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上学期（含解析）

第十四章《内能的利用》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.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
2.关于四冲程汽油机的工作过程，有以下几种说法：①在做功冲程中，活塞向上运动；②在排气冲程中，进气门关闭，排气门打开；③做功冲程火花塞产生电火花；④在一个冲程中对外做功两次．以上说法正确的是(　　)
A． 只有②③
B． 只有①③
C． 只有②④
D． 只有②③④
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.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.下列说法中错误的是(　　)
A． 能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B． 只要有能的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律
C． 能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D． 任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变
6.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
7.关于四冲程内燃机，下面说法错误的是(　　)
A． 内燃机是利用内能来做功的机器
B． 在做功冲程，内能转化为机械能
C． 在压缩冲程，内能转化为机械能
D． 四个冲程依次为吸气、压缩、做功、排气冲程
8.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
9.如图是某科技馆的一台“永动机”．由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原．关于该“永动机”的说法正确的是(　　)
A． 科技发展制造出了永动机
B． 转动会使水温升得更高
C． 记忆合金是一种新型化合物
D． 水的内能转化为转轮的机械能
10.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
11.学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是(　　)
A． 我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施
B． 电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失
C． 我国应进一步开发利用江河水利资源
D． 随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
12.两台柴油机，甲的效率是40%，乙的效率是35%，这表明(　　)
A． 甲柴油机的功率大于乙柴油机的功率
B． 甲柴油机的功大于乙柴油机做的功
C． 在相同的时间里，甲柴油机的耗油量多一些
D． 在消耗等质量的柴油时，甲做的有用功多一些
13.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
14.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是(　　)
A． 图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B． 图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C． 图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D． 图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
15.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)
16.柴油的热值是3.3×107J/kg，酒精的热值是3.0×107J/kg.完全燃烧相同质量的柴油和酒精，放出热量较多的是________．放出6.6×108J的热量，需要完全燃烧柴油和酒精的质量分别是________ kg、________ kg.从环境保护的角度，较为“清洁”的燃料是________．
17.各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，如图中通过图示和文字给出了部分能量转化的实例，请你按(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)旁箭头所指的方向，填出能量转化的实例．
(a)________；(b)________；(c)________；(d)________；
(e)________；(f)________；(g)________．
18.如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联系到内燃机，请你用连线反映他的联想创新的思维过程．
三、实验题(共3小题)
19.如表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg.
为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，某同学设计了一个探究方案如下：
(1)实验时所选用燃料种类应________，质量应________．(选填“相同”或“不同”)
(2)若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同，水的质量要相等外，你认为还应保持________相同．
(3)通过比较________，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关．
20.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了如表的数据：
(1)从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是________的；
(2)从表中的数据可以得到，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越________．
(3)从表中的数据可以得到，对于不同的燃料，燃料的热值一般情况下是________．
21.比较不同燃料的热值实验：
(1)为保证实验结论的可靠，小王同学在实验中应保持水的质量、________、以及两个烧杯等都应相同．
(2)实验数据记录如下表，根据表中数据，估算出燃料2的热值是________ J/kg.
(3)通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏________(大/小)，出现这样情况的主要原因是________________________________________________________________________．(写出一点)
四、计算题(共3小题)
22.天然气灶烧水，燃烧 0.5 m3的天然气，使 100 kg的水从 20 ℃升高到 70 ℃.已知水的比热容为C＝4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为q＝7.0×107J/m3.求：
(1) 0.5 m3天然气完全燃烧放出的热量Q放．
(2)燃气灶的效率．
23.一辆小汽车以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．
24.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质．若某台以93号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示．表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比.
(1)汽车以120 km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车1 min内做的有用功是多少？
(2)汽车完成一个工作循环时，燃料完全燃烧放出的热量是多少？
(3)当汽车以120 km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？
答案解析
1.【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.
