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第十三、十四章 内能及其利用 考情分 析 考点梳 理 典例精 析 实验强 化过关 备战演 练 知 识 点 考试目标 A B C 分子动理论 1.分子动理论的基本观点 √ 2.运用分子动理论解释热现象 √ 内能 1.物体的内能 √ 2.改变内能的两种方式 √ 热量 1.热量的概念 √ 2.热量的单位 √ 3.燃料的热值 √ 4.热值的简单计算 √ 5.区分温度、热量与内能的概念 √ 比热容 1.比热容的概念 √ 2.比热容的单位 √ 3.运用比热容解释有关现象 √ 4.运用比热公式进行简单计算 √ 热机 1.热机的能量转化 √ 2.四冲程内燃机的工作原理 √ 3.汽油机和柴油机的区别 √ 4.热机的效率（燃烧加热） √ 能的转化与守恒 1.能量守恒定律 √ 2.日常生活中的能量变化 √ 3.能量转移、转化效率的简单计算 √ 2019 深圳中考考试说明 考情分 析 　　（ 2 ）扩散现象等大量事实表明：一切物质的分子都在 ______ ＿＿＿ ___________ 。 __________ 越高，分子运动越 _________ 。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 不 停地 做无规则的运动 温度 考点梳 理 　　 1. 物质的构成：现代科学研究发现，常见的物质是由极其 微小的粒子—— _____ 、 ______ 构成的。如果把分子看成球形 ，其直径常以 10-10 m为单位来度量。 　　 2. 分子热运动 　 　 （ 1 ） 扩 散 ： 不 同 的 物 质 在 _____________ 时 _______________ 的现象，叫做扩散。 彼此进入对方互相接触 原子分子 剧烈 考点一 分子热运 动 （ 3 ）分子热运动：由于分子的运动跟 _______ 有关，所以这 种无规则运动叫做 ______________ 。 【温馨提醒】尘埃、沙子等微小物体的运动属于机械运动，不 属于分子热运动。 3. 分子间的作用力 （ 1 ）分子之间存在 __________ 和 ________ 。 （ 2 ）分子间作用力的特点：分子间的距离变小时，作用力表现 为 _________ ；分子间的距离变大时，作用力表现为 _________ ； 如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。 　　 分子的热运动 温度 引力斥力 斥力引力 　　 1. 内能 　　（ 1 ）内能：构成物体的所有分子，其热运动的 _________ 与 __________ 的总和，叫做物体的内能。 　　（ 2 ）单位：内能的单位是 ________ ，符号为 ______ ，各种 形式能量的单位都是 ________ 。 　　（ 3 ）一切物体，不论温度高低，都具有 ________ 。物体温 度降低时内能 ________ ，温度升高时内能 ________ 。另外，内能 还和物体内部分子的多少、种类、结构、状态等有关。 　　【温馨提醒】 机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能 与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是 不同于机械能的另一种形式的能。 分子动 能分子势能 焦耳 J 焦耳 内能 减少 增加 考点二 内 能 　　 2. 物体内能的改变　　 方式 热传递 做功 判断方法 热量从 _____ 物体向 _____ 物体或从同一物体的 _____ 部分向 _______ 部分传递 外界对物体做功物体内 能 _______ ；物体对外 界做功物体内能 _____ 实质 能量的 ______ 能量的 ______ 高温 低温 高温 低温 增加 减少 转移 转化 实例 用热水袋取暖；烧水水变 热；冰箱冷冻室的水变成 冰块；烤火驱寒 钻木取火；用锯条锯木 板，锯条发热；搓手取 暖；弯折铁丝，铁丝温 度升高；汽缸里的活塞 在燃气推动下运动 说明 做功和热传递对改变物体内能的作用是等效的，一个物 体温度升高，有可能是对物体做了功，也有可能是发生 了热传递 　　 1. 比热容 　　（ 1 ）比热容：一定质量的某种物质，在温度升高（或降 低 ） 时 吸 收 （ 或 放 出 ） 的 ______ 与 它 的 _____ 和 _____________________ 乘积之比，叫做这种物质的比热容。比 热容用符号 ____ 表示，它的单位是 ________________ ，符号是 ____________ 。 　　（ 2 ）比热容是物质的一种性质，表示物质 _________ 强弱 的一个物理量。大小与 ___________ 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。 