資源簡介

一、分子的熱運動與內(nèi)能
分子運動論觀點認為：物質(zhì)是由大量微觀粒子(包括分子、原子和離子)構(gòu)成的。這些微觀粒子都在不停地做無規(guī)則運動即熱運動。微觀粒子之間有間隔，微觀粒子之間存在著相互作用力(包括引力和斥力)。
分子熱運動的快慢宏觀上表現(xiàn)為溫度的高低，溫度越高熱運動越快。物體具有內(nèi)能就是因為物體內(nèi)部大量的微觀粒子做無規(guī)則運動。溫度越高，微觀粒子運動越快，物體的內(nèi)能越大。
【知識拓展】
1．理論上，溫度達到－273.13℃(即絕對溫度0K)時，分子才會停止運動，但實際上這個溫度是不存在的。所以說，分子都在做無規(guī)則運動。特別注意“0℃時分子的無規(guī)則運動停止”或“0℃時物體的內(nèi)能為零”這樣的說法是錯誤的。
2．同一物體，溫度越高內(nèi)能越大。不同物體的內(nèi)能多少無法比較。
3．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加，但溫度不一定升高，如冰塊吸熱熔化過程中，內(nèi)能增加，但溫度不變。
二、內(nèi)能的改變
1．改變物體內(nèi)能的途徑有做功和熱傳遞。
摩擦生熱、壓縮氣體等都是對物體做功，可以增加物體的內(nèi)能；高溫氣體(如水蒸氣)將瓶塞沖出，是物體(氣體)對外做功，物體的內(nèi)能減少。
對物體加熱可以增加物體內(nèi)能，對物體冷卻可以減少物體內(nèi)能。這是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能。
【知識拓展】
1．熱傳遞的形式有傳導、對流和輻射三種形式，固體的熱傳遞以傳導為主，對流通常發(fā)生在液體和氣體中，真空中通過輻射進行熱傳遞。
2．物體的熱傳導能力與物體的導電能力類似，導電能力越強，一般導熱能力也越強。
2．熱傳遞的量度
熱傳遞是物體間的能量轉(zhuǎn)移，發(fā)生轉(zhuǎn)移的能量稱為熱量，用Q表示。
熱量的計算公式：Q＝cmΔt。
公式中的c是物質(zhì)的比熱容，簡稱比熱，單位是J/(kg·℃)。水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)。公式中的Δt指物體熱傳遞前后的溫差。
【知識拓展】
內(nèi)能和熱量是完全不同的概念。內(nèi)能指一個物體內(nèi)部所有分子運動的動能和勢能總和。熱量是指熱傳遞或能量轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的能量多少。可以類比說明：一個水庫中的總水量可看作是“內(nèi)能”，而“熱量”可看作是水庫水壩放出來的水量。
三、熱值與熱機
1．熱值
1kg某種燃料完全燃燒時放出的熱量稱為熱值。熱值是評價一種燃料品質(zhì)的重要指標。熱值可用q來表示，單位是J/kg(如果是氣體燃料時，單位一般用J/m3)。熱值計算時可用：Q＝mq(氣體燃料計算時用：Q＝Vq)。
2．汽油機的工作過程
汽油機是重要的內(nèi)燃機之一。所有內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)化方式都是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。汽油機的主要結(jié)構(gòu)有汽缸、活塞、連桿、曲軸、火花塞等。
汽油機工作過程一個周期分為四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。其中吸氣沖程吸入的是經(jīng)化油器而來的汽油和空氣的混合氣體；壓縮沖程時活塞對混合氣體做功，混合氣體內(nèi)能增大溫度升高；做功沖程時火花塞點火，汽油燃燒放熱，推動活塞向外運動，該沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；排氣沖程將燃燒后的廢氣排出汽油機。
【知識拓展】
1．燃料的“完全燃燒”指燃料中的碳元素全部變成二氧化碳，氫元素全部變?yōu)樗Ｈ剂系臒嶂挡恍枰洃洝?br/>2．汽油機一個工作周期，曲軸轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。
3．從圖中識別汽油機工作過程的四個沖程，要注意觀察的細節(jié)是：活塞的上下運動情況、進氣門和出氣門的打開和關(guān)閉情況、火花塞是否點燃等。(參照習題中的汽油機工作過程示意圖)
例1、如圖為一種自熱火鍋的構(gòu)件圖。該自熱火鍋的發(fā)熱包內(nèi)有鐵粉、鋁粉、炭粉、生石灰等物質(zhì)，將發(fā)熱包放到水中，會放出大量的熱。有關(guān)該自熱火鍋的說法不合理的是（　　）
A．生石灰與水反應，會放出大量的熱
B．設計出氣孔的目的是避免使用時盒內(nèi)氣壓過高
C．遇水能放出熱量的物質(zhì)都能作為發(fā)熱包的內(nèi)容物
D．使用過的發(fā)熱包即使干燥后也不能重復使用
例2、下列不是通過做功方式改變物體內(nèi)能的是（　　）
A．鉆木取火
B．用氣筒給輪胎打氣，氣筒壁發(fā)熱
C．冬天用熱水袋取暖
D．兩手摩擦發(fā)熱
例3、如圖所示，在大口厚玻璃瓶內(nèi)裝入少量的水。塞緊塞子后，用氣筒往瓶內(nèi)打氣。當塞子跳出時，看到瓶口有白霧出現(xiàn)。下列關(guān)于該實驗的分析錯誤的是（　　）
