第9講物體的內(nèi)能（5考點6題型）（原卷版）

第9講物體的內(nèi)能TOC\o"13"\h\z\u考點一、物體的內(nèi)能 1考點二、改變物體內(nèi)能的兩種方法 2考點三、熱量的計算 2考點四、熱機(jī) 2考點五、燃料的熱值 3TOC\o"44"\h\z\u題型1內(nèi)能、熱量的理解 4題型2改變內(nèi)能的方式 5題型3熱量的計算 8題型4熱平衡方程的應(yīng)用 11題型5燃料的熱值 13題型6熱機(jī) 16考點一、物體的內(nèi)能1．內(nèi)能的定義物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。2．影響內(nèi)能大小的因素物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)。同一個物體，溫度越高，分子的熱運動越劇烈，它具有的內(nèi)能就越大。物體的內(nèi)能還受質(zhì)量、材料、狀態(tài)等因素的影響?？键c二、改變物體內(nèi)能的兩種方法1．做功可以改變內(nèi)能外界對物體做功，物體的內(nèi)能變大；物體對外做功，物體的內(nèi)能會減小。通過做功改變物體的內(nèi)能，實質(zhì)上是其他形式的能與物體內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化。2．熱傳遞可以改變內(nèi)能熱傳遞改變物體的內(nèi)能實質(zhì)上是內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分。在熱傳遞過程中傳遞的能量的多少叫做熱量。熱傳遞發(fā)生的條件是物體之間存在溫差。考點三、熱量的計算（1）物質(zhì)吸熱時熱量的簡單計算吸熱：Q吸=cm△t=cm(tt0)；（2）物質(zhì)放熱時熱量的計算放熱：Q放=cm△t=cm(t0t)。（3）其中：Q吸—吸收的熱量，單位：焦（J），Q放—放出的熱量。c—比熱容，單位：焦每千克攝氏度（J/(kg·℃)）m—質(zhì)量，單位：千克（kg）△t—變化的溫度（升高或降低的溫度），單位：攝氏度（℃）；t0—初始溫度、t—末溫?？键c四、熱機(jī)1．熱機(jī)(1)定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。(2)原理：eq\x(化學(xué)能)eq\o(→,\s\up7(燃料燃燒))eq\x()eq\o(→,\s\up7(做功))eq\x(機(jī)械能)2．熱機(jī)的種類熱機(jī)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(蒸汽機(jī),內(nèi)燃機(jī)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(汽油機(jī),柴油機(jī))),汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)))3．熱機(jī)的四個過程：吸氣、壓縮、做功、排氣。4．熱機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動兩圈對外做功一次?？键c五、燃料的熱值1．燃料燃燒時能量的轉(zhuǎn)化燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，也就是通常所說的釋放出熱量。2．燃料的熱值1kg某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，單位是J/kg，氣體燃料的熱值單位通常用J/m3。Q=mq熱值的意義是表示單位質(zhì)量的燃料在完全燃燒時所放出熱量的多少。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。3.熱機(jī)效率（1）定義：用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。（2）計算公式：η=對熱機(jī)而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機(jī)對外的有用功W有用，故熱機(jī)的效率公式又可寫成η=（3）物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時對燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。