苏科版九年级物理12.4机械能与内能的相互转化习题（有解析）

苏科版九年级物理12.4机械能与内能的相互转化习题
一、单选题
利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观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
用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是
A. 水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B. 水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C. 软木塞是由于惯性冲出去的，与水蒸气的内能无关
D. 试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
甲、乙两种燃料，甲的质量是乙的倍，甲、乙完全燃烧后放出的热量之比为：，则甲、乙两种燃料的热值之比为
A. ： B. ： C. ： D. ：
汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是
A. 甲冲程是把机械能转化为内能 B. 乙冲程是排气冲程
C. 丙冲程是把机械能转化为内能 D. 丁冲程是吸气冲程
如图所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住塞得不太紧，加热使水沸腾后，塞子会喷射而出，在如图所示热机的四个冲程中，与该现象对应的是
A.
B.
C.
D.
关于热值和热机的效率，下列说法正确的是
A. 热机工作时，将内能转化为机械能越多，热机的效率越高
B. 使燃料燃烧得更充分，可以增大燃料的燃值
C. 使燃料燃烧得更充分，可以提高热机的效率
D. 尽量增大热机的功率，可以提高热机的效率
我国研究的吨级液氢、液氧运载火箭发动机试车成功，这将为我国今后发展卫星技术、高空探测和载人航天发挥重大作用。该发动机的燃料之所以采用液氢，主要是因为液氢具有
A. 较大的热值 B. 较大的比热容 C. 较高的沸点 D. 较高的燃点
下列说法中正确的是
A. 汽油机在做功冲程中，飞轮因惯性使活塞向下运动
B. 汽油机的吸气冲程只吸入空气
C. 汽油机在做功冲程中将机械能转化为内能
D. 汽油机具有运转速度快，体积小的特点
关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是
A. 在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B. 在压缩冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能
C. 在做功冲程，内能转化为机械能
D. 在排气冲程，进气门和排气门都打开
下列关于“热机”说法中，正确的是
A. 火箭发动机属于热机
B. 做功冲程将机械能转化为内能
C. 通过技术改进，热机的效率可达到
D. 热机常用水做冷却剂，因为水的沸点高
二、填空题
“长征六号”运载火箭，首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机．
煤油燃烧过程中，其热值大小 ．
火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭的推力达，这个力可举起质量为 的物体．取
燃气对火箭做功，燃气的内能会 填“增大”“减小”或“不变”．
质量为的水温度从升高到吸收的热量是________，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需________的煤气．水的比热容为，煤气的热值为
三、实验探究题
如图所示，甲、乙和丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是，烧杯内的液体质量和初温也相同。
比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过______选填“温度计的示数”或“加热时间”来反应的，实验过程中，加热时间相同，若液体中的温度计示数升高多，说明这种燃料的热值______选填“大”或“小”。
若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的仪器是______，因为燃料在实际使用过程中不能够完全燃烧，所以利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏______选填“大”或“小”。
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“适量”含义为______。
小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热如图甲，以探究水和煤油的吸热能力，
本实验需要用到天平这一测量工具，目的是_______________________
加热，水吸收的热量______填“大于”、“小于”或“等于”煤油吸收的热量．
根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象如图乙，由图象可知，煤油的比热容是_________【】
若本实验共消耗酒精，则这些酒精完全燃烧放出的热量是_____
答案和解析
1.【答案】
【解析】 解：为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑；因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可被水吸收，从而使相同质量的水温度发生变化，故可通过温度计的示数变化来比较燃料热值的大小
2.【答案】
【解析】解：水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能．
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了学生对热量公式的掌握和运用，代入比值时要细心，不要因颠倒出错。
知道两种燃料的热值和质量之比，利用燃料完全燃烧放热公式求这两种燃料完全燃烧放出的热量之比。
【解答】
解：由题意可知，，，根据可知：。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查了对内燃机四个冲程的判断以及涉及能量转化的两个冲程，要结合气门和活塞运动情况进行判断。
汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能。
【解答】
热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
A.甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故A正确；
B.乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故B正确；
C.丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，故C错误；
D.丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故D正确。
故选C。
5.【答案】
【解析】解：在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，把塞子会在水蒸气作用下喷射而出，是内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程。
而热机的做功冲程特点是两气门关闭，活塞下移，火花塞打火，由图可知，项是做功冲程；
故选：。
要解答本题需掌握：做功改变物体的内能，以及内燃机做功冲程的特点。
本题主要考查学生对：改变内能的方法，以及内燃机做功冲程的特点的理解和掌握。
6.【答案】
【解析】解：、热机效率是指有用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，输出的机械能多，热机效率不一定高，故A错误；
B、热值是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与燃料燃烧得是否充分无关，故B错误；
