2027年中考物理一轮复习讲义 第5讲 内能 内能的利用

第05讲 内能 内能的利用 内 容 导 航 知识点1 热量 比热容 知识点2 分子动理论的初步知识 知识点3 内能 知识点4 热机 热机的效率 知识点5 比较不同物质的吸热情况 知识点6 跨学科实践：制作简易热机模型 知识点7 热量、热机效率的计算 题型1 比较不同物质吸热的情况 题型2 利用比热容解释生活中的现 象 题型3 水的比热容特点及其实际应用 题型4 比热容的计算公式 题型5 比热容的比例计算 题型6 比热容的图像 题型7 分子的热运动 题型8 扩散现象 题型9 分子间有间隙 题型10 影响内能大小的因素 题型11 热传递的方向与条件 题型12 热传递改变物体的内能 题型13 做功改变物体的内能 题型14 温度、内能、热量的关系 题型15 能量的转化与转移 题型16 能量守恒定律 题型17 内燃机的四个冲程 题型18 内燃机工作循环的计算 题型19 燃料热值的概念 题型20 热值的简单计算 题型21 热机的效率公式与计算 知 识 点 通 关 知识点1 热量 比热容 1．热量 （1）加热水的过程就是热传递的过程。热传递过程中，传递能量的多少叫作热量（Q），热量的单位是焦耳（J）。 （2）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。 （3）热量只能用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。 （4）不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。 2．比热容 （1）比热容的物理意义：反映了物质的吸（放）热本领。比热容大的物质，吸（放）热本领强；比热容小的物质，吸（放）热本领弱。 （2）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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 （3）定义式：。 （4）单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 （5）水的比热容及意义：水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），表示的物理意义是：1kg水温度每升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 （6）一些常见物质的比热容 （7）特点：比热容是反映物质自身性质的物理量，是物质的一种特性，只与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质，比热容一般不同。 （8）水的比热容较大的应用 ①做传热介质：水作冷却剂、早春灌水护苗，汽车发动机常用水作冷却剂。 ②调节温度：内陆地区温差比沿海地区大，湿地公园利用水调节气温。 （9）比热容的应用 ①比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量，在相同条件下不同的物质吸收（或放出）相同的热量，物体的温度不同，比热容小的温度变化大。例如，夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了许多热量，但是由于它的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，海边的气温变化也不会很大。而在沙漠，由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠昼夜温差很大。 ②相同质量的不同物质，升高（或降低）相同的温度，吸收（或放出）的热量不同，比热容大的吸收（或放出）的热量多，正是由于这一特性，自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。例如，培育秧苗时，为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏，常在傍晚往农田里灌水，就是因为水的比热容大，在夜间温度降低时水放出的热量多，从而达到防冻的目的。 3．热量的计算 （1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm（t-t0）或Q吸=cm△t； （2）物质放热时热量的计算：Q放= cm（t0-t）或Q放=cm△t。 （3）公式中c表示物质的比热容，m表示物质的质量。to表示物质的初温，t表示物质的末温，（t-t0）和（t0-t）分别表示物体吸热时升高的温度和物体放热时降低的温度，即表示物体吸（放）热时温度的变化量。若温度的变化量用△t表示，那么吸、放热公式可统一表示为Q=cmΔt 。 知识点2 分子动理论的初步知识 1．物质的构成 （1）物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。 （2）分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，肉眼看不见。 2．分子热运动 （1）物质的扩散 分子很小，我们不能用肉眼观察到分子运动情况，但可以通过分子构成的物体的宏观表现来反映分子的情况。 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深 现象分析 空气和二氧化氮气体彼此进入对方 水和硫酸铜溶液彼此进入对方 金和铅彼此进入对方 实验结论 气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象 （2）扩散现象 ①定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。如“花香袭人”“酒香不怕巷子深”等。 ②扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。 ③影响扩散的因素：温度越高，扩散越快（即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈）。 ④演示：分子间存在间隙 将50mL水注入装有50mL酒精的量筒中，摇晃几次量筒，使水和酒精混合均匀，观察量筒中的液体体积小于100mL。 从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。 （3）分子热运动 如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水。 现象分析：红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢。 结论：分子无规则运动的快慢与温度有关；温度越高，物质扩散得越快，分子运动越剧烈。 这种无规则的运动叫作分子的热运动。分子运动越剧烈，物体的温度越高。 3．分子间作用力 （1）实验探究-分子间的作用力 实验过程 将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊上重物都不能把它们拉开。这是什么原因呢？ 在一个注射器中装入一些水，用手指堵住注射口，用力压活塞，你发现了什么？为什么会出现这样的现象？ 现象分析 因为物体分子之间存在引力，分子间的引力使两个铅块结合在一起。 虽然分子间有间隙，但要压缩液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力。 实验结论 分子间存在引力 分子间存在斥力 （2）对分子间引力和斥力的理解 分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。类似弹簧，如下图。 ①分子间的距离变小，作用力表现为斥力。 ②分子间的距离变大，作用力表现为引力。 ③如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。如气体分子之间的距离就很远，彼此之间几乎没有作用力。例如，“破镜难重圆”就是因为分子间距离太大，分子间的作用力忽略不计。 （3）固液气三态物质的宏观特性和微观特性 物态 固态 液态 气态 分子模型图 微观特性 分子间距离 很小 较大 很大 分子间作用力 很大 较大 很小，可以忽略 分子运动情况 只能在平衡位置附近做微小振动 既可以在一个位置振动，又可以移到另一位置振动 除碰撞外，做匀速直线运动 宏观特性 有无固定体积 有 有 无 有无固定形状 有 无 无 知识点3 内能 1．内能 （1）分子动能：构成物质的分子做无规则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，分子动能越大。 （2）由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有势能。这种势能叫作分子势能。 （3）构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。 （4）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。 （5）主要影响因素：①温度：温度升高，内能增加；温度降低，内能减少。 ②质量：同种物质在温度、状态均相同时,质量大的物体内能大。 ③其他：物体的内能与其体积、状态（固、液、气）也有关。 （6）一切物体，不论温度高低，都具有内能。 2．热传递与内能的改变 （1）热传递：能量从高温物体传到低温物体，或者是从同一物体的高温部分传到低温部分，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少。 （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 最终状态 末温相同，没有温度差 实质 能量的转移，能量的形式并未发生变化 （3）热传递的三种方式 传导--热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分。对流--靠液体或气体的流动来传热的方式。辐射--物体以电磁波或粒子的形式向外传递热量 （4）热平衡：两个物体最终温度相同，若不存在热量损失，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放=Q吸 3．做功与内能的改变 （1）探究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 做功可以改变物体的内能 （2）外界对物体做功，物体内能增加，物体温度升高；物体对外界做功，物体内能减少，物体温度降低。 （3）热传递和做功改变物体内能的区别与联系 热传递 做功 实质 能量的转移 能量的转化 条件 存在温度差 / 规律 物体吸收热量，内能增加 物体放出热量，内能减少 外界对物体做功，物体内能增加 物体对外界做功，物体内能减少 实例 哈气取暖、用热水袋或烤火来取暖、冬天晒太阳感觉暖和、利用太阳能热水器“烧水” 锯木头时锯条变热、搓手取暖、钻木取火、摩擦生热 判断方法 由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 通过关键词“搓手”“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”等动词 说明 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的 4.