北师大版九年级年级全一册第十章机械能、内能及其转化（含答案）

第十章 机械能、内能及其转化
一、单选题
1．下列说法中，正确的是
A．机械能为零的物体，内能一定不为零
B．的冰变成的水，温度不变，内能不变
C．铁丝被快速弯折的过程中，温度升高是因为内能转化成机械能
D．汽油机压缩冲程中，是用热传递的方式增加了气缸内物质的内能
2．关于热量、温度、内能的关系，下列说法正确的是（　　）
A．物体的温度越高，所含热量越多
B．物体放出热量，温度可以不变，内能一定减小
C．物体吸收了热量，温度一定升高，内能一定增加
D．发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
3．下列实例，通过做功改变物体内能的是（　　）
A．晒太阳 B．搓手取暖 C．用电褥子取暖 D．向双手哈气取暖
4．2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆，也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功 返回舱在落向地面时，为安全着陆，在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，做减速运动，则此过程（　　）
A．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．返回舱动能增加，重力势能减小，机械能不变
C．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小
D．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变
5．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
6．下列物体具有动能的是（　　）
A．悬挂在天花板上的吊灯 B．静止在山顶上的大石头
C．飞行的飞机 D．拉开的弹弓
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．下列有关分子的说法中错误的是（　　）
A．扩散现象表明，一切物质的分子都在做热运动
B．固体分子紧密排列，分子间没有间隙
C．气体分子之间的距离很大，分子间几乎没有力的作用
D．分子之间的引力和斥力是同时存在的
9．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．80°C的水一定比30°C的水含有的热量多
C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
D．温度相同的物体接触时不发生热传递
10．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
11．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
12．依据表格中的数据，下列说法正确的是（ ）
物质 比热容c/ 【J/(kg·°C)】
水 4.2×103
煤油 2.1×103
砂石 约0.92×103
A．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小
B．水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多
C．水的比热容表示水的温度升高1°C吸收的热量是4.2×103J
D．质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多
二、填空题
13．如图所示是某种固态物质加热变成液态时温度随时间变化的曲线，由图可知，该物是___________（选填“晶体”或“非晶体”），该物质在CD段的比热容___________AB段的比热容。
14．物体在空气中运动时受到的阻力与物体的外形、体积和运动速度有关。现用根不可伸长的轻绳将体积相同、重力不同的A、B两球连在一起，A球重4N、B球重5N。在两球匀速竖直下落的过程中，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），轻绳的拉力是_______N。
15．荷叶上两滴水珠接触时，能自动结合成一滴较大的水珠，这一事实说明分子间存在 _____，封闭在注射器筒内的空气刚开始很容易被压缩，说明分子间有 _____，压缩到一定程度就很难再压缩，这是因为分子间有 _____。
16．如图是一个香炉，点燃炉内的蜡烛，加热香薰液，香薰液汽化后房间充满了香气，这是______现象。蜡烛熔化产生的蜡液会向下流动，是由于受向下的______力作用，蜡液凝固后会粘在炉上，是因为分子间存在______。
三、综合题
17．汽车上的散热器用水作为冷却剂，散热器中装有10kg的水，在温度升高了20℃的过程中，水吸收的热量是______J，这些热量相当于完全燃烧______kg的天然气放出的热量（已知：水的比热容C水=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值q=8.4×107J/kg），天然气在燃烧的过程中，热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
18．阅读短文、回答问题：
嫦娥四号探测器
2019年1月3日，嫦娥四号探测器经过110h的飞行后首次在月珠背面成功着陆，在距离月球的100m时，通过减速来减小其惯性，以被月球引力捕获，如图为嫦娥四号通过“桥”中继卫星利用超声波传回了世界第一张近距拍摄的月球背面影像图，开启了人类月球探测新篇章。
嫦娥四号探测器由着陆器和“玉兔二号”巡视器组成，随着着陆器与巡视器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子，顺利在月球背表面行驶，在月球背面留下了第一道印记。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器、总质量仅135kg，是世界上质量最小的月球车。
（1）嫦娥四号在减速着陆时，动能_______，重力势能_______（两空均选填“增大”“减小”或“不变”），机械能_______（选填“守恒”或“不守恒”）。
（2）“玉兔二号”采用的装置是带齿纹的轮子，其目的是为了_______，使其能顺利在月球背表面行驶。
