資源簡(jiǎn)介

第6講　內(nèi)能
命題分析　
廣東省近五年中考物理命題分析
考點(diǎn) 2023 2022 2021 2020 2019
分子動(dòng)理論 省題2 省題8 省題8 ___ ___
內(nèi)能及內(nèi)能改變 省題11 省題8 省題10 省題9 省題9
比熱容及其應(yīng)用 省題22 省題12 ___ 省題18 省題4
【課程標(biāo)準(zhǔn)】
1．3.1　知道常見(jiàn)的物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的。
2．1.2　知道自然界和生活中簡(jiǎn)單的熱現(xiàn)象。了解分子熱運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)，知道分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)。
例　觀察擴(kuò)散現(xiàn)象，能用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)加以說(shuō)明。
3．3.1　了解內(nèi)能和熱量。
3．3.2　通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解比熱容。能運(yùn)用比熱容說(shuō)明簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象。
例　能運(yùn)用比熱容說(shuō)明為什么沙漠中的晝夜溫差比海邊的大。
考點(diǎn)一　分子動(dòng)理論
1．分子動(dòng)理論
分子熱運(yùn)動(dòng) 因分子的運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫分子的熱運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈
擴(kuò)散現(xiàn)象 定義 不同的物質(zhì)相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象
舉例 “花氣襲人知驟暖”“墻角放煤，日久變黑”“酒香不怕巷子深”“槐花飄香”
說(shuō)明 分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
影響因素 擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散得越快
分子動(dòng)理論 常見(jiàn)的物質(zhì)是由極其微小的粒子——分子、原子構(gòu)成的，一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子間存在相互作用的引力和斥力
2.物態(tài)基本特征
物態(tài) 微觀特性 宏觀特性
分子間距離 分子間作用力 有無(wú)一定的形狀 有無(wú)一定的體積 壓縮難易
固態(tài) 較小 很大 有 有 難
液態(tài) 較大 較小 無(wú) 有 難
氣態(tài) 很大 非常小 無(wú) 無(wú) 易
(1)用手捏海綿，海綿的體積縮小了，說(shuō)明分子間有空隙。(　×　)
(2)冬天空氣中的灰塵顆粒的運(yùn)動(dòng)屬于分子熱運(yùn)動(dòng)。(　×　)
例1　如圖所示，“天宮課堂”上王亞平老師將兩塊透明板上的水球接觸后粘在一起，慢慢拉開(kāi)板后形成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的“液橋”，該現(xiàn)象主要說(shuō)明了(　　)
A．水分子間有空隙
B．水分子間存在吸引力
C．水分子間存在排斥力
D．水分子處在永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中
答案　B
解析　在“天宮課堂”上，將兩塊透明板上的水球接觸后粘在一起，慢慢拉開(kāi)板后形成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的“液橋”，都說(shuō)明了分子間存在相互作用的引力，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。
例2　(2023·蘭州)打開(kāi)中藥包會(huì)聞到淡淡的藥香味，這是________現(xiàn)象。慢火熬制，等藥湯沸騰后，藥香味更加濃郁，這說(shuō)明溫度越高，分子的運(yùn)動(dòng)越________(選填“劇烈”或“緩慢”)。捆扎藥包的細(xì)繩很難被拉斷，是因?yàn)榉肿娱g存在________(選填“引力”或“斥力”)。
答案　擴(kuò)散　劇烈　引力
解析　打開(kāi)中藥包會(huì)聞到淡淡的藥香味，這是分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，即擴(kuò)散現(xiàn)象；溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈；分子間存在相互作用的引力，在分子間引力作用下，捆扎藥包的細(xì)繩很難被拉斷。
