2024年中考物理（全国）重点 专题04 内能及其应用学生版

专题04内能及其应用内能是物理学中的核心概念，它涉及到分子动理论、热力学等多方面的知识。掌握内能及其应用对于学生深入理解物理原理、提高解题能力具有重要意义。

在命题趋势上，内能及其应用可能将重点考察学生的理论联系实际能力。题目可能将通过结合日常生活、生产实践中的案例，考查学生对内能概念的理解以及在实际问题中运用内能知识的能力。例如，可以考察学生解释热机工作原理、分析热机效率高低的原因等实际问题的能力。

对于内能与其他物理知识的综合运用也将是命题的重点。例如，内能与电能、机械能等其他形式的能量的转换和利用，以及在电路、光学等领域的应用等。这些内容可以结合能量守恒定律、电学等知识点进行考察，要求学生能够灵活运用所学知识解决综合问题。知识点1：分子热运动1.分子热运动：（1）物质的构成：宇宙是由物质组成的，物质是由分子组成的；分子是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。2.分子的大小如果把分子看成球形，一般分子的直径只有百亿分之几米，人们通常以10-10m为单位来度量分子，因此在一个物体中，分子的数目是巨大的。由于分子太小，人们用肉眼和光学显微镜都分辨不出它们，但可以用电子显微镜来观察分子、原子。①物质粒子从大到小排列：宇宙＞银河系＞太阳系＞恒星（太阳）＞地球＞分子＞原子＞原子核＞中子＞质子＞电子＞夸克②即使很微小的物体，也不是分子，而是由大量分子组成的小颗粒。比如我们看见的花粉粒、扫地时扬起的灰尘、烟囱冒出的烟尘等都不是分子，而是由大量分子聚集而成的小颗粒。3.扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方的现象。4.分子热运动：扩散现象等大量事实表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动。分子运动快慢与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。5.分子间作用力：（1）分子间存在相互作用力，包括分子引力和分子斥力，且是同时存在的：（2）当压缩物体时，分子斥力大于分子引力，分子间作用力表现为斥力；（3）当拉伸物体时，分子引力大于分子斥力，分子间作用力表现为引力；6.分子动理论内容：①物质是由分子或原子构成的；②一切物体的分子都在不停地做无规则运动。③分子间存在相互作用的引力和斥力。知识点2：内能1.内能：物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。（1）因为一切物质分子都在不停地做无规则的运动，所以物体的内能不可能为零，任何物体在任何情况下都具有内能。（2）物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。同一个物体（物态不变），温度越高，内能越大。（3）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。（4）内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。2.内能的改变：改变物体内能的两种方法：做功和热传递。（1）物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。（2）热传递发生的条件：存在温度差。热量总是自发地从高温物体转移到低温物体：a．高温物体内能减小，温度降低，放出热量；b．低温物体内能增大，温度升高，吸收热量。（3）做功和热传递在改变内能方面是等效的，但实质不同：做功改变内能属于能的转化，热传递改变内能属于能的转移。3.温度、内能、热量：热量(Q)：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。(物体含有或具有多少热量的说法是错误的)；温度、内能、热量之间的关系：（1）物体温度升高，内能一定增大，但不一定吸收热量，因为做功也可以使物体的内能增大；（2）物体内能增大，温度不一定升高，也不一定吸收热量，因为内能增大有可能是因为状态改变造成的，做功也可以使物体的内能增大；（3）物体吸收热量，内能一定增大，但温度可能升高，也可能不变，因为吸收热量有可能改变物体的状态。（4）温度、热量与内能的关系（热量是一个过程量，一般说传递热量；内能是一个状态量一般说具有内能；温度是一个状态量，一般说升高或者降低温度）知识点3：比热容1.比热容：（1）比热容定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。（2）比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容。比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。（3）水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。2.热量的简单计算热量的计算：(1)吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；（2）放热：Q放=cm△t=cm(t0-t)。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。3.“水的比热容较大”的应用：（1）用水取暖或冷却（2）用水调节气温知识点4：热机1.热机：利用内能做功的机械叫热机。（1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。（2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。2.内燃机的工作原理：（1）内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。（2）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。（3）做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。（4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。知识点5：热机效率1.热值：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。（1）热值单位：J/kg或J/m3（2）公式：Q＝qm或Q＝qV（q为热值）。热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少等无关。不同燃料的热值一般不同。热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。2.热机效率：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。（1）公式：；（2）提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。一、单选题1．（2023·江苏无锡·统考一模）火锅，古称“古董羹”，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，是中国独创的美食之一，倍受大家的喜爱。在吃鸳鸯火锅时，一般会发现油腻的红锅比清淡的白锅先开；冬天吃火锅时，火锅上方“白雾缭绕”；关于吃火锅涉及的物理现象，下列说法中错误的是（）A．