第十四章 内能的利用练习2021-2022学年九年级物理人教版（含解析）

初中物理·人教版·九年级全一册——第十四章　内能的利用
满分:100分,限时:45分钟
一、选择题(每小题5分,共40分)
1.(2021广西贺州昭平期中)下列机械属于热机的是 (　　)
A.电动机　　　B.洗衣机
C.柴油机　　　D.滑轮组
2.(2019浙江温州龙湾一模)火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧,经喷管燃气向后高速喷出,从而获得向前的动力。下列内燃机四个冲程工作时,其原理跟火箭发动机燃烧室工作时原理一致的是 (　　)
图14-4-1
3.(2021吉林长春南关校级月考)小轿车已进入千家万户,以下关于小轿车的说法中正确的是 (　　)
A.四冲程汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
B.用水作为冷却剂是利用了水的比热容小的特性
C.汽油机和柴油机除了燃料不同,构造及工作过程均相同
D.汽油机的四个冲程中,只有做功冲程为汽车提供动力
4.(2021河北唐山乐亭期中)学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为不正确的是 (　　)
A.做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
B.物体放出热量,发生了能量的转移,其温度一定降低
C.水电站主要将机械能转化为电能
D.能量在转化和转移的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变
5.(2021四川雅安月考)某内燃机用来做有用功的那部分能量是损失的能量的四分之一,则此内燃机的效率是 (　　)
A.25%　　　B.20%　　　C.75%　　　D.30%
6.(2021河南周口淮阳校级期中)酒精的热值为3.0×107 J/kg,比热容为2.4×103 J/(kg·℃),以下说法正确的是　 (　　)
A.燃烧越充分,酒精的热值越大
B.质量越大,酒精的热值越大
C.温度越高,酒精的比热容越大
D.1 kg酒精温度升高1 ℃需要吸收2.4×103 J的热量
7.(2020江苏无锡惠山期中)生活中的“不变”常蕴含丰富的物理道理,下列有关“不变”的判断正确的是 (　　)
A.一瓶酒精燃烧一半前后——酒精热值不变
B.冰熔化成水——比热容不变
C.给铁块加热前后——内能不变
D.同一滑轮组提升不同的重物时——机械效率不变
8.(2020广东广州花都期中)表格中列出了某些物质的热值,下列判断正确的是 (　　)
酒精 3.0×107 J/kg 液氢 1.4×108 J/kg
焦炭 3.0×107 J/kg 煤气 3.9×107 J/m3
汽油 4.6×107 J/kg 沼气 1.9×107 J/m3
A.火箭利用液氢作为燃料,是因为它的热值较大
B.液态物质的热值比气态的大
C.2 kg焦炭的热值是1 kg焦炭的两倍
D.所有燃料的热值都是不相等的
二、填空题(每空2分,共26分)
9.(2020山东临沂郯城期中)某四冲程汽油机的飞轮的转速为3 600 r/min,则这台汽油机活塞在1 s内对外做功　　　　次,共完成了　　　　个冲程。
10.(2020江苏江阴期中)为了比较不同燃料燃烧放热能力的差异,小明设计了如图14-4-2甲、乙所示的两组对比实验,实验装置完全相同,燃料的质量,烧杯内水的初温、质量也都相同,实验中忽略热量的散失,设两种燃料燃烧时均匀放热。
(1)除了图中已经呈现的器材,还需要用到的测量工具是　　　　。
(2)将质量相等的燃料1和燃料2放入燃烧皿中,点燃后对质量、初温相同的水加热,燃烧相同的时间后发现燃料1加热的水温升得较高,由此　　　(选填“能”或“不能”)说明燃料1的热值较大。
　　　　　　 　甲　　　　　　　　　乙
图14-4-2
11.(2021四川雅安月考)导弹拦截系统是各国在军事领域着重研究的对象,拦截弹在云端过程中,是做曲线运动,燃料助推拦截弹,燃料的　　　　转化为内能,内能再转化为拦截弹的机械能。拦截弹在整个运动过程中,会受到空气的摩擦力,一部分机械能转化为　　　　消失了,但能量的总量是　　　　的(选填“变小”“不变”或“变大”)。
12.(2021河南濮阳镇平期中)如图14-4-3甲所示,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,水蒸气的　　　　能转化为塞子的机械能;图　　　　中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。汽油机工作时要产生大量的热通常采用水循环将热量带走,这是因为　　　　　　　　　　。
