2024年中考物理三轮复习（考前冲刺讲与练）讲义 专题05 内能及其应用

学而优教有方专题专题05内能及其应用专题定位专题定位中考频度★★★★★考情分析中考主要考查的重点：分子动理论，内能及改变物体内能的方式（做功和热传递），内燃机的四个冲程的识别，比热容、热量的计算，有关热值、热机的效率和热量的计算，利用能量守恒定律判断能量的转化和转移等，联系生活实际的热量的转化和转移型计算是热点。真题解读真题解读【真题1】（2023•镇江）以下实验能说明分子间存在空隙的是（）A．用肉眼观察海绵，发现海绵内部有许多空隙 B．将等体积的酒精和水充分混合后，总体积变小 C．用铅笔画出连续直线，用放大镜观察到碳粒间有空隙 D．用光学显微镜观察血细胞涂片，发现细胞间有间隙【答案】B【分析】（1）物质是由大量分子组成的，组成物质的分子永不停息地做无规则的运动，分子间存在相互作用的引力和斥力，分子之间存在间隙；（2）注意分子运动和物质运动的区别，分子是看不见的，固体小颗粒是看得见的。【解答】解：A、用肉眼观察海绵，发现海绵内部有许多空隙，是物体间有间隙，不能说明分子间存在空隙，故A错误；B、体积相等的水和酒精，水和酒精混合后总体积变小，说明分子之间存在间隙，故B正确；C、铅笔画出的线我们可以看到，它肯定是由无数个分子构成的，而分子非常小我们看不到，因此用放大镜观察到碳粒间有空隙也不能说明分子之间有空隙，故C错误；D、用光学显微镜观察血细胞涂片，发现细胞间有间隙，由于分子是很微小的，光学显微镜放大的倍数有限，不能观察到分子、分子间有间隙，故D错误；故选：B。【点评】本题考查了分子动理论的知识，加强对分子间存在间隙的理解，要注意基础知识的学习与掌握。【真题2】（2023•黑龙江）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（）A．物体内能增大，温度一定升高 B．物体温度升高，一定吸收了热量 C．物体温度升高，内能一定增大 D．物体内能增大，一定吸收了热量【答案】C【分析】（1）晶体熔化过程中，吸热内能增加，但温度不变；（2）内能的大小与物体的质量、温度、状态等因素有关；（3）物体对外做功，物体的内能会减小；（4）做功和热传递都可以改变物体的内能。【解答】解：A．物体内能增大，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，吸热内能增加，但温度不变，故A错误；B．物体温度升高，内能增大，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故B错误；C．同一物体，质量不变，物体温度升高，内能一定增大，故C正确；D．物体内能增大，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故D错误。故选：C。【点评】要特别注意：物体温度升高、内能一定增加，但是物体内能增加、温度不一定升高；物体吸热、温度不一定升高，物体温度升高、不一定吸热。【真题3】（2023•连云港）沿海地区的昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠）的昼夜温差较大，这主要是因为（）A．水的内能多，沙石的内能少 B．水的导热性好，沙石的导热性差 C．水的比热容大，沙石的比热容小 D．水吸收的热量多，沙石吸收的热量少【答案】C【分析】因为沙子的比热容比水的小，白天，相同质量的不同物质，吸收相同的热量后，比热容小的温度升高的多；夜晚，相同质量的不同物质放出相同的热量后，比热容小的温度下降的多，气温较低，据此回答产生这种气候的原因。【解答】解：因为沙子的比热容较小、水的比热容较大，白天，吸收热量后，沙子的温度升高的多，气温较高；夜晚，放出热量后，沙子的温度下降的多，气温较低；所以沿海地区昼夜温差较小，而内陆地区（尤其是沙漠）的昼夜温差较大。故选：C。【点评】本题是“比热容知识”的一个应用，我们要学会使用所学物理知识来解释我们生活中的有关现象。【真题4】（2023•随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值【答案】A【分析】（1）内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能；（2）热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合图中数据分析；（3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。【解答】解：A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误；CD、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故CD错误。