2025年中考物理复习资料专题13 内能和内能的利用（知识梳理+典例+练习）（学生版）

专题13内能和内能的利用一、思维导图二、新课标要求1.3.1知道常见的物质是由分子、原子构成的。2.1.2知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点。3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。3.1.2通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。3.3.2通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象。3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。3.5.1知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。3.5.2从能量转化和转移的角度认识效率。三、知识梳理与典例一、分子动理论1.物质的构成物质是由大量及其微小的粒子——、原子构成的。分子的直径很小，通常以m为单位来量度，所以物质中都包含大量的分子，如一小水滴中含有约1021个水分子。2.构成物质的分子在不停地做热运动（1）扩散①不同物质相互接触时，彼此进入的现象叫扩散。②扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做运动，物质的分子间存在。③影响扩散的因素：温度越高，扩散越。④气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。扩散最快，液体较快，最慢。（2）分子热运动一切物质的分子都在不停地做的运动，这种无规则运动叫分子的运动。温度越高，分子运动越，温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。3.分子间的作用力（1）分子间存在着引力和斥力①当两个分子的距离处于平衡距离时，分子间的引力斥力；②当两个分子的距离变大时，分子间的作用力表现为力；③当两个分子的距离变小时，分子间的作用力表现为力。（2）物质的三种状态与分子间作用力的关系①固态分子间距离很，分子间的作用力很，只能在平衡位置附近振动。固体很难被压缩和拉伸，具有一定的体积和形状。②液态分子间距离比固体稍大，作用力较大，既可以振动，也可以动。液体较难被压缩，具有一定的，没有确定的，可以流动。③气态分子间距离很，分子间力的作用可以忽略，能够自由移动。气体没有一定的和形状，具有性，容易被压缩。【例题1】装修房屋时，如果选用不环保的材料会闻到对人体有害的刺激性气味。材料散发出刺激性气味是现象，说明了。这种现象在夏天特别明显，原因是，所以我们要选用优质环保的材料进行装修。【例题2】图甲所示的实验常用来说明分子之间存在引力，但小亮觉得也可能是大气压力把两块铅柱挤压在一起使之难以分开，于是他想在真空罩内重做这个实验，如图乙所示。当逐渐抽出真空罩中的空气时，若两块铅柱被重物拉开了，则说明两块铅柱难以分开是因为它们受到了的作用；若两块铅柱仍然没有被重物拉开，则说明它们难以分开是因为它们受到了的作用。【例题3】物质是由组成的，如图所示是表示物质处于固、液、气三种状态时分子的分布，丙图分子间间距较大，作用力，图表示固体分子之间的相互作用情况。二、内能1.内能的概念（1）分子动能：构成物质的分子在不停地做热运动，物体内大量分子做无规则热运动所具有的能称为分子能。（2）分子势能：由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子具有势能，叫做能。（3）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的，叫做物体的内能。内能的单位：，简称焦，符号。2.影响物体内能大小的因素（1）温度是影响物体内能的一个重要因素。同一个物体，温度越高，它具有的内能就越。（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越。（3）物体的内能还和物体的状态（体积）有关。例如0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变。3.理解的物体内能（1）内能是指的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的分子动能和势能的，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。（2）任何物体在任何情况下都具有内能。4.热量（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递的多少叫做热量。热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生热传递，有能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量就没有意义。（2）热量的单位：在国际单位制中，热量单位是，符号是。5.改变物体内能的两种方法（1）热传递可以改变物体的内能热传递改变物体的内能，实质上是内能的，即内能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，没有不同形式能量的相互转化；（2）也可以改变物体的内能做功改变物体的内能，实质是能量的，是内能与能发生了相互转化。【例题1】如图所示情景中，下列物体的内能增加的是（）①搓手取暖

