第9讲物体的内能（5考点6题型）（原卷版）

第9讲物体的内能TOC\o"13"\h\z\u考点一、物体的内能 1考点二、改变物体内能的两种方法 2考点三、热量的计算 2考点四、热机 2考点五、燃料的热值 3TOC\o"44"\h\z\u题型1内能、热量的理解 4题型2改变内能的方式 5题型3热量的计算 8题型4热平衡方程的应用 11题型5燃料的热值 13题型6热机 16考点一、物体的内能1．内能的定义物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。2．影响内能大小的因素物体的内能与温度有关。同一个物体，温度越高，分子的热运动越剧烈，它具有的内能就越大。物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。考点二、改变物体内能的两种方法1．做功可以改变内能外界对物体做功，物体的内能变大；物体对外做功，物体的内能会减小。通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能与物体内能相互转化。2．热传递可以改变内能热传递改变物体的内能实质上是内能从高温物体传递到低温物体或者从同一物体的高温部分传递到低温部分。在热传递过程中传递的能量的多少叫做热量。热传递发生的条件是物体之间存在温差。考点三、热量的计算（1）物质吸热时热量的简单计算吸热：Q吸=cm△t=cm(tt0)；（2）物质放热时热量的计算放热：Q放=cm△t=cm(t0t)。（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）m—质量，单位：千克（kg）△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。考点四、热机1．热机(1)定义：把化学能转化为机械能的机器。(2)原理：eq\x(化学能)eq\o(→,\s\up7(燃料燃烧))eq\x()eq\o(→,\s\up7(做功))eq\x(机械能)2．热机的种类热机eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(蒸汽机,内燃机\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(汽油机,柴油机)),汽轮机、喷气发动机))3．热机的四个过程：吸气、压缩、做功、排气。4．热机曲轴转动两圈对外做功一次。考点五、燃料的热值1．燃料燃烧时能量的转化燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，也就是通常所说的释放出热量。2．燃料的热值1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值，单位是J/kg，气体燃料的热值单位通常用J/m3。Q=mq热值的意义是表示单位质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。3.热机效率（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。（2）计算公式：η=对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成η=（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。（4）常见热机效率：蒸汽机6%15%，汽油机20%30%，柴油机30%45%。4.提高热机效率的主要途径①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；②减少各种热量损失（I.加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II.使用较好的保温材料，减少热损失）；③在热机设计和制造上，采用先进的技术；④保障良好的润滑，减少机械摩擦。题型1内能、热量的理解（2023秋•上城区校级期中）下列说法中正确的是（）A．静止在地面上的冰块没有内能 B．空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多 C．动能大的物体内能一定大 D．自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能（2023秋•慈溪市期末）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）A．0℃的冰没有内能 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变（2023秋•义乌市校级月考）关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（）A．温度高的物体内能一定大 B．物体的温度越低，所含的热量越少 C．物体吸收了热量，其温度不一定升高 D．物体的内能增大，一定是外界对其做了功题型2改变内能的方式（2024•温州模拟）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连，使用时通过扭动气阀可释放压缩气罐内的气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，对该过程的分析正确的是（）A．罐内气体的内能增加 B．气罐内壁的温度升高 C．罐内气体通过做功改变了内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似（2024•萧山区模拟）在学习内能一课后，小周利用盛有少量水的矿泉水瓶进行如下实验：先将瓶盖盖紧，使劲旋转矿泉水瓶下部，然后拧松瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，瓶内出现了白雾。对该过程的分析或解释正确的是（）A．瓶盖弹出前越拧越费劲，是因为内部气压在不断增加 B．瓶盖弹出前瓶壁温度升高，是因为瓶壁的机械能在增加 C．瓶盖弹出后落回地面，是因为摩擦力改变了瓶盖的运动状态 D．瓶盖弹出后出现了白雾，是因为水遇热汽化成水蒸气（2024•温州模拟）在全球范围内，每年香槟销量近3亿瓶。开启这样的起泡酒，木塞离开瓶颈时，对应的气流速度已经超过了音速，而且还能观察到二氧化碳随之结晶并变幻出缕缕薄雾。以下关于这一过程说法正确的是（）A．瓶内气体对瓶塞做功机械能转化为内能 B．瓶内气压降低二氧化碳溶解度减小逸出 C．瓶内气体的温度降低二氧化碳吸热结晶 D．薄雾是二氧化碳晶体熔化形成的小液滴（2023秋•兰溪市校级期末）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，管口产生大量的白雾。则（）A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．白雾是由水汽化产生的（2023秋•温州期末）如图为一种引火方式，用铁球甲撞击包裹铝箔的生锈铁球乙，铁球乙上的木屑就会被引燃。其原因是撞击使生锈铁球乙温度升高，引发氧化铁与铝箔发生反应放出大量热，引燃木屑。据此回答下面小题。甲球撞击乙球时，能使乙球温度升高，其原因是（）A．甲球对乙球做功，乙球内能增大 B．甲球对乙球做功，乙球内能减小 C．