安徽省2020年中考物理总复习 模块三 热学 专题二 内能及其利用

专题二内能及其利用中考真题再现( 学用见p28 )探究规律对接中考命题点1分子动理论( 常考 )1.( 2019安徽第13题 )封闭在容器内的气体,是由大量的气体分子组成的,这些分子都在不停地做无规则运动。下列有关说法正确的是( b )a.温度一定时,气体分子的运动速度大小都相同b.温度一定时,向各个方向运动的气体分子都有c.温度升高时,每个气体分子的运动速度都增大d.温度降低时,所有气体分子的运动方向都相同【解析】温度是分子平均动能的标志,温度升高,气体分子的平均动能增大,分子的平均速度增大,但不是每一个气体分子的速度都增大,c项错误;温度变化与不变,气体分子都在永不停息地做无规则运动,所以气体分子随时都在改变自己的运动速度和方向,b项正确,a、d项错误。2.( 2015安徽第2题 )挖开多年堆煤的地面,会看到地面下一定深度的土层带有黑色。这一现象表明煤的分子在不停地无规则运动,扩散到地面的土层中了。命题点2温度、热量、内能( 常考 )3.( 2018安徽第2题 )如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,硝化棉就燃烧起来。这是因为活塞压缩空气做功气体内能增加,温度升高,达到了硝化棉的燃点。4.( 2016安徽第11题 )下列说法正确的是( d )a.物体的内能增加,则一定是外界对物体做了功b.物体的温度升高,则一定是从外界吸收了热量c.物体的温度越高,含有的热量越多d.内能是物体内所有分子动能和势能的总和命题点3热量的计算( 常考 )5.( 2019安徽第6题 )假如完全燃烧0.2 m3天然气放出的热量全部被100 kg、初温为25 的水吸收,可以使水的温度升高到45已知c水=4.2103 j/( kg ),q天然气=4.2107 j/m3。6.( 2015安徽第22题 )某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 的自来水加热到50 ,消耗的天然气体积为1 m3( 假设天然气完全燃烧 )。已知水的比热容为4.2103 j/( kg ),天然气的热值为3.2107 j/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。解:( 1 )天然气完全燃烧放出的热量q放=qv=3.2107 j/m31 m3=3.2107 j( 2 )水吸收的热量q吸=cmt=4.2103 j/( kg )100 kg( 50 -20 )=1.26107 j( 3 )热水器工作时的效率=q吸q放100%=1.26107j3.2107j100%39%名师考点精讲( 学用见p2832 )学思结合高效突破考点一分子动理论初步知识1.物质是由大量分子构成的( 1 )常见的物质是由极其微小的粒子分子、原子构成的。( 2 )分子很小,分子直径的数量级为10-10 m,1 cm3水中就约有3.351022个水分子,分子的质量也很小,一个水分子的质量只有3.010-26 kg。2.分子的热运动( 1 )一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈。( 2 )扩散现象定义:不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象。扩散现象说明:分子的无规则运动;分子间有间隙。3.分子间的作用力( 1 )分子之间存在引力和斥力,引力和斥力同时存在。( 2 )分子间作用力的特点分子间距离r(设平衡距离为r0 )作用力表现举例r=r0引力和斥力相等rr0表现为引力如物体被拉伸时rr0( 10r0以上)引力和斥力都减小为0如气体分子4.分子动理论基本观点( 1 )常见的物质是由大量的分子、原子构成的。( 2 )一切物质的分子都在不停地做热运动。( 3 )分子之间存在引力和斥力。典例1( 2019湖南湘潭 )下列现象能说明分子在做无规则运动的是( )a.柳絮飞舞b.玉兰飘香c.落叶纷飞d.瑞雪飘飘【解析】柳絮飞舞、落叶纷飞、瑞雪飘飘,是物质在运动,属于机械运动;玉兰飘香是分子在运动,属于扩散现象,b项符合题意。【答案】 b【概念辨析】分子无规则运动和机械运动的区别分子的运动是热运动,与温度有关,在任何情况下都会进行,肉眼是看不见的;而机械运动是相对物体位置改变的运动,是宏观运动,运动情况与所受外力有关。针对训练1.下列有关分子热运动的说法不正确的是( c )a.压紧的铅块能结合在一起,表明分子间有引力b.墨水在热水中扩散得快,表明温度越高,分子运动越剧烈c.固体很难被压缩,表明固体分子间只存在斥力d.桂花飘香,表明分子在不停地做无规则运动考点二内能1.内能( 1 )定义:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。内能的单位是焦耳( j )。( 2 )特点:一切物体都有内能,物体内能的大小不可能为0。2.内能和温度的关系( 1 )质量一定的同一物体,温度越高,内能越大,温度越低,内能越小。( 2 )质量一定的同一物体,温度不变,内能可能不变,也可能变化,如晶体在熔化过程中温度不变,但要吸热,所以内能增加;晶体在凝固过程中温度不变,但会放热,所以内能就会减少。( 3 )说明:物体的内能大小与温度有关,但内能大小还与物体的质量、材料、状态( 物态 )、体积有关,所以,并不是温度不变内能就不变。3.