比热容大的物质对调节温度有很好的作用。 　　 2. 热量的计算公式 　　（ 1 ）吸热公式： _______________ 。 　　（ 2 ）放热公式： _______________ 。 热量 质量 升高（或降低）的温度 焦每千克摄氏度 J/ （ kg·℃ ） Q 吸 = cm（ t－ to） Q 放 = cm（ to－ t） ｃ 考点三 比热 容 物质的种类 吸热能力 水的比热容 (1) 数值： c 水 ＝ ___________________ 。 (2) 意义：表示 ___________________________________ __________________________ 。 (3) 应用：水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是 因为 _____________ 。 4.2×103 J/(kg·℃) 1 kg 的水温度升高 ( 或降低 )1 ℃ 所吸收 ( 或放出 ) 的热量为 4.2×103 J 水的比热容大 　　 1. 热机 　　（ 1 ）热机：利用 _______ 做功的机械叫做热机。 （ 2 ）能的转化： _______ 转化为 _________ 。 　　（ 3 ）热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 等。 　　（ 3 ）内燃机：燃料直接在发动机 _______ 内燃烧产生动力 的热机，叫做内燃机。内燃机是最常见的一种热机，分为 _______ 和 _______ 两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 　　 2. 汽油机 　　（ 1 ）活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一 端的过程，叫做一个冲程。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。 内能 考点四 热 机 内能 机械能 汽缸 汽油机 柴油机 (2) 工作过程 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 原理图 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运 动方向 向下 向上 向下 向上 能的 转化 _____ 能转 化为 __ 能 ___ 能转化 为 _____ 能 物质 汽油和空气 的混合物浸 入汽缸 混合气体被 压缩 燃气推动活 塞做功 废气排出汽 缸 机械 内 内 机械 　　 3. 柴油机和汽油机的比较 　　 1. 燃料的热值 　　（ 1 ）热值：某种燃料 _____________ 放出的热量与其 _________ 之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母 _________ 表 示。 热值是燃料本身的一种 _____ ，只与 __________ 有关 ，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 　　（ 2 ）在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千 克，则热值的单位是 _________ ，符号是 _________ 。对某些气体 燃料，热值在数值上等于在标准状态下 1m3燃料完全燃烧放出的热 量，单位是 ___________ ，符号是 ________ 。 　　（ 3 ）燃料完全燃烧释放热量的计算公式： _________ ，适用于固体、液体； 或 ________ ，适用于气体。　　　　 完全燃烧 质量 q 焦每千克 J/kg 焦每立方米 J/m3 Q=qV Q=mq 考点五 热机的效 率 特性 物质种 类 　　 2. 热机的效率 　　（ 1 ）热机的效率：用来 ___________ 的那部分能量， 与 ________________ 放出的能量之比，叫做热机的效率。热 机的效率是热机性能的重要指标。 　　（ 2 ）提高燃料利用率的措施：使燃料燃烧更充分；在设 计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失； 设法利用废气的能量等。　　　 做有用功 燃料完全燃烧 (4) 意义：酒精的热值是 3.0×107 J/kg ，它表示 1 kg 的酒精 _________ 放出的热量是 __________ 。 (5) 能量转化：燃料燃烧时， _____ 能转化为 ___ 能。 (6) 火箭常用液态氢作燃料，是因为液态氢的 _______ 。 完全燃烧 3.0×107 J 化学 内 热值大 　　 1. 能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量是可以相 互 ______ 的。 　　 