【沪科版】九年级物理 第十三章 内能与热机 单元复习（课件+单元测试）

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单元复习第十三章 内能与热机沪科版九年级物理第十三章 内能与热机复习内容CONTENTS视频清单 ①动画讲解—《改变内能的两种方法》②实验回顾—《探究不同物质的吸热能力》③动画讲解—《热机、汽油机的四冲程》④动画讲解—《热机的效率》第十三章 内能与热机一 考点突破第十三章 内能与热机判断通过哪种方式改变物体的内能是常考内容。解决此类问题的关键：（1）明确改变物体内能的方式：做功和热传递。（2）弄清二者的根本区别：通过做功改变物体的内能是能量的转化过程，通过热传递改变物体的内能是能量的转移过程。考点一 内能和内能的改变（3）知道对物体做功，物体的内能增加。如柴油机的压缩冲程，活塞压缩气缸内空气，对空气做功，使空气的内能增加，温度升高，发生的能量转化是机械能转化为内能。（4）知道物体对外做功，物体的内能减少。如汽油机的做功冲程，气缸内的高温高压气体对活塞做功，内能减少，温度降低，发生的能量转化是内能转化为机械能。（5）明确物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少，发生的是能量转移。内能从高温物体转移到低温物体或从同一物体的高温部分转移到低温部分。考点一 内能和内能的改变【例题1】热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔技术，热熔钻头采用耐磨、耐高温的硬质材料制成。钻头与金属薄板接触时，钻头高速旋转，使钻头和薄板之间剧烈摩擦，用_______（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能，温度瞬间达到几千摄氏度，此过程中______能转化为______能，由于温度超过金属的熔点，钻头附近的金属迅速熔化，钻头继续施加向下的压力，几秒钟就在金属薄板上贯穿一个孔。 内做功可以改变物体的内能，钻头高速旋转，使钻头和薄板之间剧烈摩擦，这是通过做功的方式，使物体内能增大，温度升高，实现机械能转化为内能。考点一 内能和内能的改变做功机械 【例题2】如图所示，拿一个大口玻璃瓶，瓶内装少量的水，用塞子塞紧，通过塞子上的开口往瓶里打气。（1）当塞子从瓶口跳起来时，可以看到瓶内会出现_____ ；（2）产生上述现象的原因是：瓶内的空气膨胀做功时，内能_______，使瓶内空气中的水蒸气液化成小水珠。（1）通过塞子上的开口往瓶里打气，会看到塞子从瓶口跳起来，同时瓶内会出现“白雾”。（2）通过塞子上的开口往瓶里打气，瓶内的空气膨胀对瓶塞做功时，塞子跳起来，空气的内能转化为塞子的机械能，空气的内能减小，温度降低，使瓶内空气中的水蒸气液化成小水珠，从而形成“白雾”。考点一 内能和内能的改变白雾减小 会判断汽油机与柴油机的各冲程的工作情况及能量转化情况。解决此类问题的关键：（1）知道四冲程内燃机一个工作循环都由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。（2）知道判断属于哪个冲程的方法：一看进气阀、排气阀的开闭情况；二看活塞的上、下运动情况。（3）知道做功冲程内能转化为机械能，压缩冲程机械能转化为内能；吸气冲程、压缩冲程和排气冲程靠飞轮惯性完成。考点二 内燃机四个冲程的判断【例题3】如图所示，甲、乙是两个演示实验示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，其中与做功冲程原理相同的演示实验图和表示汽油机将机械能转化为内能的冲程示意图分别是（　　）A．乙、丙 B．甲、丙 C．甲、丁 D．乙、丁    C考点二 内燃机四个冲程的判断甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，试管中水蒸气的内能增大、体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，是将机械能转化为内能的过程；丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能；丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。由以上分析可知看出与做功冲程原理相同的是甲图，表示汽油机利用将机械能转化为内能的冲程示意图对应正确的是丁图。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。考点二 内燃机四个冲程的判断 考点三 有关比热容的理解与应用【例题4】两个质量不同的金属块，放出相同的热量时，降低的温度也相同，正确的是（　　）A．两个金属块的比热容有可能相同B．质量大的金属块的比热容一定大C．质量大的金属块的比热容一定小D．质量大的金属块的比热容可能大    C由 c=Q/mΔt可知，金属块的质量不同，放出的热量相同，其变化的温度相同，质量大的金属块的比热容一定小，故ABD错误，不符合题意，C正确，符合题意。故选C。考点三 有关比热容的理解与应用【例题5】炎炎夏日，小梅来到美丽的海滨城市青岛。她发现，在这里白天的风常常从海面吹向陆地，而每到夜晚风却从陆地吹向海面。