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（含解析）

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．掷出去的实心球从a点出手后，在空中的运动轨迹如图所示，b为最高点，最终停在水平地面e点，以下说法正确的是（　　）
A．球在运动到最高点时，速度为零，处于平衡状态
B．球在水平地面上滚动过程所受摩擦力变小
C．球由a运动到c过程，动能先变小后变大
D．球在d点的机械能等于e点的机械能
2．如图为白天海陆风形成的示意图。海陆风形成的原因是：与海洋相比，陆地的土地（ ）
A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高
B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高
D．比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
3．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
4．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
5．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
6．小红经常帮妈妈做饭，她发现厨房里有许多与物理有关的知识。在端午节帮妈妈煮粽子过程中，她总结的一些说法，其中错误的是（　　）
A．能闻到粽子的香味是扩散现象
B．煮粽子的过程是利用热传递的方法提高了粽子的内能
C．用高压锅能更快煮熟粽子，是因为锅内气压增大，水的沸点升高
D．剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上，是因为分子间存在斥力
7．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
8．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
9．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
10．如图所示，在两个同样的烧杯中装入等量的热水和冷水，用滴管分别在两个烧杯中滴入等量的红墨水，当观察到热水大面积变成红色时，冷水只有少量的变成红色。对该现象的微观解释合理的是（　　）
A．温度越高，分子体积越大
B．温度越高，分子运动越快
C．温度越高，分子间隔越小
D．温度越高，分子质量越小
11．2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是（　　）
A．垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功
B．排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大
C．排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态
D．手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力
12．从物理学角度，对下列自然现象的解读，正确的是（　　）
A．“阳春三月，鸟语花香”：属于扩散现象，温度高时，分子才会做无规则运动
B．“夏荷轻摇，珠露合聚”：露珠聚在一起，说明分子间存在引力
C．“秋高气爽，落叶飘扬”：分子在不停地做无规则运动
D．“数九严冬，银装素裹”：积雪间存在孔洞，说明分子间存在间隙
二、填空题
13．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”）。
14．夏日清晨，荷塘里荷花盛开，微风吹过，飘来阵阵花香，荷叶上的两滴水珠接触后会合成更大的一滴，这表明分子间存在______力；阳光照在露珠上，一会儿露珠就不见了，这是______现象。第（第二空填物态变化的名称）
15．反复弯折铁丝，铁丝会发热；操场上被太阳照射的单杠，温度会升高．前者是通过的_____方式改变内能，后者是通过_____的方式改变内能．
16．将乐县全国深呼吸小城，气候适宜，夏天傍晚金溪河两边是人们的好去处。从物理学的角度分析：
①金溪河的水面面积大，大量水______（填物态变化名称）且______（选填“吸热”或“放热”），可以调节湿度和气温；
②由于金溪河水的______较大，在阳光的辐射下气温不会升高太高，也可以调节气温。
三、综合题
17．阅读短文，回答问题
第五代战斗机“歼-20”
“歼-20”作为中国第五代战斗机，融合了全球优秀战斗机的特点，具备了很强的隐形性能、机动性能等．“歼-20”表面平滑，机翼的外形做成流线型，它拥有良好的大仰角升力特性，较大的瞬时攻角与滚转率，并采用先进的光传操纵系统（以光信号的形式传输信号），可随时保证飞机与地面的联系；“歼-20”配备了大功率雷达，为解决放热问题，采用了新一代液体冷却系统．该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20km，最大航行速度达25倍声速（合3060km/h），最大油量为10t，飞机发动机的效率是40%．飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表：（航空燃油的热值为5×107J/kg，g取10N/kg，计算结果均保留3位有效数字）．
速度v/（m·s-1） 100 200 300 400 500
阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104
（1）下列说法中不正确的是______．
A．飞机的机翼做成流线型是为了减小空气的阻力
B．飞机与地面的联系采用光信号的形式传输信号
C．为解决雷达的散热问题，采用比热容大的液体作为冷却剂
D．当飞机在做较大幅度的瞬时滚转时，受到平衡力的作用
（2）飞机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值R1与离地高度h大小的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在______（选填“1”“2”或“3”）位置，该高度表示数刻度______（选填“均匀”“不均匀”）．
（3）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率为多少kW？_____当飞机油箱中加满燃油，以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约为多少km？( )
（4）飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速巡航时的牵引力与最大起飞重量的比值，则该“歼-20”飞机的推重比约为______．
18．汽油机是热机的一种，请回答以下问题。
（1）图1中甲、乙是汽油机的其中两个冲程，则甲是________冲程，乙是________冲程（以上两空均选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）；