（4）常見熱機(jī)效率：蒸汽機(jī)6%15%，汽油機(jī)20%30%，柴油機(jī)30%45%。4.提高熱機(jī)效率的主要途徑①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進(jìn)爐膛，使之更充分燃燒）；②減少各種熱量損失（I.加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II.使用較好的保溫材料，減少熱損失）；③在熱機(jī)設(shè)計和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；④保障良好的潤滑，減少機(jī)械摩擦。題型1內(nèi)能、熱量的理解（2023秋?上城區(qū)校級期中）下列說法中正確的是（）A．靜止在地面上的冰塊沒有內(nèi)能 B．空中飛行的飛機(jī)比地面上靜止的火車的內(nèi)能多 C．動能大的物體內(nèi)能一定大 D．自然界中任何狀態(tài)下處于任何位置的物體都有內(nèi)能（2023秋?慈溪市期末）關(guān)于溫度、熱量、內(nèi)能，以下說法正確的是（）A．0℃的冰沒有內(nèi)能 B．冰熔化時雖然溫度保持不變，但它的內(nèi)能增加 C．物體的溫度越高，所含的熱量越多 D．只要物體的溫度不變，物體的內(nèi)能就一定不變（2023秋?義烏市校級月考）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法中正確的是（）A．溫度高的物體內(nèi)能一定大 B．物體的溫度越低，所含的熱量越少 C．物體吸收了熱量，其溫度不一定升高 D．物體的內(nèi)能增大，一定是外界對其做了功題型2改變內(nèi)能的方式（2024?溫州模擬）婚禮上常用的禮花噴射器結(jié)構(gòu)如圖，氣罐內(nèi)有高壓氣體，氣罐通過氣閥與紙筒相連，使用時通過扭動氣閥可釋放壓縮氣罐內(nèi)的氣體產(chǎn)生沖擊，將紙管里填充的禮花彩條噴向高處，對該過程的分析正確的是（）A．罐內(nèi)氣體的內(nèi)能增加 B．氣罐內(nèi)壁的溫度升高 C．罐內(nèi)氣體通過做功改變了內(nèi)能 D．該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)壓縮沖程類似（2024?蕭山區(qū)模擬）在學(xué)習(xí)內(nèi)能一課后，小周利用盛有少量水的礦泉水瓶進(jìn)行如下實驗：先將瓶蓋蓋緊，使勁旋轉(zhuǎn)礦泉水瓶下部，然后擰松瓶蓋，可看到瓶蓋被彈出數(shù)米遠(yuǎn)，瓶內(nèi)出現(xiàn)了白霧。對該過程的分析或解釋正確的是（）A．瓶蓋彈出前越擰越費勁，是因為內(nèi)部氣壓在不斷增加 B．瓶蓋彈出前瓶壁溫度升高，是因為瓶壁的機(jī)械能在增加 C．瓶蓋彈出后落回地面，是因為摩擦力改變了瓶蓋的運動狀態(tài) D．瓶蓋彈出后出現(xiàn)了白霧，是因為水遇熱汽化成水蒸氣（2024?溫州模擬）在全球范圍內(nèi)，每年香檳銷量近3億瓶。開啟這樣的起泡酒，木塞離開瓶頸時，對應(yīng)的氣流速度已經(jīng)超過了音速，而且還能觀察到二氧化碳隨之結(jié)晶并變幻出縷縷薄霧。以下關(guān)于這一過程說法正確的是（）A．瓶內(nèi)氣體對瓶塞做功機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．瓶內(nèi)氣壓降低二氧化碳溶解度減小逸出 C．瓶內(nèi)氣體的溫度降低二氧化碳吸熱結(jié)晶 D．薄霧是二氧化碳晶體熔化形成的小液滴（2023秋?蘭溪市校級期末）如圖，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，橡膠塞被沖出，管口產(chǎn)生大量的白霧。則（）A．管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能不變 B．管內(nèi)水蒸氣對橡膠塞做了功 C．水所含的熱量增加 D．白霧是由水汽化產(chǎn)生的（2023秋?溫州期末）如圖為一種引火方式，用鐵球甲撞擊包裹鋁箔的生銹鐵球乙，鐵球乙上的木屑就會被引燃。其原因是撞擊使生銹鐵球乙溫度升高，引發(fā)氧化鐵與鋁箔發(fā)生反應(yīng)放出大量熱，引燃木屑。據(jù)此回答下面小題。甲球撞擊乙球時，能使乙球溫度升高，其原因是（）A．甲球?qū)σ仪蜃龉?，乙球?nèi)能增大 B．甲球?qū)σ仪蜃龉?，乙球?nèi)能減小 C．乙球?qū)浊蜃龉?，乙球?nèi)能增大 D．