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第5讲　内能　内能的利用
命题点1　分子热运动
1．(2019·昆明)下列说法正确的是(C)
A．原子由质子和中子组成
B．海绵容易被压缩说明分子间有空隙
C．“二手烟”危害他人健康，是由于吸烟产生的有害分子不停地运动
D．液体很难被压缩，说明分子间有引力
2．(2019·云南)盛夏时节，百花绽放，花香四溢，沁人心脾，同学们闻到“花香”说明分子做__无规则运动__．
3．(2019·昆明)原子核由质子和__中子__组成；蛇是高度近视眼，对周围事物是看不清楚的，但它靠不断吐舌头(蛇信子)获取周围空气中的气味来确定物体，这说明气体分子__在永不停息地做无规则运动__．
4．(2019·云南)起重机工作时，钢丝绳未被拉断，是因为组成钢丝绳的物质分子间存在__引力__．空气流动会形成风，这__不属于__(填“属于”或“不属于”)扩散现象．
5．(2019·昆明)端午节吃粽子，会闻到粽子的清香，说明分子发生了__扩散__现象；两块表面干净的铅互相压紧能够吊住重物，说明分子间存在__引力__．
命题点2　内能
6．(2019·云南)用高压锅烧水，拧紧锅盖后水温缓慢上升，在水烧开前，锅内水的 (B)
A．体积变小 B．内能变大
C．密度变大 D．比热容变小
7．(2019·昆明)如图所示是流星经过大气层与空气摩擦发热、发光的一幅照片，这个现象说明做功可以改变物体的__内__能．
8．(2019·云南)过桥米线是云南人爱吃的食物，路过米线馆可以闻到汤的香味，这是__扩散__现象；“汤钵烫手”是汤钵和手之间发生了__热传递__．
9．(2019·昆明)汽车发动机工作时，会产生大量的热量，为让它正常工作，需要对它进行冷却，“水冷却”是冷却方式之一，这是因为水的__比热容__较大，冷却效果好；当水吸收发动机缸体热量后，水的内能__增大__．
10．(2019·曲靖)温度计浸入液体中测量温度时，通过__热传递__的方式使温度计与被测液体的温度达到相同．
命题点3　比热容
11．(2019·昆明)在探究“物质吸热规律”的实验中：
(1)取__相同__质量的水和煤油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热(如图所示)．加热时，上下缓慢地提拉搅拌器，这是为了使水和煤油受热__均匀__．
(2)实验中加热时间相同，水和煤油吸收的热量可以认为是相同的，假设加热时间1 min吸收的热量为Q，经过实验得到了以下两组数据：
液体名称
质量/g
初温/℃
末温/℃
加热时间/min
吸收的热量
水
200
20
27
1
Q
27
35
1
Q
35
42
1
Q
煤油
200
20
35
1
Q
35
51
1
Q
51
66
1
Q
　从表中的数据可以得到：
①相同质量的水或者煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是__相同__的；
②相同质量的水和煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度是__不同__的．
(3)由(2)中①、②两个结论发现，不同物质吸热的本领大小，为了描述物质吸热本领大小，引入了一个物理量，它就是__比热容__．
(4)春城昆明之所以冬无严寒，夏无酷暑，一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用，因为水的__比热容__较大，当水吸收或放出相同的热量，温度变化较小．
命题点4　热机
12．(2019·昆明)如图是汽油机工作的四个冲程，其中表示机械能转化为内能的冲程是(A)
A　　　　　B　　　　　C　 　 　　D
13．2019·曲靖)关于热机，下列说法中正确的是(C)
A．效率越高的热机功率也越大
B．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同
C．汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源
D．使用热值高的燃料可提高热机的效率
14．(2019·曲靖)炖鸡肉是通过__热传递__(填“做功”或“热传递”)的方式来改变鸡肉的内能．如图所表示的是热机的__做功__冲程．
命题点5　热量及其计算
15．(2019·曲靖)小丽闻到烧饵的香味，是因为烧饵块分子在做__无规则__运动，把一壶2 kg的水从25 ℃加热到75 ℃，水吸收__4.2×105__J的热量[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]．
16．(2019·昆明)“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中.1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1 g水温度升高 1 ℃吸收的热量．那么 1 卡＝__4.2__J．一辆汽车发动机的效率是35%，那么该车完全燃烧 1 kg 汽油做的有用功是__1.61×107__J．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q汽油 ＝4.6×107 J/kg]
17．(2019·云南)植物通过光合作用将太阳能转化为__化学__能．资料显示，在地球上阳光充足的地方1 m2的面积上每年获得的太阳能可达4.2×109 J，这些能量相当于__140__kg焦炭完全燃烧放出的热量(焦炭的热值为3.0×107 J/kg)．
18．(2019·曲靖)人人讨厌垃圾，对其避之不及，现在人们已可将垃圾变废为宝．如通过在封闭的炉中焚烧垃圾，臭气能得到分解，焚烧时产生的热可用来发电，利用化学方法将焚烧时所产生的一些物质合成多种化工产品．某处理厂在高温高压下通过催化剂的作用可以用1吨某种垃圾生产出170 kg的燃料油．若燃料油的热值为4.2×107 J/kg，完全燃烧1 kg这种燃料油放出的热量是__4.2×107__J，这些热量可以使__125__ kg水温度从20 ℃升高到100 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