故选：A。【点评】本题考查了内燃机的工作过程、内燃机的效率、热值的大小，属于基础题。【真题5】（2023•广元）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，水吸收的热量为，该柴火灶的热效率为。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种干木柴的热值是1.0×107J/kg]【答案】1.26×106J；12.6%。【分析】利用Q放＝mq求1kg的干木柴完全燃烧放出的热量；根据Q吸＝c水m（t﹣t0）求水吸收的热量；根据η=Q吸【解答】解：（1）1kg的干木柴完全燃烧放出的热量：Q放＝m干木柴q干木柴＝1kg×1.0×107J/kg＝1×107J；（2）水吸收的热量是：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃﹣20℃）＝1.26×106J；（3）该柴火灶的效率：η=Q吸Q放×100%【点评】该题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的应用，是一道基础题。考向突破考向突破考向1分子动理论解法技巧1．分子动理论的内容：物质的构成物质是由分子或原子构成的分子热运动一切物质的分子都在不停地做无规则运动分子间作用力分子间有相互作用的引力和斥力1．分子之间存在间隙。不同状态下分子的间隙不同，一般情况下固体分子的间隙较小，液体次之，气体分子的间隙最大。2．常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。细小的灰尘、空气中极小的水滴，极细的铁粉都是微小物体，而不是分子，它们仍然是由大量分子构成的宏观物体。3．对分子间作用力的理解（1）“同时存在”：分子间的引力和斥力同时存在，斥力使分子彼此分离，使分子间有间隙；引力使分子凝聚，使分子在某些区域内维持平衡状态。（2）“不同物质分子间的作用力不一样”：气体容易被压缩，液体和固体很难被压缩，是因为气体分子之间的斥力远小于固体和液体分子间的斥力。4．扩散现象的易错点：扩散现象是指分子的运动，但注意将扩散现象与物体颗粒的运动相区分，如在阳光下看到的灰尘飞扬，是固态颗粒运动，而不是分子的无规则运动，故这个现象不是扩散现象。【模拟01】（2024•江夏区校级开学）二氧化氮气体的密度大于空气的密度，在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个充满空气的瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，如图所示。抽掉玻璃板一段时间后，两种气体会在两个瓶子内均匀混合。针对上述现象，下列说法正确的是（）A．气体分子在不停地做无规则运动 B．气体分子间存在引力和斥力 C．两个瓶子的位置对换也能达到相同的实验目的 D．温度越高，气体分子无规则运动越剧烈【答案】A【分析】两种不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象是扩散，扩散表明分子不停地进行无规则的运动，气体分子无规则运动与温度有关。【解答】解：AB．抽掉玻璃板一段时间后，两种气体会在两个瓶子内均匀混合，这表明分子在不停地做无规则运动，不能说明分子间存在相互作用的引力和斥力，故A正确，B错误；C．因为二氧化氮气体的密度大于空气的密度，避免重力作用对实验的影响，两个瓶子的位置对换不能达到相同的实验目的，故C错误；D．气体分子无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，但上述现象没有表明，故D错误。【点评】研究气体分子不停地做无规则运动实验时，空气在上，二氧化氮在下；实验设计的严密性和操作的规范性都是确保获得正确结论的前提，在做其他实验题时也要注意。【模拟02】（2024•水富市校级模拟）四川汶川的地震后，震区防疫部门每天都在易发疫情的区域喷洒消毒液，过了不久，在喷洒消毒液区域的周围也能闻到药味，物理学中把类似这种现象叫做现象，该现象是由于分子是在不停地做运动。【答案】扩散；无规则。【分析】扩散现象的定义：不同物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散现象；扩散现象表明分子是不停地做无规则运动的，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快。【解答】解：喷洒消毒液时，消毒液的分子进入到空气中，这是扩散现象，扩散现象表明分子不停地进行无规则运动，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快，消毒水味传得越快。【点评】能分辨生活中的扩散现象，知道扩散现象表明的问题，掌握扩散快慢的影响因素等。