第十四章内能的利用 单元测试 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（有答案）

《第十四章 内能的利用》单元测试
一、选择题(每题3分，共30分)
1．下列说法正确的是(　　)
A．一瓶酒精用去一半，酒精的热值减小一半
B．煤的热值比干木柴的热值大，所以燃烧时煤放出的热量更多
C．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
D．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
2．下面对一台四冲程内燃机在一个循环中的能量转化表述不正确的是(　　)
A．压缩冲程末燃料燃烧时，化学能转化为内能
B．做功冲程中内能转化为机械能
C．压缩冲程中机械能转化为内能
D．压缩冲程中化学能转化为内能
3．下列说法不正确的是(　　)
A．火箭用液态氢作燃料的主要原因是氢气的热值大
B．功率大的机械一定比功率小的机械做功快
C．物体的内能增加，一定是从外界吸收热量
D．根据能量守恒定律可知永动机是不可能造出来的
4．如图所示，甲装置：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象；乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞“跳”出时，观察瓶内的变化。下列对这两个装置进行的实验认识正确的是(　　)
(第4题)
A．甲：迅速向下压活塞的过程中，瓶内空气温度不变
B．乙：给瓶内打气，瓶塞“跳”出前，瓶内空气内能减小
C．甲：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
D．乙：瓶塞“跳”出的过程相当于内燃机的压缩冲程
5．甲、乙两辆汽车的功率分别是8 kW和10 kW, 甲、乙两辆汽车的发动机工作效率分别是30%和26%。下列说法正确的是(　　)
A．甲比乙输出的机械能多
B．乙比甲输出的机械能多
C．把乙所用燃料换成热值大的燃料可提高效率
D．消耗相同多的同标号汽油，甲输出的机械能比乙多
6．在1个标准大气压下完全燃烧42 g焦炭所放出的热量被2 kg、30 ℃的水吸收，则水温可升高(q焦炭＝3.0×107 J/kg)(　　)
A．70 ℃ B．75 ℃
C．100 ℃ D．105 ℃
7．水上儿童乐园的滑梯通常比一般公园的滑梯要高要长，当儿童从上面滑下时，滑梯上面有一股水不断沿滑梯流下，使儿童的臀部不被擦伤。下列说法正确的是(　　)
A．当儿童从滑梯上滑下时，动能增大，重力势能减小，机械能守恒
B．当儿童从滑梯上滑下时，机械能转化为内能，但总的能量是守恒的
C．水不断从滑梯上流下能防止儿童臂部受伤，这是利用水蒸发吸热
D．儿童的臀部发热是通过热传递的方式实现的
8．如图所示的是由大量反射镜组成的太阳能发电装置。图中的各个反射镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器(锅炉)上，集热器中的水变成水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电。下列说法正确的是(　　)
(第8题)
A．一天中反射镜的朝向不需要做任何调整
B．集热器中的水通过热传递的途径变成水蒸气
C．水蒸气推动汽轮机做功时，机械能转化为内能
D．汽轮机带动发电机发电时，内能转化为机械能
9．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，下列机械的动力装置不是使用热机的是(　　)
A．玉兔号月球车
B．山东号航母
C．C919客机
D．“长征五号”火箭
10．下列关于火箭的说法不正确的是(　　)
A．火箭发射时，发射塔下方大水池中的水迅速汽化，能吸收大量热量
B．火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值大
C．火箭发射时利用的原理是物体间力的作用是相互的
D．火箭加速升空的过程中，质量保持不变
二、实验题(11题6分，12题12分，共18分)
11．(1)某同学用图示装置测酒精的热值。加热前酒精灯的质量为m1，加热一段时间后变为m2；烧杯中水的质量为m，水的初温为t1，末温为t2，水的比热容用c表示。用以上符号表达该同学测酒精热值的计算式：q＝__________。该同学发现，测量值比课本中的“标准值”小很多，请你写一条产生该误差的原因：________________。
(第11题)
(2)有一种“涡轮增压”(T型)轿车，通过给发动机更多的空气使汽油更充分燃烧，比普通轿车(L型)更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内热值相比________(填“更大”“一样大”或“更小”)。
12．小明设计了“比较不同燃料热值”实验，步骤如下：
(第12题)
①他准备了两套与上图完全相同的实验装置；
②分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片；
③同时点燃酒精和碎纸片，对质量和初温相等的水进行加热；
④记录燃烧相同时间后水升高的温度t。
(1)从以上步骤中可以看出，实验是通过比较__________________来比较燃料燃烧放出热量多少的。下列实验中也用到这种思想方法的是________(填序号)。
A．为了更好地研究光的传播引入光线
B．逐渐抽出玻璃罩内空气后听到罩内闹钟铃声逐渐变小，据此推理得出真空不能传声
C．探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下
D．探究影响压力作用效果的因素时，用海绵的凹陷程度反映压力的作用效果
