內能和內能的利用（知識梳理+典例+練習）-2024物理中考一輪復習資料

專題13內能和內能的利用

一、思維導圖

物質是由大量的分子、原子構成的

分子動理論構成物質的分子在不停地做熱運動

分子間存在著引力和斥力

物體的內能是物體內部所有分子

熱運動的動能和分子勢能的總和

改變內能的方法：做功和熱傳遞

一定質量的某種物質，在溫度升高

（或降低）時吸收（或放出）的熱量

與它的質量和升高（或降低）的溫度

乘積之比，叫做這種物質的比熱容

比熱容,溫度變化時，熱量的計算

y公式為。吸=cw7（/-/?）,Qw=cm（t?-t）

熱機：利用燃料燃燒釋放的能量做功的機械

內燃機是最常見的一種熱機，四沖程

汽油機或柴油機通過吸氣、壓縮、做

功、排氣四個沖程的循環(huán)進行工作

熱機的效率：熱機工作時，用來做有用功

的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比

某種燃料完全燃燒放出的熱量與其

熱值質量之比,叫做這種燃料的熱值

能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，

它只會從一種形式轉化成其他形式，或者

_從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和

能量守恒定律轉移的過程中，能量的總量保持不變

二、新課標要求

1.3.1知道常見的物質是由分子、原子構成的。

2.1.2知道自然界和生活中簡單的熱現(xiàn)象。了解分子熱運動的主要特點，知道分子動理論的基

本觀點。

3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生產生活的聯(lián)系。

3.1.2通過實驗，認識能量可以從一個物體轉移到其他物體，不同形式的能量可以相互轉化。

3.3.1了解內能和熱量。從能量轉化的角度認識燃料的熱值。

3.3.2通過實驗，了解比熱容，嘗試用比熱容說明簡單的自然現(xiàn)象。

3.3.3了解熱機的工作原理。知道內能的利用在人類社會發(fā)展史中的重要意義。

3.5.1知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析

問題的意識。

3.5.2從能量轉化和轉移的角度認識效率。

三、知識梳理與典例

一、分子動理論

1.物質的構成

物質是由大量及其微小的粒子一一會土、原子構成的。分子的直徑很小，通常以為單位

來量度，所以物質中都包含大量的分子，如一小水滴中含有約IO?1個水分子。

2.構成物質的分子在不停地做熱運動

(1)擴散

①不同物質相互接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象叫擴散。

②擴散現(xiàn)象表明：一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則運動,物質的分子間存在間隙。

③影響擴散的因素：溫度越高，擴散越快。

④氣體、液體和固體之間都可以發(fā)生擴散現(xiàn)象，不同狀態(tài)的物質之間也可以發(fā)生。氣體擴散最

快，液體較快，固體最慢。

(2)分子熱運動

一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則的運動,這種無規(guī)則運動叫分子的熱運動。溫度越高，分

子運動越劇烈,溫度是物體分子熱運動劇烈程度的標志。

3.分子間的作用力

(1)分子間存在著引力和斥力

①當兩個分子的距離處于平衡距離時，分子間的引力等于斥力;

②當兩個分子的距離變大時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力；

③當兩個分子的距離變小時，分子間的作用力表現(xiàn)為盡力。

(2)物質的三種狀態(tài)與分子間作用力的關系

①固態(tài)分子間距離很小，分子間的作用力很大，只能在平衡位置附近振動。固體很難被壓縮和

拉伸，具有一定的體積和形狀。

②液態(tài)分子間距離比固體稍大，作用力較大，既可以振動，也可以移動。液體較難被壓縮，具

有一定的體積,沒有確定的形狀,可以流動。

③氣態(tài)分子間距離很大，分子間力的作用可以忽略，能夠自由移動。氣體沒有一定的體積和形

狀，具有流動性,容易被壓縮。

【例題1】裝修房屋時，如果選用不環(huán)保的材料會聞到對人體有害的刺激性氣味。材料散發(fā)出

刺激性氣味是現(xiàn)象，說明了o這種現(xiàn)象在夏天特別明顯，原因是,所以我們要

選用優(yōu)質環(huán)保的材料進行裝修。

【答案】擴散；分子在做不停息的無規(guī)則運動；溫度越高，分子熱運動越劇烈。

【詳解】聞到刺激性氣味是由于不環(huán)保材料的分子進入到空氣中，屬于不同物質相互接觸時彼

此進入對方的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做擴散現(xiàn)象；擴散現(xiàn)象說明一切物質的分子都在做永不停息的無規(guī)

