考点17 分子动理论 内能 热机 (解析版)

考点17 分子动理论 内能 热机
一、分子动理论
1．分子动理论内容：
(1)物质由分子组成的。

(2)一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

(3)分子之间有相互作用的引力和斥力。

2．构成物质的分子在不停地做无规则，叫做分子热运动，温度越高，分子的运动越剧烈。

3．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动。

二、内能
1．物体的内能是指物体内所有分子动能和势能的总和。

内能的单位是焦。

2．一切物体在任何情况下都具有内能。

3．改变物体内能的两种方式分别是做功和热传递。

(1) 热传递改变物体的内能实质上是能量的转移，做功改变物体的内能实质上是能量的转化。

(2) 做功与热传递改变物体的内能是等效的。

三、热机
1．定义：蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机统称为热机。

2．热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 注意：在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。

01知识解析
02经典例题
进气口
活塞
火花塞 出气口
例1．（2020•上海中考）分子在不停地做无规则运动，能体现此规律的现象是（）
A．雪花纷飞B．树叶飘落C．花香扑鼻D．水波荡漾
【答案】C
【解析】解：由于分子的体积很小，分子的运动无法用肉眼直接看到，但可以通过气味、颜色的变化来体现。

因此，雪花纷飞、树叶飘落、水波荡漾都不是扩散现象，是宏观物体的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，而花香扑鼻能说明分子在不停地做无规则运动。

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选：C。

例2．下列生活实例中，通过做功改变物体内能的是（）
A．入冬用暖气供热，使室内暖和
B．用天然气烧水，使水沸腾
C．两手相互摩擦，手的温度升高
D．海鲜放在冰上，可以降温
【答案】C
【解析】解：A．入冬用暖气供热，使室内暖和，房屋从暖气吸收热量，属于热传递改变物体的内能，故A错误；
B．用天然气烧水，使水沸腾，水吸收热量，属于热传递改变物体的内能，故B错误；
C．两手相互摩擦，手的温度升高，是因为克服摩擦做功，使手的内能增加，温度升高，属于做功改变物体的内能，故C正确；
D．海鲜放在冰上，可以降温，是海鲜与冰之间发生了热传递，属于热传递改变物体的内能，故D错误。

故选：C。

例3．（2019•上海中考）四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】C
【解析】解：
四冲程柴油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。

故选：C。

例4．（2022•上海中考）四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是_________冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过_________（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热1千克水，使其温度上升2℃，则加热过程中水吸收的热量为_________焦。

[c水＝4.2×103J/
【答案】做功；热传递；8.4×103。

【解析】解：（1）四冲程热机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；（2）香炉在阳光照射下，从阳光中吸收热量、内能增加，是通过热传递的方式来改变的内能；
（3）1千克水温度上升2℃吸收的热量为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×2℃＝8.4×103J。

故答案为：做功；热传递；8.4×103。

一、选择题（共10小题）
1．分子在不停地做无规则运动，能体现此规律的现象是（）
A．雪花纷飞B．树叶飘落C．花香扑鼻D．水波荡漾
【答案】C
【解析】解：由于分子的体积很小，分子的运动无法用肉眼直接看到，但可以通过气味、颜色的变化来体现。

因此，雪花纷飞、树叶飘落、水波荡漾都不是扩散现象，是宏观物体的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，而花香扑鼻能说明分子在不停地做无规则运动。

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选：C。

2．如图所示是在电子显微镜下观察2019新型冠状病毒（2019～nCoV）的照片。

该病毒一般呈球形，直径在75～160nm之间，主要通过飞沫传播。

下列说法正确的是（）
A．病毒分子也可以用肉眼直接看到
B．新型冠状病毒随飞沫传播是一种分子运动
C．温度越高，构成新型冠状病毒的分子无规则运动越剧烈
D．健康人佩戴口罩可防止感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙
【解析】解：A、由于病毒分子的体积很小，只有借助电子显微镜才能看到，故A错误；
B、分子很小，直接用肉眼看不到，飞沫是肉眼可以看到的；所以新冠病毒随飞沬传播是机械运动，不是分子的运动，故B错误；
C、温度越高，构成新型冠状病毒的分子无规则运动越剧烈，故C正确；
D、由分子热运动可知分子之间存在间隙，所以口罩材料分子之间也有空隙，故D错误。

故选：C。

3．四冲程热机在工作时，将机械能转化为内能的是（）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】B
【解析】解：内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程；压缩冲程将汽油和空气的混合物压缩，将机械能转化内能；在做功冲程中高温高压燃气推动活塞向下运动做功，将内能转化为机械能，故B正确。

