47讲 分子与内能、温度与热量、热传递、比热容、热平衡（学生版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共28 页 初中物理自主招生讲义47 分子与内能、温度与热量、热传递、比热容、热平衡 一．分子和原子组成物质（共1 小题） 【知识点的认识】物质是由分子组成，分子又由原子组成的，原子又由原子核和核外电子 组成，且核外电子绕原子核高速运动，原子核又是由质子和中子组成，比质子中子还小的 “ 微粒还有夸克．任何物质都是由极其微小的粒子组成，这些粒子保持了物质原来的性 ” 质，我们称之为分子．分子和原子组成物质． 【命题方向】微粒的大小比较，物质的组成，一般在命题时以选择题的形式出现． 例1 ：下列关于分子和原子的说法，正确的是（ ） ．原子是不可再分的最小粒子 B．分子是不可再分的最小粒子 ．原子结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核 D．分子结构与太阳系十分相似，它的中心是原子 例2：物质是由 组成，分子又由 组成的，原子又由 和 组成． 1 ．关于分子，下列说法正确的是（ ） ．增大气体体积时，分子间只存在引力 B．减小气体体积时，分子间只存在斥力 ．拉伸固体时，分子间距离变大，势能减小 D．压缩固体时，分子间距离变小，势能增大 二．分子的热运动（共3 小题） 【知识点的认识】一切物质的分子都在不停地做无规则的运动．分子做无规则运动的快慢 与温度有关，温度越高，热运动越剧烈．不管温度高低，分子都在无规则运动，只是运动 的快慢不同．扩散运动是分子热运动的宏观体现． 【命题方向】分子的运动与机械运动的区别，哪些现象是分子的运动这些都是中考的命题 方向，一般以选择题为主． 例1 ：下列现象与分子热运动有关的是（ ） ．春天，百花争艳 B．夏天，波光粼粼 ．秋天，丹桂飘香 D．冬天，大雪纷飞 例2 ：下列现象中，能表明分子在不停地做无规则运动的是（ ） 第1 页/ 共28 页 ．濛濛细雨从空中下落 B．炒菜时，满屋飘香 ．扫地时灰尘四起 D．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞 【例题精解】 例1 ：汽车爆胎最容易发生在（ ） ．春季 B ．夏季 ．秋季 D．冬季 例2 ：下列现象能说明分子运动快慢跟温度有关的是（ ） ．打开一盒香皂，很快就会闻到香味 B．空气容易被压缩 ．湿衣服在阳光下比在阴天更容易干 D．两块用水刚洗干净的平玻璃板叠在一起不易分开 【解题方法点拨】注意宏观与微观的区别，理解宏观与微观的彼此影响。 2．二手烟对人们的危害非常严重，能导致多种疾病乃至癌症的产生，因此学校明文规 “ ” 定：学校内禁止吸烟，这样就可以避免同学们吸二手烟。该规定的科学依据是 （ ） ．一切物体都是由分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动 ．分子之间存在相互作用力 D．有的分子之间只有引力，有的分子之间只有斥力 3 “ ” “ ” ．飞机、高铁严禁携带有异味的物品，是因为物品的异味分子在不停地做 ，发 生了 现象，充满了整个密闭空间，影响其他乘客。 4 “ ” ．牛肉面是全省人民舌尖上的美食。端上一碗牛肉面，香味扑鼻而来，是由于分子的 造成的；端碗时很烫手，是通过 方式增加了手的内能。 三．扩散现象（共4 小题） 【知识点的认识】 （1）扩散现象：不同的物质在相互接触时，物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现 象．进入鲜花店时，香气扑鼻而来，长时间堆放煤的墙角，墙皮内部会变黑，把冰糖放入 水中，过段时间水会变甜等现象都是扩散现象，扩散现象表明分子在不停地运动着．气 体、液体、固体之间均能发生扩散现象． （2）扩散现象与温度的关系：温度越高，扩散现象越明显． 第1 页/ 共28 页 在两个相同的烧杯中，分别装半杯凉水和半杯热水，用滴管分别在两个杯底注入一滴红墨 水，结果热水中的红墨水扩散得快，这是因为装热水的杯子中水温高，分子运动快，所以 水先变红，这实际上说明了分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈． 【命题方向】 第一类常考题：理解生活中常见的扩散现象 下列现象中，属于扩散的是（ ） ．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞 B．粉笔蹭到衣服，在衣服上留下粉笔痕迹 ．玉兰花开，闻到阵阵花香 D．秋天到来，树叶飘落 第二类常考题：用扩散知识解释常见现象的成因 把萝卜腌成咸菜通常需要几天，而把萝卜炒熟，使之具有相同的咸味，仅需几分钟．造成 这种差别的主要原因是（ ） ．萝卜分子间存在空隙，易扩散 B．盐分子与萝卜分子间存在相互作用的引力 ．炒菜时萝卜是运动的，盐分子更容易进入萝卜中 D．炒菜时温度高，分子热运动更激烈 5．新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给我们的生命财产造成了重大损失。为了杀死病 毒，预防传染，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，如图所示两者的主要成分都是 酒精，则下列说法不正确的是（ ） ．