則運動。

擴散現(xiàn)象與溫度有關，溫度越高，分子熱運動越劇烈，擴散得越快，所以裝修房屋時聞到刺激

性氣味的現(xiàn)象在夏天特別明顯。

【例題2】圖甲所示的實驗常用來說明分子之間存在引力，但小亮覺得也可能是大氣壓力把兩

塊鉛柱擠壓在一起使之難以分開，于是他想在真空罩內重做這個實驗，如圖乙所示。當逐漸抽出真

空罩中的空氣時，若兩塊鉛柱被重物拉開了，則說明兩塊鉛柱難以分開是因為它們受到了的

作用；若兩塊鉛柱仍然沒有被重物拉開，則說明它們難以分開是因為它們受到了的作用。

【答案】大氣壓力，分子引力。

【詳解】將兩塊在空氣中擠壓在一起的鉛柱放在真空罩中，空氣抽掉后，鉛柱不受到大氣壓力

的作用，兩塊鉛柱被拉開，說明是受到大氣壓力的作用，兩塊鉛柱仍很難被分開，說明它們受到分

子引力的作用。

【例題3】物質是由組成的，如圖所示是表示物質處于固、液、氣三種狀態(tài)時分子的分

布，丙圖分子間間距較大，作用力,_____圖表示固體分子之間的相互作用情況。

【答案】分子，較小，甲。

【詳解】物質是由分子組成的，分子由原子組成，原子由更小的原子核和核外電子組成。

分子間間距最小的物質為固態(tài)，形狀、體積不易改變，說明分子間作用力較強；液體分子間距

離介于固體和氣體分子間距離之間，形狀隨容器形狀的變化而變化，但體積不易改變，說明分子間

作用力較固體弱；氣體分子間距離最大，體積隨容器容積的增大而增大，形狀隨容器形狀的變化而

變化，說明分子間作用力最弱。所以，丙圖分子間間距較大，作用力較小，甲圖表示固體分子之間

的相互作用情況。

甲乙丙

二、內能

1.內能的概念

（1）分子動能：構成物質的分子在不停地做熱運動，物體內大量分子做無規(guī)則熱運動所具有

的能稱為分子動能。

（2）分子勢能：由于分子之間存在類似彈簧形變時的相互作用力，所以分子具有勢能，叫做

分子勢能。

（3）內能：構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和,叫做物體的內能。內

能的單位：焦耳，簡稱焦，符號J。

2.影響物體內能大小的因素

（1）溫度是影響物體內能的一個重要因素。同一個物體，溫度越高，它具有的內能就越大。

（2）物體的內能跟質量有關。在溫度一定時，物體的質量越大，也就是分子的數(shù)量越多，物

體的內能就越大。

（3）物體的內能還和物體的狀態(tài)（體積）有關。例如0℃的冰吸熱熔化成0℃的水時，體積變

小，分子間的距離變小，作用力變大，水的內能變大。

3.理解的物體內能

（1）內能是指物體的內能，不是分子的，更不能說內能是個別分子和少數(shù)分子所具有的。內

能是物體內部所有分子共同具有的分子動能和勢能的總和，所以，單純考慮一個分子的動能和勢能

是沒有意義的。

（2）任何物體在任何情況下都具有內能。

4.熱量

（1）熱量（。）：在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做熱量。熱量是能量轉移多少的量

度，是一個過程量，它存在于熱傳遞的過程中，只有發(fā)生熱傳遞，有能量的轉移，才能討論熱量問

題，離開熱傳遞談熱量就沒有意義。

（2）熱量的單位：在國際單位制中，熱量單位是焦耳,符號是

5.改變物體內能的兩種方法

（1）熱傳遞可以改變物體的內能

熱傳遞改變物體的內能，實質上是內能的轉移,即內能從一個物體轉移到另一個物體或從物體

的一部分轉移到另一部分，沒有不同形式能量的相互轉化；

（2）做功也可以改變物體的內能

做功改變物體的內能，實質是能量的轉化,是內能與其他形式的能發(fā)生了相互轉化。

【例題1】如圖所示情景中，下列物體的內能增加的是（）

①搓手取暖②用火燒水③水蒸氣將塞子沖出④壓縮中的空氣

A.①②③B.③④C.①②D.①②④

【答案】D

【詳解】①搓手取暖因摩擦而發(fā)熱，屬于做功改變物體的內能，內能變大；

②用火燒水，屬于熱傳遞改變物體的內能，水的內能變大；

③水蒸氣將塞子沖出，水蒸氣對外做功，本身的內能減少；

④壓縮中的空氣，對空氣做功，空氣的內能變大。

故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。

【例題2】下列關于內能知識的描述正確的是（）

A.物體溫度越高內能越大，所以0℃的冰沒有內能

B.溫度越高的物體含有的熱量越多，所以0℃的冰沒有熱量

C.摩擦生熱是通過做功的方式改變了物體的內能

D.物體吸收熱量，內能增加，溫度一定升高

【答案】C

【詳解】A.一切物體，無論溫度高低，都具有內能，0℃的冰有內能，故A錯誤；

B.熱量是過程量，不能說含有多少熱量，故B錯誤；

C.摩擦生熱，機械能轉化為內能，是通過做功的方式改變物體的內能，故C正確;