乙球?qū)浊蜃龉Γ仪騼?nèi)能減小題型3熱量的計算（2024?寧波模擬）1kg20℃的水吸收4.2×105J的熱量后（已知水的比熱容為4.2×103J/kg℃），它的溫度是（）A．80℃ B．100℃ C．120℃ D．條件不足，無法確定（2023秋?西湖區(qū)校級期中）如圖所示，是冷水與熱水混合時，溫度隨時間變化的圖象。假設(shè)在熱傳遞過程中沒有熱量損失，那么，由圖中所給的信息可知，冷熱水的質(zhì)量與吸放熱之比分別是（）A．2：1、1：1 B．1：1、2：1 C．1：1、1：2 D．1：2、1：1（2023?鹿城區(qū)模擬）有甲、乙兩個不同金屬物體，已知m甲＞m乙，c甲＞c乙，現(xiàn)將兩物體同時放入標(biāo)況下的沸水中充足時長。現(xiàn)取出后將兩物體相互接觸（兩物體與外界沒有熱量交換），則有（）A．熱量將從甲物體傳遞給乙物體 B．熱量將從乙物體傳遞給甲物體 C．甲、乙兩物體始終處于熱平衡狀態(tài) D．條件不足，無法判斷（2022秋?永康市期末）植樹造林既可以優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，又可以調(diào)節(jié)氣溫。假設(shè)10000米2的森林每秒鐘吸收的太陽能約為1.2×105焦，如果這些太陽能被初溫為26℃、質(zhì)量為50千克的干泥土全部吸收，可使這些干泥土的溫度升高到多少攝氏度？[干泥土的比熱容為0.8×103焦/（千克?℃）]（2023?湖州模擬）杭州向陽處每平方米面積在1小時內(nèi)得到的太陽輻射能平均為4.0×106焦。如圖為SQB型太陽能電輔熱熱水器，參數(shù)如下：型號外形尺寸光照面積水箱容積電加熱器毫米平方米升電壓（伏）電功率（瓦）SQB20/1.35/31190×1250×11901.351002201500本題中各種數(shù)據(jù)如下：液化石油氣的燃燒值q＝3.5×107焦/千克，g＝10牛/千克。請根據(jù)產(chǎn)品說明書上的參數(shù)和題給的條件回答：（1）該太陽能熱水器的總有效接收光照的面積為1.35m2，如果以接收太陽能10小時/日計算，每天共吸收多少太陽能？（2）如果該太陽能熱水器每天（日照為10小時/日）能將滿水箱的水從20℃加熱到80℃，請你計算該太陽能熱水器將太陽能轉(zhuǎn)化為水的熱能的效率是多少？（3）已知液化石油氣完全燃燒放出的熱量有60%被水吸收，若用燃?xì)鉄崴鲗M水箱的水從20℃加熱到80℃，則需要多少費用？（杭州氣價設(shè)為3元/米3，燃?xì)獾拿芏葹?.72千克/米3）題型4熱平衡方程的應(yīng)用（2022?鄞州區(qū)校級模擬）冷水的質(zhì)量為m，溫度為t1，吸收一定熱量后，溫度升高到t；另有質(zhì)量為2m的熱水，如果先放出同樣熱量后溫度也降到t，那么熱水原來的溫度應(yīng)是（）A．(3t1-t)2 C．(3t-t1)2（2022秋?西湖區(qū)校級期中）質(zhì)量相等的28℃、100℃的水分別裝在甲、乙兩容器中，現(xiàn)將一個溫度為100℃的金屬球放入甲容器中，達(dá)到溫度相同時，甲容器中水溫升高到40℃，然后迅速取出金屬球放入乙容器中，再次達(dá)到溫度相同時，乙容器中水溫是（設(shè)不計熱量損失和水的質(zhì)量損失）（）A．60℃ B．70℃ C．88℃ D．90℃（2021秋?西湖區(qū)校級期中）有兩個初溫和質(zhì)量都相同的金屬球，先把甲球放入盛有熱水的杯中，甲球與水溫度相同時，水溫降低了Δt，把甲球取出，再把乙球放入杯中，乙球與水溫度相同時，水溫又降低了Δt，則兩球比熱容的大小關(guān)系是（）A．c甲＜c乙 B．c甲＞c乙 C．c甲＝c乙 D．無法判斷題型5燃料的熱值（2023秋?黃巖區(qū)期末）2023年10月26日，搭載神舟十七號載人飛船的運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。下列說法正確的是（）A．起飛時，燃料的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能 B．加速升空的過程中，火箭的動能不變，重力勢能增大 C．火箭可選用液態(tài)氫作燃料，主要是因為液態(tài)氫熱值比較大 D．太空中的溫度很低，飛船的內(nèi)能為零（2023秋?鄞州區(qū)期末）小寧在媽媽的指導(dǎo)下練習(xí)炒菜時，用天然氣將質(zhì)量為0.04kg的菜油加熱，若使用的天然氣體積為2×10﹣4m3且天然氣完全燃燒釋放出的熱量有50%被菜油吸收。