第十四章 内能的利用测试卷——2021—2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

第十四章 内能的利用 测试卷
一、单选题(共15小题)
1.在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的．在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是(　　)
A． 机械能一定守恒
B． 各种形式的能都守恒
C． 各种形式的能量的总和一定守恒
D． 内能一定守恒
2.如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值大小关系是(　　)
A．qA＜qB
B．qA＝qB
C．qA＞qB
D． 无法比较
3.如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是( )　
A． 该冲程是压缩冲程
B． 该冲程中活塞向上运动
C． 该冲程是内能转化为机械能的过程
D． 该冲程是机械能转化为内能的过程
4.如图所示试管中装有水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾后，小叶轮转动，下列说法正确的是(　　)
A． 小叶轮的转动是热传递的结果
B． 小叶轮的转动是内能转化为机械能
C． 小叶轮的转动是机械能转化为内能
D． 内燃机中的压缩冲程与此相同
5.为了提高热机的效率，你认为下列方法无效的是(　　)
A． 设法有效利用尾气中带走的那部分热量
B． 经常对热机进行保养和润滑以减小各种摩擦
C． 使燃料尽量充分燃烧提高燃料的利用率
D． 更换热值更高的燃料
6.如图所示的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述，正确的是(　　)
A．货物被举高后内能增加了
B．列车进站速度减小后内能增加
C．握力计被握扁后其弹性势能减小
D．飞机升空后高度增加内能变大
7.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
8.以下四幅图中，关于能量转化说法错误的是(　　)
A． 图甲所示，过山车向下运动时是重力势能转化为动能
B． 图乙所示，水电站将水的机械能转化为电能
C． 图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能
D． 图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能
9.据中央电视台新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星．发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的(　　)
A． 热值大
B． 比热容大
C． 密度大
D． 以上说法都不正确
10.燃烧甲、乙两种燃料，甲放出的热量比乙多，则(　　)
A． 甲的质量一定大
B． 甲的热值一定大
C． 甲的比热容一定大
D． 条件不足无法判断
11.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
12.如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是(　　)
A．自行车
B．轮船
C．卡车
D．飞机
13.下列实例中能量发生了转化的是(　　)
A． 壶中的水吸热升温
B． 电饭锅通电发热
C． 抱着热水袋取暖
D． 人在阳光照射下感到热
14.四冲程内燃机工作的共同特点错误的是(　　)
A． 都有燃料进入汽缸
B． 将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质，使工作物质受热膨胀，对外作功
C． 都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能
D． 一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
15.某机器的能量流向图如图所示，据此推测该机器可能是(　　)
A． 热机
B． 电动机
C． 发电机
D． 电热水器
二、填空题(共3小题)
16.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到．则干木柴的热值为________ J/Kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将________．(选填“变大”“变小”或“不变”)
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.如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程．
三、实验题(共3小题)
19.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)．
(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(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水的__________、____________.
(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___________________．(假设煤油和菜籽油的燃烧速度相同)
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm(t－t0)计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值．你认为他的计算结果是______的(选填“可靠”或“不可靠”)，原因是：_____________________________.
20.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)．
(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(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水的__________、____________.
(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___________________．(假设煤油和菜籽油的燃烧速度相同)
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm(t－t0)计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值．你认为他的计算结果是______的(选填“可靠”或“不可靠”)，原因是：_____________________________.
21.物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领，应选________两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较________．
(3)为了比较不同燃料的热值应选________两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值________．
四、计算题(共3小题)
22.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
23.10升天然气完全燃烧放出的热量是多少？ (天然气的热值q为7.5×107J/m3)
24.一辆小汽车以108 km/h的速度在水平路面上匀速行驶了6.9 min，已知汽车的质量是1400 kg，汽车受到的阻力是汽车重力的0.05倍，汽车在这段时间内消耗了0.63 kg汽油，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，g取10 N/kg，试求汽车发动机的：
(1)牵引力；(2)功率；(3)效率．
答案解析
1.【答案】C
【解析】各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的．因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒，故C选项说法正确．
2.【答案】C
【解析】根据图象可知，燃烧相同质量A、B两种燃料，A放出的热量大于B放出的热量，qA＞qB.
