精品解析2021-2022学年人教版九年级物理第十四章-内能的利用 综合测评试卷（含答案详细解析）

人教版九年级物理第十四章-内能的利用 综合测评
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、如图是“神州十三号”发射时的情境，关于飞船发射，下列说法正确的是（　　）
A．火箭在发射升空的过程中，机械能守恒
B．发射火箭用液体氢作燃料是因为氢的密度小
C．返回舱返回时，返回舱与大气层摩擦做功将外壳烧黑
D．燃料燃烧过程中，将燃料的化学能直接转化成机械能
2、下列与热有关的现象，解释正确的是（　　）
A．冰箱内食物的温度为0℃时，其内能为0J
B．马路上尘土飞扬，说明分子在不停地做无规则运动
C．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
D．内燃机用水做冷却液利用了水比热容大的特性
3、有一个转速为3600r/min的四冲程汽油机，如图所示为该汽油机某冲程的示意图，则下列说法不正确的是（　　）
A．汽油机的效率越高，做功越快 B．这是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能
C．汽油机的该冲程是靠飞轮惯性完成的 D．汽油机正常工作时1s对外做功30次
4、潍柴集团于2020年正式发布全球首款热机效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破。关于对此柴油机的说法正确是（　　）
A．它必须用热值较高的燃油才能提高其热机效率
B．对比其他柴油机，相同时间内对外做功更快
C．对比其他柴油机，对外做同样的功消耗的燃料减少
D．随着技术的进步，集团生产的内燃机效率能达到100%
5、下列说法正确的是（　　）
A．使用天然气做燃料，燃烧越充分，热值越大
B．汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能
C．汽车发动机采用冷水进行冷却，是利用水的比热容较大的性质
D．摩托车上的热机工作时提供动力的是吸气冲程
6、下面关于汽油机和柴油机的说法中，错误的是（　　）
A．汽油机和柴油机使用的燃料不同
B．柴油机和汽油机做功冲程都是将内能转化为机械能
C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
D．汽油机和柴油机的效率没有差别，完全相同
7、下列说法正确的是（　　）
A．冬天用暖手袋暖手，是通过做功的方式改变内能
B．热机在压缩冲程中把机械能转化成内能
C．扫地时“尘土飞扬”，是由分子做无规则运动引起的
D．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的热值比较大
8、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
9、小柯在科技馆看到许多奇思妙想一六冲程引擎。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。则第五冲程相当于图中四冲程汽油机的（　　）
A． B． C． D．
10、关于热机效率，下列说法中正确的是（　　）
A．热机效率越高，即热机做的有用功越多
B．热机单位时间内耗费的燃料少，效率一定高
C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑
D．通过技术改进，热机效率可达100%
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、最早的热机是______，经过英国工程师______改进，完善，在18世纪得到广泛使用。
2、汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图是______冲程。一台单缸四冲程汽油机曲轴转速是3600r/min，此汽油机每秒钟对外做功______次。
3、2021年10月16日长征二号运载火箭将神舟十三号载人飞船成功送入太空空间站，火箭发射时用液体氢作燃料，这是因为液态氢的______大，返回舱进入大气层落回地面过程中温度会升高，这主要是通过______方法使返回舱内能增加。
4、我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。火箭发射时用液态氢作燃料，因为液态氢的______大，完全燃烧20g液态氢释放的热量______J。（q氢＝1.4×108J/kg）
5、如图所示是汽油机的 _____冲程，在压缩冲程中，是通过 _____的方式增加燃气的内能。汽油机的转速为3000转1分钟，则1秒内汽油机对外做功 _____次。汽油机用水作为冷却剂，这是利用了水 _____的性质。
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、可燃冰是一种新型能源，它分解后可以释放出天然气，我国开采可燃冰的技术处于世界领先地位。用燃气热水器烧水时，把 40kg 的水从25℃加热到 45℃，共燃烧了 0.12m3 的天然气。经测定，若某次开采到的可燃冰的热值是同体积天然气的 120 倍。求：
（1）水吸收了多少热量？［c 水=4.2×10 3J/（kg·℃）］
（2）燃气热水器烧水时的效率是多少？（q 天然气=3.5×10 7J/m3）
（3）若换用该可燃冰作燃料，加热相同情况的水要燃烧多少立方米的可燃冰？
2、某同学在实验室用酒精灯把0.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃.求：
（1）水吸收的热量；
（2）如果这些热量由酒精燃烧提供，至少要完全燃烧多少千克酒精？[水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃）；酒精的热值q酒精＝3.0×107 J/kg]