（3）请你指出文中的一处科学性错误是_______，支持你观点的证据是_______。
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，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表：（已知飞机发动机的效率是40%，航空燃油的热值为5×107J/kg，g取10N/kg）
速度v/（m/s） 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）“歼﹣20”飞机表面能______（选填“反射”或“吸收”）对方雷达发射的电磁波，从面实现电磁隐身，飞机在水平匀速飞行过程中机械能______；（选填“变大”“变小”或“不变”）
（2）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．为解决雷达的散热问题，采用比热容大的液体作为冷却剂
C．飞机与地面的联系采用光信号的形式传输信号
D．当飞机在做较大幅度的瞬时滚转时，受到平衡力的作用
（3）当飞机以400m/s的速度巡航时飞机发动机的输出功率为______kW；若飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约为______km；
（4）翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值，若该飞机的翼载为500kg/m2，则机翼面积为______m2飞机的推重比是指飞机以最大行速度巡航时的引力与最大起飞重力的比值，则该“歼﹣20”飞机的推重比约为______；
（5）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“匀线“不均匀”）
21．阅读图文，回答问题。
与伟大同行
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置!仔细观察后回答：
升降次数 1 2 3 4 5 6
温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18
（1）装置中的两个配重的重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度 _____（填变化情况），原因是 _____；
（2）实验中科学家某次测得了的数据如下：小配重G小＝100N，大配重G大＝520N，每升降一次配重各自移动的距离h＝1m，热量计中水的质量m＝500g，表格中为升降次数与水温变化的关系：通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的！
请你试计算：该装置配重器升降一次对水所做的功是 _____J；该装置升降一次水吸收热量是 _____J；[水的比热容4.2×103J/（kg ℃）]
（3）本实验中的误差主要来源于 _____。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A、一切物体都有内能，内能一定不为零，内能与机械能无关，故A正确；
B、0℃的冰变成0℃的水，温度虽然不变，但需要吸收热量，所以内能增加，故B错误；
C、反复弯折铁丝时，人对铁丝做功，机械能转化为铁丝的内能，内能增大、温度升高，故C错误；
D、在压缩冲程中，是通过做功的方式增加了气缸内物质的内能，故D错误．
2．B
【详解】
A．热量是一个过程量，指的是热传递过程中所传递的内能的多少，只能说传递了多少热量，不能说具有或含有多少热量，故A错误；
B．物体放出热量，内能一定减小，温度可能不变，如：晶体物体的凝固，故B正确；
C．物体吸收了热量，内能一定增加，但温度可能不变，如晶体物体的熔化和液化的沸腾，故C错误；
D．热传递的条件之一是，两物体要具有温度差，故热量是从高温度物体传递给低温度物体，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．改变物体内能的两种方法是做功和热传递，晒太阳是通过热传递的方法改变物体内能的，故A不符合题意；
B．搓手取暖，此时克服摩擦力做功，故是通过做功的方法改变物体内能的，故B符合题意；
C．用电褥子取暖是通过热传递的方法改变物体内能的，故C不符合题意；
D．向双手哈气取暖是通过热传递的方法改变物体内能的，故D不符合题意。
故选B。
4．C
【详解】
返回舱落向地面时，做减速运动，其高度也在减小，而质量不变，所以动能减小，重力势能也减小，那么机械能也减小了，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意；
B．静止在山顶上的大石头处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意；
C．飞行的飞机处于运动状态，具有动能，故C符合题意；
D．拉开的弹弓具有弹性势能，故D不符合题意。
故选C。
7．C
【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
【详解】
A．分子在做永不停息的无规则热运动，扩散现象证明了分子在做永不停息的无规则热运动，故A正确，不符合题意；
B．固体有一定的体积和形状，固体分子间排列十分紧密，但分子间仍然存在空隙，故B错误，符合题意；
C．气体分子间距离较大，分子间的作用力比较弱，故C正确，不符合题意；
D．分子间既存在引力也存在斥力，故D正确，不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】
A．晶体熔化过程中，需吸收热量，但温度不变，水在沸腾时，需继续吸热，但温度保持不变，故A错误；
B．热量是热传递过程中内能转移的量度，是一个过程量，不能说物体含有热量，故B错误；
C．改变内能有两种途径：做功与热传递，故C错误；
D．热传递发生的条件是两个接触的物体有温差，若两个物体温度相同，则不会发生热传递，故D正确。
故选D。
10．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。
11．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。
12．D
【详解】
A．比热容是物质特有的一种物理属性，只跟物质的种类、状态有关，所以一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容不变，故A错误；