（2）做功冲程是把________能转化成________能，从而获得动力；
（3）图2是汽油机的能量流向图，其效率为________×100%（用图中的符号表示）；
（4）某汽车在水平路面上行驶，共消耗了0.5kg汽油。[汽油热值q＝4.6×107J/kg，水的比热容]
①假如汽油完全燃烧，求释放的热量________；
②若其释放热量的20%被初温为20℃质量为100kg的水完全吸收，求水升高的温度是多少________？（结果保留整数）
19．随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通百姓人家。如表为小明同学家小汽车的有关数据：
小汽车的总质量1500kg 百公里耗油量8L
小汽车的额定功率50kW 水箱中装满水质量2.5kg
汽车轮胎与地面接触的总面积0.1m2 汽油的密度0.71×103kg/m3
求：
（1）小汽车在行驶的过程中，水箱里水的内能是通过_______的方式增加的；
（2）某次行驶中，若水箱中水温度升高20℃，则水吸收多少热量_______？
（3）假若小汽车发动机的效率为30%，该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶0.5h，此过程中小汽车消耗的汽油质量是多少_______？（结果保留一位小数）【汽油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）】
20．阅读短文，回答问题。
分子力（molecular force），又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的相互作用。当二分子相距较远时，主要表现为吸引力，当二分子非常接近时，则排斥力成为主要的。
实验表明，气体很容易被压缩∶把各为50立方厘米的水和酒精混合总体积小于100立方厘米；高温下碳原子可渗透到钢制表面。这些都说明分子和原子之间仍保留一定距离，相隔一定距离的固体和液体分子仍能聚集在一起不分散，是因为存在分子间作用力，分子间作用力由吸引力和排斥力组成，吸引力对抗拉伸，排斥力对抗压缩。
如图为分子间作用力关系图，r表示两分子间距离，r0表示引 力和斥力相平衡成距离。F斥表示斥力曲线，F引表示引力曲线，F分子表示合力曲线。由图可知，随分子间距离r的增大，分子力先减小到零后增大再减到零，先斥力后引力。
(1)分子间的引力和斥力大小均与_______有关，固体和液体很难被压缩，说明分子间存在_______。分子间的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而________。
(2)有关分子力的说法中，正确的是__________。
A．当r=r0时分子间没有力的作用 B．当rC．当r>r0时分子力间的作用只是引力 D．当r=10r0时分子间的作用力可以忽略。
21．热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙）。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。
阅读上面材料，回答下列问题：
(1)传统蒸汽机的燃料在气缸______部燃烧；内燃指燃料在气缸______部燃烧；
(2)图丙所示是将______能转化为______能；
(3)根据材料知道热机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丁中表示的是______冲程；热机工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的______；
(4)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戊所示的图表，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热量的______%。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．球在运动到最高点时，其速度不为零仍然有向前的速度；在最高点时球不能保持静止状态，也不是做匀速直线运动，所以球在最高点不是平衡状态，故A错误；
B．球在水平地面上滚动过程中，对地面的压力不变，接触面粗糙程度不变，则摩擦力大小不变，故B错误；
C．球由a运动到c过程，球的质量不变，球的速度先变小后变大，故动能先变小后变大，故C正确；
D．球从d运动到e过程中，受到摩擦力作用，球克服摩擦做功，机械能会转化为内能，所以球的机械能减小，则球在d点的机械能大于在e点的机械能，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，白天，太阳照射下海岸和海水吸收相同的热量，海水温度上升慢；海岸吸热后，温度上升快，热空气上升，微风从海洋吹向陆地，形成海风；而夜晚，海岸和海水放出相同的热量，但水的比热容大，海水温度降低得少，海面气温较高，空气上升，风就从陆地吹向海上，形成陆风，故A符合题意。
故选A。
3．B
【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。
4．B
【详解】
A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；
C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；
D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。
故选B。
5．C
【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。
6．D
【详解】
A．能闻到粽子的香味是由于分子的无规则运动产生的扩散现象，故A正确，A不符合题意；
B．改变物体的内能有两种方法，分别是：做功和热传递。煮粽子的过程是利用热传递的方法提高了粽子的内能，故B正确，故B不符合题意；
C．水的沸点与气压有关，气压越高，水的沸点越高。用压锅能更快煮熟粽子，是因为锅内气压增大，水的沸点升高，故C说法正确，故C不符合题意；
D．剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上，是因为分子间存在引力，故D错误，D符合题意。
故选D。
7．C
【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。
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
一切分子都在做无规则运动，分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动快，扩散现象越明显，因此热水大面积变成红色时，冷水只有少量的变成红色，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
11．C
【详解】
A．排球离开手臂后，没受到手臂的作用力，那么排球上升过程中，手臂对排球不做功，故A错误；