3.【答案】C
【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．
根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程；在做功冲程中将内能转化为机械能．
4.【答案】B
【解析】燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，这种内能传递给水，水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，转化成了叶轮的机械能，是内能做功的结果；故选项AC错误，选项B正确；内燃机的压缩冲程是压缩空气做功，将机械能转为内能，故D错误．
5.【答案】D
【解析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．提高热机的效率要从减少热量的损失及让燃料充分燃烧等方法．使燃料充分燃烧、减少带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率，所以A、B、C都可行．而采用使用热值大的燃料，并不能提高热机的效率，所以D不可行．
6.【答案】B
【解析】A项，货物被举高后，重力势能增加了，但内能不会改变，故A说法错误；B项，列车速度减小，质量不变，所以列车的动能减小，在刹车减速过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，故B说法正确；C项，握力计发生形变后弹性势能增加，故C说法错误；D项，飞机升空后，高度增大，所以其重力势能增加，但内能不会改变，故D说法错误．
7.【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．
8.【答案】D
【解析】A项，图甲所示，过山车向下运动时高度减小，速度增大，是重力势能转化为动能，故A正确；B项，图乙所示，水力发电，将机械能转化为电能，故B正确；C项，图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能，故C正确；D项，图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将动能转化为内能，故D错误．
9.【答案】A
【解析】发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A正确．
10.【答案】D
【解析】根据燃料燃烧放出热量的公式Q＝mq可知燃料在燃烧时放出的热量与热值，燃料的质量，燃料是否完全燃烧有关；
根据Q＝cmΔt可知，放出的热量与物体的比热容、质量和降低的温度有关；
只知其中一个物理量不能做出判断．
11.【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．
12.【答案】A
【解析】自行车是消耗人的生物质能，转化为自行车的机械能；轮船、卡车、飞机工作时都要使用化石能源作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，所以它们都是使用热机工作的．
13.【答案】B
【解析】A项，壶中的水吸热升温，是热量发生了传递，属能量的转移，不合题意；B项，电饭锅通电发热，是电流做功，将电能转化为内能，是能量的转化，符合题意；C项，抱着热水袋取暖，是热量发生了传递，属能量的转移，不合题意；D项，人在阳光照射下感到热，是通过热传递使内能增加，属能量的转移，不合题意．
14.【答案】C
【解析】汽油机和柴油机的异同点：
(1)相同点：四个冲相同，能的转化相同；
(2)不同点：①吸入的物质不同；②结构不同；③压强不同，效率不同；④点火方式不同．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油．产生高温高压的燃气推动活塞做功．柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高达到柴油的着火点，汽油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油依靠压缩时内能增大，温度升高，达到柴油着火点而燃烧，点燃方式是压燃式．燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功．柴油机的压缩比例更大，温度更高，做功越多，效率越高
根据以上分析可以看出，该题中汽油机和柴油机工作的共同特点是：都有燃料进入气缸；都有四个冲程；且将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质，使工作物质受热膨胀，对外做功．A项，都有燃料进入汽缸，不合题意；B项，将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质，使工作物质受热膨胀，对外作功，不合题意；C项，都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能，符合题意；D项，一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成，不合题意．
15.【答案】A
【解析】热机：将内能转化为机械能；电动机：将电能转化为机械能；发电机：将机械能转化为电能；电热水器：将电能转化为内能．由流程图可以看出：该机器将一部分内能转化成了机械能，还有一大部分内能散失掉了，所以该机器是热机．
16.【答案】1.2×107　不变
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】压缩　机械　内　做功
【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．
如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，即该过程中，消耗活塞的机械能，变成气缸内燃料的内能，所以是将机械能转化为内能的过程，该冲程结束后，就是做功冲程．
19.【答案】(1)B　(2)初温　质量　(3)煤油　(4)不可靠　燃料完全燃烧的热不能全部被水吸收
【解析】(1)实验前，首先调整好实验装置，根据酒精灯外焰的高度调整铁架台的高度，根据烧杯和烧杯中水的高度调整温度计的高度，所以应先调整、固定B的位置；
(2)实验时应控制两套装置中相同的量，加热时间，水的质量，水的初温．
(3)甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Q＝cmΔt知，末温高的吸收的热量较多；
在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料相同，由Q＝qm知，水温上升高的，对应的燃料的热值较大，所以是煤油的热值大；
(4)要考虑实验的严密性，实验时有可能燃料并没有完全燃烧，或燃烧后所产生的热量并没有全部传递给水，有热量损失，所以实验结果是不可靠的．
20.【答案】(1)B　(2)初温　质量　(3)煤油　(4)不可靠　燃料完全燃烧的热不能全部被水吸收
【解析】(1)实验前，首先调整好实验装置，根据酒精灯外焰的高度调整铁架台的高度，根据烧杯和烧杯中水的高度调整温度计的高度，所以应先调整、固定B的位置；
(2)实验时应控制两套装置中相同的量，加热时间，水的质量，水的初温．
(3)甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Q＝cmΔt知，末温高的吸收的热量较多；
在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料相同，由Q＝qm知，水温上升高的，对应的燃料的热值较大，所以是煤油的热值大；
(4)要考虑实验的严密性，实验时有可能燃料并没有完全燃烧，或燃烧后所产生的热量并没有全部传递给水，有热量损失，所以实验结果是不可靠的．
21.【答案】(1)甲、丙　(2)小　(3)甲乙　大
【解析】(1)要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，相同时间吸收的热量相同，所以选择甲丙；(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50 ℃，加热时间较短的液体比热容较小；(3)甲、乙两图，被加热的物质相同，燃料的种类不同，通过温度计的变化可以比较不同燃料的热值；实验过程中，加热时间相同，若浸在液体中的温度计示数升高多，说明这种燃料的热值大．
22.【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．
23.【答案】解：天然气的体积：
V＝10L＝10×10－3m3，
天然气完全燃烧放出的热量：
Q＝Vq＝ 10×10－3m3×7.5×107J/m3＝7.5×105J.
答：10升天然气完全燃烧放出7.5×105J的热量．
【解析】已知天然气的体积和热值，可利用公式Q＝Vq计算热量．
24.【答案】解：(1)汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的阻力：
f＝0.05G＝0.05mg＝0.05×1400 kg×10 N/kg＝700 N,
因汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，发动机的牵引力：
F＝f＝700 N；
(2)汽车行驶的速度：
v＝108 km/h＝30 m/s,
汽车发动机的功率：
P＝Fv＝700 N×30 m/s＝2 1000 W＝21 kW；
(3)由p＝可得，发动机做的功：
W＝Pt＝2 1000 W×6.9×60 s＝8.694×106J,
汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝m′q＝0.63 kg×4.6×107J/kg＝2.898×107J,
汽车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝30%.
答：(1)汽车发动机的牵引力为700 N；
(2)汽车发动机的功率为21 kW；
(3)汽车发动机的效率为30%.
【解析】(1)根据f＝0.05G求出汽车受到的阻力，汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力，二力大小相等；
(2)知道汽车牵引力的大小和行驶的速度，根据p＝＝＝Fv求出汽车发动机的功率；
(3)根据W＝Pt求出发动机做的功，根据Q放＝mq求出燃料完全燃烧释放的热量，利用η＝×100%求出效率．