第十四章 内能的利用 单元测试卷 2021 —2022学年 人教版物理九年级（有解析）

第十四章 内能的利用 单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示为四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为()
A． 甲丁乙丙
B． 甲乙丙丁
C． 丙乙丁甲
D． 丙丁乙甲
2.一种叫做“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的．只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　)
A． 化学能转化为电能
B． 内能转化为电能
C． 光能转化为电能
D． 机械能转化为电能
3.大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一．下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，不正确的是(　　)
―→―→―→
A． 核反应堆：核能转化为内能
B． 蒸汽轮机：内能转化为机械能
C． 发电机：电能转化为机械能
D． 电采暖：电能转化为内能
4.冲击钻是一种打孔的工具．工作时，钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔(如图所示)．冲击钻在工作的过程中(　　)
A． 只有电能和内能的转化
B． 只有电能和机械能的转化
C． 有电能、机械能和内能的转化
D． 没有机械能和内能的转化
5.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
6.如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为(　　)
A．η＝×100%
B．η＝×100%
C．η＝×100%
D．η＝×100%
7.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
8.利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过现察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小，为完成实验，要求(　　)
A． 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同
B． 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同
C． 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同
D． 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同
9.一台单缸4冲程柴油机飞轮的转速是1800 r/min，则柴油机每秒(　　)
A． 完成30个冲程，做功30次
B． 完成60个冲程，做功60次
C． 完成60个冲程，做功15次
D． 完成120个冲程，做功30次
10.关于能量的转移和转化，下列判断正确的是(　　)
A． 热量可以从低温物体转移到高温物体
B． 能量转移和转化没有方向性
C． 电取暧器辐射到房间里的热量可以再利用
D． 汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车
11.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能　②在做功冲程中，是内能转化为机械能　③只有做功冲程是燃气对外做功　④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是(　　)
A． 只有②③
B． 只有①②③
C． 只有②④
D． 只有①③
12.如图是四冲程汽油机工作的示意图，其中不是靠惯性完成的是(　　)
A．
B．
C．
D．
13.如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法不正确的是(　　)
A． 该冲程是内能转化为机械能的过程
B． 该图表示汽油机的压缩冲程．该冲程是将汽油和空气的混合物进行压缩
C． 该冲程中汽缸内气体温度升高，分子运动剧烈程度加剧
D． 该冲程中主要是通过做功的方式改变汽缸内物质的内能
14.如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．
15.汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是(　　)
A． 温度降低，内能增大
B． 温度不变，内能不变
C． 温度升高，内能增大
D． 温度降低，内能减小
二、填空题(共3小题)
16.现在智能手机的屏幕做的越来越大，同时也带来了需要频繁充电的烦恼．于是，一种叫做“充电宝”的便携式充电设备应运而生，平时空闲时，可以通过家中的插座将其充满电，这样等到出门在外、手机没电时，就可以用它给手机充电．如图， “充电宝”正在给一台手机充电，其中主要涉及到能量转化过程为：_________能→电能→___________能．
17.汽车刹车时，由于摩擦，汽车的机械能转化为地面、空气的______能，这些能量不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化、转移具有__________性．
18.如表中列出几种燃料的热值，单位是J、kg，我国航天事业用氢气作燃料是因为氢气的________大，放出2.8×108J热量需要完全燃烧________ kg氢气，相当于完全燃烧________ kg干木柴.
三、实验题(共3小题)
19.小明同学学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来探究煤油和酒精的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
(1)为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还需控制______相同、________相同．
(2)分析表中数据，煤油和酒精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酒精的热值，是否可行：_________.
20.在比较不同燃料热值的实验中，小明利用图示两套完全相同的实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片，同时点燃后对质量和初温相等的水加热，记录燃烧相同时间水升高的温度Δt.
(1)小明设计的方案存在明显的缺陷，请你帮他指出来．答：________，理由是：________.
(2)小华针对小明方案中的缺陷进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．答：________.
(3)小华按正确方法进行实验，发现用酒精作为燃料的水升高的温度Δt1是用纸作为燃料水升高的温度Δt2的2倍．由此，她能否得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论．答：________(能/不能)；简要说明理由________________．
21.如表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg.
