九年级全一册物理同步精剖细解讲义（人教版）-13.2 内能（解析版）

13.2内能——精剖细解讲义知识点1：内能1、分子动能一切运动的物体都具有动能。物体内的分子在不停的做无规则运动，运动的分子具有动能，叫做分子动能。分子运动示意图如下：2、分子势能分子之间因为相互的作用力而具有势能，叫做分子势能。分子势能示意图如下：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总和，叫做物体的内能。单位：焦耳；符号：J。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。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。内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。因为所有物质的分子都在不停地做无规则的运动，所以所有物体都具有内能，任何物体在任何情况下都具有内能。内能是指物体的内能，是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，是一个宏观量，单纯考虑一个分子的内能是无意义的。不能测出一个物体具体的内能，只能通过物体的前后变化判断内能是增加了还是减少了，或者变化了多少。对于同一个物体来说，温度升高时内能增加，温度降低时内能减少。内能的影响因素影响因素解释温度温度越高，物体内部分子的无规则运动越剧烈，分子动能越大。另外由于热胀冷缩，温度升高，物体体积变大，分子间势能也变大，所以物体的温度越高，内能越大。质量质量反映了物体内分子数目的多少。在其他条件相同时，质量越大，物体内分子个数越多，分子动能和分子势能总和就越大，即内能越大。体积体积体现了分子间平均距离的大小。分子间距离的大小变化引起分子间作用力大小的变化，从而影响分子势能的大小，也就影响了内能大小。种类不同物质的分子大小、结构都不同，在温度、质量相同时，尽管它们的分子平均动能相同，但分子间作用力不同，分子势能不同，物体内分子个数也不同，所以内能不同。状态物体的物态不同，分子间距不同，相互作用力也不同，分子势能就不同。因此物体的物态影响内能的大小。比如50g、0℃的水的内能比50g、0℃的冰的内能大。同种物质质量、温度都相同时，处于气态时内能最大，液态时次之，固态时最小。4、内能的改变改变物体内能的两种方法：做功和热传递。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。做功的例子如下：①活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点。机械能转化为了内能。②塞子跳起来时瓶内出现白雾，说明瓶内的水蒸气液化成了小水滴。这个过程中，瓶内气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。内能转化为了机械能。热传递过程：高温物体放热，内能减少，温度降低；低温物体吸热，内能增加，温度升高。（热量总是自发的从高温物体转移到低温物体。）在热传递过程中，传递的能量的多少叫做热量，单位是焦耳。热传递条件：存在温度差。热传递的本质：内能从一个物体转移到另一个物体。做功和热传递在改变内能方面是等效的（原因：当物体温度升高、内能增加时，不能断定内能的增加是通过热传递还是做功的方式实现的），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。并不是任何情况下对物体做功都会改变物体的内能。比如举高物体，此时人对物体做功，但物体的内能不变，机械能增大。物体的机械能和内能的大小没有任何关系，但是可以相互转化。温度、热量和内能之间的关系物理量温度热量内能定义表示物体的冷热程度。在热传递过程中，传递的能量的多少叫做热量。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。联系物体温度升高，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；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；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。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）内能的概念1．下列与内能有关的说法中，正确的是（）A．物体的温度升高，它的内能一定增加 B．物体的机械能增加，它的内能一定增加 C．温度高的物体一定比温度低的物体内能多 D．