A．往瓶內(nèi)打氣時，外界對氣體做功
B．往瓶內(nèi)打氣時，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能變小
C．瓶塞跳出時，瓶內(nèi)氣體溫度降低
D．瓶塞跳出時，水蒸氣液化形成白霧
例4、熱量的傳遞是有方向性的。物體間自發(fā)進行熱量傳遞的方向應是（　　）
A．熱量多的物體傳給熱量少的物體
B．熱量少的物體傳給熱量多的物體
C．溫度高的物體傳給溫度低的物體
D．溫度低的物體傳給溫度高的物體
例5、在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機工作過程中的兩個沖程示意圖。其中丙圖是　 　沖程，它與　 　圖所示的演示實驗原理相同。現(xiàn)有一種單缸汽油機在原有四沖程的基礎上增加兩個沖程，成為六沖程汽油機，也就是在原有四沖程汽油機完成排氣沖程后向氣缸內(nèi)噴水，水在氣缸內(nèi)汽化成水蒸氣，水蒸氣膨脹對外做功，這種汽油機一個工作循環(huán)有六個沖程。這種汽油機這樣設計的目的是　 　。
1.將冰塊放在泡沫箱中可制成簡易“冰箱”，把一瓶飲料放入“冰箱”后，冰塊和飲料的溫度隨時間變化的曲線如圖所示，在兩物體溫度達到相同之前，下列說法正確的是（　　）
A．甲是冰塊 B．乙吸收熱量 C．甲內(nèi)能增加 D．乙內(nèi)能減少
2．以下事例在改變物體內(nèi)能的方式上與其他三項不同的是（　　）
A．冬天，通過搓手來取暖
B．劃火柴時，火柴燃燒
C．把袋裝牛奶放在熱水中加熱
D．鐵絲反復彎折，彎折處變熱
3．下列事例中，物體間因發(fā)生熱傳遞而導致內(nèi)能改變的是（　　）
A．夏天雙手緊緊捂住冰袋感覺涼爽
B．冬天兩手相互摩擦感到暖和
C．用力將“摔炮”扔在地上而爆炸
D．用鋸條鋸木頭，鋸條會發(fā)熱
4．下列說法正確的是（　　）
A．同一物體，溫度升高，內(nèi)能增加
B．物體的內(nèi)能增加，一定是吸收了熱量
C．一個物體舉得越高，內(nèi)能一定增大
D．一個物體內(nèi)能越大，機械能也越大
5.在如圖所示的“汽油機模型”實驗中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動起電機，觀察到放電針放電，汽油燃燒，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實驗可模擬四沖程汽油機工作時的（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
6.小明家新買來一臺容積為80L 的天然氣熱水器。小明學習了熱效率的知識后，嘗試估測該熱水器的熱效率，他把“進水量”設置為40L，“出水溫度”設置為40℃后，開始加熱。當水溫達到40℃時，自動停止加熱。已知當時自來水的溫度是20℃，加熱前天然氣表的示數(shù)為129.96m3，停止加熱后變?yōu)?30.06m3。天然氣的熱值q天然氣＝4.2×107J/ m3，水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3。求：
(1)水箱中水的質(zhì)量。
(2)水箱中水吸收的熱量。
(3)該熱水器的熱效率。
1．下列關(guān)于熱量的說法，正確的是（　　）
A．溫度高的物體，熱量越多
B．內(nèi)能大的物體，具有的熱量也多
C．物體的內(nèi)能增加，一定是吸收了熱量
D．熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量
2.利用如圖所示裝置，探究“做功改變物體內(nèi)能”。廣口瓶內(nèi)裝有一些水，用瓶塞將瓶口塞緊，瓶塞通過導管與打氣筒相連，用打氣筒給瓶中打氣。實驗中，你應該注意觀察的是（　　）
A．打氣的過程 B．打氣過程中瓶內(nèi)水的情況
C．瓶塞跳起的高度 D．瓶塞跳起的瞬間，瓶內(nèi)發(fā)生的變化
3.如圖所示，在試管內(nèi)裝適量的水，用橡皮塞塞緊管口，加熱一段時間后橡皮塞沖出，同時管口附近產(chǎn)生“白氣”。以下分析不正確的是（　　）
A．水溫上升時，水的內(nèi)能增加
B．加熱時管內(nèi)的水不斷汽化
C．管內(nèi)氣體對橡皮塞做功，其內(nèi)能減少
D．試管口的“白氣”是水蒸氣
4.如圖一只瓶子，內(nèi)裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內(nèi)能增大。從改變物體內(nèi)能的方法來看，前者是通過　 　方法，后者是通過　 　方法來增大鐵屑的內(nèi)能。如果你沒有看到內(nèi)能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變，能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內(nèi)能？　 　（能或不能），這是因為　 。
5.十八世紀，瓦特發(fā)明的冷凝器蒸汽機，推動了人類第一次工業(yè)革命。如圖為利用瓦特蒸汽機提升物體的工作示意圖，蒸汽機的工作原理為：打開閥門 A、關(guān)閉閥門 B，高壓蒸汽進入汽缸，推動活塞上行。當活塞到達汽缸頂部時，關(guān)閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進入冷凝器，汽缸內(nèi)壓強減小，活塞下降。如此循環(huán)往復。
