北师大版九年级年级全一册第十章机械能、内能及其转化（有解析）

第十章 机械能、内能及其转化
一、单选题
1．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奧运会。如图所示是足球落地后又弹起的示意图，不计空气阻力。则足球（　　）
A．在A点的机械能大于B点的机械能 B．在B点的机械能大于C点的机械能
C．在A点的机械能等于C点的机械能 D．在B点的重力势能小于D点的重力势能
2．说明分子间有空隙的是
A．如果把1kg水分子全部做上标记再倒入大海，均匀后任意查看1kg海水，都会发现很多做上了标记的水分子
B．在一杯静止的水中加入一些盐，过段时间，整杯水都变咸了
C．把1L水和1L酒精混合在一起，它们的总体积小于2L
D．液体、固体很难被压缩
3．下列说法正确的是（　　）
A．冠状病毒的传播是扩散现象
B．1kg的煤炭燃烧了一半，其热值也变为原来的一半
C．一个物体的内能增加了，一定是它吸收了热量
D．因为沙石的比热容比水小，所以相同质量的沙石和水吸收相同的热量，沙石比水升温多
4．如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在点时两球的速度大小关系是（　　）
A． B． C． D．无法确定
5．下列四张图中利用热传递来改变物体内能的是　　
A．钻木取火
B．煤炉烧水
C．压缩空气升温
D．搓手取暖
6．汽车发动机用水作冷却液，是因为水的（　　）
A．比热容大 B．密度大 C．体积大 D．内能大
7．关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（　　）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能
C．在做功冲程，内能转化为机械能
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
8．古时候人们常钻木取火，下列情境中改变内能的方式与其相同的是（　　）
A．吃饭时，金属勺放在热汤中会烫手
B．冬天，搓手可以使手暖和
C．发烧时，冷毛巾敷额头可以降温
D．夏天，喝冷饮使人感到凉爽
9．下列事例中，能说明分子不停地做无规则运动的是（　　）
A．春天，落英缤纷 B．夏天，槐树飘香
C．秋天，落叶飘零 D．冬天，寒风瑟瑟
10．甲、乙两物体质量都为2kg，丙物体质量为1kg，三个物体温度都升高1℃，吸收热量如图所示，则（　　）
A．甲的比热容为3000J/(kg·℃)
B．甲的比热容比乙的大
C．乙和丙的比热容相等
D．吸收相同热量，甲升高的温度大于丙
11．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断不正确的是（　　）
A．小球的动能先增大后减小
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
12．古诗文中常常蕴含着物理知识，下列古诗文加点字中能够说明分子不停无规则运动的是（　　）
A．夹岸数百步，中无杂树，落英缤纷 B．零落成泥碾作尘，只有香如故
C．野马也，尘埃也，生物之以息相吹也 D．城阙辅三秦，风烟望五津
二、填空题
13．跳伞运动员在空中匀速下落时，其动能______；扫地车匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的动能______。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
14．某兴趣小组用相同的小烧杯甲、乙盛等量的水，在标准大气压下用相同的热源同时加热。如图所示，甲杯为隔水加热，乙杯为隔油加热，加热足够长时间后，测得甲杯外的水温100℃、乙杯外的油温为300℃，甲、乙两杯中的水不能沸腾的是 ______，理由是 ______达到沸点，______继续吸热（填“能”或“不能”），最终两杯水的温度t甲______t乙（选填“>”、“=”或“＜”）。
15．航天燃料从液态变为固态是一项技术突破。铍是一种高效率的火箭燃料，在燃烧过程中释放巨大的能量，现将1kg的铍完全燃烧放出的热量为 ______J，如果这些热量的50%被水吸收，可以将 ______kg的水从50℃加热至100℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q铍＝6.3×107J/kg]
16．我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车（如图）。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。喷向空中的水雾，有许多在掉向地面之前已经在空中散失了，还能起到降温作用。其原理是______；该雾炮车的发动机是柴油机，柴油机四个冲程中的______冲程实现了机械能转化为内能。雾炮车一直保持速度大小不变运动，则行驶过程中车的动能______（选填“变大”、“变小”、“不变”）。
三、综合题
17．请阅读《按压式瓶盖》并回答问题。
按压式瓶盖
防疫要勤洗手，装有洗手液或洗发液的瓶子，其瓶盖往往都是按压式的，如图甲所示。按压式瓶盖的工作原理是什么呢？液体是怎么“吸”上来的？
洗手液瓶中有个按压式吸液结构，它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成，如图乙所示，其中进液阀门和出液阀门是塑料小球，进液阀门位于弹簧下端，出液阀门位于活塞上端。
使用的时候，通过手向下按压，活塞向下移动，弹簧被压缩使得进液阀门关闭，出液阀门打开，储液筒里的液体从出液管流出瓶外；当手松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，出液阀门关闭，进液阀门打开，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体“吸”出瓶外。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）手向下按压，弹簧被压缩时具有 ______能。