19．(2019·云南)小明家新买来一台容积为80 L的天然气热水器．小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40 L，“出水温度”设置为40 ℃后，开始加热．当水温达到40 ℃时，自动停止加热．已知当时自来水的温度是20 ℃，加热前天然气表的示数为129.96 m3，停止加热后变为130.06 m3.天然气的热值q天然气＝4.2×107 J/m3，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，1 L＝1.0－3 m3.求：
(1)水箱中水的质量；
(2)水箱中水吸收的热量：
(3)该热水器的热效率．
解：(1)把“进水量”设置为40 L，则水箱中水的体积：
V＝40 L＝40 dm3＝40×10－3 m3
由ρ＝得水箱中水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×40×10－3 m3＝40 kg
(2)由题意可得，水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃－20 ℃)＝3.36×106 J
(3)使用天然气的体积：
V气＝130.06 m3－129.96 m3＝0.1 m3
天然气完全燃烧释放的热量：
Q放＝qV气＝4.2×107 J/m3×0.1 m3＝4.2×106 J
该热水器的热效率：
η＝＝＝80%
命题点6　能量的转化与守恒
20．(2019·云南)如图所示的四幅图中将电能转化为机械能的是(C)
A．钻木取火
B．水蒸气将塞子冲出
C．通电导体在磁场中受力
D．焦耳定律实验
21．(2019·昆明)可充电电筒的电池能反复充放电使用，既节约了资源，也保护了环境．电池充电时，__电__能转化为化学能，用电筒照明时，小灯泡将电能转化为__光__能.
　　分子动理论
1．(2019·绵阳)如图所示，将两个铅柱的底面削平、削干净，紧紧压在一起，在下面吊一个重物都不能把它们拉开．这个实验事实说明(C)
A．物质是由分子构成的
B．分子在不停地做热运动
C．分子之间存在引力
D．分子之间存在斥力
2．(2019·黄冈)刚装修完的房子，打开房门就会闻到刺鼻的气味，这是__分子无规则运动__的结果．为了减少新房子有害气体对人体造成的危害，根据温度越高，__扩散__越快，可以采取在高温季节来临前装修完并搁置一段时间，加强通风等措施．
　 内能
3．(2019·广州)甲、乙两杯水温度各为40 ℃，80 ℃，下列说法正确的是(C)
A．只有加热才能使水升温
B．甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C．乙杯中水的温度降低，水的内能一定减小
D．甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
4．(2019·怀化)铁水很热，冰块很冷，但它们都具有__内__能．冬天搓手可以感到温暖，是通过__做功__的方式改变内能；用热水袋取暖，是通过__热传递__的方式改变内能．
　 比热容
5．(2019·淄博)下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是(D)
A．让热水流过散热器供暖
B．用循环水冷却汽车发动机
C．沿海地区昼夜温差较小
D．夏天在房间内洒水降温
6．(2019·桂林)经常下厨的小关发现，同时用相同的燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油，油的温度总是升高得快些．这是因为(B)
A．水的比热容小，吸热后温度升高得快
B．油的比热容小，吸热后温度升高得快
C．在相同的时间内，水吸收的热量较多
D．在相同的时间内，油吸收的热量较多
7．(2019·邵阳)蓄水量为1 t的太阳能热水器现在装满了30 ℃的水，经过光照后升高了20 ℃，则水吸收的热量是__8.4×107__J．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
　 热值
8．(2019·益阳)下列关于热值的说法正确的是(D)
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
9．(2019·庆阳)2019年8月，中国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这颗卫星被命名为“墨子号”．发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有(D)
A．较小的密度
B．较大的比热容
C．较低的沸点
D．较高的热值
　热机

10．(2019·邵阳)小型汽车上的四冲程汽油机中，主要把机械能转化为内能的冲程是(B)
A．吸气冲程 　　　B．压缩冲程
C．做功冲程 　　　D．排气冲程
11．(2019·滨州)如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是(C)
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
12．(2019·枣庄)如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是(B)
A．25%　
B．35%　
C．40%　
D．75%
　 能量的转化与守恒
13．世界上还有许多欠发达地区至今用不上电．美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是(A)
A．动能→电能→化学能→光能
B．电能→动能→化学能→光能
C．动能→电能→光能→化学能
