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模块二 热学
专题02 内能与热机
*知识与方法
一、分子动理论
1.物质由大量的分子、原子组成的。
2.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。温度越高，分子热运动越剧烈。
说明：宏观体现的是扩散现象。
（1）不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象叫做扩散；
（2）气体、液体、固体都可以发生扩散；
（3）扩散现象是分子运动，肉眼可见的颗粒的运动比如灰尘飞舞不属于扩散现象；
（4）扩散现象说明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，分子之间有间隙。
（5）温度越高，分子运动越剧烈，扩散的越快。
3.分子间的作用力：分子间同时存在相互作用的引力和斥力
（1）体现引力的例子：铅块紧压后会“粘”在一起，玻璃离开水面时弹簧测力计拉力变大等；
（2）体现斥力的例子：固体和液体很难被压缩等。说明：
1.当分子间距离很小时，分子间作用力表现为斥力；
2.当分子间距离稍大时，分子间作用力表现为引力；
3.如果分子相距很远，分子间作用力就变得十分微弱，可以忽略。“破镜不能重圆”就属于这种情况。
二、内能
1. 内能
（1）定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。
（2）特点：
① 内能是微观能量，和机械能（宏观）无关；
② 任何物体在任何情况下都有内能；
2. 影响内能大小的因素：
(1) 温度：同一个物体，温度升高，内能变大；
(2) 质量：其他条件都相同时，物体质量越大，内能越大；
(3) 物态：物态变化时，内能也会随之变化，比如，0℃的水比同质量的0℃的冰的内能大。
3. 改变物体内能的两种方式——做功和热传递
做功 热传递
外界对物体 物体对外界做
方向 物体吸收热量 物体放出热量
做功 功
物体内能 增加 减少 增加 减少
改变内能
能量的转化 能量的转移
的实质
实例 发生条件 方向 结束标志
总结 摩擦、弯 气体向外膨胀
从高温物体 从物体的高温部 达到相同
折、压缩气 推动活塞或把 有温度差
向低温物体 分向低温部分 温度
体 塞子顶开
说明：做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
常考知识点：
内能、温度、热量的综合辨析问题
（1）热量：热传递过程中传递能量的多少，是一个过程量，表述上应用“吸收或放出热量”不能说“含
有热量”、“物体的热量”。（2）温度：
①热传递的条件是温度差，不是内能差
②热传递传递的是热量，不是温度。
（3）内能、温度与热量的关系辨析：
①物体温度升高（降低），内能一定增加（减少），但不一定是吸收（放出）热量（也可能是做功）；
②内能增加，不一定是吸收热量（也可能是做功），不一定温度升高（比如晶体熔化）；内能减少，不
一定是放出热量（也可能是做功），不一定温度降低（比如凝固成晶体）。
三、比热容与热值的计算
1.燃料的热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小。热值是燃料的一种特性，只
与燃料的种类有关，与燃料的质量、物态以及是否完全燃烧等均无关。
（2）燃料燃烧计算
①Q = qm
放
②Q =qV
放
2.比热容：一定质量某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，用符号 c表
示。
（1）影响因素：物质的比热容与物质的种类、物态有关。说明：比热容可以用热量、质量和温度差来计
算，但与它们无关。
（2）水的比热容大的应用：沿海地区比内陆地区昼夜温差小；用水做汽车发动机冷却液；水暖型暖气；
傍晚向农田里灌水，防止秧苗被冻坏等。
（3）物质吸热升温（放热降温）计算：
吸收热量升温：Q =c×m×（t −t）
吸 0
放出热量降温： Q =c×m×（t −t）
放 0
3.热机效率：
四、热机四冲程与能量转化
1.汽油机四冲程
（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由气缸最上端向下运动，汽油和空气的混合物从进气门
被吸入汽缸。当活塞运动到气缸最下端时，进汽门关闭。（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由汽缸的最下端向上运动，燃料混合物被压缩，汽缸内温
度升高，气压增大。
（3）做功冲程：在压缩冲程末，火花塞点火，燃料混合物剧烈燃烧，产生高温高压燃气，推动活塞向下
运动，并通过连杆使曲轴转动。
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞从汽缸最下端向上运动，把废气排出汽缸，为下一个循
