第十三章内能知识点与重难点例题.docx

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第十三章内能知识点与重难点例题

第十三章内能的知识点

一、分子热运动

分子运动理论的基本内容：

物质是由分子和原子组成的；分子不停地做无规则运动；

分子间存在相互作用的引力和斥力。

扩散现象：

不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。

气体、液体、固体均能发生扩散现象。

扩散和分子的热运动的快慢与温度有关。

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，并且间接证明了分

子间存在间隙。

分子间的相互作用力既有引力又有斥力，引力和斥力是同时存在的。

当两分子间的距离减小时表现为斥力；

当两分子间的距离增大时表现为引力；

分子间作用力与物质状态的关系。

　①固体中的分子距离非常小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。

②液体中分子距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可以在某个位置附近振动，分子群可以互相滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变。

气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每个分子几乎都可以自由运动，所以气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到整个空间。

固体物质很难被拉伸，是因为分子间存在引力的缘故；液体物质很难被压缩，是因为分子间存在斥力的原因；液体物质能保持一定的体积是因为分子间存在引力的原因。

二、内能的概念：

1、内能：

物体内部所有分子由于热运动而具有的动能，以及分子之间势能的总和叫

做物体的内能。

2、物体在任何情况下都有内能：

既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存

在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。

无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。

3、影响物体内能大小的因素：

①温度：

物体的内能跟物体的温度有关，同一个物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。

但内能增大（减小），温度不一定升高（降低）。

②质量：

在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。

③材料：

在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。

④存在状态：

在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能

也可能不同。

4、内能与机械能的区别：

（1）机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关

（2）内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子间的相互作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。

三、内能的改变：

1、内能改变的外部表现：

（1）物体温度升高（降低）

物体内能增大（减小）

（2）物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）内能改变。

2、改变物体内能的方法：

做功和热传递。

A、做功改变物体的内能：

①做功可以改变内能：

对物体做功，物体内能会增加。

物体对外做功，物体内能会减少。

②做功改变物体内能的实质：

内能和其他形式的能的相互转化

B、热传递可以改变物体的内能。

（1）热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递

的现象。

（2）热传递的条件：

物体之间有温度差，高温物体将能量向低温物体传递，直至各

物体温度相同（即达到热平衡）。

（3）热传递的方式是：

传导、对流和辐射。

（4）热传递改变物体内能的实质：

热传递的实质是内能的转移。

而不是温度。

（5）热传递过程中：

低温物体吸收热量，温度升高，内能增加；高温物体放出热量，温度降低，内能减少。

（6）热量：

热传递过程中，传递的能量的多少叫热量。

热量的单位：

焦耳（J）。

用符号Q表示。

3、做功和热传递改变内能的区别：

由于做功和热传递在改变物体内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体

内能上是等效的。

但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者

能的形式不变。

四、比热容

1．定义：

单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。

用符号C来表示。

比热容是为了比较不同物质的吸、放热能力而引入的一个物理量。

2.单位：

比热的单位是J／（kg•℃），读作焦耳每千克摄氏度。

3.比热容的特性

①比热容是物质自身性质之一，不同物质的比热容一般不同，它反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种性质可以鉴别物质。

②对于同一种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态下，比热容是不同的。

③比热容不随物质的质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的变化而变化；只要是相同的物质，不论形态、质量、温度高低、放置地点如何，比热容一般都相同。

4.质量和初温都相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的物质温度变化小，温度上升速度慢，比热容小的物质温度变化大，温度上升速度快。

质量和初温都相同的不同物质，上升（下降）相同的温度，比热容大的物质吸收的热量多，所用时间相对多些，比热容小的物质吸收的热量少，所用时间相对少些。

5.水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），其物理意义是：

质量为1kg的水温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量为4.2×103J。

水的比热最大。

水和干泥土相比，在同样受热或冷却的情况下，吸收或放出的热量相同，水的温度变化比干泥土小。

因此，在受太阳照射的条件相同时，内陆地区的夏季比沿海地区炎热，冬季比沿海地区寒冷，在一天之内气温的变化也较大。

因为水的比热大，在生活中往往用热水取暖，也可以用循环流动的水来冷却。

五、热量的计算

1、物体吸收热量的计算公式：

Q吸=cm（t-t0）；

物体放出热量的计算公式：

Q放=cm（t0-t）。

公式中，t为末温，to为初温，上式中的质量m的单位必须是kg。

2、热平衡

两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。

若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。

用公式表示为Q吸=Q放

第十四章 内能的利用

第1节热机

1、内能的利用方式：

⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能

2、热机是利用内能做功的机械

3、内燃机分为汽油机和柴油机两大类

4、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

5、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，一个工作循环，曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次，对外做功1次。

