第12章 内能与热机(章节拔尖攻略)-【通成学典】2026-2027学年九年级上册物理拔尖特训(沪粤版·新教材)

第十二章 内能与热机 国知识体系构建 整合章节要点，搭建框架 单位质量的某种物质温度升高（或 概念降低)1℃所吸收（或放出）的热量 物体内所有分子动能 单位J/(kg·℃) 与分子势能的总和 概念 影响 意义反映不同物质的吸、放热本领大小 温度、质量、状态等 因素 内能 比热容 Q 公式c=m 改变 做功和热传递 方式 物体在升温时 吸收的热量 物体在热传递过程 Q级=cm(t2t) 热量 热量的计算 中内能改变的多少 概念 物体在降温时 放出的热量 Q放=cm(t,-t) 某种燃料完全燃烧时 内能与 所放出的热量与燃料 热机 一个工作循环 质量（或体积）之比 概念 由吸气、压缩、 压缩 机械能转 热值 做功、排气四个 冲程 化为内能 q=m或q=立 公式 汽油机 冲程组成 做功 冲程 内能转化 热机 为机械能 公式 7 W有题X100% Q妆 热机效率 提高途径 使燃料尽可能充分 燃烧、减少摩擦等 P幻高频考点突破 聚焦高频考点，各个击破 考点一内能 可应练习 解读]近年来中考对“改变内能的方式”考查趋于 1.[2025武汉东西湖期末]关于内能的变 化，下列说法正确的是 () 基础且灵活。常结合生活实例（如搓手取暖、打气简 A.冬天用热水袋取暖，人体感觉暖和，热 升温)以选择题形式出现，需理解两者在改变内能上 水袋的内能逐渐增大 是等效的。 B.小孩在滑梯上匀速滑下的过程中，小 典例1夏季，广西气温很高，在高速公路服务区内， 孩的臀部内能减少，滑梯的内能增加 一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行 C.火箭从地面向上发射过程中，火箭外 驶过程中，通过 的方式增加轮胎的内能，使轮 壳和大气摩擦后内能逐渐增大 D.子弹击中一块木板后温度升高，子弹 胎的温度 ;轮胎停在水中，通过 的 的内能增大，木板的内能减小 方式减少内能，降低温度，以保证行车安全。 解析：汽车在高速行驶过程中，通过与路面摩擦做功 增加了轮胎的内能，使轮胎的温度升高；轮胎停在水 6 第十二章内能与热机 中，放出热量，通过热传递方式减少内能，降低温度， 以保证行车安全。 答案：做功升高 热传递 小结 看内能改变过程中，是否有“力”的作用和“运动”。有， 则通常涉及做功；没有，只是因温度差而发生，则是热传递。 考点二温度、内能、热量之间的联系 对应练习 [解读]温度、内能与热量的辨析是中考高频易错 2.[2025大连期未]关于温度、热量和内 能，下列说法正确的是 () 点。近几年考题多为选择、填空形式，结合生活实例 A. 物体的温度越高，含有的热量越多 (如加热、冷却过程)，重点考查三者的区别与动态联 B.热量总是从内能多的物体转移到内能 系。尤其强调“内能变化，温度不一定变化”（如熔 少的物体 化)，以及“热量是过程量”。 C.物体吸收热量，内能增大，温度不一定 典例2[2025烟台莱阳期末]课本中有许多包含 升高 “热”字的物理名词，但其含义各不相同，主要有温 D.温度高的物体内能大，温度低的物体 度、热量、内能等含义。请写出下面几种情形中“热” 内能小 字的含义：（选填“温度”“热量”或“内能”） (1)“热传递”，其中的“热”是指 d (2)“今天真热”，其中的“热”是指 (3)“热机”，其中的“热”是指 0 解析：(1)热传递是热量从高温物体转移到低温物 归纳总结 体，或者从物体的高温部分转移到低温部分的过程。 内能和温度是物体本身就具有的，热 (2)“今天真热”这句话是在描述环境的冷热程度， 量伴随着热传递而存在；内能和温度都是 也就是物体的温度高低，所以这里的“热”指的是温 状态量，热量则是过程量，物体吸收热量， 度。(3)热机是利用内能来做功的机械，比如蒸汽 内能增加，温度可能不变；物体温度升高， 机、内燃机，它们都是将燃料燃烧产生的内能转化为 内能一定增加，可能没有吸收热量。内 机械能，所以这里的“热”指的是内能。 能、温度和热量既有密切联系，又有本质 区别。 答案：(1)热量(2)温度(3)内能 小结 (1)温度不高内能大，质量、物态影响它。(2)热量只 说传和收，不能说有和含有。(3)内能增减两途径，做功、 传热都可行。 考点三热值与比热容 [解读]近几年考题侧重概念辨析、公式计算(Q mq,Q=cm△t)及结合生活（如燃料选择、冷却或加 热现象)的应用。常以实验探究、综合计算题形式出 现，考查理解和数据处理能力。 物理（沪粤版）九年级 典例3合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为 网应练习 宝。