第十四章 内能的利用 单元质量检测试卷 2021-2022学年人教版九年级物理（有解析）

第十四章 内能的利用 单元质量检测试卷
一、单选题
1．关于热机的效率，下列说法中正确的是（ ）
A．热机做的有用功越多，效率一定越高
B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D．热机做功越快，效率一定高
2．如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是：
A．25% B．40% C．75% D．35%
3．下图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丙、乙、丁 D．甲、丁、乙、丙
4．下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的是:
A．电池充电，电能转化为化学能 B．电动机工作，电能转化为机械能
C．暖瓶塞被热气弹开，机械能转化为内能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移
5．下列关于热现象的说法中正确的是
A．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多
B．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变
C．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
D．集中供暖采用热水循环，是利用了水的比热容较大的性质
6．下列说法中不正确的是
A．用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机效率
B．在热机的能量损失中，废气带走的能量最多
C．热机的效率高，说明在做功同样多的情况下，消耗的燃料少，可以节约能源，减少污染
D．使用热值高的燃料，可以提高热机效率
7．单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，需要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成．在①吸气冲程；②压缩冲程；③做功冲程；④排气冲程这四个冲程中，辅助冲程有
A．①② B．③④ C．①②④ D．①③④
8．一台四冲程内燃机转速为600转/分，则
A．每分钟内做功150次，共有600个冲程
B．每分钟内做功600次，共有1 200个冲程
C．每秒内做功20次，共有10个冲程
D．每秒内做功5次，共有20个冲程
9．如图所示，对于图片中所描述的过程，下列分析中正确的是
A．图甲，后玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少
C．图丙，为汽油机的吸气冲程
D．图丁，给冷水加热，冷水的分子运动减弱
10．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，它1s内做功的次数和完成的冲程数是
A．10次，40个冲程 B．20次，80个冲程
C．40次，80个冲程 D．80次，80个冲程
11．下列情况：①煤的燃烧；②工业废气的任意排放；③燃放鞭炮；④以汽油为燃料的汽车排放的尾气；⑤以氢气为燃料的新型燃气汽车排放的尾气．会引起空气污染的是（）
A．①④⑤
B．①②③
C．①②③④
D．①②③④⑤
12．A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA：QB=5：3，它们的热值之比qA：qB=2：3，则两种燃料的质量之比是
A．10：9 B．9：10 C．5：2 D．2：5
二、填空题
13．热机是各种将燃气或蒸汽的______能转化为______能的发动机，汽油机和柴油机统称为______。
14．一台汽油机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的热机效率为___________。若这台汽车消耗汽油1kg，则它做有用功为___________J。该汽油机的飞轮速度是2400r/min，则汽油机每秒钟对外做功___________次。（q汽油=4.6×107J/kg）
15．“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了天然气____较大的特性，而且使用天然气时对环境污染较小。天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值____（选填“变大”、“变小”或者“不变”）。若完全燃烧10m3的天然气，能放出______ J的热量（天然气的热值为8.4×107J/m3）。
16．蒸汽机、内燃机、电动机都是将各种形式的能量转化为 机械能,虽然效率各不相同,但能量都是_____ （选填“守 恒”或“不守恒”）的.蒸汽机依靠水沸腾时产生的大量蒸 汽带动,水的沸点受 _________的影响.两种常见 的内燃机中,效率较高的是______（选填“汽油机”或“柴 油机”）.
