2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化定向训练练习题（含答案）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化定向训练
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、直升飞机以1m/s的速度竖直匀速降落，下列有关说法中（　　）
①直升飞机受到的升力与重力大小相等
②直升飞机的机械能减小
③直升飞机的升力小于重力
④直升飞机的机械能不变
A．只有①④正确 B．只有①②正确
C．只有②③正确 D．只有③④正确
2、质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们吸收的热量（　　）
A．初温不知，无法判断 B．一样多
C．热水吸收的热量多 D．冷水吸收的热量多
3、在生活中水有多种用途，这些用途的背后也包含着许多物理原理，以下水的作用与运用原理都正确的是(　　)
A．气温骤降时，果农给没有成熟的橘子喷水-水的凝固吸热，防止橘子冻伤
B．汽车装有水箱作为散热器帮助气缸降温一水的比热容比较大，可以吸收较多的热量
C．炎热的夏天，在地上洒水可以降低室内气温-水的液化吸热，带走空气的热量
D．寒冷地区，岩石裂隙中的水结冰后会使岩石崩裂--水结冰密度变大，体积膨胀
4、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
B．物体温度升高，它的热量一定增多
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．物体的内能增加，一定从外界吸收了热量
5、下列说法中正确的（　　）
A．热机的功率大，热机效率一定高
B．柴油机的吸气冲程将燃料和空气的混合气体进入气缸，柴油机的效率一定比汽油机效率高
C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高
D．四冲程内燃机一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
6、下列说法正确的是（　　）
A．一瓶酒精用去一半，酒精的热值减小一半
B．煤的热值比干木柴的热值大，所以燃烧时煤放出的热量更多
C．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
7、小曦用高压锅帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识．下列说法不正确的是
A．高压锅煲汤更快是因为液面上方的压强越大，液体的沸点越高
B．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似
D．限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠
8、掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处。则实心球（a点、c点高度相同，不计空气阻力）（　　）
A．在b处动能为零 B．在a、b、c三处机械能相等
C．在a处重力势能最小 D．在d处动能为零
9、如图所示，直升飞机向地面空投物资时，物资在空中匀速下落的过程中（　　）
A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，机械能不变
C．动能不变，机械能增加 D．动能减少，机械能减少
10、下列有关热机的说法正确的是（　　）
A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质
B．内燃机的做功冲程是机械能转化为内能的过程
C．汽油机以汽油为燃料，无污染
D．热机的使用缓解了城市的热岛效应
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题5分，共计25分）
1、同种物质组成的实心物体甲、乙，体积之比为 2:1，则它们的密度之比为：　 　，质 量之比为　 　 。它们若升高相同温度，则吸收的热量之比为　 　 。
2、如图所示，在“让铅笔杆热起来”活动中，铅笔杆温度升高，该过程中铅笔杆的内能　 　；如果你没有看见内能改变的过程，就无法确定内能是通过哪种方式来改变的，其原因是　 　。
3、某单缸四冲程的内燃机转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为　 　次，完成　 　个工作冲程。
4、现有 100g 酒精，试计算 50g 酒精完全燃烧，能放出热量为　 　 J ，剩余 50g 酒精的热值为　 　。（酒精的热值是 ）
5、如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。该实验中所探究物体的动能是指　 　（小球/木块）的动能；物体的速度是指小球从斜面上由静止滚下与木块即将碰撞时的速度，它是通过　 　（高度/质量）来改变的；根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，木块被撞得越远，此现象表明质量一定时，　 　越大，动能越大。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100kg的水从18℃加热到58℃。[ ， ]。
求：
（1）每天水吸收的热量多少J？
（2）若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气多少m ？
2、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6 min内完全燃烧了0.2 kg的煤，水的比热容为4.2×103J／(kg·°C)，煤的热值约为3x107J/kg。求：
（1）这些煤完全燃烧产生的热量：
（2）经过6 min时间加热，水所吸收的热量：
（3）煤炉烧水时的热效率。
3、如图甲所示是小强家新装的燃气热水器，某“环境小组”的同学在研究性活动中对此燃气热水器耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热 计算机显示出热水器中水温度随时间变化的图像如图乙所示 （水的比热容c水=4.2x103J/（kg。℃），水的密度 1.0×103kg/m3，天然气的热值q=7.0×107J/m3）求∶
××型燃气热水器 适用∶天然气、液化石油气
能耗等级 Ⅱ
热效率 75%
容量／Ｌ 15
适应水压MPa 0.02-0.8
（1）加热4min时，水吸收的热量；
（2）加热4min时，该燃气热水器消耗的天然气
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图所示，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验
图a:浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了；
图b:玻璃板的下表面接触水面，发现拉力示数大于玻璃板的重力；
图c:水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；