考點(diǎn)二　內(nèi)能及內(nèi)能改變
1．內(nèi)能
(1)定義：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。
(2)特點(diǎn)：一切物體無(wú)論溫度高低都具有內(nèi)能。
(3)內(nèi)能的單位：焦耳，符號(hào)：J。
(4)主要影響因素：
①溫度：同一物體溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減小。
②質(zhì)量。
③物質(zhì)狀態(tài)。
2．改變內(nèi)能的兩種方式
方式 實(shí)質(zhì) 發(fā)生條件 判斷方法 說(shuō)明 生活舉例
熱傳遞 能量的轉(zhuǎn)移 物體之間或物體各部分之間存在溫度差 能量由高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分 做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的，一個(gè)物體溫度升高，有可能是對(duì)物體做了功，也有可能是發(fā)生了熱傳遞 a.汽缸里的活塞在燃?xì)馔苿?dòng)下運(yùn)動(dòng)；b.曬太陽(yáng)；c.用鋸條鋸木板，木板、鋸條均發(fā)熱；d.烤火驅(qū)寒；e.哈氣取暖；f.鉆木取火；g.燒水水變熱；h.搓手取暖；i.用熱水袋取暖 其中屬于熱傳遞改變物體內(nèi)能的是：bdegi。 屬于做功改變物體內(nèi)能的是：acfh。
做功 能量的轉(zhuǎn)化 物體對(duì)外做功或外界對(duì)物體做功 通過(guò)關(guān)鍵詞“搓手”“壓縮”“摩擦”“鍛打”“擰彎”等動(dòng)詞
3.內(nèi)能、溫度、熱量的比較
項(xiàng)目 溫度 內(nèi)能 熱量
性質(zhì) 狀態(tài)量，溫度不能傳遞或轉(zhuǎn)移 狀態(tài)量，一切物體都具有內(nèi)能 過(guò)程量，要用“吸收”或“放出”來(lái)表述，而不能用“具有”或“含有”
理解 溫度的高低是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志 內(nèi)能是能量的一種形式，它是物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢(shì)能的總和 熱量是指在熱傳遞過(guò)程中，傳遞內(nèi)能的多少，它反映了熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度
熱的意義 天氣很熱，熱水，熱脹冷縮，物體變熱 摩擦生熱，熱機(jī) 冰熔化吸熱，熱傳遞
關(guān)系
(1)兩物體溫度相同，內(nèi)能一定相同。(　×　)
(2)兩物體相比，分子動(dòng)能越大的物體，其內(nèi)能越大。(　×　)
(3)甲物體傳遞了熱量給乙物體，說(shuō)明甲物體內(nèi)能大。(　×　)
(4)擴(kuò)散現(xiàn)象中，分子可以從低溫物體運(yùn)動(dòng)到高溫物體。(　√　)
例3　(2023·黑龍江)以下關(guān)于同一物體的內(nèi)能、熱量、溫度說(shuō)法正確的是(　　)
A．物體內(nèi)能增大，溫度一定升高 B．物體溫度升高，一定吸收了熱量
C．物體溫度升高，內(nèi)能一定增大 D．物體內(nèi)能增大，一定吸收了熱量
答案　C
解析　物體內(nèi)能增大，溫度不一定升高，比如晶體熔化過(guò)程中，吸熱內(nèi)能增加，但溫度不變，故A錯(cuò)誤；物體溫度升高，可能是吸收了熱量，也可能是由于外界物體對(duì)它做了功，故B錯(cuò)誤；同一物體，質(zhì)量不變，物體溫度升高，內(nèi)能一定增大，故C正確；物體內(nèi)能增大，可能是吸收了熱量，也可能是由于外界物體對(duì)它做了功，故D錯(cuò)誤。
例4　(2023·廣東節(jié)選)火箭搭載飛船升空過(guò)程中，火箭外殼與空氣摩擦?xí)l(fā)熱，這是通過(guò)________的方式改變外殼內(nèi)能。
分析　做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能。
答案　做功
考點(diǎn)三　比熱容及其應(yīng)用
1．比熱容反映了物質(zhì)的吸熱能力，比熱容大表示吸熱能力強(qiáng)。
2．定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比。符號(hào)為c。
3．單位：焦每千克攝氏度，符號(hào)是J/(kg·℃)。
4．水的比熱容：c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，物理意義是1 kg的水溫度升高1_℃吸收的熱量是4.2×103 J。