(2)小明设计的方案中有一个步骤存在明显的缺陷，请你帮他进行修改，简要写出修改后的步骤：__________________________________________________。
(3)小华按正确的设计方案进行实验，发现用酒精作为燃料时水升高的温度是用纸作为燃料时水升高的温度的2倍。由此，她得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论，但这个结论与实际并不相符，其原因是 ______________________________________________(答出一点即可)。
(4)小明还想利用以上器材探究“不同物质的吸热能力”，需添加的器材是________，不同物质吸热的多少是通过________来反映的。
三、综合应用题(每空1分，19题4分，共32分)
13．合理分类并利用垃圾可以变废为宝。在一定条件下，1 kg垃圾能“榨”出0.17 kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为________ J，燃烧时燃料油的化学能转化为________能；若这些热量的42%被水吸收，则可以使________ kg的水的温度从20 ℃升高到100 ℃，这是通过________的方式改变水的内能的。
14．内燃机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、__________、排气冲程四个冲程组成，一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1 200 r/min，则汽油机每秒钟对外做功________次。
15．(1)不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如下图所示。以下事例中分别属于哪种能量转化(只需考虑最主要的能量转化)，请将下图中能量转化对应的字母序号填写在相应的横线上。
(第15题图1)
例如：电热水器工作时K；
①热机的压缩冲程 ________________ ；
②给某锂电池充电时 ________________ ；
③植物吸收太阳光进行光合作用 ________________ ；
④电动机带动水泵把水送到高处 ________________ 。
(2)如图所示的是某装置工作时的能量流向图，请根据图中信息判断，此装置可能是 ________ (填“热机”“电灯”或“电风扇”)，效率为 ________ ，热量损失应为 __________J。
(第15题图2)
16．汽车是我们常用的交通工具之一，汽油机是汽车的动力装置，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，将________能转化成内能。如图所示的是汽油机的________冲程。若某汽车效率为40%，则完全燃烧10 kg的汽油可转化为________ J的机械能。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
(第16题)
17．如图所示的是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下：
小配重重力G小＝100 N，大配重重力G大＝520 N，每升降一次配重各自移动的距离h＝1 m，热量计中水的质量m＝500 g，升降次数与水的温度变化的关系如下表所示：
(第17题)
升降次数 1 2 3 4 5 6
温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18
(1)请计算配重升降一次对动叶轮做的功是________J。
(2)水的温度升高0.2 ℃相当于吸收了________J的热量。
(3)在该实验中________转化为________能，由第一组数据知减少的机械能________(填“大于”“小于”或“等于”)增加的内能。
(4)本实验中的误差来源于__________________(写出一条即可)。
(5)焦耳在这个实验的基础上继续研究，率先提出了________________定律。
18．阅读短文，回答下列问题。
空气的动力
空气的动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一声飞出去，这时气球获得了气动力。
经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力、推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。
如图所示的是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空气缸，总容量为90 L，可储存标准大气压下90 m3的空气，其设计最高速度可达154 km/h，平均每加一次气能行驶200 km或10 h。由于空气发动机不直接使用燃料，因此它具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零排放”等优点。虽然这项技术不成熟且存在某些缺点，在科学界引起不小的争议，但它仍然具有广阔的发展空间。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是由________(填“内燃机”“电动机”或“蒸汽机”)提供动力。
(2)空气发动机是利用________能做功的，空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的________冲程的工作过程相似。
(3)分析上文，下列说法正确的是________。
A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体受到惯性的作用