3、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的清洁设备，在我国得到广泛应用。某型号太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。[水的比热容]求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q吸；
（2）热水器的效率η。
4、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到40℃，求：
（1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q[水的比热容c水=4.2103J/(kg·℃)]；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
5、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为50℃。请你求解下列问题：
（1）水箱中的水吸收多少热量？
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，求至少需要燃烧多少煤气？[，煤气的热值为q＝4.2×107J/kg]
---------参考答案-----------
一、单选题
1、C
【详解】
A．火箭在发射升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，所以机械能增加，故A错误；
B．发射火箭用液体氢作燃料是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的氢可以释放更多的热量，故B错误；
C．返回舱返回时，由于空气阻力，返回舱与大气层摩擦做功，外壳内能增大，外壳被烧黑，故C正确；
D．燃料燃烧过程中，将燃料的化学能先转化为内能，内能再转化成机械能，故D错误。
故选C。
2、D
【详解】
A．任何温度的物体都有内能，内能不可能为零，故A错误；
B．尘土看得见，属细小颗粒物，尘土飞扬是机械运动，故B错误；
C．内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故C错误；
D．内燃机用水做冷却液利用了水比热容大的特性，与其他液体相比，相同情况下，吸收的热量更多，故D正确。
故选D。
3、A
【详解】
A．热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比越大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误，符合题意；
B．由图可知，两个气门都是关闭的，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C．依靠飞轮惯性完成的冲程有：吸气、压缩和排气三个冲程，故C正确，不符合题意；
D．转速为3600r/min的四冲程内燃机，则每秒转60圈，两圈做一次功，共做30次功，故D正确，不符合题意。
故选A。
4、C
【详解】
A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关，故A错误；
B．柴油机效率高，只表明有用功与总功的比值大，相同时间做功快指功率，效率与功率没有必然联系，故B错误；
C．柴油机效率高，根据效率公式，当有用功一定时，效率越高，所需要总功更少，即燃烧同种燃料时，需要的燃料更少，故C正确；
D．柴油机属于热机，在工作过程中不可避免会存在燃料燃烧不完全等因素导致能量损失，不可能达到100%，故D错误。
故选C。
5、C
【详解】
A．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、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；
B．汽油机的做功冲程是燃气通过做功的方式将内能转化为机械能，故B错误；
C．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机冷却用水作为工作物质，故C正确；
D．摩托车上使用的是汽油机，汽油机工作时提供动力的是做功冲程，故D错误。
故选C。
6、D
【详解】
A．汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，故A正确，不符合题意；
B．柴油机和汽油机做功冲程都是将燃料燃烧释放内能推动活塞运动，将内能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C．汽油机气缸顶部有个火花塞，采用点燃式点火，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，采用压燃式点火，故C正确，不符合题意；
D．一般柴油机的压缩比比汽油的大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故D错误，符合题意。
故选D。
7、B
【详解】
A．冬天用暖手袋暖手，是通过热传递的方式改变内能，故A错误；
B．热机的压缩冲程是将机械能转化为内能的过程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程，故B正确；
C．尘土是由大量分子组成的，尘土不是分子，尘土飞扬不是分子的无规则运动，故C错误；
D．水的比热容大，在相同条件下吸收的热量多，所以汽车发动机用水做冷却物质，故D错误。
故选B。
8、C
【详解】
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确；
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。
故选C。
9、C
【详解】
做功冲程是高温高压的燃气推动活塞对其做功，将内能转化为机械能；六冲程引擎中的第五冲程，是水变为水蒸气推动活塞做功，从而为汽车提供动力；
A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C符合题意；