故选：B。

4．下列事例中，由于热传递改变物体内能的是（）
A．弯折铁丝，铁丝会发热
B．夏天双手捂住冰袋感觉凉爽
C．冬天两手相互摩擦感到暖和
D．用锯条锯断木头时，锯条会发热
【答案】B
【解析】解：A、弯折铁丝，铁丝会发热是通过做功改变物体内能的，故A错误；
B、夏天双手捂住冰袋感觉凉爽是通过热传递改变物体内能的，故B正确；
C、在寒冷的冬天里，人们常常通过两手互搓来取暖，这是通过做功的方法来改变内能的，故C错误；
D、用锯条锯断木头时，锯条会发热，这是通过做功的方法来改变内能的，故D错误。

故选：B。

5．以下与机械能和内能的说法中正确的是（）
A．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
B．物体的内能就是物体的机械能
C．物体的机械能可能为零，内能不可能为零
D．热传递一定是从能量的物体传向能量小的物体
【答案】C
【解析】解：A、物体的内能与物体的质量、温度以及状态有关，因此当物体的温度不变时，状态发生改变，内能将发生改变，比如冰块熔化时，温度不变，但内能增加；故A说法错误。

B、物体的内能与物体的机械能是完全不同的两个概念，两者没有任何关系；故B错误。

C、内能是物体内部分子具有的能量总和，而分子在永不停息地做无规则运动，因此内能不可能为零；而物体的速度为零、高度为零、没有发生弹性形变时，物体的机械能为零；故C说法正确。

D、热传递是热量从温度高的物体传向温度低物体，或者从高温部分传往低温部分。

故D说法错误。

故选：C。

6．如图所示，分别表示内燃机工作过程中的四个冲程，其中将内能转化为机械能的冲程是（）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】解：A、图中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，吸气冲程没有能量的转化，故A错误；
B、图中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，排气冲程没有能量转化，故B错误；
C、图中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，即内能转化为机械能，故C正确；
D、图中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，即机械能转化为内能，故D错误。

故选：C。

7．如图所示是四冲程内燃机工作时的某个冲程，对它描述正确的是（）
A．吸气冲程，机械能转化为内能
B．压缩冲程，机械能转化为内能
C．做功冲程，内能转化为机械能
D．排气冲程，内能转化为机械能
【答案】C
【解析】解：如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向下运动，可以判断此冲程是做功冲程，即是将内能转化为机械能的过程。

故选：C。

8．关于物体的内能，下列说法正确的是（）
A．温度高的物体内能一定多
B．太阳下曝晒的物体内能会增加
C．运动快的物体内能一定多
D．温度为0℃的物体内能为零
【答案】B
【解析】解：A、温度高的物体内能不一定多，还与质量有关，故A错误；
B、太阳下曝晒的物体内能会增加，是通过热传递的方法增大了内能，故B正确；
C、运动快的物体动能大，但内能不一定多，故C错误；
D、任何物体都具有内能，温度为0℃的物体内能不为零，故D错误。

故选：B。

9．如图是内燃机的某个冲程，下列几种情况中与该冲程能的转化方式一致的是（）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】解：如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能；
A、滚摆上升时，质量不变，速度减小，高度增加，故将动能转化为了重力势能，不符合题意；
B、火箭升空时，将内能转化为机械能，不符合题意；
C、钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为了内能，符合题意；
D、瀑布是将水的重力势能转化为了水的动能，不符合题意。

故选：C。

10．如图所示，此时热机气缸内压强增大，温度升高，则该冲程是（）
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
【答案】B
【解析】解：四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程，压缩冲程活塞压缩气缸内气体，使气缸内压强增大，因为压缩冲程是机械能转化为气体内能，气体温度会升高，故B符合题意。

故选：B。

二．填空题（共11小题）
11．2022年6月2日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将卫星顺利进入预定轨道。

在上升过程中，卫星相对于地面是_________（选填“静止”或“运动”）的，卫星外壳温度升高，这是通过_________的方法使之内能发生改变的；发射过程中，卫星的重力势能_________（选填“增大”、“不变”或“减少”）。

【答案】运动；做功；增大。

【解析】解：在上升过程中，卫星相对于地面的位置发生改变，卫星是运动的；卫星与大气层摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，温度升高；发射过程中，卫星的质量不变，高度增大，重力势能增大。

