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易错点05 内能及其应用常考易错陷阱分析
内能及其应用常考易错陷阱分析
陷阱一：分子间作用力理解不深易错？
分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的。
（1）当分子间距离等于r0（r0=10-10m）时，分子间引力和斥力相等，合力为0，对外不显力；
（2）当分子间距离减小，小于r0时，分子间引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大于引力，分子间作用力表现为斥力；
（3）当分子间距离增大，大于r0时，分子间引力和斥力都减小，但斥力减小得更快，引力大于斥力，分子间作用力表现为引力；
（4）当分子间距离继续增大，分子间作用力继续减小，当分子间距离大于10 r0时，分子间作用力就变得十分微弱，可以忽略了。
陷阱二：热传递的条件分析不清易错？
热传递是热量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。而不是从能量高的物体传到能量低的物体。热传递只与温度高低有关，与能量高低无关。
热量：在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。热量的单位是焦耳。（热量是变化量，只能说“吸收热量”或“放出热量”，不能说“含”、“有”热量。“传递温度”的说法也是错的。）
热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。
陷阱三：汽油机的4221工作原理理解不透彻易错。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
陷阱四：汽油机工作过程中能量转化记忆不清易错。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
【例题1】关于热和能，正确的说法是（ ）
A．热传递过程中，热量从内能大的物体传向内能小的物体
B．物体内能减少，温度一定降低
C．一切物体不论温度高低，都有内能
D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
【答案】C
【详解】A．热传递过程中，热量从温度高的物体传向温度低的物体，而内能大的物体温度不一定比内能小的物体温度高，所以热量不一定从内能大的物体传向内能小的物体，故A错误；
B．物体内能减少，温度不一定降低，水凝固成冰时，放出热量、内能减小，温度不变，故B错误；
C．一切物体在任何在情况下都有内能，不论温度的高低，故C正确；
D．由公式
可知，燃料放出的热量跟燃料的质量和热值有关，燃料的热值越大，质量越大，燃料完全燃烧放出的热量越多，故D错误。
故选C。
【例题2】如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．在一个工作循环中工作过程依次是丁、丙、甲、乙
B．飞轮惯性完成冲程的是甲、乙、丁
C．飞轮转速3000r/min，则该汽油机1s能做功50次
D．丁图冲程能量转化：机械能转化为内能
【答案】D
【详解】A．甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
乙图中进气门开启，排气门关闭，气体流入汽缸，是吸气冲程；
丙图中排气门开启，进气门关闭，气体流出汽缸，是排气冲程；
丁图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；
所以正确的排序是乙、丁、甲、丙，故A错误；
B．内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机器获得动力，内能转化为机械能，其它三个冲程均为辅助冲程，依靠飞轮惯性完成，即依靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁，故B错误；
C．四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该飞轮1s转50圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转50圈，共25个工作循环，共100个冲程，共做功25次，故C错误；
D．丁图是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能，故D正确。
故选D。
【例题3】每年谷雨时节，菏泽牡丹盛开，芳香四溢，人们能闻到花香，这是 _____现象，该现象说明物质内的分子在不停地做 _____；两滴水银靠近时，能自动结合成一滴较大的水银，这一事实说明分子之间存在着 _____力。
【答案】 扩散 无规则运动 引
【详解】[1]两种物质相互接触，彼此进入对方的现象叫做扩散。人们闻到各种气味，属于典型的扩散现象。
[2]在微观粒子世界，扩散现象说明了两个事实：分子在做永不停息的无规则运动；分子间有间隔。
[3]分子间同时存在引力与斥力。两滴水银靠近后结合成一大滴，显然是分子间引力作用的结果。
【强化1】铅块不容易被压缩，这是因为分子间存在___________。表面平滑的铅块紧压后却会粘在一起，这是因为分子间存在___________。
【答案】 斥力 引力
【详解】[1][2]分子间存在着相互作用的引力和斥力。铅块不容易被压缩，说明分子间存在斥力；将两个铅块底面削平、削干净，紧压后它们“粘”在一起很难被拉开，说明分子间存在引力。
【强化2】如图所示是四冲程内燃机工作循环中的________冲程。若此内燃机1s内对外做功20次，则曲轴的转速是________r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为________J。
【答案】 做功 2400 2.76×105
【详解】[1]图中，内燃机两气门都关闭，火花塞点火，活塞由上向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程。
[2]四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次；内燃机每秒内对外做功20次，曲轴转40圈，则每分钟对外做功1200次，曲轴转2400圈，因此曲轴的转速为2400r/min。
[3]一个工作循环中消耗的汽油为
m＝20g＝0.02kg
完全燃烧放出的热量为
Q放＝q汽油m＝4.6×107J/kg×0.02kg＝9.2×105J
一个工作循环中输出的有用机械能为
W有＝ηQ放＝30%×9.2×105J＝2.76×105J
【强化3】中华美食与物理知识息息相关，以下分析正确的是（ ）
A．鱼块能被油炸得金黄是因为油的沸点高
B．开大火能使正在沸腾的鱼汤温度升高
C．清蒸鱼是利用水蒸气液化吸热蒸熟的
D．黄焖鱼块是通过热传递的方式增大了鱼块的内能
【答案】AD
【详解】A．因为食用油的沸点高，所以鱼块能被油炸得金黄，故A正确；
B．液体沸腾时，继续吸热，温度不变，所以开大火不能使正在沸腾的鱼汤温度升高，故B错误；
C．清蒸鱼是利用水蒸气液化放热的原理使鱼蒸熟，故C错误；
D．黄焖鱼块，鱼块吸收热量，内能增大，通过热传递的方式增大了鱼块的内能，故D正确。
故选AD。
1．如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度﹣时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（ ）
A．加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小
B．加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大
C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小
D．吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大
【答案】D
【详解】AB．由图可知，加热相同时间，由于用相同的加热器加热，则物质吸收热量是相同的，a的温度升高的快，则a的比热容小，故AB不符合题意；