D.物體吸收熱量，內能增加，但溫度不一定升高，例如晶體熔化時，吸熱內能增加，但溫度

不變，故D錯誤。

故選C。

【例題3】如圖所示，把圖釘按在鉛筆的一端，手握鉛筆使圖釘釘帽在粗糙的硬紙板上來回摩

擦，然后用手輕觸釘帽，感覺釘帽的溫度明顯升高了，甚至發(fā)燙。關于該實驗，下列說法正確的是

()

紙板

A.釘帽的溫度升高，內能不變

B.此實驗中改變圖釘釘帽內能的方式是熱傳遞

C.摩擦后釘帽的分子熱運動更劇烈

D.釘帽的內能的大小等于釘帽克服摩擦力做功的多少

【答案】C

【詳解】A.物體的內能增加物體的溫度才會升高，所以由圖釘?shù)臏囟壬呖芍鋬饶茉黾樱?/p>

故A錯誤；

B.硬紙板對圖釘釘帽做功使其內能增加，因此改變圖釘內能的方式是做功，故B錯誤；

C.釘帽溫度升高，甚至發(fā)燙，說明釘帽分子熱運動更劇烈，故C正確；

D.釘帽和硬紙板內能增加的大小之和等于圖釘克服摩擦力做功的多少，故D錯誤。

故選C。

三、比熱容

1.比熱容的概念

(1)定義：一定質量的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之

比，叫做這種物質的比熱容，用符號c表示。

廣_。吸

C-

(2)定義式：mGf)。

(3)單位:焦/(千克?℃),符號是：J/(kg。，由質量、溫度和熱量的單位組合而成。

(4)物理意義：表示不同物質的吸熱能力(本領)的大小。如水的比熱容是4.2X103J/

(kg.℃),表示1kg的水溫度升高FC吸收的熱量是4.2xl()3j。

2.對比熱容的理解

（1）比熱容是物質的掛餞之一。物質的比熱容不會因為物質吸收或放出熱量的多少而改變，

也不會因為質量的多少或溫度變化的多少而改變。也就是說，比熱容的大小只與物質的種類及其狀

態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）有關，與物質的質量、吸收的熱量、溫度的變化無關。

（2）不同物質的比熱容一般不同。同種物質在同一狀態(tài)下，比熱容是一個不變的值。如果物

質的狀態(tài)改變了，比熱容的大小往往隨之改變，如水變成冰，比熱容變小。

（3）單位質量的某種物質，溫度降低1。（2所放出的熱量，與它溫度升高1。（2所吸收的熱量相

笠，數(shù)值上也等于它的比熱容。

3.水的比熱容

（1）在常見物質中，水的比熱容比較大。表明在同樣受熱或冷卻的情況下，水的溫度變化要

小些。

（2）應用：作散熱劑或冷卻劑。如汽車發(fā)動機用水作冷卻劑；如冬天用水作取暖設備的供熱

介質等。

（3）解釋現(xiàn)象

沙漠地區(qū)晝夜溫差比較大，沿海地區(qū)晝夜溫差比較小。這是由于水的比熱容比較大，一定質量

的水與相同質量的沙石相比，吸收或放出相同的熱量時，水的溫度變化比較小。

4.熱量的計算

（1）物質吸熱時，熱量的計算：。

（2）物質放熱時，熱量的計算：0in=cmAt=czn（fo-f）。

。吸表示吸收的熱量，。放表示放出的熱量，單位：焦（J）。

c表示比熱容，單位：焦/（千克?℃）（J/（kg.℃）

機表示質量，單位：千克（kg）

△r表示溫度的變化量（升高或降低的溫度），『初溫、一末溫，單位：豈。

5.熱平衡

（1）概念：兩個溫度不同的物體放在一起時，高溫物體放出熱量，溫度降低；低溫物體吸收

熱量，溫度升高.若放出的熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為“達

到熱平衡”.

（2）熱平衡方程：。吸=。放

【例題1】依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（）

A.一杯水倒出一半，杯內剩余水的比熱容變小

B.水和砂石放出相等熱量，水的溫度降低得較多

C.水的比熱容表示水的溫度升高1℃吸收的熱量是4.2X103J

D.質量相等的水和煤油，吸收相等熱量，煤油溫度升高得較多

物質比熱容d[J/(kg.℃)]

水4.2xl03

煤油2.1X103

砂石約0.92X103

【答案】D

【詳解】A.比熱容是物質特有的一種物理屬性，只跟物質的種類、狀態(tài)有關，所以一杯水倒

出一半，杯內剩余水的比熱容不變，故A錯誤；

B.根據(jù)。=cmzk可知，相同質量的水和沙石放出相等熱量，由于沙石的比熱容比水小，則沙

石的溫度降低得較多，故B錯誤；

C.水的比熱容表示的是1kg的水溫度升高(或降低)1。(2時吸收(或放出)的熱量是

4.2X103J,故C錯誤；

D.根據(jù)。=°加4可知，相同質量的水和煤油吸收相等熱量，由于煤油的比熱容比水小，則沙

石的溫度升高得較多，故D正確。

故選D。

【例題2】“早穿皮襖午穿紗”表明沙漠地區(qū)晝夜溫差大，而沿海地區(qū)則晝夜溫差小，這是因

為水比砂石的大，樓房中的“暖氣”用水作為介質，正是利用了水的這一特性。某同學家

“暖氣”管道中500kg的水從65℃降低到35℃,放出的熱量為J,這一過程中水的內能減

少。除熱傳遞外，________也可以改變物體的內能。[c*=4.2xl03J/(kg-℃)]