改变内能的方式方式热传递做功举例太阳下取暖、冬天对手哈气、蒸烤食物钻木取火、摩擦生热、内燃机的做功冲程实质内能的转移内能与其他形式能的转化说明1.条件:物体( 同一物体不同部分 )间存在温度差2.传递方向:内能从温度高的物体传递到温度低的物体( 或从高温部分传递到低温部分 ),温度相同,热传递停止做功改变内能的两种情况:一是物体对外做功,内能转化为其他形式能,内能减少;二是外界对物体做功,其他形式能转化为内能,内能增加联系两种方式改变物体的内能是等效的疑难点拨做功可以改变物体的内能,但做功并非一定能改变物体的内能,如将重物举高,克服物体重力对物体做功,但没有改变物体的内能,而是改变了物体的重力势能。因此做功一定会引起物体某种形式能量的变化,这种能量可能是内能,也可能是其他能4.热量( 1 )定义:在热传递过程中,传递能量的多少,符号是q。( 2 )单位:焦耳( j )。( 3 )热量传递的条件:有温度差。( 4 )热量传递方式:传导、对流、辐射。内能、热量和温度的联系物体吸收热量,内能增加,温度不一定升高( 如晶体的熔化过程 );物体温度升高,内能一定增加,但不一定是吸收了热量,还可能是外界对物体做了功,可用如图表示。典例2关于内能,有以下四个观点,你认为正确的是( )物体温度越低,内能越小,0 的物体没有内能改变物体内能的方法有很多,但本质上只有做功和热传递两种方式两物体相互接触时,热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体一切运动的物体都具有机械能,而不一定具有内能a.只有b.只有c.只有d.只有【解析】一切物体在任何温度下都具有内能,所以0的物体仍具有内能,错误;改变物体内能的方法有很多,但本质上只有做功和热传递两种方式,它们在改变内能上是等效的,正确;发生热传递的条件是有温度差,热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体,正确;任何物体都有内能;一切运动的物体都具有机械能,也一定具有内能,错误。【答案】 b典例3( 2019合肥瑶海区二模 )下列说法中,正确的是( )a.内能较大的物体所含有的热量较多b.温度高的物体具有的内能一定比温度低的物体多c.热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体d.物体的内能增大时,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做了功【解析】热量是一个过程量,只有在热传递过程中才能说热量的多少,不能用“含有”来修饰,只能用“吸收”和“放出”来修饰,a项错误;物体的内能不仅与物体的温度有关,还与质量、状态有关,所以温度高的物体具有的内能不一定多,b项错误;热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体,或由物体的高温部分传递到低温部分,c项错误。【答案】 d针对训练2.( 2019辽宁阜新 )小亮测得甲、乙两杯水的温度分别是45 和75 ,下列判断正确的是( d )a.甲杯中水的分子运动一定比乙杯中水的分子运动剧烈b.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能小c.乙杯中水的热量一定比甲杯水的热量多d.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减少【解析】温度越高,分子运动越剧烈,乙的温度高,所以乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,a项错误;物体的内能与物体的温度、质量和状态等有关,两杯水质量关系不知,所以无法判断它们内能的关系,b项错误;热量是一个过程量,不能比较热量的多少,c项错误;乙杯中水的温度降低,分子运动速度减慢,内能变小,d项正确。3.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( a )a.温度相同的物体接触时不发生热传递b.物体温度升高,一定吸收了热量c.物体温度越低,含有的热量越少d.物体吸收了热量,温度一定升高考点三比热容1.定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容,比热容的符号是c。2.单位:焦每千克摄氏度,符号是j/( kg )。3.物理意义:表示物体吸放热本领的物理量,如水的比热容c水=4.2103 j/( kg ),表示1 kg水温度升高( 或降低 )1 所吸收( 或放出 )的热量是4.2103 j。4.决定比热容大小的因素:与物质的种类、状态有关,而与物体质量大小、温度高低、放热或吸热的多少均无关,比热容是物质的一种特性。5.应用( 1 )用水取暖:如冬天用热水袋,因为相同质量的水跟其他物质相比,水在降低相同温度的情况下可放出更多的热量。( 2 )用水作冷却剂:汽车发动机常用水来冷却是因为水的比热容较大,相同质量的水跟其他物质相比,水在升高相同温度的情况下可吸收更多的热量。( 3 )用水来调节气温:城市修建人工湖可使城市气温变化不会太大。6.热量计算:q吸( 放 )=cmt( t是指温度的改变量 )。典例4( 2019福建 )如表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )物质水煤油冰铝铜比热容/( jkg-1-1 )4.21032.11032.11030.881030.39103a.