温度、热量、内能三者之间的区别与联系 温度 内能 热量 概念 宏观上：表示物体的冷热程度。 微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度。 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。 在热传递过程中，物体间内能转移的多少称为热量。 性质 状态量 状态量 过程量 表述 用“是”“降低（到）”“升高（到）”来描述。 用“有”“具有” “改变”“增加” “减少”等描述。 用“放出”“吸收”等描述。 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 在热传递的过程中，物体吸收热量，内能会增加；物体放出热量，内能会减少，但此过程中物体温度不一定会发生改变。 知识点4 热机 热机的效率 1．能量的转化和转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，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，这属于能量的转移。 2．能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 ③能量的转化和转移具有方向性。 （3）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 3．热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。内燃机的能量转化：化学能转化为内能，内能再转化为机械能。 4．汽油机 （1）构造 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （3）多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （4）汽油机的工作过程 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作示意图 特点 进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸。 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 能量转化（转移） 机械能转化为内能 （燃料化学能转化为内能）内能转化为机械能 废气带走大部分内能 （5）在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 5．柴油机 （1）柴油机的构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。 （2）柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 （3）柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点： 汽油机 柴油机 不同点 结构图 吸气冲程 吸入的是空气和汽油的混合物 吸入的只有空气 压缩冲程 压缩程度较柴油机低 压缩程度高 做功冲程 火花塞点火（点燃式） 喷油嘴喷出柴油（压燃式） 相同点 排气冲程 把废气排出气缸 6．燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 7．燃料的热值 （1）由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 （2）我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值（q）。（比值定义法）。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （3）单位：焦每千克，符号：J/kg。有些气体的热值单位为：J/m3。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （4）燃料燃烧放出的热量计算公式：或 （用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （5）常见燃料的热值表 （6）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧无关。 8．热机的效率 （1）燃料的有效利用：燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小。例如用煤烧水，有效利用的热量只是被水吸收的热量。高温的烟气带走了相当一部分热量还有一部分热量直接散失掉了。 （2）锅炉的效率：锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。 （3）提高锅炉燃料利用率的途径：①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；②减少热量损失，如加大有效受热面积等。 （4）热机能量流向图 （5）热机的效率（η）：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。（比值定义法） （6）计算公式： （7）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 （8）因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。 （9）提高热机效率的方法 ①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④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。 知识点5 比较不同物质的吸热情况 1．比较不同物质的吸热情况 【重点实验器材及作用】 ①天平：称量被加热物质的质量。 ②停表的作用：记录时间，用加热时间的长短衡量物质吸热的多少。 ③温度计：测量物体温度。 ④相同的加热装置：保证相同加热时间内物质吸收热量相等。 【实验方法】 （1）转换法：①加热相同的时间，通过温度变化的多少反映物质的吸热能力（变化小，吸热能力强）；②升高相同的温度，通过加热时间的长短反映物质的吸热能力（时间长，吸热能力强）。 （2）控制变量法：控制相同的质量，选择相同的热源，加热相同的时间，观察温度的变化。 【实验过程】 （1）按图组装器材。 （2）取质量相同的水和煤油，常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。 （3）点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热相同时间，测量此时两种液体温度并计入表格。 （4）实验表格 物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 升温/°C 加热时间（min） 水 煤油 【实验图像及结论】 通过温度-时间图像判断两种物质的吸热能力大小：平缓的图像对应的物质吸热能力强。 【交流与反思】 （1）测量物质的选取：应选取质量、初温相同的不同物质； （2）器材安装顺序：自下而上。目的时使用酒精灯外焰加热； （3）实验改进：①用电加热器代替酒精灯，优点：热源更加稳定； ②用同一热源同时加热（如图所示）优点：避免两次加热，同一热源加热确保相同时间内吸收的热量相同； （4）温度一时间图像开始不是直线的原因及改进方法 原因：烧杯（或其他容器）刚开始吸收热量； 改进：先将烧杯（或其他容器）进行预热。 （5）引人物理量“比热容”的目的:描述物质吸热本领的大小。 知识点6 跨学科实践：制作简易热机模型 1．项目提出 热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分是如何协调工作的。 请同学们在学过的热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 2．项目分析 （1）汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的空气和汽油的混合物。 （2）蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是水蒸气。 （3）要完成热机模型的制作，需要重点考虑以下几个问题， ①用什么作热源? ②工作物质是什么? ③如何将内能转化成机械能? 通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽来做功的外燃机，比制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机要安全，材料也相对易得，建议优先考虑前者。 3．项目实施 （1）材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯，一个支架。 （2）制作步骤： 向易拉罐内部注人大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 知识点7 热量、热机效率的计算 公式总结 （1）吸、放热公式： （2）燃料放热公式：或 （3）燃料加热效率（化学能转化为内能） （4）电加热效率 （5）热机的效率 （6）太阳能热水器效率（P在数值上等于单位面积单位时间吸收的太阳能，t表示时间，S表示面积） 考 点 演 练 题型1 比较不同物质吸热的情况 【典例1】用如图所示的装置“探究不同物质吸热升温的现象”。以下说法中错误的是（　　） A．沙子和水的质量相等 B．加热时用玻璃棒不断地搅拌是为了使沙子和水受热均匀 C．水和沙子的初温相同，加热时间相同，记录温度计示数的变化 D．实验中我们通过温度计示数的变化，判断沙子和水吸收热量的多少 【答案】D 【分析】使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法； 实验中应使物体受热均匀； 比较物质吸热能力的2种方法： ①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强； ②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。 【解答】解： A、根据比较吸热能力的方法可知，实验中要控制水和沙子的质量相同，故A正确； B、实验过程中，应让物质均匀受热，用玻璃棒不断地搅拌是为了使沙子和水受热均匀，故B正确； C、水和沙子的初温相同，加热时间相同，吸收的热量相同，记录温度计示数的变化，根据温度计示数的变化判定物质吸热能力的大小，故C正确； D、根据转换法可知，实验中我们通过加热时间判断沙子和水吸收热量的多少，故D错误。 故选：D。 【变式1】比较水和沙子的吸热能力的实验装置如图，收集的数据如表，下列说法不正确的是（　　） 物质 升高10℃所用时间/s 升高20℃所用时间/s 升高30℃所用时间/s 水 30 62 98 沙子 10 25 43 A．实验过程中应控制水和沙子的质量相同，因为质量影响吸热能力 B．由表格可知水和沙子都升高10℃，水吸收的热量多 C．如果没有控制质量和升高温度相同，也可以比较吸热能力 D．