12.4机械能与内能的相互转化同步强化训练2021-2022学年苏科版九年级物理上册（含答案）

2021-2022学年苏科版九年级物理上
《12.4机械能与内能的相互转化》同步强化训练
（时间：90分钟 满分：100分）
一．选择题(每小题2分 共40分)
1.有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是(　　)
A． 工作中只有做功冲程把内能转化为机械能 B． 工作开始时要靠外力启动
C． 工作中压缩冲程是把内能转化为机械能 D． 每一个工作循环，燃气只做功一次
2.向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的热值与灯内原来的部分相比较(　　)
A． 变大 B． 不变 C． 变小 D． 无法确定
3.汽油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是(　　)
A．燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J的热量 B．完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J的热量
C． 完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J/kg的热量 D．1 kg汽油含有4.6×107J的热量
4.图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是(　　)
5.小明家最近开通了天然气，细心的小明发现，现在烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了，你觉得这是由于这两种燃料具有不同的(　　)
A． 质量 B． 比热容 C． 热值 D． 密度
6..关于四冲程内燃机，下面说法错误的是(　　)
A． 内燃机是利用内能来做功的机器 B． 在做功冲程，内能转化为机械能
C． 在压缩冲程，内能转化为机械能 D． 四个冲程依次为吸气、压缩、做功、排气冲程
7.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗为：木柴约 200 kg，烟煤约 80 kg，液化石油气约 30 kg，煤气约 60 kg，这四种燃料中哪一种燃料的热值最高(　　)
A． 液化石油气 B． 煤气 C． 烟煤 D． 木柴
8.下列现象中，属于内能转化为机械能的是(　　)
A． 用打气筒打气，气筒壁发热 B． 锯木头时，锯条发热
C． 用电熨斗烫衣服，电熨斗发热 D． 被点燃的冲天炮腾空而起
9.我国大多数家庭烧水做饭所需内能是通过燃料燃烧获得的．三明市计划将煤气改为天然气，如改造工程完成后，可以节省烧水做饭时间，这是因为天然气与煤气相比(　　)
A． 比热容高 B． 密度大 C． 热值高 D． 污染小
10．关于“热机”，下列说法中错误的是（　　）
A． 通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B． 减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C． 用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性
D． 严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
11．汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
12．下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是（　　）
　
A B C D
13．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是
（　　）
A． ①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B． ①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C． ①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D． ①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
14．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是（　　）
A． 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B． 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C． 在压縮冲程中，燃料混合物的温度升髙，内能增大
D． 汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
15．一台效率为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
16．为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104m2，年发电量3×106kW h．若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（　　）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
17．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（　　）
A． 甲的功率比乙的大 B． 甲做的功比乙的多
C． 甲消耗的柴油比乙的少 D． 甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
18．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　）
A．热机排出的尾气没有内能 B． 热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料 D． 热机的大量使用会造成环境污染
19．受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器．“上帝之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大．它攻击目标的巨大能量主要来源于（　　）
A．小型火箭助推动能 B． 与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能 D． 下落过程重力势能转化的动能
20．如图所示，物体沿斜面从顶端下滑至底端．在这过程中，物体的速度V、通过的距离S、机械能E和动能EK随时间t的变化如图所示，则错误的是（ ）
二．填空题( 共20分)
21.少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中高价销售,客户为了不上当,最恰当的方法是检测物理量中的　 　(选填“热值”“比热容”或“质量”)。
22.2021年10月16日我国神舟十三号发射升空,随后星箭分离,卫星被顺利送入预定转移轨道,发射取得圆满成功。“长征三号乙”运载火箭在起飞过程中发生的能量转化是　　能转化为　　能。
第22题图 第23题图 第25题图 第28题图
23.四冲程内燃机的工作过程由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成,如图所示是内燃机的　 　冲程,一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200 r/min,则汽油机每秒钟对外做功　 　次。
24.某汽油机的工作效率为 ,向外输出机械功为W,汽油的热值为q,若汽油在汽缸里完全燃烧,则需要消耗汽油的质量为 　(用字母表示)。