（2）洗手液能被“吸”入储液筒内是利用了 ______。
（3）向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒，是因为瓶中气压 ______储液筒中气压。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）如果宇航员在空间站内按压这种瓶装洗手液瓶盖，______挤出洗手液。（选填“能”或“不能”）
18．阅读短文并回答：
天龙山公路
省会太原天龙山防火旅游通道全长30公里，该通道为太原西山旅游公路的重要组成部分，这条公路兼具“森林防火”和“山洪防御”的功能，其矫若惊龙的外形，被网民称为最美“网红路、网红桥”。
天龙山公路，全程长度为30公里，沿途有四座高架桥和一处隧道。天龙山公路从起点到终点的垂直高低落差达350米。以一层居民楼3米的平均高度估算，这相当于116层楼的高度。
（1）同样高的山，建高架桥是为了加大公路的______，目的是为了______；
（2）一台1.5t的小轿车从起点匀速开到终点，克服重力做功______J，小轿车的动能______。（选填“变大”、“变小”或“不变”） g=10N/kg
19．小帆在老师指导下，用如图（a）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象如图（b），乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精。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 ℃）.q酒精＝3×107J/kg）求：
（1）______液体是水；
（2）0～8min乙吸收的热量______。
（3）该酒精灯的加热效率______。
20．燃气壁挂炉是燃烧天然气，提供家居生活用热。沐浴时，打开热水龙头后，一段时间出来的是热水管道中的冷水，等冷水放完后才出热水。一个小发明解决了这一困扰——回水器。小明家新购置了一台带回水器且热效率为90%的燃气壁挂炉。如图，回水器内部的主要部件是一个水泵。在沐浴水龙头下端安装一个单向阀（水不能从b处流向α处），要用热水时提前使用启动回水器，水泵便开始工作，热水管中的水会经单向阀流向冷水管，当热水流到单向阀处时水泵便停止工作，实现一打开热水龙头就会出热水的目的。（忽略单向阀和水龙头间水管的长度）
（1）若不启动回水器，小明打开沐浴水龙头，从热水管里放了3L冷水后才出热水。已知回水器工作时水泵抽水的速度为6L/min，则他应该将回水器每次运行的时间设置为______s；
（2）在一次沐浴时，小明先启动回水器，等回水完成后立即打开沐浴水龙头开始沐浴，并用掉了从热水管里流出的45L热水。已知当时冷水的温度是15℃。燃气壁挂炉的热水出水温度是45℃，不计热水在管道内的热损失。则：
①这一次沐浴一共消耗了多少m3的天然气？( )
②沐浴时，冷热水在沐浴水龙头内混合后从水龙头里放出的水的温度是40℃。这一次沐浴一共用掉了多少L的水？( )
（3）小明家的燃气壁挂炉之前每年消耗天然气900m3。新的燃气壁挂炉比之前使用的那一台的热效率高出了6%。则小明家每年可以节约多少m3天然气？( )
21．随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖. 其原理是：在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为45℃时，单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表：
（1）“水地暖”散热量除与散热时间、面积等因素有关外，你认为还与______有关，（写出一条即可）。
（2）若该地暖系统的总水量为2103kg，将全部的水从5℃加热至45℃，水至少需要吸收多少热量？[c水4.2103J/(kg·℃)]( )
（3）某家庭木地板的面积为80m2，散热管材料为聚丁烯（PB），供水温度为45℃，则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳？( )
陶瓷 塑料 木地板
聚乙烯(PR-RT) 136.3W/m2 103.5W/m2 93.5W/m2
聚丁烯（PB） 125.7W/m2 96.9W/m2 90.0W/m2
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
AC．由图可知，足球落地后又弹起，越弹越低，但不计空气阻力，故可知，在足球落地与地面接触碰撞时，有部分能量损失掉，转化为内能。足球由A点落地后经过B、C点，因此A点的机械能大于B、C点的机械能，故A正确，C错误；
B．由B点到C点的过程中，没有与地面碰撞即没有能量损失，因此在B点的机械能等于C点的机械能，故B错误；
D．重力势能与物体的质量和高度有关，同一个足球质量相同，B点的高度大于D点，因此在B点的重力势能大于D点的重力势能，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
【分析】
分子动理论的内容：物质是由分子组成的，分子在不停地在无规则运动、分子间存在相互作用的引力和斥力、分子间有间隙．
【详解】
A、把1kg水分子全部做上标记再倒入大海，均匀后任意查看1kg海水，都会发现很多做上了标记的水分子，说明分子在不停地做无规则运动，故A错误；
B、在一杯静止的水中加入一些盐，过段时间，整杯水都变咸了，说明分子在不停地做无规则运动，故B错误；
C、1L水和1L酒精混合在一起，它们的总体积小于2L，说明分子之间有间隙，故C正确；
D、液体、固体很难被压缩说明分子间有斥力，故D错误．
故选C．
3．D
【解析】
【详解】
A．新冠病毒属于微生物，它通过飞沫传播是微生物所做的机械运动，不是分子的运动，不属于扩散现象，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧无关，故B错误；
C．热传递与做功都可以改变物体内能，一个物体的内能增加可能是吸收了热量，也可能是外界对此物体做功，故C错误；
