專題23　內(nèi)能及利用（原卷版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

專題23內(nèi)能及利用

類型一內(nèi)能......................................................................................................................................................2

類型二探究不同物質(zhì)的吸熱能力..................................................................................................................9

【方法歸納】

1.物體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系

（1）當(dāng)物體在狀態(tài)不變時，溫度越高，內(nèi)能就越多；溫度越低，內(nèi)能越少。物體溫度降低時，分子熱

運動減慢，內(nèi)能減少；溫度升高時，分子熱運動加快，內(nèi)能增加。

（2）當(dāng)物體的狀態(tài)改變時，盡管溫度不變，但物體的內(nèi)能也會發(fā)生改變，如晶體熔化。

內(nèi)能具有不可測量性，即不能準(zhǔn)確地知道一個物體的內(nèi)能的具體數(shù)值。但我們可以比較同一物體在不

同狀態(tài)或不同溫度下的內(nèi)能大小。內(nèi)能和機械能是完全不同的兩種形式的能量，機械能與整個物體的機械

運動情況有關(guān)，內(nèi)能與物體內(nèi)分子的熱運動和分子之間的相互作用情況有關(guān)。

2.做功和熱傳遞

（1）熱傳遞發(fā)生的條件：物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差。熱傳遞實質(zhì)上是內(nèi)能從高

溫物體(或同一物體的高溫部分)傳遞到低溫物體(或同一物體的低溫部分)。

（2）外界對物體做功，可以使物體的內(nèi)能增加。物體對外界做功，物體的內(nèi)能會減少。做功改變物體

內(nèi)能的實質(zhì)是其他形式的能量與物體內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。功可以用來量度內(nèi)能改變的多少。

3.應(yīng)用比熱容的思想與方法

（1）識別一個現(xiàn)象或應(yīng)用與水的比熱容大是否有關(guān)，要看一個關(guān)鍵點，即看水在升溫或降溫時是否發(fā)

生了物態(tài)變化，若發(fā)生了物態(tài)變化，則現(xiàn)象的發(fā)生或應(yīng)用就與水的比熱容大無關(guān)。

（2）自然風(fēng)的形成，是由于溫度高的位置空氣上升，其他地方冷空氣流向這里而形成風(fēng)，判斷風(fēng)向時，

應(yīng)先找出哪個位置含有的水分多，再比較溫度的變化大小，從而分析不同位置溫度的高低，最終判斷出風(fēng)

向。

4.熱量計算

（1）熟記兩個熱學(xué)計算公式：Q吸＝cm(t－t0)[或Q放＝cm(t0－t)]和Q放＝qm(或Q放＝qV)。

（2）計算過程中應(yīng)用的等量關(guān)系

熱平衡的前提是一個(或幾個)物體放出的熱量與另一個(或幾個)物體吸收的熱量相等。不計熱損失，

Q吸＝Q放。若考慮熱量散失，Q吸＝ηQ放。計算過程中，利用以上關(guān)系，可分步解答，也可列方程求解。

5.熱機的綜合計算

（1）由飛輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)確定燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)，這要求理解四沖程內(nèi)燃機工作時，一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)

n

兩圈，而一個工作循環(huán)做功一次。因此，若飛輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為n，則燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)為。

2

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（2）在熱機的計算中，常綜合考查固體壓強計算公式、功率計算公式(或功率推導(dǎo)式)、功的計算公式

和速度計算公式等。

6.探究不同物質(zhì)的吸熱能力

（1）實驗設(shè)計有兩種方案：一是讓相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，比較溫度變化的大小來比較

物質(zhì)吸熱的能力；另一種方法是讓相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比較吸收熱量的多少來比較物質(zhì)

吸熱的能力。

（2）實驗方法：通過比較溫度的變化來比較物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法；而控制質(zhì)量、加熱器等

其他條件相同，只改變物質(zhì)的種類進行研究，用到的是控制變量法。

【?？碱}型】

類型一內(nèi)能

1.端午情濃，粽葉飄香。端午節(jié)那天，小明家里彌漫著粽子的清香。這一現(xiàn)象表明()

A．分子間存在引力B．分子間存在斥力

C．溫度越高分子運動越慢D．分子在不停地做無規(guī)則的運動

2.如圖是古人鍛造鐵器的過程，關(guān)于改變物體內(nèi)能的方式，下列說法中正確的是()

A．加熱和鍛打?qū)儆跓醾鬟f，淬火屬于做功

B．加熱屬于熱傳遞，鍛打和淬火屬于做功

C．加熱和淬火屬于熱傳遞，鍛打?qū)儆谧龉?/p>

D．加熱和淬火屬于做功，鍛打?qū)儆跓醾鬟f

3.實驗裝置如圖所示，加熱試管使水沸騰。對觀察到的現(xiàn)象分析正確的是()