②用火烧水

③水蒸气将塞子冲出

④压缩中的空气A．①②③ B．③④ C．①② D．①②④【例题2】下列关于内能知识的描述正确的是（）A．物体温度越高内能越大，所以0℃的冰没有内能B．温度越高的物体含有的热量越多，所以0℃的冰没有热量C．摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能D．物体吸收热量，内能增加，温度一定升高【例题3】如图所示，把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手轻触钉帽，感觉钉帽的温度明显升高了，甚至发烫。关于该实验，下列说法正确的是（）A．钉帽的温度升高，内能不变B．此实验中改变图钉钉帽内能的方式是热传递C．摩擦后钉帽的分子热运动更剧烈 D．钉帽的内能的大小等于钉帽克服摩擦力做功的多少三、比热容1.比热容的概念（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和乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。（2）定义式：。（3）单位：，符号是：，由质量、温度和热量的单位组合而成。（4）物理意义：表示不同物质的吸热（本领）的大小。如水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），表示1kg的水温度升高1℃是4.2×103J。2.对比热容的理解（1）比热容是物质的之一。物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的及其（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、吸收的热量、温度的变化。（2）不同物质的比热容一般。同种物质在同一状态下，比热容是一个不变的值。如果物质的状态改变了，比热容的大小往往随之改变，如水变成冰，比热容变小。（3）单位质量的某种物质，温度降低1°C所放出的热量，与它温度升高1°C所吸收的热量，数值上也等于它的比热容。3.水的比热容（1）在常见物质中，水的比热容比较大。表明在同样受热或冷却的情况下，水的变化要小些。（2）应用：作散热剂或冷却剂。如汽车发动机用水作冷却剂；如冬天用水作取暖设备的供热介质等。（3）解释现象沙漠地区昼夜温差比较大，沿海地区昼夜温差比较小。这是由于水的比热容比较，一定质量的水与相同质量的沙石相比，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化比较。4.热量的计算（1）物质吸热时，热量的计算：Q吸=；（2）物质放热时，热量的计算：Q放=。Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位：焦（J）。c表示比热容，单位：（J/（kg·℃）m表示质量，单位：（kg）△t表示的变化量（升高或降低的温度），t0—初温、t—末温，单位：。5.热平衡（1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高.若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”.（2）热平衡方程：Q吸=Q放【例题1】依据表格中的数据，下列说法正确的是（）物质比热容c/【J/(kg·°C)】水4.2×103煤油2.1×103砂石约0.92×103A．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小B．水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多C．水的比热容表示水的温度升高1°C吸收的热量是4.2×103JD．质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多【例题2】“早穿皮袄午穿纱”表明沙漠地区昼夜温差大，而沿海地区则昼夜温差小，这是因为水比砂石的大，楼房中的“暖气”用水作为介质，正是利用了水的这一特性。某同学家“暖气”管道中500kg的水从65℃降低到35℃，放出的热量为J，这一过程中水的内能减少。除热传递外，也可以改变物体的内能。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]【例题3】甲物体质量为2kg，乙、丙两物体质量都为1kg，三个物体初始温度都是20℃，吸收相同热量后温度如图，以下说法正确的是（）A．甲的比热容比乙的大B．乙的比热容与丙的相等C．若乙、丙都升高相同的温度，乙比丙吸收的热量多D．若甲、丙都升高相同的温度，丙比甲吸收的热量多四、热机1.热机（1）热机：利用做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。（2）热机的种类：常见的有、、汽轮机、喷气发动机等。（3）热机的工作原理：燃料的化学能→内能→机械能。（4）内燃机：燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为和两类。2.汽油机（1）工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。（2）主要结构：汽缸、、连杆、曲轴、进气门、排气门、。（3）工作过程①冲程：活塞在气缸内往复运动，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个。②四个冲程：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：冲程、冲程、冲程和冲程。③完成一个工作循环，活塞往复运动次，飞轮转动周，对外做功次.④汽油机的工作过程冲程名称进气门排气门活塞运动冲程的作用能量转化吸气冲程开闭向下吸入和空气的混合物压缩冲程闭闭向上压缩燃料和空气的混合物，使其内能增大，温度机械能转化为能做功冲程闭闭向下产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，带动飞轮转动内能转化为能排气冲程闭开向上排出（4）柴油机与汽油机的异同柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：①汽油机汽缸顶部有，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“式”）；柴油机汽缸顶部只有，在压缩冲程末，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“式”）。②汽油机吸气冲程吸入的混合物；柴油机吸入气缸内的物质只有。【例题1】如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是（）A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的B．试管中的水沸腾时吸收热量，温度升高C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加D．水蒸气对橡皮塞做功，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同【例题2】如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程C．做功冲程 D．