D．排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
10、C
【详解】
A．热机的效率可知，热机的效率由两个因素决定，即消耗相同的燃料，热机效率越高的，热机做的有用功多，故A错误；
B．热机单位时间内耗费的燃料少，如果做的有用功也非常少，那么热机效率也不一定高，故B错误；
C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑，故C正确；
D．由于燃料燃烧释放的热量不能全部转化为机器的有用功，总有能量损耗，所以热机效率总小于100%，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、蒸汽机瓦特
【解析】
【详解】
[1][2]1695年，法国人巴本第一个发明蒸汽机，但操作不便，不安全。英国工程师瓦特改进了蒸汽机性能，在18世纪得到广泛使用，使人类进入了工业化时代。
2、做功30
【解析】
【详解】
[1]如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向下运动，可以判断是做功冲程。
[2]飞轮转速是
3600r/min=60r/s
表示每秒飞轮转动60圈，要经过120个冲程，对外做功30次。
3、热值做功
【解析】
【详解】
[1]运载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，可以释放出更多的热量。
[2]返回舱的外壳被烧焦，这是因为返回舱进入大气层时克服空气摩擦，这是通过的做功的方式增大了火箭的内能，温度升高，像火球一样把外壳烧焦了。
4、热值2.8×106
【解析】
【详解】
[1]火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。
[2]完全燃烧释放出的热量
Q放=mq=0.02kg×1.4×108J/kg=2.8×106J
5、做功做功25比热容大
【解析】
【详解】
[1]观察图可知，此时两个气门都关闭，缸内气体对活塞做功，推动活塞由上向下运动，气缸内气体膨胀，故该冲程是做功冲程。
[2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，是通过做功的方式增加气体内能的。
[3]汽油机转速为3000r/min＝50r/s，说明每秒钟飞轮转过50转，完成25个工作循环，每个循环做功一次，所以1秒钟对外做功25次。
[4]与其它液体相比较，水的比热容较大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量更多，制冷效果更好，所以汽油机用水作为冷却剂。
三、计算题
1、（1）3.36×106J；（2）80%；（3）1×10-3m3
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水m水（t2-t1）=4.2×103J/（kg·℃）×40kg×（45-25）℃=3.36×106J
（2）燃烧0.12m3天然气放出的热量
Q放=V天然气q天然气=0.12m3×3.5×107J/m3=4.2×106J
燃气热水器烧水时的效率
（3）需要燃烧可燃冰的体积
答：（1）水吸收了3.36×106J热量；
（2）燃气热水器烧水时的效率是80%；
（3）若换用该可燃冰作燃料，加热相同情况的水要燃烧1×10-3m3的可燃冰。
2、（1）3.36×104J； （2）1.12×10-3kg
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×（100℃-20℃）=3.36×104J
（2）由于酒精完全燃烧释放的热量全部被水吸收时需要酒精的质量最少，所以，由Q放=mq知道，需要完全燃烧酒精的最少质量
答：（1）水吸收的热量为3.36×104J；
（2）如果这些热量由酒精燃烧提供，至少要完全燃烧1.12×10-3kg的酒精。
3、（1）8.4×106J；（2）40%
【详解】
解：（1）热水器中的水吸收的热量
（2）热水器5小时内接收的太阳能
E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J
热水器的效率
答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；
（2）热水器的效率为40%。
4、（1）；（2）；（3）40%；（4）0.2kg
【详解】
解：（1）由题意可知，热水器中水的质量为100kg，水温从20℃升高到40℃，水的比热容c水=4.2103J/(kg·℃)，根据比热容公式可知，热水器中的水吸收的热量为
热水器中的水吸收的热量为。
（2）太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，热水器5小时内接收到的太阳能为
热水器5小时内接收的太阳能为。
（3）由（1）、（2）解析可知，热水器中的水吸收的热量为，热水器5小时内接收的太阳能为，则热水器的效率为
热水器的效率为40%。
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即
煤气的热值q=4.2107J/kg，由可知完全燃烧煤气的质量为
完全燃烧煤气的质量为0.2kg。
答：（1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q为；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E为；
（3）热水器的效率为40%；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.2kg煤气。
5、（1）2.52×107J；（2）1.5kg
【详解】
解：（1）根据题意，由密度公式得200L水的质量为
根据可得水吸收的热量为
（2）根据题意，煤气灶的效率为40%，煤气燃烧放出的热量为
根据Q＝qm可得煤气的质量至少为
答：（1）水箱中的水吸收的热量为2.52×107J；
（2）至少需要燃烧1.5kg的煤气。