第12講內(nèi)能內(nèi)能的利用（思維導(dǎo)圖考點精講例題精析）2023年中考物理一輪復(fù)習(xí)（原卷版）

第12講—內(nèi)能，內(nèi)能的利用2023年中考物理一輪復(fù)習(xí)講練測一、思維導(dǎo)圖二、考點精講考點1分子熱運(yùn)動1.擴(kuò)散現(xiàn)象：定義：不同物質(zhì)在相互接觸時，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象說明：①一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動；②分子之間有間隙。固體、液體、氣體都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，只是擴(kuò)散的快慢不同，氣體間擴(kuò)散速度最快，固體間擴(kuò)散速度最慢。汽化、升華等物態(tài)變化過程也屬于擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動越劇烈，擴(kuò)散越快。由于分子的運(yùn)動跟溫度有關(guān)，所以這種無規(guī)則運(yùn)動叫做分子的熱運(yùn)動。2.分子間的作用力：分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的。（1）當(dāng)分子間距離等于r0（r0=1010m）時，分子間引力和斥力相等，合力為0，對外不顯力；（2）當(dāng)分子間距離減小，小于r0時，分子間引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大于引力，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；（3）當(dāng)分子間距離增大，大于r0時，分子間引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，引力大于斥力，分子間作用力表現(xiàn)為引力；（4）當(dāng)分子間距離繼續(xù)增大，分子間作用力繼續(xù)減小，當(dāng)分子間距離大于10r0時，分子間作用力就變得十分微弱，可以忽略了。3.分子熱運(yùn)動與機(jī)械運(yùn)動的理解及實例考點2內(nèi)能1.內(nèi)能：定義：物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。任何物體在任何情況下都有內(nèi)能。內(nèi)能的單位為焦耳（J）。內(nèi)能具有不可測量性。2.影響物體內(nèi)能大小的因素：（1）溫度：在物體的質(zhì)量、材料、狀態(tài)相同時，物體的溫度升高，內(nèi)能增大，溫度降低，內(nèi)能減?。环粗?，物體的內(nèi)能增大，溫度卻不一定升高（例如晶體在熔化的過程中要不斷吸熱，內(nèi)能增大，而溫度卻保持不變），內(nèi)能減小，溫度也不一定降低（例如晶體在凝固的過程中要不斷放熱，內(nèi)能減小，而溫度卻保持不變）。（2）質(zhì)量：在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時，物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大。（3）材料：在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時，物體的材料不同，物體的內(nèi)能可能不同。（4）存在狀態(tài)：在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時，物體存在的狀態(tài)不同時，物體的內(nèi)能也可能不同。3.改變物體內(nèi)能的方法：做功和熱傳遞。（1）做功：做功可以改變內(nèi)能：對物體做功物體內(nèi)能會增加（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。物體對外做功物體內(nèi)能會減少（將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）。做功改變內(nèi)能的實質(zhì)：內(nèi)能和其他形式的能（主要是機(jī)械能）的相互轉(zhuǎn)化的過程。如果僅通過做功改變內(nèi)能，可以用做功多少度量內(nèi)能的改變大小。（2）熱傳遞：定義：熱傳遞是熱量從高溫物體傳到低溫物體或從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。熱量：在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量。熱量的單位是焦耳。（熱量是變化量，只能說“吸收熱量”或“放出熱量”，不能說“含”、“有”熱量?！皞鬟f溫度”的說法也是錯的。）熱傳遞過程中，高溫物體放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少；低溫物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；注意：eq\o\ac(○,1)在熱傳遞過程中，是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，能的形式并未發(fā)生改變；eq\o\ac(○,2)在熱傳遞過程中，若不計能量損失，則高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量；因為在熱傳遞過程中傳遞的是能量而不是溫度，所以在熱傳遞過程中，高溫物體降低的溫度不一定等于低溫物體升高的溫度；eq\o\ac(○,3)熱傳遞的條件：存在溫度差。如果沒有溫度差，就不會發(fā)生熱傳遞。eq\o\ac(○,4)做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。注：熱量是一個過程量，不能說物體中含有多少熱量，只能用“吸收”和“放出”來描述．溫度熱量內(nèi)能定義宏觀上表示物體的冷熱程度；微觀上反映物體中大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度熱傳遞過程中傳遞能量的多少熱運(yùn)動的分子動能和分子勢能的總和量的性質(zhì)狀態(tài)量過程量狀態(tài)量表述用“降低”“升高”“降低到”“升高到”“是”等表述用“放出”“吸收”、等表述用“具有”“改變”“增加”“減少”等表述單位攝氏度(℃)焦耳(J)焦耳(J)聯(lián)系(1)同一個物體溫度越高，內(nèi)能越大;(2)一切物體在任何時候任何狀態(tài)下都具有內(nèi)能，內(nèi)能增加或減少，溫度不一定(選填“一定”或“不一定”)改變(如晶體的熔化、凝固過程);(3)物體內(nèi)能的變化，可能是吸收或放出了熱量，也可能是外界對物體做了功或物體對外界做了功；(4)吸收熱量，內(nèi)能不一定(選填“一定”或“不一定”)增加考點3比熱容1.