第十四章《内能的利用》测试卷 2021—2022学年人教版物理九年级（含解析）

第十四章《内能的利用》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗为：木柴约 200 kg，烟煤约 80 kg，液化石油气约 30 kg，煤气约 60 kg，这四种燃料中哪一种燃料的热值最高(　　)
A． 液化石油气
B． 煤气
C． 烟煤
D． 木柴
2.把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部(如图所示)，松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上．乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加．下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是(　　)
A． 是由水的内能转化来的
B． 是由水的重力势能转化来的
C． 是由乒乓球的内能转化来的
D． 是由乒乓球的化学能转化来的
3.1964年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.汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2 g汽油(热值为4.6×107J/kg)获得的机械能是(　　)
A． 2.76×104J
B． 3.22×104J
C． 0.92×104J
D． 2.3×104J
5.汽油机的工作过程由四个冲程组成，其中正确的是(　　)
A． 吸气冲程，进气门开，排气门关，活塞向上运动
B． 压缩冲程，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，机械能转化为内能
C． 做功冲程，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能
D． 排气冲程，进气门、排气门都打开，活塞向上运动
6.关于热机效率，下列说法正确的是(　　)
A． 两台热机，做有用功多的那台效率高
B． 热机的效率总小于1，只因为废气带走了余热
C． 热机的效率总小于1，说明使用热机的过程能量不守衡
D． 某热机的效率为35%，说明其用来做有用功的那部分能量占燃料完全燃烧放出的热量的35%
7.如图所示为四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为()
A． 甲丁乙丙
B． 甲乙丙丁
C． 丙乙丁甲
D． 丙丁乙甲
8.如图是美国“宾夕法尼亚”号核潜艇在水下30 m深处发射导弹的示意图．固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧，喷出高温燃气，水因过热而顿时转化为蒸汽，蒸汽推送导弹穿越海面，导弹在空气中点火升空．关于水下发射导弹，下列说法中，不正确的是(　　)
A． 水变为水蒸气，是热传递的结果
B． 水变为水蒸气，使缸内内能增加
C． 水蒸气推送导弹后，缸内内能减小
D． 水蒸气推送导弹，导弹机械能不变
9.在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化情况相同的是(　　 )
A． 丙和丁
B． 甲和丙
C． 甲和乙
D． 乙和丁
10.如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法不正确的是(　　)
A． 该冲程是内能转化为机械能的过程
B． 该图表示汽油机的压缩冲程．该冲程是将汽油和空气的混合物进行压缩
C． 该冲程中汽缸内气体温度升高，分子运动剧烈程度加剧
D． 该冲程中主要是通过做功的方式改变汽缸内物质的内能
11.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
12.有关能量守恒定律，下列说法中正确的是(　　)
A． 能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B． 能量守恒定律只适用于能量转化过程
C． “摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D． 按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减
二、填空题(共3小题)
13.长春是汽车城，汽车的发动机是内燃机的一种．如图所示是一个内燃机的能流图，请根据图中的数据计算这个内燃机的效率是________．
14.在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是________冲程，如图所示的是汽油机的________冲程．四个冲程中利用飞轮惯性工作的冲程是________．
15.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg，从表中可以看出酒精的热值是3.0×107J/kg，那么完全燃烧1 g的酒精可放出热量________J．放出相同的热量，完全燃烧干木柴与煤油的质量之比是________.
三、实验题(共3小题)
16.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________．
17.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量和烧杯内液体的质量也相同．
(1)比较不同燃料的热值，则应选________两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验．
(2)有同学猜想物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关．要研究物体温度升高吸收热量的多少与质量的关系，需要选取质量________(选填“相同”或“不同”)的________(选填“同种”或“不同种”)物质进行研究．
(3)若要研究物体温度升高吸收热量的多少与物质种类的关系，需要选用质量相同的________(选填“同种”或“不同种”)物质进行研究，这种研究物理问题的方法叫________________________________________．
18.比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相 同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧．
(1)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
(2)实验后小明根据实验数据利用公式Q＝cmΔt算出了水吸收的热量，结合“10 g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由__________.