【答案】比熱容,6.3xl()7j,做功。

【詳解】沙漠地區(qū)晝夜溫差大，而沿海地區(qū)則晝夜溫差小，這是因為水比砂石的比熱容大，相

同質量的水和砂石，白天吸收相同的熱量后，水的溫度升高的少；夜晚放出相同的熱量后，水的溫

度降低的少。

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放出的熱量。放=c水m(ro-r)=4.2xlOJ/(kg-℃)x500kgx(65℃-35℃)=6.3xl0J

改變內能的方式有兩種：做功和熱傳遞。

【例題3】甲物體質量為2kg,乙、丙兩物體質量都為1kg,一三個物體初始溫度都是20℃,吸

收相同熱量后溫度如圖，以下說法正確的是()

A.甲的比熱容比乙的大

B.乙的比熱容與丙的相等

C.若乙、丙都升高相同的溫度，乙比丙吸收的熱量多

D.若甲、丙都升高相同的溫度，丙比甲吸收的熱量多

【答案】C

【詳解】A.甲、乙物體質量為機甲=2機乙，它們的溫度變化量為△/'乙=2Af甲

吸收相同熱量，根據(jù)可知c甲，〃甲4甲=。乙乙//乙，得。甲=。乙，故A錯誤；

B.根據(jù)A解析，同理可得c乙MJ乙4乙=c丙加丙//丙c乙xlkgx20EI=c丙xlkgx30D

解得。乙=1.5c丙，乙的比熱容與丙的不相等，故B錯誤；

C.若乙、丙都升高相同的溫度，即/，乙=/，丙，乙、丙的質量都相等，都為1kg,根據(jù)比熱容

公式Q=cmdt可知

。乙_0乙

口一W

可得0'乙=1.5。扃，故C正確；

D.根據(jù)C解析，同理可得

。甲2c甲

靠一篇

c甲=。乙=1.5c丙

結合上面兩式，可得。甲=3。丙,，故D錯誤。故選C。

四、熱機

1.熱機

(1)熱機：利用內能做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等發(fā)動機都是利用燃燒燃料釋放

的內能做功的裝置，都是熱機。

(2)熱機的種類：常見的有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。

（3）熱機的工作原理：燃料的化學能一內能一機械能。

（4）內燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據(jù)其所使用的燃料分

為汽油機和柴油機兩類。

2.汽油機

（1）工作原理：利用汽油在汽缸內燃燒產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。

（2）主要結構：汽缸、適塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。

（3）工作過程

①沖程：活塞在氣缸內往復運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

②四個沖程：汽油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣

沖程。

③完成一個工作循環(huán)，活塞往復運動夏次，飛輪轉動1周，對外做功L次.