为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，某同学设计了一个探究方案如下：
(1)实验时所选用燃料种类应________，质量应________．(选填“相同”或“不同”)
(2)若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同，水的质量要相等外，你认为还应保持________相同．
(3)通过比较________，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关．
四、计算题(共3小题)
22.小华家使用的天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能．小华尝试估测该热水器的热效率，以核对名牌上的数值是否准确．他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注水的体积达到40L的时候洗衣机会自动停止注水．已知当时自来水的温度是15 ℃，热水器输出热水的温度为40 ℃，注水前天然气表的示数是2365.89 m3，注水后变为2366.05 m3，天然气的热值为3.2×107J/m3.解决以下问题：(6分)
(1)注入洗衣机的水在热水器中所吸收的热量是多少J
(2)天然气热水器加热注入洗衣机里的水时，消耗了多少化学能？
(3)热水器的热效率？
23.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质．若某台以93号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示．表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比.
(1)汽车以120 km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车1 min内做的有用功是多少？
(2)汽车完成一个工作循环时，燃料完全燃烧放出的热量是多少？
(3)当汽车以120 km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？
24.下表是某品牌小轿车的一些技术参数．其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大．空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比．汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量．该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3,1 min内高温高压的燃气推动活塞做功2600次．请你计算发动机在最大功率工作时，
(1)1 min内做的有用功
(2)做一次功消耗汽油的质量
(3)发动机的效率
答案解析
1.【答案】A
【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．
由甲图可知，进气门打开，活塞下行，所以是吸气冲程，故排除C、D；
由丙图可知，排气门打开，活塞上行，是排气冲程，排在四个冲程的后面，所以排除B.
2.【答案】D
【解析】“挤压或拉伸”动作后，就会产生放电现象， 说明消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能．
3.【答案】C
【解析】A项，核反应堆，核能减少，内能增加，故核能转化为内能；B项，蒸汽轮机工作时，蒸汽冲击叶轮转动，内能转换为机械能；C项，发电机工作时，是机械能转化为电能；D项，电采暖：消耗电能，发出热量温度升高，是电能转化为内能．
4.【答案】C
【解析】(1)当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
(2)钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化．
5.【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．
6.【答案】B
【解析】由内燃机的能流图可以得到：
燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2,
所以内燃机的效率可表示为η＝×100%.
7.【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．
8.【答案】A
【解析】(1)该实验利用控制变量，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；(2)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，从而使相同质量的水温发生变化；所以可以通过温度计示数的变化(水升高的温度)来比较燃料热值的大小关系；通过以上分析可知，实验中要控制酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同，故A正确．
9.【答案】C
【解析】一个工作循环包括四个冲程，对外做功1次，活塞往复2次，曲轴(飞轮)转动2周．
由题知，飞轮每秒转数为：
n＝＝30 r，所以每秒钟完成了30×2＝60个冲程，对外做功15次．
10.【答案】A
【解析】A项，热量不可以自发的从低温物体转移到高温物体，在外界的影响下，热量可以从低温物体转移到高温物体，例如电冰箱在压缩机消耗电能的情况下，热量可以从低温物体转移到高温物体，故A正确．B项，能量转移和转化有方向性，故B错误；C项，电取暧器辐射到房间里的热量被人和房间吸收，不可以再利用，故C错误；D项，汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境中，无法再回收利用，因此不能驱动汽车，故D错误．
11.【答案】B
【解析】(1)汽油机四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故①②③正确；
(2)汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，故④错误．
12.【答案】B
【解析】汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能，压缩冲程是依靠飞轮的惯性完成的；二是做功冲程中内能转化为机械能．判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的．A项，图中的气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意；B项，图中的气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的冲程；符合题意；C项，图中的进气门关闭，排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意；D项，图中的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，所以是吸气冲程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意．
13.【答案】A
【解析】A项，图中，汽油机两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此机械能转化为内能，故A错误；B项，汽油机在吸气冲程中吸进汽油和空气的混合物，所以在压缩冲程中是将汽油和空气的混合物进行压缩压缩，故B正确；C项，压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，分子热运动变剧烈，故C正确；D项，压缩冲程压缩气体做功，所以是通过做功的方式改变物体的内能，故D正确．
14.【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．
15.【答案】D
【解析】汽油机在做功冲程中，汽油机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能会减小，气体的温度会降低．
16.【答案】化学　化学
【解析】“充电宝”给手机充电的时候，先是将储存的化学能转化为电能，手机再将电能转化为化学能储存在手机中.