图d:将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来；
图e:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开
请回答
（1）图a和图 　 　 两个实验产生实验现象的原因相同
（2）图b和图 　 　 两个实验产生实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在 　 　 ．
2、如左图所示，用加热器给初温均为20℃的甲、乙液体加热（m甲（1）某时刻温度计示数如左图所示，此时乙的温度为　 　℃。
（2）甲液体第30s的内能　 　第35s的内能（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（3）小明根据右图中0至30s图线及题目所给信息得出：甲液体的比热容比乙液体的大。你认为小明的说法是否正确？　 　你的判断依据是什么？　 　
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】①直升飞机匀速降落，处于平衡状态，受到重力和升力是平衡力，所以受到的升力与重力大小相等，说法正确；
②直升飞机匀速降落，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，直升飞机的机械能减小，说法正确；
③由①可知直升飞机的升力等于重力，说法错误；
④由②可知直升飞机的机械能减小，说法错误。
故答案为：B。
【分析】物体匀速降落，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小。
2、【答案】B
【解析】【解答】比热容表示物体吸热或放热的能力的强弱。比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们的比热容相同，吸收的热量一样多。
故答案为：B。
【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算吸收热量的多少。
3、【答案】B
【解析】【解答】A.果农给没有成熟的橘子喷水，利用水的凝固放热，A不符合题意；
B.汽车利用水对气缸降温，利用了水的比热容大，可以吸收更多热量，更好的降温，B符合题意；
C.在地上洒水可以降低室内气温，利用了水的汽化吸热，C不符合题意；
D.岩石裂隙中的水结冰后会使岩石崩裂，水结冰密度变小，体积变大，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】水凝固放热，汽化吸收热量，水结冰时密度变小，体积变大。
4、【答案】A
【解析】【解答】A、只要两个物体之间存在温度差，就会发生热传递，所以内能小的可能温度高，内能大的可能温度低，所以内能少的物体可以向内能多的物体传递热量，A符合题意；
B、热量是一个过程量，不能说含有、具有多少热量，既物体温度升高，它的内能一定增大，B不符合题意；
C、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，C不符合题意；
D、物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能外界物体对他做功，D不符合题意；
故答案为：A．
【分析】内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；温度指物体的冷热程度；热量是指在热传递过程中内能改变的多少。
5、【答案】D
【解析】【解答】AC. 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，功率是表示物体做功快慢的物理量，效率与热机单位时间内消耗的燃料多少无关，AC不符合题意；
B. 柴油机的吸气冲程是将空气吸入气缸，燃料是从喷油嘴喷入气缸，汽油机的吸气冲程是将燃料和空气的混合物吸入气缸，B不符合题意；
D. 四冲程内燃机的做功冲程为主要冲程，其它三冲程为辅助冲程，靠飞轮惯性完成，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】汽油机的做功冲程中内能做功，其它冲程靠惯性完成；功率表示做功的快慢，效率表示有用功和总功的比值。
6、【答案】D
【解析】【解答】A、燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关，所以一瓶酒精用去一半，剩下的酒精的热值不变，A不符合题意；
B、煤的热值比干木柴的热值大，但燃料燃烧放出的热量与燃烧状态、燃料的热值和质量都有关系，煤放出的热量不一定多，B不符合题意；
C、热机的效率越高是指燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大，不知做功多少消耗的燃料的多少是不能判断，C不符合题意；
D、热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，内能转化为机械能的比例越大，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关。
热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比为热机效率。
7、【答案】B
【解析】【解答】A、液体沸点与压强的大小有关，压强越高液体沸点越高，高压锅煲汤更快就是因为液面上方的压强大，液体的沸点高，A正确，不符合题意；
B、正在沸腾的鸡汤，温度虽然不变，但不断吸收热量，所以其内能增加，B错误，符合题意；
C、煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化情况是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似，C正确，不符合题意；
D、限压阀口“烟雾缭绕”，“烟雾”不是气体，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，D正确，不符合题意；
故答案为：B
【分析】温度是衡量物体冷热程度的物理量，内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，任何物体都具有内能，在热传递过程中，传递的内能叫做热量，物体吸收热量，温度不一定升高，比如说晶体熔化时吸收热量，但温度不变。
8、【答案】B
【解析】【解答】A．实心球在b处虽然不再往上升，但依然保持着水平运动状态，所以动能不为零，故A不符合题意；
B．不计空气阻力时，小球机械能守恒，所以在a、b、c三处机械能相等，故B符合题意；
C．在整个运动过程中a点并不是最低点，所以在a处重力势能不是最小，故C不符合题意；
D．在d处虽然小球不再往下运动，但是并没有停止水平运动，所以动能不为零，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】物体在空气中运动时，不计阻力，机械能不变；物体的动能和质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关。
9、【答案】A