5．水比熱容較大的應(yīng)用或帶來(lái)的現(xiàn)象：冬天用熱水取暖，用水作為發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑，海風(fēng)或陸風(fēng)的形成，內(nèi)陸比沿海地區(qū)晝夜溫差大等。
6．比熱容是物質(zhì)的一種特性，只與物質(zhì)的種類(lèi)和狀態(tài)有關(guān)。與物質(zhì)的質(zhì)量、變化的溫度、吸收(或放出)熱量的多少無(wú)關(guān)。
7．熱量的計(jì)算公式：Q吸＝cm(t－t0)，Q放＝cm(t0－t)。其中：c表示比熱容，m表示物體的質(zhì)量，單位是kg，t0表示物體的初溫，t表示物體的末溫。
名師點(diǎn)撥　計(jì)算過(guò)程中一定要注意“升高”“升高到”“升高了”等關(guān)鍵字。
(1)一杯水的比熱容比一桶水的比熱容小。(　×　)
(2)冰和水屬于同一物質(zhì)，因此比熱容相同。(　×　)
(3)用循環(huán)水冷卻汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，是因?yàn)樗谋葻崛葺^大。(　√　)
例5　(2023·連云港)沿海地區(qū)的晝夜溫差較小，而內(nèi)陸地區(qū)(尤其是沙漠)的晝夜溫差較大，這主要是因?yàn)?　　)
A．水的內(nèi)能多，沙石的內(nèi)能少 B．水的導(dǎo)熱性好，沙石的導(dǎo)熱性差
C．水的比熱容大，沙石的比熱容小 D．水吸收的熱量多，沙石吸收的熱量少
分析　因?yàn)樯匙拥谋葻崛荼人男。滋欤嗤|(zhì)量的不同物質(zhì)，吸收相同的熱量后，比熱容小的溫度升高得多；夜晚，相同質(zhì)量的不同物質(zhì)放出相同的熱量后，比熱容小的溫度下降得多，氣溫較低，所以會(huì)產(chǎn)生這種氣候。
答案　C
例6　(2023·宜昌)在兩個(gè)相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量和初溫相同的水和某種液體，用兩個(gè)完全相同的電加熱器對(duì)其加熱，每隔一段時(shí)間用溫度計(jì)分別測(cè)量它們的溫度，并畫(huà)出了溫度隨時(shí)間變化的圖象如圖，由圖象可知(　　)
A．a(chǎn)液體比熱容小
B．b液體是水
C．0～3 min內(nèi)a液體吸收的熱量少
D．升高相同的溫度時(shí)，b液體吸收的熱量少
答案　D
解析　由題圖可知，將水和另一種液體都從15 ℃加熱到35 ℃，b需要加熱3 min，a需要加熱6 min，說(shuō)明b液體吸收的熱量少、a液體吸收的熱量多，則a的吸熱能力強(qiáng)、比熱容大，故a液體是水，故A、B錯(cuò)誤，D正確。使用相同的加熱器，在相同的加熱時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相等，則0～3 min內(nèi)a、b液體吸收的熱量相等，故C錯(cuò)誤。
考點(diǎn)一　分子動(dòng)理論
1.(教材素材)用如圖所示的裝置演示氣體擴(kuò)散現(xiàn)象，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅棕色二氧化氮?dú)怏w，另一瓶裝有空氣。為了有力地證明氣體發(fā)生擴(kuò)散，裝二氧化氮?dú)怏w的應(yīng)是________(選填“A”或“B”)瓶。根據(jù)____________________的現(xiàn)象可知?dú)怏w發(fā)生了擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明氣體分子________________________。若實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度分別為①0 ℃，②4 ℃，③20 ℃，④30 ℃，則在________(選填序號(hào))溫度下氣體擴(kuò)散得最快。
答案　B　瓶?jī)?nèi)氣體顏色發(fā)生變化　在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)　④
2.(物理觀念)(2023·廣東改編)端午節(jié)期間，小明在家里煮粽子，粽香四溢，這是__________現(xiàn)象，說(shuō)明__________________________________；在天宮課堂“液橋”實(shí)驗(yàn)中，兩塊透明板上的水球接觸后合成一個(gè)，說(shuō)明分子間存在________；在“水油分離”實(shí)驗(yàn)中，將裝有水和油的瓶子搖晃多次后，水和油均勻地混在了一起，這一現(xiàn)象________(選填“能”或“不能”)說(shuō)明分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
答案　擴(kuò)散　分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)　引力　不能
考點(diǎn)二　內(nèi)能及內(nèi)能改變