环做好准备。
2.工作过程中能量的转化
（1）压缩冲程：机械能转化为内能；
（2）做功冲程：内能转化为机械能。
3.汽油机和柴油机的区别
汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
吸入物质 汽油和空气的混合物 空气
构造 火花塞 喷油嘴
点火方式 点燃式 压燃式
*针对训练
效率 20%~30%较低 30%~45%较高
原因 柴油机在压缩冲程中，空气的压缩程度更高
一、单选题
特点 轻便 笨重
1．（2023秋·广东广州·九年级统考期
末）2022年9月19日，中国疾控中心公布了中国大陆首例输入性猴痘病例相关信息。如图是在电子显微
镜下猴痘病毒的照片，该病毒直径在 左右，可通过飞沫传播。下列说法确的是（ ）A．病毒是分子，可以用肉眼直接看到
B．构成飞沫的分子间既有引力又有斥力
C．猴痘病毒随飞沫在空中的传播属于分子热运动
D．健康人佩戴口罩可预防感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙
【答案】B
【解析】A．通常人们以10-10m为单位来量度分子。而病毒的直径D=200nm=200×10-9m=2×10-7m
比分子要大得多，所以病毒不是分子，但用肉眼也无法直接看到，故A错误；
B．分子间存在着相互作用的引力及斥力，分子间距较大时，表现为引力，分子间距较小时，表现为斥力，
故B正确；
C．猴痘病毒不是分子，其随飞沫在空中的传播不是分子热运动，而是机械运动，故C错误；
D．佩戴口罩可预防感染，是因为口罩可过滤病毒，而分子间存在间距，物质的状态不同，其分子的间距
不同，故D错误。
故选B。
2．（2023秋·广东广州·九年级统考期末）下列说法正确的是（ ）
A．一切物质的分子都在不停地做无规则的运动
B．一个小球的运动速度越快，它的分子动能越大
C．正电荷和负电荷必须成对存在，不存在只带正电荷或只带负电荷的粒子
D．两个钢块被紧压在一起，彼此不能更靠近，此时两钢块的分子之间只存在斥力不存在引力
【答案】A
【解析】A．物质是由大量分子组成的，一切物体的分子都在不停地做无规则运动，这种无规则运动叫做
分子的热运动，故A正确；
B．运动速度变大，属于宏观现象，分子的运动属于微观现象，两者没有必然的联系，故B错误；
C．电子只带负电荷，质子只带正电荷，故C错误；
D．分子间的引力和力是同时存在的，压缩铁块时，分子间的距离变小，引力和斥力都增大，但是斥力增
大得幅度更大，作用力表现为斥力，故D错误。
故选A。3．（2023秋·四川成都·九年级统考期末）下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是（ ）
A．炒菜时能闻到菜的香味 B．擦黑板时粉笔灰纷纷落下
C．PM2.5超标时空气中形成雾霾 D．清晨荷叶上露珠滚动
【答案】A
【解析】A．炒菜时能闻到菜的香味，这是扩散现象，表明分子不停地做无规则运动，故A符合题意；
B．擦黑板时粉笔灰纷纷落下，粉笔灰不是分子，属于宏观物体的运动，不是分子的运动，故B不符合题
意；
C．PM2.5是固体颗粒，空气中PM2.5超标形成雾霾是宏观物体的机械运动，不是分子的运动，故C不符
合题意；
D．清晨荷叶上露珠滚动，露珠不是分子，属于宏观物体的运动，不是分子的运动，故D不符合题意。
故选A。
4．（2023秋·山东泰安·九年级统考期末）下列现象中，属于扩散现象的是（ ）
A．下雪时，漫天的雪花飞舞
B．擦黑板时，粉笔末飞扬
C．煮稀饭时，看到锅中米粒翻滚
D．玫瑰花盛开时，香气袭人
【答案】D
【解析】A．下雪时，漫天飞舞的雪花，是雪花的运动，属于机械运动，故A不符合题意；
B．擦黑板时，粉笔灰四处飞扬，这是物质的运动，属于机械运动，故B不符合题意；
C．米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象，故C不符合题意；
D．花香四溢是香气分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象，故D符合题意。
故选D。
5．（2023秋·四川成都·九年级统考期末）关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．“某地冬季雾霾弥漫”，这是分子的运动
B．“铅块很难被压扁”表明分子间存在斥力
C．“海绵容易被压扁”说明分子间存有间隙D．“破镜不能重圆”是因为分子间存在斥力
【答案】B
【解析】A．雾霾不是分子，因此雾霾弥漫不是分子的运动，故A错误；
B．根据分子间的相互作用可知，铅块很难被压扁，说明分子间有斥力，故B正确；
C．海绵里面有气孔，用手捏时海绵里的空气跑出来，所以海绵的体积变小了，不能说明分子间有间隙，
故C错误；
D．“破镜难重圆”是因为分子间的距离太大，作用力变得非常微弱，故D错误。
故选B。
