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.在生产和生活中,常见到“水的比热容大”这一特性的应用情景,以下事例中与这一特性无关的是( )
A.沿海地区的气温比内陆变化小
B.夜间,在秧田里灌水保温
C.发现人中暑时,常在额头上擦冷水降温
D.汽车发动机用水作冷却液
2.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体含的热量越多
B.冰水混合物吸热时,温度不变内能增大
C.温度不变,其内能就一定不变
D.内能增加,一定是从外界吸收了热量
3.某工人在野外施工,需要将质量为4.2kg,初温为10℃的铝合金工件升高一定的温度,除了保温瓶中尚存的温度为90℃的1.2kg热水外,无其它热源,工人将热水分成5等份,将铝合金工件依次放入这5份热水中(每次热传递完全),放入第四份热水前,铝合金工件的温度为多少?已知铝合金的比热容为 ,不计工件与热水向周围环境传递热量( )
A.47.7℃ B.51.2℃ C.59.5℃ D.66.0℃
4.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.我们不敢大口咬热气腾腾的汤包,是因为汤包含有的热量多
B.正在熔化的冰块,内能不断增大,温度保持不变
C.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
D.内能和温度有关,0℃以上的物体才有内能
5.关于四冲程汽油机的工作过程,下列说法正确的是( )
A.吸气冲程:只吸入空气 B.压缩冲程:缸内温度降低
C.做功冲程:气体推动活塞做功 D.排气冲程:内能转化为机械能
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.甲、乙两车同时同地沿同一直线做匀速直线运动,它们的图像如图所示,则( )
A.甲车的动能大于乙车的动能 B.甲、乙两车的重力势能相等
C.经过8秒,甲、乙两车相距10米 D.运动10米,甲车比乙车少用4秒
8.如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程,下列关于冲程及其能量转化判断正确的是
A.做功冲程,将机械能转化为内能
B.做功冲程,将内能转化为机械能
C.压缩冲程,将机械能转化为内能
D.压缩冲程,将内能转化为机械能
9.用如图所示的装置,先后加热初温、质量均相同的水和煤油,比较两种液体比热容的大小,多次实验表明:要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长。关于该实验以下叙述错误的是( )
A.加热时用玻璃棒不断搅拌,是为了使水和煤油受热均匀
B.温度计的玻璃泡不能碰到烧杯底和侧壁
C.水比煤油的比热容大
D.若它们吸收相同热量,水的末温更高
10.有甲、乙两物体,它们的质量之比是3︰1,吸收的热量之比是2︰1.如果升高的温度之比是5︰3,则甲、乙两物质的比热容之比是( )
A.10︰1 B.1︰10 C.2︰5 D.5︰2
11.如图所示,是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度﹣时间图像,实验中两种物质的质量相同,初温度相同,选用的加热器相同,由图像可知( )
A.加热相同时间,a物质吸收热量多,比热容小
B.加热时间相同,a物质的末温度高,比热容大
C.吸收热量相同,b物质温度升高慢,比热容小
D.吸收热量相同,b物质的末温度低,比热容大
12.小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具,其发动机大多数为汽油机,下列有关汽油机的说法正确的是( )
A.汽油机的吸气冲程吸入的是空气 B.汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C.汽油机的点火方式是压燃式 D.汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能
二、填空题
13.如图是四冲程汽油机的某个冲程,由图可看出它正处于______冲程,该冲程将机械能转化为______能,若该汽油机飞轮的转速是60r/s,则汽油机每秒钟对外做功______次。
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.“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”古诗中蕴含着许多物理知识,从物理学的角度解释,前一诗句是指分子______加快,说明周围的气温突然______(填“升高”或“降低”);树木很难被压缩说明分子间有______力。
16.水沸腾时如果继续吸热,则温度______;灶上的锅中装有2kg初温30℃的水,当水吸收了7.56×105J的热量后,水温升高了______℃(当地为标准大气压)。
三、综合题
17.阅读短文,回答问题。