CD．吸收热量相同，加热的时间相同，b物质温度升高慢，则b的比热容大，故D符合题意，C不符合题意。
故选D。
2．如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（ ）
A．飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙乙甲
C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D．乙图中汽缸内气体温度会下降
【答案】D
【详解】甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。
A．在热机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程，故A错误；
B．热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁甲丙乙，故B错误；
C．甲图是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误；
D．乙图是排气冲程，气体对外做功，内能减小温度降低，所以气缸内气体温度会下降，故D正确。
故选D。
3．下列关于热学知识的描述，说法正确的是（ ）
A．物体温度越高，含有的热量一定越多
B．冬天搓手取暖是通过热传递改变物体的内能
C．热机的压缩冲程是将内能转化为机械能
D．用水做冷却液是因为水的比热容较大
【答案】D
【详解】A．热量是一个过程量，只有在物体发生热传递时，我们才用热量这个概念，不能说物体含有热量，故A错误；
B．冬天，搓手能让手变暖，搓手取暖是通过做功的方式改变物体的内能，故B错误；
C．热机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，故C错误；
D．因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以通常用水来做机器的冷却液，故D正确。
故选D。
4．一台内燃机的转速是2880转/分，那么在每秒（ ）
A．曲轴转动2880转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成5760个冲程
B．曲轴转动2880转，燃气对活塞做功2880次，活塞完成2880个冲程
C．曲轴转动48转，燃气对活塞做功48次，活塞完成48个冲程
D．曲轴转动48转，燃气对活塞做功24次，活塞完成96个冲程
【答案】D
【详解】四冲程汽油机每对外做功一次，曲轴转动两周，活塞往复运动两次，完成四个冲程。该内燃机的转速是2880转/分，则该内燃机的曲轴一秒钟转动转，每转两转对外做功一次，所以对活塞做功24次，每对外作功一次，完成4个冲程，故完成个冲程，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．下列说法中，正确的是（ ）
A．冰在熔化时温度不变内能增加
B．物体温度升高时一定吸收了热量
C．在0℃所有物体的分子都停止了运动
D．由公式说明热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
【答案】A
【详解】A．冰是晶体，在熔化时，吸收热量，温度不变，内能增加，故A正确；
B．物体温度升高时，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对它做了功，故B错误；
C．分子在永不停息地无规则运动，故C错误；
D．热值是燃料的一种属性，与燃料完全燃烧放出的热量多少没有关系，故D错误。
故选A。
6．如图两滴墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中，看到墨水在______（选填“冷”或“热”）水中扩散的比较快，这说明温度越______（选填“高”或“低”）分子的无规则运动越剧烈。
【答案】 热 高
【详解】[1][2]组成物体的分子在永不停息地做无规则运动，分子的运动与温度有关，且温度越高，分子运动越剧烈。由热水的温度高，所以墨水在热水中扩散的快。这表明分子的无规则运动与温度有关，且温度越高，分子的无规则运动越剧烈。
7．某单缸四冲程汽油机工作状态如图所示，此时的能量转化是________________；若飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每秒共经历了_________个冲程；汽油机散热常用水作为冷却剂，这是利用了水的_________较大的性质；火箭采用液氢作为燃料，因为液氢具有较大的_________。
【答案】 机械能转化为内能 60 比热容 热值
【详解】[1]如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断这是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。
[2]飞轮转速是
1800r/min=30r/s
因一个工作循环飞轮转2r，经历4个冲程，所以汽油机1s经历60个冲程。
[3]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车散热器常用水作为冷却剂。
[4]火箭采用液氢作为火箭的燃料，是因为液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液氢时，可以放出更多的热量。
8．电动车使用前要先对车上的蓄电池充电，这时是电能转化为__________能。骑车时，蓄电池的该种能量转化为________能提供给电动机，电动机又将其转化为_______能。
【答案】 化学 电 机械
【详解】[1][2][3]电动车使用前要先对车上的蓄电池充电，消耗电能，这时是将电能转化为化学能储存在电池中；骑车时，电动机消耗电池中的电能，是由化学能转化为电能，电动机对车提供动力，是电能转化为机械能。
9．如图所示是某单缸四冲程汽油机的___________冲程；若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为___________revs/min；把质量为2kg，温度为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量为__________×105J，若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧___________kg的焦炭。[q焦炭=3.0×107J/kg，c水= 4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】 压缩 3000 4.2 0.07
【详解】[1]由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。
[2]每1秒钟对外做功25次，因一个工作循环，飞轮转2圈，做功一次，则飞轮转速是
25×2×60revs/min=3000revs/min
[3]这些水吸收的热量为
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(75℃﹣25℃)=4.2×105J
[4]根据
需要焦炭的质量
10．2022年11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功，火箭发动机以液态氢为燃料是因为液氢的__________，运载火箭在匀速升空阶段，其动能 _____，重力势能 _____。（均选填“增大”、“减小”或“不变”）（不计此过程中消耗燃料的质量）
【答案】 热值大 不变 增大
【详解】[1]火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。
[2][3]运载火箭在匀速升空阶段，质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能增大。
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