第十二章 机械能和内能 综合测评卷（B卷） — 2021-2022学年苏科版物理九年级上学期（有解析）

第十二章 机械能和内能 综合测评卷（B卷）
一、单选题
1．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C．燃料不燃烧时，热值为0
D．燃料的热值与燃料燃烧时放出的热量和质量无关
2．家用太阳能热水器的晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2，已知在地球表面，晴天时垂直于太阳光的表面接收到的热辐射为，接收太阳能的效率为50%，散热损失为20%，要使水温上升18℃，需要时间为（　　）
A．3000s B．4000s C．5000s D．6000s
3．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A．B．C．D．
4．为了比较不同物质的吸热能力，某同学选用两个规格相同的烧杯，加入初温相同、质量相同的水和食用油，选用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，选用两个相同的温度计测量水和食用油的温度，并配备了秒表用来计时，实验装置如图甲、乙所示。根据实验数据绘制水和食用油的温度随时间变化的图像如图丙所示。则下列说法中正确的是（ ）
A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油温度变化相同
B．实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间长，所以吸热能力强
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强
5．用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体（不计热量损失）如图是A和B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A．A的比热容与B的比热容之比为2：1
B．A的比热容与B的比热容之比为2：3
C．都加热t时间，A和B吸收热量之比为1:2
D．A和B升高相同的温度，吸收热量之比为1:1
6．如图斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长是右端在N点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到位于P点的下方，则下列说法中正确的是（　　）
A．小物块从P向M运动过程中，机械能减小
B．小物块从P向M运动过程中，机械能增大
C．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最小
D．小物块从P向M运动过程中，动能减小
7．将60°C的铁块投入到40°C的水中，假设只有铁块与水之间发生能量交换，最终铁块与水的温度相同，则下列说法正确的是（　　）
A．热量从水传递到铁块 B．最终铁块和水共同温度为50°C
C．铁块具有的热量一定减小 D．铁块与水的总的内能不改变
8．如图所示，有一小球沿粗糙的曲面从A点出发运动到C点，再从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中B、D、F等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球在E点的动能为0
B．小球在B、D、F三点的重力势能相等
C．从A运动到C的过程，小球的动能转化为重力势能
D．从A运动到D的过程，小球的机械能不变
9．在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑 A、B 如图所示，若要判断哪一个圆斑是皮球从较高处落下形成的，下列分析排序合理的是（　　）
①球在和地面接触过程中动能转化成的弹性势能较大
②球的形变量较大，在地面上形成的圆斑较大
③球下落过程中重力势能转化为动能
④球在较高处具有较大的重力势能
⑤球在接触地面前具有较大的动能
A．④③⑤①② B．②④③⑤① C．②①⑤④③ D．④⑤③①②
10．如图甲所示，小明用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使它沿同一表面粗糙程度相同的水平木板滑动，如图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　）
A．木块两次具有的动能一样大 B．两次拉力对木块做功一样多
C．木块第一次受到的拉力较大 D．第一次拉力做功的功率较大
11．如图所示，一个物体沿粗糙的斜面匀速下滑，下滑过程中，下列判断正确的是（　　）
A．物体的重力势能减小，动能增加 B．物体的重力势能减小，机械能小
C．物体的动能转化为重力势能 D．物体的内能转化为机械能
12．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（　　）
①小轿车是将机械能转化为内能的机器
②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J
③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J
④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966N
A．①②③④均正确
B．只有①②③正确
C．只有②③④正确
D．只有②④正确
二、填空题
13．水的比热容为。质量为5千克的水温度升高20，吸收的热量为_______焦。若这些热量被质量为5千克的铜块吸收，则铜块升高的温度________20（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