（1）蒸汽推動活塞上行過程中，能量轉(zhuǎn)化是________。
（2）蒸汽機活塞上行過程與汽油機的________沖程相似。
（3）蒸汽機工作時，汽缸內(nèi)部壓強為 1.1×106帕，若活塞面積為0.1米2 ，則活塞受到蒸汽的壓力是多少？
（4）蒸汽機活塞往復運動，通過杠桿和定滑輪對重物做功。若物體質(zhì)量為 200 千克，活塞每次上升高度為0.6米，則活塞上升一次蒸汽機對物體做了多少有用功？假設活塞每分鐘向上運動100次，該蒸汽機對物體做有用功的功率為多少？
答案及解析
例1、解：
A、由化學知識可知，生石灰與水發(fā)生化學反應，會釋放出大量的熱量，故A正確；
B、盒蓋上有出氣孔，這樣會避免使用時盒內(nèi)氣壓過高，能防止危險的發(fā)生；故B正確；
C、發(fā)熱包用于自熱食品，要注意發(fā)熱材料不能有強腐蝕性和毒性，所以不是遇水能放出熱量的物質(zhì)都能作為發(fā)熱包的內(nèi)容物，故C錯誤；
D、使用過的發(fā)熱包發(fā)生了化學變化，干燥后不能重復使用，故D正確。
本題選錯誤的；故選：C。
例2、解：
A、鉆木取火是克服摩擦做功，屬于做功改變物體的內(nèi)能，故A不符合題意；
B、用氣筒給輪胎打氣，氣筒壁發(fā)熱，是壓縮氣體做功，屬做功改變物體的內(nèi)能，故B不符合題意；
C、冬天用熱水袋取暖，是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故C符合題意；
D、兩手摩擦時，克服摩擦做功，屬于做功改變物體的內(nèi)能，故D不符合題意。
故選：C。
例3、解：
AB、往瓶內(nèi)打氣時，外界對瓶內(nèi)氣體做功，使瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加、溫度升高，故A正確、B錯誤；
CD、當瓶塞跳起時，瓶內(nèi)氣體對瓶塞做功，瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減少，溫度降低，瓶口附近的水蒸氣遇冷液化成小水滴，形成白霧，故CD正確。
故選：B。
例4、解：物體間自發(fā)進行熱量傳遞的條件是：物體之間存在溫度差，即熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體或從物體的高溫部分傳遞給低溫部分，且熱量是過程量，不能說物體含有熱量多少。
故選：C。
例5、解：
（1）甲圖對試管中的水加熱，使試管中水的內(nèi)能增大，水蒸氣體積膨脹，對外做功，使塞子飛出去，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能；
乙圖是用力將活塞壓下，活塞對空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒。是通過對物體做功來增大物體內(nèi)能的，即是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。
丙圖中兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。它與圖甲所示的演示實驗原理相同。
（2）由題知，六沖程汽油機比原有的四沖程汽油機多做一次功，因此一個工作循環(huán)中共做功兩次，因為利用了排氣沖程后的余熱，所以大大的提高了熱機的效率，節(jié)約了能源。
故答案為：做功；甲；提高了熱機的效率。
1.解：由圖可知，物體甲的溫度是降低的，即物體甲放出熱量，內(nèi)能減小；物體乙的溫度是升高的，即物體乙吸收熱量，內(nèi)能變大；所以物體甲是飲料，乙是冰塊；故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
2．解：
A、寒冷的冬天，搓手取暖，要克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功的方式改變物體的內(nèi)能；
B、劃火柴時，要克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功的方式改變物體的內(nèi)能；
C、用熱水加熱牛奶，牛奶吸收熱量，是通過熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能；
D、反復彎折鐵絲，彎折處變熱，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功的方式改變物體的內(nèi)能；
所以，C與ABD改變物體內(nèi)能的方式不同，C符合題意。
故選：C。
3．解：
A、夏天雙手捂住冰袋感覺涼爽，這里沒有能量的轉(zhuǎn)化，而是能量的轉(zhuǎn)移，是通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的，故A符合題意；
B、兩手相互摩擦時，機械能轉(zhuǎn)化為手的內(nèi)能，手的內(nèi)能增大、溫度升高，是通過做功改變了物體的內(nèi)能，故B不符合題意；
C、用力將“摔炮”扔在地上時，使鞭炮與地面發(fā)生碰撞，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即通過做功的方式改變物體的內(nèi)能，故C不符合題意；