热传递的方向都是从内能多的物体传向内能少的物体【分析】（1）内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，大小与其温度及质量有关；（2）热传递是将能量从高温物体传递到低温物体的过程，吸收热量，内能增大，放出热量，内能减小。【解答】解：A、物体的温度升高，它的分子运动更加距离，所以内能一定增加，A说法正确；B、内能与物体的机械运动情况无关，所以物体的机械能增加，它的内能不一定增加，B说法错误；C、内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，不仅与物体的温度有关，还与物体所含分子的多少有关，C说法错误；D、热传递的方向都是从温度高的物体传向温度低的物体，而不是从内能多的物体传向内能少的物体，D说法错误。故选：A。2．下列关于内能的说法中正确的是（）A．0℃以下的物体没有内能 B．静止的物体没有内能 C．内能和机械不能相互转化 D．内能与物体的温度有关【分析】（1）内能是指物体内部所有做无规则运动的分子具有的分子动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；（2）任何物体都有内能，内能的大小与物体的速度无关；（3）改变物体的内能有两种途径，即做功和热传递；（4）内能的大小跟质量、温度、状态有关，同一物体，温度升高，内能增加。【解答】解：A、一切物体都具有内能，0℃以下的物体也具有内能，故A错误；B、静止的物体动能为零，内能不为零，故B错误；C、内能和机械能可以相互转化，如热机在做功冲程中将内能转化为机械能，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故C错误；D、内能的大小与物体质量、温度和状态有关，故D正确。故选：D。内能的利用及其意义3．如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，将水加热一段时间，可以看到塞子飞出，同时管口有白雾产生，下列说法错误的是（）A．气体对塞子做功，自身内能减小 B．在此过程中，内能转化为机械能 C．白雾的产生是汽化现象 D．利用此原理制成热机【分析】A、物体对外做功，内能会减少；B、燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去；C、白雾是由水蒸气液化而产生的；D、此实验虽然简单，却基本展示了热机的工作原理。【解答】解：A、物体对外做功，内能会减少，气体对塞子做了功，气体内能就会减小，故A正确；B、在此实验过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确；C、白雾的产生是液化现象，故C错误；D、人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的热机，故D正确。故选：C。4．下列装置中，能把内能转化为机械能的是（）A．电视机 B．热机 C．洗衣机 D．电吹风机【分析】电视机将电能转化为光能，声能和内能；热机就是利用热来工作的机器，将内能转化为机械能；洗衣机将电能转化为机械能；电吹风机将电能转化为内能和机械能。【解答】解：A、电视机将电能转化为光能，声能和内能，故A错误；B、热机将内能转化为机械能，故B正确；C、洗衣机是消耗电能的，将电能转化为机械能，故C错误；D、电吹风机是消耗电能，吹出热风来工作的，将电能转化为内能和机械能；故D错误。故选：B。物体内能的改变5．如图所示情境中，改变物体内能的方式与其他三个不同的是（）A．棉被晒得热乎乎的 B．冬天男孩搓手使双手变暖 C．铁锅热得烫手 D．暖风机使房间温度升高【分析】解决此类问题要知道：改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程。【解答】解：A、棉被晒得热乎乎的，是棉被从太阳光中吸收热量温度升高，属于热传递改变了物体的内能；B、冬天男孩搓手使双手变暖，手克服摩擦做功，机械能转化成内能，属于做功改变内能；C、铁锅热得烫手，铁锅从火焰吸收热量，通过热传递改变了物体的内能；D、暖风机使房间温度升高，房间的空气从暖风机吸收热量温度升高，属于热传递改变了物体的内能；综上所述，ACD是通过热传递改变了物体的内能，只有B是通过做功改变了物体的内能。故选：B。6．下列现象中，物体的内能减小的是（）A．冰块化成水 B．被举高的杠铃 C．被加热的冷水 D．被冰镇的饮料【分析】内能是分子动能和分子势能的总和，它的大小与物体的材料、温度、状态和质量有关。【解答】解：A、冰块化成水需要吸收热量，故温度升高，内能增大，故A不符合题意；B、杠铃被举高，杠铃的材料、温度、状态和质量都没有变化，故内能不发生变化，故B不符合题意；C、冷水被烧开需要吸收热量，水的温度升高，内能增大，故C不符合题意；D、被冰镇的饮料，饮料放出热量，温度降度，内能减小，故D符合题意。