北师大版九年级年级全一册第十章机械能、内能及其转化 同步练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 第十章 机械能、内能及其转化
一、单选题
1．煤炭是一种重要能源。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（　　）
A．比热容 B．密度 C．热值 D．温度
2．下列关于温度、热量、内能的说法正确的是（　　）
A．一个物体内能越多，它含有的热量越多
B．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
C．物体的温度相同，其内能也相同
D．质量相等的100℃的水比100℃的水蒸气的内能小
3．下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　）
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
C．汽油机的热机效率高于柴油机，所以得到了更广泛的应用
D．柴油机在吸气冲程中只吸入空气，不需要吸入燃料
4．如图所示为今年中考体育的四个项目，以下说法正确的是(　　)
A．
立定跳远起跳时用力蹬地，是利用了物体间力的作用是相互的
B．
50m跑冲过终点的同学不能立刻停下来是因为受到了惯性的作用
C．
引体向上完成一次引体向上，双臂的拉力始终等于同学的重力
D．
投掷实心球球在空中飞行至最高点时的动能为零
5．在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，其动能大小的情况是（　　）
A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．始终不变
6．内能是一种常见的能量形式，关于内能下列说法正确的是（　　）
A．0°C的水不具有内能
B．温度高的物体一定比温度低的物体内能多
C．静止的物体不具有内能
D．内能与物体的温度有关
7．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　）
A．柴油机的热机效率通常为100%
B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
8．某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
9．关于温度、热量、内能，下列说法中正确的是（　　）
A．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量多
B．温度相同的物体，内能一定相同
C．铁水很热具有内能，冰块很冷没有内能
D．物体吸收热量，温度不一定升高
10．如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（　　）
A．试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机做功冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
11．“嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中（　　）
A．动能减小，势能减小，机械能减小 B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能不变，势能减小，机械能不变 D．动能增大，势能减小，机械能不变
12．2021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
二、填空题
13．如图所示，B是一个被销钉锁住的活塞，气缸A密封有少量空气，气缸内气压小于外界气压，C是一支温度计。若活塞与气缸壁之间没有摩擦，当把销钉K拔出后，观察到活塞向左移动，此时温度计的示数___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．在沿海地区炎热的天气里，由于陆地与海水的___________不同，易形成海陆风；白天，陆地比大海升温 ___________（快/慢），地面与海面上空的空气形成对流，形成海风，如图___________（甲/乙）所示。
15．2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功降落在火星表面上。降落过程中着陆器与火星大气摩擦，防护罩温度______（选填“升高”“降低”或“不变”），机械能转化为______能。接着利用减速伞减速后抛去防护罩，再启动推力发动机向下喷气，如图所示，此过程中喷气对着陆器产生的作用力方向_______（选填“向上”或“向下”），使着陆器悬停在空中，寻找合适的位畳后降落。
16．道路维修时常用到路面钻机（俗称“啄木鸟”），该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面。气体推动活塞时是将内能转化为 ___能。若其机械效率为40%，则完全燃烧50kg柴油对外做的有用功是 ______J。（柴油的热值是4.3×107J/kg）
三、综合题
17．甲、乙两保温杯装有初温相同、等质量的水，在恒温的室内静置，每隔一段时间测出水温，得到的图象如图所示。
（1）当t=1h时，内能较大的是________（选填：“甲”“乙”）杯中的水。甲杯中水的比热容_______乙杯中水的比热容；（选填：“<”“=”“>”）
（2）乙杯中的水在0-1h放热为Q1，在1-2h放热为Q2.则：Q1___________Q2（选填：“<”“=”“>”），判断的依据是___________。
18．如图是我国自主研发的战略重型运输机“运20”，可在复杂气象条件下，执行长距离航空运输任务。该飞机最大起飞重量为210吨，有14个轮子，每个轮子与地面的接触面积约为0.2m 。（g取10N/kg）
（1）飞机降落到地面，关闭发动机后，在水平地面减速滑行的过程中，飞机的机械能 ______、重力势能 ______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）在某次训练中，飞机在5h内飞行了3650km，则飞行速度是 ______km/h；