B．根据可知，相同质量的水和沙石放出相等热量，由于沙石的比热容比水小，则沙石的温度降低得较多，故B错误；
C．水的比热容表示的是1kg的水温度升高（或降低）1°C时吸收（或放出）的热量是4.2×103J，故C错误；
D．根据可知，相同质量的水和煤油吸收相等热量，由于煤油的比热容比水小，则沙石的温度升高得较多，故D正确。
故选D。
13． 晶体 大于
【详解】
[1]从图中可以看出，该物质熔化过程中温度保持0℃不变，所以该物质是晶体。
[2]该物质在CD段与AB段的质量相等。从图中可以看出，该物质在CD段被加热的时间与AB段被加热的时间一样多，说明该物质在CD段吸收的热量与AB段吸收的热量一样多，物质在CD段升高的温度比AB段升高的温度少。由 得，该物质在CD段的比热容大于AB段的比热容。
14． 减小 0.5
【详解】
[1]两球匀速竖直下落的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；但物体所处高度变小，重力势能减小，所以机械能减小。
[2]两小球体积相同、运动的速度也相同，所以两小球受到的阻力相同。对A球进行受力分析，A球受竖直向下的重力GA，竖直向下的轻绳对小球A的拉力F拉以及竖直向上的空气阻力f，B球受竖直向下的重力GB，竖直向上的轻绳对小球B的拉力F拉以及竖直向上的空气阻力f，对A球而言
对B球而言
所以
即
解得。
15． 引力 间隙 斥力
【详解】
[1]两滴靠近的水珠会自动结合成一滴较大水珠，是因为水分子间存在吸引力，将两水珠吸引在一起，所以这说明分子间存在引力。
[2]气体间分子容易被压缩，是分子间的距离较大，彼此间的作用力较小，所以这说明分子间有间隙。
[3]气体分子被压缩过程，分子间的距离变小，压缩到一定程度，分子间距离足够小，则分子间的作用力表现为斥力，就很难再被压缩，这说明分子间有斥力。
16． 扩散 重 引力
【详解】
[1]香薰液汽化后房间充满了香气，这是香薰液分子运动到了房间的空气中，是扩散现象。
[2]由于受重力作用，蜡烛熔化产生的蜡液会向下流动。
[3]由于分子间存在相互的引力，所以蜡液凝固后会粘在炉上。
17． 8.4×105 0.01 不变
【详解】
[1]10kg水温度升高20℃吸收的热量为
[2]水吸收的热量相当于完全燃烧天然气的质量
[3]燃料的热值只与燃料的种类有关，而与燃料燃烧的程度无关，所以热值不变。
18． 减小 减小 不守恒 增大与月球表面的摩擦 通过减速来减小其惯性 惯性只与质量有关
【详解】
（1）[1][2][3]嫦娥四号在减速着陆时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变小，重力势能变小；机械能包括动能和势能，所以机械能减小，机械能不守恒。
（2）[4]“玉兔二号”采用的装置是带齿纹的轮子，其目的是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
（3）[5][6]文中科学性的错误是通过减速来减小其惯性，惯性是物体本身的一种性质，只与物体的质量大小有关，与速度无关。
19． 比热容 1.47×107 0.5
【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． 吸收 不变 D 1.92×105 2.67×103 74 5.9:1 3 均匀
【详解】
（1）[1]具有隐形功能的战机可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波的吸收，减弱电磁波反射回雷达。
[2]匀速飞行的飞机其速度不变，质量不变，动能不变，同时其高度不变，故其重力势能不变，机械能不变。
（2）[3]A．飞机的机翼做成流线型可以减小空气的阻力，故A正确；
B．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B正确；
C．“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C正确；
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。
故选D。
（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
根据功率的计算公式可得，输出功率为
[5]若在飞机油箱中加满燃油，由热量的计算公式可得，航空燃油完全燃烧产生的热量为
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，飞机的牵引力为
F′=f′=7.5×104N
由
W=Fs
可得，飞机的最大航程约为
（4）[6]根据翼载的定义可得机翼面积
[7]从飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系可知
飞机最大航行速度为
3060km/h=850m/s
可知此时的飞机牵引力
该飞机最大起飞质量为37t，根据重力的计算公式可得，该飞机最大起飞重力为
G=mg=37×103kg×10N/kg=3.7×104N
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
（5）[8]由题意知，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。
[9]由
U=IR1
可知，电压表（高度表）示数刻度均匀。
21． 升高 动叶轮不停转动，其机械能转化为内能，被水吸收 420 420 克服摩擦做功消耗一部分能量；装置本身吸收一部分能量
【详解】
（1）[1][2]通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度升高；因为对水做功，机械能转化为内能，水的内能增加。
（2）[3]小配重的重力G小＝100N，大配重的重力G大＝520N，合力为420N，每升降一次配重各自移动的距离h＝1m，即绳子一端移动的距离是1m。则该装置配重器升降一次对水做的功为
[4]由表格知，升降一次水温升高0.2℃，水吸收的热量是
所以W＝Q。
（3）[5]本实验中的误差主要来源于克服摩擦做功消耗一部分能量，装置本身吸收一部分能量。
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