14．2020 年 5 月 5 日，长征五号 B 运载火箭在海南文昌首飞成功，5月 8日，火箭搭载的新一代载人飞船试验船返回舱，在三把巨型降落伞牵制下于东风着陆场区平安着陆。该火箭使用的燃料主要是液态氢，若完全燃烧 0.5kg 的氢燃料，可放出的热量是_________J， 若这些热量有 84%被质量为 1.0×104kg 的水吸收，水的温度能够上升_________℃。由于与大气剧烈摩擦，返回舱在大气层中降落时会在舱表产生三千多度的高温，如同一个带着长尾的火球，但是舱的内部却是常温，这主要是返回舱表面涂有防热层，表层材料在高温升华时_________（选填“吸收”或“放出”）大量热量；降落伞的主要作用是让返回舱在减速落地前，重力势能______（选填增大、减小或不变，下同），动能________。[，]
15．湖南省素有“鱼米之乡”之称。种植的水稻是喜温植物，春季育秧时，通常傍晚向秧田灌水，早晨将水放出，以防霜冻。其中隐含的物理知识是水的_____较大，如果某秧田中有3000kg 的水，当水温度降低 5℃时，它放出___________J 的热量。[已知c水=4.2×10 3J/(kg·℃)]
16．图甲是某物质从液态变成固态的过中温度随时间变化的图像，图乙示意图形象反映两种物态下分子排列的特点。第1min时该物质分子的排列可能如图___________，2—4min过程温度不变，该物质的内能___________（填“增大”、“减少”或“不变”）。
17．如图所示，是某物质的凝固图像，第20min的内能_____（选填“大于”“小于”或“等于”）第10min的内能；若该物质是均匀放热，且质量不变，那么500g该液体从A点降温到B点，要放出______J的热量；从图像可以看出，该物质液态与固态的比热容之比为______。（常见物质比热容：水，酒精，水银）
三、实验题
18．小明为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图实验，让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，请结合实验回答下列问题：
（1）实验中通过______反映小球动能的大小；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度______（选填“越大”或“越小”）时，观察到弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关；
（2）为了研究动能大小是否和物体质量有关，应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下，这样做的目的是______；
（3）实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上，为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关，小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面（含斜面和平面）上，进行实验，而保证小球质量和高度______（选填“相同”或“不同”），发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大，在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小，因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关；
（4）小明在（3）实验所得结论基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回的越高，如果接触面光滑到没有摩擦，那么小球将______ ；
A．沿着斜面匀速直线运动 B．不能上升到初始高度，最终静止在平面上
C．上升到初始高度后静止 　　D．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动
（5）小明在（4）中用到一种科学方法，下面哪个定律或原理的得出用到了同一种方法______ 。
A．阿基米德原理 B．机械能守恒定律 C．牛顿第一定律
19．为了比较水和某液体的吸热能力，小君同学用图甲中两套完全相同的实验装置做实验，并将实验数据记录于下表中。
（1）加热液体过程中，某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度为_____℃；
（2）本实验中，用_____（选填“温度计示数变化”或“加热时间”）间接反映液体吸收热量的多少，这种方法通常称为“转换法”；分析表格中的数据可知，_____（选填“水”或“某液体”）的吸热能力较强。
物理量物质 质量/g 初始温度/ 加热时间/min 最终温度/℃
水 50 60 5 74
某液体 50 60 5 82
四、计算题
20．小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温为25℃的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热。[已知天然气的热值q=8.4×107J/m3，水的比热容 c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：
(1)烧开1L水，水需要吸收多少热量？
(2)若天然气炉具的效率是30%，则烧开1L水需要完全燃烧多少m3的天然气？
21．小明家新安装了一台容积为0.05m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温升高了20℃．问：
（1）在这4h内水吸收了多少热量？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？[水的比热容C水=4.2×103J/（kg ℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg]．
22．对城市生活垃圾的有效处理，是一项重要举措．收集的生活垃圾经过处理分成三类物质：一类是固体垃圾，经填埋、碾压、消毒、覆盖后恢复植被可供郊游、观光；一类是生活垃圾渗沥液．将渗沥液收集起来，用高压泵和压力管道输送到污水处理厂；一类是垃圾气体，其主要成份为甲烷（CH4），可将它收集起来加以利用，每千克生活垃圾经特殊处理后平均能产生0.07m3的垃圾气体，已知该气体的热值为6.0×107J/m3．