④汽油機的工作過程

沖程活塞

進氣門排氣門沖程的作用能量轉化

名稱運動

吸氣

開閉向下吸入燃料和空氣的混合物

沖程

壓縮壓縮燃料和空氣的混合物，機械能轉

閉閉向上

沖程使其內能增大，溫度升高化為內能

火花塞產生電火花,點燃燃

做功內能轉化

閉閉向下料，高溫高壓的燃氣推動活

沖程為機械能

塞做功，帶動飛輪轉動

排氣

閉開向上排出廢氣

沖程

（4）柴油機與汽油機的異同

柴油機的工作過程與汽油機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作

循環(huán)，在一個工作循環(huán)中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。

柴油機和汽油機構造及工作過程的不同點：

①汽油機汽缸頂部有火花塞,在壓縮沖程末，火花塞產生電火花，使燃料燃燒，產生高溫高壓

的氣體（俗稱“點燃式”）;柴油機汽缸頂部只有噴油嘴,在壓縮沖程末，壓縮空氣的溫度已經超

過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來（俗稱“壓燃式”）o

②汽油機吸氣沖程吸入空氣和汽油的混合物;柴油機吸入氣缸內的物質只有空氣。

【例題1】如圖所示，用酒精燈給試管中的水加熱，水溫上升，直至沸騰一段時間后，會看到

試管口的橡皮塞被沖出。下列描述正確的是（）

A.試管中的水在升溫過程中是通過做功的方式增加內能的

B.試管中的水沸騰時吸收熱量，溫度升高

C.水蒸氣對橡皮塞做功，水蒸氣的內能增加

D.水蒸氣對橡皮塞做功，其能量轉化與汽油機做功沖程的能量轉化相同

【答案】D

【詳解】A.試管中的水在升溫過程中是通過熱傳遞的方式增加內能的，故A錯誤；

B.試管中的水沸騰時吸收熱量，溫度不變，故B錯誤；

C.水蒸氣對橡皮塞做功，水蒸氣的內能減小，故C錯誤；

D.水蒸氣對橡皮塞做功，將內能轉化為機械能，其能量轉化與汽油機做功沖程的能量轉化相

同，故D正確。

故選D。

【例題2】如圖所示是四沖程汽油機的一個工作循環(huán)示意圖，其中能使汽車獲得動力的沖程是

）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】C

【詳解】在汽油機中只有做功沖程是靠燃氣推動活塞做功，使汽車獲得動力，其它的三個沖程

都是靠慣性完成的，故使汽車獲得動力的沖程是做功沖程；

A.圖中：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，故A不符合題意；

B.圖中：兩氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，故B不符合題意；

C.圖中：兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，故C符

合題意；

D.圖中：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，故D不符合題意。

故選C。

五、熱機的效率

1.燃料（可燃燒的物質）

（1）燃料的種類：常見的固體燃料如木柴、煤；液體燃料如汽油、酒精；氣體燃料如煤氣、

天然氣等。

（2）燃料燃燒時能量的轉化：燃料的燃燒是一種化學變化，在燃燒過程中，燃料的化學能轉

化為內能。

2.熱值

（1）定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。熱值

在數(shù)值上等于1k2某種燃料完全燃燒放出的熱量。

QA

（2）公式：q=_m^

。放是燃料放出的熱量，單位是J；機是質量，單位是kg；q是熱值，單位是J/kg。

（3）單位：焦/千克,符號J/kg。

（4）熱值的物理意義

熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4xl07j/kg,它表示

1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4xl07Jo

熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關,與燃料的形態(tài)、質量、體積等均無關。同

種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。

（5）燃料燃燒放出熱量：。放=沏；

（6）氣體燃料的熱值：《=睪

V表示氣體燃料的體積，單位是n?；。表示放出的熱量，單位是J；q表示氣體燃料的熱值，單

位使用焦/米3（J/m3）。

3.熱機的效率

（1）用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。

〃一%用一%用

（2）公式：?？俼m。

（3）物理意義：熱機的效率是熱機性能的重要指標。熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利

用率的高低，熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，節(jié)約能源。

（4）提高熱機效率的主要途徑

①盡量減少各種熱量損失，設法利用廢氣的能量

大型發(fā)電機常常用蒸汽輪機推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供

熱，這就是熱電站。

②在熱機的設計和制造上，采用先進的技術。

③使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而

額外消耗的能量。

（5）熱機效率總小于1的原因

因為熱機中用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的總能量的一部分，由于各種能量的

損失和燃燒條件的限制，這部分能量一定小于完全燃燒放出總能量,所以有用功的能量與燃燒放出

的總能量的比值必然小于1,即熱機的效率一定小于lo

【例題1】關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）

A.沒有燃燒的燃料，熱值等于零

B.燃料完全燃燒時，它的熱值最大

C.燃料的熱值與質量和燃燒狀態(tài)無關

D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多

【答案】C

【詳解】ABC.熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質量、溫度、燃燒情況無關，故

AB錯誤，C正確;

D.根據(jù)公式?？芍?，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質量有關，與燃燒

時的溫度無關，故D錯誤。

故選C。

【例題2】下列選項可能符合汽車等熱機能量流向的是（

機械能機械能

1000J@600J300J

熱機

內能

600J內能700J內能

R300J機械能

1000J1000J1000J

熱機

內能機械能內能

700J內能

CD

【答案】D

【詳解】熱機燃燒燃料放出的能量，有部分轉化為提供熱機動力的機械能，還有相當部分能量

散失了。而汽油機的效率一般為20%~30%,則機械能約為

卬機械能=〃g30%x1000J=300J

散失的內能W內能=w-w機械能=1000J-300J=700J

故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。

【例題3］天然氣熱水器將40kg的水從15℃加熱到65℃,此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量