25.如图是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图,从图中可看出A燃料的热值　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)B燃料的热值。
26.柴油机能将燃烧的化学能转化为机器的机械能,很多卡车上都装有柴油机。现有一辆卡车,油箱里的柴油完全燃烧放出7.5×108 J的热量,但损失了4.5×108 J的热量,则它的热机效率是　 　。
27.用天然气烧水,水烧开后,壶盖不断向上跳动,此过程中能量转化与四冲程汽油机的　　冲程的能量转化相同;若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收,在标准大气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾,需完全燃烧　　m3天然气[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/m3]。
28.一位同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请你根据给出的信息，计算该内燃机的效率为________至________．
29.为了实现国家的可持续发展，我国采用了“西电东送，西气东输，北煤南运”的战略，从物理学的角度其实质就是输送___能量________．从2007年开始国家就采取“关停小火电”措施节能减排，减少二氧化碳的排放，这样做能控制___温室_____效应的加剧．
30.热机的工作原理：燃料燃烧使________能转化为________能，________能通过________转化为________能；在热机里，常见的热机一般都有________个冲程．
三．解答题(共40分)
31.（6分）小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
(1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)．
(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)．
32.（7分）物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领，应选________两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较________．
(3)为了比较不同燃料的热值应选________两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值________．
第32题图 第33题图
33.（6分）小明学习了燃料的热值知识后，自己设计了一个实验来比较煤油和菜子油的热值．他实验时组装了如图的装置，并且每隔1分钟记录了杯中水的温度．
(1)为了保证实验结论的可靠，小明在实验时应控制两套装置中相同的物理量有________．
(2)小明在实验前用天平测出了烧杯中水的质量及油灯中燃料的质量，并由记录的数据计算出了水吸收的热量，进而算出了煤油和菜子油的热值，你认为他所计算的燃料的热值可靠吗？为什么？
(3)小红提出，该实验在取燃料和水时都要注意适量，否则不利于得出实验结论．你认为，小红的“适量”含义为________．
34.（6分）国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零，瑞士“阳光动力号”太阳能飞机(如图)在这方面作出了大胆的尝试．该飞机的机翼承载200 m2的光伏电池面板，太阳辐射功率约为1.44×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1 h内辐射到1 m2面积上的太阳能)请解答：
(1)若飞机每天接受光照的时间为10 h，光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦？
(2) 用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油，每月(按30天)可节约航空燃油多少千克？(假设航空燃油完全燃烧，航空燃油的热值q＝4.32×107J/kg)
35.（9分）小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60 ℃的热水100 kg.她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器．
(1)若这台热水器夏天平均每天可将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，这些水吸收的热量为多少？
(2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？(液化石油气的热值为8.0×107J/kg)
(3)请你说出使用太阳能热水器的优点．(至少说出一点)
36．（6分）阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力．17世纪，人类发明了热机．最早的热机是蒸汽机．在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功．原始的蒸汽机不便于使用……
交通运输的发展迫切需要轻便的热机．于是，内燃机应运而生．内燃机分为汽油机、柴油机两大类．汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的．内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……
早期的飞机是由内燃机提供动力的．从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力．在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次＿＿＿＿（选填“增大”或“减小”）．
（2）在结构上汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是＿＿＿＿．
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为＿＿＿＿．
教师样卷
一．选择题(每小题2分 共40分)
1.有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是(　　)
A． 工作中只有做功冲程把内能转化为机械能 B． 工作开始时要靠外力启动
C． 工作中压缩冲程是把内能转化为机械能 D． 每一个工作循环，燃气只做功一次
【答案】C【解析】四冲程内燃机一个工作循环由四个冲程包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成完成一个循环只做一次功；在内燃机的四个冲程中，压缩冲程活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，在开始启动时需要外界动力．故A、B、D正确；C错误．
2.向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的热值与灯内原来的部分相比较(　　)
A． 变大 B． 不变 C． 变小 D． 无法确定
【答案】B【解析】向酒精灯内添加适量酒精后，酒精的质量增加，但是燃料的热值与质量无关，热值不变．
3.汽油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是(　　)
A．燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J的热量 B．完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J的热量