（1）这0.07m3的垃圾气体完全燃烧后产生的热量是多少？
（2）若将这些热量全部用来烧水，可使多少kg的水从5℃升高到100℃？
（3）若将这0.07m3垃圾气体完全燃烧后所产生热量的50%用来提起一质量为10吨的物体，能把该物体提高多少米？（g取10N/kg）
23．在一次研究性学习活动中,某课外活动兴趣小组对街上行驶的电动自行车和摩托车做了一个调查。下表中所列的是某品牌电动自行车和摩托车的部分技术参数:
电动自行车 摩托车
最高车速 ≤20km/h 最高车速 ≤90km/h
一次充电耗电量 0.6kWh 一次加油量 10L
一次充电连续行驶里程 50km 一次加油连续行驶里程 400km
电动机效率 75% 发动机效率 30%
最大骑行噪声 ≤62dB T行驶噪声 ≥90dB
(1)与摩托车相比,电动自行车有哪些优势 (说出两个方面)
(2)假设给电动自行车的蓄电池充电时,消耗的电能全部转化为蓄电池的化学能。那么,电动自行车每行驶1km电动机平均做的有用功大约是多少 当自行车以最高车速匀速行驶时,电动机的有用功率大约是多大
(3)摩托车每行驶1km大约要消耗多少能量 (汽油的密度:0.71×103kg/m3;汽油的热值:4.6×107J/kg;g取10N/kg)
参考答案
1．C
【解析】①小轿车是将内能转化为机械能的机器，故①错误；
②消耗汽油的体积
由可得，行驶100km消耗汽油的质量
这些汽油完全燃烧放出的热量
故②正确；
③根据可知用来驱动汽车做的有用功
故③正确；
④由得轿车的牵引力
又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力
故④正确。
故选C。
2．B
【解析】要使水温上升18℃需要吸收的热量
晒水箱1s吸收的热量
所以需要的时间
故选B。
3．C
【解析】A．进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故C符合题意；
D．排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
4．D
【解析】A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油吸收的热量相同，故A错误；
B．实验中用加热时间表示水和食用油吸收热量的多少，故B错误；
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间短，所以吸热能力弱，故C错误；
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】A．在时间t内，A、B吸收的热量相同，A的温度变化，B的温度变化，A、B的质量相同，由得，则
，
故A符合题意；
B．由A知，B不符合题意；
C．由图象可知，在时间t内，吸收的热量相同，故C不符合题意；
D．由图象可知，A、B升高相同的温度，加热B的时间短，则B吸收的热量较少，故D不符合题意．
6．A
【解析】AB．物块从P到N碰撞后返回到位于P点的下方，说明接触面粗糙，物块运动过程中克服摩擦力做功，则小物块从P向M运动过程中，机械能减小，故A正确、B错误；
C．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大限度，弹性势能最大，故C错误；
D．小物块从斜面上P点由静止滑下，说明小物块从P向M做加速运动，质量不变，速度增大，其动能增大，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】A．将60°C的铁块投入到40°C的水中，铁块放出热量，铁块的内能会减少，铁块的温度会降低，水吸收热量，内能增加，温度升高，热量从铁块传递到水，故A错误；
B．不知道铁块和水的质量，无法确定铁块和水的最终温度，故B错误；
C．热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故C错误；
D．假设只有铁块与水之间发生能量交换，能量没有损失，所以铁块与水的总的内能不改变，故D正确。
故选D。
8．B
【解析】A．小球在E点时，还有水平向右的速度，故动能不为0，故A错误；
B．小球在B、D、F三点的高度相等，故重力势能相等，故B正确；
C．从A运动到C的过程中，是小球的重力势能转化为动能，故C错误；
D．从A运动到D的过程，因为曲面是粗糙的，故机械能的一部分克服摩擦力做功，机械能减小，故D错误。
故选B。
9．A
【解析】皮球在高处具有较大的重力势能，球在下落的过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能；当球接触地面时，球会发生形变，球的动能转化为球的弹性势能；球的动能越大，转化成的弹性势能越大，则小球的形变越大，在地面上形成的圆斑较大。
综上所述，顺序为④③⑤①②，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
10．D
【解析】A．由图乙知，两次物体都做匀速直线运动，第一次物体的速度较大，所以第一次物体的动能较大，故A错误；
B．从图乙中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，由W=Fs可知，但是在没有指出是相同时间内，因此不能比较二者做功多少，故B错误；
C．由A分析知，接触面粗糙程度、受到的压力不变，木块两次受到的拉力相等，故C错误；
D．从图乙中可以看出第一次木块运动的速度较大，由功率的变形公式P=Fv可知，力F相同，第一次速度v大，所以功率大，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】物体在粗糙的斜面匀速下滑的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小；质量不变，速度不变，动能不变；下滑过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小；故ACD错误， B正确。故选B。
12．D
【解析】A．汽油的热值为4.6×107J/kg，说明完全燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量，故A错误；