B．排球从墙壁弹回的过程中，质量不变，但高度变小，所以重力势能越来越小，故B错误；
C．排球撞击墙壁后，被弹回，是因为受到力的作用，这说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．垫球时，手对球的力和球对手的力是一对相互作用力，大小应相等，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
A．不论温度高低，一切分子都在做无规则运动，故A错误；
B．露珠靠很近之后就汇聚在一起，是因为水分子直接存在引力，故B正确；
C．分子是肉眼看不到的，落叶不是分子，故C错误；
D．积雪间的孔洞是物体间的空隙，不能说明分子间有间隙，故D错误。
故选B。
13． 水汽化吸热 压缩 变小
【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。
14． 引 汽化
【详解】
[1]当荷叶上的两滴水珠接触后，由于分子间的引力作用，会使得两滴水珠合成更大的一滴，故该现象可以表明分子间存在相互作用的引力。
[2]阳光照在露珠上，露珠受热汽化，由液态变为气态。
15． 做功 热传递
【详解】
反复弯折铁丝，对铁丝做功，机械能转化为内能，铁丝的内能增大，温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能；操场上的单杠是金属的，是热的良导体，在太阳光的照射下，单杠吸收热量，其温度升高，内能增加，是通过热传递的方式改变内能．
16． 汽化 吸热 比热容
【详解】
解：①[1][2]金溪河的水面面积大，大量水汽化且吸热，可以调节湿度和气温。
②[3]由于金溪河水的比热容较大，水的吸放热本领强，吸收一定热量或放出一定热量后，温度变化较小。所以，在阳光的辐射下气温不会升高太高，也可以调节气温。
17． D 3 均匀 1.92×104kW 2.67×103km 0,6
【详解】
（1）[1] A．飞机的机翼做成流线型可以减小空气的阻力，故A正确，不符合题意；
B．“歼-20”采用先进的光传操纵系统，将获取的信息，通过光信号向地面传递，故B正确，不符合题意
C．相同质量的两种物体，升高相同温度，比热容较大的物体吸收热量多，为解决雷达的散热问题，采用比热容较大的液体作为冷却剂，故C正确，不符合题意；
D．当飞机在做较大幅度的瞬时滚转时，处于非平衡状态，故受到非平衡力的作用，故D错误，符合题意。
故选D。
（2）[2][3]根据短文知道，检测电路电源输出的电流恒定，高度表示数能随飞行高度的增大而增大，所以高度计应是电压表，由图丙说明R1与高度h成一次函数关系，所以电压表应与R1并联，则此高度表应安装在3位置。该高度表示数刻度均匀。
（3）[4]当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的牵引力等于飞机受到的阻力，为
F=f=4.8×104N
输出功率
[5]若在飞机油箱中加满燃油，航空燃油完全燃烧产生的热量
Q放=qm=5×107J/kg×10×103kg=5×1011J
有用功为
W有=Q放η=5×1011J×40%=2×1011J
以500m/s的速度巡航时，飞机的牵引力
F′=f′=7.5×104N
飞机的最大航程约为
（4）[6]由表格数据知道，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系是
根据题意知道，飞机最大航行速度为
3060km/h=850m/s
此时的飞机牵引力
该飞机最大起飞质量为37t，则该飞机最大起飞重力为
G=mg=37×103kg×10N/kg=3.7×105N
飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的牵引力与最大起飞重力的比值，则该“歼-20”飞机的推重比约为
18． 排气 压缩 内 机械
【详解】
（1）[1][2]图1甲中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，故甲是排气冲程；乙中，两气门关闭，活塞向上运动，乙是压缩冲程。
（2）[3][4]利用内能可以做功，人们制造了各种利用内能做功的机械即热机。做功冲程是把内能转化成机械能，从而获得动力。
（3）[5]用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。图2是汽油机的能量流向图，故其效率为
（4）①[6]假如汽油完全燃烧，释放的热量
Q=mq＝0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
②[7]水吸收的热量为
初温为20℃质量为100kg的水升高的温度是
19． 热传递 2.1×105J 6.5kg
【详解】
解：（1）改变物体内能的方式包括热传递和做功，小汽车在行驶的过程中，发动机温度升高，由于存在温度差，水箱里的水从发动机吸热，通过热传递的方式增加水箱中水的内能。
（2）由吸热公式可知，水吸收的热量为
Q吸＝cmt＝4.2×103J/(kg ℃)×2.5kg×20℃＝2.1×105J
（3）由可得，小汽车以额定功率匀速直线行驶0.5h牵引力所做的功
W＝Pt＝5×104W×0.5×3600s＝9×107J
由可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量
由Q放＝mq可得，需要消耗的汽油
答：（1）水箱里水的内能是通过热传递的方式增加的；
（2）水吸收热量为2.1×105J；
（3）此过程中小汽车消耗的汽油质量是6.5kg。
20． 距离 斥力 减小 D
【详解】
(1)[1][2][3]分子间的作用力与分子的距离有关，分子引力和斥力都随距离的增大而减小；液体和固体很难被压缩，是因为分子之间分子的距离很近，分子间引力小于斥力，表现为斥力，即说明分子之间有斥力。
(2)[4]A．当r=r0时，分子间的引力与斥力相等，只是合力为0，并不能说明分子间没有力的作用，故A错误；
B．当rC．当r>r0时，分子间的引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，并不是只有引力，故C错误；
D．当r=10r0时，由于分子间的距离过大，分子间的作用力可以忽略不记，故D正确。
故选D。
21． 外 内 机械 内 做功 比热容大 30
【详解】
(1)[1]由材料一可知，如图乙所示，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧。
[2]由材料二可知，内燃指燃料在气缸内燃烧。
(2)[3][4]图丙所示是通过做功增加物体内能，是将机械能转化为内能。
(3)[5]图丁中，进气门、排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程。
[6]热机工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质，在升高相同温度时能吸收更多的热量。
(4)[7]燃料释放热量中废气带走33%、水吸收了30%、摩擦与辐射消耗7%，输出的有用功仅占30%。
答案第1页，共2页
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