D．电能→动能→光能→化学能
重难点1　温度、内能、热量的关系
　(2019·昆明盘龙区一模)关于温度、内能和热量，下列说法正确的是(C)
A．物体温度越低，分子无规则运动越剧烈
B．物体温度越高，含有的热量越多
C．水沸腾时吸收热量，温度保持不变
D．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
【变式训练1】　以下关于温度内能、热量的说法中，正确的是__GL__
E．热胀冷缩中的“热”“冷”是指内能
F．物体运动越快，内能越大
G．热传递过程中，热量由高温物体传向低温物体
H．0 ℃的冰块，其内能为零
I．物体温度升高一定是吸收了热量
J．正在沸腾的水的温度一定是100 ℃
K．60 ℃的水一定比30 ℃的水含有的热量多
L．冰熔化时温度保持不变，内能增加
重难点2　热量的相关计算
(2019·云大附中一模)已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得__8.4×107__J的热量；不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水，温度升高__40__℃.[c水＝4.2×107 J/(kg·℃)]
【变式训练2】　(2019·德阳)质量和初温相同的甲、乙两种液体，经同一加热器加热相同的时间后甲的温度大于乙的温度，则甲液体的比热容__小于__(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容．如果乙液体的质量为1 kg，初温为20 ℃，加热一段时间后温度升高到50 ℃，吸收的热量为1.26×105 J，则乙液体的比热容为__4.2×103__J/(kg·℃)．
(2019·昆明盘龙区一模)菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃至180 ℃之间．“炸洋芋”时，用天然气灶将质量为2 kg的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃，菜油需吸收__6×105__J的热量．若天然气完全燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收，则需燃烧__0.025__ m3的天然气．[c菜油＝2.0×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
破解易错题
在标准大气压下，质量1 kg、温度为20 ℃的水吸收了3.78×105 J的热量后，水的温度升高__80__℃[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]．
实验　探究不同物质的吸热能力
　为了比较水和食用油的比热容，某同学用如图所示的器材进行了实验．实验数据记录如表：
物质
质量/g
初始温
度/℃
加热时
间/min
最后温
度/℃
水
200
20
6
45
食用油
200
20
6
70
　　(1)该实验除了图示中的实验器材以外，还需要的测量工具是停表、__天平__和__温度计__．
(2)实验中，两烧杯内放入__相同规格__的电加热器，这样可以保证在相同的时间内，水和食用油吸收的热量__相同__，通过比较__温度计示数变化的大小__来比较水和食用油的吸热能力．
(3)由实验数据可知，__水__的吸热能力强．
(4)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给__水__加热更长的时间，此时水吸收的热量__大于__(填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量．
(5)实验中用到的研究方法除了转换法还用到了__控制变量__法．实验中_不能__(填“能”或“不能”)用体积相等的两种液体来做实验．原因是__没有控制质量相同__．
(6)已知水的比热容为4.2×103 J/( kg·℃)，则食用油的比热容为__2.1×103__J/( kg·℃)．
(7)汽车发动机常用水作为冷却剂是因为和其他物质相比，水的__比热容__较大；寒冷的冬天水箱要加防冻液，这是为了降低水的__凝固点__．
练本
考点1　分子动理论
1．(2019·怀化)下列现象中不能说明分子做无规则运动的是(A)
A．扫地时灰尘飞舞
B．车加油时，能闻到汽油味
C．加了白糖的水会变甜
D．秋天桂花飘香
2．(2019·广东)常见的物质由分子组成分子由__原子__组成；夏日荷花盛开飘来阵阵花香，这是__扩散__现象；清晨荷叶上的两颗露珠接触后成了更大的一颗水珠，表明分子之间存在__引__力．
3．(2019·临沂)大多数汽车防冻冷却液是以水和乙二醇为原料混合而成的，其中主要成分是水，这是利用了水的__比热容大__的特点．配制防冻冷却液时将乙二醇加入水中，二者混合后实际的总体积小于混合前水和乙二醇的总体积，这说明分子是运动的，同时也说明__分子之间有间隙__．
考点2　内能　比热容
4．(2019·眉山)下表中是几种物质的比热容，小张同学根据提供的数据得出了四个结论，其中正确的是(C)
几种物质的比热容[J·(kg·℃)－1]
水
4.2×103
铁
0.46×103
酒精
2.4×103
铜
0.39×103
煤油
2.1×103
干泥土
0.54×103
冰
2.1×103
水银
0.14×103
A.一杯水比一桶煤油的比热容小
B．液体的比热容一定比固体的比热容大
C．水吸收或放出热量的本领较强，常用作冷却剂
D．比热容是物质自身的性质之一，只和物质的种类有关
5．(2019·昆明五华区二模)小明常用手给奶奶搓背和用热水给奶奶泡脚，都能使奶奶的身体感到暖和，搓背是通过__做功__的方式改变内能的，泡脚是通过__热传递__的方式改变内能的．
6．(2019·昆明官渡区二模)用扫帚摊开篮球场地面上的积水这是通过__增大液体表面积__的方法加快蒸发的．质量为10 kg的水，温度升高10 ℃，它吸收的热量是__4.2×105__J．[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
