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15小题)
1.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
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.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．
4.下列四种能量的传递和转化过程中，只有热传递方式的是(　　)
A． 植物吸收太阳光进行光合作用
B． 水蒸气把壶盖顶起
C． 冬天用手摸户外的金属时感到冷
D． 闭合开关，电灯发光
5.下列图形中，属于内能转化为机械能的是(　　)
A．滑下滑梯
B．弯折铁丝
C．做功冲程
D．压缩空气点火
6.下图中的四个冲程不是按照热机正常工作顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是(　　)
A．
B．
C．
D．
7.下列关于各种形式能的转化，说法错误的是(　　)
A． 水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能
B． 摩擦生热，化学能转化为内能
C． 燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
D． 电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能
8.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
9.关于能量的转移和转化，下列判断正确的是(　　)
A． 热量可以从低温物体转移到高温物体
B． 能量转移和转化没有方向性
C． 电取暧器辐射到房间里的热量可以再利用
D． 汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车
10.1964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
11.已知烟煤的热值是2.9×107J/kg，那么(　　)
A． 2 kg的烟煤燃烧时，一定能放出5.8×107J的热量
B． 1 kg的烟煤完全燃烧，一定能放出2.9×107J的热量
C． 2 kg的烟煤温度降低1 ℃时，放出2.9×107J的热量
D． 10 kg烟煤的热值是2.9×108J/kg
12.某同学为提高热机效率提出了四种办法，其中不正确的是(　　)
A． 尽量减少各种热损失
B． 尽量减少克服摩擦额外消耗的功
C． 尽量减少输出功
D． 尽量使燃料充分燃烧
13.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
14.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
15.有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是(　　)
A． 工作中只有做功冲程把内能转化为机械能
B． 工作开始时要靠外力启动
C． 工作中压缩冲程是把内能转化为机械能
D． 每一个工作循环，燃气只做功一次
二、填空题(共3小题)
16.植物吸收太阳光进行光合作用，在这个过程中，________能转化为________能，但当前尚不能用人工方法实现这一转化，是我们要努力研究的课题之一．
17.一柴油机完成吸气冲程时，吸入气缸里的物质是________．
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.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________．
20.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)
21.在比较不同燃料热值的实验中，小明利用图示两套完全相同的实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片，同时点燃后对质量和初温相等的水加热，记录燃烧相同时间水升高的温度Δt.
(1)小明设计的方案存在明显的缺陷，请你帮他指出来．答：________，理由是：________.
(2)小华针对小明方案中的缺陷进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．答：________.
(3)小华按正确方法进行实验，发现用酒精作为燃料的水升高的温度Δt1是用纸作为燃料水升高的温度Δt2的2倍．由此，她能否得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论．答：________(能/不能)；简要说明理由________________．
四、计算题(共3小题)
22.据英国《每日邮报》网站的报道，德国大众汽车公司近日宣布他们研制出了“世界上最省油的汽车”，百公里油耗仅约为1.0升，据悉这辆名为XL1的汽车的动力由一台小型柴油发动机和一个独立的电动马达及电池组提供，采用碳纤维材料的XL1的整车重量仅为380 kg，由于该车的特殊造型和材料，车辆匀速行驶时受到的阻力约为200 N．(柴油的热值为4.0×107J/kg，密度为0.85×103kg/m3)
试求：(1)1.0升柴油完全燃烧时放出的热量；
(2)该汽车发动机的效率．
23.阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”，在牛背上 装有个塑料袋，通过导管收集牛体内排放出的气体，从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21 kg甲烷．若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少质量的水从20 ℃升高到70 ℃？
[q甲烷＝5.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
24.一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 Kg.汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103N，汽油的热值q＝4.6×107J/Kg.问：
(1)这段时间内汽油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少？
(3)该汽车的效率是多少？
答案解析
1.【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．
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】B
【解析】图1是压缩空气引火仪实验，下压活塞时，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能，使气体的内能增大、温度升高，当达到棉花的燃点，使棉花燃烧．能量转化过程是机械能转化为内能．在内燃机的四个冲程中，压缩冲程是机械能转化为内能．A项，进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；B项，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；把机械能转化为内能；C项，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；把内能转化为机械能；D项，排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；因此与图1能量转化相同的是压缩冲程，即选项B.
4.【答案】C
【解析】A项，植物进行光合作用，是光能转化为化学能，不符合题意；B项，水蒸气顶起壶盖，是水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为机械能，不符合题意；C项，冬天手摸户外的金属时感到冷，手的温度高，而金属的温度低，手接触金属，把热量传递给金属，是热传递，属于能量的转移，符合题意；D项，闭合开关，灯泡发光，是电能转化为光能，不符合题意．
5.【答案】C
【解析】A项，滑下滑梯时，与滑梯发生摩擦做功，将机械能转化为内能，不合题意；B项，弯折铁丝时，是通过做功将机械能转化为内能，不合题意；C项，在内燃机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，符合题意；D项，压缩点火，属压缩气体做功，将机械能转化为内能，不合题意．
6.【答案】C
【解析】A图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；B图：排气门打开，活塞向上运行，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；C图：气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；
D图：进气门打开，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意．
7.【答案】B
【解析】A项，水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故A正确；不符合题意；B项，摩擦生热，机械能转化为内能，故B错误；符合题意；C项，燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，故C正确；不符合题意；D项，电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能，故D正确；不符合题意．
8.【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.
