-第十四章内能的利用测试 2021—2022学年 人教版物理九年级（Word版含答案）

第十四章内能的利用测试
一、单选题(共15小题)
1.生活中能量转化的实例很多．下列描述中，错误的是(　　)
A． 摩擦生热是把机械能转化为内能
B． 摩擦起电是把电能转化为机械能
C． 电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D． 燃料燃烧放热是把化学能转化为内能
2.市场上有一种装有太阳能电风扇的帽子，如图所示，阳光照射太阳能电池板，扇叶快速转动，能 在炎热的夏季给人带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是(　　)
A． 机械能→太阳能→电能
B． 太阳能→机械能→电能
C． 电能→太阳能→机械能
D． 太阳能→电能→机械能
3.下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是(　　)
A． 热气球上升的过程
B． 铅球自由下落的过程
C． 跳水运动员将跳板踏弯的过程　
D． 跳伞运动员在空中匀速下落的过程
4.下列实例中，属于内能转化成机械能的是(　　)
A． 太阳能热水器
B． 用电风扇吹风
C． 陨石进入大气层成为流星
D． 暖瓶塞被热气弹开
5.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
6.在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的活动中，同学们发现分别使5 g的酒精和 5 g的碎纸片充分燃烧后，被它们加热的各 100 g、25 ℃ 的水的温度分别上升到80 ℃ 和 45 ℃ ，这说明(　　)
A． 酒精的热值比碎纸片的热值大
B． 酒精含有的热量比碎纸片大得多
C． 燃烧酒精总比燃烧碎纸片放出的热量多
D． 酒精的内能比碎纸片内能大得多
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
9.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
10.在汽油机的四个冲程中，都发生能量转化的一组冲程是(　　)
A． 吸气冲程和压缩冲程
B． 压缩冲程和做功冲程
C． 做功冲程和排气冲程
D． 排气冲程和吸气冲程
11.如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图；，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图．下列说法中，正确的是(　　)
A． 丙图所示的是做功冲程，其工作原理如甲图所示的实验
B． 丙图所示的是压缩冲程，其工作原理如乙图所示的实验
C． 丁图所示的是压缩冲程，其工作原理如甲图所示的实验
D． 丁图所示的是做功冲程，其工作原理如乙图所示的实验
12.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
13.2013年某天，一颗数十吨的陨石落向地球，在加速下落的过程中，陨石与大气剧烈摩擦而燃烧，犹如一颗火球扑向地面．陨石下落过程中，其能量的变化情况是(　　)
A． 动能增加、内能增加
B． 动能增加、内能减小
C． 动能减小、内能增加
D． 动能减小、内能减小
14.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
15.从本质上来看，内燃机的工作能量来源于(　　)
A． 机械能
B． 热能
C． 化学能
D． 化学能和热能
二、填空题(共3小题)
16.现代火箭选用液态氢作燃料，这是因为氢________．燃料燃烧时________能转化为________能．
17.在我国西藏高原，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应．工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程是：将内能转化为________能再转化为________能．
18.按如图所示装置进行实验，把试管中的水加热至沸腾，试管上方的小叶轮会转动起来，此过程中能量的转化与热机工作中的________冲程能量的转化相同．
三、实验题(共3小题)
19.小明想比较不同燃料的热值．他利用图示完全相同的两套实验装置装了质量相同的酒精和碎纸片分别同时给质量和初温相同的水加热，比较相同时间内水升高的温度．
(1)小明实验方案中存在明显问题，请你帮他指出来．
(2)小华针对小明方案中存在的问题，对方案的错误部分进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．
(3)为了正确完成实验，除了图示装置还需要的一个测量器材是________．
(4)小华按正确方法进行实验后，发现(a)中温度计最后的示数是(b)中温度计最后示数的2倍，小华就认为酒精的热值是碎纸片的2倍的结论．这个结论是________．(选填“正确的”或“错误的”)
20.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
(1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)．
(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)．
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.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？
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.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？
答案解析
1.【答案】B
【解析】A项，摩擦生热是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故A正确；B项，摩擦起电是电子的转移，可以把机械能转化为电能，故B错误；C项，电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确；D项，燃料燃烧放热是把自身蕴含的化学能转化为内能，故D正确．
2.【答案】D
【解析】帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．
3.【答案】B
【解析】A项，热气球上升的过程，高度增加，是空气对气球做功，机械能增加，故A不符合题意；B项，铅球自由下落的过程中，高度下降，速度增加，是重力势能转化为动能，故B符合题意；C.跳水运动员将跳板踏弯的过程中，跳板形变的程度增加，弹性势能增加，并非减小转化成动能，故C不符合题意；D项，跳伞运动员在空中匀速下落的过程，速度不变，高度下降，是动能不变，重力势能减小，故D不符合题意．
4.【答案】D
【解析】A项，太阳能热水器是将太阳能转化为水的内能，A不合题意；B项，用电风扇吹风，是将电能转化为机械能，B不合题意；C项，陨石进入大气层成为流星，是陨石与空气摩擦，将机械能转化为内能，C不合题意；D项，暖瓶塞被热气弹开，是气体膨胀对外做功，将内能转化为机械能，D符合题意.