在我国随着人民生活水平的提高,加上“汽车下乡”政策的实施,不少农村家庭都购买了汽车,汽车开始进入普通百姓家庭。家住农村的小明同学家买了一辆崭新的奇瑞风云2三厢汽车。他高兴极了,把车的里里外外都观察了个够。通过观察,小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。
(1)汽车的发动机是四冲程汽油机,其中______冲程将内能转化为机械能。
(2)汽车上的散热器用水作为冷却剂,这是利用了水的______较大的性质,如果散热器中装有5kg的水,在温度从20℃升高30℃的过程中,水吸收的热量是______J。[已知c水=4.2×103J/(kg ℃)]
(3)若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度v与时间t的关系如图所示。则在0-5s时间内,轿车发动机做功______J;轿车运动过程中受到的阻力是______N。
18.如图所示,抛出的小球在空中经过A、B、C三点(没有画出B、C两点),表中记录了球经过这三点的部分信息。(忽略空气的作用力)
A B C
重力势能/J 0.4 0.4 ①
动能/J 0.8 未记录 1.0
(1)在图中,画出小球在A点的受力示意图。______
(2)在图中,用“●”描出B点小球所在的位置。______
(3)表格中,①的数据为______。
19.如图所示,小菁想知道家中鹅卵石块和花生油的比热容,她的实验方法和步骤如下:(当时环境温度为20℃,气压为一个标准大气压)
①用手提电子秤先称出石块质量,然后称出相同质量的水和花生油分别倒入一次性杯子中;(m石=m水=m油)
②将石块放入热水壶的沸水中,待石块与沸水同温后,迅速夹起放入水杯子中,用电子温度计测量出石块和水同温后的温度;
③按步骤②方式,测量出石块和花生油同温后的温度;
小菁记录的温度是t水=34.0℃、t油=45.0℃,水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),可算出:石块材质的比热容c石=_______J/(kg·℃);花生油的比热容c油=_______J/(kg·℃)。
20.阅读短文,回答问题:
汽油机
单缸四冲程汽油机的工作原理是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程中将混合气吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生内能,高温、高压的气体作用于活塞,推动活塞做往复直线运动,通过连杆、曲轴和飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
工程师还制造了四缸四冲程汽油机,制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上(如图所示)。四缸四冲程汽油机分为两种:一种是同步汽油机,四个汽缸在同一时间都做相同工作;一种是异步汽油机,各汽缸的做功过程错开,如图所示,四个汽缸依次标注为1、2、3、4,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种发动机在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而推动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力。第六冲程让水蒸气排放到冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。“六冲程引擎”发动机与传统四冲程发动机相比效率可提高40%。
(1)汽油机在做功冲程时,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将内能转化为_______能。
(2)在四缸四冲程汽油机中,若每个汽缸的做功功率相同,同步汽油机的平均功率_______(选填“大于”“等于”或“小于”)异步汽油机的平均功率,_______(选填“同步”或“异步”)汽油机的机械能输出更平稳。
(3)当异步汽油机中2号汽缸处于做功冲程时,3号汽缸处于_______冲程。飞轮每转动8周,异步汽油机对外做功_______次。
(4)“六冲程引擎”发动机的第五冲程相当于四冲程汽油机的_______冲程。“六冲程引擎”发动机的优点是_______。
21.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。 ______。
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.C
【详解】
A.因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,吸收相同的热量,水温度变化较小,所以沿海地区的气温变化小,不符合题意;
B.因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以晚上向秧苗田里放水,水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗,不符合题意;