17．如图为我市某中学生在物理课外活动中制作的小船,他是利用燃烧的蜡烛加热易拉罐中的水来推动其前进的,易拉罐中的水是通过____来增大内能的,当水_____时产生大量的蒸汽从小孔中冲出,小船就能向前运动,这个过程中内能转化为 小船的_____能．
三、实验题
18．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量和初温也相同．
（1）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，是通过______来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”）．
（2）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择_____两图进行实验；需要的测量器材如图所示：还需秒表和_________；
②不同物质吸热的多少是通过_____________来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”）；
③如图丁所示，若液体a的温度曲线为A，液体b的温度曲线为B，且液体b的比热容是4.0×103 J/（kg·℃），液体a的比热容是_____J/（kg·℃）．
19．汽油机广泛应用于汽车作为动力机械，如图甲左是四冲程汽油机的吸气冲程示意图．
（1）请在图甲右中画出压缩冲程时，进气门，排气门开闭情况，曲轴的位置以及箭头表示活塞的运动情况．________
（2）四个冲程汽油机提供动力的冲程是________．
（3）常温下93号汽油的热值是4.6×107J/kg，如果汽车经过长途行驶后，油箱里汽油的质量变为原来的四分之一，此时汽油的热值为________．
（4）热机的效率是汽油机的性能的重要指标，减少各方面的能量损耗可以提高热机效率，请写出汽油机工作时的一种能量损失________．
四、计算题
20．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求：
（1）锅炉内的水吸收的热量是多少
（2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少
（3）此锅炉的效率是多少
21．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为，最大飞行高度达，最大航行速度达2.5倍声速（合），油箱最大容积为，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度 100 200 300 400 500
阻力
已知飞机使用的航空燃油密度，热值为。求：
（1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是多少焦？
（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以的速度巡航时，假设飞机将燃油耗尽，飞机能达到的最大航程可达千米，则飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是多少？
22．开发新能源，共创碧水蓝天。太阳能等新型能源的开发和利用是解决社会发展的能源危机、环境污染的必由之路。如图所示，是世界上最大的太阳能飞机，重达2.3吨，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为40km/h。假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为，g取10N/kg，求：
（1）飞机停在水平地面时对地面的压强大小。
（2）当飞机发动机的输出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小。
（3）若飞机发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的航空燃油完全燃烧时释放的能量？（航空燃油的热值取，密度取）
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参考答案
1．C
【解析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．功率是表示物体做功快慢的物理量．
（1）热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高；故选项A、B错误，C正确；
（2）热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故选项D错误；
【点评】
本题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别．
2．D
【解析】内燃机的效率是用来做有用功的那部分能量占总能量的比例，所以热机的效率为100%-25%-40%=35%；故应选D．
3．D
【解析】由甲图可知，进气门打开，活塞下行，所以是吸气冲程，故排除B；
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A、C；
故选D．
4．C
【解析】A．电池充电，消耗了电能，得到了化学能，因此将电能转化为化学能；说法正确；不符合题意；
B．电动机工作，消耗了电能，得到了机械能，因此将电能转化为机械能；说法正确；不符合题意；
C．暖瓶塞被热气弹开，消耗了内能，得到了机械能，故将内能转化为了机械能；说法错误；符合题意；
D．用热水袋取暖，是通过热传递的方式改变能量的，因此内能发生了转移，说法正确，不符合题意；
5．D
【解析】A．火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它的热值高，所以A错误．
B．0℃的水变成0℃的冰，属于凝固现象，需要放出热量，因此内能减小，故B错误．
C．汽油机的压缩冲程中，是机械能转化为内能，故C错误；
D．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以暖气中用水做传热介质；故D正确．
故选D．
6．D
【解析】A. 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机效率，故A正确；
B. 在热机的能量损失中，废气的温度依然很高，这部分浪费的能量最多，故B正确；
C. 热机的效率高，说明在做功同样多的情况下，消耗的燃料少，浪费的燃料更少，可以节约能源，减少污染，故C正确；
D. 热机效率与燃料的热值没有直接关系，且每一种热机只能使用固定的燃料，故D错误．
故选D．
7．C
【解析】在单缸四冲程汽油机的四个冲程中，做功冲程是独立完成的，即内能对外做功；
而吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是靠飞轮的惯性来完成的，称为辅助冲程。
故选：C。
8．D
【解析】内燃机转速为600r/min，是指1min飞轮转动600r，根据燃气对外做功一次，飞轮转动两周，经历四个冲程，所以燃气每分钟做功300次，共经历1200个冲程，或燃气每秒做功5次，共经历20个冲程．故选D.
9．B
【解析】A. 图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加；故A错误； B. 图乙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少；故B正确； C. 图丙，两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；故C错误； D. 分子运动的快慢与温度有关，给冷水加热，冷水的分子运动增强；故D错误．故选B.
10．A
【解析】四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则该飞轮每秒钟转20圈．因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以飞轮转20圈，共40个冲程，共做功10次．
故选A．
11．C
【解析】只要产生了有毒有害的气体，就会引起空气的污染；在煤的燃烧过程会释放有毒有害的气体，会引起空气污染；②工业废气的任意排放会直接引起空气的污染；③燃放鞭炮会释放有毒有害的气体，会引起空气污染；④以汽油为燃料的汽车排放的尾气会释放有毒有害的气体，会引起空气污染；⑤以氢气为燃料的新型燃气汽车排放的尾气不含有害气体，不会引起空气污染，故选C。
12．C
【解析】根据题意可以知道,,,
根据可以知道,
两种燃料的质量之比:.
所以C选项是正确的.
