第十四章 内能的利用 单元测试（提升卷） 2021-2022学年人教版九年级物理（有答案）

第十四章
内能的利用
单元测试（提升卷）
一、选择题
1．关于燃料和热值，以下说法正确的是（
）
A．增加供氧量，让燃料更充分燃烧可以提高燃料的热值
B．容易燃烧的燃料，热值不一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D．为了提高锅炉的效率，一要尽力使燃料更充分地燃烧，二要尽力减少烟气带走的能量
2．某同学根据下列表格中给出的数据,得出了以下四个结论,其中说法错误的是
A．白炽灯发光时温度可达2000℃,因此选用熔点很高的钨丝做灯丝
B．质量相同的水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度是水的2倍
C．利用水的比热容比较大这一特点,冬季的暖气中用水做取暖物质
D．质量相同的不同燃料，完全燃烧时放出的热量一定不同
3．下图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（
）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
4．根据能量守恒定律，下列说法正确的是
A．只要科技足够先进，不需要外界能量的永动机是可以制成的
B．我们消耗了电能，电能就转化为其它能量了
C．能量是守恒的，世界不会有能源危机
D．在热传递中能量从低温物体转移到高温物体
5．如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是
A．
B．
C．
D．
6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是
A．40和10
B．20和20
C．10和10
D．40和20
7．对热学概念的理解，下列说法正确的是()
A．水的比热容是4.2×103
J/(kg·℃)，表示1
kg的水温度升高(降低)1
℃吸收(放出)4.2×103
J的热量
B．热量是指物体具有能量的多少
C．温度高的物体具有的内能一定多
D．热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多
8．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内
A．完成20个冲程，做功20次
B．完成40个冲程，做功40次
C．完成40个冲程，做功10次
D．完成20个冲程，做功10次
9．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．2kg
B．20kg
C．50kg
D．500kg
10．实验装置如图所示，加热试管使水沸腾，对观察到的现象分析正确的是(
)
A．玻璃管口冒出的“白气”是汽化成的水蒸气
B．加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能
C．小叶轮的转动说明永动机是可以实现的
D．小叶轮转动是水的内能转化为叶轮的机械能
11．某汽油机的效率比柴油机效率低，它表示（　　）
A．汽油机比柴油机做功慢
B．汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机少
C．汽油机比柴油机所消耗的燃料多
D．汽油机用来做功的能量比柴油机少
12．一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的密度、比热容、热值和原来相比，以下的说法正确的是
A．只有密度和热值不变
B．只有密度和比热容不变
C．只有比热容和热值不变
D．三个都不变
二、填空题
13．如图（a）所示，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的______能，图（b）所示为四冲程汽油机的______冲程，这一冲程其能量转化情况与图（a）中情况______（选填“相同”或“不同”），除做功冲程外，其他三个冲程均依靠飞轮的______来完成运动。
14．100℃的水能自动地把内能转移给低温的空气，低温的空气______（填“也能”或“不能”）自动地把内能转移给100℃的水；汽车制动时，由于摩擦，汽车的________转变为地面、空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化和转移具有________。
15．某家庭每天需要将50kg、20℃的水加热到40℃作为生活用热水，在此过程中水的内能增加了__________J，水的内能增加是通过
方式实现的。若他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.4kg煤气，则该煤气灶烧水的效率为__________[已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
16．长征十一号运载火箭是由中国航天科技集团公司研制的新型四级全固体运载火箭，最大推力可达1200千牛，火箭需选用热值______（选填“大”或“小”）的固体燃料，该火箭发射时固体燃料燃烧质量不断减少的过程中，燃料的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
17．如图所示是热机（汽油机）的______冲程，当活塞向上运动时，______（选填“A”或“B”）处的燃气被压缩，这些燃气的内能会______（选填“增加”或“减小”），该冲程是把______能转化为______能。
