第十四章 内能的利用 单元测试（基础卷） 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．关于热机，下列说法不正确的是
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
2．A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA：QB=5：3，它们的热值之比qA：qB=2：3，则两种燃料的质量之比是
A．10：9
B．9：10
C．5：2
D．2：5
3．关于热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．蒸汽机的效率通常高于汽油机的效率
B．有些新型燃料汽车实现了零排放，其效率达到100%
C．热机效率不一定小于100%
D．即使无摩擦的道路，汽车发动机的效率也无法达到100%
4．一台柴油机，功率为，机械效率为，已知柴油的热值为，当它正常工作时，每分钟消耗的柴油是
A．0.25g
B．250g
C．0.4g
D．400g
5．在试管中装适量的水，试管口用塞子塞住，用酒精灯对试管加热，如图所示。加热一段时间后，塞子冲出去了，则（
）
A．加热过程中，酒精的化学能全部转化为水的内能
B．塞子冲出前，试管内气体内能是通过做功的方式增大的
C．塞子冲出时，试管内气体温度不变
D．塞子冲出时，塞子增加的机械能是由试管内气体内能转化的
6．一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×107J有用功时，消耗的柴油质量是多少？（柴油的热值是4.3×107J/kg）
A．0.8kg
B．2kg
C．0.32kg
D．2.8kg
7．利用如图所示的装置，为了便于比较酒精和碎纸片的热值，下列做法不正确的是
A．酒精和碎纸片的质量相同
B．加热时间相同
C．两只烧杯内水的质量相同
D．两个烧杯要相同
8．图是两个演示实验的示意图，图甲是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧；图乙是给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡胶塞迅速冲出试管口．根据实验现象判断下列说法中正确的是
A．图甲中活塞下压过程中，筒中气体的内能减小
B．图甲中活塞下压过程的能量转化与热机压缩冲程能量转化相同
C．图乙中水蒸气推动橡胶塞迅速冲出试管口的过程中，水蒸气的内能增加
D．图乙中水蒸气推动橡胶塞过程的能量转化与热机压缩冲程的能量转化相同
9．在一个绝热的密封舱中有一台开着门的电冰箱,现接通电源,让电冰箱工作足够长的一段时间,然后断开电源,待达到平衡时,与接通电源前相比,(　　)
A．舱内气体的温度升高,压强变大
B．舱内气体的温度降低,压强变小
C．舱内气体的温度保持不变,压强不变
D．舱内气体的温度保持不变,压强变大
10．一台柴油机的转速为2400r/min，则在1s内柴油机对外做功的次数是（
）
A．2400次
B．1200次
C．40次
D．20次
11．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．则下列计算不正确的是________；
排量
输出功率
转速
A．该发动机在 内做功
B．单缸排量为
C．在每个做功冲程里，发动机做功
D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为
12．北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60Km/h的平均速度行驶了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32KW，则该汽车发动机的效率为
A．28.8%
B．36.5%
C．23.6%
D．38%
二、填空题
13．某四冲程汽油机在正常工作时，每秒完成40个冲程，则它每秒对外做功
________
次，飞轮转过
________
圈．
14．干木柴的热值比焦炭的热值小，表示的意思是：________的干木柴和焦炭，在________时，干木柴比焦炭________．
15．小芳探究水沸腾的特点，用热水做实验，这是为了__________________；小芳发现水沸腾时继续加热，水温保持不变，停止加热，水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要________________．烧杯中水的质量为100g，停止加热后，水温从100℃降至40℃，水放出的热量为_______J，相当于完全燃烧________g酒精放出的热量．[，]
16．质量为50kg的水温度从20℃升高到50℃吸收的热量是________J，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需________kg的煤气．（水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值4.2×107J/kg）．
17．如图表示汽油机的_______冲程．汽油属于________能源（可再生/不可再生），完全燃烧0.1kg的汽油，放出热量为________J，如果这些热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，能使水的温度升高________．（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103（J/kg·℃））
三、简答题
18．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，用一个装有的酒精喷壶从易拉罐的开口端向里面喷两下，然后将一个空的纸杯迅速套上，用手拿着这个“冲天炮”对着上方。用点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞去。试分析说明“冲天炮”的工作原理，并对居家实验应注意的问题给出一条合理的建议。
19．如图是一种设想中的“永动机”，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作．这种“永动机”真的能永动吗？请你用学过的物理知识进行分析说明．
四、实验题
20．木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下列的数据：
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
1.2×107
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是___________ 的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越___________
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，质量可改变，完全燃烧时，热量也随着改变，但是热量和质量的比值是___________ 的，这个不变的比值，反映了燃料的一种性质，在物理学上把它称之为___________
21．为了比较两种未知燃料的热值以及两种末知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲>T乙>T丙。
（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的______（选填“质量”或“体积”）必须相同；
（2）比较不同液体的比热容，应选择______两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca______cb（选填“>”、“=”或“<”）；
（3）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”“=”或“<”）；
（4）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：
燃料
加热前液体温度（℃）
燃料燃尽时液体温度（℃）
燃料的热值（J/kg）
1
15
35
2.4×106
2
15
25
？
根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为______J；燃料2的热值是______J/kg，通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：______。
五、计算题
22．某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精5g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20℃升高到1070℃，求：
（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？（c铜=0.39×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg）
23．现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg ℃），如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。求：
(1)所用热水的质量为多少？
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，气体完全燃烧放出的热量的公式Q=qV，式中V表示燃烧气体的体积）
24．新能源电气混合公交车已经在我市“登陆”．公交车满载时总质量为8t，输出功率为72kW．（g取10N/kg，天然气的热值q=4×107J/m3）
（1）公交车在10min内行驶了9km求行驶的平均速度．
（2）公交车满载静止在水平地面上，对地面的压强是2×105Pa，求轮胎与地面接触的总面积．
（3）公交车匀速行驶10min，完全燃烧天然气2.7m3，求发动机的效率．
参考答案
1．C
【解析】A、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A错误；
B、吸气冲程中，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B错误；
C、四冲程汽油机在工作过程中，做功冲程和压缩冲程的进、排气门同时关闭，故C正确；
D、柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，故D错误．
故选C．
2．C
【解析】根据题意可以知道,,,
根据可以知道,
两种燃料的质量之比:.