加热后，一股“火锅味道”迎面扑来说明温度越高，分子运动越剧烈B．火锅沸腾后，继续加热，温度不变C．红锅先开说明油的沸点比水低D．白锅因液面缺少油膜阻碍，汤液蒸发较快2．（2023·广东广州·校考三模）下列说法正确的是（）A．只要对物体做功，物体内能就会增大B．扩散可以发生在气体之间、液体之间，不能发生在固体之间C．物体内能增大，温度一定升高D．扩散现象中，分子可以从低温物体运动到高温物体3．（2023·江苏无锡·统考一模）下列有关汽油机的说法正确的是（）A．采取有效措施，汽油机效率能达到100%B．除了做功冲程，其余三个冲程均是靠飞轮的惯性来完成C．汽油机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能D．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内该汽油机做功10次4．（2023·广西柳州·统考一模）如图为某汽车上四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（）A．使汽车获得动力的冲程是丁B．飞轮转速3000r/min，则该汽油机1s能做功25次C．甲图中能量转化是机械能转化为内能D．一个工作循环过程依次是乙、甲、丁、丙5．（2023·江苏泰州·校考三模）如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，烧杯内液体的初温与质量相同，燃料的质量相同，假设燃料都完全燃烧且不考虑热量损失。下列判断不正确的是（）A．甲、乙两图装置可“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”B．甲、丙两图装置可“探究不同物质吸热升温的现象”C．甲、丙两图实验中，用秒表记录液体加热时间D．甲、乙两图实验中，用秒表记录燃料充分燃烧所用时间6．（2023·安徽蚌埠·校联考一模）如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（）A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大二、多选题7．（2023·河南信阳·校联考一模）下列说法错误的是（）A．0℃的水凝固成0℃的冰，温度不变，内能减小B．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大C．对物体做功，物体的内能可能增大D．热量总是从热量多的物体向热量少的物体转移8．（2023·湖南衡阳·衡阳市第十五中学校考模拟预测）下列说法中正确的是（）A．把一块﹣10℃的冰放到0℃的房间里，冰不会熔化B．汽车发动机用水做冷却剂，主要利用水密度较大的特点C．内燃机的压缩冲程，主要是用做功的方法增加了气缸内物质的内能D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多三、填空题9．（2023·陕西西安·统考三模）在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是冲程；汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率（选填“升高”、“不变”或“降低”）；发动机散热器常用水做冷却剂，因为水的较大。10．（2023·江苏泰州·校考三模）为防治大气污染，泰州环保部门购置了一种新装备，其中有一边行驶一边向空中喷雾的汽车-雾炮车，喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。（1）喷向空中的水雾，有许多在掉落地面之前已经在空中散失了，其中发生的物态变化是，此过程需要热：水雾在空气中散开（选填“属于”或“不属于”）扩散现象；（2）该雾炮车的发动机是四冲程汽油机，汽油的热值是，则完全燃烧汽油放出的热量是。11．（2023·江苏苏州·统考一模）如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程与四冲程汽油机的冲程能量转化相同；如乙图所示的是汽油机的冲程，若飞轮的转速为，在1s内，汽油机做功次。12．（2023·山东临沂·统考一模）2022年11月29日，神舟十五号飞船在酒泉发射升空，并于2022年11月30日凌晨对接于空间站组合体的前向对接口。至此，空间站首次实现了“三舱三船”的最大构型。现在请回答下列问题：（1）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的热值（选填“大”或“小”）；（2）飞船在脱离火箭之前，相对于火箭是的；（3）飞船随火箭在加速上升过程中，飞船的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）；（4）返回舱返回时，与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球（如图），将能转化为能，这是通过的方式改变物体的内能。13．（2023·山东临沂·统考一模）高速公路上常常会见到“限速”或“保持车距”的提示牌。对于高速行驶的汽车，“限速”和“保持车距”可以有效避免突发情况下急刹车时，由于汽车具有不能及时停住而造成交通事故。炎热的夏日，驾车行驶在平直的高速公路上，常常会看到公路远处似乎有“积水”，“积水”中还有汽车、电线杆等物体的倒影，如图所示，但行驶至该处时“积水”却消失了。这种现象称之为“公路盛景”，是由于光通过不均匀的空气时发生形成的。车的动力是由发动机的冲程提供的。14．（2023·安徽池州·统考三模）现在的城市住宅基本上都使用管道天然气，若用热值为的天然气在一个标准大气压下将一壶质量为2kg、初温为的水加热至沸腾，假设天然气燃烧放出的热量有被水吸收，则需要完全燃烧的天然气。【】四、实验题15．（2023·河南洛阳·统考一模）为了比较不同物质比热容的大小，实验小组使用图甲所示的实验器材，请完成下列问题：（1）实验中，需要使用相同的酒精灯给沙子和水加热，其目的是；（2）经过实验得出结论：质量相同的水和沙子，吸收相同的热量，水温度升高的少，说明水的吸热能力更，即水比沙子的大；（3）实验小组的同学，完成实验后进行了反思，如果把物质吸热升高的温度和容器盛水水面升高做类比，如图乙，那么比热容和容器的下列哪个属性类似。A．高度B．容积C．底面积D．表面积16．（2023·四川内江·校考一模）某同学在做研究影响物质吸热多少的因素的实验时，得到如下的数据表：液体质量/g初温/℃末温/℃加热时间/min①水300203012②水15020306③煤油30020306④煤油30020253（1）加热时间的长短表明了；（2）分析第1、2次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的有关；（3）分析第1、3次实验数据，可以得出的初步结论是：；（4）下列研究实例中所采用的研究方法与上述实验采用的方法相同的是：()。A．研究电流的形成原因时，将电流类比成水流，从分析水流的形成来入手分析电流的形成B．研究声音的产生时，用小球去接触正在发声的音叉，小球被反复弹起，从而证明正在发声的音叉在振动C．研究同一直线上两个力的合力时，求出合力的大小，用合力产生的效果来代替两个力产生的总效果D．研究滑动摩擦力的大小与压力大小关系时，保持接触面粗造程度不变，改变压力大小，观察弹簧测力计示数的变化17．（2023·山东菏泽·校考三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是7g，烧杯内的液体质量也相同。