不同物质的比热容一定不同b.物质的物态发生变化,比热容不变c.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多d.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多【解析】由题表数据可知,不同物质的比热容一般不同,但也有比热容相同的不同物质,如煤油和冰,a项错误;水和冰是水的两种状态,分析题表数据可知,其比热容是不同的,说明比热容与物质状态有关,物质的物态发生变化,比热容也会发生变化,b项错误;由题表数据可知,铝的比热容大于铜的比热容,质量相等的铝和铜升高相同的温度,因铝的比热容大,则根据q=cmt可知,铝吸收的热量更多,c项正确;质量相等的水和煤油吸收相同的热量,因为水的比热容大,所以根据q=cmt可知水升高的温度少,d项错误。【答案】 c【解题技巧】对比热容的理解针对训练4.( 2019成都 )用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3 min时各记录一次温度,如下表所示。已知水=1.0103 kg/m3,c水=4.2103 j/( kg ),油=0.8103 kg/m3,加热的效率都为90%,油的末温没有达到它的沸点,下列说法正确的是( b )加热时间/min03水的温度/1828油的温度/1843a.这种油的比热容为1.68103 j/( kg )b.这种油的比热容为2.1103 j/( kg )c.因为这种油的密度比水小,所以它的比热容比水小d.加热效率没有达到100%,是因为电加热器没有把电能全部转化为内能【解析】相同的电加热器对水和油加热相同的时间,加热的效率都为90%,所以水和油吸收的热量相同,所以q水=q油,设它们的体积为v,则水的质量m水=水v,油的质量m油=油v,所以q水=c水m水( t水-t0 ),q油=c油m油( t油-t0 ),所以c水水v( t水-t0 )=c油油v( t油-t0 ),代入数据解得c油=2.1103 j/( kg ),a项错误,b项正确;密度和比热容都是物质的一种特性,二者之间没有必然的联系,c项错误;电加热器产生的热量没有全部被液体吸收,而是存在一定的损失,所以加热效率没有达到100%,d项错误。考点四热机热机效率1.工作原理:燃料燃烧将化学能转化为内能,再通过做功将内能转化为机械能。2.工作过程:如图,甲图为吸气冲程,乙图为压缩冲程,将机械能转化为内能,丙图为做功冲程,将内能转化为机械能,丁图为排气冲程。3.热值定义燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,符号是q单位j/kg或j/m3( 气体燃料 )物理意义描述燃料燃烧放热本领的物理量,如干木柴的热值q=1.2107 j/kg,表示1 kg干木柴完全燃烧所放出的热量是1.2107 j性质只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、燃烧情况均无关相关公式定义式:q=qm,热量计算式( 设完全燃烧 ):q=qm4.热机效率( 1 )定义: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。( 2 )公式:=w有用q总100%。( 3 )热机效率低的原因燃料不能完全燃烧;机体要吸收一部分能量;克服摩擦做功要消耗一部分能量;废气要带走一部分能量。( 4 )提高热机效率的途径减小摩擦,保持良好的润滑;减少各种热量损失;尽可能使燃料充分燃烧。典例5下列关于热值的说法正确的是( )a.2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值b.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多c.热量燃烧不完全时热值变小d.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关【解析】热值是燃料本身的特性,燃料的热值仅与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度、质量都无关,a、c项错误,d项正确;燃料的热值越大,只有在相同质量并且完全燃烧的情况下,放出的热量才越多;质量少、燃烧不完全放出的热量就少,b项错误。【答案】 d典例6( 2019四川达州 )某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400 r/min,若每次做功冲程对外所做的有用功为300 j,则该汽油机的输出功率为w,所使用的燃料是( 选填“可再生”或“不可再生” )能源。【解析】单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min,即每秒钟飞轮转40圈,因曲轴转2圈完成一个工作循环,对外做功一次,所以该汽油机每秒完成20个工作循环,对外做功20次,则每秒做的有用功w=20300j=6000j,该汽油机的输出功率为p=wt=6000j1s=6000w;汽油属于化石能源,是不可再生能源。【答案】 6000不可再生针对训练5.木炭的热值为3.4107 j/kg,它表示1 kg木炭( d )a.具有3.4107 j的热量b.具有3.4107 j的内能c.完全燃烧对外做功3.4107 jd.完全燃烧放出热量3.4107 j6.