的84%被水吸收，水吸收熱量______J,天然氣完全燃燒釋放熱量—J,需要消耗天然氣kg,

3

這是通過方式改變水的內能。［c*=4.2xlOJ/（kg℃）,4天然氣=4xl07j7k團

【答案】8.4xlO6J,lxlO7J,0.25,熱傳遞。

【詳解】將40kg的水從15℃加熱到65℃,水吸收熱量

Q=CMI（歷-f/）=4.2xl03j/（kg,℃）x40kgx（65℃-15℃）=8.4xl06J

此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，則天然氣完全燃燒釋放熱量

。吸7

。放=『一

需要消耗的天然氣質量

，。放IxlO,J

m===0.25kg

q天然氣4x107J/kg

改變內能的方式有兩種，分別是熱傳遞和做功，用天然氣燒水是通過熱傳遞改變水的內能。

【例題4】汽車在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、尾氣污染等問題。

材料一：如圖是一輛小汽車行駛時的能耗分配圖。汽油在汽缸內完全燃燒時放出的能量，大約

只有13%用于驅動汽車前進，而其余87%的能量則被損耗掉了。

材料二：排出的尾氣除了CO2、H2O外，還有CO、NO、NO2及未燃燒的碳氫化合物等有害氣

體。

結合材料：

（1）對汽車行駛時能量形式的轉化與損耗途徑作出分析。

（2）請從節(jié)能、減排等方面對燃油汽車提出技術改進建議。

【答案】（1）見解析；（2）見解析。

【詳解】（1）汽車行駛時的能量轉化分析：汽車的化學能轉化為氣體內能，然后再轉化為活塞

的機械能，最后為汽車機械能，轉化率很低；損耗途徑分析：絕大部分是以熱能形式損失的，部分

是未完全燃燒的碳氫化合物損失，有少量是汽油蒸發(fā)損失。

（2）技術改進建議：減少散熱器、排氣管和汽油機的熱損失；減少汽油的蒸發(fā)；使汽油充分

燃燒；研制和使用混合動力或者純電動的新能源汽車。

六、能量的轉化與守恒

1.自然界存在著各種不同形式的能量

（1）機械能：機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能。

（2）內能：構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內能。一

切物體都具有內能。

（3）太陽能：太陽能是一種可再生能源。

（4）化學能：各種物質都儲存化學能，如燃料、動物、食物都儲存有化學能。

（5）電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。

（4）核能：即原子能。原子核結構發(fā)生變化放出的能量。

2.能量的轉化

自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉化的。例

如“鉆木取火”是機械能轉化為內能;蒸汽機火車是內能轉化為機械能。

3.能量的轉移

能量可以從一個物體轉移到其他物體，也可以從物體的一部分轉移到其他部分。

例如，在熱傳遞過程中，內能從高溫物體轉移到低溫物體或從物體的高溫部分轉移到低溫部

分，這些都屬于能量的轉移。

4.能量守恒定律

（1）能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉化為另一種形式，

或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。

（2）對能量守恒定律的理解

①能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質、生物，大

到宇宙天體。小到原子核內部，只要有能量轉化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學

研究、工程技術，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。

②能量守恒定律包括“能量轉化”和“能量轉移”兩個方面。

5.永動機

（1）不少人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫

做永動機。然而，從沒有一種永動機成功過。

（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為其他形式，

而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機（選填“可能”或“不可能”）。

【例題1】下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（）

A.燃料燃燒時發(fā)熱B.用熱水袋取暖

C.鉆木取火D.電動機帶動水泵把地下水送到地面

【答案】B

【詳解】A.燃料燃燒時，將化學能轉化為內能，屬于能量的轉化，故A不符合題意；

B.用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內能從熱水袋轉移到其它物體向上，屬于能量的轉移，故