17.【答案】内　方向
【解析】汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境中，无法再回收利用；摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，所以能量转化和转移具有方向性，这些内能不能自动地再次开动汽车．
18.【答案】热值　2　23.3
【解析】根据表格中数据可知氢气的热值大，且燃烧后对环境无污染；
由Q放＝mq得，氢气的质量：
m氢＝＝＝2 kg；
干木材的质量：
m干木柴＝＝＝23.3 kg.
19.【答案】(1)水的质量、燃料的质量　(2)煤油　(3)不可行
【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)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和酒精的热值，是不可行的，要控制质量相等，需要用天平来测量煤油和酒精的质量．
20.【答案】(1)不应比较相同时间内水升高的温度；不同燃料燃烧速度不一定相同，相同时间内消耗燃料质量不一定相等　(2)比较燃料完全燃尽后水升高的温度　(3)不能　两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收
【解析】(1)实验应燃烧相等质量的酒精与纸，比较水升高的温度，然后比较酒精与纸的热值大小，而不是用酒精与纸对水加热，比较相同时间内水升高的温度比较酒精与纸的热值大小；
(2)由(1)可知，实验时应：比较相同质量的酒精与纸完全燃尽后水升高的温度，根据水升高的温度比较酒精与纸的热值大小；
(3)用酒精与纸对水加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收，不能根据水升高的温度直接得出酒精的热值是纸的热值的两倍的结论．
21.【答案】(1)不同　相同　(2)燃料的燃烧装置　(3)水升高的温度
【解析】探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，应当选用不同的物质，实验中应用控制变量法，保证物质的质量相同．由Q＝qm公式可判断，哪种物质放出的热量多，升高的温度高的热值就大．
(1)探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，就应该选择种类不同，质量相同；
(2)若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了水的质量要相等外，还应使燃料在同一装置内燃烧．
(3)通过比较水温升高的多少，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关．
22.【答案】解：
(1)水的质量：
m＝ρV水＝1.0×103kg/m3×40×10－3m3＝40 kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃－15 ℃)＝4.2×106J；
(2)天然气释放的能量：
Q＝qv＝3.2×107J/m3×(2366.05 m3－2365.89 m3)＝5.12×106J；
(3)该热水器的热效率：
η＝×100%＝×100%≈82%.
【解析】(1)热水器加热过程中天然气释放的能量根据Q＝qv即可求出；
(2)直接根据Q＝cmΔt即可求出洗衣机中的水所吸收的热量；
(3)机械效率等于水吸收的热量与消耗总的能量之比．
23.【答案】解：(1)汽车以120 km/h速度匀速运动时，1 min中内做的有用功：
W有用＝Pt＝82.8×103W×60 s＝4.968×106J；
(2)1 min内汽油燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝ρVq＝1.3 kg/m3×4.6×107J/kg＝8.28×103J；
(3)发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝25%.
答：(1)汽车1 min内做的有用功是4.968×105J；
(2)燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J；
(3)发动机的效率是25%.
【解析】(1)已知发动机的最大功率，直接根据W＝Pt即可求出汽车1 min内做的有用功；
(2)根据m＝ρv算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量，再利用放热公式求出燃料放出的热量；
(3)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．
24.【答案】解：(1)1 min内做的有用功：W＝Pt＝7.5×104W×60 s＝4.5×106J.
(2)燃气的质量：m＝ρv＝1.35 kg/m3×1.8×10－3m3＝2.43×10－3kg,
因为空燃比是14∶1，所以燃油的质量是整个质量的，
做一次功消耗的汽油质量：2.43×10－3kg×＝1.62×10－4kg.
(3)1 min内汽油燃烧释放的热量：Q＝mq＝1.62×10－4kg×4.6×107J/kg×2600＝1.94×107J,
发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝23.2%.
答：(1)1 min内做的有用功为4.5×106J.
(2)做功一次消耗汽油的质量是1.62×10－4kg.
(3)发动机的效率是23.2%.
【解析】(1)根据公式W＝Pt进行计算，要注意把功率单位换算成W，把时间单位换算成s.
(2)根据m＝ρv算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量．
(3)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．