9.【答案】A
【解析】A项，热量不可以自发的从低温物体转移到高温物体，在外界的影响下，热量可以从低温物体转移到高温物体，例如电冰箱在压缩机消耗电能的情况下，热量可以从低温物体转移到高温物体，故A正确．B项，能量转移和转化有方向性，故B错误；C项，电取暧器辐射到房间里的热量被人和房间吸收，不可以再利用，故C错误；D项，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，因此不能驱动汽车，故D错误．
10.【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．
11.【答案】B
【解析】1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量体积以及是否完全燃烧都无关．A项，2 kg的烟煤完全燃烧时，根据Q＝mq＝2 kg×2.9×107J/kg＝5.8×107J，所以2 kg的烟煤燃烧时不一定完全燃烧，则放出的热量不一定是5.8×107J，故A错误；B项，因为烟煤的热值是2.9×107J/kg，所以1 kg的烟煤完全燃烧，一定能放出2.9×107J的热量，故B正确；C项，2 kg的烟煤温度降低放出的热量与物质的热值无关，所以C错误；D项，10 kg烟煤的热值不变，仍是2.9×107J/kg，不是2.9×108J/kg；故D错误．
12.【答案】C
【解析】热机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，要提高热机的效率，就要提高燃料的利用率，减少热损失，让燃料充分燃烧．A项，尽量减少各种热散失，可以提高热机能量的利用率，即提高热机的效率，故A不符合题意；B项，尽量减少克服摩擦消耗的内能，可以增大有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，可以提高热机的效率，故B不符合题意；C项，减少输出功，及少做功，不会改变有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，不能提高热机的功率，故C错误，符合题意；D项，燃料燃烧得越充分，能量损失越少，有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值越大，效率越高，故D不符合题意．
13.【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.
14.【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．
15.【答案】C
【解析】四冲程内燃机一个工作循环由四个冲程包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成完成一个循环只做一次功；在内燃机的四个冲程中，压缩冲程活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，在开始启动时需要外界动力．故A、B、D正确；C错误．
16.【答案】光　化学
【解析】植物可以通过光合作用，将太阳能直接转化为化学能，储存起来，但当前尚不能用人工方法实现这一转化，是我们要努力研究的课题之一．
17.【答案】空气
【解析】汽油机和柴油机的异同点：
(1)相同点：四个冲程相同，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．
柴油机在吸气冲程中吸入空气；柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多，效率更高．
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)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．
20.【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．
21.【答案】(1)不应比较相同时间内水升高的温度；不同燃料燃烧速度不一定相同，相同时间内消耗燃料质量不一定相等　(2)比较燃料完全燃尽后水升高的温度　(3)不能　两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收
【解析】(1)实验应燃烧相等质量的酒精与纸，比较水升高的温度，然后比较酒精与纸的热值大小，而不是用酒精与纸对水加热，比较相同时间内水升高的温度比较酒精与纸的热值大小；
(2)由(1)可知，实验时应：比较相同质量的酒精与纸完全燃尽后水升高的温度，根据水升高的温度比较酒精与纸的热值大小；
(3)用酒精与纸对水加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收，不能根据水升高的温度直接得出酒精的热值是纸的热值的两倍的结论．
22.【答案】解：(1)燃烧柴油的体积V＝1.0 L＝1.0×10－3m3,
由ρ＝得，柴油完全燃烧时放出的热量：
Q放＝mq＝ρVq＝0.85×103kg/m3×1.0×10－3m3×4.0×107J/kg＝3.4×107J；
(2)汽车行驶路程s＝100 km＝1.0×105m,
汽车克服阻力所做有用功
W有用＝Fs＝fs＝200 N×1.0×105m＝2×107J,
发动机效率：η＝×100%＝×100%≈58.8%.
答：(1)1.0升柴油完全燃烧时放出的热量为3.4×107 J；
(2)该汽车发动机的效率是58.8%.
【解析】(1)知道柴油的质量和热值，根据Q＝mq求出完全燃烧时所产生的热量；
(2)根据W＝Fs求出行驶100 km克服摩擦阻力做的功即为有用功，然后利用效率公式求出发动机的效率．
23.【答案】解：甲烷完全燃烧放出的热量：
Q放＝m1q＝0.21 kg×5.6×107J/kg＝1.176×107J,
由题意可知，
Q吸＝Q放＝1.176×107J,
根据Q吸＝cm(t﹣t0)可得，
m＝＝＝56 kg.
答：若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使56kg的水从20 ℃升高到70 ℃.
【解析】(1)已知甲烷的热值和质量，根据Q＝mq求出完全燃烧0.21 kg的甲烷能放出的热量；(2)水吸收的热量和甲烷放出的热量相等，根据Q吸＝cm(t－t0)的变形式求出水的质量．
24.【答案】解：(1)汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1.2 kg＝5.52×107J；
(2)汽车的速度v＝72 km/h＝20 m/s,
汽车牵引力做功的功率：
P有＝Fv＝1.2×103N×20 m/s＝2.4×104W,
(3)在测试时间内汽车的有用功：
W有用＝P有t＝2.4×104W×600 s＝1.44×107J；
在测试时间内该汽车的效率：
η＝×100%＝×100%≈26%.
答：(1)汽油完全燃烧放出的热量是5.52×107J；
(2)汽车牵引力做功的功率是2.4×104W；
(3)汽车的效率是26%.
【解析】(1)根据燃料燃烧放出热量公式Q＝mq可计算汽油完全燃烧释放的热量．
(2)由P＝Fv可以求出汽车牵引力的功率．
(3)求出有用功，利用效率公式求汽油机的机械效率