B符合題意；

C.鉆木取火，是克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，屬于能量的轉化，故C不符合題意；

D.電動機帶動水泵把地下水送到地面，電動機工作時將電能轉化為機械能，屬于能量的轉

化，故D不符合題意。

故選B。

【例題2】夜幕下的廣場，孩子們都喜歡騎上能發(fā)光的滑板車遛彎，這種滑板車在人的助力下

可以滑行起來，同時輪子會發(fā)光，停下來時就不發(fā)光。關于這種滑板車發(fā)光的原理，從能量轉化的

角度分析正確的是（）

A.機械能轉化為電能，再轉化為光能B.電能轉化為機械能，再轉化為光能

C.機械能轉化為光能，再轉化為電能D.光能轉化為機械能，再轉化為電能

【答案】A

【詳解】人運動時具有機械能，而輪子發(fā)光需要電能，所以滑板車發(fā)光的能量轉化是：機械能

轉化為電能，電能再轉化為光能。故A正確，BCD錯誤。

故選Ao

【例題3】如圖為火箭發(fā)射的場景，火箭的燃料使用了液態(tài)氫，主要是因為它的大，火

箭發(fā)射升空時，燃料的化學能轉化為能，再轉化為火箭的機械能，這個過程中火箭的機械能

（選填“守恒”或“不守恒”）。

【答案】熱值，內，不守恒。

【詳解】利用液態(tài)氫作為燃料，主要是因為液態(tài)氫的熱值大，相同質量的液態(tài)氫完全燃燒產生

的熱量多。

燃料燃燒時將化學能轉化為內能。

火箭升空時，高度和速度都增大，所以重力勢能和動能增大，機械能增大，機械能不守恒。

四、實驗專題

一、比較不同物質的吸熱能力

【設計實驗】

1.比較不同物質的吸熱情況，可以采用以下兩種方案：

（1）使質量相同的不同物質升高相同的溫度，比較加熱的時間,加熱時間長的吸熱能力強。

（2）將質量相同的不同物質加熱相同的時間，比較升高的溫度,升高溫度小的吸熱能力強。

2.實驗器材及裝置

實驗器材：相同規(guī)格的電加熱器2個、燒杯2個、溫度計2個；天平、停表、水和食用油。

3.實驗需測量的物理量

水和食用油的質量相；水和食用油的初溫切和末溫f；水和食用油的加熱時間。

4.實驗方法

（1）控制變量法：實驗過程中控制水和食用油的質量不變；加熱相同的時間，比較升高的溫度

或升高相同的溫度，比較加熱的時間。

（2）轉換法：由于實驗過程中，物質吸收熱量的多少無法直接測量，我們用給物質加熱時間的

長短來代替物質吸收熱量的多少。

【進行實驗收集證據(jù)】

（1）用天平分別稱取200g的水和食用油，并把它們裝入兩個規(guī)格相同的燒杯中;

（2）用溫度計分別測出水和食用油的初溫；

（3）用兩個相同規(guī)格的電加熱器分別給水和食用油加熱。

（4）收集證據(jù)：

方案一，對水和食用油加熱相同的時間，觀察并記錄溫度計的示數(shù)；

方案二，使水和食用油升高相同的溫度，觀察并記錄加熱所用的時間。

溫度變化加熱時間

方案物質質量/g初溫/℃末溫/℃

/℃/min

水2001545308

方案一

食用油2001575608

水2001545308

方案二

食用油2001545305

【分析論證】

（1）方案一：對質量相等的水和食用油加熱，使它們吸收的熱量相同（加熱時間相同）食用油

升高的溫度比水升高的溫度大，這表明相同質量的水和食用油吸收相同的熱量時升高的溫度不同。

（2）方案二：對質量相等的水和食用油加熱，使它們升高相同的溫度，水吸收的熱量（加熱時

間較長）比食用油吸收的熱量（加熱時間較短）多，這表明相同質量的水和食用油升高的溫度相同

時吸收的熱量不同。

【實驗結論】

質量相等的不同物質，吸收相同的熱量時升高的溫度不同；質量相等的不同物質，升高相同的

溫度時吸收的熱量也不同。這表明不同種類的物質吸熱情況不同。

【評估與交流】

（1）測量物質的選?。簯x取質量、初溫相同的不同物質；

（2）選擇相同的熱源目的：是為了讓兩種物質在相同加熱時間內吸收的熱量相同；

（3）該實驗用裝置常見的有兩種，甲裝置中散熱集中，可以控制水與煤油在相同的加熱時間

內吸收的熱量基本相等。

甲乙

二、擴展性實驗一一用傳感器比較不同物質的比熱容

不同物質吸熱的差異還可以用圖所示的實驗很快比較出來。用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質

量相同的水和色拉油的兩個試管固定在鐵架臺上，溫度傳感器的探頭部分要與試管內的水或色拉油

良好接觸，兩只溫度傳感器通過數(shù)據(jù)采集線與計算機相連接。

在計算機上打開與此儀器配套的專用軟件，點擊“開始記錄”，同時打開紅外加熱器開關，對

盛有水和油的試管進行加熱，在計算機上可以得到相應的實驗圖線。

【例題1】圖甲是“比較不同物質的吸熱能力”的實驗裝置。

（1）兩支試管里水和煤油的質量______（選填“相同”或“不同”）；

（2）相同時間內，水吸收的熱量—（選填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的熱量；

（3）由圖乙可知，的吸熱能力更強。

【答案】（1）相同；（2）等于；（3）水.

【詳解】（1）根據(jù)控制變量法，比較不同物質的吸熱能力試驗中,用相同的加熱裝置，對質量

相同、初溫相同的水和煤油進行加熱。

(2)比較不同物質的吸熱能力實驗中，用加熱時間的長短來比較物質吸收熱量的多少，所以

同時間內，水吸收的熱量等于煤油吸收的熱量。

(3)由乙圖可知，質量相同的水和煤油，吸收相同的熱量，煤油的溫度變化大，根據(jù)。

可知，水的比熱容大，即水的吸熱能力更強。

【例題2]為了研究不同物質的吸熱能力，某小組利用規(guī)格相同的電加熱器給水和煤油加熱，

如圖所示，他們利用實驗得到的數(shù)據(jù)繪制出兩種液體溫度隨加熱時間的變化圖像。

溫度FC

50--------------------煤油

02345時間/min

(1)在燒杯中加入兩種液體時，要控制它們的初溫和相同。

(2)實驗中通過比較來反映液體吸收熱量的多少；若讓水和煤油加熱時間相同，通過

比較它們的多少，來比較它們的吸熱能力。

(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，小明作出了水和煤油的溫度隨加熱時間變化的圖像，由圖像可知，煤油

的比熱容是J/(kg「C)；[c水=4.2xl03j/(kg.℃)]

(4)若在這兩種液體中選擇一種作為汽車發(fā)動機的冷卻劑，冷卻效果更好。

【答案】(1)質量；(2)加熱時間，升高溫度；(3)2.1X103；(4)水.