（1）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验，实验时要观察比较两种燃料的热值大小；（2）比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验，实验通过反映物体吸热的多少；（3）如图丁所示的是小东同学在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”的实验装置。两个透明容器中封闭着等质量的空气且与U形管相连，容器内各有一段电阻丝以如图所示的方式接入电路中，小东利用图丁可以探究导体产生的热量与关系，三个实验中用到的共同研究问题的方法是。五、计算题18．（2023·山东德州·统考二模）我国已经从餐饮废油（俗称“地沟油”）中成功提炼出供飞机使用的生物航空煤油（以下简称生物航煤），其热值与传统的航空煤油热值相当，是一种绿色环保的能源。兴趣小组想知道生物航煤热值的大小，于是完全燃烧了0.7kg的生物航煤给水加热，将40kg的水从20℃加热到70℃，该加热装置的热效率是30%，已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）。求：（1）此过程中水吸收的热量；（2）此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量；（3）生物航煤的热值。19．（2023·山东济宁·校考三模）某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶了10km，消耗汽油2kg。已知该汽车发动机的有用功率为60kW，汽油的热值q＝5×107J/kg。假设汽油完全燃烧，求：（1）该型号汽车在以此过程中做的有用功是多少？（2）该型号汽车发动机的效率是多少？20．（2023·山东临沂·统考二模）氢燃料电池车（如图所示），车辆排放物是水，不产生任何污染物。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg，在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行驶的平均速度为多少km/h；（2）行驶时对水平地面的压强；（3）牵引力做的功；（4）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。

一、单选题1．（2023·安徽·校联考一模）有两个温度为质量相等的金属球，先把甲球放入温水杯中，热平衡后水温升高了；取出甲球，将乙球放入该杯中，热平衡后水温又升高了10℃（末温未达100℃），则甲球比热容c甲和乙球比热容c乙，大小的关系是（）A． B．C． D．以上三种情况都有可能2．（2023·四川成都·统考二模）小李家使用的热水器，30min内均匀消耗了900g的天然气，将30kg的水从25℃加热到50℃。已知水的比热容为，天然气的热值为，天然气的密度为3kg/m3，则关于该过程的说法正确的是（）A．水吸收的热量是B．热水器的能量转化效率为25%C．天然气的化学能全部转化为水的内能D．如果将此热水器效率再提高5%，则加热时间将节约1.5min3．（2023·河南周口·统考一模）如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），则下列说法正确的是（）