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子做扩散运动 B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关 ．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体蒸发的缘故 第1 页/ 共28 页 D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，内能 增加 6．美丽的礼贤校，依山而建，建筑错落有致；校如花，满眼绿色，鸟语花香，这里是值得 你托付三年的地方 ①进入校门，拾级而上，同学的重力势能增加 ②闻到花卉的香味，这是分子的扩散现象 ③看到院士广场绿色的草坪，这是因为小草反射绿色光 ④九中校海拔较高，大气压强会随高度升高而增大 上述说法中正确的是（ ） ．①②③ B．①②④ ．①③④ D．②③④ 7 ．如图所示，对于下列试验中所描述的物理过程，说法正确的是（ ） ． 试管内的水蒸气推动塞子冲出去时，水蒸气的内能增加 B． 抽去玻璃隔板，两瓶中气体逐渐混合均匀，说明空气比二 氧化氮的密度大 ． 给瓶内打气，瓶内的空气推动塞子跳起来时，瓶内空气的内 能减小 第1 页/ 共28 页 D． 厚玻璃管中的空气被压缩时，管内空气的内能减小 8．科学探究需要进行实验，在取得数据和事实后，再进行分析和推理，因此，在科学探究 中我们需要区分事实与推论。下列叙述是事实或推论的是（ ） ①在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的2气体进入到空气中 ②在液体扩散实验中，红墨水滴入热水，热水很快变红 ③扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动 ④温度越高，分子的无规则运动越剧烈 ．①②是事实，③④是推论 B．①②④是事实，③是推论 ．①是事实，②③④是推论 D．③④是事实，①②是推论 四．分子间的作用力（共2 小题） 【知识点的认识】（1）分子间存在着相互作用的引力和斥力． （2）如固体和液体能保持一定的体积表明分子间存在引力；分子间的斥力使分子离得很近 的固体和液体很难进一步被压缩．当分子距离很小时，分子间作用力表现为斥力；当分子 间距离稍大时，分子间作用力表现为引力，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． 【命题方向】 第一类常考题：如图所示，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅 块就会结合起来，甚至下面吊一个钩码部不能把它们拉开，这个实验现象说明了（ ） ．一切物质的分子部在不停地做无规则的运动 B．分子之间存在引力 ．分子之间存在斥力 D．分子间存在间隙 第二类常考题： 固体具有一定的体积和形状是因为固态的物质中分子的排列十分紧密，粒子间有强大的 ；液体没有确定的形状，具有流动性，是因为液态物质中分子没有固定的位置，粒子的作 第1 页/ 共28 页 用力比固体的作用力要 “ ” “ ” （填大或小） 9 ” ．下面是小明同物理学习笔记中的摘录，其中错误的是（ ） ．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 B．分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的 ．热量不可能从内能小的物体传向内能大的物体 D．穿在身上的化纤衣服容易粘上毛绒，是由于带电体能够吸引轻小物体 （多选）10 ．下列说法中正确的是（ ） ．组成物质的分子之间，只存在引力，不存在斥力 B．组成物质的大量分子无规则运动的剧烈程度与温度有关 ．晶体在熔化过程中吸收热量，温度不变 D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大 五．内能的概念（共1 小题） 【知识点的认识】 （1）分子有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有动能；分子间存在着相互 作用力，所以分子之间还具有势能．在物理学中，把物体内部所有分子热运动的动能与分 子势能的总和，叫做物体的内能 （2）单位：内能的单位是焦耳，简称焦，用字母表示． （3）内能的特点： ①任何物体在任何情况下都具有内能． ②内能具有不可测量性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能． ③内能是可以变化的． ④对单个分子或少量分子谈内能是无意义的． （3）决定物体内能大小的因素 ①物体的内能与温度有关．温度越高，物体内部分子的无规则运动越剧烈，物体的内能就 越大； ②物体的内能与质量有关．在温度一定时，物体的质量越大，分子的数量越多，物体的内 能就越大； ③物体的内能还和状态有关．如：一定质量的固态晶体熔化为同温度的液体时，内能增 大． 【命题方向】 第一类常考题：关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） 第1 页/ 共28 页 ．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少 B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量 ．