（3）该飞机满载时，静止在水平跑道上对地面的压强是 ______Pa；
（4）飞机为什么能获得升力而飞上蓝天？请你运用学过的物理知识加以简单解释。 ______。
19．（1）为了探究动能与质量的关系，小明设计的实验装置如图甲所示，实验过程如下：质量为m、M的两小球从斜面上同一高度下滑，m（2）如图乙是研究弹簧弹性势能与其形变程度间关系的实验装置，小球压缩弹簧，松手后小球被弹开，并撞击纸盒。本实验中弹簧将小球弹开的过程，是弹簧的弹性势能转化为小球_______能的过程，小球撞击纸盒的过程，是克服______做功的过程。假若水平面绝对光滑，本实验将_____（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（3）如图丙，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验，三个相同木桩在沙中所处的初始深度相同，甲、乙、丙三物体的质量关系为：m甲＝m乙＜m丙。图丙中乙、丙两物体从图示位置由静止释放，分别撞击B、C两木桩使之扎入沙坑的深度相同，_______（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的初始的重力势能相同。
（4）机械能的转化及其应用
张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图丁所示的设计方案图，李工上交了如图戊所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择_______图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由是：_______。
20．如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，这是______冲程，这个冲程将______能转化为______能；
（2）小锦同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机输出的有用功为燃料释放能量的______%；
（3）某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丁所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速达到3000r/min时，该发动机在1s内做功______J；在该发动机的每个做功冲程里，发动机做功______J。
21．阅读短文，回答下列问题：
喷气发动机
随着航空和航天事业的发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此喷气发动机就应运而生。
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。广泛用作飞行器的动力装置。按燃料燃烧时所需要的来源，可分为二大类：一类是火箭发动机，另一类是空气喷气发动机。火箭发动机根据采用的推进剂又分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。空气喷气发动机分为无压气机式和有压气机式二种；无压气机式空气喷气发动机分为冲压式和脉动式，有压式空气喷气发动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机。
如图甲为涡轮喷气发动机使压缩缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更大的推进力。
如图乙为火箭发动机的工作原理图，火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂，而涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气，所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机。
2019年3月24日，由中国航天科技集团有限公司六院研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器﹣涡轮泵联动试验取得圆满成功（如图丙），标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。
2019年10月5日02时51分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。
（1）喷气发动机工作过程中燃料的______能先转化为内能，内能再转化为______能，从而提供动力。
（2）______（选填“涡轮喷气”或“火箭”）发动机不能在大气层外工作。
（3）长征四号丙运载火箭使用的燃料主要是液态氢，随着液态氢的不断消耗，其热值将______。
A．减小 B．不变 C．增大 D．都有可能
（4）假设我国500吨级重型运载火箭某次发射平均推力约为8×106牛，将起飞质量5000多吨的火箭在20秒的时间内推到约1.2×104米的高度，同时最大速度达到3千米/秒。则火箭发动机的设计海平面推力的平均功率约为______W。
（5）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，图丁中能大致反应燃气温度随时间而变化的是______。
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
热值是燃料的一种特性，单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，说明该煤的热值越大，即是优质煤炭，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量，不能说物体含有的热量，故A错误；
B．热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，故B错误；