A．由丙图知，甲杯中水的比热容小于乙B．甲、乙两杯中的加热器每分钟放出的热量之比为9︰4C．加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比2︰3D．加热相同时间时，两杯水将吸收相等的热量4．（2023·四川成都·成都实外校考一模）小明同学为了比较质量均为200g的水和燃油的吸热能力，利用如图甲所示的实验装置进行实验，实验中两个酒精灯完全一样，加热10min后每个酒精灯消耗酒精5g（q酒精=3×107J/kg），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像（如图乙）。若单位时间内水和煤油吸收的热量相等，则下列说法正确的是（）

A．煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强B．10min酒精完全燃烧放出的热量为1.5×104JC．20min内煤油吸收的热量为1.26×104JD．他使用的酒精灯的加热效率为8.4%5．（2023·山东日照·校考二模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（）

A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大C．若m与Δt的比值越大，燃料的热值越大D．若m与Δt的比值越小，燃料的热值越大6．（2023·广东深圳·二模）探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103J/(kg·℃)，下列选项错误的（）A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同C．该物质固态时的比热容为3.0×103J/(kg·℃)D．该装置能量的转化效率为50%7．（2023·湖北武汉·校联考模拟预测）关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（）A．吸气冲程时，吸入的是空气B．通过喷油嘴压燃点火，在压缩冲程时，将机械能转化为内能，C．做功冲程时，若每次对外做功1000J，则2400r/min的发动机的额定功率为20kWD．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了全转化为机械能了二、填空题8．（2023·安徽滁州·统考一模）某物理兴趣小组的同学，绘制了用煤炉给水加热过程中水温随加热时间变化的图像，如图所示。若在0~4min内加热质量为16kg的水，完全燃烧了280g的煤，则煤炉的效率为%。[c水=4.2×103J/（kg•℃），q煤=3×107J/kg]

9．（2023·河南许昌·统考二模）亲身体验和深入思考是学习物理的重要方法。将底面削平、削干净的铅柱A、B压紧后能吊起质量为200g的大钩码，若每个铅柱的质量为100g，则铅柱B对铅柱A的引力为N；此时铅柱AB间（选填“存在”或“不存在”）斥力。（g取10N/kg）

10．（2023·安徽亳州·校考模拟预测）天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃，此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，需要消耗天然气kg。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q天然气=4×107J/kg]11．（2023·江苏泰州·泰州市第二中学附属初中校考二模）小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4分钟吸收热量为J，该实验中酒精灯的加热效率为%，BC过程中被加热物质的内能将增加J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg]

12．（2023·宁夏银川·宁夏银川二十四中校考一模）宁夏的能源储备充足，煤炭、风能、太阳能等多种能源富集互补，是全国首个新能源综合示范区，新能源利用率超过95%，居西北第一，同时水和天然气价格也相对低廉。（1）小峰家常用天然气烧水。水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同；（2）在标准大气压下用天然气把一壶2kg的水从25℃加热至刚沸腾时，水吸收了多少的热量；[]（3）若燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，则烧开（2）中的那壶水至少需要燃烧多少天然气？（天然气热值为，设天然气完全燃烧）13．（2023·宁夏银川·校考二模）2018年12月8日，我国长征三号乙运载火箭发射嫦娥四号探测器，成功将嫦娥四号探测器送上太空。

（1）火箭升空时，火箭尾部的推进装置中的推进剂燃烧产生热气，通过喷口向火箭后部喷出气流，利用使火箭受到向前的力。（2）火箭以液态氢做为燃料，这主要是因为液态氢比其它燃料的大。（3）与在地球上相比，航天员在太空上的质量，受到的重力。（选填“变大”、“不变”或“变小”）14．（2023·山东菏泽·统考二模）如图所示是质量是200g固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为3.0×107J/kg的酒精5g，假设酒精灯在相等的时间内提供的内能一样多，此过程中，则CD段吸收的热量为J，ABCD段的热转化效率是。[该物质液态时的比热容为1.5×103J/（kg·℃）]

15．（2023·江苏无锡·校考一模）为了探究某物质的熔化特点，小芳同学用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热0.4kg该种固体，根据实验数据绘制出的图线如图所示。通过查阅资料已知该物质液态时的比热容为3×103J/（kg·℃）。该物质是（选填“晶体”或“非晶体”），在B点时的内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）在A点时的内能，经测量整个过程消耗热值为3.0×107J/kg的酒精25g（酒精完全燃烧），则整个实验过程的加热效率为。

16．（2023·山东济宁·统考一模）某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L，已知汽油的密度为ρ汽油=0.7×103kg/m3，热值q汽油=4.5×107J/kg，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%。汽车发动机用水降温是利用水的较大的特点；在此过程中汽油的热值