6．（2023秋·山西吕梁·九年级统考期末）冬天天气变冷，火锅以“麻、辣、鲜、香”且“方便、快捷”的
大众化特色被消费者接受和喜爱。下列关于火锅的说法正确的是（ ）
A．火锅里的汤汁温度高时比温度低时含有的热量多
B．热腾腾的“白气”弥漫说明分子在不停地做无规则运动
C．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的内能转化为化学能
D．往火锅里加的食物温度升高是通过热传递改变食物的内能
【答案】D
【解析】A．热量是发生热传递时物体吸收或放出的能量，不是物体含有热量，故A错误；
B．白气是小水珠组成的，白气的运动属于机械运动，不能说明分子不停地做无规则运动，故B错误；
C．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的化学能转化为内能，故C错误；
D．往火锅里加的食物吸收热量，温度升高，是通过热传递改变食物的内能，故D正确。
故选D。
7．（2023秋·山东泰安·九年级统考期末）关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（ ）
①热机在压缩冲程中将机械能转化为内能
②物体温度越低，内能越小，所以0℃的物体没有内能
③两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
④改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式
A．①③④ B．②③ C．③④ D．①④
【答案】D
【解析】①压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能，故①正确；
②一切物体在任何温度下都具有内能，所以0℃的物体仍具有内能，故②错误；③发生热传递的条件是：有温度差，内能从高温物体转移到低温物体，故③错误；
④改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式，它们在改变内能上是等效的，故④
正确；
综上所述，正确的由①④，故D正确，ABC错误。
故选D。
8．（2023秋·四川成都·九年级统考期末）成都的火锅香且鲜，讲究外刚内柔，辣则刚而不压柔，柔则香而
不抑刚，所谓刚柔并重。煮鸳鸯火锅时（如图），一般会发现油腻的红锅比清淡的白锅先开；冬天吃火锅
时，火锅上方“白雾练绕”；吃完后衣物上有火锅的气味.....关于吃火锅涉及的物理现象，下列说法中正确
的是（ ）
A．红锅先开说明油吸收了更多的热量
B．白锅的汤液热值更大所以升温较慢
C．火锅里的食物是通过热传递的方式改变了内能
D．衣物残留有气味，说明香料分子静止在衣服上了
【答案】C
【解析】A．相同的热源，相同时间内液体吸收的热量相同，红锅和白锅相同时间内吸收的热量相同，食
用油的沸点高于水的沸点，红汤先沸腾是因为食用油覆盖在水的上面，减少热量散失，所以红汤先沸腾，
故A错误；
B．白锅的汤液热升温较慢，是因为白锅的汤液的比热容较大，不是热值较大，故B错误；
C．火锅里的食物吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式改变了内能，故C正确；
D．衣物上残留的香味，这是扩散现象，扩散表明分子在不停地做无规则运动，故D错误。
故选C。
9．（2023秋·湖南邵阳·九年级统考期末）湿地被称为“地球之肾”，能调节空气的湿度和温度，其中能调
节温度主要是因为水的（ ）
A．比热容大 B．密度大 C．流动性大 D．热值大【答案】A
【解析】A．由公式 的变形式
可知，质量相同的不同物质，当吸收或放出相同热量时，比热容较大的物质温度变化较小，因此，比热容
大的物质对调节温度有很好的作用。湿地中含有大量的水，而水的比热容较大，当周围环境开始升温时，
湿地升高的温度比周围环境升高的温度小，出现温差，从而使热量由周围环境向含水较多的湿地传递，湿
地中的水吸收周围环境释放的热量，使周围温度上升较小；当周围环境温度下降时，由于水的比热容大，
含水较多的湿地下降的温度比周围环境下降的温度小，出现温差，从而使热量由湿地向周围的环境传递，
周围环境吸收热量，温度下降较小；这样利用水的比热容较大使周围环境的温度不会发生太大的变化，起
到了调节温度的作用，因此湿地能调节温度主要是因为水的比热容大，故A符合题意；
B．密度是指某种物质组成的物体质量与它的体积之比，是物质的一种特性，水的密度与调节温度无关，
故B不符合题意；
C．流动的水在运动过程中与接触且具有温度差的物体之间会发生热传递，但这些传递的热量对与之不接
触的环境之间影响不大，故水的流动性大对湿地可以调节温度的功能没有太多贡献，故C不符合题意；
D．热值是指燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比，其物理意义是1kg燃料完全燃烧放出的热量，而