这个实验的结论是：水的吸热能力比沙子强 【答案】A 【分析】（1）探究不同物质吸收热量的多少，应控制物质的质量与初温相同； （2）相同的酒精灯，加热时间越长，水和沙子吸收的热量就越多； （3）比较物质吸热能力的2种方法： ①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强，用到了控制变量法； ②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强，用到了控制变量法。 【解答】解：A、探究水和沙子的吸热能力，需在两个相同的容器中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，从而通过加热相同时间比较升高温度的方法进行探究，吸热能力是物质的特性，与质量无关，故A错误； B、由表格数据可知，相同的酒精灯加热，水加热时间长，水吸收的热量就多，故B正确； C、如果没有控制质量和升高温度相同，可以控制加热时间相同，比较升高的温度，比较吸热能力，故C正确； D、由表格数据可知，升高相同的温度，水加热时间长，吸热能力强，故D正确。 故选：A。 题型2 利用比热容解释生活中的现象 【典例1】根据如图所示的天气状况和地表环境信息，推断昼夜温差最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【分析】（1）水的比热容较大； （2）由Q＝cmΔt可知在质量和吸放热相同的情况下，比热容较大的温度变化较小； （3）陆地和海洋白天吸收太阳的热量使之温度升高，夜晚以放热为主，使之温度降低。 【解答】解：水的比热容比砂石的比热容大，相同质量的水和砂石，在相同受热或者放热的情况下，温度变化小，所以海洋比陆地的昼夜温度小，同时与晴天时对比，天气为多云时，白天由于云层的阻挡，海洋吸收太阳的热量较少，夜晚海洋放出的热量由于云层的阻挡，散失的热量较少，所以昼夜温差最小的是天气为多云时的海洋，故ABC错误，D正确。 故选：D。 【变式1】五一假期同学们去湿地公园游玩。湿地能调节气温主要是因为水具有较大的（　　） A．热量 B．内能 C．温度 D．比热容 【答案】D 【分析】水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，据此分析。 【解答】解：湿地含有大量的水，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，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，使得昼夜的温差小，故能有效调节周围环境的气温。 故选：D。 【变式2】为了缓解城市“热岛效应”，某地通过修建人工湖来增加城市水域面积，这是利用了水的 　比热容较大　 的特性。 【答案】比热容较大。 【分析】因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，据此分析。 【解答】解：因为水的比热容较大，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少，所以通过修建人工湖来增加城市水域面积可以缓解城市“热岛效应”。 故答案为：比热容较大。 题型3 水的比热容特点及实际应用 【典例1】“绿水青山就是金山银山。”为了改善城市环境，我国许多城市大力开发湿地公园，修建人工湖来调节气温，这主要是利用水的（　　） A．凝固点较高 B．沸点较高 C．比热容较大 D．热值较高 【答案】C 【分析】水的比热容大，常用来做冷却剂或者取暖剂，质量相同的水与其他物质相比，温度变化的较少。 【解答】解：人工湖里水比较多，因为水的比热容大，故人工湖周围的温度上升较慢，所以人工湖可以调节气温。 故选：C。 【变式1】在生产生活中，物质的比热容是选择材料的考虑因素之一，下列应用中主要从比热容大小的角度考虑的是（　　） A．给马路洒水进行降温 B．用铜做输电线 C．用水当供暖的搬运工 D．用豆油炸丸子 【答案】C 【分析】比热容的核心特性（反映物质吸热/放热能力，比热容大的物质，相同质量下升高/降低相同的温度时吸放热更多）。 【解答】解： A、洒水降温的原理是水蒸发（汽化）吸热——水由液态变为气态时，会吸收周围环境的热量，从而降低路面温度。这一过程利用的是物态变化的吸放热特性，与水的比热容大小无关。故A错误。 B、铜作为输电线材料，主要利用的是铜的导电性好（电阻小，电能传输过程中损耗少），属于材料的电学特性，与比热容无关。故B错误。 C、供暖系统中，水作为“热量搬运工”，核心原因是水的比热容大，相同质量的水与其他物质（如空气、油）相比，升高相同温度时能吸收更多热量（从锅炉获取热量）；输送到室内后，降低相同温度时能放出更多热量（为室内供暖），且温度变化平缓，可实现持续、稳定的供暖，这是典型的利用比热容特性的应用。故C正确。 D、用豆油炸丸子，主要利用的是油的沸点高（通常高于 100℃，远高于水的沸点）——高温油能让丸子快速定型、熟透，并形成酥脆口感。这一过程与油的比热容大小无关，而是基于沸点与温度控制的需求。故D错误。 故选：C。 【变式2】在生活中，我们常常会利用物质的比热容来解决一些实际问题，以下说法正确的是（　　） A．夏天在地面上洒水可以降温，是利用了水的比热容大这一特性 B．质量相同的水和煤油，升高相同的温度，煤油吸收的热量多 C．汽车发动机用水做冷却剂，是因为水的比热容大 D．沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是因为在吸收或放出相同热量时，水的温度变化大 【答案】C 【分析】水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少。 【解答】解：A.夏天在地面上洒水可以降温，是利用了水蒸发吸热，故A错误； B.质量相同的水和煤油，升高相同的温度，水吸收的热量多，故B错误； C.汽车发动机用水做冷却剂，是因为水的比热容大，故C正确； D.沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是因为在吸收或放出相同热量时，水的温度变化小，故D错误； 故选：C。 题型4 比热容的计算公式 【典例1】甲、乙两个实心铜球吸热后，温度分别升高了Δt甲、Δt乙，已知甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，则（　　） A．Δt甲一定大于Δt乙 B．Δt甲一定等于Δt乙 C．Δt甲可能等于Δt乙 D．Δt甲一定小于Δt乙 【答案】C 【分析】由Q＝cmΔt可得Δt，因为甲、乙比热容相同，甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，所以Δt甲与Δt乙的大小关系不确定。 【解答】解：由Q＝cmΔt可得Δt， 甲、乙均是铜球，比热容c相同，甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，的数值关系不确定， 由以上可知：Δt甲与Δt乙的大小关系不确定，可能大于、可能相等、可能小于，故ABD错误，C正确。 故选：C。 【变式1】小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A．液体M的比热容为2.8×103J/（kg•℃） B．液体M放热能力比水放热能力强 C．在t2∼t4时间段两种物质都是固液共存状态 D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量 【答案】A 【分析】（1）水的凝固点在标准大气压下为0℃，从图中找到水的图像，再根据已知条件中单位时间内它们放出的热量相等，列出热平衡方程求解； （2）比热容大的物质吸热放热能力强； （3）t2∼t3时间段，水为液态； （4）降低相同的温度，比热容大的物质放出热量多。 【解答】解：标准大气压下，水的凝固点为0℃，所以图中右边的图像为水的温度随时间变化图像，则左边的图像为液体M的温度随时间变化图像； A、单位时间内它们放出的热量相等，0∼t2时间段内，水放出热量： Q水＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（20℃﹣4℃）＝6720J； QM＝cM×0.1kg×[20℃﹣（﹣4℃）]； Q水＝QM； 解得：cM＝2.8×103J/（kg•℃），故A正确； B、因cM＜c水，则液体M放热能力比水放热能力弱，故B错误； C、由图像可知，在t2∼t4时间段，物质M处于凝固过程中，有一定的凝固点，该过程中M是固液共存状态；在t2∼t3时间段，水为液态（温度逐渐降低，还未凝固），在t3∼t4时间段，水处于凝固过程中，此时才是固液共存状态，故C错误； D、降低相同的温度，比热容大的物质放出热量多，因c水＞cM，则水放出的热量大于M放出的热量，故D错误； 故选：A。 【变式2】用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图所示，已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），下列说法正确的是（　　） A．甲物质的比热容是水比热容的2倍 B．加热相同时间，甲物质吸收的热量是水吸收热量的2倍 C．甲物质10min吸收的热量为2.52×105J D．条件不足，不能计算和判断甲物质比热容大小 【答案】C 【分析】（1）由题知物质甲和水质量相同，升高的温度相同时水吸收的热量是物质甲吸收热量的2倍。根据吸热公式Q＝c吸mΔt判断两物质的比热容之间的关系，从而得出物质甲的比热容； （2）用两个相同的电热器给甲和水加热相同的时间，甲物质与水吸收的热量相等； （3）由图象确定甲10min升高的温度，然后根据Q吸＝cmΔt求出甲物质吸收的热量。 【解答】解：AD、由图象知，给甲加热10min，甲升高的温度为Δt甲＝60℃， 给水加热20min，水升高的温度为Δt水＝60℃， 2Q甲＝Q水，水和甲物质质量相等，则 2c甲mΔt甲＝c水mΔt水， 则：，即甲物质的比热容是水的，故A错误； 又因为c水＝4.2×103J/（kg•℃），所以c甲＝2.1×103J/（kg•℃），故D错误； B、两个相同的电热器给甲和水加热相同的时间，甲物质与水吸收的热量相等，故B错误； C、由图象可知，甲物质10min升高了60℃，甲吸收的热量：Q甲吸＝c甲m甲Δt甲＝2.1×103J/（kg•℃）×2kg×60℃＝2.52×105J，故C正确。 故选：C。 题型5 比热容的比例计算 【典例1】甲、乙两物体质量相等，当甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高30℃时，甲物体吸收的热量是乙物体吸收热量的2倍，则甲物质的比热容是乙的比热容的（　　） A．0.25倍 B．1倍 C．2倍 D．4倍 【答案】D 【分析】知道甲、乙两物体的质量大小关系、升高的温度大小、吸收热量的大小关系，利用Q吸＝cmΔt计算比热容之比。 【解答】解：由题知，m甲＝m乙，Δt甲＝15℃，Δt乙＝30℃，Q甲＝2Q乙； 则m甲：m乙＝1：1，Δt甲：Δt乙＝1：2，Q甲：Q乙＝2：1； 由Q吸＝cmΔt得比热容之比： c甲：c乙：：4：1，即甲物质的比热容是乙的比热容的4倍，故D正确、ABC错误。 故选：D。 【变式1】用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热（不计热量损失），如图是甲和乙的温度随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．