C、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机效率，故C正确；
D、功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机效率无关，故D错误。
故选：。
热机效率是指有用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，据此分析；
热值是指单位质量的某种物质完全燃烧放出的热量；热值是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与其他因素无关；
提高热机效率的途径有：使燃料充分燃烧、减少机械之间的摩擦、提高废气的利用率；
功率是表示物体做功的快慢的物理量。
本题考查了学生对热机效率概念的掌握，同时考查了功率的概念，属于基础题，难度不大。
7.【答案】
【解析】解：运载火箭发动机采用液氢做为燃料，原因是液氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液氢时，可以释放出更多的热量。
故选：。
某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它代表燃料的优劣。
本题考查学生对热值定义的掌握情况，知道热值是燃料的一种特性是本题的关键所在。
8.【答案】
【解析】解：
A、汽油机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，从而获得动力，故A错误；
B、汽油机的吸气冲程吸入空气和汽油的混合物，故B错误；
C、汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，故C错误；
D、汽油机具有运转速度快，体积小的特点，故D正确。
故选：。
汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是：吸气、压缩、做功、排气；
汽油机吸入的是汽油和空气的燃料混合物，而柴油机吸入的是空气；
汽油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；二是做功冲程中内能转化为机械能；
汽油机的体积较小，运转速度较快。
此题主要考查了内燃机的四个冲程及能量转化情况，是一道基础性题目。
9.【答案】
【解析】解：、四冲程汽油机，在吸气冲程，吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误；
、从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中，压缩冲程末与做功冲程中燃料燃烧，而燃料燃烧将化学能转化为内能，在做功冲程气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，故B错误，C正确；
D、排气冲程，进气门关闭，排气门都打开，活塞向上运动，故D错误。
故选：。
汽油机，在吸气冲程，吸入的是汽油和空气的混合物；
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，在压缩冲程中的能量转化是转化机械能为内能；
根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类。
考查了内燃机的四个冲程的特点，解决此题需要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答。
10.【答案】
【解析】解：、热机是把内能转化为机械能的装置，火箭属于热机，故A正确；
B、内燃机的做功冲程，将内能转化为机械能，故B错误；
C、无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到，故C错误；
D、热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，故D错误。
故选：。
热机是把内能转化为机械能的装置；
内燃机的做功冲程，将内能转化为机械能；
任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到；
因为水的比热容较大，常用来做冷却剂。
此题考查的是热机工作过程中能量的转化和效率问题。需要清楚的是：能量转移和转化的过程，一定伴随能量的损失，所以转移转化效率一定小于。
11.【答案】不变
减小
【解析】解：热值是燃料的一种属性，只与燃料种类有关，故在燃烧过程中，其热值不变．火箭起飞时， ，燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小
12.【答案】；
【解析】
【分析】
本题考查了吸热公式和的应用，注意利用好条件：煤气完全燃烧放出的热量。
知道水的质量、水的比热容、水温度初温和末温，利用吸热公式求出水吸收的热量；
由题意可知，煤气完全燃烧放出的热量，再根据求出燃烧煤气的质量。
【解答】
水吸收的热量：
；
由题意可知，煤气完全燃烧放出的热量：
，
由可得完全燃烧煤气的质量：
。
故答案为：；。
13.【答案】甲、乙 温度计示数 大 天平 小 所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水的量适合测量温度又不至于升温过慢或过快
【解析】解：比较不同燃料的燃烧值，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，故应选择甲乙两图进行实验，通过温度的变化来反映的；温度计示数变化越大，表明吸收的热量越多，即该燃料放出的热量多，热值大；
利用上述装置估测燃料的热值，要控制燃料的质量相等，需要用天平来测量；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收，使小于，依此计算出燃料的热值比真实值要偏小些；
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。
故答案为：甲、乙；温度计示数；大；天平；小；所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水的量适合测量温度又不至于升温过慢或过快。
燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，根据，为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，通过温度计的示数高低得出吸热大小，进而判断热值大小；
燃料完全燃烧放出热量的多少跟燃料的热值和质量有关，所以在设计实验时应使用控制变量法进行设计实验；
实验中燃料不能过少，所用水不要过多，否则影响实验。
此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小。
14.【答案】控制不同物质的质量相同
等于
【解析】
【分析】
我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法．
比较物质吸热能力的种方法：
使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量即比较加热时间，吸收热量多的吸热能力强
使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
由图乙知，升高相同的温度，水用的时间是煤油的倍，即吸收的热量是煤油的倍，根据在质量、升温相同的情况下，比热容与成正比，求出煤油的比热容；
已知质量和热值，根据求放出的热量。
本题比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比热公式、热值公式的应用，为热学中的重要实验。
【解答】
本实验需要用到天平这一测量工具，目的是：控制不同物质的质量相同；
加热，水吸收的热量等于煤油吸收的热量；
由图乙知，升高相同的温度，水用的时间是煤油的倍，即吸收的热量是煤油的倍，根据，在质量、升温相同的情况下，比热容与成正比，故煤油的比热容是：；
若本实验共消耗酒精，则这些酒精完全燃烧放出的热量是：
。
故答案为：控制不同物质的质量相同；等于；；。

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