所以C选项是正确的.
3．D
【解析】用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高．
A．蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低．此选项错误；
B．目前有些新型燃料汽车，实现了“零排放”，减少了污染，提高了效率，但效率不会达到100%．此选项错误；
C．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，会排放高温的废气带走部分内能，机械效率一定小于100%．此选项错误；
D．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%．此选项正确．
4．B
【解析】每分钟柴油机做的功：W=Pt=70×103W×60s=4.2×106J，
每分钟消耗柴油完全燃烧释放的热量：，
每分钟消耗柴油的质量：．
故选B．
5．D
【解析】A．加热过程中，酒精的化学能有一部分转化为水的内能，大部分散失，故A不符合题意；
B．塞子冲出前，水的温度不断升高，试管内气体内能是通过热传递的方式增大的，故B不符合题意；
C．塞子冲出时，试管内的气体对外做功，气体内能减小，温度降低，故C不符合题意；
D．塞子冲出时，试管内气体的内能转化为塞子增加的机械能，故D符合题意。
故选D。
6．B
【解析】根据得，柴油机工作时柴油完全燃烧放出的热量为：
；
根据得，消耗柴油的质量：
．
故选B．
7．B
【解析】为了便于比较酒精和碎纸片的热值，实验时要控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内；
因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化；所以可以通过温度计示数的变化来比较燃料热值的大小关系，所以应该控制酒精和碎纸片的质量、两只烧杯内水的质量相同，两个烧杯也要相同，但加热时间相同不属于控制变量的范围，故B符合题意．
故选B．
8．B
【解析】AB、图甲所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能的过程，故与内燃机的压缩冲程相类似，所以A错误，B正确；CD、图乙所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，即该过程中消耗水蒸气的内能，产生机械能，故是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相类似，所以DC错误,故选B.
9．A
【解析】解答：冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，所以整个房间内的热量应该是不变的，但电流通过时有电流的热效率，会产生热量，整个过程中只有电在做功，做功产热，所以温度升高了．由于体积不变，所以根据气体状态方程知道压强增大．
故选A.
10．D
【解析】
试题分析：柴油机完成4个冲程飞轮转2圈，对外做功1次．
解：柴油机完成4个冲程飞轮转2圈，对外做功1次．
2400R/min=40R/s，即柴油机1s内转40圈，对外做功20次．
故选D．
11．D
【解析】A.
W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，故A正确；B.
单缸的排量为2.0L÷4＝0.5L，故B正确；C.
转速为6000r/min，所以每秒转100圈,四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功＝＝600J，故C正确；D.
由W＝FS＝PS面S＝PV可得：
P＝＝1.2×106Pa，故D错误。故选D.
12．A
【解析】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝；t＝＝2h＝7200s，发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32.2×103W×7200s＝2.3184×108J，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10 3
m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，汽车发动机的效率：η＝＝28.8%.故选A.