三、简答题
18．一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中，请你说出以上过程中发生了哪些能量转化．
19．如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落在重庆江北国际机场，并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动．“阳光动力”2号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在白天吸收能量．此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行．虽然“阳光动力”2号体积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m，最高时速为140km/h．请参照示例写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）．
例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场
物理知识：降落过程中机械能减小
作答：物理信息：____________________________________
物理知识：____________________________________
四、实验题（本大题共1小题，每空2分，共22分）
20．为了“比较水和沙子吸热升温情况”，小明做了下列的实验：在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
22
24
26
28
水
20
21
22
23
24
(1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质______的多少。
(2)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，_______（选填“沙子”或“水”）升高的温度更高。
(3)针对表格中特别标注的两个数据和对应的时间进行分析，可以得出结论：质量相同的水和沙子，_________。
(4)通过实验可以得到不同物质的吸热升温情况不同的结论，物质的这种属性用______这个物理量来描述。
(5)下列事实能用上述实验结果解释的是_______
A．夏天给教室洒水，感觉凉爽
B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色
D．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小
(6)由以上实验探究结论可以判断，假如白天在海滩游玩时，进入海边的荒山后迷了路，他应该选择_____（选填“顺风”或“逆风”）返回到海边。
21．“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”：用天平分别测量出质量均为10g的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有等质量水的烧杯加热。本实验通过观察比较______来比较燃料燃烧放出的热量的；实验过程中，_______（选填“需要”或“不需要”）加热相同的时间；直至燃料_______，实验才能结束。本实验中若采用Q放＝Q吸来计算酒精或纸片的热值，则计算结果偏_______（选填“大”或“小”），理由是：_______________.
五、计算题（本大题共3小题，共21分）
22．太阳能热水器被广泛应用于现代生活，即节约了能源，又能保护环境。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。请根据表中信息解答下列问题：
太阳照射时间/h
太阳能转换为水的内能的效率
热水器最大水容量/L
10
50%
100
水升高的温度/℃
水的比热容/[]
水的密度/[]
60
4.2×103
1.0×103
(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要多少燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg）
23．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给8kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线若在4min内完全燃烧了的煤，水的比热容为（），煤的热值约为
求：(1)经过4min时间加热，水所吸收的热量。(2)在4min内煤完全燃烧放出的热量。(3)煤炉烧水时的热效率。
24．认识自然，亲近自然．初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表格所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg ℃）]
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88kg（不含气瓶）
型号
WZL.168．A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150g/h（最大火力时）
气瓶规格（尺寸/容量）
品名
总质量
净质量
主要成份
热值