甲的比热容与乙的比热容之比为2：3 B．甲的比热容与乙的比热容之比为2：1 C．甲和乙都加热10分钟，甲吸收热量比乙吸收热量多 D．甲和乙升高相同的温度，乙吸收热量较多 【答案】D 【分析】（1）用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热，在时间t内，吸收的热量相同；知道甲、乙的温度变化，而甲、乙的质量相同，利用c可得比热容的大小关系； （2）由图象可知，甲、乙升高相同的温度，加热时间的长短，据此比较吸收的热量关系。 【解答】解： AB、由图象可知，吸收热量相同时（即加热时间相同），甲的温度变化为Δt甲＝40℃，乙的温度变化为Δt乙＝20℃， 由Q吸＝cmΔt得c，因Q吸、m均相同，比热容与升高的温度成反比，则c甲：c乙＝Δt乙：Δt甲＝20℃：40℃＝1：2，故AB错误。 C、用相同的电加热器分别对质量相等的甲和乙两种液体加热时，在相同的时间10min内电热器产生的热量相等，不计热量损失，则甲、乙吸收的热量相等，故C错误； D、由图象可知，甲、乙升高相同的温度，加热乙的时间长，则乙吸收的热量多，故D正确。 故选：D。 【变式2】甲铁块质量是乙铁块的3倍，吸收相同的热量，则甲、乙两铁块的比热容之比和升高的温度之比分别为（　　） A．1：1，3：1 B．1：3，1：3 C．3：1，1：3 D．1：1，1：3 【答案】D 【分析】物质的状态相同时，同种物质的比热容相同；根据吸热公式Q吸＝cmΔt计算甲、乙两铁块升高的温度之比。 【解答】解：比热容是物质的一种特性，甲、乙两铁块物质种类相同，状态也相同，则比热容相同，即比热容之比c甲：c乙＝1：1； 两铁块吸收热量之比Q甲：Q乙＝1：1，质量之比m甲：m乙＝3：1， 由Q吸＝cmΔt得，甲、乙两铁块升高的温度之比： 。 故选：D。 题型6 比热容的图像 【典例1】如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，则下列说法正确的是（　　） A．甲杯水中每分钟吸收的热量为2.52×105J B．甲、乙两杯中的加热器每分钟放出的热量之比为3：2 C．加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比3：2 D．将甲、乙两容器中的液体从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为4：9 【答案】C 【分析】（1）加热 2min时，由图丙的甲图线可知甲容器中水升高的温度；而水的温度变化随时间的增加而均匀升高，据此判断加热 1min 时甲容器中水升高的温度，已知水的质量和比热容，利用Q吸＝cmΔt计算此时甲容器中的水吸收热量； （2）由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，甲的加热时间为2min，乙的加热时间为3min； 已知两容器中水的质量和升高的温度（均升高20℃），由于忽略散热损失，由Q放＝Q吸和Q吸＝cmΔt即可求出每分钟放出的热量之比； （3）根据每分钟放出的热量之比可知加热相同的时间时水吸收的热量之比，然后根据Δt可判断两杯水升高的温度之比。 （4）根据Q吸＝cm（t﹣t0）可得甲、乙两容器中的水从 20℃加热至沸腾所需热量之比；然后根据所用时间t可求出所用时间之比。 【解答】解： A、由图丙的甲图线可知，加热 2min 时，甲容器中水升高的温度： Δt＝40℃﹣20℃＝20℃； 由图象还可知，水的温度变化随时间的增加而均匀升高， 所以，加热 1min 时，甲容器中水升高的温度： Δt′Δt20℃＝10℃； 此时甲容器中的水吸收热量： Q吸1＝cm1Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×10℃＝1.26×105J，故A错误； B、由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，乙的加热时间为3min；此时乙容器中的水吸收热量： Q乙吸＝cm2Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃﹣20℃）＝1.68×105J， 乙容器中的水每分钟吸收热量为： Q吸2Q乙吸1.68×105J＝5.6×104J； 由于忽略散热损失，所以两加热器每分钟放出的热量与水每分钟吸收的热量相同，则： 加热器每分钟放出的热量之比为：Q甲放/min：Q乙放/min＝1.26×105J：5.6×104J＝9：4，故B错误。 C、根据B可知相同时间内，加热器放出的热量之比为9：4，则相同时间内，两杯水吸收的热量之比为9：4，根据Δt可得两杯水升高的温度之比为： ，故C正确。 D、根据Q吸＝cm（t﹣t0）可得甲、乙两容器中的水从 20℃加热至沸腾所需热量之比： ； 根据时间t可得所用时间之比为： ：；故D错误。 故选：C。 【变式1】水是生命之源。图中能正确描述水的各物理量之间的关系图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【分析】根据重力、密度、压强和比热容的影响因素进行分析。 【解答】解：A、物体的重力与质量成正比，故A不符合题意； B、物质的比热容与物质的种类和状态有关，与温度无关，故B不符合题意； C、物质的密度与物质的种类和状态有关，与物质的质量和体积无关，故C不符合题意； D、同种液体的压强与深度成正比，故D符合题意。 故选：D。 【变式2】取质量相同、初温相同的两种物质的粉末状样品a和b，用完全相同的加热装置同时对a、b加热，它们的温度随加热时间变化的图像如图所示。由图可知，物质a的比热容 　大于　 （选填“大于”或“小于”）物质b的比热容；在t1～t2时间内，物质b的内能 　增加　 （选填“增加”“减少”或“不变”）。（样品受热均匀，不计热损失） 【答案】大于；增加。 【分析】初温和质量相同的不同物质，吸收相同的热量后，温度变化小的比热容较大。 晶体在熔化时吸收热量，温度不变。 【解答】解：由图可知，质量和初温相同的a和b吸收相同的热量后，a升温慢，物质a的比热容大于物质b的比热容；在t1～t2时间内，物质b是晶体，处于熔化阶段，吸收热量，温度不变，内能增加。 故答案为：大于；增加。 题型7 分子的热运动 【典例1】下列中国古诗词中，蕴含有分子在不停地做无规则运动这一物理知识的是（　　） A．斜月沉沉藏海雾 B．烟笼寒水月笼沙 C．稻花香里说丰年 D．大漠风尘日色昏 【答案】C 【分析】扩散现象：不同的物质在相互接触时，物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象。 【解答】解：稻花香里说丰年，是分子的无规则运动，其余的选项中的运动属于机械运动。 故选：C。 【变式1】辣椒萝卜，开胃下饭特别爽口。腌制好的萝卜又辣又咸，说明（　　） A．分子很小 B．分子在不断地运动 C．分子间有空隙 D．分子间存在作用力 【答案】B 【分析】分子在永不停息地做无规则运动。 【解答】解：腌制好的萝卜又辣又咸，是因为萝卜分子在不停地做无规则运动，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【变式2】下列说法中正确的是（　　） A．骑电动车戴头盔可以减小人的惯性 B．水库大坝上窄下宽是为了减小压强 C．雾霾是由于分子无规则运动造成的 D．熬汤时，汤沸腾后用小火熬可节省能源 【答案】D 【分析】惯性是物体固有的属性，只与物体的质量有关； 液体压强随深度的增加而增大，大坝下部需要承受更大的水压； 分子的无规则运动是微观现象； 沸腾的特点：持续吸热温度不变。 【解答】解： A．惯性是物体固有的属性，只与物体的质量有关，戴头盔并不能改变人的质量，因此无法减小惯性；骑电动车戴头盔是为了在发生碰撞时通过缓冲作用减小对头部的伤害，故A不符合题意； B．液体压强随深度的增加而增大，大坝下部需要承受更大的水压，通过大坝上窄下宽是通过增大受力面积来分散压力，而不是为了减小压强，故B不符合题意； C．雾霾是空气中悬浮的固体颗粒物（如灰尘、污染物等）形成的混合物，其运动属于宏观现象，而分子的无规则运动是微观现象，两者无关，故C不符合题意； D．汤沸腾后的特点是继续加热只能使水持续汽化，但汤的温度不会升高，改用小火既能维持沸腾状态，又能减少热量浪费，从而节省能源，故D符合题意。 故选：D。 题型8 扩散现象 【典例1】小夏同学在一本书里读到一首完整的古诗“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘；水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香”。她反复读着，陶醉在中国古诗优美的意境，丰富的内涵韵味中，探寻着每一句诗词隐含的物理元素，其中能反映“扩散”这一物理现象的是（　　） A．绿树阴浓夏日长 B．楼台倒影入池塘 C．水晶帘动微风起 D．满架蔷薇一院香 【答案】D 【分析】不同的物质在相互接触时，物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象。 【解答】解：A、“绿树阴浓夏日长”描述树荫的形成，是光的直线传播现象，与扩散无关，故A错误； B、楼台倒影是平面镜成像，是光的反射现象，与扩散无关，故B错误； C、水晶帘动微风起是宏观物体的机械运动，并非分子无规则运动，故C错误； D、满架蔷薇一院香，香气分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。故D正确。 故选：D。 【变式1】图示的是某品牌药膏，根据你的观察和生活经验，下列说法中错误的是（　　） A．药膏盖上的条纹是为了增大摩擦 B．药膏盖上的尖锐凸起部分是为了减小压强，从而容易戳破封口 C．药膏袋受到挤压时变形可以说明力能使物体发生形变 D．药膏袋打开后能够闻到药膏的气味，这属于扩散现象 【答案】B 【分析】（1）在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦力。 （2）在压力一定时，减小受力面积可以增大压强。 （3）力的作用效果是改变物体的形状和改变物体的运动状态。 （4）不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。 【解答】解：A、药膏盖上的条纹增大了接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，故A正确； B、药膏盖上的尖锐凸起部分是为了减小受力面积，增大压强，从而容易戳破封口，故B错误； C、药膏袋受到挤压时变形可以说明力能使物体发生形变，故C正确； D、药膏袋打开后能够闻到药膏的气味，这属于扩散现象，故D正确。 故选：B。 【变式2】用刀把蒜拍碎，这说明了力可以改变物体的 　形状　 。小明用的菜刀被磨得很锋利，目的是增大 　压强　 ；用酱料腌制棒骨4个小时，这样棒骨比较入味。“入味”说明了不同物质间的 　扩散　 现象。 【答案】形状；压强；扩散。 【分析】力的作用效果：一是改变物体的运动状态，二是改变物体的形状；菜刀磨的很锋利，通过减小受力面积来增大压强；不同物质接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。 【解答】解：把蒜拍碎，使物体发生了形变，说明力可以改变物体的形状；菜刀磨的很锋利，通过减小受力面积来增大压强；酱料腌制棒骨入味是扩散现象。 