在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140kg燃 3.已知水的比热容是4.2X103J/(kg·℃)， 料油。在一个标准大气压下，若这种燃料油的热值 现用两个相同的电热器给质量均为2kg 为4.0×10J/kg,某城镇每天产生50t生活垃圾， 的液体甲和水加热，它们的温度随时间的 若这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧，已知c水= 变化关系如图所示。根据图像可知：甲的 4.2×103J/(kg·℃)，p水=1.0×103kg/m3。下列 比热容是 J/(kg·℃)。液化石 说法正确的是 ( ) 油气的热值是8.0×107J/kg,它的物理 A.这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热 意义是 量为2.8×101°J 若在一标准大气压下，用 250g的液化石油气，给50kg、20℃水加 B.这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热 热，则水温升高 ℃。（不计热损失） 量为2.8×102J 温度/℃ C.这些热量的30%被500m3初温为30℃的水吸 80 60 收，则水温能升高到70℃ 40 D.这些热量的30%被500m3初温为30℃的水吸 20 收，则水温能升高到40℃ 5101520时间/mim 解析：50t生活垃圾“榨”出的燃料油的质量m燃料= 50×140kg=7000kg,这些垃圾“榨”出的燃料油完全 燃烧释放出的热量Q微=mq=7000kg×4.0× 10'J/kg=2.8×101J,故AB错误；水吸收的热量 归纳总结 Q段=Q放×30%=2.8×101J×30%=8.4X1010J, ①系统与外界无热量交换： 条件 500m3的水的质量m水=p水V水=1.0×103kg/m3× ②一个物体吸热，一个物体放热 500m3=5×10kg,由Q吸=cm△1可得水升高的温度 高温物体放出的热量Q-c,m,(-t) 吸热、 △t= Q吸 8.4×101°J 放热 低温物体吸收的热量Qc,m(tt,) c水m求=4.2X103J/kg·℃)X5X10kg (t是末温，t1、t2是初温) 40℃，水的末温t=t。+△t=30℃+40℃=70℃， 热平衡 当两个物体温度相同时， 故C正确，D错误。 方程 定有Q做=Q我 答案：C 小结 对比项目 热值 比热容 反映物质吸热或放 反映燃料完全燃烧 物理意义 热能力强弱，描述温 时放热本领的大小 度改变的难易程度 定义式 9- Q放 Q n m·△l 计算公式 Q放=q（或Q放= Q吸=cm(t-to) Vq) Q放=cm(t0一t) 8 第十二章内能与热机 考点四热机 [解读]热机是中考基础考点，常以填空和选择形式 出现，综合性较强。命题常结合汽车行驶等实际情 境，要求运用公式进行计算，并分析能量流向（如废 气、摩擦损耗)。其中，将热机效率与速度、功率、热 值等结合的力学综合计算是最高频的考查模式。 典例4如图所示是某单缸四冲程汽油机工作的四 对应练习 个冲程示意图，该汽油机的效率是25%，汽油的热 :4.如图A所示，迅速来回拉动绳子，可以 值为4×10J/kg,下列说法正确的是 看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量 转化相当于图B中的 (选填“甲” “乙”“丙”或“丁”)冲程能量转化过程。若 图B中的四缸四冲程柴油机中某一缸的部 分参数如表所示，1s内该缸对外做功 次，在每个做功冲程里该单缸对 外做功 丙 (典例4图) A.该汽油机的四个冲程正确的工作顺序是乙 丁→甲→丙 B.通过改善汽油机结构，可将其效率从25%提升到 甲 乙丙 100% 活塞行程 10cm C.若该汽油机飞轮转速为3600r/min,则1s内完 转速 3000r/min 成120个冲程 输出功率 25 kW D.该汽油机工作时吸入100g汽油可输出1×105J 效率 的有用功 解析：图甲是压缩冲程，图乙是吸气冲程，图丙是排 气冲程，图丁是做功冲程，所以，该汽油机的四个冲 程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙，故A错误： 汽油机工作过程中有能量损耗，效率不可能达到 100%,故B错误；汽油机的转速是3600r/min,即 60/s,因一个工作循环，飞轮转两圈，对外做功一 次，所以，该汽油机每秒可以做功30次，完成120个 冲程，故C正确；100g汽油完全燃烧放出的热量 9 物理（沪粤版）九年级 Q放=mq=0.1kg×4×102J/kg=4×105J,汽油机 的效率是25%，则所做的有用功W有用=Q微=25%× 4×106J=1×106J,故D错误。 