2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项测试试题（含答案解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项测试
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、下列说法正确的是（　　）
A．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油的热值比汽油的热值大
B．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能
C．用水作汽车冷却液，是因为水的热值大
D．晶体在熔化过程中温度不变，但内能增加
2、如图装置，用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上，两试管装有质量相同的不同种液体，温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触，传感器通过数据采集线与计算机相连接，在计算机上得到的实验图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲的比热容比乙大
B．同时加热相同时间，甲吸收热量多
C．甲、乙升高相同的温度，甲吸收热量多
D．乙吸热升温比甲慢
3、下列关于“热机”的说法中，不正确的是（　　）
A．热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达100%
B．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
C．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
D．火箭发动机属于热机
4、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
5、如图所示的四种情景中，属于弹性势能转化为动能的是（　　）
A． 运动员弯弓射箭
B． 跳水运动员竖直下落
C． 运动员骑自行车冲向坡项
D． 跳伞运动员匀速下降
6、关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（　　）
A．一个物体加速运动时，内能就会增加，温度不一定升高
B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
C．一个物体温度升高了，它的内能一定增加
D．内能小的物体不可能将内能转移给内能大的物体。
7、雨滴从高空由静止开始下落，由于受空气阻力的作用，最终会以恒定的速度匀速下降。雨滴在空中下落的整个过程中（不计雨滴质量变化）（　　）
A．重力势能一直减小，机械能不变
B．动能先增大后不变，机械能一直减小
C．动能一直增大，机械能一直减小
D．重力势能先增大后减小，机械能不变
8、能量是物理学中极其重要的一个基本概念，通过学习知道：能在转化或转移过程中是有方向性的，且能的总量保持不变，下列物理现象分析正确的是（　　）
A．图甲是陶罐电镀，在此过程中电能转化为内能
B．图乙是四冲程汽油机的做功冲程，机械能转化为内能
C．图丙是直流电动机，工作时电能转化为机械能
D．图丁是核电站工作流程，核能→内能→机械能→电能
9、如图所示是某种晶体加热熔化时，它的温度随时间的变化图线，由图可知：（　　）
A．图线中间平坦一段，说明这段时间晶体不吸收热量
B．这种晶体熔化过程所用时间是
C．A，B两点物体有相同的内能
D．在图线中的AB段，物体吸收的热量增大了分子势能
10、2022年冬奥会期间，赛区将进行高山滑雪比赛。如图所示是滑雪运动员从山顶滑下的情景，下列有关说法中正确的是（　　）
A．运动员在空中下落过程中重力做功越来越快
B．运动员弓着腰，是通过降低重心来增大惯性
C．运动员下滑过程中动能逐渐增大，机械能守恒
D．运动员穿上较宽大的滑雪板，是为了增大压强
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、为了“探究不同物质的吸热能力与物质种类的关系”，小亮选用两个规格相同的烧杯，加入初温相同、　 　相同的水和食用油，选用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，用两个相同的温度计测量水和食用油的温度，实验装置如图所示，除了图中所给实验器材外，还需要补充一个测量器材是　 　。在实验中一般用控制　 　相同的方法，来保证水和食用油吸收的热量相同，通过比较它们　 　来比较水和食用油吸热能力的差异。
2、已知天然气的热值为4.0×107J/m3，完全燃烧 0.05m3天然气可以放出　 　J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升　 　℃。
3、冬天在室外用双手互相摩擦或者用嘴对着手呵气均可使手发热，前者是通过　 　的方式增加了手的内能；后者是通过　 　的方式增加了手的内能
4、明朝时我国发明一种叫“火龙出水”的火箭，以黑火药为燃料；点火后，燃料的　 　能转化为　 　能，再转化为火箭的机械能，使火箭运动；现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的　 　大。
5、如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点运动到B点的过程中，它的　 　转化为动能；弹性小球在B点的机械能　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）它在C点的机械能。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、我国在南海开采的可燃冰是一种清洁无污染、储量巨大的新型能源。可燃冰的热值是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。[c水＝4.2×10J/(kg ℃)；天然气的热值q天然气＝4.2×107J/m3]。求：