她利用学过的物理知识进行分析，并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图，如图所示。形成这一现象的主要原因是（　　）A．海水的密度小于砂石的密度 B．海水的密度大于砂石的密度C．海水的比热容小于砂石的比热容 D．海水的比热容大于砂石的比热容    D质量相同的水和沙吸收相同的热量，水的温度变化低于沙石的温度变化，是因为水的比热容大于沙石的比热容；在相同的日晒情况下，沙石上方的空气温度会升得较快，其密度也变得较小而上升，海面上温度较低密度较大的空气会补充过来，从而形成海面吹向陆地的风，而晚上，沙石上方的空气温度下降得较快，其密度也变得较大而下降，海面上温度下降慢且温度较高、密度较小、空气上升，陆地的空气会补充过来，从而形成陆地吹向海面的风，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。考点三 有关比热容的理解与应用考点三 有关比热容的理解与应用【例题6】下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（　　）A．不同种类的物质，比热容一定不同B．比热容与物质物质的状态无关C．质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低D．沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大    D考点三 有关比热容的理解与应用A．煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的，故A错误；B．物质的比热容与物质的状态有关，如水和冰的比热容不同，故B错误；C．由Q吸=cm（t-t0 ）知，质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高；D．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，由Q=cmΔt可知，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故D正确。故选D。（1）热源的选择：选用相同规格的加热器进行加热，目的是使不同物质在相等时间内吸收的热量相等。（2）物质的选择：用天平称取质量（不是体积）相等的水和煤油分别倒入两只相同的烧杯中。（3）控制变量法的应用：控制质量和升高的温度相同，选取两种不同物质，通过比较加热时间的长短来比较不同物质吸热能力的大小。（4）转换法的应用：用加热时间的长短反映物质吸收热量的多少，加热时间越长的物质，吸收热量越多。考点四 探究不同物质的吸热能力【例题7】利用如图所示的实验装置比较水和食用油的吸热能力，使用相同规格的电加热器分别对质量相同的水和食用油进行加热（不计热量损失）。下列说法中正确的是（ ） A．加热相同的时间，食用油吸收的热量比水多B．加热相同的时间，食用油升高的温度多，说明食用油的吸热能力强C．升高相同的温度，食用油比水用时短，说明食用油的吸热能力强D．食用油的温度升高，内能增大，是用热传递的方式改变内能的    D考点四 探究不同物质的吸热能力A．使用相同规格的电加热器加热相同时间，不计热量损失的情况下食用油和水吸收的热量相同，故A错误；B．由公式Q吸=cmΔt可知，相同质量的物质吸收的热量相同时，温度升高得越多，说明该物质的比热容越小，吸热能力越差，食用油升高的温度多说明其比热容比水小，吸热能力比水弱，故B错误；C．升高相同的温度食用油用时比水短，说明加热时间短，吸收的热量更少，由公式Q吸=cmΔt可知，相同质量的物质升高相同的温度时，吸收的热量越小，说明该物质的比热容越小，吸热能力越差，所以食用油的吸热能力比水弱，故C错误；D．加热棒对食用油加热，食用油温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式改变了食用油的内能，故D正确。故选D。考点四 探究不同物质的吸热能力【例题8】如图甲所示，小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热，探究水和煤油的吸热能力。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]（1）安装调整实验器材时，合理的顺序是 （选填“自上而下”或“自下而上”），实验时还需要用天平称取质量 （选填“相同”或“不相同”）的水和煤油；（2）实验中，加热10min，水吸收的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”）煤油吸收的热量；（3）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像，如图乙所示。由图像可知，煤油的比热容是 J/（kg·℃）。     自下而上 等于相同 2.1×103考点四 探究不同物质的吸热能力 考点四 探究不同物质的吸热能力 考点五 温度、内能和热量一、温度、热量与内能的区别宏观上：表示物体的冷热程度.微观上：反映分子热运动剧烈程度.