故答案为：运动；做功；增大。

12．物理学在生产、生活和科学技术中有着广泛的应用。

篮球表面有凹凸不平的花纹，是为了增大
______；依据__________________，用“悬挂法”可以确定物体重心的位置；四冲程内燃机有四个冲程，其中做功冲程是将______转化为机械能的冲程。

（均填写所学物理概念、物理规律的名称或内容）
【答案】摩擦；二力平衡的条件；内能。

【解析】解：（1）篮球表面有凹凸不平的花纹，是为了增大摩擦；
（2）用“悬挂法”可以确定物体重心的位置，是利用了二力平衡的条件﹣﹣重力和拉力在同一条直线上。

（3）四冲程内燃机的四个冲程依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化成机械能。

故答案为：摩擦；二力平衡的条件；内能。

13．外出要戴好口罩，病毒会随气溶胶传播，说明分子不停做____________。

医生用B超技术为病人诊病，B超是利用________（选填“无线电波”、“声波”），传递信息；医生也可利用叩诊术进行诊断，用声音的_______判断。

（选填“响度”“音调”或“音色”）。

【答案】无规则运动；声波；音调。

【解析】解：随着分子在不停地做无规则的运动，病毒会随之传播；B超诊病是利用超声波给病人诊断病情；当敲击患者腹部时，振动频率会发生变化，音调就不同，所以可以根据音调判断患者病情。

故答案为：无规则运动；声波；音调。

14．我们知道温度越______（选填“高”或“低”），分子运动越剧烈。

我们能够看到山上的石头，这是因为光线照到石头上发生了______（选填“反射”或“折射”），太阳光是______（选填“单色光”或“复色光”）。

【答案】高；反射；复色光。

【解析】解：物体是有分子组成的，一切物体的分子都在不停地做无规则运动。

温度越高，分子的热运动越剧烈；
我们能够看到山上的石头，这是因为光线照到石头上发生了反射；
太阳光是复色光，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光组成。

故答案为：高；反射；复色光。

15．生活中的很多安全规范都蕴涵着物理学原理。

空气清新剂等压缩气罐不要放置在高温环境下，是因为______可以改变物体的内能（选填“热传递”或“做功”），易使气罐升温爆炸；司机开车时要系好安全带，是因为刹车时司机由于______会继续向前运动，易造成伤害；嬉戏时不要用力推搡同学，是因为力可以改变物体的______，易使同学摔倒。

【答案】热传递；惯性；运动状态
【解析】解：
（1）空气清新剂等压缩气罐在高温环境下通过“热传递”提高了内能。

（2）司机在开车时原来和车一起向前运动，紧急刹车时，车由运动突然变成静止，而司机由于具有惯性，继续向前运动，容易撞到挡风玻璃发生伤害，系安全带是为了防止惯性带来的危害；
（3）本来这个同学相对于地面是静止的，其他同学推他时，给他一个力，使他倾斜，体现了力可以改变
物体的运动状态。

故答案为：热传递；惯性；运动状态。

16．指出下列“热”字的含义，把温度、热量、内能三个物理量分别填入空格中：
（1）今天天气真热的“热”是指______
（2）摩擦生热的“热”是指______
（3）冰融化成水要吸热的“热”是指______
【答案】（1）温度；（2）内能；（3）热量。

【解析】解：（1）今天天气真热的“热”指天气的温度比较高，所以这里的“热”表示温度高；
（2）摩擦生“热”是机械能转化为内能的过程，这里的“热”是指内能；
（3）晶体熔化要吸热的“热”是熔化过程中吸收热量的多少，这里的“热”是热量。

故答案为：（1）温度；（2）内能；（3）热量。

17．“酒香不怕巷子深”，人们闻到酒香是由于分子在不停地做______________运动造成的。

汽车的发动机选用水做冷却剂，是由于水的比热容较_________的缘故。

烈日下，操场上单杠的温度会升高，这是通过_____________的方式改变其内能的。

【答案】无规则；大；热传递。

【解析】解：（1）人们闻到酒香这是扩散现象，是由于酒的香味分子在空气中不停地无规则运动造成的；（2）因为水的比热容大，所以单位质量的水每升高1℃所吸收的热量就多，发动机的热量被水吸收就不至于温度太高，所以用水做冷却剂；
（3）烈日下，操场上的单杠在烈日的照射下，吸收阳光中的热，量温度升高，这是通过热传递的方式使内能增加。