乙球对甲球做功，乙球内能增大 D．乙球对甲球做功，乙球内能减小题型3热量的计算（2024•宁波模拟）1kg20℃的水吸收4.2×105J的热量后（已知水的比热容为4.2×103J/kg℃），它的温度是（）A．80℃ B．100℃ C．120℃ D．条件不足，无法确定（2023秋•西湖区校级期中）如图所示，是冷水与热水混合时，温度随时间变化的图象。假设在热传递过程中没有热量损失，那么，由图中所给的信息可知，冷热水的质量与吸放热之比分别是（）A．2：1、1：1 B．1：1、2：1 C．1：1、1：2 D．1：2、1：1（2023•鹿城区模拟）有甲、乙两个不同金属物体，已知m甲＞m乙，c甲＞c乙，现将两物体同时放入标况下的沸水中充足时长。现取出后将两物体相互接触（两物体与外界没有热量交换），则有（）A．热量将从甲物体传递给乙物体 B．热量将从乙物体传递给甲物体 C．甲、乙两物体始终处于热平衡状态 D．条件不足，无法判断（2022秋•永康市期末）植树造林既可以优化生态环境，又可以调节气温。假设10000米2的森林每秒钟吸收的太阳能约为1.2×105焦，如果这些太阳能被初温为26℃、质量为50千克的干泥土全部吸收，可使这些干泥土的温度升高到多少摄氏度？[干泥土的比热容为0.8×103焦/（千克•℃）]（2023•湖州模拟）杭州向阳处每平方米面积在1小时内得到的太阳辐射能平均为4.0×106焦。如图为SQB型太阳能电辅热热水器，参数如下：型号外形尺寸光照面积水箱容积电加热器毫米平方米升电压（伏）电功率（瓦）SQB20/1.35/31190×1250×11901.351002201500本题中各种数据如下：液化石油气的燃烧值q＝3.5×107焦/千克，g＝10牛/千克。请根据产品说明书上的参数和题给的条件回答：（1）该太阳能热水器的总有效接收光照的面积为1.35m2，如果以接收太阳能10小时/日计算，每天共吸收多少太阳能？（2）如果该太阳能热水器每天（日照为10小时/日）能将满水箱的水从20℃加热到80℃，请你计算该太阳能热水器将太阳能转化为水的热能的效率是多少？（3）已知液化石油气完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，若用燃气热水器将满水箱的水从20℃加热到80℃，则需要多少费用？（杭州气价设为3元/米3，燃气的密度为0.72千克/米3）题型4热平衡方程的应用（2022•鄞州区校级模拟）冷水的质量为m，温度为t1，吸收一定热量后，温度升高到t；另有质量为2m的热水，如果先放出同样热量后温度也降到t，那么热水原来的温度应是（）A．(3t1-t)2 C．(3t-t1)2（2022秋•西湖区校级期中）质量相等的28℃、100℃的水分别装在甲、乙两容器中，现将一个温度为100℃的金属球放入甲容器中，达到温度相同时，甲容器中水温升高到40℃，然后迅速取出金属球放入乙容器中，再次达到温度相同时，乙容器中水温是（设不计热量损失和水的质量损失）（）A．60℃ B．70℃ C．88℃ D．90℃（2021秋•西湖区校级期中）有两个初温和质量都相同的金属球，先把甲球放入盛有热水的杯中，甲球与水温度相同时，水温降低了Δt，把甲球取出，再把乙球放入杯中，乙球与水温度相同时，水温又降低了Δt，则两球比热容的大小关系是（）A．c甲＜c乙 B．c甲＞c乙 C．c甲＝c乙 D．无法判断题型5燃料的热值（2023秋•黄岩区期末）2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（）A．起飞时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 B．加速升空的过程中，火箭的动能不变，重力势能增大 C．火箭可选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢热值比较大 D．太空中的温度很低，飞船的内能为零（2023秋•鄞州区期末）小宁在妈妈的指导下练习炒菜时，用天然气将质量为0.04kg的菜油加热，若使用的天然气体积为2×10﹣4m3且天然气完全燃烧释放出的热量有50%被菜油吸收。[取c煤油=2.0×103J/(kg⋅℃)，天然气的热值为4×（1）天然气完全燃烧放出的热量为J。（2）菜油升高的温度为℃（2024•宁波自主招生）某校物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，用两个相同的容器分别装有质量都是200g的沙子和水，用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示。已知酒精的热值是3.0×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）．加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。那么请问：（1）图中a图和b图哪个是沙子吸热升温的图象？为什么？（2）给水加热持续了10min时间，消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少热量？（3）试求出沙子的比热容。（2024•镇海区模拟）2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，柱子上方安装有机舱，机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动，年发电量将达2.2×107kW•h。已知：海水密度为1.0×103kg/m3，天然气热值q＝4.4×107J/kg（1）风平浪静叶片不动时，平台基础排开海水的体积为多少？（不考虑锚链对平台的作用）（2）每年的发电量相当于完全燃烧多少质量的天然气放出的热量？（3）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图乙）。与单柱式相比较，你认为“半潜式”的优点是（写出一点即可）。题型6热机（2023•拱墅区校级一模）光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，其核心部分工作原理如图示：带有活塞的密闭化学反应室中有气态物质，当光从窗口射入时，可使气态物质接受光能而反应生成液态物质。而无光照射情况下反应逆向进行，重新生成气态物质。因此可通过控制窗口处射入的光能使气室中的气态物质循环反应，从而推动活塞输出机械能。则光发动机该装置中的活塞向右运动时，相当于选项中汽油机四个冲程中的（）A．B． C． D．（2023秋•西湖区校级期中）一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min，它1s完成了（）A．30个冲程，做了30次功 B．60个冲程，做了60次功 C．120个冲程，做了30次功 D．60个冲程，做了15次功（2023•江干区校级四模）随着汽车保有量的不断提高，环境和能源问题也日益突出，研制清洁能源汽车已成为解决上述问题的途径之一。（1）传统汽车的发动机多为汽油机。如图甲所示，汽油机的排气冲程是（选填序号），此过程会排放出大气污染气体；如图乙所示为某汽油机在工作时的能量分配图。据图数据，该汽油机的效率为。（2）氢能源汽车是清洁能源汽车的一个研究方向，但氢的储存是一个需要解决的问题。①目前常用的储氢方法是金属储氢法，如