故答案为：形状；压强；扩散。 题型9 分子间有间隙 【典例1】某学校的学生餐厅美食丰富，深受学生喜爱。下列有关说法错误的是（　　） A．午饭在即，餐厅内香味四溢，说明分子在永不停息地做无规则运动 B．服务员刷碗时，用手捏刷碗用的海绵，海绵变小，说明分子间有空隙 C．菜刀磨得非常锋利，是为了增大压强 D．做菜时从冰箱冷冻室取出的冻肉，表面有一层白霜，是凝华形成的 【答案】B 【分析】（1）一切物质的分子都在不停地做无规则运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。 （2）用手捏海绵，海绵变小是因为海绵本身存在很多宏观的空隙，这些空隙在压力作用下被压缩，并非分子间的空隙导致。 （3）增大压强的方法：在压力一定时，减小受力面积增大压强；在受力面积一定时，增大压力增大压强。 （4）物质由气态直接变成固态的过程叫凝华。 【解答】解；A、餐厅内香味四溢，是食物的香味分子在空气中做无规则运动的结果，属于扩散现象，故A正确，不符合题意。 B、用手捏海绵，海绵变小是因为海绵本身存在很多宏观的空隙，这些空隙在压力作用下被压缩，并非分子间的空隙导致。分子间的空隙极其微小，无法通过捏海绵的宏观现象体现，故B错误，符合题意。 C、菜刀磨得锋利，是通过减小受力面积的方式增大压强，使切菜更省力，故C正确，不符合题意。 D、冻肉表面的白霜，是空气中的水蒸气遇到温度很低的冻肉，直接由气态变为固态形成的，属于凝华现象，故D正确，不符合题意。 故选：B。 【变式1】2024年6月2日，“嫦娥六号”在月球背面成功着陆，当环境温度过高时，其自备的降温装置能通过冰的升华达到降温目的。冰升华的过程中，水分子的（　　） A．间隔增大 B．质量增大 C．种类改变 D．数目改变 【答案】A 【分析】根据分子的基本特征：分子质量和体积都很小；分子之间有间隔；分子是在不断运动的；同种的分子性质相同，不同种的分子性质不同，结合事实进行分析判断。 【解答】解：冰升华的过程中，固体变为气体，水分子间的间隔变大；没有新物质生成，属于物理变化，水分子的质量、种类、数目均不变，故A正确，BCD错误。 故选：A。 【变式2】某中学餐厅美食丰富，一周内饭菜不重样，深受学生喜爱，下列说法正确的是（　　） A．食堂阿姨托着餐盘上菜时，以餐盘为参照物，阿姨是运动的 B．餐厅内香味四溢，说明分子在永不停息地做无规则运动 C．用手捏刷碗用的海绵，海绵变小，说明分子间有间隙 D．泼水时，盆留在手中，水由于受到惯性飞出去了 【答案】B 【分析】（1）物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。 （2）一切物质的分子都在不停地做无规则运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。 （3）用手捏海绵，海绵体积变小，是因为海绵内部有很多空隙，外力使海绵发生了形变。 （4）惯性是物体的一种属性，不是力，不能说“受到惯性”。 【解答】解：A、食堂阿姨托着餐盘上菜时，阿姨与餐盘之间的位置没有发生变化，以餐盘为参照物，阿姨是静止的，故A错误。 B、餐厅内香味四溢，是因为饭菜的香味分子在不停地做无规则运动，扩散到空气中，所以能闻到香味，故B正确。 C、用手捏海绵，海绵体积变小，是因为海绵内部有很多空隙，外力使海绵发生了形变，不能说明分子间有间隙，故C错误。 D、泼水时，盆留在手中，水由于具有惯性会继续向前运动而飞出去，惯性是物体的一种属性，不是力，不能说“受到惯性”，故D错误。 故选：B。 题型10 影响内能大小的因素 【典例1】如图是志明同学练习原地掷实心球的情景。用力将实心球推过头顶后前掷，球在上升过程中（　　） A．动能逐渐增大 B．机械能在增大 C．重力势能增大 D．内能显著增大 【答案】C 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大； （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大； （3）机械能＝动能+势能。 （4）球在上升过程中，虽然存在空气阻力导致少量机械能转化为内能。 【解答】解：A、球在上升过程中，速度逐渐减小（受重力作用），质量不变，因此动能逐渐减小，故A错误。 B、球运动过程中受空气阻力，克服阻力做功，机械能会转化为内能，机械能逐渐减小，故B错误。 C、球上升时，高度逐渐增大，质量不变，因此重力势能增大，故C正确。 D、球在上升过程中，虽然存在空气阻力导致少量机械能转化为内能，但此过程中内能变化不显著，故D错误。 故选：C。 【变式1】关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．南极的冰山由于温度较低，不具有内能 B．让铅笔变热，只能通过加热的方法来实现 C．铁块熔化成铁水后内能增加 D．内能增大一定是由分子的热运动引起的 【答案】C 【分析】（1）内能是指物体内部所有分子动能和分子势能的总和，一切物体都有内能； （2）改变内能的方法：做功和热传递； （3）熔化吸热，内能增加； （4）内能与物体的温度有关、质量、状态有关。 【解答】解：A、因为一切物体都具有内能，南极的冰山也具有内能，故A错误。 B、让铅笔变热，可以通过加热或做功的方法来实现，故B错误； C、铁块是晶体，熔化过程吸热温度不变，内能增加，故C正确； D、内能增大可能是质量增加，也可能是温度升高，故内能增大不一定是由分子的热运动引起。故D错误。 故选：C。 【变式2】如图所示，将同样一滴墨水同时滴入质量均为100g的两杯水中，发现甲杯中整杯水变红的速度更快，关于该现象，下列推断错误的是（　　） A．甲杯水温度比乙杯水温度高 B．实验可以得到结论：温度越高，分子无规则运动越剧烈 C．甲杯水含有的热量比乙杯多 D．甲杯水的内能比乙杯多 【答案】C 【分析】分子运动的快慢跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。 物体的内能与温度、质量、状态等因素有关；与物体的机械运动情况无关。 热量是一个过程量，不是一个状态量，热量描述了物体发生热传递时，传递能量的多少，不能说物体含有或具有多少热量。 【解答】解：AB．墨水滴入水中，水变红，这是扩散现象，分子运动的快慢跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，是由于分子不停做无规则运动造成的，甲杯中整杯水变红的速度更快，说明甲杯中墨水扩散得快，可以得出结论，甲杯水温度比乙杯水温度高，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快，故AB正确，不符合题意； C．热量是过程量，不能用含有来描述，故C错误，符合题意； D．两杯水的质量相等，甲杯水温度较高，所以，甲杯水的内能比乙杯多，故D正确，不符合题意。 故选：C。 题型11 热传递的方向与条件 【典例1】质量和初温都相同的甲、乙两物体，乙的比热容大些，当它们放出相同的热量后，再立即把它们相互接触，不计热量损失和状态变化，则（　　） A．它们之间不发生热传递 B．甲向乙传递热量 C．乙向甲传递热量 D．以上情况均可能 【答案】C 【分析】解决此题要知道热传递发生的条件是要有温度差；放出相同的热量后，比热容小的物质降低的温度值大。 【解答】解：因甲、乙两个不同的物体的质量、初温度均相同，乙的比热容大些，所以当它们放出相同的热量后，乙降低的温度值比甲降低的小，所以乙的温度会高于甲的温度； 当它们接触后，温度高的乙会向温度低的甲传递热量。 故选：C。 【变式1】如图所示，甲、乙两个相同的杯子中分别装有温度不同的热水，其中甲杯中水的质量较小，且其上面的“白气”较浓。则关于两杯水，下列判断正确的是（　　） A．“白气”是热水蒸发出的水蒸气 B．甲杯中水分子无规则运动更剧烈 C．甲杯水的内能一定比乙杯大 D．若将两个杯子接触，则温度将从甲杯传递给乙杯 【答案】B 【分析】（1）白气是小水滴； （2）水温越高，蒸发越快，生成的水蒸气越多，上升后遇到冷空气液化的小水滴越多； （3）内能的大小与物体的温度和质量有关； （4）热传递的条件是两个物体必须存在温度差，热量从高温物体传给低温物体。 【解答】解：A、这里的白气是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故A错误； B、水温越高，蒸发越快，生成的水蒸气越多，上升后遇到冷空气液化的小水滴越多，白气越多，因而甲杯水温高，温度越高分子运动越剧烈，故B正确； C、内能的大小除了与物体的温度有关外，还和物体的质量有关，故C错误； D、热量从高温物体传给低温物体，传递的不是温度，故D错误。 故选：B。 【变式2】“淬火”是金属热处理工艺之一，即把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。当金属和水热传递停止时，说明它俩具有相同的（　　） A．温度 B．热量 C．比热容 D．内能 【答案】A 【分析】发生热传递的条件是存在温度差。 【解答】解：发生热传递的条件是存在温度差；当金属和水热传递停止时，说明它俩具有相同的温度，故A正确、BCD错误。 故选：A。 题型12 热传递改变物体的内能 【典例1】如图所示为目前流行的一种自热火锅。该自热火锅配有发热包，发热包的主要成分包括生石灰、活性炭、硅藻土和铝粉等。将发热包放到冷水中，生石灰与水产生化学反应，生成氢氧化钙，并放出大量的热，从而加热上层食物。下列有关自热火锅的说法错误的是（　　） A．食物加热时是通过热传递的方式使其内能增加的 B．食物在被加热的过程中，食物中所含有的热量增加 C．打开盒盖时会冒出“白气”，这是水蒸气液化形成的 D．食物被加热后的香味更浓郁，是因为分子热运动快慢与温度有关 【答案】B 【分析】（1）改变内能的方式包括做功和热传递； （2）热量是过程量，不能说含有； （3）物质由气态变为液态的过程叫做液化； （4）构成物质的分子总在不停地做无规则运动，运动的快慢与温度有关。 【解答】解：A、食物被加热的过程中，食物吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式使其内能增加，故A正确； B、热量是过程量，不能说含有，故B错误； C、“白气”是水蒸气遇冷液化形成的，故C正确； D、食物被加热后，香味更浓郁，这是因为分子热运动快慢与温度有关，故D正确。 故选：B。 【变式1】我国古代炼铁工业长期领先于世界，在西汉初年就掌握了木炭与铁矿石混合冶炼生铁的技术，如图所示的场景反映了古代炼铁的过程。下列说法正确的是（　　） A．温度高的铁水含有的热量多 B．加热铁矿石的过程中，固态的铁液化为液态的铁水 C．炼铁过程中，以热传递的方式使铁矿石的内能增大 D．铁水倒入模具凝固过程中，放出热量，温度降低 【答案】C 【分析】（1）热量是过程量，不能说含有； （2）物质由固态变为液态的过程叫熔化； （3）改变物体内能有两种方式：做功和热传递； （4）晶体凝固过程，温度不变，内能减小。 【解答】解：A、热量是过程量，不能说含有，故A错误； B、固态的铁熔化为液态的铁水，故B错误； C、炼铁过程中是通过热传递的方式使铁矿石内能增大的，故C正确； D、铁水倒入模具凝固过程中温度不变，放出热量，内能减小，故D错误。 故选：C。 【变式2】糖炒栗子是我国北方非常有名的美食，传统糖炒栗子的精髓在于砂石的导热和糖的焦香。关于糖炒栗子的制作，下列说法正确的是（　　） A．闻到糖炒栗子的香味体现了分子间存在斥力 B．砂石升温较快，是因为它的吸热能力强 C．