【模拟03】（2024•雁塔区模拟）如图为王亚平在“天宫课堂”授课的情景。（1）如图甲所示，王亚平将一个金属圈插入饮用水袋，抽出后，制作成一个水膜，往水膜表面贴上一片她女儿做的纸花，纸花慢慢张开而水膜依然完好，这表明分子之间存在；我们看见红花是因为红花（选填“反射”或“吸收”）红色光；（2）如图乙所示，用注射器向制作好的水球内注入少量蓝色液体，水球变成一个“蓝宝石”，这表明分子在。【答案】（1）引力；反射；（2）不停地做无规则运动【分析】（1）根据分子之间的作用力分析解答；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定，透明物体的颜色是由透过它的色光决定；（2）根据分子热运动的知识解答。【解答】解：（1）如图甲所示，将一个金属圈插入饮用水袋，抽出后，制作成一个水膜，往水膜表面贴上一片她女儿做的纸花，纸花慢慢张开而水膜依然完好，这表明分子之间存在引力。看见红色的花朵，是因为红花反射红光的缘故。（2）如图乙所示，用注射器向制作好的水球内注入少量蓝色液体，水球变成一个“蓝宝石”，这表明分子在不停地做无规则运动。【点评】本题考查分子动理论的内容、物体的颜色，是基础题。考向2内能解法技巧1．改变内能的两种方式2．温度、热量、内能的关系（1）温度：表示物体的冷热程度。温度升高，内能增加，但不一定吸热（如钻木取火、摩擦生热）。（2）热量：是一个过程量。吸收热量，不一定升温（如晶体熔化、水沸腾），内能不一定增加（如吸收的热量全部用来对外做功，内能可能不变）。（3）内能：是一个状态量。内能增加，不一定升温，不一定吸热（通过做功使内能增加）。【模拟04】（2024•渝水区校级开学）寒假期间，小华在电炉旁跳绳，爸爸喊小华别跳了，天气太冷一起烤烤火，小华说：不冷不冷，我身体都发热了。“烤火”是通过的方式改变人体的内能，“跳绳”是通过的方式改变人体的内能（均选填“做功”或“热传递”）。【答案】热传递；做功。【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。做功是能量的转化，热传递是能量的转移。【解答】解：“烤火”时人从外界吸收热量，是通过热传递的方式改变人体的内能。“跳绳”时将机械能转化为内能，是通过做功的方式改变人体的内能。【点评】解决此类问题要结合改变物体内能的方式分析解答，注意它们实质的不同，难度不大。【模拟05】（2024•泗洪县一模）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）A．物体温度越低，内能越小，所以0℃的物体没有内能 B．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 C．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 D．改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式【答案】D【分析】（1）内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能，内能的大小跟温度、质量、状态有关；（2）内能的大小跟质量、温度、状态有关；（3）热传递的条件是物体之间有温度差，高温物体将能量向低温物体传递，直至各物体温度相同；（4）做功与热传递在改变物体的内能的效果上是等效的。【解答】解：A、一切物体在任何温度下都具有内能，所以0℃的物体仍具有内能，故A错误；B、内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，因此只有温度不变，当物体的质量、状态改变时，物体的内能可能改变，故B错误；C、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，内能大的物体的温度不一定高，故C错误；D、改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式，它们在改变内能能达到相同的效果，故D正确。【点评】本题是一道热学综合题，主要考查学生对内能、热传递的条件及改变物体内能方法的理解，是中考的热点，热学的重点。【模拟06】（2024•阎良区校级开学）如图所示为目前流行的一种自热火锅。该自热火锅配有发热包，发热包的主要成分包括生石灰、活性炭、硅藻土、土和铝粉等。将发热包放到冷水中，生石灰与水产生化学反应，生成氢氧化钙，并放出大量的热，从而加热上层食物。下列有关自热火锅的说法错误的是（）A．食物被加热的过程中，食物含有的热量增多 B．食物被加热的过程中，是通过热传递的方式使其内能增加 C．食物被加热后，香味更浓郁，这是因为分子热运动快慢与温度有关 D．