1所示的装置“比较不同物质吸收热量的情况”。 ①器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计，托盘天平、蓖麻油和煤油，除此外还需要测量工具____________； ②选取相同规格的电加热器目的是使两种液体________________________；实验中通过比较____________来比较物质吸收热量的多少； ③实验中选取初温和质量均相同的蓖麻油和煤油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，在不计热损失的情况下，实验数据如下表所示，分析数据可得出结论：质量相等的蓖麻油和煤油，升高的温度相同时，蓖麻油吸收的热量比煤油___________； 加热时间/min 0 1 2 3 …… 10 蓖麻油温度/℃ 10 17 31 38 …… 80 煤油温度/℃ 10 16 28 34 …… 70 (2)利用如图2所示的装置“比较不同燃料的热值”： ④烧杯中装有质量和初温相同的水，燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用表示（水未沸腾），若用来反映热值的大小，则测得的越大，对应燃料的热值越____________； ⑤利用实验数据计算出来的热值比热值表中数据小的原因________________________。 二、计算题 9．（内转内）小红家有一个燃气热水器，装60kg水，水的温度为15℃，完全燃烧0.40m3的天然气后，水温为55℃，天然气的热值为，水的比热容为，求： (1)完全燃烧天然气放出的热量； (2)实际吸收了多少热量？ (3)热水器的热效率大约为多少？ 10．（内转内）周末，小华全家一起外出露营，妈妈用卡式炉为大家烧水泡茶。如图所示为某品牌卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶中装入2.5kg初温为的水，用卡式炉加热至，消耗了丁烷气体。已知水的比热容为，丁烷的热值为。求： (1)水吸收的热量为多少焦？ (2)20g丁烷气体完全燃烧放出的热量为多少焦？ (3)若小华家卡式炉刚好用完了丁烷气体，改用木炭来加热，其热效率是50%，将上面的水烧开。需消耗多少千克木炭？（木炭的热值为） 11．（内转内）“环境小组”的同学在研究性活动中对小家新装燃气热水器（如图甲）耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。计算机显示出热水器中水的温度随时间变化的图像如图乙所示[水的比热容为，天然气的热值约为]。求： …型JY燃气热水器 热效率 容量/L 适应水压MPa 适用：天然气 75% 15 0.02-0.8 (1)热水器水箱中水的质量？ (2)加热4min，水吸收的热量为多少？ (3)加热4min，消耗了多少的天然气？ 12．（内转机）我国自主研制的机械狗在水平路上可以实现负重40kg，10分钟移动1.2km。机器狗的运动利用液压系统，为其提供动力的是CatC9燃油发动机。求： (1)为使用安全机器狗的液压系统的液压油温不能高于80℃，4kg的液压油由30℃升高到80℃需要吸热，则该液压油的比热容是多少？ (2)机械狗使用发动机消耗120kg的燃油能提供的有用功，该发动机的效率是多少？（燃油的热值为（ (3)请结合物理知识思考，如何提高机械狗的机械效率。 13．（内转机）如图所示，C919大型客机是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。某次飞行中，C919在高空水平定速巡航飞行10，消耗航空燃油100，飞机发动机的效率为25%。求：（航空燃油的热值为） (1)100航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)飞机发动机做的有用功。 14．（内转机）黑龙江省地大物博，旅游资源丰富。暑假期间小超一家从同江自驾前往七台河旅行，驾车前往大约需要4h。若汽车发动机全程的平均有用功率为25kW，（汽油的热值q取4.5×107J/kg） (1)求全程汽车所做的有用功； (2)汽车全程消耗汽油20kg，求汽油完全燃烧放出的热量Q放； (3)求汽车发动机的效率。 15．（内转机）一辆汽车在平直的公路上以的速度匀速行驶，发动机的牵引力为。求： (1)汽车行驶的路程； (2)发动机在内做的功； (3)汽车发动机的效率为，则内需要完全燃烧多少千克的汽油。（汽油的热值为） 三、材料题 16．阅读短文，回答问题； 2024年11月国产自主研发的“空中的士”EH216-S无人驾驶载人航空器搭载了"未来之心”——高能量半固态锂电池一飞冲天．锂金属半固态电池的能量质量密度（能量质量密度表示单位质量电池所能释放的能量）可达，与搭载传统动力电池相比，单次不间断飞行时间可提升至48分10秒，并可在15分钟内补充80%电量，续航时间和充电速度显著提升。 