考点3　热值　热机
7．(2019·黔南)如图表示的是汽油机工作时的(C)
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
8．(2019·昆明官渡区二模)随着人们生活水平的提高，汽车走进了千家万户．下列关于汽车涉及的知识，说法正确的是(B)
A．用水作发动机的冷却剂是因为水的比热容小
B．发动机做功冲程将内能转化为机械能

C．精心保养可使发动机的效率达到100%
D．发动机排出的尾气对环境没有任何污染
9．(2019·常德)在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是__压缩__冲程，汽油机产生2.3×107 J的热量需要完全燃烧__0.5__kg的汽油(汽油的热值为4.6×107 J/kg)．
考点4　能量的转化与守恒
10．能量转化是自然界的普遍现象，下列选项中不正确的是(B)
水果电池 电磁感应
光合作用 　钻木取火
A．化学能→电能 B．电能→机械能
C．光能→化学能 D．机械能→内能
11．(2019·内江)根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是(B)
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
考点5　热学综合
12．(2019·枣庄)以下几条摘录是出自某同学在学习“内能”一章时的课堂笔记，其中不正确的是(A)
A．扩散现象不能在固体之间发生
B．分子间的引力和斥力是同时存在的
C．物体吸收热量，温度不一定升高
D．摩擦生热是通过做功的方法改变物体的内能
13．(2019·昆明西山区二模)端午节是我国的传统节日，节日当天有吃粽子的习俗．下列与粽子的相关说法中，正确的是(C)
A．刚从冰箱里拿出来的粽子不具有内能
B．煮粽子时锅中冒出的“白气”是汽化现象
C．粽叶破裂露出馅后“香气四溢”是因为分子在不停地做无规则运动
D．煮粽子的水沸腾后将火调成文火，水继续沸腾，说明水沸腾后不需要吸收热量
14．(2019·兰州)下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是(C)
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
C．一个工作循环对外做功一次
D．压缩冲程中将内能转化为机械能
15．(2019·广州)甲、乙两物体质量都为1 kg，丙物体质量为2 kg，三个物体温度都升高1 ℃，吸收热量如图，以下说法正确的是(B)
A．乙的比热容与丙的相等
B．甲的比热容比乙的大
C．甲的温度升高1 ℃，需吸收2 000 J的热量
D．甲、乙的温度都降低1 ℃，乙比甲放出的热量多
16．(2019·曲靖二模)我国可燃冰的总资源是常规天然气、页岩气资源总和的两倍，可燃冰与天然气、石油一样，都是__不可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源；已知1 m3可燃冰分解后，可释放出约150 m2天然气，若1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可将__1×104__kg的水从20 ℃加热至95 ℃[已知q天然气＝2.1×107 J/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]．
17．(2019·襄阳)张军在做“比较不同物质吸热的情况”实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，得到如下数据：
烧杯
号
物质
质量
m/g
初温
T1/℃
末温
T2/℃
加热时间
t/min
1
水
300
20
30
12.3
2
水
150
20
30
6.2
3
煤油
300
20
30
6.1
4
煤油
300
20
25
3.1
(1)本实验中，物质吸收热量的多少是通过比较__加热时间__来反映的．
(2)分析1、3号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：质量相等的__不同物质__，升高的温度相同时，吸收的热量不同．
(3)分析1、2号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的__质量__有关．
18．(2019·聊城)2019年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破．可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源．可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝7.0×107 J/m3]求：
(1)体积为0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？
(2)若这些热量的90%被质量为100 kg的水吸收，则水升高的温度是多少？
解：(1)由题意可得，可燃冰的热值：q可燃冰＝15q＝15×7.0×107 J/m3＝1.05×109 J/m3
0．01 m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：
Q放＝ Vq可燃冰＝0.01 m3×1.05×109 J/m3＝1.05×107 J
(2)由η＝得被水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝90%×1.05×107 J＝9.45×106 J
由Q吸＝ cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝＝＝22.5 ℃