C.发现人中暑时,在病人的额头上擦冷水降温,是利用水蒸发吸热的原理,符合题意;
D.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,所以汽车发动机用水作冷却液,不符合题意。
故选C。
2.B
【详解】
A.热量是一个过程量,不能说物体含有热量,故A错误;
B.冰水混合物吸热时,是晶体的熔化过程,此时吸收热量,温度保持不变,但内能增大,故B正确;
C.物体的温度不变,其内能可能不变,也可能增大;例如晶体熔化过程中,吸收热量,温度不变,但内能增大,故C错误;
D.物体的内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界物体对它做了功,故D错误。
故选B。
3.B
【详解】
如将1.2kg热水分5次倒出,每次倒出m0=0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中
Q1=c0m0(t t1),Q′1=cm(t1 t0)
因为
Q1=Q′1
所以
c0m0(t t1)=cm(t1 t0)
即
解得t127.1℃,同理在第二次使热水与构件达到热平衡的过程中
c0m0(90℃ t2)=cm(t2 t1)
即
4.2×103J×0.24kg×(90℃ t2)=0.88×103J×4.2kg×(t2 27.1℃)
解得t240.6℃,同理在第三次使热水与构件达到热平衡的过程中
c0m0(90℃ t3)=cm(t3 t2)
即
4.2×103J×0.24kg×(90℃ t3)=0.88×103J×4.2kg×(t3 40.6℃)
解得t3=51.2℃,即放入第四份热水前,铝合金工件的温度为51.2℃。
故选B。
4.B
【详解】
A.我们不敢大口咬热气腾腾的汤包,是因为此时汤包的温度高,故A错误;
B.冰是晶体,所以熔化过程中吸热温度保持不变,内能不断增大,故B正确;
C.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,故C错误;
D.任何温度下物体的内能都不可能为0,故D错误。
故选B。
5.C
【详解】
A.吸气冲程:吸入空气和汽油的混合物,故A错误;
B.压缩冲程:活塞压缩混合气做功,缸内气体内能增大,温度升高,故B错误;
C.做功冲程:燃烧后的高温高压气体推动活塞做功,内能转化为机械能,故C正确;
D.排气冲程:排气门打开,进气门开闭,由飞轮的惯性带曲轴转动,带活塞上移,排出废气,不涉及内能与机械能间的转化,故D错误。
故选C。
6.D
【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.D
【详解】
由图可知,甲乙经过8s,甲的路程是20m,乙的路程是10m,甲的速度
A.动能与质量和速度有关,甲车的速度大于乙车的速度,由于甲乙两车的质量未知,甲车的动能不一定大于乙车的动能,故A不符合题意;
B.重力势能与质量和高度有关,由于甲乙两车的质量和高度未知,甲、乙两车的重力势能不一定相等,故B不符合题意;
C.甲乙经过8s,甲的路程是20m,乙的路程是10m,若甲、乙两车的运动方向相反,则此时甲车与乙车相距
20m+10m=30m
故C不符合题意;
D.运动10米,甲车的时间是4s,乙车的时间是8s,甲车比乙车少用4s,故D符合题意。
故选D。
8.B
【详解】
如图所示,两个气门关闭,活塞向下运动,为做功冲程,燃料在缸内燃烧,将燃料的内能转化成机械能,ACD错误,B正确。故选B。
9.D
【详解】
A.加热时使用玻璃棒不断搅拌,可以使液体内部上下充分混合,受热更加均匀,故A正确,不符合题意;
B.加热过程中,杯底与烛焰接触温度较高,温度计液泡碰到杯底会导致示数偏大,杯壁与空气接触,温度较低,碰到杯壁会导致示数偏小,则不能碰到烧杯底和侧壁,故B正确,不符合题意;
C.要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长,由于相同热源加热时间越长表示吸收热量越多,且水和煤油质量相同,则由可知,水的比热容更大,故C正确,不符合题意;
D.要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长,加热时间越长吸收热量越多,则水吸收热量更多,由此可知,若吸收相同热量,水升高的温度更少,由于初温相同,则水的末温更低,故D错误,符合题意。
故选D。
10.C
【详解】
甲、乙两物质的比热容之比是
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11.D
【详解】
A.加热器相同,说明加热器相同的时间内释放的热量相同,加热时间相同,故吸收的热量是相同的,故A错误;
B.加热时间相同,吸收相同的时间内,a升温快,说明a的比热容比较小,故B错误;
C.吸收热量相同,b物质温度升高慢,b的比热容大,故C错误;
D.吸收热量相同,b物质的末温度低,升温比较慢,故b的比热容大,故D正确。
故选D。