比熱容：（1）定義：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1℃時吸收（或放出）的熱量。比熱容用符號c表示，它的單位是焦每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)比熱容是表示物體吸熱或放熱能力的物理量。（2）物理意義：水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，物理意義為：1kg的水溫度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。比熱容是物質(zhì)的一種特性，比熱容的大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。水常用來調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱，是因為水的比熱容大。（3）比較比熱容的方法：①質(zhì)量相同，升高溫度相同，比較吸收熱量多少（加熱時間）：吸收熱量多，比熱容大。②質(zhì)量相同，吸收熱量（加熱時間）相同，比較升高溫度：溫度升高慢，比熱容大。2.熱量的計算公式：（1）溫度升高時用：Q吸＝cm（t－t0）c＝eq\f(Q吸,m（t－t0）)m＝eq\f(Q吸,c（t－t0）)t＝eq\f(Q吸,cm)+t0t0＝teq\f(Q吸,cm)（2）溫度降低時用：Q放＝cm（t0－t）c＝eq\f(Q放,m（t0－t）)m＝eq\f(Q放,c（t0－t）)t0＝eq\f(Q放,cm)+tt＝t0eq\f(Q放,cm)（3）只給出溫度變化量時用：Q＝cm△tc＝eq\f(Q,m△t)m＝eq\f(Q,c△t)△t＝eq\f(Q,cm)Q—熱量—焦耳（J）；c—比熱容—焦耳每千克攝氏度（J/(kg·℃)）；m—質(zhì)量—千克（kg）；t—末溫—攝氏度（℃）；t0—初溫—攝氏度（℃）由公式Q＝cm△t可知：物體吸收或放出熱量的多少是由物體的比熱容、質(zhì)量和溫度變化量這三個因素決定的。考點4內(nèi)能的利用1.內(nèi)能的利用方式（1）利用內(nèi)能來加熱：實質(zhì)是熱傳遞。（2）利用內(nèi)能來做功：實質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?？键c5熱機(jī)1.熱機(jī)：定義：熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等2.內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動時，從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程，叫做一個沖程。四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。在這四個沖程中只有做功沖程是燃?xì)鈱钊龉Γ渌齻€沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：（1）汽油機(jī)的氣缸頂部是火花塞；柴油機(jī)的氣缸頂部是噴油嘴。（2）汽油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。（3）汽油機(jī)做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機(jī)做功沖程的點火方式是壓燃式。（4）柴油機(jī)比汽油及效率高，比較經(jīng)濟(jì)，但笨重。（5）汽油機(jī)和柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動。4.熱值燃料燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（1）定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號q表示。單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/m3）。熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等無關(guān)。（2）公式：①Q(mào)＝qmm=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,m)Q—放出的熱量—焦耳（J）；q—熱值—焦耳每千克（J/kg）；m—燃料質(zhì)量—千克（kg）。②Q＝qVV=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,V)Q—放出的熱量—焦耳（J）；q—熱值—焦耳每立方米（J/m3）；V—燃料體積—立方米（m3）。（3）物理意義：酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J?？键c6熱機(jī)效率1.影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。2.有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進(jìn)爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強(qiáng)的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。3.熱機(jī)的效率：熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要標(biāo)志，與熱機(jī)的功率無關(guān)。4.公式：Q總=eq\f(Q有用,η)Q有用=Q總η由于熱機(jī)在工作過程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。5.熱機(jī)能量損失的主要途徑：廢氣內(nèi)內(nèi)、散熱損失、機(jī)器損失。6.提高熱機(jī)效率的途徑：（1）使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失；（2）機(jī)件間保持良好的潤滑，減小摩擦。（3）在熱機(jī)的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。