[取c煤油=2.0×103J/(kg?℃)，天然氣的熱值為4×（1）天然氣完全燃燒放出的熱量為J。（2）菜油升高的溫度為℃（2024?寧波自主招生）某校物理興趣小組的同學(xué)在研究“沙子和水誰的吸熱本領(lǐng)大”時，用兩個相同的容器分別裝有質(zhì)量都是200g的沙子和水，用兩只完全相同的酒精燈在相同環(huán)境下分別加熱。他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時間變化的圖象如圖所示。已知酒精的熱值是3.0×107J/kg，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）．加熱時酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精。那么請問：（1）圖中a圖和b圖哪個是沙子吸熱升溫的圖象？為什么？（2）給水加熱持續(xù)了10min時間，消耗的酒精如果完全燃燒將放出多少熱量？（3）試求出沙子的比熱容。（2024?鎮(zhèn)海區(qū)模擬）2023年5月20日，我國首座深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電平臺“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網(wǎng)，標(biāo)志著我國深遠(yuǎn)海風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)取得重大進(jìn)展?！昂Ｓ陀^瀾號”由浮式基礎(chǔ)和風(fēng)機(jī)組成，總質(zhì)量達(dá)1.1×107kg。平臺采用“半潛式”設(shè)計，底部是一個三角形浮式基礎(chǔ)，包括3個邊立柱和1個中間立柱，柱子上方安裝有機(jī)艙，機(jī)艙前部的3只大葉片驅(qū)動機(jī)艙中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，年發(fā)電量將達(dá)2.2×107kW?h。已知：海水密度為1.0×103kg/m3，天然氣熱值q＝4.4×107J/kg（1）風(fēng)平浪靜葉片不動時，平臺基礎(chǔ)排開海水的體積為多少？（不考慮錨鏈對平臺的作用）（2）每年的發(fā)電量相當(dāng)于完全燃燒多少質(zhì)量的天然氣放出的熱量？（3）海浮式風(fēng)電平臺基礎(chǔ)設(shè)計方式除半潛式外還有單柱式（圖乙）。與單柱式相比較，你認(rèn)為“半潛式”的優(yōu)點是（寫出一點即可）。題型6熱機(jī)（2023?拱墅區(qū)校級一模）光發(fā)動機(jī)是一種把光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，其核心部分工作原理如圖示：帶有活塞的密閉化學(xué)反應(yīng)室中有氣態(tài)物質(zhì)，當(dāng)光從窗口射入時，可使氣態(tài)物質(zhì)接受光能而反應(yīng)生成液態(tài)物質(zhì)。而無光照射情況下反應(yīng)逆向進(jìn)行，重新生成氣態(tài)物質(zhì)。因此可通過控制窗口處射入的光能使氣室中的氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)反應(yīng)，從而推動活塞輸出機(jī)械能。則光發(fā)動機(jī)該裝置中的活塞向右運動時，相當(dāng)于選項中汽油機(jī)四個沖程中的（）A．B． C． D．（2023秋?西湖區(qū)校級期中）一個四沖程熱機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，它1s完成了（）A．30個沖程，做了30次功 B．60個沖程，做了60次功 C．120個沖程，做了30次功 D．60個沖程，做了15次功（2023?江干區(qū)校級四模）隨著汽車保有量的不斷提高，環(huán)境和能源問題也日益突出，研制清潔能源汽車已成為解決上述問題的途徑之一。（1）傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)多為汽油機(jī)。如圖甲所示，汽油機(jī)的排氣沖程是（選填序號），此過程會排放出大氣污染氣體；如圖乙所示為某汽油機(jī)在工作時的能量分配圖。據(jù)圖數(shù)據(jù)，該汽油機(jī)的效率為。（2）氫能源汽車是清潔能源汽車的一個研究方向，但氫的儲存是一個需要解決的問題。①目前常用的儲氫方法是金屬儲氫法，如