刚炒出的栗子烫手是因为含有的热量多 D．炒制过程主要是通过热传递的方式增大栗子的内能 【答案】D 【分析】（1）不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象是分子不停地做无规则运动的体现。 （2）根据Q吸＝cmΔt分析； （3）热量是过程量，就是说，热量只存在于热传递或热交换过程中，只能说吸收或放出热量，热量传递等；热量不是状态量，不能说含有或者具有热量。 （4）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。 【解答】解：A、闻到糖炒栗子的香味是组成物质的分子不停地做无规则运动的结果，不能体现分子间存在斥力，故A错误。 B、砂石升温较快，根据Q吸＝cmΔt，说明砂石的比热容小，吸热能力弱，故B错误。 C、热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故C错误。 D、栗子炒制这一过程中主要是发生了内能的转移，因此是通过热传递的方式增加内能，故D正确。 故选：D。 题型13 做功改变物体的内能 【典例1】如图，小明将测温探头置于注射器内并密封，向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（　　） A．温度计示数变小 B．通过热传递改变气体内能 C．保持活塞不动，取下橡皮帽，温度计示数不变 D．撤去外力，活塞快速向右运动，温度计示数减小 【答案】D 【分析】做功可以改变物体的内能，外界对物体做功，物体内能增大，温度升高，物体对外做功，内能减小，温度降低。 【解答】解：AB、缓慢向左推动活塞并压缩气体做功，活塞的机械能转化为密封气体的内能，则密封气体内能一定增加，温度一定升高，所以数显温度计示数变大，故AB错误； C、保持活塞不动，取下橡皮帽，气体对外做功，内能减小，温度降低，故C错误； D、撤去外力，活塞快速向右运动，气体对外做功，内能减小，温度降低，温度计示数减小，故D正确。 故选：D。 【变式1】寒假期间，学校开展了“探寻文化根脉，定格春节记忆”活动，同学们分享了如图所示的照片。下列相关说法正确的是（　　） A．图甲中，刚出锅的汤圆很烫，是因为汤圆含有的热量非常高 B．图乙中，冷却后的红糖糍粑，其内能为零 C．图丙中，摩擦可点燃“擦炮”，是通过做功的方式，使其内能增大 D．图丁中，制作“糖画”过程中，糖先熔化后凝华 【答案】C 【分析】（1）热量是过程量，不能说含有； （2）一切物体都有内能，物体放出热量，内能减小； （3）改变内能的方式：做功和热传递； （4）物质由固态变为液态称为熔化，该过程吸热；物质由液态变为固态称为凝固，该过程放热。 【解答】解：A．刚出锅的汤圆很烫，是因为汤圆的温度高，热量是过程量，不能用含有描述，故A错误； B．冷却后的红糖糍粑温度降低，内能减小，但不会为零；故B错误； C．与盒子摩擦引燃的“擦炮”是通过做功的方式改变内能，是将机械能转化为了内能，故C正确； D．制作“糖画”时糖先熔化后凝固，故D错误。 故选：C。 【变式2】某物理老师在给学生讲过内能的相关知识后，为让学生有更直观的理解，他在学校操场进行了自制水火箭的演示实验。老师先向水火箭瓶内打气，当瓶内气压增大到一定程度时，水火箭向下喷水，获得升空动力（如图所示）。水火箭飞到最高点时，水火箭的降落伞打开，随后水火箭匀速下降。下列说法正确的是（　　） A．上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少 B．教学楼相对于正在升空的水火箭是静止的 C．水火箭匀速下降的过程中，重力不做功 D．水火箭匀速下降的过程中，机械能不变 【答案】A 【分析】（1）做功可以改变物体的内能，物体对外做功，内能减少，外界对物体做功，内能增加； （2）物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的； （3）力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离； （4）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；机械能＝动能+势能。 【解答】解：A、上升过程中，水火箭瓶内气体对水做功，自身内能减小，故A正确； B、水火箭升空过程中，如果以水火箭为参照物，与教学楼越来越远，教学楼在下降，故B错误； C、水火箭竖直匀速下降的过程中，重力的方向是竖直向下的，水火箭在竖直方向上移动了距离，故重力做功，故C错误； D、水火箭竖直匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，机械能是动能和势能的总和，所以机械能减小，故D错误。 故选：A。 题型14 温度、内能、热量的关系 【典例1】关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．内能小的物体可能将热量传递给内能大的物体 B．1kg的0℃的冰与1kg的0℃的水，内能相同 C．若某物体内能增加，该物体一定是吸收了热量 D．高温物体含有的热量比低温物体含有的热量多 【答案】A 【分析】（1）发生热传递的条件是存在温度差； （2）内能的大小与物体的状态、质量以及温度有关； （3）改变内能的方式有做功和热传递； （4）热量是指在热传递的过程中物体之间能量的转移的多少。 【解答】解：A、内能只能从高温物体转移到低温物体，所以物体可以将热量从内能小的物体传递给内能大的物体，故A正确； B、物体内能的大小跟物体的质量、温度以及状态有关，1kg的0℃的冰与1kg的0℃的水，内能不相同，故B错误； C、某物体温度升高，内能增加，可能吸收热量，可能外界对物体做功，故C错误； D、热量是指在热传递的过程中物体之间能量的转移的多少，不能说物体含有多少热量，故D错误。 故选：A。 【变式1】我国古代科技著作《天工开物》里记载了铸造“鼎”的方法：在油蜡上刻上图案，然后在油蜡的外面用泥土制成外壳，干燥之后，“外施火力炙化其中油蜡”，油蜡流出形成空腔，在空腔中倒入铜液，待铜液冷却后，“钟鼎成矣”。下列有关说法正确的是（　　） A．油蜡和铜都属于晶体 B．炙化油蜡是液化过程，需要吸热 C．铜液冷却成钟鼎是凝华过程，需要放热 D．铜液变成钟鼎的过程中，温度不变，内能减小 【答案】D 【分析】（1）晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点； （2）物质由固态变为液态的过程叫做熔化，熔化吸热； （3）物质由液态变为固态的过程叫做凝固，凝固放热； （4）晶体在凝固过程中，放出热量，温度不变，内能减小。 【解答】解：A、油蜡没有固定的熔点，是非晶体，铜有固定的熔点，是晶体，故A错误； B、炙化油蜡是由固态变为液态，属于熔化过程，需要吸热，故B错误； C、铜液冷却成钟鼎，由液态变为固态，是凝固过程，需要放热，故C错误； D、铜是晶体，在凝固过程中，放出热量，温度不变，内能减小，故D正确。 故选：D。 题型15 能量的转化与转移 【典例1】我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等 B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等 C．乙是“电能” D．丁是“化学能” 【答案】B 【分析】风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，据此分析。 【解答】解：由风力发电、存储、使用的过程可知，风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，因此，甲为电能、乙为化学能、丙为电能、丁为光能。甲和丙虽然都是电能，但电能在转化为化学能和化学能再转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为内能，因此，甲和丙的大小不相等。综上所述，B正确，ACD错误。 故选：B。 【变式1】学习《电流和电路》时，实践任务是：让LED灯亮起来。科技小组用手摇发电机让LED灯发光，其他小组的方法如图所示。从能量转化的角度分析，电能的来源与科技小组相同的是（　　） A．太阳能发电 B．温差发电 C．风车发电 D．水果发电 【答案】C 【分析】手摇发电机工作时，是通过人摇动（消耗机械能），使发电机产生电能，即机械能转化为电能。 【解答】解： A、（太阳能发电）：是将太阳能转化为电能，与科技小组的能量转化不同； B、（温差发电）：利用温度差，将内能转化为电能，与科技小组的能量转化不同； C、（风车发电）：风车转动（消耗机械能），带动发电机产生电能，是机械能转化为电能，与科技小组的能量转化相同； D、（水果发电）：利用水果中的化学物质发生反应，将化学能转化为电能，与科技小组的能量转化不同。 故选：C。 题型16 能量守恒定律 【典例1】中国古代玩具饮水鸟被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”，如图所示。它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量汽化后气压增大将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图乙；此时上下球连通气压相同，乙醚流回下球，恢复甲图状态，如此反复。则（　　） A．“饮水鸟”其能量转化过程不遵循能量守恒定律 B．既使没有能量补充，“饮水鸟”也不会停止运动 C．下球中乙醚汽化的过程，是通过热传递的方式改变了内能大小 D．“饮水鸟”将机械能转化为内能，使乙醚内能增加发生汽化现象 【答案】C 【分析】自然界中的能量转化和转移都遵循能量守恒定律； 【解答】解：A、“饮水鸟”的能量转化过程遵循能量守恒定律，故A错误； B、由题意知，“饮水鸟”与外界通过热传递发生了能量的转移，因此，如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动，故B错误； C、下球中乙醚汽化的过程，是通过热传递的方式改变了内能大小，故C正确； D、“饮水鸟”中乙醚通过热传递使内能增加，而不是通过将机械能转化为内能，故D错误。 故选：C。 【变式1】船闸是帮助船舶克服河流上因建坝（或天然）形成的水位差而安全通航的一种建筑物。我国举世瞩目的三峡大坝，上、下游水位差最高可达113m，船只通航就要依靠三峡船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共由5个闸室组成。如图所示是单闸室船闸的工作示意图，下列有关说法错误的是（　　） A．它工作时是利用了连通器原理 B．在图中所示的时刻，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，闸室的水位降低，机械能减小 C．闸室和下游水位持平时，水不再受到重力 D．船闸在工作过程中闸室中的水遵循能量守恒定律 【答案】C 【分析】（1）上端开口，下部连通的容器称为连通器，注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是相平的； （2）根据船闸的结构可判断其工作情况，机械能等于动能与势能之和，结合其影响因素可做出判断； （3）地面附近的一切物体都受到重力的作用； （4）自然界中能量的转化和转移都遵循能量守恒定律。 