13．内 机械 内燃机
【解析】[1][2]各种将燃气或蒸汽的内能转化为机械能的发动机被称为热机。
[3]汽油机和柴油机都是燃料在汽缸内燃烧，统称为内燃机。
14．35% 1.61×107J 20
【解析】[1]各种能量损耗的总和占比是
25%+30%+10%=65%
所以有效利用的能量占比
100%-65%=35%
所以热机效率为35%。
[2]完全燃烧1kg汽油放出的热量为
Q=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J
则该内燃机对外做的有用功为
W有=ηQ =35%×4.6×107J=1.61×107J
[3]飞轮转速是2400r/min即40r/s，因一个工作循环转2圈，做功一次，所以每秒对外做功20次。
15．热值 不变 8.4×108
【解析】
【分析】
热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否充分燃烧等无关；根据天然气的体积，利用计算放出的热量。
【解析】天然气与其它燃料相比热值大，即完全燃烧同等体积或质量的燃料时，放出的热量更多，所以选择使用天然气；
热值是燃料的一种特性，与质量体积无关。当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变。
完全燃烧10m3的天然气，放出的热量为；
。
16．守恒 液面上方的气压 柴油机
【解析】
【分析】
根据能量守恒解答；液体沸点受气压的影响，气压越高，沸点越高；汽油机和柴油机两种内燃机中，由于柴油机的压缩比更高，效率更高一些。
【解析】能量在转移和转化的过程中，即不能凭空产生，也不能凭空消失，所以无论什么样的机器，虽然效率各不相同，但能量都是守恒的；
液体表面气压越高，液体的沸点就会越高，所以水的沸点受液面上方气压的影响；
两种常见的内燃机中，由于柴油机在压缩冲程中，压缩比更大，燃气产生的压强更大，效率更高一些。
17．热传递 汽化 机械
【解析】
【分析】
热传递可以改变物体的内能，使水的温度升高，达到沸点时，水沸腾产生大量水蒸气，小船是利用了力的作用是相互的原理来前进的。
【解析】加热易拉罐中的水，是通过热传递来增大水的内能；当水汽化(沸腾)时产生大量的水蒸气，当水蒸气从小孔冲出时，小船就向前运动，这是利用了力的作用是相互的，这一过程中，水蒸气的内能转化为小船的机械能。
18．甲、乙 温度计上升示数 甲、丙 天平 加热时间 2.0×103
【解析】（1）比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲乙两图进行实验；质量相同的加热物质，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过温度计示数来表示燃料放出热量的多少．
（2）比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，应选择甲、丙两图进行实验；因要测量温度的变化和控制不同物质质量相同及控制加热时间，测量温度的工具为温度计，测量质量的工具是天平，测时间的工具为秒表故需要的测量器材：温度计、天平及秒表；不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，A温度升高80 ℃用10分钟，B温度液体升高80 ℃用20分钟，升高相同的温度，B吸收热量是A的2倍，根据c＝，在质量和升高温度相同的情况下，比热容c与Q成正比，故液体A的比热容是cA＝×4.0×103 J/（kg·℃）＝2.0×103 J/（kg·℃）．
19． 做功 4.6107J/kg 废气带走相当一部分能量
【解析】(1) 压缩冲程时，两看门关闭，活塞向上运动压缩气体，故图如下：
（）做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，所以四个冲程汽油机提供动力的冲程是做功冲程．
（）热值是燃料的属性，与燃料的质量无关，所以质量减少后，汽油的热值不变，仍为．
（）汽油机工作时的能量损失有：废气带走相当一部分能量；散热带走相当一部分能量；克服摩擦也要损失一部分能量．
20．（1）6.3×107J；（2）2.04×108J；（3）30.9%
【解析】解：（1）锅炉内的水吸收的热量
Q吸=cm1(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×(100℃-25℃)=6.3×107J
（2）无烟煤完全燃烧放出的热量
Q放=m2q=6kg×3.4×107J/kg=2.04×108J
（3）锅炉的效率
答：（1）锅炉内的水吸收的热量为6.3×107J；
（2）无烟煤完全燃烧放出的热量为2.04×108J；
（3）此锅炉的效率是30.9%。
21．（1）；（2）；（3）
【解析】解：（1）完全燃烧燃油获得的能量为
（2）当飞机以的速度匀速巡航时，由题意得
飞机发动机的输出功率
（3）飞机能达到的最大航程的有用功为
则飞机发动机的效率
答：（1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是。
（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是。
（3）飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是。
22．（1）2.3×105Pa；（2）2×103N；（3）2.16×108J，7.2L
【解析】解：（1）飞机在水平地面，对地面的压力
F=G=mg=2.3×103kg×10N/kg=2.3×104N
飞机对地面的压强
（2）飞机的速度
v=108km/h=30m/s
发动机的牵引力
（3）发动机输出的能量为
W=Pt=60×103W×3600s=2.16×108J
航空燃油的质量
体积
答：（1）飞机停在水平地面时对地面的压强2.3×105Pa；
（2）发动机的牵引力2×103N；
（3）发动机输出的能量为2.16×108J，航空燃油体积7.2L。答案第1页，共2页
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