图14-4-3
13.(2021辽宁铁岭月考)如图14-4-4所示是四冲程汽油机工作过程中两个冲程的示意图,其中　　　　图是将机械能转化为内能,若单缸四冲程汽油机飞轮转速为3 000 r/min,则1 s对外做功　　　次,完成了　　　个冲程。
图14-4-4
三、实验探究题(12分)
14.(2020广西南宁西乡塘月考)某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图14-4-5所示的两套规格完全相同的装置,并每隔1分钟记录了杯中水的温度(见表)。
图14-4-5
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲图中水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙图中水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):先调整固定　　　　的位置,再调整固定　　　的位置。(均选填“A”或“B”)
(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和　　　　、　　　　。
(3)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是　　　　。(认为燃料均为完全燃烧)
(4)1 kg的菜籽油和2 kg的菜籽油的热值　　　　(选填“相同”或“不相同”),所以燃料的热值与燃料的质量　　　　(选填“有关”或“无关”)。
四、综合应用题(第15题10分,第16题12分,共22分)
15.(2021河南郑州金水校级期中)如图14-4-6所示,某新型SUV汽车在一平直公路上进行驾驶测试,以某一速度做匀速直线运动。在这段行驶中汽车共消耗汽油10 L,发动机的效率为30%,ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.5×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃),求:
(1)10 L汽油完全燃烧放出的热量;
(2)若发动机用于做有用功的那部分能量全部被水吸收,可使质量为250 kg、初温20 ℃的水温度升高到多少摄氏度 (气压为1个标准大气压)
(3)请你说出一种提高热机效率的方法。
图14-4-6
16.(2020河北唐山路南期中)2019年5月,我国某城市投放使用了一批氢燃料新能源公交车,氢燃料被认为是21世纪最理想的能源。[q氢=1.4×108 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)氢燃料具备哪些优点,可称为21世纪最理想的能源(写出两条即可)。
(2)求质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(3)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收,则水升高的温度是多少
一、选择题
1.答案　C　电动机、洗衣机是电能转化为机械能的装置,不属于热机,故A、B错误;柴油机是把内能转化成机械能的装置,属于热机,故C正确;滑轮组是简单的机械,不属于热机,故D错误。
2. 答案　A　火箭的喷气发动机工作时,燃料燃烧产生高温高压的气体,经喷管向后高速喷出,从而获得向前的动力,使火箭发射出去,燃料燃烧时将化学能转化为内能,然后再将内能转化为火箭的机械能;A图中两个气门关闭,活塞下行,为做功冲程,内能转化为机械能,故A正确;B图中排气门打开,活塞上行,为排气冲程,没有能量的转化,故B错误;C图中进气门打开,活塞下行,为吸气冲程,没有能量的转化,故C错误;D图中两个气门关闭,活塞上行,为压缩冲程,机械能转化为内能,故D错误。
3. 答案　D　四冲程汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能,故A错误;用水作为冷却剂是利用了水的比热容大的特性,故B错误;汽油机与柴油机除使用的燃料不同外,在构造上也不相同,故C错误;汽油机的四个冲程中,只有做功冲程为汽车提供动力,故D正确。
4. 答案　B　液体凝固成晶体过程中,放热,内能变小,但温度不变,故B错误。
5. 答案　B　由题意知,W有用=W损失,并且Q放=W有用+W损失,则内燃机的效率η=×100%=×100%=×100%=20%。故选B。
6. 答案　D　热值的大小与燃料的燃烧情况、燃料的质量无关,故A、B错误;比热容的大小与温度无关,故C错误;酒精的比热容为2.4×103 J/(kg·℃),它表示1 kg酒精温度升高1 ℃需要吸收2.4×103 J的热量,故D正确。