神州
354g
250g
丁烷
9×107J/kg
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？
（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（最后结果保留1位小数）．
参考答案
1．D
【解析】本题主要考查两个方面的知识：
（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关．
（2）锅炉效率：效率等于锅炉中水吸收的热量与燃料完全燃烧释放的能量的比值．
解：A、燃料的热值与燃料的燃烧情况无关，所以增加供氧量，不能提高燃料的热值，故A错误；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；
C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；
D、影响锅炉的效率的因素一是燃料的燃烧程度，二是烟气带走的能量，所以为了提高锅炉的效率，一要尽力使燃料更充分地燃烧，二要尽力减少烟气带走的能量，故D正确；
故选D．
2．D
【解析】A、白炽灯发光时温度可达2000℃，所以要选熔点高于2000℃的钨丝，故A正确；
B、由表中数据可知，水的比热容是煤油的2倍，由公式，可知，质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油升高的温度是水的2倍，故B正确；
C、水的比热容最大，由公式Q=cm△t，可知质量相同的不同物质降低相同的温度，水放出的热量最多，取暖效果好，故C正确；
D、由Q=mq可知，如果燃料的热值相同时，质量相同的不同燃料，完全燃烧时放出的热量是相同的，如无烟煤和木炭的热值就是一样的，故D错误．故选D．
考点：燃料的热值，比热容的概念
3．C
【解析】四冲程汽油机利用内能做功的机器，其在工作时有四个冲程，即吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中压缩冲程和做功冲程都是两个气门关闭，火花塞上产生电火花的是做功冲程．
4．B
【解析】
试题分析：（1）永动机违背了热力学第二定律，是不可能制成的；
（2）电能可以转化为其他形式能；
（3）能量可以相互转化或转移，但转化后的能源不一定能被利用；
（4）在热传递中能量从高温物体转移到低温物体．
解：A．永动机违背了热力学第二定律，是不可能制成的．故A错误．
B．能量在转化的过程中，即不能凭空产生，也不能凭空消失，电能转化为其他形式的能量也是如此，不会消失，故B正确．
C．能量在使用中发生转化和转移，总量是不会变化的，但能源不是取之不尽用之不竭，也会发生危机，故C错误；
D．热传递过程中能量从高温物体转移到低温物体，故D错误．
故选B．
点评：该题考查能量的转化与守恒属于简单的题目，依据能量的转化与守恒的内容，可直接对各选项进行判定．
5．C
【解析】A、由滑梯滑下臀部会有灼热感，是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；B、水蒸气将木塞冲出，是气体对外做功，将内能转化为机械能，符合题意；C、钻木取火是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；D、搓手取暖是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意．故选C．考点：做功改变物体内能．
6．A
【解析】
内燃机完成四个冲程，即1个工作循环，飞轮转2转，对外做功1次.内燃机完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1200r/min=20r/s，即每秒完成10个工作循环，40个冲程，做功10次，所以B、C、D不符合题意；故选A．
7．A
【解析】A．水的比热容是4.2×103
J/(kg·℃)，其物理意义为1
kg的水温度升高(降低)1
℃吸收(放出)4.2×103
J的热量，A正确
B．热量是个过程量，只能说“吸收”和“放出”不能说“具有”，B选项说法错误；
C．内能和温度、质量、状态都有关系，不能单靠温度决定内能的多少，C错误；
D．根据Q=qm，完全燃烧放出的热量Q与热值q和质量m都有关系，热值大的燃料完全燃烧放出的热量不一定多，D错误．
8．C
【解析】四冲程柴油机转速为1200转/min，则可知20转/s，每2转做功一次，完成4个冲程，所以可知柴油机1s内完成40个冲程，做功10次，故应选C．
9．D
【解析】柴油完全燃烧释放的热量
Q=mq=1kg×4.2×107J/kg=4.2×107J
水的质量
m=
=500kg
故选D。
10．D
【解析】
解：
A、玻璃管口冒出的“白气”，是水蒸气上升遇冷液化形成的小水滴，故A错误；
B、加热使水升温是通过热传递的方式改变水的内能，故B错误；
C、永动机违反了能量守恒定律，是不可能实现的，故C错误；
D、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，这种内能传递给水，水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，转化成了叶轮的机械能，故D正确．
故选D．
11．B
【解析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，
所以“某汽油机比柴油机效率低”，是指汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小．