水并不是燃料不具有热值，故D不符合题意。
故选A。
10．（2023秋·河南洛阳·九年级统考期末）关于温度、热量、内能和比热容，下列说法正确的是（ ）
A．一个物体吸收了热量，温度一定会升高
B．内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
C．晶体熔化时温度不变，所以内能也不变
D．某种物质吸收或放出的热量越多，比热容越大
【答案】B
【解析】A．一个物体吸收了热量，它的温度不一定会升高，如冰熔化过程中，吸收热量，温度不变，故
A错误；
B．发生热传递的条件是存在温度差，因内能的大小与物体的质量、温度和状态有关，所以内能少的可能
温度高，内能多的可能温度低，则热量可以从内能少的物体传给内能多的物体，故B正确；
C．晶体熔化时温度不变，但需要吸收热量，所以内能变大，故C错误；
D．比热容是物质的一种特性，比热容与物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系，只
与物质的种类、状态有关，某种物质吸收或放出的热量越多，比热容不变，故D错误。故选B。
11．（2022·北京门头沟·统考二模）图所示的四个实例中，与搓手取暖改变物体内能的方式相同的是（
）
A． 扬汤止沸 B． 釜底抽薪
C． 钻木取火 D． 炙手可热
【答案】C
【解析】搓手取暖是通过做功的方式改变内能；
A．扬汤止沸是通过热传递的方式改变内能，故A不符合题意；
B．釜底抽薪是通过热传递的方式改变内能，故B不符合题意；
C．钻木取火需要克服摩擦力做功，故是通过做功的方式改变内能的，故C符合题意；
D．炙手可热是通过热传递的方式改变内能，故D不符合题意。
故选C。
12．（2022·江苏南京·统考一模）下列事例中，改变物体内能方式相同的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【答案】C
【解析】①③④图是通过做功方式将机械能转化为内能；②图是通过热传递方式将内能从高温物体转移给低温物体，故C符合题意；故ABD不符合题意。
故选C。
13．（2023秋·广东广州·九年级统考期末）甲、乙两保温杯装有初温相同、等质量的同种液体，在恒温的
室内静置，两杯液体的温度 时间变化图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲杯内液体的比热容大于乙杯内液体
B．甲杯内液体的比热容小于乙杯内液体
C．0~1h内甲杯内液体放出的热量比乙杯多
D．0~6h甲、乙两杯液体放出的热量一样多
【答案】D
【解析】AB．根据题意可知，两保温杯装有同种液体，所以两杯液体的比热容相等，故AB错误；
CD．两杯液体的初始温度都是100℃，1h甲杯液体的温度是80℃，乙杯液体的温度约是50℃，6h两杯液
体的温度都是20℃，利用Q=cmΔt可知，0~1h乙杯放出的热量多，0~6h两杯放出的热量相同，故C错误，
D正确。
故选D。
14．（2023秋·湖南湘西·九年级统考期末）下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是（ ）
A．沿海地区的气温比内陆变化小
B．汽车发动机用水作冷却液
C．夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗
D．发现人中暑时，常在额头上擦冷水降温
【答案】D
【解析】ABC．由 可知，质量相同的水与其它物质相比，因为水的比热容大，所以当变化相同温
度时，水吸收或放出的热量更多，所以沿海地区的气温比内陆变化小；汽车发动机用水作冷却液；夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗。这些都是利用了水的比热容较大的性质，故ABC不符合题意；
D．发现人中暑时，常在额头上擦冷水降温，是利用水蒸发吸热有制冷效果，与水的比热容特性无关，故
D符合题意。
故选D。
15．（2023秋·四川成都·九年级统考期末）某四冲程汽油机的效率是20%，如图所示为该汽油机工作的四
个冲程示意图。下列说法正确的是（ ）
A．在图甲冲程中能量的转化是内能转化为机械能
B．该汽油机的四个冲程正确的工作顺序是甲→乙→丁→丙
C．通过改善汽油机结构，可将其效率从20%提升到100%
D．汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动两次
【答案】D
【解析】AB．由图知道，甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能，
是第二冲程；乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；丙中的一个气阀打开，
活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，