7.常見熱機(jī)的效率：蒸汽機(jī)6%～15%、汽油機(jī)20%～30%、柴油機(jī)30%～45%內(nèi)燃機(jī)的效率比蒸汽機(jī)高，柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)高。考點7能量轉(zhuǎn)換和守恒1.能量：能量存在多種形式，如機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、光能、核能等.2.能量的轉(zhuǎn)化：在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的(如圖).3.能量守恒定律：能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.4.能量轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化的特點：具有方向性．三、例題精析1．圖所示為某四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)中的四個沖程。其中，做功沖程是（）A． B．C． D．2．按如圖所示進(jìn)行實驗，當(dāng)觀察到熱水大面積變成紅色時，冷水中只有品紅周圍變成紅色。對該現(xiàn)象的微觀解釋合理的是（）A．溫度越高，分子運(yùn)動越快 B．溫度越高，分子體積越大C．溫度越高，分子間隔越小 D．溫度越高，分子質(zhì)量越小3．如圖為四沖程汽油機(jī)工作過程中某沖程的示意圖，下列說法正確的是（）A．該沖程能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B．這是壓縮沖程C．該沖程能量轉(zhuǎn)化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．這是吸氣沖程4．醫(yī)生將質(zhì)量和初溫相同的鐵、陶瓷（）兩種材料制成的工具浸沒在沸水煮足夠長一段時間進(jìn)行消毒，則消毒結(jié)束時兩者溫度關(guān)系為t鐵___________t陶瓷（選填“>”“=”或“<”），吸熱更多的是___________工具。5．在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是課堂上看到的兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機(jī)工作過程中的其中兩個沖程示意圖。利用內(nèi)能來做功的沖程是___________圖，與壓縮沖程原理相同的是___________圖所示的演示實驗。有一臺四缸汽油發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示，其中排量等于四個氣缸工作容積的總和，氣缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動的距離。則該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功___________J，單缸排量V=___________L；在每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功W0=___________J；在做功沖程里，燃?xì)鈱钊龅墓杀硎緸閃=pV，式中p表示燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)，則p=___________Pa。排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min6．司機(jī)在加油站給小轎車加油時聞到汽油味，這是______現(xiàn)象，小轎車汽油機(jī)在______沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。7．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量和初溫也相同。（1）為了比較不同物質(zhì)吸熱升溫的特點，應(yīng)選擇______兩圖進(jìn)行實驗；（2）不同物質(zhì)吸熱的多少是通過______（選填“溫度計示數(shù)”或“加熱時間”）來反映的；（3）關(guān)于該實驗的變量控制，下列要求中還正確的是______；A．采用相同的加熱方法

B．燒杯中分別裝入相同體積的物質(zhì)

C．使用相同的燒杯（4）如果質(zhì)量和初始溫度均相同的A、B兩種液體，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖像如圖丁所所示，由圖可以看出，______液體的比熱容較大8．東東同學(xué)學(xué)習(xí)了分子的熱運(yùn)動之后，做了以下的一些實驗。(1)實驗一：在比較一定量的水和酒精混合前后總體積大小的實驗中，在直玻璃管中先后注入100ml的水和100ml的酒精，兩種液體完全混合之后的總體積______(選填“大于等于或“小于”)200ml，這是因為分子之間______。為了使實驗的現(xiàn)象更加明顯，應(yīng)選用內(nèi)徑較______(選填“粗”或“細(xì)”)的玻璃管。(2)實驗二：東東為了研究液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，先在量筒里裝一半清水，然后再用細(xì)管在水下面注入硫酸銅溶液。如圖所示，是小明觀察到的溶液在“實驗開始時”、“靜放10日后”、“靜放30日后”所呈現(xiàn)的現(xiàn)象。其中______圖是表示溶液靜放30日后的實驗現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象說明______。如果這個實驗在溫度比較高的環(huán)境里進(jìn)行，擴(kuò)散現(xiàn)象的速度將______(選填“比較快”、“比較慢”或“一樣”)(3〕實驗三：將很干凈的玻璃板掛在彈簧測力計下，使玻璃板水平接觸水面，如圖甲所示。然后稍稍用力向上拉動玻璃板，玻璃板并未與水面分離，卻發(fā)現(xiàn)其邊緣處的水面稍微向上彎曲，如圖乙所示，此時彈簧測力計示數(shù)______(選填“大于”、“等于”或“小于”)玻璃板自身重力，這是因為______。9．貴南高鐵北起貴州貴陽市，經(jīng)河池市，南至廣西南寧市，是廣西境內(nèi)第一條設(shè)計時速為350公里的客運(yùn)專線，預(yù)計2023年年底建成通車。（1）若通車后，一列長200m的動車組（如圖甲）以60m/s的速度勻速通過一座長1000m的