A．玻璃管口冒出“白氣”是汽化成的水蒸氣

B．加熱使水升溫是通過做功的方式改變水的內(nèi)能

C．小葉輪的轉(zhuǎn)動說明永動機是可以實現(xiàn)的

D．小葉輪轉(zhuǎn)動，水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機械能

4．晴天，幾位大學(xué)生在森林中迷路了，如圖所示(圖中虛線為空氣流動形成風(fēng)的路徑示意圖)。下面四

種利用風(fēng)向引導(dǎo)他們走出森林的說法中，正確的是()

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A．森林吸熱，溫度升高較慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)順風(fēng)走

B．土地吸熱，溫度升高較快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)順風(fēng)走

C．森林吸熱，溫度升高較慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)迎風(fēng)走

D．土地吸熱，溫度升高較快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)迎風(fēng)走

5.如圖所示的是海風(fēng)形成的示意圖，海風(fēng)形成的根本原因是：與海洋相比，陸地的()

A．比熱容較小，在相同日照條件下升溫較快，氣溫較高

B．比熱容較小，在相同日照條件下升溫較慢，氣溫較低

C．比熱容較大，在相同日照條件下升溫較快，氣溫較高

D．比熱容較大，在相同日照條件下升溫較慢，氣溫較低

6.如圖是大夫山森林公園某白天的氣溫及園內(nèi)人工湖的水溫隨時間變化的圖線。據(jù)圖可以判斷()

A．實線是氣溫圖線，虛線是水溫圖線，因為水的比熱容較大

B．實線是水溫圖線，虛線是氣溫圖線，因為水的比熱容較小

C．實線是水溫圖線，虛線是氣溫圖線，因為水的比熱容較大

D．實線是氣溫圖線，虛線是水溫圖線，因為水的比熱容較小

7.水與酒精是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷膬煞N物質(zhì)。下表列出了它們在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的部分物理特征數(shù)據(jù)，

請你參照這些特征分析：讓質(zhì)量及初溫都相等的水和酒精冷卻，待它們放出相等的熱量后再倒在一起混合。

下列哪個判斷是錯誤的()

物質(zhì)密度[kg/m3]比熱容[J/(kg·℃)]凝固點[℃]沸點[℃]

水1.0×1034.2×1030100

酒精0.8×1032.4×103－11778

A.在混合過程中，熱將從酒精傳遞給水

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B．均勻混合后，混合液的凝固點將比水的凝固點低些

C．均勻混合后，混合液的密度將比水的密度小些

D．均勻混合后，混合液的比熱容將比水的比熱容小些

8.生活中許多現(xiàn)象都可以用我們所學(xué)的物理知識解釋，例如腌制鴨蛋使鹽進入鴨蛋中是一種________現(xiàn)

象，燒水煮鴨蛋是利用__________的方式改變鴨蛋的內(nèi)能。

9.目前我國研發(fā)一款以壓縮空氣為動力的環(huán)保車。汽車使用前需要壓縮存儲氣體，這一過程通過

________的方式使氣體內(nèi)能增加；開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為________能；此

車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機械能轉(zhuǎn)化為________能。

10.如圖，“冰壺”是一項體育運動，冰壺出手后能繼續(xù)運動是因為冰壺____________；為了減小冰壺受

到的阻力，運動員需要不停地刷冰，使冰層表面發(fā)生________(填物態(tài)變化名稱)而產(chǎn)生水，這是通過________

方式來改變表層冰的內(nèi)能。

11.我國許多城市中建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能，盛夏季節(jié)能大大減弱周圍地區(qū)的“熱

島效應(yīng)”。某人工湖湖水的質(zhì)量為1.0×107kg。若水溫平均升高0.8℃，則湖水吸收的熱量為________J，若

這些熱量被等質(zhì)量的砂石吸收(c水＞c砂石)，則砂石升高的溫度________(填“大于”“等于”或“小于”)0.8℃。[c

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水＝4.2×10J/(kg·℃)]

12.汽油機作為汽車的“心臟”，在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈地燃燒，將________

能轉(zhuǎn)化成________能。一輛汽車一年行駛?cè)f公里，消耗汽油2t，這些汽油完全燃燒放出____________J的

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熱量。(q汽油＝4.6×10J/kg)

13.如圖表示汽油機的________沖程。完全燃燒0.1kg的汽油，放出熱量為__________J，如果這些熱量

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全部被質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水吸收，能使水的溫度升高________。[q汽油＝4.62×10J/kg，c水＝4.2×10

J/(kg·℃)]

