内能与内能与利用辅导讲义

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坤凡教育学科教师讲义讲义编号：______________副校长/组长签字：签字日期：学员编号：年级：九课时数：3学员姓名：张三辅导科目：物理学科教师：郑老师课题内能&热机复习测试授课日期及时段20140921，16~18教学目的会判断扩散现象，理解分子热运动深刻理解内能概念，知道改变内能的两种途径理解比热容并能进行计算深刻理解热机的四个冲程会进行热值相关计算深刻理解能量守恒定律重难点扩散与分子热运动理解比热容计算热机四冲程判断热值计算资料 【考纲说明】这两张主要考察分子热运动/扩散/比热容/热值/四个冲程/热机效率。题型以选择题填空题为主。分值约占10分【前文回顾】1.小明体重是500N，他提着重100N的水桶在水平地面上前进10m，水桶高度始终不变，小明对水桶做功（      ）A.100J      B.0J    C.5000J        D.功的大小无法计算2.重力为100N的物体，在水平推力的作用下，沿水平路面前进10m，推力做功200J，则推力的大小等于（        ）A.2N           B.10N        C.20N         D.120N3．作用力F1与F2分别对两个物体做功，两个物体通过的距离之比为S1：S2＝1：2，功的大小之比为W1：W2＝4：3，则这两个力的大小之比F1：F2是：（    ）　　 A2：3；   B3：8；   C8：3；   D3：2。4．售货员用120牛的水平力，推着500牛的售货车在水平路上前进30米，用去40秒的时间，则它做的功和功率分别为（     ）　　A.3600J，375W   B.3600J，90W   C.18600J，465W   D.15000J，375W资料 【知识梳理与例题】第一节分子热运动1、物质是由分子组成的。2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动①扩散：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。②扩散现象说明：A分子之间有间隙。B分子在做不停的无规则的运动。③两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：气体分子在不停地运动。④固体、液体、气体都可扩散，扩散速度与温度有关。3、分子间有相互作用的引力和斥力。当分子间的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，作用力表现为引力。如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。（破镜不能重圆的原因是：镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。）第二节内能1、概念：物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和，叫物体的内能。①内能是指物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和，不是指少数分子或单个分子所具有的能。一切物体在任何情况下都具有内能资料 ②影响内能的主要因素：物体的质量、温度、状态及体积等③物体的内能与温度有关，同一个物体，温度升高，它的内能增加，温度降低，内能减少。2、热运动：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。分子无规则运动的速度与温度有关，温度越高，分子无规则运动的速度就越快，物体的温度越低，分子无规则运动的速度就越慢。内能也常叫做热能。3、内能与机械能的区别：一切物体都具有内能，但有些物体可以说没有机械能；内能和机械能可以通过做功相互转化。4、改变物体内能的两种方法：做功与热传递(1)做功：对物体做功，物体内能增加;物体对外做功，物体的内能减少。(2)热传递：①热传递的条件：物体之间(或同一物体不同部分)存在温度差。②物体吸收热量，物体内能增加;物体放出热量，物体的内能减少。第三节比热容1、概念：单位质量的某种物质温度升高(或者降低)1℃吸收(或者放出)的热量叫做这种物质的比热容，用符号c表示，单位焦每千克摄氏度，符号J/(kg﹒℃)（定义式：或）水的比热容是4.2×103J/(kg﹒℃)。它的物理意义是：1千克水温度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的热量是4.2×103J。2、比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热容。资料 各物质中，水的比热容最大。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。（在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温度升高的慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷）水比热容大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。3、说明(1)比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。(2)同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。(3)物质的状态改变了，比热容随之改变。如水变成冰。(4)不同物质的比热容一般不同。4、热量计算公式：Q吸=cm（t-t0）Q放=cm(t0-t)第一节热机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：利用燃料的燃烧来做功的装置。内能转化为机械能（蒸气机——内燃机——喷气式发动机）资料 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、内燃机工作过程：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、汽油机和柴油机的比较：汽油机柴油机构造：顶部有一个火花塞。顶部有一个喷油嘴。吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气点燃方式点燃式压燃式效率低高应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。第二节热机的效率1、热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：J/kg，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。