答案：C 小结 (1)口诀：吸压做功排，循环不停歇；压缩机转内，做 功内转机。(2)汽油点火靠火花，柴油压燃温度高。热机 效率小于1，废气带走最多热。 食综合素养提升 强化综合运用，融会贯通 1.[2025忻州段考]小光和小亮就如图话题进行了思考和讨论，小光决定通过手焐增大铁 屑的内能，小亮决定通过振荡方式增大铁屑的内能，以下分析正确的是 （) A.小光所用的方法，温度从手传递到了铁屑 B.当小光的手和铁屑所含内能相同时，热传递就会停止 C.从内能改变方式来看，小亮的方法和钻木取火是相同的 D.小光和小亮的方法对改变铁屑的内能是不等效的 0/J 究竟用什么 方法改变了 铁屑的内能？ m/kg (第1题图) (第2题图) 2.[2025衡水枣强段考]甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量关系的图像如图所 示。下列分析正确的是 () A.甲燃料的热值大于乙燃料的热值 B.燃料燃烧放出的热量只与质量有关 C.完全燃烧两种燃料，甲燃料放出的热量更多 D.甲燃料没有完全燃烧时，其热值会减小 3.[2025六安金寨期未]依据表格中的数据，下列说法正确的是 物质 水 煤油 砂石 比热容c儿J·(kg·℃)-1门 4.2×103 2.1×103 约0.92×103 A.一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小 B.水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多 C.水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J D.质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多 10 第十二章内能与热机 4.[2025运城段考]粮食安全是国家安全的重要基础。如图甲是收割机正在收割小麦的场 景。收割机发动机多为柴油机，其能量流向图如图乙所示，下列说法正确的是() 机械摩擦机械散热废气带走 耗能6%耗能28%热量31% 燃料完全燃烧 有用 放出的能量100% 机械能 分 乙 (第4题图)》 A.该柴油机的效率为35% B.柴油机做功冲程中燃气的内能增大 C.增加柴油机部件的摩擦可以提高热机效率 D.柴油机比汽油机的效率高，所做的有用功更多 5.[2025周口期未]把凉的盒装奶放入盛有热水的保温桶中，它们的温度随时间变化的图 像如图所示，已知奶与热水的质量相同，则其中 (选填“甲”或“乙”)代表奶的温 度变化的图像。若不考虑热损失，则甲、乙的比热容之比为 801温度/C 60 40 20 0 468时间/mim (第5题图) 6.[2025西安雁塔校级期未]一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其w-t图 像如图所示，在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m。求： (1)在0~10s内汽车的平均速度。 (2)若汽车在行驶过程中所受阻力f恒为4000N,汽车匀速行驶5min牵引力所做 的功。 (3)若发动机的能量转化效率为40%，(2)中牵引力所做的功需要燃烧汽油的质量。（已 知汽油的热值q汽油=5×10J/kg) v/(m's) 20 0 10 t/s (第6题图) 11物理（沪粤版）九年级 率的方法：增加物重以增大有用功和减小动滑轮的重力以 减小额外功。 第十二章 内能与热机 [高频考点突破] ①C热水袋取暖是利用热传递，内能从热水袋转移到手 上，热水袋的内能逐渐减小，故A错误；小孩在滑梯上匀速 滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦，将一部分机械能转化为 内能，故小孩的机械能减少，内能增加，故B错误：火箭从 地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越 高，其内能增大，故C正确：子弹击中一块木板后，子弹和 木块的温度都升高，此时消耗了子弹的机械能，转化为子 弹和木块的内能，子弹和木板的内能都增大，故D错误。 故选C。 ②C热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多少 热量”，故A错误；热传递过程中，内能总是从温度高的物 体向温度低的物体转移，或者是从物体的高温部分向低温 部分转移，而不是从内能多的物体向内能少的物体转移， 故B错误；物体吸收热量温度不一定升高，如晶体熔化时， 吸收热量，温度不变，故C正确；内能的大小与物体的质 量、温度、状态有关，仅凭温度的高低不能判断物体内能的 大小，故D错误。故选C。 ③2.1×1031kg液化石油气完全燃烧放出的热量是 8.0×10J80 〔解析)质量相同的液体甲和水升高相同的温度需要吸收 的热量关系为Q水服=2Q甲服。由热量计算公式Q=cm△t 得c=品所以cg=2:又因为c*=42X 103J/(kg·℃)，所以c甲=2.1×103J/(kg·℃)。液化石 油气的热值为8.0×10J/kg,表示的物理意义是1kg液化 石油气完全燃烧放出的热量是8.0×10J;由题知，m气= 250g=0.25kg,q=8.0×10J/kg,250g液化石油气完全 燃烧放出的热量Qm=m气g=0.25kg×8.0×10J/kg= 2×10J,不计热损失，则Q=Q粒=2×10J,水的质量 m=50kg,由Q=cm△t可得水的温度变化量△t= Q吸 2×10J ≈95℃，在一标准大 c水m4.2X103J/(kg·℃)×50kg 气压下，水的沸点为100℃，并且沸腾时水的温度不变，由 于20℃+95℃>100℃，所以水吸热后，末温为100℃，而 水的初温为20℃，所以水的温度升高了△′=100℃ 20℃=80℃. 4乙251000 〔解析)图A塞子被顶出的过程是内能转化为机械能的过 程，其能量转化和内燃机的做功冲程相同；对比图B的四 48 个冲程，乙冲程进、排气门同时关闭，活塞向下运动，所以乙 冲程是做功冲程，故塞子被顶出过程的能量转化相当于图 B中乙冲程的能量转化过程。从表格数据可知，飞轮每分 钟转3000圈，则每秒转50圈，因为飞轮每转2圈，做功 1次，故柴油机单缸每秒做功25次；因为柴油机单缸的功 率为25kW,所以每个做功冲程里该单缸对外做功W一 P1=25000W×25s=1000J。 [综合素养提升] ①C小光用手焐容器，热量会从手转移到容器上，是通过 热传递的方式改变铁屑的内能，故A错误；当小光的手和 铁屑温度相同时，热传递就会停止，故B错误；小亮通过振 荡方式增大铁屑的内能，是通过做功的方式改变铁屑的内 能，钻木取火是通过做功的方式改变物体的内能，两种方 式相同，故C正确：小光和小亮的方法对改变铁屑的内能 是等效的，故D错误。故选C。 ②A由图可知，取相同质量时，Q>Q2,根据g=Q可 m 知，9甲>q乙，即甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A正 确；由图像可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成 正比，则燃料完全燃烧放出的热量越多，其质量一定越大， 不同燃料燃烧放出的热量越多，其质量不一定越大，故B 错误；由图可知，完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的 热量更多，故C错误；燃料的热值是燃料的特性，与燃料是 否完全燃烧无关，所以燃料若不完全燃烧，热值不会改变， 但放出的热量会变少，故D错误。故选A。 ③D比热容是物质的一种特性，与质量无关，一杯水倒 出一半，杯内剩余水的比热容不变，故A错误；由表格数据 可知，水的比热容大于砂石的比热容，由△-Q可知，水 cm 和砂石放出相等热量，由于质量关系未知，所以无法比较 降低的温度关系，故B错误；由表格数据可知，水的比热容 为4.2×103J/(kg·℃)，它表示1kg的水温度每升高（或 降低)1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×10J,故C错误； 由表格数据可知，水的比热容大于煤油的比热容，由△= Q:可知，质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度 cm 升高得较多，故D正确。故选D。 ④A由图乙可知，有用机械能占比为100%一6%一 28%一31%=35%，因此效率为35%，故A正确；柴油机做 功冲程中，内能转化为机械能，燃气的内能减小，故B错 误；增加部件的摩擦会导致机械摩擦损耗的能量增多，有 用机械能占比减小，热机效率会降低，故C错误；柴油机效 率比汽油机高，指的是能量的利用率更高，但有用功的多 附：答案与解析 少还与燃料完全燃烧放出的总能量有关，效率高不等于有 接连接起来，灯泡I发生短路现象。 用功多，故D错误。 ③C由图知，闭合开关S,、S2,两灯并联，电流表串联在 ⑤乙2：1 灯L2的支路上，则电流表测量通过L。