2020—2021学年浙教版 九年级上册科学竞赛辅导 第9讲内能、温度和热量练习题

九年级上册科学竞赛辅导教学案

   第9讲 内能、温度和热量

知识梳理：

1、内能改变的外部表现：

物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。

物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。

反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。（因为内能的变化有多种因素决定）

2、改变内能的方法：做功和热传递。

A、做功改变物体的内能：

①做功可以改变内能：对物体做功物体内能会增加。物体对外做功物体内能会减少。

②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化

③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。（Ｗ＝△Ｅ）

④解释事例：看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。钻木取火：使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。图2-11看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。

B、热传递可以改变物体的内能。

①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

②热传递的条件是有温度差，传递方式是：传导、对流和辐射。热传递传递的是内能（热量），而不是温度。

③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。

④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。

C、做功和热传递改变内能的区别：由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。

D、温度、热量、内能 区别：

△温度：表示物体的冷热程度。

    温度升高——→内能增加

                不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热。

△热量：是一个过程。

    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：吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。

△内能：是一个状态量

    内能增加      不一定升温。如：晶体熔化，水沸腾。

                不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热

3热量：

1、比热容：⑴ 定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

⑵ 物理意义：表示物体吸热或放热的本领的物理量。

⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示：1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J。

⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大。

2、计算公式：Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）

3、热平衡方程：不计热损失 Ｑ吸＝Ｑ放

4内能的获得——燃料的燃烧       燃料燃烧：化学能转化为内能。

5热值

1、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

2、单位：J/kg

3、关于热值的理解：

①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

3、公式：Q＝mq（q为热值）。实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。

4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输

6、炉子的效率：

①定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

②公式：η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′

5内能的利用

1、内能的利用方式：

⑴ 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵ 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。

2、热机：定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。

能的转化：内能转化为机械能

蒸气机——内燃机——喷气式发动机

3、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。

4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，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，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。

5、 热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

公式：η=W有用/ Q总= W有用/qm

提高热机效率的途径   使燃料充分燃烧

机件间保持良好的润滑、减小摩擦

尽量减小各种热量损失

6、汽油机和柴油机的比较：

经典例题简析

例1、关于热量、温度、内能之间的关系，下列说法正确的是　（　　）

　　A．物体温度升高，内能一定增加      B．物体吸收热量，温度一定升高

　　C．物体温度不变，一定没有吸热      D．物体温度升高，一定吸收热量

例2、一箱汽油用掉一半后，关于它的说法下列正确的是（    ）

A．它的密度变为原来的一半     B．它的比热容变为原来的一半

C．它的热值变为原来的一半     D．它的质量变为原来的一半

例3、在热传递的过程中，传递的能量总是从

A．质量大的物体传到质量小的物体    B．密度大的物体传到密度小的物体

C．温度高的物体传到温度低的物体    D．比热大的物体传到比热小的物体

例4、质量为0.5kg的水，温度从 60℃降至40℃，会放出______J的热量。若将这部分热量全部被初温为10℃、质量为0.7kg的酒精吸收，则酒精的温度将上升______℃。[酒精的比热容为2.4×103J／（kg·℃），水的比热容为 4.2 ×103J／（kg·℃）]

例5、下列事例中，用做功方法改变物体内能的是（   ）

    A．酒精涂在手上觉得凉               B．冬天晒太阳，人感到暖和

C．锯木头时，锯条会发烫             D．烧红的铁块温度逐渐降低

例6、关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（   ）

    ①在做功冲程中，是机械能转化为内能

    ②在做功冲程中，是内能转化为机械能

    ③只有做功冲程是燃气对外做功

④汽油机和柴油机的点火方式相同

以上说法中正确的是

A．只有②③       B．只有①③     C．只有②④       D．只有②③④

三、课堂精炼

基础过关：

1、该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：

（1）专用车牵引力所做的功。

（2）已知热机效率η＝（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？

中考真题

1、为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107J/kg。求：

（1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量？（3分）

（2）若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气？（2分）

2. 如图是某太阳能热水器，向其中注入50 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J／(kg·℃)。试求：

(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?

(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少?[来源:21世纪教育网]

(3)若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤?（煤的热值约为3.5×l07J／kg）

3、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：

（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。

4一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107 J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求： (1)这些汽油完全燃烧放出的热量； (2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。

5、一辆汽车，总重为1.2×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6 ×10 7J／kg，密度为0.7 ×103kg／m3，g=10N／kg)求：

（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?

（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?

（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保留小数点后一位)

6、某辆小轿车油箱内装有32kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km．假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920N．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107J/kg．求：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油．

7 华扬1870系列太刚能热水器的数据如下： （1）已知我市向着阳光的地方每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为 3×106J．若每天接收太阳能的时间以8h计算．热水器能把接收到的太阳能的50％转变成水的内能．则正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到多少摄氏度？[已知c水=4.2×103J／（kg・℃）

8  某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa,飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率．

自我挑战

1．如图是某晶体熔化时温度随时间变化的图像：

（1）根据图可知，该物质在B点时的内能_    _ （大于、小于、等于）

在C点时的内能，理由是_  _____________________________  _；

（2）根据图中坐标信息可知，该物质在AB 段和CD段的比热容分别为

c1、c2 ，则c1：c2＝_    _；

2．某同学在做“比较不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，得到的实验数据如下表：

（1）实验中使用相同的电加热器加热相同时间是

为了                            ；

（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，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           有关；分析第1、3次或第

2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：升高相同的温度时，                        吸收的热量不同；

（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油，

      温度升高的多；

3．如图是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验：

（1）水和煤油吸热的多少是通过__________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”），这种研究方法叫做_______。

（2）实验数据记录如下：

从表中数据可知，水吸收的热量为          J，        （选填“水”或“煤油”）吸热升温更快．

（3）在此实验中，如果要使水和煤油的最后温度相同，那么，水吸收的热量      （选填“大于”或“小于”或“等于”）煤油吸收的热量．

4．（1）当轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是_______次，压缩冲程中将_________能转化为_________能。

（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的       大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会      （填“增加”或“减少”），这是通过       方式来改变内能的．

（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是（    ）

A．安全    B．省油    C．减小摩擦    D．增大爬坡的牵引力

（4）小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：

根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是______m．

（5）当车的平均车速为100km/h，平均油耗为10L/100km，此时发动机的输出功率为30KW分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为________J，发动机的效率约为___________．

（已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）