C． 完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107J/kg的热量 D．1 kg汽油含有4.6×107J的热量
【答案】B【解析】汽油的热值是4.6×107J/kg，它表示的物理意义是：1 kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J，故A、C、D错误，B正确．
4.图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是(　　)
A．B．C．D．
【答案】D【解析】在内燃机的四个冲程中，进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上运动，做功冲程中活塞向下运动；一个气阀打开，另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程，而在吸气冲程中活塞向下运动，排气冲程中活塞向上运动．A项，进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；B项，排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，故B不符合题意；C项，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C不符合题意；D项，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故D符合题意．
5.小明家最近开通了天然气，细心的小明发现，现在烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了，你觉得这是由于这两种燃料具有不同的(　　)
A． 质量 B． 比热容 C． 热值 D． 密度
【答案】C【解析】烧开一壶水，用天然气比用液化气的时间少了，说明燃料放出一样多的热量时，所用天然气的质量较少，或相同质量的天然气和液化气，完全燃烧时，天然气能够放出更多的热量，表明天然气的热值大．
6..关于四冲程内燃机，下面说法错误的是(　　)
A． 内燃机是利用内能来做功的机器 B． 在做功冲程，内能转化为机械能
C． 在压缩冲程，内能转化为机械能 D． 四个冲程依次为吸气、压缩、做功、排气冲程
【答案】C【解析】内燃机是利用内能来做功的机器；四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程；四个冲程中的能量转化情况：吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．A项，内燃机是利用内能来做功的机器，故A正确；B项，做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故B正确；C项，压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能，故C错误；D项，内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，故D正确．
7.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗为：木柴约 200 kg，烟煤约 80 kg，液化石油气约 30 kg，煤气约 60 kg，这四种燃料中哪一种燃料的热值最高(　　)
A． 液化石油气 B． 煤气 C． 烟煤 D． 木柴
【答案】A【解析】四口之家使用燃料放出的热量是一定的，放出热量相同的条件下，根据公式：q＝可知，燃烧的质量越少，热值越大．由题意知，需要的液化石油气30 kg，是最少的，故液化石油气的热值最大．
8.下列现象中，属于内能转化为机械能的是(　　)
A． 用打气筒打气，气筒壁发热 B． 锯木头时，锯条发热
C． 用电熨斗烫衣服，电熨斗发热 D． 被点燃的冲天炮腾空而起
【答案】D【解析】A项，筒壁发热，就是内能增加的具体表现．内能的增加表示其他形式的能转化成了内能，而打气时克服筒壁之间的摩擦做功，所以是机械能转化为内能．B项，锯木头时克服木头与锯条之间的摩擦做功，使锯条的内能增加，温度升高，机械能转化为内能．C项，用电熨斗烫衣服要消耗电能，电熨斗发热说明电熨斗的内能增加，所以是电能转化为内能．D项，被点燃的冲天炮燃烧火药产生大量的热，腾空而起是燃烧火药产生的推动力，所以是火药的内能转化成了冲天炮的机械能
9.我国大多数家庭烧水做饭所需内能是通过燃料燃烧获得的．三明市计划将煤气改为天然气，如改造工程完成后，可以节省烧水做饭时间，这是因为天然气与煤气相比(　　)
A． 比热容高 B． 密度大 C． 热值高 D． 污染小
【答案】C【解析】天然气与煤气相比，其优点之一是天然气的热值较大，完全燃烧相同质量的天然气和煤气，天然气放出的热量多，可以节省烧水做饭时间．
10．关于“热机”，下列说法中错误的是（　　）
A． 通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B． 减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C． 用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性
D． 严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
【答案】A【解析】A、使用热机不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功，效率不可能达到100%，所以A是错误的；B、“绿色出行”可以减少热机工作时的二氧化碳和热量的排放，是减少城市热岛效应的措施之一就是所以B是正确的；C、水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，所以C是正确的；D、水凝固时体积变大，就会胀坏水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正确的．故选A．
11．汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C【解析】汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程．压缩冲程活塞向下运动，压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能；做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，是将内能转化为机械能的过程，带动曲轴转动，对外提供动力．
故选C．
12．下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是（　　）
　
A B C D
【答案】B【解析】在汽油机的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，内能转化为机械能的是做功冲程，该冲程让汽车获得动力：A图：进气门打开，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意；B图：气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；C图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；D图：排气门打开，活塞向上运行，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意．故选B．
13．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是
（　　）
A． ①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B． ①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C． ①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D． ①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