的电流，故AB错 〔解析)两个物体的温度不同时，发生热传递，即能量从温 误；因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，只断 度高处转移到温度低处，热水的温度高，奶的温度低，发生 开开关S时，灯L不能发光，灯L2仍正常发光，故C正 热传递后，热水和奶的温度相同，故乙为奶的温度变化图 确：电压表并联在灯L,的两端，电压表发生断路，灯L,不 像；若不考虑热损失，Qs=Q煎，c奶m△t,=c水m△t2,所以 会熄灭，故D错误。 C奶=2_80℃-60℃1 ④B为了得到普遍规律，本实验应换用不同规格的小灯 C水 △t,60℃-20℃=2，故c甲：cz=2:1。 泡，反复测多组电流值，①错误，③正确；之所以得出通过两 6解：(1)由题知，在0~10s内汽车通过的路程s= 支路的电流相等，是因为选用的灯泡的规格相同，器材太 20m,则在0~10s内汽车的平均速度二冫=120四 特殊，得出的结论有偶然性，④错误；两灯并联，根据并联电 10s 路各支路互不影响，实验中若一个小灯泡的灯丝断了，另 12m/s(2)由图可知，汽车做匀速直线运动的速度v'= 一个小灯泡还能发光，②正确。 20m/s,5min通过的路程s'='t'=20m/sX5×60s= ⑤C若电路正常，分析电路图可知，当开关S闭合时，R, 6000:此时汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力 与R2是串联的，电压表V,测量电源电压U,电压表V2测 是一对平衡力，大小相等，即F=f=4000N,则牵引力所 量R2两端电压U2,由串联电路的电压特点可知U=U,十 做的功W=Fs'=4000N×6000m=2.4×10J(3)已 U2。两电压表指针位置相同，所以V,使用0~15V量程， W 知发动机的能量转化效率7=40%，由”= ·×100%可 Q 分度值为0.5V,读数为6V;电压表V使用0~3V量程， 得，汽油完全燃烧放出的热量Qm”-24X10」-6× 分度值为0.1V,读数为1.2V,所以R2两端电压为 7 40% 1.2V,故A、B错误；若电路故障是R,短路，则V和V2 10J,由Q粒=mg可得燃烧汽油的质量m= Q拉 都测量电源电压，闭合开关后，V,和V2的指针位置会完 I汽浊 全一样，故C正确；若电路故障是R2短路，则电压表V2的 6×10J=1.2kg 示数为0，闭合开关后，V,和V2的指针位置不会完全一 5×107J/kg 样，故D错误。故选C。 第十三章 简单电路 [综合素养提升] [高频考点突破] ①C头发易飞起、打结是因为摩擦起电，是头发之间带了 ①B验电器是利用同种电荷相互排斥的原理，验电器A 同种电荷，同种电荷相互排斥引起的，塑料梳子摩擦时容 两个金属箔片带同种电荷，故A错误：毛皮摩擦过的橡胶 易起电，而牛角梳不容易摩擦起电，同时还有隔离静电的 棒带负电，该橡胶棒去接融验电器A时，验电器A也会带 作用，且C梳子的齿稀疏，更容易梳透头发，不容易打结， 负电：用带绝缘柄的C棒同时接融两个验电器的金属球 故C符合题意，ABD不符合题意。 时，验电器A上的电子向验电器B转移，故B正确；毛皮摩 2C因电流只能从电源的正极流出，由电源的负极流入； 擦过的椽胶棒带负电，故电子是由毛皮转移到橡胶棒，故C 假设ab间是电源，a为电源的正极，b为电源的负极，cd间 错误：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，同种电荷相互排斥，所 为用电器，此时电流从a出发，经cd间的用电器回到负 以当橡胶棒靠近带负电荷的轻小物体时，会相互排斥，故D 极，电路中原有的两灯泡会发生短路，故这样可以组成电 错误。 路并符合题目中所标的电流方向；假设cd间是电源，c为 ②SSS、SL 电源的正极，d为电源的负极，αb间为用电器，故此时电流 〔解析)要使灯泡L和L组成串联电路，电流从电源正极 从c出发，经αb间的用电器回到负极，电路中原有的两灯 出发后依次经过灯泡L和L,则应闭合开关S,;要使灯泡 泡仍会发生短路，故这样也可以组成电路并符合题目中所 L和L组成串联电路，电流从电源正极出发后依次经过 标的电流方向，故上述两种情况都可以。故选C。 灯泡I和L2,则应闭合开关S,:要使灯泡L1和L2组成并 ③C由题意可知，三种方式中任意一种都能解锁手机，即 联电路，且L发光，则L,和L2的两端分别连在一起，电 任意闭合一个开关均能使灯泡亮起，说明三个开关能独立 流经I后分别流经两盏灯泡回到电源的负极，故应闭合 工作，互不影响，故三个开关是并联的，再与灯泡串联，故C 开关S、S;当开关S、S、S都闭合时，导线把L两端直 符合题意，ABD不符合题意。故选C。 49