精品解析人教版九年级物理第十四章-内能的利用 必考点解析试卷（无超纲）

人教版九年级物理第十四章-内能的利用 必考点解析
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、如图所示是物理老师的自制火箭，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验分析正确的是（　　）
A．酒精无法完全燃烧，所以热值变小
B．酒精燃烧是电能转化成了内能
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低
2、随着人们生活水平的提高，小汽车逐步进入家庭。汽车使用的能源主要是汽油，那么，一桶汽油和一滴汽油相比，它们具有不同的（　　）
A．密度 B．比热容 C．热值 D．质量
3、四冲程汽油机飞轮转速为，那么汽油机每秒钟（　　）
A．完成80个冲程，对外做功40次 B．完成160个冲程，对外做功80次
C．转80圈，对外做功40次 D．转40圈，对外做功20次
4、如图所示是探究能量转化的装置，下列相关说法错误的是（　　）
A．水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气的内能减小了
B．实验过程中，燃料的化学能直接转化为叶轮的机械能
C．对水加热过程中是通过热传递使水的内能增大的
D．此实验展现了热机工作时的能量转化过程
5、以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（　　）
A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能
B．电动机在通电转动过程中，机械能转化为内能
C．发电机工作过程中，电能转化为机械能
D．汽油机工作过程中，化学能最终转化为机械能
6、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
7、如图是热机四冲程工作原理的示意图，将内能转化为机械能的冲程是（　　）
A． B． C． D．
8、如图所示，甲、乙是两个演示实验示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，其中与做功冲程原理相同的演示实验图和表示汽油机将机械能转化为内能的冲程示意图分别是（　　）
A．乙、丙 B．甲、丙 C．甲、丁 D．乙、丁
9、如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能
10、下列事例中属于内能转化为机械能的是（ ）
A．古代人的钻木取火 B．锯铁管时锯条发热
C．运载火箭点火升空 D．汽油机的压缩冲程
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、一台单缸四冲程汽油机，将内能转化为机械能的是______冲程；以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100km，发动机牵引力所做的功为1.15×108J，消耗汽油10kg，小汽车发动机的效率为______（q汽油＝4.6×107J/kg）
2、如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于___________冲程。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功________次，飞轮转过________圈。
3、发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸，若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如表所示。
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环 2500次 93#汽油 汽缸内汽油和空气的混合密度 1.5kg/m3
排气量 2L 热值 4.5×107J/kg
发动机最大功率 75kW 空燃比 14：1
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时，发动机的输出功率最大，则1min内有用功______；
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是______（对甲、乙、丙、丁重新排序），______图所示的冲程，内燃机给汽车提供动力；
（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比，根据表中数据可知，气缸内混合气体中汽油的质量为______kg。1分钟内总共需要消耗的汽油质量为______kg；
（4）当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据可求得汽车发动机的效率为______。
4、如图为火箭发射的场景。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能。
5、把两块表面很平且干净的铅压紧，两块铅就结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它拉开，这一现象说明______；给自行车打气时，打气筒会发热，这是通过______的方法使打气筒的内能增加；完全燃烧______kg酒精能产生1.5×107J的热量。（酒精的热值是3.0×107J/kg）
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、2021年北京世园会园区主要场馆之一的“中国馆”房顶采用了非晶硅薄膜发电技术，屋顶安装了1056块光伏玻璃，将园区打造为绿色新理念的典范。太阳能发电已成为实现节能减排、可持续发展的重要举措。如图所示的太阳能热水器，它的水箱容积为120L。热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上，每平方米得到的太阳辐射功率约为P0=1400W，如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，求：
（1）一整箱水的质量是多少千克？
（2）一整箱水温度从20℃加热到70℃需要吸收的热量是多少？
（3）热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是：]
2、小宁用煤炉给10kg的水加热，同时把加热过程中对应的时间测得的水温绘制成右图。若煤炉热效率为42%，煤的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤的热值约为3×107J/kg。加热6min，求：