【答案】D【解析】热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，使气体内能增大，燃料燃烧产生高温高压的燃气，机械能转化为内能；做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能．
故选D．　
14．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是（　　）
A． 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B． 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C． 在压縮冲程中，燃料混合物的温度升髙，内能增大
D． 汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
【答案】C【解析】A、由Q放=mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A错；B、以天然气为燃料时，仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不能达到100%，故B错；C、在压縮冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升髙、内能增大，故C正确；D、使用天然气作燃料的目的是对环境污染、成本低，故D错．故选C．
15．一台效率为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
【答案】B【解析】∵η=，∴柴油机工作消耗的总能量（柴油完全燃烧放出的热量）
Q放===8.6×107J；∵Q放=mq，∴消耗柴油的质量：m===2kg．故选B．
16．为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104m2，年发电量3×106kW h．若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（　　）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
【答案】D【解析】由题知，利用太阳能年发电量W=3×106kW h=3×106×3.6×106J=1.08×1013J
∵mq×30%=W=1.08×1013J，∴用火力发电需要煤炭：，即：每年可节约煤炭1.2×106kg．故选D．
17．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（　　）
A． 甲的功率比乙的大 B． 甲做的功比乙的多
C． 甲消耗的柴油比乙的少 D． 甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
【答案】D【解析】甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，所以D正确；功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是两个完全不同的概念，所以A错误；B、选项中，甲做功多，比值不一定大，所以B错误；C选项犯了同样的错误，消耗柴油少，用来做有用功的能量与消耗的总能量之比不一定大，所以C错误．故选D．
18．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　）
A．热机排出的尾气没有内能 B． 热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料 D． 热机的大量使用会造成环境污染
【答案】D【解析】解：A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；B、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，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的．故选D．
19．受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器．“上帝之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大．它攻击目标的巨大能量主要来源于（　　）
A．小型火箭助推动能 B． 与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能 D． 下落过程重力势能转化的动能
【答案】D【解析】“上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小，但它的速度越来越快，因此动能越来越大，在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破坏力就越强．故选D．
20．如图所示，物体沿斜面从顶端下滑至底端．在这过程中，物体的速度V、通过的距离S、机械能E和动能EK随时间t的变化如图所示，则错误的是
【答案】C
二．填空题( 共20分)
21.少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中高价销售,客户为了不上当,最恰当的方法是检测物理量中的　热值　(选填“热值”“比热容”或“质量”)。
22.2021年10月16日我国神舟十三号发射升空,随后星箭分离,卫星被顺利送入预定转移轨道,发射取得圆满成功。“长征三号乙”运载火箭在起飞过程中发生的能量转化是　内　能转化为　机械　能。
第22题图 第23题图 第25题图 第28题图
23.四冲程内燃机的工作过程由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成,如图所示是内燃机的　排气　冲程,一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200 r/min,则汽油机每秒钟对外做功　10　次。
24.某汽油机的工作效率为 ,向外输出机械功为W,汽油的热值为q,若汽油在汽缸里完全燃烧,则需要消耗汽油的质量为 　(用字母表示)。
25.如图是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图,从图中可看出A燃料的热值　小于　(选填“大于”“小于”或“等于”)B燃料的热值。
26.柴油机能将燃烧的化学能转化为机器的机械能,很多卡车上都装有柴油机。现有一辆卡车,油箱里的柴油完全燃烧放出7.5×108 J的热量,但损失了4.5×108 J的热量,则它的热机效率是　40%　。
27.用天然气烧水,水烧开后,壶盖不断向上跳动,此过程中能量转化与四冲程汽油机的　做功　冲程的能量转化相同;若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收,在标准大气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾,需完全燃烧　0.084　m3天然气[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/m3]。
28.一位同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请你根据给出的信息，计算该内燃机的效率为___24%_____至__30%______．
【解析】当损失的各种能量在总能量中占的百分比最大时，该内燃机的效率最低．即为：100%－35%－32%－9%＝24%.
当损失的各种能量在总能量中占的百分比最小时，该内燃机的效率最高．即为：100%－33%－30%－7%＝30%.