6、吸气冲程：

进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，

压缩冲程：

进气阀门，排气阀门都关闭。

活塞向上运动。

机械能转化为内能

做功冲程：

进气阀门，排气阀门都关闭。

火花塞点火。

活塞向下运动。

内能转化为机械能。

（只有做功冲程对外做功）

排气冲程：

进气阀门关闭，排气阀门打开。

活塞向上运动。

排除废气

7、汽油机和柴油机的区别：

汽油机

柴油机

不

同

点

构造：

顶部有一个火花塞。

顶部有一个喷油嘴。

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

低

高

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同

一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。

第2节热机的效率

1、热值：

①概念：

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。

②大小：

热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，

③热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成。

在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克,符号是J/kg。

④公式：

q=Q放/m（或q=Q放/V一般用于气体燃料）（其中m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值）

⑤公式变形：

Q放=mq（或Q放=Vq）m=Q放/q

⑥热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关

⑦煤气的热值约为3.9×107J/m3，物理意义为：

体积为1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J。

⑧焦炭的热值3.0×107J/kg，物理意义为：

质量为1kg的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。

2、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，叫做热机的效率，公式：

η=w有/Q放×100%

3、在热机的能量损失中，废气带走的能量最多

第3节能量的转化和守恒

1、摩擦生热，机械能转化为内能；发电机发电，机械能转化为电能；电动机转动，电能转化为机械能；光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧，化学能转化为内能

2、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。

小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。

3、能量守恒定律：

能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

4、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

5、永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律

一．分子热运动

1.扩散现象说明（）

A.物质是由分子组成的

B.分子永不停息地做无规则运动

C.分子间存在着引力和斥力

D.分子之间可能有间隙

2.下列运动中，能表明分子在不停地做无规则运动的是（）

A.香水瓶打开后，过会儿屋内闻到香味

B.无数雨滴从空中落下

C.扫地时，看到空中飞舞着尘埃

D.体中自由电荷发生定向移动形成电流

3.下列现象用分子动理论解释正确的是（）

A.石灰石能被粉碎成粉末，说明分子很小

B.空气能被压缩，说明分子间有引力

C.“破镜不能重圆”，说明分子间有斥力

D.蔗糖能溶于水，说明分子作无规则运动

4.下列事实中，不属于扩散现象的是（）

A.我们走到花店附近，可以闻到鲜花的香味

B.滴在厨房地砖上的油渍，时间越久越难擦干净

C.用显微镜观察污水样品，看到污水中有细菌在乱动

D.把一滴红墨水滴入清水中，过一段时间后，整杯水都会变红

热量与温度之间的关系

二．内能.