（1）水所吸收的热量；
（2）煤完全燃烧时产生的热量及煤的质量。
3、一台柴油机的效率为25%，用这台柴油机工作时，完全燃烧2kg的柴油。
（1）柴油机完全燃烧放出的热量？（柴油的热值为3.3×107 J/kg）
（2）这台柴油机可做多少有用功？
4、随着人们生活水平的提高，小汽车已经成为一种普遍的代步工具，小伟家新买了一辆小汽车。国庆节他和家人准备前往青青草原吃手抓羊肉，在出发前到加油站加了40L的汽油，假设他们一直以90km/h的速度匀速行驶，汽车受到的平均阻力为1150N，汽油的密度约为0.7×103kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg。
（1）小汽车匀速行驶时，牵引力的功率是多少？
（2）若这次旅游全程往返400km，所加的汽油也刚好用完（假设汽油能完全燃烧），求这辆小汽车发动机的热机效率（结果保留1位小数）。
5、小芳家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小芳进行了一次观察活动：某天早上她用温度计测得自来水的温度为22℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为47℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量是多少kg；
（2）水箱中水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，需要燃烧煤气3m3，则煤气灶的效率为多少？（煤气的热值为q煤气＝1.8×107J/m3）
---------参考答案-----------
一、单选题
1、D
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧的情况无关，所以酒精不完全燃烧时热值是不变的，故A错误；
B．燃料本身具有化学能，因此酒精燃烧时将化学能转化为内能，故B错误；
C．燃气推动纸筒飞出的过程中，内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同，故C错误；
D．纸筒飞出时，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，则瓶内气体的内能减小，温度降低，故D正确。
故选D。
2、D
【详解】
因比热容、热值和密度均是物质的一种特性，这些量对于同种物质不随质量、体积的改变而改变，故一桶汽油和一滴汽油相比，它们的比热容、热值、密度均相同；而质量是指物体所含物质的多少，一桶汽油和一滴汽油相比，所含汽油的多少发生了变化，故质量不相同。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3、D
【详解】
1个工作循环，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2圈，完成4个冲程。四冲程汽油机飞轮转速为
表示飞轮每秒转动40圈，所以每秒完成80个冲程，对外做功20次，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4、B
【详解】
ABC．燃料燃烧将化学能转化为内能，水吸收热量沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水的内能转化成了叶轮的机械能，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，故AC正确，不符合题意，B错误，符合题意；
D．热机工作时，将内能转化为机械能，因此此实验展现了热机工作时能量转化过程，故D正确，不符合题意。
故选B。
5、D
【详解】
A．钻木取火的过程中，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误；
B．电动机在通电转动过程中，消耗电能，主要获得机械能，故B错误；
C．发电机工作过程中，将机械能转化为电能，故C错误；
D．汽油机工作过程中，燃料的化学能先通过燃料燃烧转化为内能，再通过对外做功将内能转化为机械能，故D正确。
故选D。
6、C
【详解】
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确；
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。
故选C。
7、B
【详解】
内燃机的四个冲程中，将内能转化为机械能的冲程是做功冲程。
A．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A不符合题意；
B．两个气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故B符合题意；
C．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故C不符合题意；
D．两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D不符合题意。
故选B。
8、C
【详解】
甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，试管中水蒸气的内能增大、体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；
乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，是将机械能转化为内能的过程；
丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能；
丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。
由以上分析可知看出与做功冲程原理相同的是甲图，表示汽油机利用将机械能转化为内能的冲程示意图对应正确的是丁图。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9、C
【详解】
图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
10、C
【详解】
A．古代人的钻木取火是通过克服摩擦做功来改变内能的，是机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．锯铁管时锯条发热，是通过克服摩擦做功来改变内能的，是机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．运载火箭点火时，燃料燃烧化学能转化为内能，内能转化为火箭的机械能，故C符合题意；