故答案为：无规则；大；热传递。

18．如图（a）所示，将两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面悬挂一个重物也不能把它们拉开，说明分子间存在___________（选填“引力”或“斥力”）；如图（b）所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速下压时，棉花燃烧起来，说明通过_____________的方式可使气体的内能
_________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。

【答案】引力；做功；增大。

【解析】解：两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面吊一个重物也不能把它们拉开，说明分子之间存在相互作用的引力。

当活塞迅速压下去时，活塞对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，达到棉花的着火点，因此棉花燃烧起来。

故答案为：引力；做功；增大。

19．小南根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。

℃请写出小南类比得出分子具有分子动能的依据是：_________________________________。

②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小。

（a）如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快），______图的分子动能较大（选填“A”或“B”）。

（b）如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量______来反映。

【答案】分子也具有质量且分子在运动；B；温度。

【解析】解：①由于动能的影响因素是质量和速度，而组成物体的大量分子也具有质量且分子在运动，因此它们也一定具有动能，这就是分子动能；
②（a）对于同一物体，分子质量一定，B图中箭头比A图中箭头长，说明其分子运动快，因此B图中的分子动能较大；
（b）如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量温度来反映，同一物体，
温度越高，分子运动越剧烈，其分子动能将会越大。

故答案为：分子也具有质量且分子在运动；B；温度。

20．科学家研究了壁虎能抵抗地心引力吸附在物体表面的原因，壁虎的脚掌上长满了被称为“刚毛”的细微绒毛，每根刚毛末端又有成百上千个直径仅0.25微来的凸出物。

这种精细表面结构使刚毛和物体分子距离极近，从而产生了分子引力。

科学家从壁虎的“刚毛”得到灵感研发了“纳米微吸胶”。

这种粘胶材料的表面类似平面“绒”布，把这种材料如图（a）所示涂在手机支架上，当“纳米微吸胶”接触到手机的平滑背面，就能如图（b）所示牢牢的“粘”住手机。

①下列现象中，体现了分子间存在引力的是_________（选填“A““B”或“C”）。

A．磁铁吸引大头针
B．吸在墙上的吸盘难以脱离墙面
C．端面平滑的两块铅柱，相互紧压后，铅柱下方挂钩码，两铅柱也难以分开
②根据上述信息，“纳米微吸胶”能“粘”住手机，是由于_________作用。

（选填“A““B”或“C”）
A．大气压力
B．分子引力
C．磁力
③请判断：“纳米微吸胶”_________（选填“能”或“不能”）“粘”牢帆布笔袋。

【答案】①C；②B；③不能。

【解析】解：①A．磁铁吸引大头针是利用磁力的作用，故A不符合题意；
B．吸在墙上的吸盘难以脱离墙面是利用大气压的作用，故B不符合题意；
C．端面平滑的两块铅柱，相互紧压后，分子间的距离小，引力大，所以可以在铅柱下方挂钩码，故C符合题意；
故选：C；
②“纳米微吸胶”与手机的平滑背面相接触，“纳米微吸胶”与手机表面分子间的距离非常近，“纳米微吸胶”
分子和手机分子之间存在相互作用的引力，所以能“粘”住手机，故B正确；
故选：B；
③“纳米微吸胶”与平滑面相接触，分子间的距离小，引力较大，但帆布笔袋的表面粗糙，分子间的距离较远，分子间的引力较小，不能“粘”牢。

答：①C；②B；③不能。

21．如图所示，某同学探究物体对外做功时能量的转化和变化情况。

他利用酒精灯给试管和水加热【如图（a）】，当水沸腾后，水蒸气会把瓶塞“冲”出去【如图（b）】，在研究过程中发现，如将瓶塞塞的紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些【如图（c）】。

（1）观察图（a）和图（b）或图（a）和图（c）可知在该实验过程中，水蒸气对瓶塞______，在此实验中，能量的转化过程是________________________。

（2）通过图（b）和图（c）的研究可以得出初步结论：______________________________________。

【答案】（1）做功；内能转化为机械能；
（2）物体对外做功时，内能越大，转化为的机械能就越大。

【解析】解：
（1）由图（a）、（b）或图（a）、（c）可知，塞子被试管内的水蒸气推出，是水蒸气对塞子做功，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；
（2）实验中可以通过塞子被冲出去距离的远近反映水蒸气对塞子做功的多少；
将瓶塞塞的紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，水蒸气的内能更大，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些，可得出：物体对外做功时，内能越大，转化为的机械能就越大。

故答案为：（1）做功；内能转化为机械能；
（2）物体对外做功时，内能越大，转化为的机械能就越大。