D．已知沙石的比热容比水小，由可知，相同质量的沙石和水吸收相同的热量，沙石比水升温多，故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题知，两球的质量相同，最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球达到正下方K点时，甲球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，这样，在最低点时，甲球的动能大，其速度较大，即v甲＞v乙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
改变物体内能有两种方式，分别为做功和热传递：
A．钻木取火，机械能转化成内能，是通过做功的方式改变物体内能的，故A不符合题意；
B．煤炉烧水，水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式增加水的内能，故B符合题意；
C．压缩空气，使空气升温，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体内能的，故C不符合题意；
D．用“搓手”的方法取暖，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体内能的，故D不符合题意。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
因为水的比热容大，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，所以人们用冷水冷却发动机。
故选A。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．在汽油机的吸气冲程中，吸入气缸内的是空气和汽油的混合物，故A错误；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的混合气体，对混合气体做功，将机械能转化为内能，故B错误；
C．在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确；
D．在汽油机的排气冲程中，进气门关闭和排气门打开，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
常钻木取火，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故是通做功的方式改变内能。
A．吃饭时，金属勺放在热汤中会烫手，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故A不符合题意；
B．冬天，搓手可以使手暖和，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故是通做功的方式改变内能，故B符合题意；
C．发烧时，冷毛巾敷额头可以降温，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故C不符合题意；
D．夏天，喝冷饮使人感到凉爽，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故D不符合题意。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．春天，落英缤纷，是宏观物体的机械运动，不能说明分子不停地做无规则运动，故A不符合题意；
B．夏天，槐树飘香，是扩散现象，能说明分子不停地做无规则运动，故B符合题意；
C．秋天，落叶飘零，是宏观物体的机械运动，不能说明分子不停地做无规则运动，故C不符合题意；
D．冬天，寒风瑟瑟，说明空气流动形成风，不能说明分子不停地做无规则运动，故D不符合题意。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
ABC．由图可知甲物体吸收的热量Q甲=3000J，乙物体吸收的热量Q乙=2000J，丙物体吸收的热量Q丙=2000J，甲的比热容为
乙的比热容为
丙的比热容为
所以甲的比热容比乙的大，乙的比热容小于丙的比热容，故B正确，AC错误；
D．当甲、丙吸收相同热量时，甲升高的温度为
丙升高的温度为
所以甲升高的温度小于丙升高的温度，故D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则小球位于A点时弹簧处于压缩状态，位于B点时弹簧处于拉伸状态；①小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性形变程度变小，弹性势能变小，水平台面光滑，则小球不受摩擦力；该过程中小球所受弹力方向向右，其速度不断增大，动能变大，所以此过程中弹性势能转化为动能；②到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时小球的速度最大，动能最大；③小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，弹性势能变大，该过程中小球所受弹力方向向左，其速度不断减小，动能变小，所以此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，在B点时小球的动能最小，弹簧的弹性势能最大，故A正确，不符合题意；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B正确，不符合题意；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误，符合题意；
D．由于整体的机械能守恒，所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确，不符合题意。
故选C。
12．B
【解析】
【详解】
A．“夹岸数百步，中无杂树，落英缤纷”中的“落英缤纷”，落英是可见的，是物体的运动，不是分子的运动，故A不符合题意；
B．“零落成泥碾作尘，只有香如故”中的“香如故”，是扩散现象，说明分子不停无规则运动，故B符合题意；