7. 答案　A　热值是燃料的一种特性,与燃料的质量、温度和体积无关,所以一瓶酒精用去一半,剩下酒精的热值不变,故A正确;冰熔化成水,由于水和冰的状态不同,则它们的比热容也不同,故B错误;物体的内能与温度有关,铁块的温度升高,其内能增加,故C错误;使用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,所做的有用功越大,额外功不变,则有用功在总功中所占的比例越大,即滑轮组的机械效率越高,故D错误。
8. 答案　A　火箭利用液氢作为燃料,是因为液氢具有较高的热值,故A正确;热值是燃料的一种特性,热值的大小与质量、状态等都没有关系,不同燃料的热值可能不同,也可能相同,故B、C、D错误。
二、填空题
9. 答案　30　120
解析　四冲程汽油机的飞轮转速为3 600 r/min,即飞轮每秒钟转60圈,完成120个冲程,对外做功30次。
10. 答案　(1)天平　(2)不能
解析　(1)实验中,要控制质量相同,故除了图中已经呈现的器材,还需要用到测量质量的工具——天平;(2)将质量相等的燃料1和燃料2放入燃烧皿中,由于不清楚两种燃料的燃烧情况,所以无法判定相同时间内放出热量的多少,就无法判定热值的大小。
11. 答案　化学能　内能　不变
解析　燃料具有化学能,在燃烧的过程中化学能转化为内能,然后内能转化为机械能,从而助推拦截弹;拦截弹在整个运动过程中,会受到空气的摩擦力,一部分机械能转化为内能,所以它的机械能是变小的;根据能量守恒定律可知,能量的总量是保持不变的。
12. 答案　内　丙　水的比热容比较大
解析　水蒸气对塞子做功,将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。图乙中进气门、排气门关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能;图丙中进气门、排气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能;汽油机的做功冲程与甲图实验过程中能量的转化是一致的;汽车的散热器用水作为冷却剂,是因为水的比热容比较大,在质量相同、升高的温度相同时,水可以吸收更多的热量。
13. 答案　甲　25　100
解析　甲图两气门都关闭,活塞上行,是压缩冲程,将机械能转化为内能;乙图两气门都关闭,活塞下行,是做功冲程,将内能转化为机械能;若汽油机飞轮转速是3 000 r/min,即此汽油机飞轮每秒钟转50圈,可完成100个冲程,对外做25次功。
三、实验探究题
14. 答案　(1)B　A　(2)水的质量　水的初温　(3)煤油　(4)相同　无关
解析　(1)为了利用火焰的外焰给烧杯充分加热,安装器材时需要先固定B的位置,然后再调整A的位置,并且注意温度计的玻璃泡不要碰到烧杯壁和烧杯底;
(2)为了保证实验的可靠性,需要控制水的质量和水的初温相同,并且热源的加热时间也要相同;
(3)分析表格数据可知,甲图中水的温度升高得较快,说明煤油的热值大;
(4)热值是燃料本身的一种特性,与燃料的种类有关,与质量无关,故1 kg的菜籽油和2 kg的菜籽油的热值是相同的。
四、综合应用题
15答案　(1)3.15×108 J　(2)100 ℃　(3)使燃料充分燃烧
解析　(1)由ρ=可得,汽油的质量m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103 kg/m3×10×10-3 m3=7 kg;
10 L汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=7 kg×4.5×107 J/kg=3.15×108 J;
(2)由η=可得,
W有=ηQ放=30%×3.15×108 J=9.45×107 J;
由Q=cmΔt可得,
水升高的温度
Δt===90 ℃,
t=90 ℃+20 ℃=110 ℃,
因为是在一个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,所以水温升高到100 ℃。
(3)要提高热机效率,可以采取的方法有使燃料充分燃烧、涂润滑油减小摩擦等。
16. 答案　(1)热值高　清洁无污染　(2)4.2×107 J
(3)50 ℃
解析　(1)氢燃料的优点有:热值高,且氢燃烧后不会污染环境;
(2)0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq氢=0.3 kg×1.4×108 J/kg=4.2×107 J;
(3)由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=4.2×107 J,
由Q吸=cmΔt得水升高的温度Δt===50 ℃。