2.【答案】A
【解析】①做功冲程中两个气门都关闭，此时活塞向下运动，故①错误；②排气冲程中进气门关闭，排气门打开，废气排出气缸，故②正确；③做功冲程中两个气门都关闭，火花塞点火，故③正确；④一个工作循环包括四个冲程，活塞往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次，故④错误．
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】A
【解析】A项，能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化，这句话是错误的，因为该定律适用于任何能量的变化．B项，只要有能的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律，正确．C项，能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器，正确，我们可以利用它为人类服务．D项，任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变．正确，它是能的专化和守恒定律的体现．
6.【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．
7.【答案】C
【解析】内燃机是利用内能来做功的机器；四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程；
四个冲程中的能量转化情况：吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．A项，内燃机是利用内能来做功的机器，故A正确；B项，做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故B正确；C项，压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能，故C错误；D项，内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，故D正确．
8.【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．
9.【答案】D
【解析】自然界中的能量是守恒，它既不会消灭，也不会创生，但由于能量的转化或转移具有方向性(如水只能从高处流向低处；热量只能从高温物体传向低温物体)，所以无法制造“永动机”．由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能(或者如果热水变成了冷水)，它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律．
10.【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．
11.【答案】D
【解析】A项，煤炭在燃烧的过程中，由于燃烧不够充分，导致散失的热量较多，故研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施是必要的，此项说法正确；B项，现在我国的发电主要是火力发电，故研究内能直接转化为电能，以减少内能在多次转化过程中的损失，也是非常必要的．此项说法正确；C项，根据我国地利特点，进一步的开发潮汐能，也是可行的．此项说法正确；D项，能量既不会消灭，也不会产生，能量在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变；此项说法错误．
12.【答案】D
【解析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，热机的效率越高．A项，功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是完全不同的概念，故A错误；B项，做功的多少与功率和做功时间的长短有关，与效率无关，故B错误；C项，耗油量的多少不仅与工作的时间有关，还与功率有关，与效率没有直接关系，故C错误；D项，热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，因此，在消耗等质量的柴油时，甲的效率高，所以做的有用功多一些，故D正确．
13.【答案】D
【解析】A项，发电机工作时，将机械能转化为电能，故A错误；B项，给手机电池充电，是将电能转化为化学能储存在电池中，故B错误；C项，电动机工作时，消耗的动能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，故C错误；D项，汽油机的做功冲程，主要将内能转化为机械能，故D正确.
14.【答案】A
【解析】太阳能的利用方式：一是利用太阳能热水器给它里面的水等物质加热，把太阳能转化为内能(光热转化)；二是利用光电转换装置，把太阳能转化为电能(光电转化)；三是植物光合作用转化化学能(光化转化)．
A项，绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；B项，太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误；C项，太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；D项，太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误．
15.【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．
16.【答案】柴油　20 kg　22 kg　酒精
17.【答案】(a)钻木取火　(b)燃烧发光　(c)光合作用
(d)火力发电　(e)电动机　(f)太阳能电池　(g)手机电池充电
【解析】(a)钻木取火的过程是机械能转化为内能；(b)燃烧发光是将内能转化为光能；(c)光合作用是将光能转化为化学能；(d)火力发电是将化学能转化为电能；(e)电动机是将电能转化为机械能；(f)太阳能电池是将光能转化为电能的过程；(g)手机电池充电是将电能转化为化学能．
18.【答案】
【解析】与内燃机对比分析可知，实验中的：玻璃管类似内燃机的坚固汽缸；酒精燃烧类似内燃机的油料燃烧；高温高压水蒸气类似内燃机的高温高压燃气；木塞冲出类似活塞运动做功．
19.【答案】(1)不同　相同　(2)燃料的燃烧装置　(3)水升高的温度
【解析】探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，应当选用不同的物质，实验中应用控制变量法，保证物质的质量相同．由Q＝qm公式可判断，哪种物质放出的热量多，升高的温度高的热值就大．
(1)探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，就应该选择种类不同，质量相同；
(2)若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了水的质量要相等外，还应使燃料在同一装置内燃烧．
(3)通过比较水温升高的多少，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关．
20.【答案】(1)不同　(2)多　(3)不同的
【解析】(1)由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量是不同的．
(2)从表中的数据可以看出，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多．
(3)对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，即放出热量与质量的比值不变；
对于不同的燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比值(即燃料的热值)一般情况下是不同的．
21.【答案】(1)燃料的质量　(2)1.2× 107　(3)小　燃料燃烧放出的热不能被水全部吸收
【解析】(1)为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同；
(2)相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20 ℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10 ℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×107J/kg；
(3)因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小．
22.【答案】解(1)0.5 cm3天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.5m3×7.0×107J/m3＝3.5×107J
(2)100 kg水从20 ℃升高到70 ℃吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100 kg×(70 ℃－20 ℃)＝2.1×107J
燃气灶的效率：
η＝×100%＝×100%＝60%
答：(1) 0.5 m3天然气完全燃烧放出的热量3.5×107J；(2)燃气灶的效率为60%.
【解析】(1)利用公式Q放＝Vq计算天然气完全燃烧放出的热量；(2)首先利用Q吸＝cmΔt计算出水吸收的热量，然后利用公式η＝×100%得到燃气灶的效率．
23.【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．
24.【答案】解：(1)汽车以120 km/h速度匀速运动时，1 min中内做的有用功：
W有用＝Pt＝82.8×103W×60 s＝4.968×106J；
(2)1 min内汽油燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝ρVq＝1.3 kg/m3×4.6×107J/kg＝8.28×103J；
(3)发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝25%.
答：(1)汽车1 min内做的有用功是4.968×105J；
(2)燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J；
(3)发动机的效率是25%.
【解析】(1)已知发动机的最大功率，直接根据W＝Pt即可求出汽车1 min内做的有用功；
(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，再利用放热公式求出燃料放出的热量；
(3)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．