EH216-S从外形上看，像一架长满螺旋桨的直升机（如图所示），共有8个轴多达16个旋翼．支持垂直起降，不需要跑道，能在狭小空间内快速起飞和降落。 EH216-S采用碳纤维增强复合材料，打造坚固机身，其智能驾驶系统能够实现厘米级定位精度，实现了尖端的航空科技与自动化驾驶技术的完美融合。 (1)整个飞行器结构轻质高效的关键，在于大量使用碳纤维复合材料，可见碳纤维复合材料除了密度小以外，至少还应具有__________的特点（写出一点即可）。 (2)螺旋桨航空器升空时，旋翼快速转动，使旋翼产生升力的施力物体是__________，升力大小与空气密度、螺旋桨旋转的叶片速度、螺旋桨的扫掠面积、螺旋桨的迎角均有关。 (3)每1这种锂金属半固态电池可释放__________度电能，这些能量由燃油发电机来提供，已知燃油的能量密度为，燃油能量利用效率为25%，需消耗燃油__________。 17．请根据下述材料，回答下列问题： 固态电池 为了应对能源危机和环境污染，电动汽车的研究受到国家的高度重视。电池技术是电动汽车的关键核心技术之一，其性能直接影响到电动汽车的续航里程、安全性和经济性。 目前，大多数电动汽车使用的是液态锂电池。它的核心组成包括由锂离子氧化物材料制成的正极、石墨充当的负极、含有锂盐的液态电解质以及隔膜。隔膜材料能使锂离子通过但不导电，能把电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路。图甲、乙分别为液态锂电池充电和放电时的情景。充电时，锂离子（）从正极材料中出来（该过程称为脱嵌），穿过液态电解质和隔膜进入石墨负极中（该过程称为嵌入），实现电能向化学能的转化；放电时，锂离子的运动过程与充电时相反，储存起来的化学能被重新转化为电能。 能量密度是衡量锂电池储能能力的关键指标，它表示单位质量可存储的能量。目前液态锂电池的能量密度约为，进一步提升遭遇瓶颈。为此，研究人员提出将液态电解质部分或全部替换为固态电解质，这类电池被称为固态电池。 固态电池可分为半固态、准固态和全固态3种类型。以全固态电池为例，其整个电解质都变成了固态，没有液态电解质，不需要隔膜，不会发生因隔膜穿破而导致的短路自燃，提高了电池的安全性。使用全固态电解质后，可直接使用锂作为负极，减少了负极材料的用量，去掉隔膜可使正负极之间的距离缩短至几到十几微米，电池的能量密度能提高到，这使得电动汽车在续航里程上更接近甚至超越传统燃油车，这无疑会加速电动汽车替代传统燃油车的进程。固态电解质具有更高的离子电导率，使固态电池能承受更高的电压，充电速度得到大幅提升。 从液态到固态，电池技术的进步将深刻影响电动汽车的发展。未来固态电池可能成为主流，让电动汽车的充电像加油一样便捷，彻底改变我们的出行方式。 (1)固态电池相较于液态电池的优点主要有________________（写一条即可）； (2)电动车在行驶过程中将电能转化为_________能。 (3)传统的液态锂电池在放电过程中，其电池内部的电流方向是______（选填“正极流向负极”或“负极流向正极”）； (4)某新型电动汽车配有的全固态电池，电池参数与文中的数据一致。当该汽车以的速度匀速行驶时，牵引力约为，其电动机的能量转化效率约为80%。求该车充满电后以的速度匀速行驶的最远路程，写出计算过程。 试卷第8页（共9页） 试卷第9页（共9页） 学科网（北京）股份有限公司 《第14单元专题（计算+实验+能量密度材料）》参考答案 1．(1)小 (2)b (3)升高的温度 2．(1) 先下后上 质量 吸收的热量相同 水 弱 (2) 相等 水升高的温度 转换法 (3)质量 3．(1) 甲、丙 加热时间 b D (2) 自下而上 B 不变 偏小 4．(1) 甲、乙 加热时间的长短 大于 (2) 乙、丙 液体升高的温度 5．(1) 甲和乙 液体升高的温度 燃料2 (2) 甲和丙 小于 (3) 6．(1)天平 (2) a B (3)B (4)小 7．(1)秒表 (2) 甲、乙 (3)B 8．(1) 秒表 相同时间吸收的热量相同 加热时间 少 (2) 小 燃料未完全燃烧/有热散失 9．(1) (2) (3) 10．(1) (2) (3) 11．(1) (2) (3) 12．(1) (2) (3)减小机械部件间的摩擦/减轻机械狗自身重量/在安全负重范围内增加载重量 13．(1) (2) 14．(1) (2) (3)40% 15．(1) (2) (3) 16．(1)高强度/耐热性/出色的抗热冲击性/低热膨胀系数 (2)推出的气体 (3) 0.48 0.16 17．(1) 安全性更高（合理即可） (2) 机械 (3) 负极流向正极 (4) 答案第2页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $