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 综合训练试题（含解析）

人教版九年级物理第十四章-内能的利用 综合训练
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、2021年10月16日，中国在酒泉卫星发射中心升空的神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，发射取得圆满成功，下列说法正确的是（ ）
A．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能
B．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大
C．燃料的质量越大，热值越大
D．火箭发动机的效率可以达到100%
2、如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，以下说法正确的是（　　）
A．它是柴油机的压缩冲程，将机械能转化成内能
B．它是汽油机的做功冲程，将内能转化成机械能
C．它是柴油机的做功冲程，将内能转化成机械能
D．它是汽油机的压缩冲程，将机械能转化成内能
3、下列事例中属于内能转化为机械能的是（ ）
A．古代人的钻木取火 B．锯铁管时锯条发热
C．运载火箭点火升空 D．汽油机的压缩冲程
4、图是单缸内燃机工作过程中气门与活塞位置关系图，在下列排列顺序中，符合四冲程内燃机工作循环顺序的是：（　　）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．丙、丁、乙、甲
5、如图反映了一台机器正常工作时能量流向情况，下列说法错误的是（　　）
A．该图说明了能量可以发生转化
B．该图说明了能量可以发生转移
C．该机器遵循能量守恒定律
D．该机器的效率为75%
6、如图所示是汽油机的能量流向，对照此图，下列说法正确的是（　　）
A．由于能量守恒，热机的效率可以达到100%
B．排放的废气不会造成环境的污染
C．该汽油机的热机效率为70%
D．废气的排放所占比例最大，减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段
7、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%
8、甲热机的效率比乙热机的高，以下说法正确的是（　　）
A．甲热机做的有用功多
B．甲热机做功更快
C．甲热机消耗的燃料少
D．甲热机做的有用功占燃料完全燃烧放出热量的比更大
9、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
C．用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量
D．把零下10oC的冰块放在0oC的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加
10、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中错误的是（ ）
A．酒精灯中酒精用掉一半后，剩余酒精的热值、比热容、密度均不变
B．抽出玻璃板，上方瓶中的空气逐渐变红，说明分子在不停地做无规则运动
C．活塞向上运动时，是内燃机的压缩冲程，此时内能转化为机械能
D．玻璃筒内的空气被压缩是通过做功的方式使空气的内能增加
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、在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功，燃气自身的温度______（选填“降低”或“升高”），内能______（选填“增加”或“减少”）。而在压缩冲程中，活塞向上运动压缩混合气做功，混合气的温度升高，内能______（选填“增加”或“减少”）。
2、现在的城市基本实现了天然气清洁能源的使用。用天然气灶具加热水时，完全燃烧0.021m3的天然气，放出的热量是______J；如果这些热量的90%被水所吸收，可以使______kg的水温度从15 °C升高到95 °C。[天然气的热值为8×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
3、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。
4、天然气是一种清洁能源，我市部分公交车和出租车开始使用天然气代替柴油或汽油，天然气燃烧时将______能转化为______，已知天然气的热值为7.0×107J/m3，某出租车一天消耗8L天然气所释放的热量为______（假定天然气完全燃烧）。
5、如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。木塞被推出后水蒸气的内能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。水蒸气将木塞推出的过程与内燃机______程的原理相同。
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、新冠病毒使2020年春的中国成为了一个没有硝烟的战场，负压救护车（如图所示）则是众多“逆行者”中的一员。所谓负压就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，车的医疗舱每小时可换气20次，能过滤分离病毒高达99.97%，既对车内人员起到防护的作用，也避免了感染车外更多的人。已知该车平均输出功率50kW，平均速度90km/h。
（1）该车行驶百公里（100km）输出的机械功为多少？
（2）若汽车的效率为25%，则该车百公里（100km）消耗多少升汽油？（结果保留一位小数，汽油的密度为0.70×103kg/m3，热值4.6×107J/kg）。
2、（2021·全国·九年级课时练习）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1200周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求
(1)汽油机一个循环所做的功是_____J
(2)汽油机的功率是_____W。
3、小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20oC加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（q酒精＝3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
（1）请判断甲、乙两种液体谁的吸热能力大？
（2）求乙液体的比热容；
（3）求该酒精灯的加热效率。
4、一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油。g取10N/kg，求汽车通过大桥；
（1）牵引力所做的功；
（2）牵引力做功的功率；
（3）汽油机的效率。（q汽油=4.6×107J/kg）
5、2020年1月27日。为抗击新型冠状病毒肺炎疫情，安徽医科大学各附属医院紧急派出22名医护人员，他们与其他省属医院的白衣战士一起，组成安徽省第一批支援武汉的医疗队伍，出征武汉。假设客车（包括车上的人和物资）总质量为5×103kg，在某段平直的高速公路上，客车以90km/h的速度匀速行驶了200km，平均每百公里油耗为20L，所受的平均阻力是客车总重的0.04倍，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧，汽油的密度为0.75×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）客车行驶200km，牵引力做了多少功？
（2）客车发动机的效率是多少？（百分比后保留一位小数）
（3）如果将效率提高百分之一，则同样消耗20L汽油可以比原来多行驶多少km？
---------参考答案-----------
一、单选题
1、B
【详解】
A．火箭点火加速升空时，燃料燃烧产生大量高温高压的气体，推动火箭向上运动，是内能转化为机械能，故A错误；
B．氢在常见燃料中热值较大，等质量的氢完全燃烧所放出的热比其它燃料要多得多，所以火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，故B正确；
C．燃料的热值只与燃料的种类有关，与质量、是否完全燃烧等无关，故C错误；
D．火箭发动机属于内燃机，使用过程中一定存在燃料无法完全燃烧、废气带走一部分热量等能量损失，效率不可能达到100%。故D错误。
故选B。
2、B
【详解】
AC．由图可知，汽缸顶部有个火花塞，火花塞点火，是汽油机，故AC错误；
BD．图中的进、排气门都关闭，活塞向下运动，因此这是做功冲程，将内能转化为机械能，故B正确，D错误。
故选B。
3、C
【详解】
A．古代人的钻木取火是通过克服摩擦做功来改变内能的，是机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．锯铁管时锯条发热，是通过克服摩擦做功来改变内能的，是机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．运载火箭点火时，燃料燃烧化学能转化为内能，内能转化为火箭的机械能，故C符合题意；
D．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩工作物质，机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选C。
4、C
【详解】
四冲程内燃机工作循环顺序的是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，对应图中的乙、丁、甲、丙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5、D
【详解】
A．由图可知，有一部分内能转化为了机械能，这说明了能量可以发生转化，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，内能输入后，有内能输出，说明了能量可以发生转移，故B正确，不符合题意；
C．机器发生了能量的转化和转移，在能量的转化和转移中，都要遵循能量守恒定律，故C正确，不符合题意；
D．该机器是利用内能来做功的，内能转化为机械能，效率为
故D错误，符合题意。
故选：D。
6、D
【详解】
A．热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率较低，不能达到100%，故A错误；
B．汽车排放的废气是空气污染的主要原因之一，故B错误；
C．该汽油机的热机效率为
η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%
故C错误；
D．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。由图示知，废气带走了大部分的能量，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，故D正确。
故选D。
7、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。
8、D
【详解】
A．根据热机效率的概念，甲热机效率高于乙热机效率，但燃料完全燃烧放出的热量不知道，所以无法确定甲热机做的有用功多，故A错误；
B．功率是描述做功快慢的物理量，热机效率与功率无关，故B错误；
C．由于甲、乙热机做的有用功不确定，所以无法确定甲、乙热机消耗燃料的多少，故C错误；
D．根据热机效率的概念，甲热机效率高，说明甲热机做的有用功占燃料完全燃烧放出热量的比更大，故D正确。
故选D。
9、D
【详解】
A．我们不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为热汤的温度高；热量是一个过程量，不能用“含有”来描述，故A错误；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物，机械能转化为内能，故B错误；
C．用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，故C错误；
D．将-10℃的冰块放在冰箱的0℃保鲜室中，冰块温度低于保鲜室内温度，冰块吸收热量，内能增加，故D正确。
故选D。
10、C
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，密度、比热容都是物质的特性，都与物质的质量、体积无关，所以，酒精灯中酒精用掉一半后，剩余酒精的热值、比热容、密度均不变，所以A正确，故A不符合题意；
B．抽出玻璃板，上方瓶中的空气逐渐变红，但是二氧化氮的密度大于空气，说明分子在不停地做无规则运动，所以B正确，故B不符合题意；
C．两个气门关闭，活塞向上运动时，是内燃机的压缩冲程，机械能转化为内能，所以C错误，故C符合题意；
D．图中玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，所以D正确，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
1、降低减少增加
【解析】
【详解】
[1][2]在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，则燃气自身的内能减少，温度降低。
[3]在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气体做功，活塞的机械能转化为混合气体的内能，则混合气体的温度升高，内能增加。
2、1.68×1064.5
【解析】
【详解】
[1]由Q放＝Vq得完全燃烧0.021m3的天然气，放出的热量是
Q放＝Vq＝0.021m3×8×107J/m3＝1.68×106J
[2]由题意分析知被水吸收的热量
Q吸＝ηQ放＝1.68×106J×90%＝1.512×106J
由公式Q＝cm t得
3、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。
4、化学能内能5.6104J
【解析】
【详解】
[1][2]天然气燃烧是化学反应，将化学能转化为内能。
[3]天然气的热值为7.0×107J/m3，消耗8L天然气所释放的热量
5、减小做功
【解析】
【详解】
[1]软木塞被推出试管口时，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，则水蒸气内能减小。
[2]四冲程内燃机在做功冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能，与木塞被推出过程中能量的转化相同，所以内燃机的做功冲程与这个原理相同。
三、计算题
1、（1）2×108J；（2）24.8升
【详解】
解：（1）已知该车的平均速度
行驶的路程
由得，则行驶的时间为
则该车行驶百公里输出的机械功为
（2）根据可得汽油完全燃烧放出的热量为
则该车百公里（100km）消耗的汽油质量为
消耗的汽油体积为
答：（1）该车行驶百公里（100km）输出的机械功为2×108J；
（2）该车百公里（100km）消耗24.8升汽油。
2、135J 1350W
【详解】
解：（1）由题意可得，燃气对活塞的平均压力
汽油机一个循环只做一次功，做功为
（2）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1200周，做功600次，则燃气对活塞做的总功
汽油机的功率
答：（1）汽油机一个循环所做的功是135J；
（2）汽油机的功率为1350W。
3、（1）甲；（2）2.1×103J/（kg oC）；（3）35%
【详解】
解：（1）根据图乙可知，质量相同的甲和乙升高相同的温度，甲的加热时间是乙的加热时间的2倍，则甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，由 得，甲的吸热能力大于乙的吸热能力。
（2）由（1）知甲的吸热能力大于乙的吸热能力，所以甲为水；根据可知，甲的比热容是乙的比热容的2倍，乙的比热容为
（3）用相同的酒精灯加热，在相同的时间内，水吸收的热量等于乙吸收的热量，0～8min乙吸收的热量等于甲吸收的热量
乙从加热到沸腾吸收的热量为
酒精完全燃烧放出的热量为
酒精灯的加热效率为
答：（1）甲液体的吸热能力大；
（2）乙液体的比热容为2.1×103J/（kg ℃）；
（3）该酒精灯的加热效率为35%。
4、（1）6×107J；（2）3.3×104W；（3）32.6%
【详解】
解：（1）因汽车匀速通过大桥时受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，所以，汽车的牵引力
F=f=0.08G=0.08mg=0.08×1.5×103kg×10N/kg=1.2×103N
则牵引力所做的功
W=Fs=1.2×103N×50×103m=6×107J
（2）由可得，汽车匀速通过大桥时所用的时间
则汽车牵引力做功的功率
（3）汽油完全燃烧放出的热量
Q放=m汽油q汽油=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J
汽油机的效率
答：（1）牵引力所做的功为6×107J；
（2）牵引力做功的功率约为3.3×104W；
（3）汽油机的效率约为32.6%。
5、（1）4×108J；（2）29.0%；（3）3.45km
【详解】
解：（1）由题知客车所受的阻力为
f＝0.04G＝0.04mg＝0.04×5×103kg×10N/kg＝2000N
由二力平衡的条件可知客车的牵引力为
F＝f＝2000N
则客车牵引力做的功为
W＝Fs＝2000N×200×103m＝4×108J
（2）已知平均每百公里油耗为20L，则200km耗油的体积为
V＝2×20L＝40L＝40dm3＝4×10-2m3
耗油的质量为
m＝ρV＝0.75×103kg/m3×4×10-2m3＝30kg
消耗的汽油完全燃烧放出的热量为
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×30kg＝1.38×109J
则客车发动机的效率为
（3）已知消耗的汽油体积
V′＝20L＝20dm3＝2×10-2m3
消耗的汽油质量为
m′＝ρV′＝0.75×103kg/m3×2×10-2m3＝15kg
消耗的汽油完全燃烧放出的热量为
Q放′＝qm′＝4.6×107J/kg×15kg＝6.9×108J
将效率提高1%后，提高的有用功为
ΔW＝Q放′Δη＝6.9×108J×1%＝6.9×106J
由W＝Fs可知比原来多行驶的距离为
答：（1）客车行驶200km，牵引力做了4×108J的功；
（2）客车发动机的效率是29.0%；
（3）如果将效率提高百分之一，则同样消耗20L汽油可以比原来多行驶3.45km。