在热传递过程中，吸收或放出热的多少，是能量的变化量物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和只能说“是多少”或“达到多少”只能说“放出”或“吸收”只能说“有”内能总不为0摄氏度（℃）焦耳（J）焦耳（J）温度、内能和热量是热学中的三个重要物理量，它们之间的联系是学习热学的难点，也是各地中考的热点，应引起足够的重视，三个物理量的关系总结如下：（1）物体吸热且不对外做功，内能一定增加，温度不一定升高，如冰熔化过程中温度不变。（2）物体放热且外界不对物体做功，内能一定减少，温度不一定下降，如水凝固过程中温度不变。（3）物体温度升高，内能增加，可能吸热，也可能外界对它做了功。（4）物体温度降低，内能减少，可能放热，也可能它对外界做了功。考点五 温度、内能和热量【例题9】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）A．0℃的冰块内能为0 B．温度高的物体含有的热量多C．汽油机做功冲程汽缸内燃气的内能增加 D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差    DA．一切的物体都有内能，0℃的冰块内能不为0，故A错误； B．热量是一个过程量，不能说含有热量，故B错误；C．汽油机做功冲程汽缸内燃气的内能转化为机械能，内能减少，故C错误；D．热量从高温物体传给低温物体，两个发生热传递的物体之间一定存在温度差，故D正确。故选D。考点五 温度、内能和热量 考点六 热值与热机效率【例题10】2024年4月25日，神舟十八号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　）A．火箭发射升空时发动机内的能量转化与汽油机的做功冲程一致B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大C．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高D．燃料用了一部分后，质量变小，热值变小考点六 有关热量的综合计算A．火箭发射升空时，将高温高压燃气内能转化为机械能，汽油机的做功冲程将高温高压燃气内能转化为机械能，所以两种能量转化一致，故A正确；B．热值是物质的属性，大小保持不变，与燃料是否充分燃烧无关，故B错误；C．热机效率是热机做有用功部分占燃料燃烧释放的热量之比，所以燃料燃烧释放的热量越多，做有用功部分比例不一定增大，故热机效率不一定高，故C错误；D．热值是物质的属性，热值大小保持不变，所以燃料用了一部分后，质量变小，热值不变，故D错误。故选A.A 考点七 有关热量的综合计算【例题11】用天然气热水器加热水，将40kg水从25℃加热到50℃，完全燃烧0.15m3天然气。已知天然气的热值为3.5×107J/m3，水的比热容为c水=4.2×103J/（kg·℃） 。试求：（1）此过程中水吸收的热量是多少？（2）0.15m3天然气完全燃烧放出的热量是多少？（3）该热水器加热这些水的效率是多少？（1）此过程中水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（50℃-25℃）=4.2×106J（2）0.15m3天然气完全燃烧放出的热量 Q=mq=3.5×107J/m3×0.15m3=5.25×106J（3）该热水器加热这些水的效率 考点七 有关热量的综合计算【例题12】工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1kg，温度为20℃，放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5kg、20℃的水中冷却。最后与水达到共同的温度[不计过程中的热量损失，c水=4.2×103J/（kg℃），c合金钢=0.42×103J/（kg℃）]，求：（1）此刀具在火炉中吸收了多少热量？（2）淬火后水的温度为多少℃？考点七 有关热量的综合计算3.4272×105J.36℃（1）将刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，其末温t=836℃，则刀具在炉火中吸收的热量：Q吸=cmΔt=0.42×103J/（kg•℃）×1kg×（836℃-20℃）=3.4272×105J.（2）由题，将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温度，设为t′，不计过程中的热损失，则Q水吸=Q合放，即：c水m水（t′﹣t0′）=c合金钢m合金钢（t﹣t′） 解得：t′=36℃．考点七 有关热量的综合计算【例题13】如图所示是小羽同学做冰熔化实验时绘制的温度—时间图像，冰的质量是0.1kg，若相同时间内物质吸收的热量相同。已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃） ，冰的比热容c冰=2.1×103J/（kg·℃） 。请根据图像回答下列问题：（1）AB阶段，物质吸收的热量是多少？（2）BC阶段，物质吸收的热量是多少？（3）物质在第10min的内能与第15min的内能相比，哪个时间的内能大？为什么？（4）请你根据图像分析说明冰的比热容小于水的比热容。