故选：D。做功改变物体内能7．火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦温度越来越高，则火箭箭体的（）A．内能增大，机械能减小 B．内能增大，机械能增大 C．内能减小，机械能减小 D．内能减小，机械能增大【分析】克服摩擦做功时，物体的温度升高，内能增大；机械能包括动能和势能，动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。【解答】解：火箭从地面向上发射过程中，火箭箭体的质量不变，速度增大，高度增大，动能增大，重力势能增大，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增大，火箭箭体温度不断升高，质量不变，状态不变，温度升高，内能增加，故B正确。故选：B。8．如图所示现象中，利用做功使物体内能增加的是（）A．发烧时，用冷毛巾给头部降温 B．钻木时，来回转动硬木棒取火 C．天晴时，晒太阳使身体变暖和 D．煮茶时，火焰使茶水温度升高【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程。【解答】解：A、发烧时，冷毛巾给头降温，是通过热传递的方式改变物体的内能，故A不符合题意；B、钻木时，来回转动硬木棒取火，是克服摩擦做功，是通过做功的方式改变内能的，故B符合题意；C、天晴时，晒太阳可以让身体暖和，是通过热传递的方式改变物体的内能，故C不符合题意；D、煮茶时，火焰使茶水温度升高，是通过热传递的方式改变汤的内能，故D不符合题意。故选：B。热传递的概念与方式9．初温相同的铁块，甲的质量是乙的2倍，它们分别放出相同的热量后，立即接触，则（）A．热量从甲传到乙 B．无法确定热量的传递方向 C．甲、乙间无热传递发生 D．温度由甲传到乙【分析】热量总是从高温物体传递到低温物体，或者从物体的高温部分传递到低温部分；由热量公式变形式Δt＝推断甲、乙两铁块温度变化情况，确定热传递方向；温度表示物体的冷热程度；热传递过程中传递的是能量，不是温度。【解答】解：由热量公式变形式Δt＝可知，同种物质放出相同的热量，质量小的物质温度变化较大，因为甲、乙两铁块初温相同，放出热量相同，但甲的质量是乙的2倍，因此甲铁块的温度下降较少，乙铁块的温度下降较多，放出热量后的甲铁块温度高于乙铁块，因此接触后热量从甲传到乙；温度表示物体的冷热程度，热传递过程中传递的是能量，不是温度，故A正确，BCD错误。故选：A。10．冬日手冷时可用其他物体来捂手，这个物体必须和手有不同的（）A．热量 B．温度 C．质量 D．内能【分析】在没有做功而只有温度差的条件下，能量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的过程称为热传递。【解答】解：热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，或者从物体的高温部分传递到低温部分。因此冬日手冷时用来捂手的物体必须和手有不同的温度。故ACD错误，B正确。故选：B。热量的概念11．关于热量，正确的说法是（）A．热量表示物体吸收或放出热的多少 B．热量表示物体热的程度 C．热量表示物体冷热程度的变化 D．热量表示热能的多少【分析】（1）热量是一个过程量，即表示在热传递过程中，所吸收或放出能量的多少；（2）温度表示物体的冷热程度；（3）热量是一个过程量，热能即内能是一个状态量。【解答】解：A、热量表示物体吸收或放出热的多少，故正确；B、温度表示物体的冷热程度，故错误；C、温差表示物体冷热程度的变化，故错误；D、热量和热能是不同的，热量是一个过程量，热能即内能是一个状态量，故错误；故选：A。12．下列关于物理概念的说法正确的是（）A．物体含有内能的多少叫做热量 B．物体的内能就是物体的动能和势能的总和 C．物体内一部分分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能 D．任何物体都具有内能【分析】（1）物体内部所有分子做无规则运动所具有的分子动能和分子势能的总和叫内能；（2）热传递过程中，物体内能变化的多少叫热量；（3）发生热传递的条件是存在温度差，物体本身不含有热量。【解答】解：A、热传递过程的本质是内能的转移过程，在热传递过程中转移内能的多少叫热量，故A错误；BC、内能是物体内部所有分子做无规则运动所具有的分子动能和分子势能的总和，故BC错误；D、任何物体在任何情况下都有内能，故D正确。故选：D。热传递改变物体内能13．下列各种现象中，通过热传递改变物体内能的是（）A．冬天室外搓手取暖 B．冬天室内用炉火取暖 C．