B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能
C．以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气燃烧产生能量
D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失
(4)资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释： ________________________________________________________________。
19．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后， 塞子受到水蒸气的压力而冲出去，且管口出现了白雾。请你用所学的物理知识解释上述两个现象。
　　　
(第19题)　　
四、计算题(每题10分，共20分)
20．为减少空气污染，城区道路集中开展了雾炮车喷雾作业(如图所示)。某型号雾炮车空载时的质量为10 t，它配备了一个容积为10 m3的水箱。(g取10 N/kg，柴油的热值取4×107 J/kg)
(1)雾炮车匀速前进喷洒过程中，在10 km的路段上用时30 min，则雾炮车的平均速度是多少千米每小时？
(2)雾炮车满载时，沿水平路面匀速前进10 km，所受阻力是总重力的0.01，忽略水箱的重力，此过程中牵引力所做的功是多少？
(3)雾炮车满载时，沿水平路面匀速前进10 km，消耗柴油2 kg，该雾炮车的效率是多少？(设柴油完全燃烧)
(第20题)
21．莲莲家的汽车尾部上标有“2.0 T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”，实现高速旋转，同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达0.2 kg/(kW·h)，已知汽油的热值为4.6×107 J/kg。[温馨提示：0.2 kg/(kW·h)表示获得1 kW·h能量消耗0.2 kg汽油；1 kW·h＝3.6×106 J]
(1)0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
(2)该汽车发动机的效率最高可达多少？(结果百分号前保留整数)
答案
一、1.C　2.D 3．C　4．C　5.D　6.A　7.B　8.B　9.A　10.D
二、11.(1)；有热量散失　(2)一样大
12．(1)水升高的温度；D
(2)记录燃料燃尽后水升高的温度t
(3)热效率不同(合理即可)
(4)秒表 ；加热时间
三、13.6.8×106; 内； 8.5 ；热传递　点拨：若燃料油的热值为4.0×107 J/kg，则0.17 kg燃料油完全燃烧释放出的热量为Q＝mq＝0.17 kg×4.0×107 J/kg＝6.8×106 J；燃料燃烧时消耗化学能得到内能，故燃烧燃料油时燃料油的化学能转化为内能。若这些热量的42%被水吸收，则水吸收的热量Q吸＝42%×Q＝42%×6.8×106 J＝2.856×106 J，水温从20 ℃升高到100 ℃，水的质量为m水＝＝＝8.5 kg。改变物体内能的方法有做功和热传递两种方式，水吸热升温是通过热传递的方式改变水的内能的。
14．做功冲程； 10
15．(1)①C　②J　③G　④A　(2)热机；37.5%；7.5×105
16．化学；做功 ；1.84×108
17．(1)420　(2)420　(3)机械能；内；等于　
(4)克服摩擦力做功(合理即可)　(5)能量守恒
点拨：(2)水温升高0.2 ℃，水吸收的热量是Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×0.2 ℃＝420 J。(3)在实验过程中，机械能转化为内能，包括水的内能和摩擦生热产生的内能。由第一组实验数据可以看出，减少的机械能等于增加的内能。(4)由于摩擦是不可避免的，所以本实验中的误差主要来源于克服摩擦做功。
18．(1)电动机　(2)内；做功　(3)B　(4)气体对外做功，内能减小，温度降低
19．解：酒精燃烧时，酒精的化学能转化为内能，然后内能通过热传递的方式转移给水和试管，水吸热后迅速汽化，形成大量的水蒸气，塞子受到水蒸气的压力冲出去，水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减小，温度降低，从而液化成小液滴，形成白雾。
四、20.解：(1)t＝30 min＝0.5 h，雾炮车的速度v＝＝＝20 km/h。
(2)雾炮车空载时的重力G车＝mg＝10×103 kg×10 N/kg＝105 N，水箱里水的质量为m水＝ρ水V＝1×103 kg/m3×10 m3＝104 kg，水箱里水的重力为G水＝m水g＝104 kg×10 N/kg＝105 N，炮雾车满载时总重力G＝G车＋G水＝105 N＋105 N＝2×105 N，则匀速行驶时车受到的阻力f＝0.01G＝0.01×2×105 N＝2 000 N，因为匀速行驶，所以雾炮车受到的牵引力F＝f＝2 000 N，牵引力所做的功W＝Fs＝2 000 N×10×103 m＝2×107J。
(3)2 kg柴油完全燃烧释放的热量为Q＝m′q＝2 kg×4×107 J/kg＝8×107 J，雾炮车的效率η＝×100%＝×100%＝25%。
21.解：(1)0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量为
Q放＝mq＝0.2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×106 J。
(2)根据题意可知，完全燃烧0.2 kg汽油获得的能量W＝1 kW·h＝3.6×106 J，该汽车发动机的效率最高可达η＝＝≈39%。