考点七 有关热量的综合计算 考点七 有关热量的综合计算二 综合提升训练第十三章 内能与热机1. 下列实例中，通过做功的方式使物体内能增加的是（　　）A．倒入热牛奶的杯子烫手 B．放入冷水中的热鸡蛋变凉C．烧水时，水蒸气把壶盖顶起 D．锯木头时，锯条温度升高  DA．倒入热牛奶的杯子烫手，是高温物体牛奶将热量传递给手，只涉及能量的转移，不涉及能量的转化，是热传递改变内能，故A不符合题意；B．放入冷水中的热鸡蛋变凉，是高温物体热鸡蛋将热量传递给冷水，只涉及能量的转移，不涉及能量的转化，是热传递改变内能，故B不符合题意；C．烧水时，水蒸气把壶盖顶起，将水的内能转化为机械能，通过做功的方式改变内能，但水的内能减小，故C不符合题意；D．锯木头时，锯条温度升高，机械能转化为内能，通过做功的方式使物体内能增加，故D符合题意。故选D。综合提升训练  C故选C。综合提升训练 A．坐滑梯时，臀部与滑梯相互摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；故A错误；B．人搓手时相互摩擦，克服摩擦对手做功，手的内能变大，故B错误；2. 如图的实验或事例都揭示了一定的物理知识，选项中说法正确的是（　　）A．甲图中，使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的B．乙图中，人搓手发热说明物体对外做功，内能增大C．丙图钻木取火过程是机械能转化为内能D．丁图中水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大C．钻木取火过程是克服摩擦做功的过程，机械能转化为内能，故C正确；D．图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，温度降低，故D错误。 3. 关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　　）A．温度高的物体含有的热量多B．物体吸收热量，温度一定升高C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体  CA．热量是过程量，不能说物体含有的热量多，故A错误；B．物体吸收热量过程中温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，吸热但温度不变，故B错误；C．气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，则物体内能减小，故C正确；D．在发生热传递时，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，内能总是从高温物体转移到低温物体，故D错误。故选C。综合提升训练4. 如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于______冲程，该冲程将机械能转化为______能，若该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟对外做功______次。  30如图，进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，它正处于压缩冲程。此过程中活塞压缩汽缸内的气体，对气体做功，使气体内能增加，将机械能转化为内能。若该汽油机飞轮的转速是60r/s，飞轮转2圈做一次功，则汽油机每秒钟对外做功30次。内压缩 综合提升训练5. 为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（　　） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护  CA．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，故A正确，不符合题意；B．如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，故B正确，不符合题意；故选C。综合提升训练C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误，符合题意；D．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确，不符合题意。给瓶内打气，瓶内气体内能增大，温度升高，气体膨胀，使瓶塞跳起来，同时高温的水蒸气遇冷液化为小水滴，就是我们看到瓶内出现了白雾，说明水蒸气发生了液化。 上述过程中，气体膨胀对瓶塞，使得瓶内气体温度降低，内能减少。综合提升训练6. 如图所示，在烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现了______，说明水蒸气________（填物态变化名称）成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外 ______ ，温度 ______ 内能______。白雾液化做功 降低 减少7. 如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体，用相同的装置加热，根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）A．