1、区别：

温度是用来表示物体冷热程度的物理量，内能是物体内部所包含的总能量，即所有分子动能和分子势能的和，物体的内能跟温度的高低、体积大小都有关系。

热量指热传递过程中内能的改变量。

因此与内能是一个状态量不同，热量是一个过程量。

一个物体有内能，但不能说其具有热量或者含有热量。

在热传递过程中物体内能变化的多少只能用热量来表示；

2、联系：

物体温度的变化可以改变一个物体的内能，传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。

物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。

，内能增加，但温度却保持在0℃不变；同样，物体放出热量时，温度也不一定降低。

可以总结为一个物体温度改变了，其内能就一定改变，但内能改变时，其温度不一定改变。

3、概念辨析法区分温度、内能、热量三者的关系：

①一个物体温度升高了，不一定吸收了热量，也有可能是外界对物体做功，但它的内能一定增加。

②一个物体吸收了热量，温度不一定升高，但它的内能一定增加（物体不对外做功），如晶体熔化、液体沸腾等。

③一个物体内能增加了，它的温度不一定升高，如0℃的冰变成0℃的水；也不一定吸收了热量，有可能是外界对物体做了功。

④物体本身没有热量。

只有发生了热传递，有了内能的转移时，才能讨论热量问题。

⑤热量是在热传递过程中，传递内能的多少，是一个过程量，不能说“含有”或“具有”热量。

⑥热量的多少与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。

1.关于热量和温度关系的正确说法是（）

A.温度高的物体放出的热量一定多

B.同一个物体的温度下降越多，放出的热量就越多

C.物体吸收热量，温度一定升高

D.物体所具有的热量和温度成正比

2.关于热量、内能和温度的关系，下列说法中正确的是（）

A.物体吸收了热量，它的温度一定升高，内能一定增加

B.物体的温度升高，它的内能一定增加，物体一定是吸收了热量

C.物体的内能增加了，它的温度一定升高，物体一定是吸收了热量

D.以上说法都不对

3.关于热量和温度的关系，下面说法正确的是（）

A.发生热传递时，同一物体温度上升得越多，吸收的热量越多

B.相互接触的两个物体，热量总是从内能多的物体传向内能少的物体

C.物体吸收热量，温度一定会升高

D.物体含有的热量多少与温度无关

4.下列关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（）

A.物体凝固，其内能一定减小

B.物体熔化，一定放出热量

C.物体的内能增加，一定吸收了热量

D.物体的温度不变，其内能一定不变

5.关于热量、温度和内能，下列说法中正确的是（）

A.一个物体的内能增加，一定是吸收了热量

B.一个物体吸收了热量，温度一定升高

C.温度高的物体含有的热量一定比温度低的物体含有的热量多

D.在热传递过程中，热量也可能由内能小的物体传给内能大的物体

6.对于同一个物体，下列说法中正确的是（）

A.物体的内能较大时，温度一定较高

B.物体吸收热量，温度一定升高

C.物体的温度不变时，物体的内能一定不变

D.物体的温度升高时，分子运动一定更激烈

7.下列说法正确的是（）

A.温度高的物体具有的内能多，温度低的物体具有的内能少

B.夏日，在阳光照射下，湖水表面温度低于地面温度是因为水的比热容较大

C.塑料吸盘能牢牢地吸附在玻璃上，说明分子间存在着吸引力

D.物体吸收热量，内能增加，温度一定升高

8.下列说法中正确的是（）

A.某一物体温度降低的多，放出热量就多

B.温度高的物体比温度低的物体含有热量多

C.温度总是从物体热的部分传递至冷的部分

D.深秋秧苗过夜要灌满水，是因为水的温度高

9.一个物体的温度升高了，则（）

A.物体一定吸收了热量

B.一定是外界对物体做了功

C.物体的内能一定增大

D.物体的比热容一定增大

10.桶的容积大，杯的容积小，当他们均装满水时，下列说法正确的是（ 　　）

A.一桶开水的内能一定比一杯开水的内能多

B.一桶凉水的内能一定比一杯开水的内能少

C.一桶开水的热量一定比一杯开水的热量多

D.一桶凉水的热量一定比一杯开水的热量少

11.在物理学中，“热”有热量、内能、温度等含义，请写出下面几种情形中“热”字的含义：

（1）这盆水很热：

_____；

（2）物体吸热升温：

_____；（3）摩擦生热：

_____；（4）温度不同的两个物体之间可以发生热传递：

_____；（5）这杯水热得烫手：

_____．

温度  热量  内能  内能  温度  

比热容

关于比热容，下列说法正确的是（）

A.铁块的质量越大，它的比热越大

B.铜块吸收的热量越多，它的比热越大

C.温度高的铜块比温度低的铁块的比热大

D.比热是物质的一种特性，它跟物体的质量、温度、吸热多少无关

（1）炎热的夏天，当你白天站在海边时，风是从哪个方向吹来的？

若晚上站在海边时，风又将从哪个方向吹来？

为什么？

（2）白炽灯用了很久会变暗是什么原因？

内燃机的四个冲程

内燃机、冲程及工作循环

1．内燃机：

燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。

它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。

2．冲程：

活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

3．工作原理：

四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。

四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。

（1）吸气冲程：

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气缸；

（2）压缩冲程：

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；

（3）做功冲程：

在压缩冲程结束时，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；

（4）排气冲程：

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。

1.汽油机是热机的一种，汽油在气缸内燃烧时的能量转化情况是_____，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过_____ 的方式减少汽缸内能的．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成_____个冲程，做功______次．