B．根据
可知，放出的热量除了与热值q有关之外，还与燃料的质量、体积（气体燃料）有关，故B错误；
CD．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度和放出热量的多少均无关，故C错误，D正确。
故选D。
13．4.2×105 大于
【解析】[1]水吸收的热量为
[2]由可知，相同质量的水和铜块，吸收相等的热量时，因为铜的比热容小于水的比热容，所以铜块升高的温度大于水升高的温度，即铜块升高的温度大于20。
14．7×107 1.4 吸收 减小 减小
【解析】[1]0.5kg氢完全燃烧释放出的热量
[2]水吸收的热量
由得加热后水上升的温度
[3] 返回舱表面涂有防热层，表层材料在高温升华时吸收大量热量，从而保护了飞船。
[4][5] 返回舱在减速落地前，速度减小，动能减小，离地面越来越近，重力势能减小。
15．比热容
【解析】[1]水的比热容是常见物质中最大的；气温降低时，由于水的比热容比较大，在质量一定时，水可以放出更多的热量，从而保护秧苗。
[2]秧田中有3000kg 的水，当水温度降低5℃时，它放出热量为
16．a 减少
【解析】[1]从图像可以看出，固体放热，温度降低，继续放热，温度不变，说明这种物质是有一定的凝固点，则固态的该物质是晶体，即甲图描述的是一种晶体的凝固图像。由图像可知，0—2min是液态，液体分子排列较疏松没有固定的形状，故第1min时该物质分子的排列可能如图a。
[2]在2—4min是这种晶体的凝固过程，在此过程中虽然温度不变，但是在不断放热，内能减小。
17．小于
【解析】[1] 由图可知，该图像为晶体凝固图像，晶体凝固时，继续放热温度不变，所以第20min的内能小于第10min的内能。
[2]由图可知，该物质的凝固点为0℃，故该物质为水，从A点降温到B点物质状态为液态水，A点降温到B点，温度下降10℃，故放出的热量为
[3]由图可知，AB段为液态，CD段为固态；AB段和CD段放热时间相同，则放出热量相同； AB段温度下降10℃，CD段温度下降20℃，AB段和CD段物体质量不变，则
18．弹簧被压缩的程度 越大 使小球达到水平时速度相同 相同 D C
【解析】（1）[1]小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大。所以，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少。
[2]实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度越大时，小球达到水平面上的速度越大，弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关；
（2）[3]要研究动能大小与质量的关系，由控制变量法的应用可知：就要控制速度不变，让质量变化；速度是通过起始点的高度来控制的，所以要控制两球从同一高度滚下。
（3）[4]斜面实验中，小球从同一斜面的同一高度滚下，可以让小球到达水平面上时保持相同的初速度。
（4）[5]接触面越光滑小球被弹回的越高，由此推理，如果接触面光滑到没有摩擦，只有动能和势能相互转化，机械能保持不变，那么小球将能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动。故选D。
（5）[6]牛顿第一定律：水平面越光滑，对小车的阻力越小，小车运动得越远，小车的速度减小得越慢；由此推理，当水平面绝对光滑时，运动的小车受到的阻力为0，即小车在水平方向上不受力的作用时，小车将匀速直线运动下去；牛顿第一定律也是在实验和科学推理相结合的基础上得出的。故选C。
19．72 加热时间 水
【解析】（1）[1]由图乙中知，温度计的分度值为2℃，示数为72℃。
（2）[2][3]实验中，用加热时间间接反映液体吸收热量的多少；分析表格中的数据可知，相同质量的水和液体加热相同的时间，即吸收相同的热，水的温度变化较小，说明水的吸热能力较强。
20．(1)3.15×105J；(2)1.25×10-2m3
【解析】(1)由题意可知水的体积
V水=1L=1×10-3m3
水的质量
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
水吸收的热量
Q吸=c水m水（t－t0)= 4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃－25℃)= 3.15×105J
(2)由得
由得
答：(1) 水需要吸收3.15×105J热量；
(2) 需要完全燃烧1.25×10-2m3的天然气。
21．（1）4.2J （2）7kg
【解析】(1)太阳能热水器中的水质量：m=ρV=1×103kg/m3×0.5m3=500kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg ℃)×500kg×(40℃ 20℃)=4.2×107J；
(2)由η=×100%可得：
焦炭释放的热量：
Q放===2.1×108J，
∵Q放=mq，
∴需要焦炭的质量：m′===7kg，
22．（1）4.2×106J；（2）10.5kg；（3）21m．
【解析】（1）0.07m3垃圾气体完全燃烧后产生的热量：
Q放=qV=6×107J/m3×0.07m3=4.2×106J；
（2）由题知，水吸收的热量Q吸=Q放=4.2×106J，
由Q吸=cm△t得水的质量：
；
（3）由题知，对物体做的功：W=Q放η=4.2×106J×50%=2.1×106J，
由W=Gh=mgh得该物体提高的高度：
．
23．(1)噪声低,污染小(节能减排)。(2)180 W。(3)8.165×105 J。
【解析】(1)由表格可知电动自行车噪声低，污染小(节能减排)；
(2)充电一次做的总功： ，由得电动自行车行驶50km做的有用功为：W有=ηW总，所以电动自行车每行驶1km电动机平均做的有用功： ，
自行车的最高时速是20km/h,跑完50km需要时间： ，
所以当自行车以最高车速匀速行驶时，电动机的输出功率： ；
(3)由表格可知，摩托车每跑400km消耗汽油是10L，10L汽油产生的热量:
，
摩托车每行驶1km消耗的能量: .