【詳解】(1)根據(jù)比較吸熱能力的兩種方法，在該實驗中要控制不同物質的質量相同，故在兩

個完全相同的燒杯中分別裝入質量、初溫都相同的水和煤油。

(2)實驗中選擇相同規(guī)格的電加熱器，根據(jù)轉換法可知，在相同時間內水和煤油吸收的熱量

相同，所以實驗中通過比較加熱時間來反映液體吸收熱量的多少。

若讓水和煤油加熱時間相同，水和煤油吸收的熱量相同，通過比較它們升高溫度的多少，來比

較它們的吸熱能力。

(3)由圖可知，加熱相同的時間，煤油升高的溫度是水升高溫度的2倍，根據(jù)c=q可知，煤

mAt

油的比熱容是水的比熱容的二分之一，即煤油的比熱容為

1133

c煤油=2。水=2*4.2x10J/(kg-□)=2.1x10J/(kg-□)

(4)根據(jù)吸收相同的熱量，吸熱能力強的，溫度升高的就小，就更適合做冷卻液，

故水做冷卻液更好。

五、綜合練習

1.下列現(xiàn)象用分子動理論的觀點解釋，其中正確的是（）

A.落葉在風中飛舞表明空氣分子在不停地做無規(guī)則運動

B.鐵塊很難被壓縮表明分子間沒有間隙

C.鮮花香氣四溢是一種擴散現(xiàn)象

D.水和酒精混合后總體積減少表明分子間有引力

【答案】C

【詳解】A.落葉在風中飛舞屬于機械運動，故A錯誤；

B.鐵塊很難被壓縮表明分子間存在斥力，故B錯誤；

C.鮮花香氣四溢是花香分子無規(guī)則運動的結果，是一種擴散現(xiàn)象，故C正確；

D.水和酒精混合后總是體積減少表明分子間有間隙。

故選C。

2.沿海地區(qū)晝夜溫差較小，而內陸沙漠地區(qū)晝夜溫差較大，這主要是因為（）

A.海水的內能大，砂石的內能小

B.海水吸收的熱量多，砂石吸收的熱量少

C.海水的比熱容大，砂石的比熱容小

D.海水吸收的熱量少，砂石吸收的熱量多

【答案】C

【詳解】沿海地區(qū)水多，內陸沙漠地區(qū)水少、沙石多，因為水的比熱容較大，白天，相同質量

的水和沙石比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的

少，使得沿海地區(qū)晝夜的溫差小，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。

3.通過學習熱機的工作的過程，小王知道了汽油機工作的四個過程，如圖所示。關于下列四

A.丙沖程是吸氣沖程B.甲沖程是壓縮沖程

C.乙沖程是把內能轉化為機械能D.丁沖程是排氣沖程

【答案】B

【詳解】A.丙沖程兩氣閥關閉，火花塞點火，是做功沖程，故A錯誤；

B.甲沖程兩氣閥關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，故B正確；

C.乙沖程排氣閥開啟，是排氣沖程，沒有能量轉化，故C錯誤；

D.丁沖程進氣閥開啟，是吸氣沖程，故D錯誤。

故選B。

4.隨著我國人民生活水平的不斷提高，汽車已進入尋常百姓家。汽車發(fā)動機的主要部分是汽

油機，是把汽油燃燒放出的轉化為機械能的裝置。汽油機工作時，克服摩擦消耗的能

量、機械傳熱損失的能量以及廢氣排出帶走的能量，都不能再自動地用來驅動汽車，這是由于能量

轉化具有，而我們所能利用的能源是有限的，所以需要節(jié)約能源。

【答案】內能，方向性。

【詳解】汽油燃燒發(fā)生化學反應，同時放出熱量，所以汽油機將內能轉化為機械。

由于燃料燃燒放出熱量，將內能轉化為機械能，但燃料燃燒產生的內能不能再轉化為燃料的化

學能，所以能量的轉化具有方向性。

5.如圖所示是物質三種狀態(tài)的分子模型圖，某物質由圖C所示的狀態(tài)變?yōu)閳DA所示的狀態(tài)所

對應的物態(tài)變化是o

圖A圖B圖C

【答案】凝華。

【詳解】由圖中可知，圖A中分子排列緊密，且非常有規(guī)律，故可知圖A是固體的分子模型

圖，圖C中分子極度散亂，間距很大，故可知圖C是氣體的分子模型圖，圖B中分子沒有固定的

位置，間隙比圖A大，比圖C小，故可知圖B是液體的分子模型圖；某物質由圖C所示的狀態(tài)變

為圖A所示的狀態(tài)，即由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，故可知所對應的物態(tài)變化是凝華。

6.用某型號天然氣熱水器燒水，完全燃燒熱值為3.2xl07j/m3的天然氣0.125m3,放出熱量—

J；若該熱水器的加熱效率為84%,則能將40kg初始溫度為20℃的水加熱至________℃,水的比

熱容為4.2x103/(kg。*

【答案】4.0X