第十四章内能的利用同步练习 2021-2022学年人教版九年级物理全一册（Word版含答案）

第十四章内能的利用测试
一、单选题(共15小题)
1.一台单缸4冲程柴油机飞轮的转速是1800 r/min，则柴油机每秒(　　)
A． 完成30个冲程，做功30次
B． 完成60个冲程，做功60次
C． 完成60个冲程，做功15次
D． 完成120个冲程，做功30次
2.下列关于热值说法正确的是(　　)
A． 燃料燃烧越充分热值越大
B． 2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大
C． 1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量，则煤的热值为3×105 J/kg
D． 热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同
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.如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为(　　)
A．η＝×100%
B．η＝×100%
C．η＝×100%
D．η＝×100%
5.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
6.下列实例中能量发生了转化的是(　　)
A． 壶中的水吸热升温
B． 电饭锅通电发热
C． 抱着热水袋取暖
D． 人在阳光照射下感到热
7.如下图所示，是四冲程汽油机工作时的一个冲程，下列说法中正确的是(　　)
A． 这是做功冲程，此过程中机械能转化成内能
B． 这是做功冲程，此过程中内能转化成机械能
C． 这是压缩冲程，此过程中内能转化成机械能
D． 这是压缩冲程，此过程中机械能转化成内能
8.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
9.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
10.如图所示的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述，正确的是(　　)
A．货物被举高后内能增加了
B．列车进站速度减小后内能增加
C．握力计被握扁后其弹性势能减小
D．飞机升空后高度增加内能变大
11.关于燃料的热值，以下说法正确的是(　　)
A． 燃料的热值与燃烧情况有关
B． 容易燃烧的燃料热值一定大
C． 煤的热值大于干柴的热值，燃烧煤所放出的热量一定比燃烧干柴放出的热量多
D． 1 kg不同的燃料完全燃烧，放出的热量多的其热值大
12.一种叫做“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的．只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　)
A． 化学能转化为电能
B． 内能转化为电能
C． 光能转化为电能
D． 机械能转化为电能
13.四冲程内燃机工作的共同特点错误的是(　　)
A． 都有燃料进入汽缸
B． 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
C． 都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能
D． 一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
14.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
15.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
二、填空题(共3小题)
16.在一个标准大气压下做“探究水的沸腾”实验时，把初温为20 ℃质量为100g的水加热到沸腾，水至少需要吸收________J的热量．如果酒精完全燃烧所放出的热量有40%被水吸收，则需要________ g酒精．(c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q酒＝3.0×107J/kg)
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.酒精的热值是3×107J/kg，它的物理含是：________.完全燃烧10斤的酒精能放出________ J的热量．
三、实验题(共3小题)
19.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同．
(1)比较不同物质吸热升温的特点，应选择___________两图进行实验．如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，_________液体的温度升高得较慢，_________液体的比热容较大．
(2)比较不同燃料的热值，应选择__________两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过_______________来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)．
若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的测量仪器是__________，利用此实验方法计算出的热值将比真实值___________ .
20.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__________.
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)
三、计算题(共3小题)
22.一辆小汽车以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．
23.一台汽油机，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)
24.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6 min内完全燃烧了0.2 kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg.求：
(1)煤完全燃烧产生的热量；
(2)经过6 min时间加热，水所吸收的热量；
(3)煤炉烧水时的热效率．
答案解析
1.【答案】C
【解析】一个工作循环包括四个冲程，对外做功1次，活塞往复2次，曲轴(飞轮)转动2周．
由题知，飞轮每秒转数为：
n＝＝30 r，所以每秒钟完成了30×2＝60个冲程，对外做功15次．
2.【答案】D
【解析】A、B项，燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故AB错误；C项，由于不确定燃料是否完全燃烧，故C错误；D项，热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同，说法正确．
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】B
【解析】由内燃机的能流图可以得到：
燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2,
所以内燃机的效率可表示为η＝×100%.
5.【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．
6.【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．
7.【答案】D
【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．
图中的进气门与排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，把机械能转化为内能，故D选项说法正确．
8.【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．
9.【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．
10.【答案】B
【解析】A项，货物被举高后，重力势能增加了，但内能不会改变，故A说法错误；B项，列车速度减小，质量不变，所以列车的动能减小，在刹车减速过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，故B说法正确；C项，握力计发生形变后弹性势能增加，故C说法错误；D项，飞机升空后，高度增大，所以其重力势能增加，但内能不会改变，故D说法错误．
11.【答案】D
【解析】A、B项，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、易燃程度等均无关，故A、B错误；C项，煤的燃烧值大于干柴的燃烧值，即相同质量的煤和干柴完全燃烧，煤放出的热量多，故C错误；D项，1 kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，1 kg不同的燃料完全燃烧，放出的热量多的其热值大，故D正确．
12.【答案】D
【解析】“挤压或拉伸”动作后，就会产生放电现象， 说明消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能．
13.【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．
14.【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．
15.【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．
16.【答案】3.36×104J　2.8
【解析】(1)水吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×104J
(2)需要酒精的质量为：
∵Q吸＝Q放η
∴Q放＝＝＝8.4×104J
根据公式Q放＝mq得：
m＝＝＝0.0028 kg＝2.8 g
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】1 kg酒精完全燃烧时放出的热量是3.0×107J　1.5×108
【解析】酒精热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是1 kg酒精完全燃烧时放出的热量是3.0×107J；
完全燃烧10斤＝5 kg酒精能够放出的热量Q＝mq＝5 kg×3.0×107J/kg＝1.5×108J.
19.【答案】(1)甲、丙　b　b　(2)甲、乙　温度计示数　天平　小
【解析】(1)在比较不同物质吸热升温的特点时，我们应控制燃料相同而吸热物质不同，因此应选择甲、丙两图来进行实验；如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，观察图丁可以看出，b液体的温度升高得较慢，b液体的比热容较大；
(2)要比较不同燃料的热值，我们应选择甲乙两图进行实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，可以通过温度计示数的变化量来反应；估测燃料的热值，还需要补充的实验仪器是天平；由于燃烧放出的热会有一部分散失到空气中去、烧杯等实验器材也会吸收一部分热量，从而使Q放大于Q吸，因此，利用此实验方法计算出燃料的热值比实际要偏小些．
20.【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．
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)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．
23.【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．
【解析】飞轮的转速是600 r/min，意思是飞轮1 min转600 r，对外做功300次；
根据W＝Fs和p＝可得出W＝Fs＝pSL求出发动机做的功，再求出1 min做的总功，根据p＝求出功率；
求出汽油机工作一小时做的功，根据η＝求出燃烧汽油放出的热量，根据Q＝mq求出汽油的质量．
24.【答案】解：(1)煤完全燃烧产生的热量：
Q放＝mq＝0.2 kg×3×107J/kg＝6×106J，
(2)由图可知，经过6 min时间加热后水温由20 ℃达到80 ℃，
则水吸收的热量：
Q吸＝cm(t﹣t0)
＝4.2×103J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃﹣20 ℃)
＝2.52×106J；
(3)煤炉烧水时的热效率：
η＝×100%＝×100%＝42%；
答：(1)煤完全燃烧产生的热量为6×106J；
(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J；
(3)煤炉烧水时的热效率为42%.
【解析】(1)已知煤的质量和热值，利用Q放＝mq可求得煤完全燃烧产生的热量；
(2)由图象可知，经过6 min时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求水吸收的热量；
(3)利用η＝×100%计算煤炉的热效率．