内能转化机械能，是第三冲程；故个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙，故AB错误；
C．热机能量损耗包括燃料不完全燃烧损失掉的能量、机体散热损失掉的内能、废气带走的内能、克服机
件摩擦损失掉的能量，跟路面摩擦无关，所以热机效率一定低于100%，故C错误；
D．在四冲程热机的一个工作循环中，活塞往复运动两次，内燃机曲轴转两圈，燃气推动活塞做功一次，
故D正确。
故选D。
16．（2023秋·湖南邵阳·九年级统考期末）下列关于能量转化、转移现象的说法，错误的是（ ）
A．植物进行光合作用时，光能转化为化学能
B．酒精燃烧时，机械能转化为内能C．电动机工作，电能主要转化为机械能
D．用热水袋取暖，内能发生了转移
【答案】B
【解析】A．植物进行光合作用，是将光能转化为化学能储存在植物体内，故A正确，不符合题意；
B．酒精具有化学能，燃烧时将化学能转化为内能，故B错误，符合题意；
C．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，其工作时消耗电能转化为机械能，故C正确，不符
合题意；
D．用热水袋取暖，是内能发生了转移，是通过热传递来改变物体的内能，故D正确，不符合题意。
故选B。
二、多选题
17．（2023秋·山东青岛·九年级统考期末）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．温度相同的物体，它们具有的内能不一定相等
C．在热传递过程中，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递
D．物体的内能与物体运动的速度、物体的温度和物质的状态都有关系
【答案】BC
【解析】A．物体吸收热量，其温度不一定升高，如晶体熔化时，吸热但温度不变，故A错误；
B．不知道物体的质量和状态，温度相同的物体，它们具有的内能不一定相等，故B正确；
C．在热传递过程中，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故C正确；
D．物体的内能与物体运动的速度无关，与物体的温度和物质的状态有关，故D错误。
故选BC。
三、填空题
18．（2023秋·山西吕梁·九年级统考期末）周末小亮同学的妈妈在家炒菜，在书房认真完成作业的兄妹俩
都闻到了香味，这属于分子的______现象。如图所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力
计的示数，使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计的示数将会______（填“变
大”、“变小”或“不变”）。【答案】 扩散 变大
【解析】[1]妈妈在家炒菜，在书房认真完成作业的兄妹俩都闻到了香味，属于扩散现象，说明分子不停地
做无规则运动。
[2]把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向
上拉玻璃板，由于分子间存在相互作用的引力，故弹簧测力计的示数会变大。
19．（2023秋·河南郑州·九年级校考期末）各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，如图已给出了两
个实例，请你补充其余两个；
a._________
b._________
【答案】 电动机 热机
【解析】a [1]将机械能转化为电能的设备是发电机，将线圈转动起来，要消耗机械能，得到了电能；而电
动机是通电后会转动，将电能转化为机械能。
b [2]热机包括（蒸汽机、汽油机、柴油机等），在工作过程中是将内能转化为机械能的。
四、计算题
20．（2023秋·陕西榆林·九年级统考期末）水上摩托运动是集高科技、观赏、竞技和惊险刺激于一体，富
有现代文明特征的高速水上运动。摩托艇油箱容积为10L，加满一次燃油最多能使摩托艇以20m/s的速度
匀速航行1h。该过程牵引力做的功为1.44×108J。[ρ =0.8×103kg/m3，q =4.5×107J/kg，
燃油 燃油
]求：
（1）摩托艇一满箱燃油完全燃烧放出的热量为多少？（2）该过程中摩托艇的热机效率是多少？
（3）若一满箱燃油完全燃烧放出热量的70%被水吸收，可将多少千克的水从20℃升高到80℃？
【答案】（1）3.6×108J；（2）40%；（3）1000千克
【解析】解：（1）油箱容积为
根据 知一满箱燃油的质量为
一满箱燃油完全燃烧放出的热量为
（2）摩托艇的热机效率为
（3）根据题意可得，水吸收的热量为
由 可得，可将水由20℃升高到80℃的质量为
答：（1）摩托艇一满箱燃油完全燃烧放出的热量为3.6×108J；
（2）该过程中摩托艇的热机效率是40%；
（3）若一满箱燃油完全燃烧放出热量的70%被水吸收，可将1000千克的水从20℃升高到80℃。