（1）完全燃烧0.01m3的可燃冰放出的热量；
（2）若这些热量的30%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度。
2、某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从 加热到 ，完全燃烧了0.2625kg的煤气。已知水的比热容为 ，煤气的热值为 ，煤气的密度为 。请求出：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）完全煤气燃烧放出的热量是多少？
（3）该热水器烧水的效率是多少？
3、某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到60℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为，干木柴的热值为1.0×106J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）铁锅烧水的的效率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、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？　 　
2、如图所示，是小明探究“比较不同物质吸热的情况”的实验装置：
（1）取质量　 　（选填“相同”或“不同”）的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用规格相同的电加热器加热，实验数据如下表：
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 30 34 38 42 46
乙的温度/℃ 10 18 26 34 42
（2）实验中，当甲和乙液体都加热2min时间，你认为甲吸收的热量会　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙吸收的热量。
（3）分析实验数据，你认为　 　（选填“甲”或“乙”）物质更适合做汽车的冷却液。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】A．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃料燃烧更充分，转化的有用功更多，而不是因为柴油的热值比汽油的热值大，A不符合题意；
B．内燃机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，是用做功的方法增加了气缸内物质的内能，B不符合题意；
C．由于水的比热容大，相同质量的水和其他液体相比较，在升高的温度相同时，水吸收的热量多，所以用水做汽车发动机的冷却液，C不符合题意；
D．晶体在熔化过程中需要吸收热量，温度不变，但内能变大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】晶体的熔化条件是达到熔点，持续吸热，但温度保持不变，内能增加；内燃机的压缩冲程是把机械能转化成气体的内能，内燃机的做功冲程是把气体的内能转化成机械能。
2、【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知加热相同时间后甲的温度升高较大，则根据吸热公式 可知甲的比热容比乙小，A不符合题意；
B．实验中采用同一套加热装置，同时加热相同时间时二者吸收热量一样多，B不符合题意；
C．根据吸热公式 可知，甲、乙升高相同的温度时，甲吸收热量少，C不符合题意；
D．根据吸热公式 可知，对二者进行加热时，乙升温比甲慢，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据温度时间图像，判断不同物体升温快慢情况；质量和吸收热量相同时，温度变化越大，比热容越小。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．热机效率指的是用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出总能量的百分比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，A正确，不符合题意；
B．热机常用水做冷却剂，是因为水相对与其它物质而言，水的比热容大，在吸收相同热量后，水的温度上升得慢，B错误，符合题意；
C．设法利用废气的能量是提高热机效率的重要措施，C正确，不符合题意；
D．热机是将内能转化为机械能的装置，火箭发动机属于热机，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】内燃机是一种把内能转化为机械能的装置，内燃机的效率为机械能与燃料完全燃烧释放的热量的比值，减少能量损耗、使燃料充分燃烧可以提高效率。水的比热容大，相同质量的水可以吸收更多的热量，冷却效果更好。
4、【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。
5、【答案】A
【解析】【解答】A．运动员把弯弓拉开将箭射出，是弓的弹性势能转化为箭动能的过程，A符合题意；
B．跳水运动员从空中下落，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，此过程中，重力势能转化为动能，B不符合题意；
C．运动员骑自行车冲向坡顶，运动员和自行车的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，此过程中，动能转化为重力势能，C不符合题意；
D．跳伞运动员匀速下落，运动员的质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体发生弹性形变产生弹性势能；发生形变的物体在恢复原状时使物体运动，将弹性势能转化为动能。