排气冲程五、热机的效率1.燃料（可燃烧的物质）（1）燃料的种类：常见的固体燃料如木柴、煤；液体燃料如汽油、酒精；气体燃料如煤气、天然气等。（2）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，燃料的能转化为能。2．热值（1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量，叫做这种燃料的热值。热值在数值上等于某种燃料完全燃烧放出的。（2）公式：q=Q放是燃料放出的热量，单位是J；m是质量，单位是kg；q是热值，单位是J/kg。（3）单位：，符号J/kg。（4）热值的物理意义热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。热值是燃料本身的一种，只与燃料的有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。（5）燃料燃烧放出热量：Q放=；（6）气体燃料的热值：q=_______V表示气体燃料的体积，单位是m3；Q表示放出的热量，单位是J；q表示气体燃料的热值，单位使用______（J/m3）。3.热机的效率（1）用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量，叫热机的效率。（2）公式：______。（3）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。（4）提高热机效率的主要途径①尽量减少各种热量损失，设法利用的能量大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。②在热机的设计和制造上，采用的技术。③使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服而额外消耗的能量。（5）热机效率总小于1的原因因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定完全燃烧放出，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。【例题1】关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）A．没有燃烧的燃料，热值等于零B．燃料完全燃烧时，它的热值最大C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多【例题2】下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（）A BC D【例题3】天然气热水器将40kg的水从15°C加热到65°C，此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，水吸收热量J，天然气完全燃烧释放热量J，需要消耗天然气kg，这是通过方式改变水的内能。[c水=4.2×103J/(kg⋅°C)，q天然气=4×107J/kg]【例题4】汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。结合材料：（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。六、能量的转化与守恒1.自然界存在着各种的能量（1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。（2）内能：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。一切物体都具有内能。（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。（4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。（4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。2.能量的转化自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互的。例如“钻木取火”是能转化为能；蒸汽机火车是内能转化为机械能。3.能量的转移能量可以从一个物体到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的。4.能量守恒定律（1）能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会，它只会从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持。（2）对能量守恒定律的理解①能量守恒定律，是自然界、的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。②能量守恒定律包括“能量______”和“能量______”两个方面。5.永动机（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本制造出永动机（选填“可能”或“不可能”）。【例题1】下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（）A．燃料燃烧时发热B．用热水袋取暖C．钻木取火D．电动机带动水泵把地下水送到地面【例题2】夜幕下的广场，孩子们都喜欢骑上能发光的滑板车遛弯，这种滑板车在人的助力下可以滑行起来，同时轮子会发光，停下来时就不发光。关于这种滑板车发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（）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【例题3】如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能（选填“守恒”或“不守恒”）。四、实验专题一、比较不同物质的吸热能力【设计实验】1.比较不同物质的吸热情况，可以采用以下两种方案：（1）使质量相同的不同物质升高相同的温度，比较加热的，加热时间长的吸热能力强。（2）将质量相同的不同物质加热相同的时间，比较升高的，升高温度小的吸热能力强。2.实验器材及装置实验器材：相同规格的电加热器2个、烧杯2个、温度计2个；天平、停表、水和食用油。3.实验需测量的物理量水和食用油的质量m；水和食用油的初温t0和末温t；水和食用油的加热时间。4.实验方法（1）控制变量法：实验过程中控制水和食用油的质量不变；加热相同的时间，比较升高的温度或升高相同的温度，比较加热的时间。（2）转换法：由于实验过程中，物质吸收热量的多少无法直接测量，我们用给物质加热来代替物质吸收热量的多少。【进行实验收集证据】（1）用天平分别称取200g的水和食用油，并把它们装入两个规格相同的烧杯中；（2）用温度计分别测出水和食用油的初温；（3）用两个相同规格的电加热器分别给水和食用油加热。（4）收集证据：方案一，对水和食用油加热相同的时间，观察并记录温度计的示数；方案二，使水和食用油升高相同的温度，观察并记录加热所用的时间。方案方案物质质量/g初温/℃末温/℃温度变化/℃加热时间/min方案一水2001545308食用油2001575608方案二水2001545308食用油2001545305【分析论证】（1）方案一：对质量相等的水和食用油加热，使它们吸收的热量相同（加热时间相同）食用油升高的温度比水升高的温度大，这表明相同质量的水和食用油吸收相同的热量时不同。（2）方案二：对质量相等的水和食用油加热，使它们升高相同的温度，水吸收的热量（加热时间较长）比食用油吸收的热量（加热时间较短）多，这表明相同质量的水和食用油升高的温度相同时不同。【实验结论】质量相等的不同物质，吸收相同的热量时升高的温度不同；质量相等的不同物质，升高相同的温度时吸收的热量也不同。这表明不同种类的物质吸热情况不同。【评估与交流】（1）测量物质的选取：应选取质量、初温相同的不同物质；（2）选择相同的热源目的：是为了让两种物质在相同加热时间内吸收的热量相同；（3）该实验用装置常见的有两种，甲装置中散热集中，可以控制水与煤油在相同的加热时间内吸收的热量基本相等。二、扩展性实验——用传感器比较不同物质的比热容不同物质吸热的差异还可以用图所示的实验很快比较出来。用铁夹将温度传感器及分别盛有质量相同的水和色拉油的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要与试管内的水或色拉油良好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。在计算机上打开与此仪器配套的专用软件，点击“开始记录”，同时打开红外加热器开关，对盛有水和油的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的实验图线。【例题1】图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。（1）两支试管里水和煤油的质量（选填“相同”或“不同”）；（2）相同时间内，水吸收的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量；（3）由图乙可知，的吸热能力更强。【例题2】为了研究不同物质的吸热能力，某小组利用规格相同的电加热器给水和煤油加热，如图所示，他们利用实验得到的数据绘制出两种液体温度随加热时间的变化图像。（1）在烧杯中加入两种液体时，要控制它们的初温和相同。（2）实验中通过比较来反映液体吸收热量的多少；若让水和煤油加热时间相同，通过比较它们的多少，来比较它们的吸热能力。（3）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像，由图像可知，煤油的比热容是J/（kg•℃）；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（4）若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂，冷却效果更好。五、综合练习1．下列现象用分子动理论的观点解释，其中正确的是（）A．落叶在风中飞舞表明空气分子在不停地做无规则运动B．铁块很难被压