C．内能的大小与温度、质量和状态有关，温度相同的物体其内能不一定相等，故C错误；
D．物质在由液态变为气态的过程中要吸热（即汽化吸热），所以质量相等的100℃的水蒸气比100℃的水的内能大，故D正确；
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机使用的燃料是汽油，柴油机使用的燃料是柴油，故A说法正确，不符合题意；
B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，用来喷柴油，汽油机气缸顶部有个火花塞，用来点燃气缸内的汽油，故B说法正确，不符合题意；
C．汽油机的热机效率低于柴油机，但汽油机相对于柴油机更加轻巧，所以得到了更广泛的应用，故C说法不正确，符合题意；
D．工作过程中柴油机吸入的是空气，不需要吸入燃料，由喷油嘴喷柴油，汽油机吸入的空气和汽油的混合物，故D说法正确，不符合题意。
故选C。
4．A
【解析】
【分析】
(1)当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用，即力的作用是相互的；
(2)惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性百米冲线后，由于惯性要保持原来的运动状态不变，继续运动；
(3)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体是平衡状态，受平衡力的作用；
(4)物体由于运动而具有的能叫动能；动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
【详解】
A．立定跳远，起跳时他用力向后蹬地，因为物体间力的作用是相互的，地面也会对脚产生力的作用，就能向前运动，这是利用了物体间力的作用是相互的，故A正确；
B．惯性是物体本身固有的一种性质，不能用“受惯性作用”这样的词语表达，故B错误；
C．在上升或下降过程中，由于身体的运动状态不确定，因此无法确定双臂的拉力与同学的重力的关系，故C错误；
D．实心球经过最高点时，高度最高，竖直方向的速度为零，但水平方向速度不为零，故动能不为零，故D错误。
故选A。
【点睛】
此题考查了物体间力的作用是相互的、惯性、二力平衡的应用、动能的概念，对概念正确的理解是解题的关键。
5．D
【解析】
【分析】
影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
【详解】
在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，速度不变，质量不变，动能不变。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【点睛】
掌握影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。会判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的大小变化以及能量的相互转化。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC．一切物体都具有内能，所以0℃的冰具有内能，静止的物体也具有内能，故A错误；
BD．内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，温度不是决定物体内能大小的唯一因素，应考虑其它因素，故B错误，D正确。
故选D。
【点睛】
7．C
【解析】
【详解】
A．柴油机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，因此机械效率不可能达到100%，故A错误；
BD．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与放出的热量或燃烧是否充分等因素无关，故BD错误；
C．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高燃料的利用率，因此可以提高热机的效率，故C正确。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，故A不符合题意；
B．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，故B不符合题意；
C．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运动，两门关闭，所以图③是做功冲程，故C符合题意；
D．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
A．热气腾腾的汤具有较大的内能，热量是过程量，不能用含有来描述，故A错误；
B．内能大小跟质量、温度、状态有关，温度相同的物体，当其它因素不同时，物体的内能不能确定，故B错误；
C．一切物体都具有内能，所以铁水和冰块都具有内能，故C错误；
D．物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，内能增大，但是温度不变，故D正确。
故选D。
10．B
【解析】
【详解】
如图所示实验中，木塞冲出时，是试管内水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，那么水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水珠，于是试管口出现了白雾，而内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，所以这个能量转化与内燃机做功冲程相同，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
返回舱减速下降过程中，质量不变，速度减小，故动能减小；质量不变，高度减小，故重力势能减小；动能减小，重力势能也减小，故机械能减小。故A符合题意；BCD不符合题意。
故选A。
12．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。