5.【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．
6.【答案】A
【解析】相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出的热量越多，则这种燃料的热值越大.5 g的酒精和5 g的碎纸片充分燃烧后，产生的热量被相同质量、相同初温的水吸收，酒精加热的水温上升的高，反映了酒精产生的热较多；说明酒精的热值比碎纸片的热值大，故A正确；热量是过程量，含有热量的说法是错误的，故B错误；在质量不确定的情况下，无法确定物体燃烧放出的热量，故C错误；内能是与物质种类、质量、温度等因素相关的物理量，与燃烧放热无关，故D错误．
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】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．
9.【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．
10.【答案】B
【解析】内燃机的四个冲程中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．
11.【答案】B
【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．
由图丙，气门都关闭，活塞向上运动，所以是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能；
由图丁，气门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能．
图甲，往锥形瓶中打气后，瓶内压缩气体推动瓶塞做功，将内能转化为机械能；
由图乙，用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧．是将机械能转化为内能的过程．
由此可知，A、C、D错误，B正确．
12.【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．
13.【答案】A
【解析】陨石在下落过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，动能增加；陨石下落过程与大气剧烈摩擦导致温度升高，这是通过克服摩擦做功的方法改变其内能的，机械能转化为内能，内能增加．
14.【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．
15.【答案】C
【解析】内燃机工作时，将燃料的化学能通过燃烧燃烧转化为内能，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．
16.【答案】热值大　化学　内
【解析】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，可以放出更多的热量；燃料燃烧释放的化学能转化为内能．
17.【答案】机械　电
【解析】地热发电站发电时，先利用地下井获得地热，将水加热成水蒸气，水蒸气膨胀推动活塞，使汽轮机转动工作，将水蒸气的内能转化为机械能，汽轮机带动发电机工作，将机械能转化为电能；所以整个过程能量的转化是：内能→机械能→电能．
18.【答案】做功
【解析】由图可知，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能．
19.【答案】(1)不应比较相同时间内水升高的温度　(2)比较燃料完全燃尽后水升高的温度　(3)天平　(4)错误
【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)实验需要用天平测酒精、纸、水的质量．
(4)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．
20.【答案】(1)质量　相等　(2)煤油　(3)天平　偏小　燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸
【解析】(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等．
(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大．
(3)实验中，要控制质量相等，所以需要用天平来测量物质的质量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些．
21.【答案】①汽油　②热传递　③偏小　烧杯没有加盖，在进行热传递时，有部分内能直接散失了
【解析】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 ℃.根据公式Q吸＝cmΔt得，汽油相同情况下汽油放出的热量较多．
根据公式Q放＝mq得，q＝，所以汽油的热值大于酒精的热值．
②热传递，是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程．所以燃料燃烧放出的热量是通过热传递的方式使水的内能增大的．
③由于热量的直接散失、烧杯未加盖等，所以汽油燃烧放出的热量大部分未被水吸收，所以根据Q吸＝cm水(t－t0)计算出水吸收的热量偏小，从而根据公式q＝＝计算出的汽油的热值偏小．
22.【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；
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)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．