12.D
【详解】
A.汽油机的吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物,故A错误;
B.柴油机是压燃式,一般是柴油机的效率高,故B错误;
C.汽油机的点火方式是用火花塞点火,故C错误;
D.汽油机的压缩冲程中,活塞向上运动,压缩空气和汽油的混合物,混合物内能增大,温度升高,是把机械能转化为内能,故D正确。
故选D。
13. 压缩 内 30
【详解】
[1]如图,进气门、排气门都关闭,活塞向上运动,它正处于压缩冲程。
[2]此过程中活塞压缩气缸内的气体,对气体做功,使气体内能增加,将机械能转化为内能。
[3]若该汽油机飞轮的转速是60r/s,飞轮转2圈做一次功,则汽油机每秒钟对外做功30次。
14. 28%
【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. 无规则运动 升高 斥
【详解】
[1][2]花香越来越浓,是因为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“花气袭人知骤暖”说明周围的气温突然升高,分子无规则运动加快。
[3]分子之间有相互作用的引力和斥力,树木很难被压缩,说明分子间有斥力,使得分子间距离很难变小。
16. 不变
【详解】
[1]水沸腾时如果继续吸热,温度保持在沸点不变。
[2]水温升高了
但是水沸腾的温度为100℃,故水的温度只能到达100℃,水温升高了
故水温升高了。
17. 做功 比热容 2.1×105 4.5×105 3000
【详解】
(1)[1]汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程。做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能。
(2)[2]汽车散热器用水作为冷却剂,是利用了水的比热容较大的性质。
[3]5kg水温度从20℃升高30℃的过程中,吸收的热量是
Q吸=cmt=4.2×103J/(kg ℃)×5kg×(30℃-20℃)=2.1×105J
(3)[4]轿车的功率P=90kW=9×104W,轿车发动机做功
W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J
[5]由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s;P=Fv,轿车运动过程中受到的阻力
f=F===3000N
18. 0.2
【详解】
(1)[1]小球只受自身的重力,重力的方向竖直向下,如下图所示:
(2)[2]在质量不变的条件下,重力势能大小取决于物体高度的大小,B点和A点相比,重力势能不变,质量不变,则小球高度不变,如下图所示:
(3)[3]因忽略空气的作用,故机械能守恒,机械能包括动能和重力势能,机械能不变,A点处的机械能为
故C点处的重力势能为
19. 0.89×103 1.958×103
【详解】
[1]标准大气压下水的沸点为100℃,将石块放入热水壶的沸水中,石块与沸水同温,再石块放入盛水的杯子中,石块和水的末温度相同,石块放出的热量与水吸收的热量相同,即Q吸=Q放,根据热量公式知
c石m石Δt石=c水m水Δt水
由于m石=m水,所以石块材质的比热容
[2]若将石块放入热水壶的沸水中,石块与沸水同温,再石块放入盛花生油的杯子中,石块和花生油的末温度相同,石块放出的热量与花生油吸收的热量相同,即Q吸′=Q放′,根据热量公式知
c花生油m花生油Δt花生油=c石m石Δt石′
由于m石=m花生油,所以花生油的比热容
20. 机械 等于 异步 吸气 16 做功 见解析
【详解】
(1)[1]汽油机在做功冲程里,高温、高压的燃气膨胀对外做功,消耗内能,产生机械能,将内能转化为机械能。
(2)[2]若每个汽缸做功功率相同,由于都是四个汽缸,所以同步汽油机的平均功率与异步汽油机平均功率相等。
[3]异步机各汽缸的做功冲程错开,做功冲程均匀,则机械能输出更平稳。
(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,据此可知四缸发动机中2号汽缸在做功冲程中,3号汽缸所处的是排气冲程。
[5]在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,飞轮每转动8周,异步汽油机对外做功
次=16次
(4)[6]六冲程引擎中的第五冲程,是水变为水蒸气推动活塞做功,从而为汽车提供动力,所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[7]由材料可知,“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
21. 减小 不变 730 7.5×105 见详解
【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。
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