四、计算题(共3小题)
19.一台汽油机，活塞面积是50 cm2，活塞行程是25 cm，做功冲程燃气产生的平均压强为9.84×105Pa，若飞轮的转速是600 r/min，效率为30%，求汽油机在一小时内要消耗多少汽油？(汽油的燃烧值为4.6×107J/kg)
20.小明同学用如图所示装置测量酒精热值，他在烧杯中加入质量为 300 g，温度 20 ℃的水，调好装置后，加热使水温升高到 70 ℃，整个过程中消耗了6 g酒精，若酒精燃烧放出的热量完全被水吸收，则：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)水需要吸收的热量为多少焦？
(2)测得酒精热值为多少？
(3)小明查表得到q酒精＝3.0×107J/kg，发现和测量值偏差较大，你认为其中的原因可能是什么？
21.安全、清洁、方便的太阳能越来越受到广泛利用，一太阳能热水器内装有250 kg，温度为20 ℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升到80 ℃.(q＝1.2×107J/kg)
(1)水吸收的太阳能是多少？
(2)这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？
(3)储水箱很重，放在热水器的下部更稳定，为何太阳能热水器的水箱都在热水器上部？
答案解析
1.【答案】A
2.【答案】B
【解析】松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上．乒乓球在上升的过程中，水的重心不断降低，重力势能不断减小，重力势能转化为乒乓球的机械能，故乒乓球的机械能不断增加．
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】完全燃烧2 g汽油释放出的热量为：
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.002 kg＝9.2×104J，
各种能量损耗的总和是：
30%＋35%＋10%＝75%，
所以转化为机械能的那部分能量占25%，
获得的机械能为：
E＝η×Q放＝25%×9.2×104J＝2.3×104J.
5.【答案】C
【解析】汽油机的一个工作循环由如图所示的四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类．A项，吸气冲程，进气门开，排气门关，活塞向下运动，故A错误；B项，压缩冲程，进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能；故B错误；C项，做功冲程，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能，故C正确；D项，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．
6.【答案】D
【解析】A项，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，做的有用功多，热机效率不一定高，故A错误；BC项，热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1，用来做有用功的那部分能量与气缸散热损失的能量、废气带走的能量、摩擦等机械损耗的能量之和等于燃料燃烧释放的能量，总能量保持不变，故BC错误；D项，某热机的效率为35%，说明其用来做有用功的那部分能量占燃料完全燃烧放出的热量的35%，故D正确．
7.【答案】A
【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．
由甲图可知，进气门打开，活塞下行，所以是吸气冲程，故排除C、D；
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B.
8.【答案】D
【解析】A项，固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧，喷出高温燃气使得水变成水蒸气，故是热传递的结果，故不符合题意；B项，水变为水蒸气，其温度升高，同时其分子间的距离变大，故使缸内内能增加，故不符合题意；C项，水蒸气推动导弹做功，其本身的内能减小，温度降低，故缸内内能减小，故不符合题意；D项，导弹有静止变为运动时，其质量不变，速度变快，故动能变大，同时其高度增加，故其重力势能也变大，故其机械能增加，故该选项符合题意．
9.【答案】D
【解析】甲是将机械能转化内能；乙为做功冲程，则为内能转化为动能的过程；丙消耗电能转化为内能，为电能转化为内能的过程；丁通过加热使活塞飞出，为内能转化为动能的过程；
故能量转化相同的为乙与丁．
10.【答案】A
【解析】A项，图中，汽油机两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此机械能转化为内能，故A错误；B项，汽油机在吸气冲程中吸进汽油和空气的混合物，所以在压缩冲程中是将汽油和空气的混合物进行压缩压缩，故B正确；C项，压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，分子热运动变剧烈，故C正确；D项，压缩冲程压缩气体做功，所以是通过做功的方式改变物体的内能，故D正确．
11.【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．
12.【答案】D
【解析】A项，能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故错误；B项，能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故错误；C项，“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故错误；D项，据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故正确．
13.【答案】40%
【解析】由图可知，汽油机转变为有用功的能量：W有用＝1.2×105J,
燃料完全燃烧所释放的能量：W总＝3×105J,
该汽油机的效率：η＝×100%＝×100%＝40%.