2.已知一台单缸四冲程汽油机正常工作时，汽缸内的活塞1min内往复运动1800次，则此汽油机每秒钟内（）

A.完成15个工作循环，做功15次B.完成15个工作循环，做功30次

C.完成30个工作循环，做功15次D.完成30个工作循环，做功30次

3.一台八缸四冲程柴油机，飞轮转速为600r/min，若每个汽缸做功冲程中，每次做功7300J，那么这台柴油机的功率是（）

A.3.65×104WB.5.84×105WC.7.3×105WD.2.92×105W

4.若汽油机飞轮转速为3000r/min，那么，1s内完成（）个冲程，活塞往复（）次，燃气推动活塞做功（）次．

1、热机的效率公式：

η=W有用/Q总×100%，其中W有用指用来做有用功的能量，Q总指完全燃烧释放的能量。

2、提高热机效率的途径：

（1）燃料尽可能燃烧

（2）尽量减少各类热量的损失

（3）在热机的设计和制造上，采取先进技术

（4）使用时，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功。

1.柴油机工作的四个冲程中，      （）冲程是燃气对活塞做功，此过程是将      （）能转化为      （）能。

一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：

汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则它的效率为      （）。

2.热机的效率越高，说明（）

A.它做的有用功越多B.燃料的热值越大C.这台热机的功率大D.机器对燃料的利用率高

3.关于热机的效率，下列说法中正确的是（）

A.热机做的有用功越多，效率一定越高

B.热机消耗的燃料越少，效率一定越高

C.热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高

D.热机做功越快，效率一定越高

4.关于提高热机效率的途径，下列说法中错误的是（）

A.尽量使燃料充分燃烧B.尽量减少输出功率C.尽量减少摩擦D.尽量减少热量损失

A．燃料燃烧得越充分，能量损失越少，热机的效率越高，故A正确，不符合题意；

B．减少输出功率，并不能提高热机的效率，故B不正确，符合题意；

C．减少摩擦，可以减少由于摩擦消耗的能量，可以提高热机的效率，故C正确，不符合题意；

D．减少热损失，可以提高热机能量的利用率，即提高热机的效率，故D正确，不符合题意．

能量的相互转化

1．自然界中各种形式的能量不能孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移．

2．能量转化是个普遍现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化．

3、自然界中能量的形式很多：

内能、机械能、化学能、热能、电能、声能、核能、风能等在初中段这些能量之间的转化是中考命题的热点：

例如：

（1）胶片感光成像：

光能→化学能 

（2）特技跳伞：

势能→动能 

（3）激光切割金属：

光能→热能 

（4）森林火灾：

化学能→热能和光能 

（5）植物生长需要阳光：

太阳能→化学能 

（6）小型水电站（工作时）：

势能→动能→电能

（7）、水电站里水轮机带动发电机发电，机械能→电能

（8）燃料燃烧时发热，化学能→内能

（9）电动机带动水泵把水送到高处，电能→机械能

（10）干电池在工作时，消耗内部的化学能，产生电能，故是把化学能→电能

干电池在充电时，电能→化学能

1.小明请小红在下列空格处填上能量转化的过程，你会吗？

请试一试．

（1）水轮机带动发电机发电：

_____能转化为_____能．

（2）电动机带动水泵把水抽到高处：

_____能转化为_____能．

（3）太阳光促使植物生长：

_____能转化为_____能．

（4）地热发电：

_____能转化_____能．

（5）原子弹爆炸：

_____能转化为_____能．

热机的计算

1.“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的_____大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会_____（填“增加”或“减少”）． 如果散热器中装有10kg的水，在温度升高20℃的过程中，水吸收的热量是_____J；这些热量相当于完全燃烧_____kg的天然气放出的热量．（天然气的热值q=8.4×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃））一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒内完成_____个冲程，对外做功_____次．

2.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油这些汽油完全燃烧产生的热量是多少？

若这台汽油机的效率为25%，则一个工作循环中的有用机械能为多少？

（汽油的热值为4.6×107J/kg）

3.如图是某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是35cm2．做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是1.0×106Pa，活塞移动的距离是60mm，所用时间是0.015s．试求：

（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？

（2）做功冲程中，平均压力做功的功率是多少？

（3）设做功冲程汽油完全燃烧，汽油机的效率是25%，则做功冲程汽油完全燃烧放出的热量是多少？

4.小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，已知此汽车质量为1.6×103kg，每个轮子与地面的接触面积为0.02m2，小明坐着这辆汽车匀速行驶2h，消耗汽油9kg，已知此时发动机的功率为23kW．（汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg）

（1）汽车静止时对地面的压强多大？

（2）此汽车发动机的效率是多少？

（3）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？

为什么？

5.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为40cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：

（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；

（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；

（3）汽油机的功率．

6.随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家．一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW．若小汽车行驶的距离为92km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%．求小汽车在这段路程中：

（1）匀速行驶时，所受阻力；

（2）发动机所做的功；

（3）消耗汽油的质量

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7.随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家．一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为25