【解析】【解答】物体匀速下落由于质量和速度不变，所以动能不变；高度变小，重力势能变小。而机械能等于动能和势能的总和，所以机械能减小。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。注意分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
10、【答案】A
【解析】【解答】A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质，一般用水，是因为水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量，A符合题意；
B．内燃机的做功冲程是内能转化为机械能的过程，B不符合题意；
C．汽油燃烧时产生的废气会污染空气，C不符合题意；
D．热机会产生大量的废气，排放大量的热量，是加剧城市的热岛效应的原因之一，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量。
做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
二、填空题
1、【答案】1:1；2:1；2:1
【解析】【解答】因为密度与物体的质量和体积无关，所以用同种材料制成的两个实心物体的密度之比为1:1；
由ρ= ，
两个物体的质量之比： = = ；
甲乙两球吸收的热量之比： = =
【分析】物质相同时，密度相同，质量之比等于体积之比，来源利用比热容、质量和温度差可以计算吸收的热量。
2、【答案】增大；做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的
【解析】【解答】温度是影响内能大小的因素，铅笔杆温度升高，内能增大。做功与热传递都可以改变物体的内能，如果没有看到内能改变的过程，单凭铅笔杆温度的升高，不能判断出具体的方法，因为做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的。
【分析】通过对物体摩擦使内能增大，是做功改变内能。
3、【答案】15；60
【解析】【解答】飞轮的转速是1800r/min=30r/s
因为飞轮转动两圈对外做功1次，所以该内燃机每秒对外做功15次，飞轮转2圈，完成4个冲程，所以完成60个冲程。
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
4、【答案】；
【解析】【解答】根据热值计算公式可知 热值是物质的一种属性，与燃烧程度、多少无关，则剩余 酒精的热值为 。
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，热值是燃料的特性，和质量无关。
5、【答案】小球；高度；速度
【解析】【解答】能量的大小可以通过做功的多少度量，实验中通过观察木块被推行的距离大小来判断小球动能的大小，利用了转换法。
重力势能与质量和高度有关。小球从高处滚下时重力势能转化为动能，同一物体位置越高，重力势能越大，滚下时在水平面上转化成的动能越大，速度越大。
根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，速度越大；木块被撞得越远，说明物体的动能越大。所以，此现象表明质量一定时，速度越大，动能越大。
【分析】物体下落时，通过木块移动，下落的物体具有动能；改变下落的高度，可以改变物体运动的速度；质量一定时，速度越大，动能越大。
三、计算题
1、【答案】（1）解：用燃气热水器给水加热，每天水吸收的热量
答：每天水吸收的热量1.68×107J；
（2）解：燃烧天燃气放出的热量
则每天消耗的天然气的体积为
答：若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气0.6m 。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）利用水吸收的热量除以加热效率即为天然气释放的热量，利用天然气释放的热量除以天然气的热值即为体积。
2、【答案】（1）解：煤完全燃烧产生的热量:
Q放=mq=0.2 kgx3x107 J/kg=6x106J
（2）解：由图可知,经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃,则水吸收的热量：Q吸=cm (t-t0)=42x103J/(kg·℃) x10 kgx (80℃-20℃)=2.52 x 106J
（3）解：媒炉烧水时的热效率;
【解析】【分析】（1）根据燃料的热值和支路的乘积计算燃料燃烧放出的热量；
（2）根据水的质量、比热容和温度差计算水吸热的多少；
（3）根据水的吸热和燃料放热的比值计算热效率。
3、【答案】（1）解：水的质量为
加热4min，水温从20℃升高为70℃，水吸收的热量为
答：加热4min，水吸收的热量为
（2）解：热水器热效率为75%，水吸收热量为 ，根据热效率公式可得，天然气放出的热量为
根据热值公式可得，需要完全燃烧的天然气为
答：需要完全燃烧的天然气为0.06m3。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）利用水吸收的热量除以加热效率即为天然气释放的热量，利用天然气释放的热量除以天然气的热值即为体积。
四、实验探究
1、【答案】（1）d
（2）e；引力
【解析】【解答】图a:浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了，说明分子在永不停息地做无规则运动；
图b:玻璃板的下表面接触水面，发现拉力大于玻璃板的重力，说明分子之间总存在相互作用的引力；
图c:水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积，说明分子之间有间隙；
图d:将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来，说明分子在永不停息地做无规则运动；
图e:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开，说明分子之间总存在相互作用的引力．
综上所述，
(1)图a和图d都是说明分子永不停息的做无规则运动，所以图a和图d两个实验产生实验现象的原因相同．
(2)图b和图e两个实验现象都说明分子之间总存在相互作用的引力．实验表明分子之间存在引力．
【分析】（1）组成物体的分子在不停的无规则运动，可以形成扩散现象；
（2）紧压的物体相互吸引，说明分子间存在引力。
2、【答案】（1）58
（2）小于
（3）正确；由题意可知0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，由图可知温度变化Δt也相同，由 可知，因为m甲C乙。
【解析】【解答】（1）由图可知，温度计的分度值是1 此时乙的温度为58℃；（2）因为甲液体一直在吸收热量，所以第30s的内能小于第35s的内能；（3）小明的说法正确，由题意可知0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，由图可知温度变化Δt也相同，由 可知，因为m甲C乙。
【分析】先看清分度值，再读数；甲液体一直在吸收热量，内能一直在增加，0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，根据m甲