13．变大
【解析】
【分析】
【详解】
[1]活塞向左移动，外界对气体做功，如果不考虑热传递，则气体内能增加，温度升高。故温度计示数变大。
14． 比热容 快 乙
【解析】
【详解】
[1]因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，所以陆地和海水的比热容不同。
[2]因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，白天，在太阳照射下陆地和海水吸收相同的热.量，陆地温度上升快，海水温度上升慢。
[3]白天，陆地吸热后，温度上升快，热空气上升，海上的空气补充过来，风从海面吹向陆地，形成海风，故白天形成的海风如图乙所示。
15． 升高 内 向上
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]降落过程中着陆器与火星大气摩擦做功，将机械能转化为内能，自身内能增大，温度升高。
[3]推力发动机向下喷气，物体间力的作用是相互的，喷气就对着陆器产生向上的作用力。
16． 机械 8.6×108
【解析】
【分析】
【详解】
[1]气体推动活塞时气体对活塞做功，是气体的内能转化为活塞的机械能。
[2]完全燃烧50kg柴油放出的热量
Q放=mq=50kg×4.3×107J/kg=2.15×109J
燃烧柴油对外做的有用功
W=ηQ放=40%×2.15×109J=8.6×108J
17． 甲 = > 见解析
【解析】
【详解】
（1）[1]由图示知，t=1h时，甲杯中水的温度高于乙杯中水的温度，而两杯水的质量相同，所以甲杯中的水的内能大于乙杯中的水的内能。
[2]两杯中的都是水，物质种类及状态相同，所以两杯水的比热容相等。
（2）[3][4]由图示知，0~1h乙杯中的水降温比1~2h降温更多，所以0~1h放出的热量比1~2h放出的热量多，故
Q1>Q2
18． 减小 不变 730 7.5×105 见详解
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]机械能包括动能和重力势能，动能和质量、速度有关，物体的质量越大，速度越大，动能越大，重力势能和质量和被举高的高度有关，质量越大，被举高的高度越高，重力势能越大，飞机降落到地面，关闭发动机后，在水平地面减速滑行的过程中，飞机的质量不变，高度不变，速度减小，所以飞机的动能减小，重力势能不变，机械能减小。
（2）[3]飞机在5h内飞行了3650km，则飞行速度是
（3）[4]该飞机满载时的重力为
飞机对地面的压力等于飞机的重力，则飞机静止在水平跑道上对地面的压强是
（4）[5]飞机的机翼通常都做成上面凸起，下面平直的形状，这样当飞机起飞时，流过机翼上方的空气流速大，压强小，流过机翼下方的空气流速小，压强大。机翼上下方所受到的压力差便形成向上的升力。
19． 见解析
没有让木块从同一起点开始 动 摩擦力 不能 能 戊 火车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，可以降低车速，容易刹车
【解析】
【详解】
（1）[1][2]由于木块移动距离相同，由此推测物体动能大小与质量无关，结论是错误的，因为没有让木块从同一起点开始。
（2）[3]弹簧将小球弹开，小球有一定的速度，具有动能，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
[4][5]小球推动纸盒移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能；若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。
（3）[6]实验中通过木桩扎入沙坑的深度反映重力势能的大小，图中B、C两物块质量不同，被举高度不同，但两木桩扎入沙坑的深度相同，即乙、丙两物体对B、C做功相同，所以能说明乙、丙的初始的重力势能相同。
（4）[7][8]根据动能与重力势能的转化可以知道丁图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车。故不合理；戊图设计中利用车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，从而可以降低车速，容易刹车。
20． 做功 内能 机械能 30 3×104 300
【解析】
【详解】
（1）[1][2][3]由图乙可知，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，因此是做功冲程；此时气缸内的混合气体猛烈燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞向下运动，内能转化为机械能。
（2）[4]由图丙中的数据可得，内燃机输出的有用功占燃料释放能量的百分比为
η=1-33%-30%-7%=30%
（3）[5][6]由图丁可知，当发动机的转速达到3000r/min时，功率为30kW。发动机在1s内做功为
W=Pt=30kW×1s=30000W×1s=3×104J
该发动机1s内转动的周数为
由于该发动机为四缸发动机，每转动半周做功一次，故1s内做功的次数为100次。每个做功冲程发动机做功为
21． 化学 机械 涡轮喷气 B 4.8×109 C
【解析】
【详解】
（1）[1][2]喷气发动机工作过程中，燃料燃烧时，将化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
（2）[3]涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，所以涡轮喷气发动机不能在大气层外工作。
（3）[4]热值是燃料本身的一种性质，与质量无关，故随着液态氢的不断消耗，其热值将不变。
（4）[5]推力做功为
W=Fs=8×106N×1.2×104m=9.6×1010J
推力的平均功率约为
（5）[6]从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，燃气温度降低，所以能大致反应燃气温度随时间而变化的是C。