故选B．
12．D
【解析】密度、比热容和热值是物质的一种特性，不随质量的改变而改变，所以一瓶酒精和半瓶酒精的热值、比热容、密度都不改变．
13．机械
压缩
不同
惯性
【解析】[1]水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
[2]图（b）所示汽油机的进气门、排气门关闭，活塞压缩气体，为四冲程汽油机的压缩冲程。
[3]这一冲程其能量转化情况为机械能转化为内能，所以这一冲程其能量转化情况与图（a）中情况不同。
[4]汽油机除做功冲程外，其他三个冲程均依靠飞轮的惯性来完成运动。
14．不能
机械能
方向性
【解析】[1]100℃的水温度较高，能自动地把内能转移给低温的空气，反向不能传递。
[2][3]汽车制动由于摩擦，消耗机械能，产生内能，汽车的机械能转变为地面、空气的内能；这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，说明能量的转化和转移具有方向性。
15．
25%
【解析】[1]由题意知，某家庭每天需要将50kg、20℃的水加热到40℃作为生活用热水，在此过程中水的内能增加
[2]
水的内能增加是通过
方式实现的。若他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.4kg煤气，则该煤气灶烧水的效率为
16．大
不变
【解析】[1]火箭发射时要选用热值大的固体燃料，原因是完全燃烧相同质量的燃料，热值大，可以放出更多的热量。
[2]热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其质量、是否燃烧和燃烧是否充分无关，所以在燃料的质量减少时热值不变。
17．压缩
A
增加
机械
内
【解析】[1]由图可见，两气门都关闭，活塞上移，这是压缩冲程。
[2][3][4][5]在这个冲程中，活塞上移，压缩气缸内(A处)的燃气，将机械能转化成燃气的内能，这些燃气的内能增加、温度升高。
18．子弹在上升的过程中质量不变，速度变小，动能变小；高度增大，重力势能变大，动能转化为重力势能；子弹在下落的过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度变小，重力势能变小，重力势能转为动能；下落泥土中的过程中，克服摩擦做功，子弹的机械能转化为内能．
【解析】(1)子弹在上升的过程中质量不变，速度变小，动能变小；高度增大，重力势能变大，动能转化为重力势能；(2)子弹在下落的过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度变小，重力势能变小，重力势能转为动能；(3)下落泥土中的过程中，克服摩擦做功，子弹的机械能转化为内能．
19．飞机“吸取”太阳能
太阳能转化为电能
【解析】通过题中的信息，知道物理信息飞机“吸取”太阳能，其中能量转化是太阳能转化为电能．
20．吸热
沙子
升高相同温度，水吸热更多
比热容
D
逆风
【解析】(1)在此实验中用两个相同的酒精灯加热，采用转换法思想，用加热时间的长短来表示物质吸热的多少。
(2)由表中数据可知，如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高。
(3)针对表格中特别标注的两个数据和对应的时间进行分析，可以得出结论：质量相同的水和沙子，升高相同温度，水需要的加热时间更久，即水吸热更多。
(4)通过实验可以得到不同物质的吸热升温情况不同的结论，物质的这种属性用比热容这个物理量来描述，在热力学定义中，比热容是指没有相变化和化学变化时1kg均相物质温度升高1K所需的热量。
(5)夏天给教室洒水，感觉凉爽，是因为水蒸发需要吸热；用盐水腌蛋一段时间后蛋会变咸，长期堆放煤的水泥地面变成黑色，说明分子在不停地做无规则运动；沿海地区昼夜温差会比内陆地区小，是因为水的比热容较大，吸热或放出一定热量时温度变化较小；故D符合题意。
(6)由以上实验探究结论可以判断，假如白天在海滩游玩时，进入海边的荒山后迷了路，他应该选择逆风返回到海边；白天由于海洋上比大陆冷，海洋上气压较高，大陆上气压较低，所以空气就从海洋流向大陆，形成海风。
21．温度计升高的示数多少
不需要
充分燃烧/完全燃烧
小
有热量散失
【解析】这个实验的过程中，是用燃料燃烧放出的热量来加热水的，通过观察比较温度计升高的示数多少来比较燃料燃烧放出的热量的；
要比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量，不需要加热相同时间，燃料充分燃烧后，实验才算是结束；
因为酒精和碎纸片充分燃烧时放出的热量不能被水完全吸收，有热量损失，即计算的Q放偏小，测量的酒精和碎纸片热值要比实际燃料的热值偏小。
22．(1)；(2)
【解析】(1)水的体积
V=100L=0.1
m3
由得，热水器中水的质量
热水器中的水增加的内能
(2)由可得此次热水器接收的太阳能
由题知
根据Q放=
mq可得，这些太阳能由燃气提供时可节约的燃气
答：(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要1.2kg燃气。
23．(1)；(2)；(3)
【解析】解：(1)经过时间加热，水所吸收的热量
(2)煤完全燃烧产生的热量
(3)煤炉烧水时的热效率
答：(1)经过时间加热，水所吸收的热量为；
(2)煤完全燃烧产生的热量为；
(3)煤炉烧水时的热效率为。
24．（1）9×106J；（2）4.2×105J；（3）17.4kg．