【解答】解：A、船闸工作时，闸室分别与上游和下游构成了连通器，利用了连通器原理，故A正确； B、由图可知，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，闸室和下游构成了连通器，闸室中水位下降，质量减小，则动能减小，重力势能减小，所以机械能减小，故B正确； C、闸室和下游水位持平时，水仍受到重力的作用，故C错误； D、船闸在工作过程中闸室中的水的能量不管如何转移或转化，均遵循能量守恒定律，故D正确。 故选：C。 题型17 内燃机的四个冲程 【典例1】光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【分析】分析光发动机的能量转化，然后与汽油机的能量转化进行比较即可。 【解答】解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。 故选：C。 题型18 内燃机工作循环的计算 【典例1】如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同 B．三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况相同 C．甲图为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 D．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为1200r/min 【答案】D 【分析】（1）改变物体内能有两种方式：做功和热传递。做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，做功实质是能量的转化，热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从一个物体的高温部分传到低温部分，其实质是能的转移； （2）对物体做功，物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能会减小； （3）根据气门和活塞的运动情况判断出甲图为哪一冲程，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能；图丙中将水的内能转化为瓶塞的机械能； （4）热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周。 【解答】解：A、三幅图所示的过程都是做功改变物体的内能，故A错误； BC、甲图是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能，内能增加；乙图将机械能转化为内能，内能增加；图丙中将水的内能转化为瓶塞的机械能，内能减小，所以三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况不相同，甲图能量转化与丙图不同，故BC错误； D、若该汽油机每秒可完成10个图甲（压缩）冲程，由于一个工作循环有一个压缩冲程，飞轮转2周，所以每秒可完成10个工作循环，每分钟可完成600个工作循环，飞轮转1200周，即飞轮转速为1200r/min，故D正确。 故选：D。 题型19 燃料热值的概念 【典例1】我国航天事业迅猛发展，科学家正在研制大功率液氢发动机，主要是因为氢燃料（　　） A．比热容大 B．密度小 C．热值大 D．内能大 【答案】C 【分析】单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，燃料的热值越高，在质量相同时，完全燃烧时放出的热量越多。 【解答】解：氢燃料有较大的热值，与质量相同的其它燃料相比，完全燃烧时可以放出较多的热量，所以这种发动机选用氢燃料。 故选：C。 【变式1】2024年5月7日，我国长征六号丙运载火箭顺利将海王星等4颗卫星送入预定轨道。为了确保火箭发射的安全，在发射塔下方建造水池，发射现场“雾气腾腾”。下列说法正确的是（　　） A．“雾气腾腾”是水蒸气太多造成的 B．火箭升空时外部隔热涂层发生液化，此过程吸热 C．建造水池主要是为了吸收火箭尾部喷出火焰的热量 D．火箭用液氢作燃料，是因为它含有的热量多 【答案】C 【分析】火箭发射时，高温火焰使水池中的水迅速蒸发，形成“雾气腾腾”现象，建造水池主要是为了吸收火箭尾部喷出火焰的热量，保护发射塔和周边环境，火箭用液氢作燃料，是因为它的热值大，火箭升空时外部隔热涂层发生汽化，此过程吸热。 【解答】解：火箭发射时，高温火焰使水池中的水迅速蒸发，形成“雾气腾腾”现象，建造水池主要是为了吸收火箭尾部喷出火焰的热量，保护发射塔和周边环境，火箭用液氢作燃料，是因为它的热值大，火箭升空时外部隔热涂层发生汽化，此过程吸热，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 题型20 热值的简单计算 【典例1】如图所示是用塑料瓶自制的火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒即刻飞出，关于此实验，以下分析正确的是（　　） A．酒精不能完全燃烧时热值变小 B．能闻到酒精的气味是因为分子间存在斥力 C．纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低 D．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程 【答案】C 【分析】（1）热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关； （2）不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散，这一现象说明一切物体的分子都在不停地做无规则运动；分子间同时存在引力和斥力； （3）对物体做功，内能增加、温度升高，物体对外做功，内能减小，温度降低； （4）做功改变内能的实质是能量的转化，物体对外做功是内能转化为机械能。 【解答】解： A、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故A错误； B、能闻到酒精的气味说明酒精分子在永不停息地做无规则运动，故B错误； C、气体对纸筒做功，纸筒飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，故C正确； D、燃气推动纸筒飞出去，将内能转化为机械能，而内燃机的做功冲程也将内能转化为机械能，因此燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故D错误。 故选：C。 题型21 热机的效率公式与计算 【典例1】内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　）（q汽油＝4.6×107J/kg） A．图中所示冲程是压缩冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3×108J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 【答案】A 【分析】（1）根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程； （2）根据Q放＝mq求出汽油机完全燃烧放出的热量，利用η求出汽油机做的有用功； （3）四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次； （4）根据分析得出结论。 【解答】解：A、由图可知，两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A正确； B、汽油机做的有用功为： ，故B错误； C、该汽油机飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误； D、根据可知，汽油机消耗的燃料越少，燃料完全燃烧释放的热量越少，做的有用功未知，故效率不一定越高，故D错误。 故选：A。 过 关 验 收 1.小明把组成物质的粒子从大到小进行排序，正确的是（　　） A．原子核、原子、电子 B．原子、电子、原子核 C．电子、原子核、原子 D．原子、原子核、电子 【答案】D 【分析】物质是由分子或原子组成的，原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的。原子核由质子和中子构成，其空间尺度大于电子。 【解答】解：物质是由分子或原子组成的，原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的。原子核由质子和中子构成，其空间尺度大于电子。所以微观粒子按空间尺度由大到小排序为原子、原子核、电子。 故选：D。 2．人类对物质结构的探索永无止境，科学研究发现任何物质都是由微小粒子——分子、原子构成的，分子直径约为（　　） A．0.1nm B．0.1mm C．0.1cm D．0.1m 【答案】A 【分析】任何物质都是由极其微小的粒子组成的，这些粒子保持了物质原来的性质，该粒子叫分子，分子的直径大约为10−10m。 【解答】解：分子的直径大约为10−10m，合0.1nm，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 3．如图表示某晶体的物态变化过程，其中甲、乙、丙分别表示三种物态。下列分析正确的是（　　） A．甲为气态 B．甲→乙的过程需要放热 C．乙→丙的过程与露珠形成过程相同 D．BC段对应的温度为该晶体的熔点 【答案】D 【分析】（1）物质的三态是指：固态、液态、气态。 固态物质：分子排列紧密，分子间有强大的作用力。固体有一定的形状和体积； 液态物质：分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体的小；液体没有确定的形状，具有流动性； 气态物质：分子极度散乱，间距很大，并以高速向四面八方运动，粒子间的作用力极小，易被压缩，气体具有很强的流动性。 （2）物质由固态变为液态的过程叫熔化；物质由液态变为固态的过程叫凝固；物质由液态变为气态的过程叫汽化；物质由气态变为液态的过程是液化；物质由固态直接变为气态的过程叫升华；物质由气态直接变为固态的过程叫凝华。熔化、汽化和升华吸收热量，凝固、液化和凝华放出热量； （3）晶体熔化或凝固过程中温度保持不变，同一种晶体的熔点和凝固点相同。 【解答】解：由图知，甲图中分子相距最近，分子排列规则，分子间的作用力最大，既不易被压缩，也不容易被拉伸，所以是固态分子的排列方式； 乙图中分子相距较近，分子排列杂乱，分子间的作用力较弱，是液态分子的排列方式； 丙图中分子相距最远，分子无固定排列，分子间的作用力最弱，是气态分子的排列方式。 A、由上分析知，甲为固态，故A错误； B、甲→乙是固态变为液态的熔化过程，需要吸收热量，故B错误； C、乙→丙是液态变成气态的汽化过程；露珠是水蒸气遇冷形成小水滴的液化过程，故C错误； D、BC段表示物体吸热或放热的温度保持不变，状态发生改变的晶体熔化（或凝固）过程，此时的温度叫晶体的熔点（或凝固点），故D正确。 故选：D。 4．热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题。下列提高炉子效率的措施中，不正确的是（　　） A．把煤磨成粉，用空气吹进炉膛 B．用各种方法加大受热面 C．把煤粒在炉膛里吹起来燃烧 D．