3.(物理觀念)(2020·廣州)如圖所示為注射器，小芳迅速下壓活塞，注射器內(nèi)密封的氣體溫度升高。此過(guò)程密封氣體的(　　)
A．內(nèi)能增加 B．分子動(dòng)能減小
C．分子熱運(yùn)動(dòng)速度減小 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的動(dòng)能
答案　A
4．(從生活到物理)(2023·煙臺(tái))如圖所示的實(shí)例中，改變物體內(nèi)能的方式與其他三項(xiàng)不同的是(　　)
答案　A
5.(物理學(xué)與工程實(shí)踐)熱熔鉆工藝是在金屬薄板上一次加工出孔的技術(shù)，熱熔鉆頭采用耐磨、耐高溫的硬質(zhì)材料制成。鉆頭與薄板接觸時(shí)，鉆頭高速旋轉(zhuǎn)，鉆頭和薄板之間劇烈摩擦，用________(選填“做功”或“熱傳遞”)的方式，使接觸面瞬間達(dá)到幾千攝氏度的溫度，由于溫度超過(guò)金屬的熔點(diǎn)，鉆頭附近的金屬迅速熔化，鉆頭繼續(xù)施加向下的壓力，幾秒鐘就在金屬薄板上貫穿一個(gè)孔。
答案　做功
考點(diǎn)三　比熱容及其應(yīng)用
6.(圖象信息)甲、乙兩物體質(zhì)量都為1 kg，丙物體質(zhì)量為2 kg，三個(gè)物體溫度都升高1 ℃，吸收熱量如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．乙的比熱容與丙的相等
B．甲的比熱容比乙的大
C．1 kg的丙物質(zhì)溫度升高1 ℃，需吸收2 000 J的熱量
D．甲、乙的溫度都降低1 ℃，乙比甲放出的熱量多
答案　B
7．(2023·廣州)以下過(guò)程不發(fā)生物態(tài)變化。初溫相同的兩塊金屬甲、乙吸收了相同熱量，甲的末溫比乙的低；那么，初溫相同的甲、乙放出相同熱量，(　　)
A．甲的末溫比乙的低，但無(wú)法判斷甲、乙比熱容哪一個(gè)大
B．甲的末溫比乙的高，但無(wú)法判斷甲、乙比熱容哪一個(gè)大
C．甲的末溫比乙的高，且可以判斷甲、乙比熱容哪一個(gè)大
D．無(wú)法判斷甲、乙的末溫哪一個(gè)高，且無(wú)法判斷甲、乙比熱容哪一個(gè)大
答案　B
解析　根據(jù)題意可知，甲、乙的初溫相同，吸收相同熱量后，甲的末溫比乙的低，這說(shuō)明甲的溫度變化較小，則初溫相同的甲、乙，放出相同的熱量后，甲的溫度變化小，所以甲的末溫高；由于不知道甲、乙的質(zhì)量大小關(guān)系，根據(jù)c＝可知，無(wú)法判定甲、乙比熱容的大小，故B正確。
8．(教材素材)下列事例中不能利用水的比熱容較大的特性解釋的是(　　)
A．北方的冬天樓房中的“暖氣”用水作為傳熱介質(zhì)
B．夏天在地上灑水會(huì)感到?jīng)隹?br/>C．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用水作為冷卻劑
D．海邊晝夜溫差變化比沙漠地區(qū)晝夜溫差變化小
答案　B
9．(科學(xué)探究)小明為了研究分子動(dòng)理論的知識(shí)，進(jìn)行了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)：
如圖甲所示是水和酒精混合前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，主要說(shuō)明了______________。如圖乙所示，把干凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)的下面，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)，使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將會(huì)________(選填“變大”“變小”或“不變”)，原因是________________。做如圖丙實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在量筒里裝一半清水，再在水下面注入硫酸銅溶液。如圖丙所示是小明觀察到的溶液在“實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)”“靜放10日后”“靜放30日后”所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，該現(xiàn)象主要說(shuō)明了________________________________。
答案　分子間有間隙　變大　分子間有引力　分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
10.(從生活到物理)小明發(fā)現(xiàn)籃球的氣壓不足，于是用打氣筒給籃球打氣。在收起打氣筒時(shí)發(fā)現(xiàn)外壁有些發(fā)熱。于是他想，是什么原因?qū)е麓驓馔驳耐獗诎l(fā)熱呢？小明就這個(gè)問(wèn)題與同學(xué)小紅進(jìn)行了交流，聯(lián)系所學(xué)物理知識(shí)，他們提出了以下兩個(gè)猜想：