D、用鋸條鋸木頭，鋸條會發(fā)熱，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功改變了物體的內(nèi)能，故D不符合題意。
故選：A。
4．解：A、對于同一物體，其溫度升高了，其內(nèi)能一定增加了，故A正確；
B、改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞；物體內(nèi)能增加可能是吸收了熱量，也可能是外界對物體做功，故B錯誤；
C、一個物體舉得越高，其具有的重力勢能就會越大，但機械能與內(nèi)能是無必然聯(lián)系的，故C錯誤；
D、內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關(guān)，而與整個物體機械能無關(guān)，故D錯誤。
故選：A。
5.解：當放電針放電時，汽油燃燒，圓筒內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，氣體對軟木塞做功，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出，而汽油機的做功沖程對外做功，因此該實驗可模擬四沖程汽油機工作時的做功沖程。
故選：C。
6.(1)水的體積V＝40L＝40×10－3m3＝4×10－2m3，根據(jù)ρ＝得：水的質(zhì)量m＝ρV＝1×103kg/m3×4×10－2m3＝40kg。
(2)水吸收的熱量Q吸＝c水m(t2－t1)＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃－20℃)＝3.36×106J。
(3)消耗天然氣的體積V＝V2－V1＝130.06m3－129.96m3＝0.1m3，
天然氣完全燃燒放出的熱量Q＝Vq天然氣＝0.1m3×4.2×107J/m3＝4.2×106J，
熱水器的熱效率η＝×100%＝×100%＝80%。
1．解：
A、溫度越高的物體，分子運動越劇烈，內(nèi)能越多，熱量是熱傳遞過程中傳遞的內(nèi)能多少，不是含有熱量多，故A錯誤；
B、熱量是過程量，不能說含有或者具有熱量，故B錯誤；
C、改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞；物體內(nèi)能增加可能是吸收了熱量，也可能是外界對物體做功，故C錯誤；
D、熱量總從高溫物體傳遞到低溫物體，熱量只存在于熱傳遞或熱交換過程中，因此熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能的改變量，故D正確。
故選：D。
2.解：實驗是研究物體對外做功時物體內(nèi)能的變化情況（即瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能變化情況），所以實驗時需要觀察瓶塞跳起的瞬間瓶內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
3.解：A、水吸收熱量，溫度上升，水的內(nèi)能增加，故A正確；
B、加熱時管內(nèi)的水，水吸收熱量不斷汽化，故B正確；
C、水蒸氣膨脹對橡皮塞做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞的機械能，故C正確；
D、試管口的“白氣”是熱的水蒸氣遇到冷的空氣液化成的小水滴，故D錯誤。
故選：D。
4.解：使鐵屑內(nèi)能增加的方法：①用力晃動瓶子，對瓶子和鐵屑做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使鐵屑的內(nèi)能增加，溫度升高；
②將裝鐵的瓶子加熱，鐵屑的溫度升高，這是通過熱傳遞的方式改變鐵屑的內(nèi)能；
如果沒有看到內(nèi)能改變的過程，單憑鐵屑溫度的升高，不能判斷出具體的方法，因為做功與熱傳遞兩種方法對改變物體的內(nèi)能是等效的。
故答案為：做功；熱傳遞；不能；二者效果相同。
5.（1）內(nèi)能→機械能
（2）做功
（3）F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
（4）h物= ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J P有= = =1000 W
【解析】（1） 蒸汽推動活塞上行過程中，能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能→機械能 ；
（2）蒸汽機活塞上行過程與汽油機的做功沖程相似。
（3）活塞受到蒸汽的壓力是： F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N ；
（4）根據(jù)圖片可知，根據(jù)相似三角形原理得到：；
即：；解得： ；
活塞上升一次蒸汽機對物體做了功： W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J ；
蒸汽機對物體做功的功率： 。
2023浙教版科學中考第一輪復習--物理模塊（十九）
內(nèi) 能

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