发热包放热时，将化学能转化为内能【答案】A【分析】（1）热量是过程量，不能说含有；（2）改变内能的方式包括做功和热传递；（3）构成物质的分子总在不停地做无规则运动，运动的快慢与温度有关；（4）发热包放热时，消耗了化学能，转化为内能。【解答】解：A、热量是过程量，不能说含有，故A错误；B、食物被加热的过程中，食物吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式使其内能增加，故B正确；C、食物被加热后，香味更浓郁，这是因为分子热运动快慢与温度有关，故C正确；D、发热包放热时，此反应过程中的能量转化关系是化学能转化为内能，故D正确。【点评】理解改变内能的方法、分子动理论内容和能量的转化，可解答此题。考向3比热容解法技巧1．比热容跟密度、质量一样，也是物质的一种特性，它反映的是物体吸热或放热的本领。2．不同物质的比热容一般不同，同种物质在不同状态下是不同的。3．比热容的应用反映了物质的比热容的特性。比如水的比热容大，可以作为散热剂或冷却剂，而沙子的比热容小，可以用来炒栗子。4．热量计算公式及变形式待求量计算公式说明热量Qc为物质的比热容，单位是J/(kg·℃)；m为物体的质量，单位是kg；△t为升高或降低的温度，单位是℃；Q为物体吸收或放出的热量，Q的单位是J。比热容c质量m温差△t5．计算初温和末温的方法（1）吸热公式，故初温为，末温为；（2）放热公式，故初温为，末温为。【模拟07】（2023秋•路南区期末）小红同学阅读了表后，得出了一些结论，其中正确的是（）一些物质的比热容/[J•（kg•℃）﹣1]水4.2×103干泥土0.84×103冰2.1×103铜0.39×103煤油2.1×103铅0.13×103A．同一物质发生物态变化后，比热容不变 B．一桶水的比热容比一杯水的比热容大 C．水比泥土比热容大，沿海地区昼夜温差大 D．质量相等的水和煤油，温度都升高1℃，水吸收的热量多【答案】D【分析】根据表格信息判断各选项的对错。【解答】解：A、同一物质发生物态变化后，比热容会改变，如水和冰，故A错误；B、一桶水的比热容和一杯水的比热容一样大，故B错误；C、水比泥土比热容大，沿海地区昼夜温差小，故C错误；D、质量相等的水和煤油，因为水的比热容大，温度都升高1℃，水吸收的热量多，故D正确。【点评】本题考查了比热容，属于基础题。【模拟08】（2024•济南模拟）汽车发动机正常工作温度一般在80℃～90℃之间，温度过低或过高，都会损坏发动机。依据下面表格中数据，要给汽车加冷却液（）物质沸点（在标准大气压下）/℃比热容/J/（kg•℃）﹣1水1004.2×103甘油2902.1×103A．应加甘油，因为甘油的沸点比水高 B．应加甘油，因为甘油的比热容比水小 C．应加冷水，因为水的比热容比甘油大 D．应加沸水，因为水沸腾时会吸收大量的热【答案】C【分析】水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。【解答】解：由表格数据可知，水的比热容大于甘油的比热容，相同质量的水和煤油相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以冷水适合作为汽车发动机的冷却液；故C正确，ABD错误。【点评】本题考查了学生对比热容的理解和应用，属于基础题目。【模拟09】（2023秋•庐阳区期末）小明在探究“不同物质的吸热能力”时，用相同的电加热器对质量均为1kg的水和另一种液体进行加热（不考虑热损失）。已知液体的比热容小于水的比热容，通过实验画出温度随时间变化的图象如图所示，分析图象可知：液体的比热容为J/（kg•℃）[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。【答案】2.7×103。【分析】根据Q＝cmΔt判断物质，进一步求出水20min吸收的热量；然后根据时间关系求出水在5min吸收的热量；根据Q＝cmΔt求出液体的比热容的大小。【解答】解：已知液体的比热容小于水的比热容，吸收相同的热量，水的温度变化量较小，故a为物质水，根据Q＝cmΔt及图像可得，水在20min内吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（50℃﹣20℃）＝1.26×105J，则水在5min内吸收的热量为Q′=14Q=14×1.26×105J＝3.15根据Q＝cmΔt及图像可得，液体和水在15min内吸收的热量相同，可得液体的比热容为c液=QmΔt=34Q总mΔt【点评】本题考查了物体吸热公式的应用，难度不大。考向4热机和热机效率解法技巧1．辨识冲程类型的方法2．热机效率的计算分类公式燃料放热Q放=qm或Q放=qV（常对气体燃料）热机效率3．热机效率、热量计算思路【模拟10】（2024•广东模拟）如题图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（）A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加 C．