组装器材时，先固定上面铁圈的高度B．升高相同温度，a液体吸收的热量更多C．a液体的比热容小于b液体的比热容D．不添加器材，利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量    CA.要用酒精灯的外焰加热，为确保组装器材一次到位，应按从下往上的顺序调节，A错误；B.由乙图知，升高相同温度，b加热时间长， 说明b液体吸收的热量更多，故B错误；C.由乙图知，加热相同时间时，b液体升温少，说明b液体吸热能力强，即比热容大，C正确；D.比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，吸热液体应为同一种类且质量相同，根据△t＝Q/cm ，通过温度的变化反应吸热多少，故D错误．故选C．综合提升训练8. 一质量为2kg的金属块，被加热到500℃后，立即投入质量为1kg，温度为20℃的冷水中，不计热量损失，最终水的温度升高到80℃. [c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求：（1）水吸收的热量？（2）金属块的比热容？ （1）水吸收的热量为 Q吸=cm（t−t0）=4.2×103 J/（kg·℃）×1kg×（80℃-20℃）= 2.52×105J（2）根据题意有Q吸= Q放， Q放=c金m金（t金−t） 所以 2.52×105J =c金×2kg×（500℃-80℃） 金属块的比热容 c金=0.3×103 J/（kg·℃）综合提升训练综合提升训练9. 实验小组设计实验比较水和食用油吸热能力，使用相同的电加热器给水和食用油加热。（1）小明同学用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，目的是使水和食用油______________相同，再通过比较水和食用油__________来判断吸热能力的强弱；（2）而小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较________来判断吸热能力的强弱；（3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图像，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是____（选填“a”或“b”），食用油的比热容为___________J/（kg·℃）.相同时间吸热解析见下页加热时间 升高的温度a 2.1×103 （1）使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；小明同学用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，由转换法，目的是使水和食用油相同时间吸热相同，再通过比较水和食用油升高的温度来判断吸热能力的强弱。（2）根据比较吸热能力的方法，小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较加热时间（比较吸收热量）来判断吸热能力的强弱。（3）由水和食用油的温度随时间变化的图像知，升高30℃-10℃=20℃a所用的加热为6min，b加热时间为3min，a吸热多，故a的比热容大，因水的比热容大，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是a。升高20℃，b加热时间是a的0.5倍，即b吸收的热量是a的0.5倍，根据Q=cmΔt，在质量、升温相同的情况下，故b（煤油）的比热容是c=0.5×4.2×103 J/(kg·℃)＝2.1×103J/(kg·℃)综合提升训练 10. 全球汽车保有量在迅速增长，截止2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧可供1×106kg的水温度升高______ ℃；汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高1%，全球每年可以节约_______ kg燃油，从而减小全球的碳排放，为环保作出贡献。（已知水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)，汽油的热值为4.6×107J/kg） 7×101023综合提升训练每辆汽车每年耗油约 2.1t ，汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq= 2.1×103kg×4.6×107J/kg=9.66×1010J不计热量损失，汽油完全燃烧的热量全部被水吸收，则水吸收的热量Q吸=Q放=9.66×1010J则水升高的温度每辆汽车做有用功所需燃油m'=30%m=30%×2.1t=0.63t内燃机效率提高后为η'=η+1%=30%+1%=31%效率提高后所需燃油量每辆车每年节约燃油 m省=m-m''=2.1t -2.03t=0.07t10亿辆车每年节约燃油 m总=109×m省=109×0.07t=7×107t=7×1010kg综合提升训练