14.【答案】压缩　做功　吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
【解析】在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程；
根据图示可知，进气门和排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程．四个冲程中，对外提供内能的冲程只有做功冲程，其它三个冲程都是依靠惯性完成的，因此利用飞轮惯性工作的冲程有：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程.
15.【答案】3×104
【解析】完全燃烧1 g的酒精可放出的热量为：
Q＝mq＝1×10－3kg×3×107J/kg＝3×104J.
当放出相同的热量时，完全燃烧的干木柴与煤油的质量之比为：
＝＝＝＝.
16.【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．
17.【答案】(1)甲、乙　甲、丙　(2)不同，同种　(3)不同种，控制变量法．
【解析】(1)为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验；
为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验．
(2)猜想物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关．要研究物体温度升高吸收热量的多少与质量的关系，需要选取质量不同的同种物质进行研究．
(3)若要研究物体温度升高吸收热量的多少与物质种类的关系，需要选用质量相同的不同种物质进行研究，这种研究物理问题的方法叫控制变量法．
18.【答案】(1)①加热后的水温/℃　②10 g碎纸片　(2)酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收
【解析】(1)①需要记录加热前后水的温度，用来计算水吸收的热量；
②根据控制变量法的思想，酒精和碎纸片的质量必须相等；
(2)酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收，故算出的酒精热值要小于真实值．
19.【答案】解：发动机做功一次所做的功：
W＝Fs＝pSL＝9.84×105Pa×5×10－3m2×0.25 m＝1230 J,
汽油机在一小时内做的总功：
W总＝60×300×1230 J＝2.214×107J,
发动机做功的平均功率：
p＝＝＝6150 W；
∵η＝
∴汽油完全燃烧放出的总能量：
Q＝＝＝7.38×107J,
∵Q＝mq
∴完全燃烧汽油的质量：
m＝＝≈1.60 kg.
答：汽油机在一小时内要消耗1.60 kg的汽油．
20.【答案】解：(1)水的质量m＝300 g＝0.3 kg,
水吸收的热量：
Q吸＝cm水Δt
＝4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×50 ℃
＝6.3×104J.
(2)酒精的质量m酒精＝6 g＝0.006 kg，
由于酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则Q放＝Q吸＝6.3×104J；
所以酒精热值：
Q酒精＝＝＝1.05×107J/kg.
(3)与酒精的实际热值q酒精＝3.0×107J/kg小得多，原因是：酒精燃烧时不一定完全燃烧，酒精燃烧时释放的热量不能完全被水吸收等．
【解析】(1)已知水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量；(2)知道酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，根据Q放＝mq求出酒精热值；(3)酒精燃烧时不一定完全燃烧和酒精燃烧时释放的热量不能完全被水吸收都会造成酒精完全燃烧释放的热量大于水吸收的热量．
21.【答案】解：(1)水吸收的热量：
Q吸＝cm1Δt＝4.2×103J/(kg·℃)×250 kg×(80 ℃－20 ℃)＝6.3×107J，
(2)这些热量相当于完全燃烧m2千克干木柴：
根据Q吸＝Q放＝m2q得：
m2＝＝＝5.25 kg.
(3) 因为玻璃管中的水被加热后，体积变大，密度变小，会向上流动，所以水箱在上面．
答：(1)水吸收的热量是6.3×107J；
(2)这些能量相当于完全燃烧5.25 kg干木柴放出的热量；
(3) 因为玻璃管中的水被加热后，体积变大，密度变小，会向上流动，所以水箱在上面．
【解析】本题考查了太阳能热水器使用、吸热公式计算、燃料燃烧放热计算，通过做题使学生了解太阳能的优点，引导学生积极开发新能源．
(1)知道水的质量、水的初温和末温，根据吸热公式计算水吸收的热量；
(2)求出了水吸收的热量，由题知Q吸＝Q放，利用Q放＝mq计算需要完全燃烧多少干木柴；