汽车急刹车时轮胎变热 D．铜锤子敲打铁板，锤子和铁板都变热【分析】做功和热传递都可以改变物体的内能。物体对外做功，物体内能减少，对物体做功，物体内能增加；物体吸收热量，物体内能增加，物体放出热量，物体内能减小。【解答】解：A、冬天搓手取暖，克服摩擦做功，是通过做功改变物体内能的，故A错误；B、用炉火取暖，是通过热传递改变物体的内能，故B正确；C、汽车急刹车时轮胎摩擦生热，是通过做功改变物体内能的，故C错误；D、铜锤子敲打铁板，锤子对铁板做功，这是通过做功改变物体内能的，故D错误。故选：B。14．两个物块如图，甲、乙接触，甲传递热量给乙，则（）A．甲的内能一定大 B．甲的温度一定高 C．0℃的固态乙没有内能 D．乙内能增加，温度一定上升【分析】（1）内能的大小与温度、质量、状态等因素有关；（2）热传递发生的条件是要有温度差；高温物体放出热量，温度降低、内能减小，低温物体吸收热量，温度升高、内能增加；（3）内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，任何物体都具有内能。【解答】解：A、内能的大小与温度、质量、状态等因素有关，只根据温度无法判定内能的大小，故A错误；B、热传递发生的条件是要有温度差，甲、乙接触，甲传递热量给乙，说明甲的温度一定比乙高，故B正确；C、任何物体在任何温度下都有内能，故C错误；D、甲、乙接触时，甲传递热量给乙，此时甲物块放出热量，温度降低、内能减小，乙物块吸收热量，内能增加，温度不一定升高，故D错误。故选：B。温度、热量与内能的关系15．关于内能、温度、热传递和热量，下列说法中正确的是（）A．0℃物体的内能为零 B．温度高的物体具有的热量多 C．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体 D．热量总是从内能多的物体传递到内能少的物体【分析】（1）一切物体都具有内能；（2）根据描述热量的物理术语进行判断；（3）发生热传递的条件是两物体间有温度差：高温物体放热，低温物体吸热。【解答】解：A、一切物体都有内能，故A错误；B、描述热量的术语只能用”吸收”或“放出“，不能用“具有”，故B错误；CD、发生热传递的条件是：有温度差，所以内能可自动地从高温物体转移到低温物体。故C正确，D错误。故选：C。16．小华学过内能后，对温度、内能和热量这三个量的关系理解正确的是（）A．物体温度升高，它的分子运动加快 B．物体温度升高，它一定吸收了热量 C．物体吸收了热量，它的温度一定升高 D．物体温度越高，具有的热量越多【分析】热量是物体通过热传递方式改变的内能，是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表达，而不能用“具有”或“含有”来修饰。做功和热传递都能改变物体的内能，物体的温度升高，分子运动加剧。【解答】解：A、分子运动的快慢和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。故A正确。B、物体温度升高了，可能是吸收了热量，也可能是对它做了功。故B错误。C、物体吸收了热量，温度不一定升高，晶体在熔化过程中，虽然吸收了热量，但温度不一定升高。故C错误。D、热量是物体通过热传递方式改变的内能，是一个过程量，不能用“具有”或“含有”来修饰。故D错误。故选：A。填空题17．在物理学中常提到“热”字，但其含义各不相同，请将下列“热”的含义填入空格内。（选填“温度”、“热量”或“内能）（1）摩擦生热，这里的“热”是指内能；（2）物体吸热升温，这里的“热”是指热量；（3）这盆水很热，这里的“热”是指温度。【分析】根据三个物理量的概念进行分析。内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；温度指物体的冷热程度；热量是指在热传递或做功的过程中，内能改变的多少。【解答】解：（1）摩擦生热是通过克服摩擦做功，使物体的内能增加，所以这里的“热”指内能；（2）物体吸热升温是指物体吸收热量时温度升高，故这里的“热”指热量；（3）这盆水很热是反映水的冷热程度，所以这个“热”指温度。故答案为：（1）内能；（2）热量；（3）温度。18．在物理学中常提到“热”字，但其含义各不相同，请将下列“热”的含义填入空格内。（1）这盆水很热，这里的“热”是指温度。（2）物体吸热升温，这里的“热”是指热量。（3）摩擦生热，这里的“热”是指内能。【分析】根据三个物理量的概念进行分析。内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；温度指物体的冷热程度；热量是指在热传递或做功的过程中，内能改变的多少。