( 2019四川眉山 )发动机是汽车的核心部件,某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机,其一个工作循环的四个冲程如图所示,表中给出了发动机的相关数据( 空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比 )。1 min内完成的工作循环数2400次汽缸内汽油和空气混合气体的密度1.3 kg/m3汽缸的工作容积2.0 l汽油的热值4.6107 j/kg发动机最大功率82.8 kw空燃比121单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时,图中四个冲程的顺序是乙、甲、丁、丙,燃料完全燃烧放出的热量是9.2103j。【解析】内燃机的一个工作循环按顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,所以按顺序排列为乙、甲、丁、丙。因为混合气体的密度为1.3 kg/m3,所以m=v=1.3 kg/m3210-3 m3=2.610-3 kg。从空燃比可以看出,其中汽油的质量占总质量的113,所以可得其中汽油的质量为m=1132.610-3 kg=210-4 kg,q=mq=210-4 kg4.6107 j/kg=9.2103 j。考点五能量的转化和守恒1.能量转化和转移能量可以从一种形式转化为另一种形式,也可从一个物体或物体的一部分转移到另一物体或物体的另一部分。2.能量转化与守恒定律能量既不会创生,也不会消灭,它只会从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一物体,在转移和转化的过程中能的总量保持不变。3.能量转化或转移过程的方向性( 1 )内能能自发地从高温物体转移到低温物体,但不能自发地从低温物体转移到高温物体。( 2 )其他形式的能量可以无条件地转化为内能,而内能不可无条件地转化为其他形式的能量。1.能量转移指的是能量的传递,能量的形式不变;能量的转化指的是能量的形式发生了改变。2.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。3.永动机的失败从反面说明了能量守恒和能量转化的方向性。典例7( 2019四川广安 )下列关于能量的说法中,正确的是( )a.洗衣机工作时是将机械能转化为电能b.电水壶工作时是将内能转化为电能c.用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移d.能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少【解析】洗衣机工作时,消耗电能,产生机械能,故是将电能转化为机械能的过程,a项错误;电水壶工作时消耗电能,产生内能,故是将电能转化为内能的过程,b项错误;用热水泡脚,内能从热水传递到脚,身体的内能会增加,会感觉暖和,说明内能可以转移,c项正确;根据能量守恒可知,能量在转化和转移的过程中,能量的总量会保持不变,d项错误。【答案】 c针对训练7.( 2019湖南郴州 )现在流行一款鞋,穿上它走路时,鞋会发光,站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理,从能量转化的角度分析正确的是( a )a.机械能转化为电能,再转化为光能b.电能转化为机械能,再转化为光能c.机械能转化为光能,再转化为电能d.光能转化为机械能,再转化为电能重难题型探究( 学用见p32 )思维拓展素养提升类型一思想方法型1.( 2019合肥瑶海区一模 )“夏天在地上洒水会感到凉快”和“夏天到合肥天鹅湖旁边游玩也感到凉快”,两种生活经历都涉及水的吸热,两种情况下水吸热的主要方式是不同( 选填“相同”或“不同” )的。2.( 2019四川绵阳 )分子之间既有引力又有斥力。其中,分子之间的斥力大小f斥随着分子间距离r变化的情况如图所示。根据图像可知:分子之间斥力的大小( d )a.随着分子间距离的增大先增大后减小b.随着分子间距离的增大先减小后增大c.随着分子间距离的减小而减小d.随着分子间距离的减小而增大3.( 2019内蒙古赤峰 )“母亲节”到了,小云怀着一颗感恩的心为妈妈精心准备了一桌美食,也感受到了劳动的辛苦和快乐。关于烹饪食物过程中所包含的物理知识,以下认识正确的是( d )a.锅一般都是用铁制造的,主要是利用了铁的比热容较大的性质b.炒菜时,主要是通过做功的方式增加菜的内能c.拌菜时,要通过搅拌才能更好入味,说明分子没有做无规则运动d.炖菜时,主要是通过热传递的方式使菜的内能增加类型二解题规律型4.标准大气压下完全燃烧42 g焦炭所放出的热量的50%被2 kg、30 的水吸收,则水温可升高( q焦炭=3.0107 j/kg )( a )a.70 b.75 c.100 d.105 5.用相同的电加热器分别对质量相等的a和b两种液体加热( 不计热量损失 ),如图是液体a和b的温度随加热时间变化的图像,下列说法正确的( a )a.a的比热容与b的比热容之比为21b.a的比热容与b的比热容之比为23c.都加热t时间,b吸收的热量比a吸收的热量多d.a和b升高相同的温度,b吸收的热量较多【解析】在时间t内,两种液体吸收的热量相同,a的温度变化ta=20 ,b的温度变化tb=40 ,a、b的质量相同,由q吸=cmt得c=q吸mt,则cacb=tbta=21,a项正确,b、c项错误;由题图可知,a、b升高相同的温度,加热a的时间长,a吸收的热量多,d项错