C．“野马也，尘埃也，生物之以息相吹也”中的“尘埃也”，尘埃是可见的，是物体的运动，不是分子的运动，故C不符合题意；
D．“城阙辅三秦，风烟望五津”中的“风烟望五津”，烟是可见的，是物体的运动，不是分子的运动，故D不符合题意。
故选B。
13． 不变 增大
【解析】
【详解】
[1]跳伞运动员在空中匀速下落时，由于速度和质量不变，故其动能不变。
[2]扫地车在平直的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，由于车的质量变大，速度不变，故扫地车的动能增大。
14． 甲 能 不能 =
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]在一标准大气压强下，水的沸点为100℃，而沸腾的条件为达到沸点，继续吸热。加热足够长时间后，测得甲杯外的水温为100℃，小烧杯甲内中的水也能达到100℃，继续用热源加热，甲杯外的水沸腾，因沸腾是吸热过程，甲杯外的水温度保持100℃不变，故两杯中的水不能沸腾的是甲，理由是小烧杯甲中的水能达到沸点，但因内外不存在温度差，不能继续吸热。
[4]小烧杯甲内的水能达到沸点100℃；小烧杯乙内的水达到沸点后，因油的沸点高于水的沸点，虽然小烧杯乙内的水能从杯外吸热，保持沸腾状态，但因沸腾是吸热过程，温度保持100℃不变，因此小烧杯乙内的水温也为100℃，故最终两杯水的温度t甲=t乙。
15． 6.3×107 150
【解析】
【详解】
[1]热值的定义：1kg的某种燃料完全燃烧放出热量。已知铍的热值为6.3×107J/kg，则1kg的铍完全燃烧放出的热量为6.3×107J。
[2]水吸收的热量为
由可知水的质量为
16． 水汽化吸热 压缩 变小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]喷向空中的水雾在空中散失了，能起到降温作用，是因为水汽化吸热的缘故。
[2]柴油机四个冲程中的压缩冲程中活塞向上运动，压缩气体对气体做功，使得气体的温度升高、内能增大，将机械能转化为内能。
[3]雾炮车一直保持速度大小不变运动，前进的过程中向空中喷雾使得汽车的质量变小，则行驶过程中车的动能变小。
17． 弹性势 大气压 大于 能
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]弹簧被压缩发生了弹性形变，具有弹性势能。
（2）[2]洗手液能被“吸”入储液筒内是利用了大气压。
（3）[3]向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒，说明瓶中气压大于储液筒中气压。
（4）[4]因为空间站内内也有空气，而这种瓶装洗手液瓶盖是利用大气压工作的，所以如果宇航员在空间站内中按压这种瓶装洗手液瓶盖能挤出洗手液。
18． 长度 省力 5.25×106 不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]由图知道，高架桥弯弯曲曲如盘龙，相当于斜面加长了运动距离，使公路成一个平缓的斜面，可以省力。
（2）[3]小货车的重力
G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N
当小货车从山底行驶至山顶时，克服重力所做的功
W=Gh=1.5×104N×350m=5.25×106J
[4]由于小轿车从起点匀速开到终点，速度不变，质量不变，故动能不变。
19． 甲 3.36×104J 35%
【解析】
【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，即甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，则甲的吸热能力大于乙的吸热能力，甲为水。
（2）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为
（3）酒精完全燃烧放出的热量为
若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，则乙从加热到沸腾吸收的热量（即0～10min吸收的热量）为
酒精灯的加热效率为
答：（1）甲液体是水；
（2）0～8min乙吸收的热量为3.36×104J；
（3）酒精灯的加热效率为35%。
20． 30 0.197m3 54L 60m3
【解析】
【详解】
（1）[1]由题意知，回水器每次运行的时间应设置为
（2）[2]45L热水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×45×10-3=45kg
这些热水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg﹒℃)×45kg×(45-15) ℃=5.67×106J
燃烧天然气放出的热量
消耗的天然气的体积
[3]设此次沐浴所用冷水的质量为m冷，冷热水混合时，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，则有
4.2×103J/(kg﹒℃)×45kg×(45-40) ℃=4.2×103J/(kg﹒℃)×m冷×(40-15)℃
解得
m冷=9kg
所用的冷热水的总质量
m总=m+m冷=45kg+9kg=54kg
冷热水的总体积
（3）[4]设小明家换用新的燃气壁挂炉每年消耗的天然气的体积为V1，而换用挂炉前后，沐浴所用的水吸收的热量相等，据Q有=ηQ放及Q放=Vq有
900m3×q×(90%-6%)=V1×q×90%
解得
V1=840m3
每年节约的天然气
V=900m3-840m3=60m3
21． 散热管材料 3.36108J 2.592107J
【解析】
【详解】
（1）“水地暖”散热量除与散热时间、面积等因素有关外，还与地面装饰层材料、散热管材料、装饰层厚度、供水温度、管间距离等。
（2）水吸收的热量为
（3）由题意可知，该家庭地面单位面积上的散热功率为P90.0W/m2，散热量为
答案第1页，共2页
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