【解答】解：这盆水很热是反映水的冷热程度，所以这个“热”指温度；物体吸热升温是指物体吸收热量时温度升高，故这里的“热”指热量；摩擦生热是通过克服摩擦做功，使物体的内能增加，所以这里的“热”指内能。故答案为：温度，热量，内能。19．质量相同、初温相同的水和煤油，放出了相同的热量后，将其混合在一起。则它们之间有（填“有”或“没有”）热传递，如果有热传递，热量是由水传递到煤油。【分析】解决此题的关键是知道发生热传递的条件是有温度差，热量会从高温物体传向低温物体；物体放出热量后降低的温度可以结合热量的变形公式进行判断即可。【解答】解：质量相同、初温相同的水和煤油，放出相同的热量；∵Q＝cmΔt，而水的比热容大，∴由Δt＝可知，水的温度变化小，故水的末温高一些，而煤油的末温低一些，所以则它们之间有热传递，并且热量由水传向煤油。故答案为：有；水；煤油。20．有甲、乙两个物体，若两物体的内能相同，甲的温度大于乙的温度，若将两个物体接触时，能（填能或不能）发生热传递，将两个物体接触足够长的时间之后，两个物体一定相同的物理量是温度。【分析】改变内能的方法：做功和热传递；热传递的条件是：两个物体的温度不同。【解答】解：甲的温度大于乙的温度，若将两个物体接触时，能发生热传递，内能由甲传递到乙。将两个物体接触足够长的时间之后，两个物体一定相同的物理量是温度，因为接触足够长时间后，热传递结束，温度达到相同。故答案为：能；温度。21．在抗击新冠肺炎疫情表彰大会上，习总书记说：“全国人民都为热干面加油!”热干面是武汉市民“舌尖上的美食”，端上一碗热干面，香味扑鼻而来，这表明一切物质的分子都在不停地无规则运动，端碗时很烫手，这是通过热传递的方式增加了手的内能。【分析】（1）不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象，叫扩散，扩散现象说明：分子在不停地做无规则运动；（2）改变物体内能的方式有热传递和做功。【解答】解：（1）端上一碗热干面，香味扑鼻而来，能闻到香味，说明分子在不停做无规则运动，故香味扑鼻而来，是由于分子的无规则运动造成的；（2）端碗时很烫手，手从碗上吸收热量，是通过热传递方式增加了手的内能。故答案为：不停地无规则运动；热传递。22．如图是制作棉花糖的情景，将白糖倒入中间旋转的小锅里，并把小锅加热，通过热传递的方式增加糖的内能，使糖熔化（填物态变化名称）变成糖液，从小锅周边上的小孔甩向外围大锅，热糖液遇冷后就马上变成糖丝，由于分子间引力的作用，糖丝不会折断，缠绕在棒子上形成白白一团棉花糖。【分析】（1）改变物体内能有两种方式：做功和热传递。（2）物质有固态变为液态称为熔化。（3）物质是由分子组成的，分子之间存在相互作用的引力和斥力。【解答】解：棉花糖在制作时，将一定量的白糖放入锅中加热，白糖吸收热量温度升高，利用热传递的方法增加糖的内能；白糖吸收热量变成糖液，即由固态变为液态，是熔化现象；热糖液遇冷后就马上变成糖丝，由于分子间引力的作用，糖丝不会折断，缠绕在棒子上形成白白一团棉花糖。故答案为：热传递；熔化；引力。23．哈尔滨的冬天来了，小金走在上学的路上感觉冻手，他习惯性的两手互相搓一搓，感觉暖和了一些，这是用做功方法增加手的内能；他又用嘴对手哈一哈气，也感觉暖和了一些，这是用热传递方法增加手的内能。【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。【解答】解：“搓手”是用做功的方式增加手的内能；“哈气”是用热传递的方式增加手的内能；故答案为：做功，热传递。24．图中的小孩从滑梯上滑下，臀部会感觉很烫，说明了做功可以改变物体的内能，在此过程中，小孩的机械能减少（选填“增加”、“不变”或“减少”），能量发生了转化，能量是（选填“是”、“不是”）守恒的。【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，其中做功过程是能量的转化过程，当对物体做功时，机械能转化为内能；当物体对外做功时，内能转化为机械能；（2）能量既不会创生，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。【解答】解：小孩从滑梯上下滑时，克服臀部与滑梯间的摩擦做功，将机械能转化为臀部和滑梯的内能，所以臀部的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能；该过程中，一部分机械能转化为内能，所以小孩的机械能减小，能量在转化或转移的过程中，能量的总量不变，是守恒的。故答案为：做功；减少；是。25．判断在下列现象中，物体的内能是增加还是减少。（填“增加”或“减少”）（1）一杯水吸收热量，它的内能增加。（2）锯木头，锯条发热，锯条内能增加。（3）用打气筒给自行车轮胎打气时，胎内空气的内能增加_。【分析】改变内能的方式有做功和热传递，这两种方式是等效的，做功和