把炉子密封起来不与空气接触，尽量减小热量损失 【答案】D 【分析】提高炉子效率的途径主要是使燃料燃烧更充分和减少热量损失，把煤磨成粉或吹起燃烧能增大燃料与空气的接触面积使燃烧更充分，加大受热面能减少废气带走的热量，而燃烧需要氧气，密封炉子隔绝空气会导致燃料无法燃烧，不能提高炉子效率。 【解答】解：A．把煤磨成粉，用空气吹进炉膛，可以增大煤与空气的接触面积，使燃料燃烧更充分，从而提高炉子的效率，故A正确，不符合题意； B．用各种方法加大受热面，可以使被加热物体吸收更多的热量，减少废气带走的热量损失，从而提高炉子的效率，故B正确，不符合题意； C．把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以增大煤与空气的接触面积，使燃料燃烧更充分，从而提高炉子的效率，故C正确，不符合题意； D．燃烧需要氧气，把炉子密封起来不与空气接触，燃料将无法燃烧，不仅不能提高效率，反而无法利用燃料的内能，故D错误，符合题意。 故选：D。 5．下列生活中的相关数据，最接近实际的是（　　） A．体育考试跳绳的长度约为2.5m B．地球到太阳的距离约为1.496×105m C．记时用的电子秒表电能的利用率可以达到100% D．中学生正常步行1km的时间约为3600s 【答案】A 【分析】首先要对相关物理量有个初步的认识，不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要经过简单的计算，有的要进行单位换算，最后判断符合要求的是哪一个。 【解答】解： A．中学男生的身高约1.7m，体育考试跳绳的长度比中学男生的身高长，约为2.5m，故A正确； B．地球到太阳的距离较大，约为1.496×105km，故B错误； C．能量转化的过程中会有能量损耗，记时用的电子秒表电能的利用率不可能达到100%，故C错误； D．中学生步行的速度约1m/s，中学生正常步行1km的时间约为 故D错误。 故选A。 6．重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。空白处的能量形式是 　机械能　 。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。储能系统将2个质量均为3×104kg，重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为1.44×107J，则该过程的发电效率是 　80%　 。 【答案】机械能；80%。 【分析】（1）机械能包括动能和势能； （2）发电效率η，求出发电的效率。 【解答】解：（1）重物被提升，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，因此将电能转化为机械能储存起来； （2）2个重物的重力为：G＝mg＝2×3×104kg×10N/kg＝6×105N， 重力储能系统对重物做的功为：W′＝Gh＝6×105N×30m＝1.8×107J， 重力储能系统放下重物发电的效率为： 。 故答案为：机械能；80%。 7．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．这是一台“永动机” B．转轮转速越快输水做功功率越大 C．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮 D．高转筒车利用水能的方式和如今水力发电是不同的 【答案】B 【分析】（1）永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器。在历史上，永动机一直被人们讨论和研究。这种机械是不可能制造出来的，原因是违反能量守恒定律。 （2）转轮转速越快，相同时间内输水做功越多，则功率越大。 （3）上、下两个转轮在转动时，它们的轴始终是固定不动的，是定滑轮。 （4）高转筒车利用水能的方式和如今水力发电是相同的，都是由水的机械能转移给水轮机。 【解答】解：A、这一装置在工作时，存在摩擦和空气阻力，不是一台“永动机”，故A错误； B、转轮转速越快，相同时间内输水做功越多，则功率越大，故B正确； C、上、下两个转轮在转动时，它们的轴始终是固定不动的，不符合动滑轮的特点，里面不存在动滑轮，故C错误； D、高转筒车利用水能的方式和如今水力发电是相同的，都是由水的机械能转移给水轮机，故D错误。 故选：B。 8．我国是新能源汽车生产大国，现在的电动汽车都有能量回收功能，刹车和减速时可以将车辆的动能再次转化为电能，这一过程中利用的物理原理是　电磁感应　 。有人认为“既然电能和动能之间可以互相转化，这样的电动汽车应该可以不用充电，一直行驶。”你认为此观点　不正确　 （填“不正确”或“正确”），理由是　在能量转化和转移过程中存在能量损耗，不可能实现能量的完全转化和循环利用　 。 【答案】电磁感应；不正确；在能量转化和转移过程中存在能量损耗，不可能实现能量的完全转化和循环利用 【分析】根据电磁感应原理、能量守恒分析。 【解答】解：当电动汽车刹车和减速时，电机处于发电状态，电机的线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，将车辆的动能转化为电能储存起来，这正是电磁感应现象的应用；在能量转化和转移过程中，不可避免地会存在能量损耗。例如，在动能转化为电能过程中，电机等部件存在电阻，会有一部分电能转化为内能散失掉；在电能转化为动能驱动汽车行驶过程中，也会因为机械摩擦等因素产生能量损耗，不可能实现能量的完全转化和循环利用，所以电动汽车不能不用充电一直行驶。 故答案为：电磁感应；不正确；在能量转化和转移过程中存在能量损耗，不可能实现能量的完全转化和循环利用。 学科网（北京）股份有限公司 $第05讲 内能 内能的利用 内 容 导 航 知识点1 热量 比热容 知识点2 分子动理论的初步知识 知识点3 内能 知识点4 热机 热机的效率 知识点5 比较不同物质的吸热情况 知识点6 跨学科实践:制作简易热机模型 知识点7 热量、热机效率的计算 题型1 比较不同物质吸热的情况 题型2 利用比热容解释生活中的现 象 题型3 水的比热容特点及其实际应用 题型4 比热容的计算公式 题型5 比热容的比例计算 题型6 比热容的图像 题型7 分子的热运动 题型8 扩散现象 题型9 分子间有间隙 题型10 影响内能大小的因素 题型11 热传递的方向与条件 题型12 热传递改变物体的内能 题型13 做功改变物体的内能 题型14 温度、内能、热量的关系 题型15 能量的转化与转移 题型16 能量守恒定律 题型17 内燃机的四个冲程 题型18 内燃机工作循环的计算 题型19 燃料热值的概念 题型20 热值的简单计算 题型21 热机的效率公式与计算 知 识 点 通 关 知识点1 热量 比热容 1.热量 (1)加热水的过程就是热传递的过程。热传递过程中,传递能量的多少叫作热量(Q),热量的单位是焦耳(J)。 (2)热量是能量转移多少的量度,是一个过程量,它存在于热传递的过程中,只有发生了热传递,有了能量的转移,才能讨论热量问题,离开热传递谈热量也就没有了意义。 (3)热量只能用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述,不能说某物体含有或具有多少热量,只能说物体吸收或放出了多少热量。 (4)不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同。 2.比热容 (1)比热容的物理意义:反映了物质的吸(放)热本领。比热容大的物质,吸(放)热本领强;比热容小的物质,吸(放)热本领弱。 (2)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的温度乘积之比叫做这种物质的比热容,用符号c表示。 (3)定义式:。 (4)单位:焦耳每千克摄氏度,符号是:J/(kg ),比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 (5)水的比热容及意义:水的比热容是4.2 103J/(kg ),表示的物理意义是:1kg水温度每升高1 吸收的热量是4.2 103J。 (6)一些常见物质的比热容 (7)特点:比热容是反映物质自身性质的物理量,是物质的一种特性,只与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质,比热容一般不同。 (8)水的比热容较大的应用 ①做传热介质:水作冷却剂、早春灌水护苗,汽车发动机常用水作冷却剂。 ②调节温度:内陆地区温差比沿海地区大,湿地公园利用水调节气温。 (9)比热容的应用 ①比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量,在相同条件下不同的物质吸收(或放出)相同的热量,物体的温度不同,比热容小的温度变化大。例如,夏天,阳光照在海上,尽管海水吸收了许多热量,但是由于它的比热容较大,所以海水的温度变化并不大,海边的气温变化也不会很大。而在沙漠,由于沙石的比热容较小,吸收同样的热量,温度会上升很多,所以沙漠昼夜温差很大。 ②相同质量的不同物质,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量不同,比热容大的吸收(或放出)的热量多,正是由于这一特性,自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。例如,培育秧苗时,为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏,常在傍晚往农田里灌水,就是因为水的比热容大,在夜间温度降低时水放出的热量多,从而达到防冻的目的。 3.热量的计算 (1)物质吸热时热量的简单计算:Q吸=cm(t-t0)或Q吸=cm t; (2)物质放热时热量的计算:Q放= cm(t0-t)或Q放=cm t。 (3)公式中c表示物质的比热容,m表示物质的质量。to表示物质的初温,t表示物质的末温,(t-t0)和(t0-t)分别表示物体吸热时升高的温度和物体放热时降低的温度,即表示物体吸(放)热时温度的变化量。若温度的变化量用 t表示,那么吸、放热公式可统一表示为Q=cm t 。 知识点2 分子动理论的初步知识 1.物质的构成 (1)物质的构成:常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。 (2)分子的大小:分子的直径很小,通常以10-10m来量度,肉眼看不见。 2.分子热运动 (1)物质的扩散 分子很小,我们不能用肉眼观察到分子运动情况,但可以通过分子构成的物体的宏观表现来反映分子的情况。 气体扩散实验 液体扩散实验 固体扩散实验 实验 操作和现象 在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮,抽去玻璃板后,无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起,最后颜色变得均匀 在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后,清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊,静待几周后颜色变得均匀 把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起,在室温下防止五年后在将它们切开,发现它(北京)股份有限公司 $