北师大版九年级年级全一册第十章机械能、内能及其转化 单元练习 （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．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
2．用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体加热，加热过程中，温度随时间变化的图像如图所示，从图中看出（　　）
A．液体A的比热容大 B．两种液体的比热容相等
C．液体B的比热容大 D．无法比较
3．以下描述中的“发热”现象，其改变内能的方式与其他三个不同的是（　　）
A．锯木头锯条发热 B．铁丝反复弯折后发热
C．阳光下路面发热 D．搓手时手掌发热
4．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
5．关于比热容，下列说法正确的是（　　）
A．某种物质吸收或放出的热量越多，比热容越大
B．质量为500g的铜块的比热容比质量为100g的铜块的比热容大
C．铁块温度升高时的比热容比温度降低时的比热容大
D．物质的状态不变时，比热容与物质的质量、温度的高低均无关
6．把一瓶酒精倒去一半，则剩下的酒精（　　）
A．比热容和热值均变为原来的一半
B．比热容变为原来的一半，热值不变
C．热值变为原来的一半，比热容不变
D．比热容和热值都不变
7．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，，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C．0~8min乙吸收的热量为
D．该酒精灯的加热效率为28%
8．冬天，人们常搓手取暖，这个过程中的能量转化与四冲程内燃机的哪个冲程相同（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
9．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
10．下列现象中，利用热传递使物体的内能减小的是（　　）
A．冬天手接触冰块会觉得很冷 B．太阳能热水器中的水温度升高
C．来回弯折的铁丝温度会升高 D．自行车轮胎放气时，气门嘴处温度会降低
11．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子间有空隙
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
12．小林早餐喜欢给自己煮上一碗热气腾腾的饺子，下列分析正确的是（　　）
A．饺子入锅后温度升高，内能增加
B．煮饺子的过程中，主要是通过做功的方式改变了饺子的内能
C．煮饺子的过程中能闻到香味，表明扩散只在温度高时发生
D．饺子出锅后没有相互粘到一起，表明分子之间有斥力
二、填空题
13．如图一只瓶子，内装一些铁屑。我们既可以通过振荡，也可以通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大。从改变物体内能的方法来看，前者是通过_______方法，后者是通过_______方法来增大铁屑的内能。如果你没有看到内能改变的过程。仅凭铁屑温度的改变，能否确定采用了什么方法改变了铁屑的内能 _____(选填“能”或“不能”)，这是因为____________________。
14．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，烧杯中加入200g的水，测得初始温度为45℃；用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为95℃，加热的过程中燃烧了5g酒精，则水吸收的热量为______J，酒精完全燃烧放出的热量为______J；酒精灯燃烧过程中能量的转化效率为______[水的比热容，酒精热值]。
15．小明想把冰的熔化和水的沸腾合二为一进行实验，他对500g冰加热使冰熔化成水直到沸腾。根据实验记录的数据，绘制成如图所示的温度随时间变化的图像。分析图像发现，AB段比CD段升温快，其原因是______。图像中，物体在B点时具有的内能______ (选填“大于”、“小于”或“等于”)在C点时的内能。实验过程中，第2~8分钟物体吸收的热量为______J。【水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)】
16．人骑电动自行车下坡时重力势能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，这是通过________的方式改变刹车片的内能。
三、综合题
17．请阅读《热机的发展》
热机的发展
热机发明后，一直在持续的改进和发展中。所谓热机，就是一种将内能转换为机械能的机械，我国南宋出现的走马灯是世界上较早的热机（涡轮机）的雏形。在近代科技发展中，热机扮演了非常重要的角色——被称为第一次工业革命的动力源的蒸汽机就属于热机中的外燃机，而在汽车上广泛使用的汽油发动机、柴油发动机则属于热机中的内燃机。
1862年，法国工程师德罗夏在本国科学家卡诺研究热力学的基础上，提出了四冲程内燃机工作原理：活塞下移、进燃料；活塞上移，压缩气体；点火，气体迅速燃烧膨胀，活塞下移做功；活塞上移，排出废气。四个冲程周而复始，推动机器不停地运转。德罗夏只是天才地提出了四冲程的内燃机理论，而将这一理论变为现实的是德国发明家奥托。1876年，他设计制成了第一台四冲程内燃机（以煤气为燃料）。它具有体积小、转速快等优点。后来这种机械常常用汽油作燃料，所以又叫汽油机。它常应用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。随后德国人狄塞尔提出压燃式内燃机原理，1897年成功制造了以柴油为燃料的柴油机。
19世纪末，随着电力工业的发展，中心发电站迅速兴起。汽轮机因之产生和发展。20世纪初，美国人柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，改进了性能，并一直使用到现在。燃气轮机是发展较晚的热机。1920年德国人霍尔茨瓦兹制成第一台能实用的燃气轮机，热效率为13％，但因仍存在许多缺点而被放弃。1939年瑞士制成4兆瓦的燃气轮机发电机组，效率达18％。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，使用He－S3B涡轮喷气发动机。从此燃气轮机步入实用阶段，并开始迅速发展。
目前，在航空上普遍应用燃气轮机，有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。
（1）在热机的发展过程中，出现了多种类型的热机，请写出2种热机______；
（2）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的______冲程实现。
A．B．C．D．