A．活塞在筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與筒壁摩擦導(dǎo)致發(fā)熱
B．活塞在筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷壓縮氣體做功導(dǎo)致發(fā)熱
于是他們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，選用的實(shí)驗(yàn)器材有：打氣筒、測(cè)溫槍、計(jì)時(shí)器、氣壓不足的籃球等，分別在打氣筒的上部和下部標(biāo)注兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，如圖所示。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)打氣筒內(nèi)壁的熱量是通過(guò)________的方式傳遞到外壁。
(2)用打氣筒往氣壓不足的籃球內(nèi)打氣，10秒內(nèi)使活塞在筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)20次，立即用測(cè)溫槍測(cè)出此時(shí)兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度。待打氣筒外壁溫度降至室溫(25 ℃)后，放出籃球中的部分氣體，重復(fù)上述操作。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 時(shí)間/s 活塞往復(fù)次數(shù) 上部溫度/℃ 下部溫度/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：導(dǎo)致打氣筒外壁發(fā)熱的原因是________________________。
(3)小紅回顧整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)為小明得出的結(jié)論不夠嚴(yán)謹(jǐn)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
于是他們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)猜想A再次進(jìn)行探究，你認(rèn)為他們的改進(jìn)方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)熱傳遞　(2)活塞在筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷壓縮氣體做功導(dǎo)致發(fā)熱　(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)既克服摩擦力做功，又壓縮空氣做功，無(wú)法準(zhǔn)確地確定外壁發(fā)熱的原因　打氣筒不與籃球連接，直接讓活塞在相同的時(shí)間內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)相同的次數(shù)，用測(cè)溫槍測(cè)出打氣筒外壁的溫度與打氣筒往氣壓不足的籃球內(nèi)打氣時(shí)打氣筒外壁的溫度進(jìn)行比較，進(jìn)而得出結(jié)論
解析　(1)打氣筒內(nèi)壁的熱量是通過(guò)熱傳遞的方式傳遞到外壁。
(2)由表中數(shù)據(jù)可知，打氣筒下部溫度高于上部溫度，說(shuō)明活塞在打氣筒內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞對(duì)筒內(nèi)的空氣做功，空氣內(nèi)能增加，溫度升高，造成下部溫度高于上部溫度，故導(dǎo)致打氣筒外壁發(fā)熱的原因是活塞在筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷壓縮氣體做功導(dǎo)致發(fā)熱。
(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)既克服摩擦力做功，又壓縮空氣做功，無(wú)法準(zhǔn)確地確定外壁發(fā)熱的原因。
根據(jù)控制變量法，要探究猜想A，應(yīng)讓活塞只克服摩擦力做功，而不壓縮空氣做功，故他們的改進(jìn)方法是：打氣筒不與籃球連接，直接讓活塞在相同的時(shí)間內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)相同的次數(shù)，用測(cè)溫槍測(cè)出打氣筒外壁的溫度與打氣筒往氣壓不足的籃球內(nèi)打氣時(shí)打氣筒外壁的溫度進(jìn)行比較，進(jìn)而得出結(jié)論。

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