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 第二类常考题： 物体内大量分子做无规则运动的激烈程度跟 有关，当物体的温度升高时，它的内能 ；温度降低时，内能 ． 【解题方法点拨】 （1）内能与机械能的区别与联系： （2）物体的内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，由于物体分子的运 动是永远不会停息的，所以物体在任何温度下、任何时刻都具有内能． 11 ．如图，仔细观察甲、乙、丙三杯水，判断下列说法中正确的是（ ） ．甲杯中水的内能最大 B．乙杯中水的内能最大 ．丙杯中水的内能最大 D．乙、丙杯中水的内能一样大 六．温度、热量与内能的关系（共2 小题） 【知识点的认识】 第1 页/ 共28 页 （1）内能和温度的关系 物体内能的变化，不一定引起温度的变化．这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物 态变化．物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化．如晶体的熔化 和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变．温度的高 低，标志着物体内部分子运动速度的快慢． 因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能 也增大，反之，温度降低，物体内能减小．因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变 化． （2）内能与热量的关系物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改 变物体的内能有两种方式：做功和热传递．即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收 （或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）． 而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度．当物体与外界不做功时，物体吸收热量， 内能增加，物体放出热量，内能减少．因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化． （3）热量与温度的关系物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放 热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固）．这时，物体虽然吸 收（或放出）了热量，但温度却保持不变． 物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外 做功）使物体的内能变化了，温度改变了． 【命题方向】温度、热量与内能的关系是中考的热点，主要考查学生对温度、内能、热量 关系的理解和掌握． 第一类常考题：关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） ．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 ．温度为0℃的物体没有内能 第二类常考题： “ ” “ ” 在物理学中常提到热字，但其含义各不相同，请将下列热的含义填入空格内． （1 “ ” ）这盆水很热，这里的热是指 ． （2 “ ” ）物体吸热升温，这里的热是指 ． （3 “ ” ）摩擦生热，这里的热是指 ． 12 ．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（ ） 第1 页/ 共28 页 ．物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系 B．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大 ．在热传递中，内能可以从内能少的物体转移到内能多的物体 D．温度越高的物体，所含的热量越多 13 ．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ） ．物体的温度越高，所含的热量越多 B．物体的温度升高，内能增大 ．物体内能增大，一定从外界吸收热量 D．物体的温度不变，其内能就一定不变 七．热传递的概念与方式（共5 小题） 【知识点的认识】 （1）热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做 热传递。没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递。 （2）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 ①传导﹣﹣热量通过接触物体由高温部分向低温部分传递 ②对流﹣﹣通过液体或气体（流体）自身的流动由高温部分向低温部分传递 ③辐射﹣﹣热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低温物体的传递 （3）热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的 多少用热量来量度。 （4）热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低 温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 【命题方向】 第一类常考题：质量和温度相同的铜块和水，使它们分别放出相同的热量后，将铜块迅速 投入水中后，它们的内能变化正确的是（ ） ．铜块的内能减小，水的内能增大 B．铜块的内能增大，水的内能减小 ．铜块和水的内能都增大 D．铜块和水的内能都减小 第二类常考题：两个物体之间发生热传递，当热传递停止时（ ） ．两个物体内能相等 B ．两个物体温度相等 ．两个物体热量相等 D．以上说法都不正确 第1 页/ 共28 页 14．一厚度为d 的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持290K 不 变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为315K 和310K。假设单位 时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积 成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表 面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金 属 盘的厚度变为2d 而其他条件不变的情况下，金属盘的上、下表面温度稳定之后，金属 盘的上表面的温度将变为（ ） ．317K B．319K ．327K D．329K 15．在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水，将一半热水倒入冷水杯内，冷水杯 内的温度升高21℃，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内，冷水杯内的 水温会升高（ ） ．9℃ B．8℃ ．6℃ D．5℃ 16．如图所示的两个完全一样的陶瓷杯中分别装有半杯刚冲好的热茶和半杯冷牛奶，如果 将它们混合在一起，想尽快做一杯温度尽可能低一些的奶茶，以下方法效果最好的是（ ） ．将热茶冷却2m，之后再把冷牛奶倒入热茶杯中 B．把冷牛奶倒入热茶杯中，再冷却2m ．把热茶冷却2m，之后再把热茶倒入冷牛奶杯中 D．把热茶倒入冷牛奶杯中，再冷却2m 17．在一般情况下，单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个物体的温差成正 比。冬天的北方比较寒冷，房间内都有供暖系统。如果房外温度为﹣20℃，则房内温度 为18℃；如果房外温度为﹣30℃，则房内温度为12℃．那么，房间暖气管的温度为（ ） ．75℃ B．70℃ ．65℃ D．60℃ 18．当物体中存在温度差时，热量会从温度高的地方向温度低的地方传递。对于一长度为 第1 页/ 共28 页 L、横截面积为S △ 的均匀金属棒，当两端的温度差稳定为 T △ 时， t 时间内从高温端向 △ 低温端传递的热量 Q 满足关系式： ；其中k 为棒的导热系数。如图 所示，长度分别为L1、L2，导热系数分别为k1、k2，的两个横截面积相等的细棒在D 处 紧密对接，两金属棒各自另一端分别与温度为400 开、300 开的恒定热源良好接触。若 L1：L2＝1：2；k1：k2＝3：2，则在稳定状态下，D 处的温度为 。 八．热传递改变物体内能（共2 小题） 【知识点的认识】 （1）热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做 热传递．没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递． （2）热传递使物体内能发生改变的实质是：同一种形式的能量（内能）发生了转移．其转 移的规则是内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分． （3）传递的热量与内能改变的关系 ① △ 在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少．即U＝Q 吸 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即Q 放 △ ＝﹣U 【命题方向】 第一类常考题：下列现象中，利用热传递的方式使物体内能增加的是（ ） ．用锯锯木头，锯条发热 B．烧水时，水逐渐变热 ．流星在大气层中高速下落，发出光和热 D．小孩从滑梯上滑下，臀部有灼热感 第二类常考题： 质量相等的铁块和水，吸收相等的热量后，把铁块投入水中，则（ ） ．热从铁块传给水 B．热从水传给铁块 ．铁块与水间不发生热传递 D．无法确定是否发生热传递 19 “ ” ．母亲节到了，小云怀着一颗感恩的心为妈妈精心准备了一桌美食，也感受到了劳动 第1 页/ 共28 页 的辛苦和快乐。关于烹饪食物过程中所包含的物理知识以下认识正确的是（ ） ．锅一般都是用铁制造的，主要是利用了铁的比热容较大的性质 B．炒菜时，主要是通过做功的方式增加菜的内能 ．拌菜时，要通过搅拌才能更好入味，说明分子没有做无规则运动 D．炖菜时，主要是通过热传递的方式使菜的内能增加 20 “ ” ．中国的茶文化在宋朝时已借助海上丝绸之路名扬世界。用热水泡茶时，茶杯温度会 升高，其内能是通过 的方式改变的