资料 关于热值的理解：①　注重“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg：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②热值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。2、热值公式：Q=mq或Q=Vq(其中m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值)。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3、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热机效率低的原因：第一，燃料并未完全燃烧；第二，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功提高热机效率的途径：(1)使燃料充分燃烧(2)尽量减小各种热量损失(3)机件间保持良好的润滑、减小摩擦。第三节能量的转化和守恒资料 1、能量的转移与转化：能量可以从一个物体转移到另一个物体，如发生碰撞或热传递时;也可以从一种形式转化为另一种形式，如太阳能电池、发电机等。2、能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律3、“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。【经典考题与解析】1.榴莲因其果肉香甜又富有营养，被称为水果之王。榴莲被切开后，其香味将很快充满整个房间，这一现象主要说明A.分子间存在引力B.分子间存在斥力C.分子间有间隙D.分子在永不停息地运动2．关于分子，下列说法正确的是A．有的物质分子间无论距离大小都只存在引力B．水结冰后分子会保持静止C．“酒香不怕巷子深”说明分子在不停地运动D．“沙尘暴起，尘土满天”说明分子在不停地运动3．年初福州森林公园的梅花开得好美，小雪不禁想起“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是,为有暗香来”资料 。漫步丛中，她闻到淡淡梅花香，其原因是A．分子很小B．分子间存在引力C．分子在不停地做无规则运动D．分子间存在斥力4．“花卉节”已经成为扬州的一张城市名片，走近花园就闻到扑鼻的花香，这是因为A．分子之间存在引力B．分子之间存在斥力C．分子之间没有空隙D．分子不同的做无规则运动5.有关分子热运动,下列说法正确的是A.液体很难被压缩,说明分子间有引力B.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙C.有霾天气大量极细微的尘粒悬浮在空中,说明分子在做无规则运动D.在做墨水滴入水中的扩散实验中,我们看不到墨水的分子在运动6.下列现象中，不能说明分子处在永不停息的无规则运动中的是A.花开时香气扑鼻B.扫地时尘土飞扬C.红墨水在水中散开D.衣柜里的樟脑丸过一段时间变小了7．扩散现象的发生是由于A.分子在永不停息地做无规则运动B.分子之间有作用力C.分子间的斥力大于引力D.物质是由分子组成的8．小明闻到烟味，对爸爸说：“你一吸烟，我和妈妈都跟着被动吸烟．”小明这样说的科学依据是（　　）A　A．分子在不停地做无规则的运动B．一切物体都是由分子组成的　C．分子之间存在相互作用力D．分子间有空隙9.5月31日是“世界无烟日”，吸烟有害健康已成为同学们的共识，会议室里贴了如图3的标志，这主要是考虑到在空气不流通的房间里，只要有一个人吸烟，整个房间就会充满烟味，这是因为（）A．分子在不停地运动B．分子间有引力资料 C．分子间有斥力D．物质是由分子组成的10．为预防H7N9禽流感，防疫人员在校内喷洒消毒液，不久在校园内闻到药味，这一现象说明A．分子很小B．分子间有作用力C．分子间有间隙D．分子在不停地做无规则运动11.5月31日是世界无烟日”，吸烟有损自己和他人的健康，据世卫组织统计，每年因吸烟导致近600万人失去生命，造成他人吸二手烟是由于（）CA．烟分子间存在着引力B．烟分子间有空隙C．烟分子在不停地做无规则运动D．烟分子间存在着斥力12．如图所示，在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开．抽出玻璃板后，比空气密度大的二氧化氮进到了上面的瓶子．这个现象说明（　　）　A．气体分子在不停地运动B．气体分子之间存在引力和斥力　C．气体是由分子组成的D．温度越高，气体分子运动越剧烈13．将50mL的水与50mL的酒精混合，所得液体体积小于100mL．下列对此现象的解释合理的是（　　）　A．分子间是有空隙的B．分子是由原子构成的　C．分子的质量和体积都很小D．分子总是在不断运动14．将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，这时两块铅就会结合起来，甚至下面可以吊一个重物都不能将它们拉开（如图）这一现象说明（　　）　A．分子在做无规则运动B．分子间存在扩散现象　C．分子间存在斥力来D．分子间存在引力15．夏天，人们喜欢到海边度假．白天，海风拂面，带来丝丝凉意，夜间却不会很凉．而沙漠的夏天昼夜温差可达50℃．对这种现象的解释，正确的是（　　）　A．太阳照射沙漠地区的时间较长B．海边有风而沙漠地区可能没有资料 　C．海水的比热容比沙石的比热容大D．太阳直射沙漠地区，斜射海边【课堂练习】2．用锤子反复击打铁块，铁块的温度升高，针对此现象下列说法正确的是（　　）　A．铁块被击打前分子是静止的　B．击打时锤子将温度传给铁块　C．击打时锤子的内能转化为铁块的机械能　D．铁块温度升高时内能增加12．完全燃烧1kg柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20℃？[已知柴油的热值是4.2×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），假定放出的热量被水完全吸收．]（　　）　A．2kgB．20kgC．50kgD．500kg5．关于内能和热量，下列说法正确的是（　　）　A．物体吸收热量，温度一定升高B．物体运动的越快，物体的内能越大　C．同一物体的温度越高，内能越大D．温度越高的物体，所含的热量越多16．质量相等、初温相同的水和煤油，分别用两个相同的电加热器加热（不计热损失），加热过程中温度变化如图6所示，则下列判断正确的是A．甲的比热容大，是水　　B．甲的比热容大，是煤油C．乙的比热容大，是水　　D．乙的比热容大，是煤油1．漳州九龙江水对沿岸气温能起一定的调节作用，这主要是水的资料 A．比热容大B．密度大C．比热容小D．密度小3．下列事例中，通过热传递改变物体内能的是A．钻木取火B．，双手互搓发热C．晒太阳取暖D．铁丝反复弯折后发热6．