18．某品牌燃气热水器，铭牌上标有热水产率“10L/min”，即开始加热后每分钟有10L的热水流出；若流进热水器的水的初温为15℃，流出的热水的温度为45℃，小明洗一次澡用了20min，通过燃气表上的示数由23.912m3变为25.412m3，已知ρ水=1.0×103kg/m3，q气=3.2×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg ℃)；请完成以下问题：
（1）热水器工作过程中，将天然气的______能转化为内能，再通过______的方式增大水的内能，使水的温度升高的；
（2）每分钟从热水器内流过的水吸收的热量；______
（3）洗一次澡消耗的天然气完全燃烧放出的热量；______
（4）本次洗澡加热过程中热水器的热效率。_____
19．我国地热资源十分丰富，已经发现的温泉水温度大多在 60℃以上，开采使用温泉水，改善了人们的生活。
（1）我国北方供热的“暖气”用水作介质，这主要是因为水的______大。
（2）100kg 温泉水从 60℃降温到 25℃放出的热量是______J 如果用热效率为 84%的燃气炉烧水，这些热量需要燃烧______m3天燃气。【c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然= 3.5×107J/m3】。
20．阅读短文，回答文后的问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机的吸气冲程吸入的是______，汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为______能；
（2）已知汽油的热值为4×107J/kg，如果该发动机消耗2kg的汽油，且这些汽油充分燃烧，应放出的热量为______J；
（3）四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是______；
A．吸气
B．压缩
C．做功
D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P＝______。
21．阅读下述材料，并回答问题。
证明液体、气体分子做杂乱无章运动的最著名的实验，是英国植物学家布朗发现的布朗运动。1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的状况。
（1）布朗运动是______运动。
A．分子 　　B．原子 　　 C．物体
（2）布朗运动实质上反映了______ 的运动。
（3）如何使布朗运动加快？答：______。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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】
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据可知，质量相同时，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的较少，比热容小的，温度升高的多。根据题意，两种液体质量相等，使用完全相同的电加热器加热两分钟，两种液体吸收的热量相等，从图像中可以看出，A液体温度升高的较多，液体B的较少，所以液体A的比热容较小，B的比热容较大。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．锯木头时锯条发烫，是摩擦生热，属于做功改变物体的内能；
B．反复弯折铁丝，人对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，是通过做功改变物体的内能；
C．阳光下路面发热是热传递改变内能；
D．用力搓手，手会发热，这是通过做功的方式增加内能的。
综上，故ABD相同，C不同，故C符合题意。
故选C。
4．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。
5．D
【解析】
【详解】
比热容是物质的一种特性，表示物质的吸热（放热）本领，与物体吸收或放出热量的多少、质量大小、温度变化都没有关系，故ABC错误，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同，比热容的大小与物质的种类、状态有关，和其质量、体积大小无关，所以剩下的酒精的比热容不变；热值是燃料的一种特性，与燃料的质量m和燃烧程度无关，所以剩下的酒精的热值不变；故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。 升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J
即酒精灯在8min内放出的热量为3.36×104J，那么乙在8min内吸收的热量为3.36×104J。乙从20℃升温至100℃，所需时间为4min，吸收的热量
那么乙的比热容
故AB错误，C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量
消耗的酒精放出的热量
Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J
那么酒精灯的加热效率
故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
人们在冬天常常搓手取暖，是通过搓手将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，手暖和，这是通过做功的方式改变手的内能，这与汽油机工作中的压缩冲程的能量转化相同，都是将机械能转化为内能，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
9．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。
10．A
【解析】
【详解】
A．冬天用手接触冰块时，冰块从手上吸收热量，所以手会觉得很冷，是通过热传递的方式减小手的内能的，故A符合题意；
B．太阳能热器中的水吸收太阳能，使水的内能增加，温度升高，是热传递使物体的内能增加的，故B不符合题意；
C．来回弯折的铁丝是通过做功的方法使铁丝的内能增加，故C不符合题意；
D．自行车轮胎放气时，气门嘴处温度会降低是物体对外做功，物体的内能减少，故D不符合题意。
故选A。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子在不停地坐无规则运动，故A错误；
B．摩擦生热，克服摩擦力做功产生热量，是通过做功改变了物体的内能，故B错误；
C．热机通过压缩冲程对热机内气体做功，将机械能转化为内能，故C正确；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，当质量与降低相同温度时，水比其他液体放出的热量多，故D错误。