14.小強家住市中心，奶奶嫌城市夏天太熱而住在鄉(xiāng)下，這激發(fā)了他探究城鄉(xiāng)溫差的原因。某星期天，

他請全班同學(xué)分別到選定的地點，于中午同一時刻測出各測試點的氣溫，以此繪制出圖示的“溫度—區(qū)域”坐

標(biāo)圖。

(1)圖中氣溫最低的區(qū)域是________，簡析該區(qū)域氣溫低的主要原因：__________________。

(2)請?zhí)岢鲆环N降低市中心環(huán)境氣溫的方法：____________。

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15.某浴池用地下溫泉水，浴池中水的體積是40m3，初溫是85℃，當(dāng)水溫降到45℃時可供洗浴使用。

溫泉水的密度約為1.0×103kg/m3，溫泉水的比熱容約為4.2×103J/(kg·℃)。試求：

(1)浴池中溫泉水的質(zhì)量是多少？

(2)當(dāng)浴池中的溫泉水從85℃降到45℃時，放出的熱量是多少？

16.在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用爐子將10kg的水從20℃加熱至沸騰，燃燒了0.5kg的焦炭，已知水的比

熱容為4.2×103J/(kg·℃)，焦炭的熱值為3.0×107J/kg。求：

(1)水吸收的熱量；

(2)0.5kg焦炭完全燃燒釋放的熱量；

(3)爐子燒水的效率。

17.某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50mm，滿負(fù)

荷工作時做功沖程的平均壓強為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動1800周，當(dāng)汽油機滿負(fù)荷工作時(不計摩擦)，

求：

(1)做功沖程燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ?/p>

(2)一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ?/p>

(3)汽油機的功率。

18.我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性、超視距攻擊等優(yōu)異

性能，該飛機最大起飛質(zhì)量為37t，最大飛行高度達20000m，最大航行速度達2.5倍聲速(合3060km/h)，

最大載油量為10t，飛機航行時所受阻力的大小與速度的關(guān)系見下表：

速度v/(m/s)100200300400500

阻力f/N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104

已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率是40%，飛機使用的航空燃油的熱值為5×107

J/kg。求：

(1)飛機發(fā)動機完全燃燒10t燃油獲得的能量是多少焦？

(2)當(dāng)飛機以400m/s的速度巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率是多少千瓦？

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(3)若在飛機油箱中加滿燃油，并且以500m/s的速度巡航時，飛機的最大航程約是多少千米？

19.一臺內(nèi)燃機運動時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占20%，廢氣帶走的能量占35%，摩擦等機

械損耗占15%，其余為輸出的有用功。求：

(1)它的機械效率為多少？

(2)若它在一個工作循環(huán)中消耗了10g汽油(熱值為4.6×107J/kg)，這些汽油完全燃燒放出的熱量是多少？

(3)輸出的有用機械能為多少？

20．國產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機的汽缸活塞直徑為65mm，活塞沖程長55mm，滿負(fù)荷工作時做功

沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭姙?.58×105Pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min。

(1)求這種汽油機滿負(fù)荷工作時做功的功率(不計摩擦損失)；

(2)如果滿負(fù)荷工作時每分鐘消耗15g汽油，這種汽油機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？(汽油的熱

值為4.6×107J/kg)

21．一輛小轎車，質(zhì)量為1.8t，車輪與地面總接觸面積為1000cm2，小轎車發(fā)動機的效率是20%，它

在平直公路上勻速行駛時的牽引力為644N(空氣阻力不計，汽油熱值q＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg)。求：

(1)該小轎車靜止時對水平地面的壓強；

(2)該小轎車在平直公路上勻速行駛100km消耗汽油的質(zhì)量。

類型二探究不同物質(zhì)的吸熱能力

1．為研究不同物質(zhì)的吸熱能力，某同學(xué)用兩個完全相同的酒精燈，分別給質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙

兩種液體同時加熱，分別記錄加熱時間和升高的溫度，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度隨時間變化

的圖象，如圖所示。

(1)根據(jù)圖象，某同學(xué)認(rèn)為：“加熱相同的時間時，甲升高的溫度多一些，這說明甲吸收的熱量多一

些?！边@位同學(xué)的判斷是否正確？請說明理由。

(2)要使甲、乙升高相同的溫度，應(yīng)給________加熱更長的時間，這說明________的吸熱能力強些。

(3)如果已知甲的比熱容是1.8×103J/(kg·℃)，則乙的比熱容是________J/(kg·℃)。

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2．在比較水和煤油比熱容大小的實驗中，小明取了兩只相同的燒杯，且在燒杯里分別裝入質(zhì)量和初溫

都相同的水和煤油。他用兩個完全相同的“熱得快”給它們加熱，并記錄得到了下表中的實驗數(shù)據(jù)，請你

回答下列問題：

(1)小明給水和煤油加熱，選用兩個同樣的“熱得快”的目的是__________________________________

_________；

(2)兩種液體相比較，溫度升高比較快的是________；

(3)它們在相同時間內(nèi)升溫不同的原因是____________。