2. 能量守恒定律：能量既不会 ___________ ，也不会 ___________ ，它只会从一种形式 _______ 为其他形式，或者 从一个物体 __________ 到其他物体，而在转化和转移的过程 中，能量的总量保持 ______ 。这就是能量守恒定律。 　　　 转化 凭空消失 转移 凭空产生 转化 不变 考点六　能量的转化和守 恒 实验过 关 图片 命题角度 命题内容 P3图 13.1－ 2 分子热运动 1. 如图，抽掉玻璃板后，两个瓶 子内的气体会混合在一起，这是 _____ 现象，它说明分子在不停 地 _____________ 扩散 做无规则运动 P4图 13.1－ 4 分子间的 作用力 2. 如图，两个铅柱没有被 重物拉开，主要是由于铅柱 的分子之间有 ______ 引力 图片 命题角度 命题内容 P8 图 13.2－ 4 改变内能的方 式 3. 如图所示，小安从滑梯顶端由 静止滑下， _________ 能转化为 动能，同时小安的臀部感觉热， 这是通过 _____ 的方式改变他的 内能 重力势 做功 P9 图 13.2－ 5( 甲 ) 改变内能的方 式 4. 如图，在一个配有活塞的厚玻 璃筒里放一小团硝化棉，把活塞 迅速压下去，发现硝化棉燃烧， 说明对物体 _______ ，物体的内 能 ______ 做功 增加 图片 命题角度 命题内容 P9 图 13.2－ 5( 乙 ) 改变内能的方 式 5. 如图，烧瓶内盛少量水，向瓶 内打气，当瓶塞跳起时，可以看 到瓶内出现白雾，它是水蒸气 _______ 形成的，这是因为气体 膨胀对外做功， 温度 _______ ，内能 ______ 液化 降低 减小 P17 图 14.1－ 1 热机的工作原 理 6. 如图，酒精灯对试管中的水加 热，是通过 _______ 方式改变水 内能的。当水蒸气推动塞子迅速 冲出管口，水蒸气的 _______ 转 化 为塞子的 _________ ，利用这个 原 理发明了热机 热传递 内能 机械能 　　【变式训练 1】 端午节吃粽子是我国的一种文化传统，煮粽子 时，粽叶的香味进入到米中是一种 ________ 现象 ；在剥粽叶时，感到粽叶和米之间很粘，这说明分 子之间有 ________ 。 扩散 引 力 例题演 练 【典例 2 】小瑄常用手给奶奶搓背和用热水给奶奶泡脚，都 能使奶奶的身体感到暖和。搓背是通过 ________ 的方式改变内 能的，泡脚是通过 ________ 的方式改变内能的。 做功 热传递 类型二　改变内能的方 式 　　【变式训练 2 】 图 1 事例中，利用热传递改变内能的是（　　） A. 冬天搓手取暖 B. 压缩空气内能 增大 C. 烧水时水温升高 D. 下滑时臀部发 热 C 【解析】 汽车的散热器用水作冷却剂利用了水的比热容较 大的性质； 10 kg 的水升高 10 ℃ 需要吸收的热量 Q 吸 = c 水 mΔt = 4.2 × 103 J/（ kg·℃） ×10kg × 10 = 4.2 × 10℃ 5J，相当 于完全燃烧天然气的体积 V = = = = 0.01 m3。 Q 放 q Q 吸 q 4.2 × 105 J 4.2 × 107 J/m3 【典例 3 】汽车的散热器用水作冷却剂利用了水的 _________ 较大的性质；如果散热器中装有 10 kg 的水，在温度 升高 10 ℃ 的过程中水吸收的热量相当于完全燃烧 _______m3的 天然气放出的热量。【天然气的热值 q = 4.2 × 107 J/m3，水的比热 容 c 水 = 4.2 × 103 J/（ kg·℃）】 比热容 0.01 类型三　比热容和热值的相关计 算 【典例 4】下列说法中正确的是（　　） 　　 A. 电饭锅工作时，将内能转化为电能 　　 B. 电风扇工作时，将机械能转化为电能 　　 C. 干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能 　　 D. 在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能 【解析】 电饭锅做饭时，将电能转化为内能；电风扇工作 时，将电能转化为机械能；干电池给灯泡供电时，将干电池的 化学能转化为电能；在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化 为电能。故选 D 。 Ｄ 类型四　能量的转 化 【变式训练 4】 水电站发电时，水从高处向下冲击水轮机的叶轮，转动 的叶轮带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序为 （　　） 　　 A. 势能—电能—动能 　　 B. 势能—动能—电能 　　 C. 电能—动能—势能 　　 D. 