D．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩工作物质，机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
1、做功25%
【解析】
【详解】
[1]内燃机的四个冲程中，实现将内能转化成机械能的是做功冲程。
[2]10kg汽油完全燃烧放出的热量是
发动机的效率
2、做功1020
【解析】
【详解】
[1]由图可知，四冲程汽油机进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
[2]热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。
3、4.5×106J乙、甲、丁、丙丁2×10﹣40.520%
【解析】
【详解】
（1）[1]由表格数据可知发动机输出最大功率
P＝75kW＝75000W
则1min内做的有用功为
W＝Pt＝75000W×1×60s＝4.5×106J
（2）[2]图甲中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，说明是压缩冲程；
图乙中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，说明是进气冲程；
图丙中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，说明是排气冲程；
图丁中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，说明是做功冲程；
由上述可知一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是乙、甲、丁、丙。
[3]做功冲程内燃机给汽车提供动力，即丁图所示的冲程内燃机给汽车提供动力；
（3）[4]根据ρ＝可得做一次功燃气的质量为
m＝ρV＝1.5kg/m3×2×10﹣3m3＝3×10﹣3kg
因为空燃比是14:1，所以气缸内混合气体中汽油的质量
m油＝3×10﹣3kg×＝2×10﹣4kg
[5]由表格数据可知1min完成的工作循环是2500次，即1min对外做2500次功，因此1分钟内总共需要消耗的汽油质量为
m总＝m油×2500＝2×10﹣4kg×2500＝0.5kg
（4）[6]1min内汽油完全燃烧释放的热量
Q放＝m总q＝0.5kg×4.5×107J/kg＝2.25×107J
发动机的效率
η＝＝＝20%
4、热值内
【解析】
【详解】
[1]火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的热值大，相同质量的氢气和其它燃料相比，完全燃烧放出更多的热量，进而可以提供更多的机械能。
[2]氢气燃烧放出热量，故将燃料的化学能转化为内能。
5、分子间存在引力做功0.5
【解析】
【详解】
[1]把两块表面很平且干净的铅压紧，两块铅就结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它拉开，这一现象说明分子之间存在引力。
[2]给自行车打气时，打气筒压缩空气做功以及和筒壁摩擦生热,打气筒会发热，这是通过做功的方法使打气筒的内能增加。
[3]由可得
三、计算题
1、（1）120kg；（2）；（3）2.5m2
【详解】
解：（1）整箱水的体积
120L=120dm3=0.12m3
由可得，一整箱水的质量为
（2）由可得，一整箱水温度从20℃加热到70℃需要吸收的热量为
（3）这台太阳能热水器获得的辐射功率为
P=P0S=1400W/m2×S
太阳照射5h所得到的太阳能为
由，可得
解得：S=2.5m2，即热水器上集热器的面积至少要2.5m2。
答：（1）一整箱水的质量是120kg；
（2）一整箱水温度从20℃加热到70℃需要吸收的热量是；
（3）热水器上集热器的面积至少要2.5m2。
2、（1）2.52×106J；（2）6×106J ，0.2kg
【详解】
解：（1）经过6min时间加热，水温由20℃升高到80℃，水吸收的热量
（2）由
得煤完全燃烧放出的热量
由
得煤的质量
答：（1）水所吸收的热量为2.52×106J；
（2）煤完全燃烧时产生的热量为6×106J，煤的质量为0.2kg。
3、（1） 6.6×107 J；（2） 1.65×107 J
【详解】
解：（1）由题意可知，完全燃烧2kg的柴油柴油放出的热量为
（2）由题意可知，该柴油机的效率为25%，故做的有用功为
答：（1）柴油机完全燃烧放出的热量为6.6×107J；
（2）这台柴油机可做有用功为1.65×107J。
4、（1）28750W；（2）35.7%
【详解】
解：（1）已知汽车受到的平均阻力为f＝1150N，
汽车匀速行驶，由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为
F＝f＝1150N
汽车的行驶速度为
v＝90km/h＝25m/s
则汽车牵引力的功率为
（2）已知汽油的体积
V＝40L＝40dm3＝0.04m3
汽油的质量为
m＝ρV＝0.7×103kg/m3×0.04m3＝28kg
汽油完全燃烧放出的热量为
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×28kg＝1.288×109J
汽车全程往返400km做的功为
W＝Fs＝1150N×400×103m＝4.6×108J
则汽车发动机的热机效率为
答：（1）小汽车匀速行驶时，牵引力的功率是28750W；
（2）这辆小汽车发动机的热机效率为35.7%。
5、（1）200kg；（2）2.1×107J；（3）38.9%
【详解】
解：（1）水的体积为
V＝200L＝200dm3＝0.2m3
水箱中水的质量
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.2m3＝200kg
（2）水箱中水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×200kg×（47℃﹣22℃）＝2.1×107J
（3）煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝Vq＝3m3×1.8×107J/m3＝5.4×107J
煤气灶的效率
答：（1）水箱中水的质量是200kg。
（2）水箱中水吸收的热量为2.1×107J。
（3）煤气灶的效率为38.9%。