做功冲程中，为外部系统提供动力 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分【答案】B【分析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、压缩、做功和排气，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能；根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类。【解答】解：图中两个气门关闭，活塞自下而上运动，压缩汽油和空气的混合物，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加。故选：B。【点评】本题考查了汽油机的四个冲程，要求学生对每个冲程的特点、能量转化等情况十分熟悉才能顺利解答。【模拟11】（2024•武汉模拟）在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，用酒精灯将水加热一段时间，可以看到塞子飞出，瓶口有白雾产生。如图所示，其中正确的是（）A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能增大 C．加热过程中水的比热容变大，内能增大 D．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大【答案】D【分析】（1）燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关；（2）对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少；（3）比热容是物质本身的一种特性，反映了物体的吸热或放热能力，大小只与物质种类有关，与其它因素没有关系；（4）做功和热传递都能改变物体的内能。【解答】解：A、燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此酒精是否充分燃烧，其热值不变，故A错误；B、试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减小，故B错误；C、比热容是物质本身的一种特性，反映了物体的吸热或放热能力，大小只与物质种类和状态有关，与其它因素没有关系，因此加热过程中水的比热容不变，但内能增大，故C错误；D、对水加热过程中是通过热传递使水的内能增大的，故D正确。【点评】本题考查了热值、比热容、能量的转化和改变物体内能的方法，属于综合性题目。【模拟12】（2024•贵州模拟）我国的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站实现联合调度，标志着世界最大的“清洁能源走廊”已形成。水电站年均发电量可达1.08×1018J，若这些电量改用煤进行火力发电，其效率为40%，煤的热值为3.0×107J/kg，则需要用煤kg。【答案】9×1010【分析】根据η=WQ放×100%求出煤完全燃烧释放的热量，根据Q【解答】解：由η=WQQ放=Wη=1.08×1018由Q放＝mq可得，需要煤的质量：m=Q放q=2.7×10【点评】本题考查了燃料完全燃烧放热公式的应用、效率公式的应用等，难度不大。考向5能量的转化与守恒解法技巧1．能量的转化和转移是有方向性的，并且能量守恒定律告诉我们能量在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。2．自然界中能量守恒，但由于能量的转化与转移具有方向，可利用的能源越来越少，需要节约能源。3．分析实例时，从能量的消耗和获取两个方面考虑：看消耗了什么形式的能，又获得了何种形式的能。然后根据能量转化（或转移）的方向性做出判断。【模拟13】（2024•乐陵市校级开学）下列有关能量转化或转移的说法正确的是（）A．电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能 B．古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能 C．内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能 D．冬天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转化为内能【答案】B【分析】注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。【解答】解：A、电动机工作时，消耗了电能，得到了机械能，是通过做功将电能转化为机械