用铝壶在天然气灶上烧水的过程中（　　）　A．水的温度越高，水分子运动越剧烈　B．是通过做功的方式改变水的内能　C．铝的比热容比水小，铝的吸热能力比水强　D．天然气燃烧越充分，热值越大8．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）　A．温度相等的1kg和100g的水内能相同　B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量　C．温度为0℃的物体没有内能　D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少12．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）　A．物体温度升高，它的内能一定会增加　B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量　C．温度为0℃的物体没有内能　D．温度相等的1kg水和100g水内能相同8．下列有关热和能的说法中正确的是（　　）　A．物体内能增大，一定从外界吸收热量．　B．汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能　C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈资料 　D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多．3．下列有关热现象的说法中，正确的是A．分子间既有引力又有斥力，分子间的距离越大作用力也越大B．机械能与整个物体的运动情况有关，内能与物体内部分子的热运动有关C．震后疾病防控消毒时空气中散发一股浓浓的药味，是药物分子的扩散现象D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和热量是不同的物理量，单位也不同15．2010年，两名俄裔科学家发现纳米材料石墨烯而获得了诺贝尔物理学家．最近，研究人员利用石墨烯解决了半导体材料散热的问题，解决散热问题是利用石墨烯的（　　）　A．导热性好B．熔点高C．硬度大D．密度小6．下列现象中，属于热传递的方法改变物体内能的是（　　）　A．刚从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了　B．冬天天冷，通过搓手发热取暖　C．用锤子敲打石头时，锤子发热　D．给自行车车胎打气，打气筒壁变热了6．在标准大气压下，将0.2kg水从25℃加热至沸腾需吸收的热量是（C水=4.2×10J/（kg•℃））A．2.1×103JB．6.3×103JC．2.1×104JD．6.3×104J7．我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢是有A．较小的密度B．较大的比热容C．较高的热值D．较低的沸点5．关于内能和热量，下列说法正确的是（）A．物体吸收热量，温度一定升高B．物体运动的越快，物体的内能越大资料 C．同一物体的温度越高，内能越大D．温度越高的物体，所含的热量越多3．关于热现象，下列说法正确的是（）A．物体温度越低，分子运动越剧烈B．温度越高的物体含有的热量越多C．水沸腾时要吸收热量，温度保持不变D．冬天用热水袋暖手是用做功的方式改变内能4.关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（）A.物体的温度越高，所含热量越多.B.温度高的物体，内能一定大C.0℃的冰块1内能一定为O。D.温度相同的两物体间不会发生热传递5．下列说法中不正确的是A．安宁桃花会上，游客能闻到桃花的香味，说明分子是运动的B．铁丝很难被拉断，说明分子间有引力C．四冲程汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能D．一杯水温度降低时，内能减小了10.关于温度、比热容、热量、内能，以下说法正确的是A．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高C．一个物体温度升高了，它的一定内能增加D．用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小13.下列现象中，利用做功使物体内能增加的是：A.木工用锯锯木条时，锯条发烫B.烧开水时，壶盖被水蒸气顶起来资料 C.铁块放在炉火中烧红了D.冬天，人们在太阳光下取暖12.关于比热容，下列说法正确的是A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关B.物体的比热容跟物体的温度有关C.物体的质量越大，它的比热容越大D.物体的比热容与温度、质量都没有关系11.下列说法中,正确的是A.机械能为零的物体,内能一定也为零B.炽热的铁水具有内能,冰冷的铁块不具有内能C.铁丝被快速弯折的过程中,温度升高是因为机械能转化成内能D.汽油机的压缩冲程中,主要是用热传递的方式增加了气缸内物质的内能【课后作业】1.（6分）已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg•℃)]2.（8分）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×103J/(kg．℃)](2)热水器5小时内接收到的太阳能E；资料 (3)热水器的效率η；(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）3.(8分)某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为200C，经8750s时间后上升到450C【C水=4.2×103)/(kg•℃)】。请计算：(1)、在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？(2)垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？4.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×资料 107J/L，g=10N/kg)（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？6．（6分）随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大气压；c水＝4.2×103J／(kg•℃)］（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？7．有一根烧红的铁钉，质量是2g，放出920J的热量后，温度降低到20℃，求铁钉的初温．[c铁=0.46×103J/（kg•℃）]．资料 【参考答案】略资料