动能—势能—电能 Ｂ 　　【典例精讲】 为比较两种液体的吸热能力，小军用图 2 中两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和钟表。收集 的实验数据记录如下表。 图 2 　　（ 1 ）某时刻温度计的示数如图 3 所示，此温度值是 _________℃ 。 　　（ 2 ）实验中，用 __________ 间接反映液体吸收热量的多少 。 　　（ 3 ）通过分析表中数据可知， __________ （选填“液体 1” 或“液体 2” ）的吸热能力较强。物理上用 _________ 这个 物理量来描述物质的吸热能力。 图 3 比热容 液体 1 加热时间 26 　　【强化练习】 小明想比较水和沙子的吸热能力，如图 4 所示，他使 用了两个相同的烧杯并分别装上了水和沙子，用两个相同 的酒精灯对其加热。 图 4 　　（ 1 ）开始加热前，他应该保证水和沙子的 __________ 和初 温相同，初中阶段我们采用了相同研究方法的探究实验有： _______ ＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ __ （举一例即可）。 　　（ 2 ）加热时小明经常搅拌沙子，这样做的目的是 ______________ ；加热相同时间后，小明分别测量两者的温度， 发现沙子的温度明显高于水，这是因为 _____________________________ 。 质量 探究物体的动能与哪些因素有关 （答案不唯一） 沙子的比 容小于水的比热容 使沙子受热均匀 　　３ . 汽油的热值为 4.6 × 107J/kg ，它的物理含义是完 全燃烧 _________ 的汽油，放出的热量为 4.6 × 107J 。 　　 4. 如图 5 ，将一根铁丝快速反复 弯折数十次，铁丝弯折处会发热，表 明铁丝弯折处的 __________ 升高， 内能增大，说明 __________ 可以改 变物体的内能。 图 5 温度 1kg 做功 二、选择题 　　 7. 在四冲程汽油机的工作过程中，机械能转化为内能的冲程 是（　　） 　　 A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 　　 8. 用相同的加热装置给质量相等的甲、乙两种液体同时加热 ，两种液体的温度随时间的变化如下表所示。由数据比较两种液体 的比热容（　　） 　　 A. c 甲 ＞ c 乙　 B. c 甲 = c 乙　 C. c 甲 ＜ c 乙　 D. 无法 确定 B A 　　 9. 有关温度、热量、内能的说法，正确的是（　　） 　　　 A. 物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高 B. 物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加 C. 物体温度升高，内能不一定增加，但一定吸收热量 D. 发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递给内能小 的物体 　　 10. 下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（　　） A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 D. 热值和热机效率都是定值，与外界条件无关 B B 　　 11. 目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中 用到了一种打孔工具——冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机 的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图 7 所示，冲击钻在工 作过程中，其能量转化关系是（　　） 　　　　 A. 内能转化为机械能 　　　　 B. 内能转化为电能 　　　　 C. 只有机械能和内能的转化 　　　　 D. 有电能、机械能和内能的转化 图 7 D 三、实验探究题 　　 12. 为了比较水和煤油的吸热能力，晓雯设计了如下实验 步骤： A. 在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油； B. 用两支温度计分别测出水和煤油的初温； C. 在烧杯中，分 别放入功率相同的电热器，加热时间相同； D. 用温度计分别测 出水和煤油的末温。 （ 1 ） 步 骤 A 存 在 的 错 误 是 ： ____________________________ ， 应 改 为 _______________________ 。 （ 2 ） 步 骤 C ， 加 热 相 同 时 间 是 为 了 使 水 和 煤 油 _______________ 。 （ 3 ）步骤 B 和 D 是为了得出水和煤油 _____________ 。 