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第一册（含答案）

第十四章《内能的利用》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是(　　)
A． ①做功冲程　②内能转化为机械能　③压缩冲程　④机械能转化为内能
B． ①压缩冲程　②内能转化为机械能　③做功冲程　④机械能转化为内能
C． ①做功冲程　②机械能转化为内能　③压缩冲程　④内能转化为机械能
D． ①压缩冲程　②机械能转化为内能　③做功冲程　④内能转化为机械能
2.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
3.30年前人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯．它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电．那么(　　)
A． 当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B． 当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启
C． 航标灯消耗的电能是空气的机械能转化来的
D． 航标灯消耗的电能是海水的机械能转化来的
4.为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是(　　)
A． 尽量使燃料充分燃烧
B． 尽量减少热机部件间的摩擦
C． 尽量减少废气带走的热量
D． 尽量增加热机的工作时间
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.下列现象中，属于内能转化为机械能的是(　　)
A． 用打气筒打气，气筒壁发热
B． 锯木头时，锯条发热
C． 用电熨斗烫衣服，电熨斗发热
D． 被点燃的冲天炮腾空而起
7.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
8.下列用电器工作时，能量转化的主要形式与电饭锅相同的是(　　)
A． 电烤箱
B． 空调
C． 电风扇
D． 洗衣机
9.甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是(　　)
A． 甲比乙做的有用功少
B． 做相同有用功，甲消耗的燃料多
C． 甲比乙消耗的燃料多
D． 甲热机的功率比乙热机的小
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.如图2所示汽油机工作时各冲程的示意图，从能量转化的角度看，其中与如图1实验相同的是________．
A．
B．
C．
D．
14.已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值，下列说法中正确的是(　　)
A． 甲种燃料含有的热量比乙种燃料多
B． 完全燃烧一定质量的甲种燃料，刚好烧开一壶水，那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水
C． 燃烧相同质量的两种燃料，甲种放出的热量多
D． 只要通风条件好，供氧充足，乙的热值可能大于甲的热值
15.能量转化与守恒定律是自然界的基本规律之一，关于下列现象中的能量转化，说法正确的是(　　)
A． 发电机工作时，将电能转化为机械能
B． 给手机电池充电，是将化学能转化为电能
C． 电动机工作时，消耗的动能大部分转化为内能
D． 汽油机的做功冲程，主要将内能转化为机械能
二、填空题(共3小题)
16.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.
17.喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是______________发动机，自带燃料和氧化剂的是_____________发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船．
18.在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到能源缺乏的东部地区．天然气与煤相比，从热学角度分析，它的优点是________；从环保角度分析，它的优点是________．
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.为比较酒精和汽油热值的大小，小小制定了以下实验方案：
(1)取质量相同的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯．
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相同的水加热(烧杯质量也相同)如图所示
(3)通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小．
请根据小小的设计方案回答：
①当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80 ℃，而乙装置的读数是90 ℃.由此判断________的热值比较大．
②实验中燃料燃烧放出的热量，通过________方式使水的内能增大．
③根据Q吸＝cm水(t－t0)计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比________(选填：“偏大”或“偏小”)．结合装置图，分析原因：________.(只写出一个即可)
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】D
【解析】内燃机的一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，这四个冲程的顺序是固定的．
根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高．
第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能．
2.【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．
3.【答案】D
【解析】海水下降时，阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室；海水上升时，阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室．整个过程是海水推动活塞做功，将海水的机械能转化成了电能．
4.【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．所以题中使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率．
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】D
【解析】A项，筒壁发热，就是内能增加的具体表现．内能的增加表示其他形式的能转化成了内能，而打气时克服筒壁之间的摩擦做功，所以是机械能转化为内能．B项，锯木头时克服木头与锯条之间的摩擦做功，使锯条的内能增加，温度升高，机械能转化为内能．C项，用电熨斗烫衣服要消耗电能，电熨斗发热说明电熨斗的内能增加，所以是电能转化为内能．D项，被点燃的冲天炮燃烧火药产生大量的热，腾空而起是燃烧火药产生的推动力，所以是火药的内能转化成了冲天炮的机械能．
7.【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．
8.【答案】A
【解析】电饭锅工作时，主要将电能转化为内能．A项，电烤箱是将电能转化为内能，与电饭锅的能量转化相同，符合题意；B项，空调依靠压缩机工作，将电能转化为机械能，不合题意；C项，电风扇主要将电能转化为机械能，不合题意；D项，洗衣机主要将电能转化为机械能，不合题意．
9.【答案】B
【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放出的能量之比．甲的效率低，则甲用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比小，即甲对燃料释放的热能的利用率比乙低．
10.【答案】D
【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放出的能量之比．效率高说明比值大．汽油机的效率是汽油机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，所以消耗相同的油，甲做的功多；做同样多的功，甲消耗的油少．A、B、C没有注意控制变量．D正确．
11.【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．
12.【答案】B
【解析】内燃机工作时，将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能．所以说从本质上来看，内燃机的工作能量来源于燃料的化学能．
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】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.
17.【答案】空气喷气　火箭喷气
【解析】喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是空气喷气发动机；自带燃料和氧化剂的是火箭喷气发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射人造卫星和宇宙飞船．
18.【答案】热值大，污染小．
【解析】(1)从热学角度分析，天然气的热值大，相等质量的物质，热值大的放热就多．
(2)从环保角度分析，天然气燃烧污染小，而煤燃烧不仅放出二氧化碳，还要放出别的废气．
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．
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．