13．10
20
【解析】四冲程汽油机完成一个工作循环要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20圈．
故答案为10；20．
14．等质量
完全燃烧
放出热量少
【解析】燃料的热值只与燃料的种类有关，干木柴的热值比焦炭的热值小，说明等质量的干木柴完全燃烧放出的热量比等质量的焦炭完全燃烧放出的热量少．
15．缩短加热时间
吸收热量
2.52×104
0.84
【解析】[1]探究水沸腾的特点时，若用热水做实验，可以更快的使水沸腾，即可以缩短加热时间；
[2]在实验过程中，停止加热，水很快停止沸腾，说明水沸腾时是需要吸收热量的；
[3]由Q=cm△t知道，烧杯中水放出的热量是：
Q放水=c水m水△t=4.2×103
J/（kg ℃）×0.1kg×（100℃-40℃）=2.52×104
J；
[4]这些热量若由酒精完全燃烧释放，则需要酒精的质量是：
m酒精=
16．6.3×106
0.15
【解析】由
Q吸
=cm（t-t0
）
知道，质量为50kg的水温度从20℃升高到50℃吸收的热量是：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103
J/（kg ℃）×50kg×（50℃-20℃）=6.3×106
J
若这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，则
Q放=Q吸=6.3×106
J
由
Q放=mq
可知，完全燃烧煤气的质量是：
m′=Q放/q=6.3×106J/4.2×107J/kg=0.15kg．
17．压缩
不可再生
4.6×106
10.9
【解析】由图知道，此时汽油机的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；汽油是从石油中提炼出来的，石油是经过几百万年的演变形成的，所以汽油属于不可再生能源；0.1kg汽油完全燃烧放出的热量是：Q放=m汽油q=0.1kg×4.6×107
J/kg=4.6×106
J；由Q吸=cm△t=Q放知道，水升高的温度是：△t=Q吸/cm=4.6×106J/4.2×103J/(kg ℃)×100kg≈10.9℃.
18．答案见解析
【解析】用点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯中的酒精蒸汽会燃烧，化学能转化为内能，高温高压的燃气对外做功，内能转化为纸杯的机械能，所以纸杯就会“冲天”飞去；居家实验时，要注意安全，不能讲纸杯对准人或其他物体。
19．此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”．
【解析】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”．
20．不同
多
不变
热值
【解析】（1）由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木柴、焦炭、木炭放出的热量不同。
对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多。
（2）对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，比如对于焦炭
即放出热量与质量的比值不变。
物理学中用热值表示燃料的这一特性。
21．质量
甲丙
<
甲乙
>
2.4×104
1.2×106
小
燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收
【解析】（1）本实验甲与乙是比较不同燃料的热值，燃料燃烧放出的热量的多少是通过比较液体吸热时温度的变化来体现的。因此，要求液体的质量相同。甲与丙比较烧杯中两种液体的比热容大小，要求两种液体的质量也必须相同。
（2）比较两种液体的比热容，是在吸收热量、液体质量相同时，比较液体升高的温度；只有燃料质量相同、种类相同，才能保障放出的热量相同。因此，应该选择甲、丙两图进行比较。
液体初温相同，末温T甲>T乙>T丙，则吸收相同的热量，液体a升高的温度大，说明它的比热容小，故选<。
（3）比较燃料的热值，应该质量相同时，比较它们燃烧时放出热量的多少，而热量的多少是比较吸热物体升高的温度来体现的，要求吸热物体的质量与种类必须相同。所以应该选择甲、乙两图。
甲中温度计读数大，说明在甲中液体吸收的热量多，即甲燃料燃烧时放出的热量多。在质量相同时，完全燃烧时放出热量多的燃料的热值大，即燃料1的热值大，故选>。
（4）完全燃烧10g燃料1放出的热量为
Q=mq=10×10-3kg×2.4×106J/kg=2.4×104J
由Q吸=Q放可得，燃料1放出的热量为
cam1×(35-15)℃=m2×2.4×106J/kg
燃料2放出的热量为
cam1×(25-15)℃=m2×q2
联立两式可得
q2=1.2×106J/kg
因为燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收，所以测得的热值会偏小。
22．（1）1.4742×104J；（2）1.5×105J；（3）9.8%
【解析】解：（1）铜饰品吸收的热量
（2）酒精完全燃烧放出的热量
（3）酒精喷灯的效率为
答：（1）铜饰品吸收的热量是1.4742×104J；
（2）酒精完全燃烧放出的热量是1.5×105J；
（3）酒精喷灯的效率是9.8%。
23．(1)50kg；(2)6.3×106J；(3)0.225m3
【解析】(1)所用热水的质量为
(2)水从热水器中吸收热量为
(3)天然气完全燃烧释放热量为
需要消耗的天然气为
答：(1)所用热水的质量为50kg；(2)水从热水器中吸收热量为6.3×106J；(3)需要消耗多少0.225m3的天然气。
24．（1）15m/s；（2）0.4m2；（3）40%
【解析】（1）公交车行驶的平均速度：
v===54km/h；
（2）公交车满载时对地面的压力：
F=G=mg=8103kg10N/kg=8104N，
轮胎与地面接触的总面积：S===0.4m2；
（3）天然气燃烧放热：
Q放=Vq=2.7m34107J/m3=1.08108J，
公交车在10min内牵引力做功：
W=Pt=72103W10×60s=4.32×107J，
发动机的效率：===40．