故选C。
12．A
【解析】
【详解】
A．饺子入锅后吸收热量、温度升高，饺子的内能增加，故A正确；
B． 煮饺子时，饺子会从水中吸热，这主要通过热传递的方式改变了饺子的内能，故B错误；
C．煮饺子的过程中能闻到香味，这表明分子永不停息的做无规则运动，这是扩散现象，温度越高，扩散越快，但不是只在温度高时发生，故C错误；
D． 饺子没有粘到一起，是因为分子间的距离比较大，分子间的引力很小，故D错误。
故选A。
13． 做功 热传递 不能 做功和热传递改变物体的内能是等效的
【解析】
【详解】
[1]通过振荡，使铁屑的温度升高，内能增大，是通过做功的方法改变物体的内能。
[2]通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大，是通过热传递的方法改变物体的内能。
[3]仅凭铁屑温度的改变，不能确定采用了什么方法改变了铁屑的内能。
[4]因为做功和热传递改变物体的内能是等效的。
14． 28%
【解析】
【详解】
[1]根据吸热公式可得，水吸收的热量为
[2]根据热值公式可得，酒精完全燃烧放出的热量为
[3]根据效率公式可得，酒精灯燃烧过程中能量的转化效率为
15． 冰的比热容小于水的比热容 小于 2.1×105
【解析】
【详解】
[1]由图象知，AB段是冰，CD段是水，AB段比CD段升温快是因为冰的比热容小于水的比热容。
[2]在BC段冰处于熔化过程，冰熔化时温度保持不变，但需要不断吸收热量，所以B点时具有的内能小于C点的内能。
[3]第8~14min，所用时间为6min，水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.5kg×(100℃-0℃)=2.1×105J
第2~8min，时间也为6min，实验中相同时间内，热源放出的热量相同，则此时的吸收的热量与水吸收的热量相同。
16． 减小 不变 做功
【解析】
【分析】
【详解】
[1]人骑电动自行车下坡时，质量不变，高度减小，重力势能减小。
[2]到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，质量不变，速度不变，动能不变，机械能不变。
[3]刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，摩擦生热，通过做功的方式改变物体的内能。
17． 蒸汽机、汽油机、柴油机等 C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由材料可知，热机有蒸汽机、汽油机、柴油机等。
（2）[2]在四冲程内燃机中，提供动力的是做功冲程；由图可知，A中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程；B中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程；C中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程；D中排气门打开，活塞上行，为排气冲程；故“巨大爆发力”由C冲程实现。
18． 化学 热传递 1.26×106J 4.8×107J 52.5%
【解析】
【详解】
（1）[1]热水器工作过程中，天然气燃烧时，通过化学变化转化为内能，因此将天然气的化学能转化为内能。
[2]加热水的过程是将燃料燃烧放出的内能转化为水的内能，因此该过程是通过热传递的方式增大水的内能，使水的温度升高的。
（2）[3]由“10L/min”可知，每分钟从热水器内流过水的体积
V=10L=1×10-2m3
由可得，水的质量
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1×10-2m3=10kg
水吸收的热量
Q吸=c水mΔ=4.2×103J/(kg ℃)×10kg×(45℃-15℃)=1.26×106J
（3）[4]洗一次澡消耗的天然气
V气=25.412m3-23.912m3=1.5m3
天然气完全燃烧放出的热量
Q放=V气q气=1.5m3×3.2×107J/m3=4.8×107J
（4）[5]已知洗一次澡需要20min，因此20min水吸收的热量
Q吸′=20×Q吸= 20×1.26×106J=2.52×107J
本次洗澡加热过程中热水器的热效率
19． 比热容 1.47×107 0.5
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]“暖气”用水作介质，是因为水的比热容大，质量相同、且降低相同的温度时，水释放的热量多，取暖效果好。
(2)[2][3]水放出的热量
由题知完全燃烧天然气放出的热量
则需要燃烧天然气的体积
20． 空气和汽油的混合物 机械 8×107 A 20p0V排
【解析】
【详解】
（1）[1]汽油机气缸顶端是火花塞，没有喷油嘴，因此汽油机的吸气冲程中吸入气缸的是空气和汽油的混合物。
[2]汽油机工作时将内能转化为机械能。
（2）[3]完全燃烧2kg的汽油放出的热量为
Q放＝mq＝2kg×4×107J/kg＝8×107J
（3）[4]四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在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吸气、压缩和排气冲程，由图看出，4号气缸中活塞自上而下运动，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的是吸气冲程，故选A。
（4）[5]在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量为，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F＝p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
发动机转速为2400r/min时，燃气对活塞做功的功率
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率
P总＝4P＝4×5p0V排＝20p0V排
21． C 分子 提高水温
【解析】
【详解】
（1）[1]花粉小颗粒是由上万个分子组成的分子团，受液体分子撞击不平衡在水中不停运动，是物体在运动，因为分子太小，用肉眼根本无法看到，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
（2）[2]小颗粒由于受液体分子撞击受力不平衡，从而表现出无规则运动的状况，可见花粉小颗粒的运动是由于受到水分子的运动所致，故布朗运动实质上反映了分子（水分子）的运动。
（3）[3]分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，故提高水温，可使布朗运动加快。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页