29.为了实现国家的可持续发展，我国采用了“西电东送，西气东输，北煤南运”的战略，从物理学的角度其实质就是输送___能量________．从2007年开始国家就采取“关停小火电”措施节能减排，减少二氧化碳的排放，这样做能控制___温室_____效应的加剧．
【解析】发电有多种形式，有水力发电，火力发电，太阳能发电、风力发电、核电站等．我国西部水力资源丰富，利用水力发电，为了实现国家的可持续发展，我国采用了“西电东送，西气东输，北煤南运”的战略，从物理学的角度其实质就是输送能量．火力发电，利用煤的内能转化为电能，而烧煤增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应．
30.热机的工作原理：燃料燃烧使________能转化为________能，________能通过________转化为________能；在热机里，常见的热机一般都有________个冲程．
【答案】化学　内　内　做功　机械　四 【解析】热机是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能；在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，内能减少、转化成活塞的机械能．常见的热机一般都有四个工作冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程．
三．解答题(共40分)
31.（6分）小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
(1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)．
(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)．
【答案】(1)质量　相等　(2)煤油　(3)天平　偏小　燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸 【解析】(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等．(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大．(3)实验中，要控制质量相等，所以需要用天平来测量物质的质量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些．
32.（7分）物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领，应选________两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较________．
(3)为了比较不同燃料的热值应选________两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值________．
【答案】(1)甲、丙　(2)小　(3)甲乙　大【解析】(1)要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，相同时间吸收的热量相同，所以选择甲丙；(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50 ℃，加热时间较短的液体比热容较小；(3)甲、乙两图，被加热的物质相同，燃料的种类不同，通过温度计的变化可以比较不同燃料的热值；实验过程中，加热时间相同，若浸在液体中的温度计示数升高多，说明这种燃料的热值大．
第32题图 第33题图
33.（6分）小明学习了燃料的热值知识后，自己设计了一个实验来比较煤油和菜子油的热值．他实验时组装了如图的装置，并且每隔1分钟记录了杯中水的温度．
(1)为了保证实验结论的可靠，小明在实验时应控制两套装置中相同的物理量有________．
(2)小明在实验前用天平测出了烧杯中水的质量及油灯中燃料的质量，并由记录的数据计算出了水吸收的热量，进而算出了煤油和菜子油的热值，你认为他所计算的燃料的热值可靠吗？为什么？
(3)小红提出，该实验在取燃料和水时都要注意适量，否则不利于得出实验结论．你认为，小红的“适量”含义为________．
【答案】(1)水的质量相同、烧杯相同和水的初温相同　(2)不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失　(3)所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水适合测量温度又不至于升温过慢 【解析】(1)为了保证实验的可靠性，需要控制水的质量相同、烧杯相同和水的初温相同；(2)因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠；(3)该实验在取燃料和水时都要注意适量，其中“适量”含义是：所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水适合测量温度又不至于升温过慢；所用水不宜过多或过少，过多时，加热时间过长，升温慢；过少升温过快，不易测量温度，都对实验不利．
34.（6分）国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零，瑞士“阳光动力号”太阳能飞机(如图)在这方面作出了大胆的尝试．该飞机的机翼承载200 m2的光伏电池面板，太阳辐射功率约为1.44×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1 h内辐射到1 m2面积上的太阳能)请解答：
(1)若飞机每天接受光照的时间为10 h，光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦？
(2) 用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油，每月(按30天)可节约航空燃油多少千克？(假设航空燃油完全燃烧，航空燃油的热值q＝4.32×107J/kg)
【答案】解：(1)每天接收的太阳能：E＝PSt＝1.44×106J/(m2·h)×200 m2×10 h＝2.88×109J，
(2)每月航空燃油完全燃烧放出的热量：Q放＝30E＝30×2.88×109J＝8.64×1010J，由Q＝mq得：节约航空燃油的质量：m＝＝＝2 000 kg.答：(1)光伏电池面板每天接受的太阳能E为2.88×109J(2)可节约的航空燃油2000 kg.
35.（9分）小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60 ℃的热水100 kg.她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器．
(1)若这台热水器夏天平均每天可将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，这些水吸收的热量为多少？
(2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？(液化石油气的热值为8.0×107J/kg)
(3)请你说出使用太阳能热水器的优点．(至少说出一点)
【答案】解：(1)水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×107J；(2)∵Q吸＝Q放×70%,∴Q放＝＝＝2.4×107J,又∵Q放＝m气q气，∴m气＝＝＝0.3 kg.(3)太阳能热水器是将太阳能转化为内能，被水吸收，温度升高，供人使用，对环境无污染．答：(1)水吸收的热量为1.68×107J；(2)平均每天可节约液化石油气0.3千克；(3)对环境无污染．
36．（6分）阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力．17世纪，人类发明了热机．最早的热机是蒸汽机．在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功．原始的蒸汽机不便于使用……
交通运输的发展迫切需要轻便的热机．于是，内燃机应运而生．内燃机分为汽油机、柴油机两大类．汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的．内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……
早期的飞机是由内燃机提供动力的．从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力．在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次＿＿＿＿（选填“增大”或“减小”）．
（2）在结构上汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是＿＿＿＿．
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为＿＿＿＿．
【答案】（1）减小 （2）火花塞 （3）机械能
A
B
C
D
A
B
C
D