装入等体积的水和煤油 吸收的热量相同 升高的温度 装入等质量的水和煤油 四、综合应用题 　　 13. 某家庭用燃气热水器将质量为 100kg ，温度为 20℃ 的自来水加热到 50℃ ，消耗的天然气体积为 1m 3 （假设天然气 完全燃烧）。已知水的比热容为 4.2 × 103J/ （ kg·℃ ）， 天然气的热值为 3.2 × 107J/m3。求： 　（ 1 ）天然气完全燃烧放出的热量。 （ 2 ）水吸收的热量。 （ 3 ）该热水器工作时的效率。 （ 2 ）水吸收的热量 Q 吸 = c 水 m（ t - t0） = 4.2 × 103 J/ （ kg·℃） × 100kg × （ 50 ℃ - 20℃） = 1.26 × 107 J 解：（ 1 ）天然气完全燃烧放出的热量 Q 放 = qV = 3.2 × 107J/m3 × 1 m3 = 3.2 × 107J （ 3 ）热水器工作时的效率 η = 　　 × 100% = 　　 　　　 × 100% ≈ 39.4% 1.26 × 107 J 3.2 × 107 J Q 吸 Q 放 　　 3. 如图 8 所示是汽油机 的 __________ 冲程，该冲程 工作时将 _________ 能转化为 _________ 能。　　 　　 4. 现探明中国南海海底有大量的可燃冰，同等条件下， “可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明 “可燃冰”的 _________ 很大；以 10 倍的关系粗略计算， ______kg“ 可燃冰”完全燃烧放出的热量为 8.4 × 108 J（ q 煤气 = 4.2 × 107 J/kg）。　 2 做功 热值 内 机械 二、选择题 　　 5. 把两个铅块紧压在一起，结合成一个整体，需要用足够 大的力才能把它们拉开，这说明（　　） A. 分子在不停地做热运动 B. 分子间存在 斥力 C. 分子间存在引力 D. 分子间有间 隙 6. 下列说法正确的是（　　） A. 两杯水温度相同，内能也一定相同 B. 物体的机械能越多，内能就越多 C. 物体内能增加，不一定从外界吸收热量 D. 0℃ 的冰，内能为零 C C 7. 下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（　　） A. 把饮料放入冰箱，饮料温度会降低 B. 用热水袋暖手，手的温度升高 C. 在太阳光的照射下，路面温度升高 D. 锯木头时，锯条会发热 8. 下列关于能量及其转化的说法正确的是（　　） A. 物体匀速上升的过程中其机械能不变 B. 给蓄电池充电将化学能转化为电能 C. 风力发电将风的动能转化为电能 D. 摩擦生热过程，将内能转化为机械能 9. 钢的比热容小于铝的比热容，质量相等的钢块和铝块吸收相等的热 量，若吸收的热量全部转化为内能，则钢块的（　　） A. 末温较高 B. 内能较大 C. 内能增加较多 D. 温度升高较多 D C D 三、实验探究题 　　 10. 在探究“不同物质的吸热本领是否相同”的实验中 ，小宁采用了如图 9 所示的实验装置，他在两个相同的烧杯 中分别盛入质量、初温都相同的水和煤油，用两个相同的 “电热棒”给它们加热。 图 9 　　（ 1 ）使用温度计测量温度时，要将 ________ 全部浸入 水（煤油）中，不要碰到容器底或容器壁。 　　（ 2 ）实验中“电热棒”是通过 ____________ 的方法改 变液体内能的。 　　（ 3 ）为了比较水和煤油的吸热能力，请你写出一种做法 __________________________________________________ ________ 。 　　（ 4 ）本实验采用了控制变量法，下列探究过程中采用了 这一方法的是（　　） 　　　　 A. 探究影响压力作用效果的因素 　　　　 B. 探究平面镜成像特点 　　　　 C. 探究杠杆平衡条件 玻璃泡 热传递 A 加热相同时间后，比较升高的温度（或升高相同温度比较加热时间） 四、综合应用题 　　 11. 某太阳能热水器装有质量为 100 kg 的水，在阳光的照射 下，该热水器中的水的温度从 20℃ 升高到 40℃ 。 　 （ 1 ）求热水器中水吸收的热量。【水的比热容 c = 4.2 × 103J/（ kg·℃）】 　 （ 2 ）若这些水吸收的热量由热效率为 30% 的煤气锅炉提供， 则需要完全燃烧多少立方米煤气？（煤气的热值 q = 4.0 × 107J/m3） 解：（ 1 ）水吸收的热量 Q 吸 = cm（ t - t0） = 4.2 × 103J/ （ kg·℃） × 100 kg ×（ 40 ℃ - 20℃） = 8.4 × 106 J　 （ 2 ）需煤气完全燃烧释放热量 Q 放 = = = 2.8 × 107J 需完全燃烧煤气的体积 V = 　　 = = 0.7m3 　 Q 吸 ηQ 放 q 8.4 × 106 J 30％ 2.8 × 107 J 4.0 × 107 J/m3