6、【答案】C
【解析】【解答】A．当一个物体加速运动时，其动能增加，温度不一定升高，故内能不一定增加，A不符合题意；
B．一个物体吸收了热量，其内能一定增加，但温度不一定升高，比如晶体的融化过程，吸热，但温度不变，B不符合题意；
C．一个物体温度升高了，一定是因为其内能增加了，C符合题意；
D．内能少的物体温度可能高，可以传热给内能大而温度低的物体，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的内能和温度、质量、状态有关，热传递的条件是物体间有温度差。
7、【答案】B
【解析】【解答】A．雨滴从高空由静止开始下落，高度降低，故重力势能减小，由于受空气阻力的作用，克服阻力做功，机械能减小，A不符合题意；
B．雨滴从高空由静止开始下落，高度降低，速度变大，故动能变大，后匀速，故动能不变，动能先增大后不变，克服阻力做功，机械能一直减小，B符合题意；
C．雨滴从高空由静止开始下落，速度先变大，后匀速，动能先增大后不变，C不符合题意；
D．下落过程中重力势能一直减小，克服阻力做功，机械能减小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大；处在高处物体具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，物体的重力势能就越大；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
8、【答案】D
【解析】【解答】A．电镀是化学反应的过程，电镀过程中消耗电能，获得化学能，是将电能转化为化学能，A不符合题意；
B．图乙中进气门和排气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，做功冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能能，B不符合题意；
C．图丙中没有电源，当开关闭合、导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，是发电机的原理，将机械能转化为电能，C不符合题意；
D．图丁中核反应堆将核能转化为内能，内能通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】核能发电厂利用核裂变释放的能量来发电；核能是原子核发生变化时释放的能量，分为核裂变与核聚变，都会放出巨大的能量。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．图线中间平坦一段，温度保持不变，表示晶体正在熔化，持续吸热，A不符合题意；
B．由图知，这种晶体熔化过程所用时间是6min- 2min=4min
B不符合题意；
C．AB段表示正在熔化，持续吸热，所以B点内能大，C不符合题意；
D．在图线中的AB段表示正在熔化，由固态变成液态，分子间距变大，物体吸收的热量增大了分子势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】晶体在熔化时，吸收热量，内能增大。
10、【答案】A
【解析】【解答】A．运动员在空中下落过程中，重力不变，速度变大，则公式P=Fv可知，重力做功的功率变大，即重力做功越来越快，A符合题意；
B．运动员弓着腰，是通过降低重心来增加稳度，而不能增大惯性，B不符合题意；
C．运动员下滑过程中，运动员的质量不变，速度变大，动能变大；滑雪板和雪地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，C不符合题意；
D．运动员穿上滑雪板，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】（1）根据P =Fv=Gv确定重力做功快慢情况；
（2）惯性与质量有关，质量越大，惯性越大；
（3）运动员在下滑过程中，和空气要发生摩擦，机械能要减小，内能增大；
（4）压力一定时，增大受力面积，减小压强大小。
二、填空题
1、【答案】质量；秒表；加热时间；升高的温度
【解析】【解答】根据比较吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故实验中应取质量相等的水和食用油倒入两个相同的烧杯中。
实验中通过加热时间的长短来比较吸收热量的多少，所以本实验还需要用秒表测量时间。
选用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，在实验过程中一般用控制加热时间相同的方法保证水和食用油吸收的热量相同。
质量相同的水和食用油，用相同的加热器加热相同的时间，即吸收的热量相同，比较升高的温度，升高的温度越多，表明吸热的能力越差。
【分析】可根据本实验的研究方法“控制变量法”分析所需控制变量；在实验中所选仪器是为保证控制变量；我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法。
比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
2、【答案】2×106；40
【解析】【解答】完全燃烧0.05m3天然气放出的热量Q放=Vq=0.05m3×4×107J/m3=2×106J
水吸收的热量Q吸=Q放×η=2×106J×42%=8.4×105J
由Q吸=cm△t得水升高温度
【分析】根据燃料的体积和热值的乘积计算热量；利用热量和热效率的乘积计算物体吸热多少，结合比热容和质量，可以计算温度差。
3、【答案】做功；热传递
【解析】【解答】冬天在室外用双手互相摩擦是通过做功的方式增加了手的内能；
用嘴对着手呵气均可使手发热，是通过热传递的方式增加了手的内能；
故答案为：做功，热传递．
【分析】改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
4、【答案】化学；内；热值
【解析】【解答】火箭以黑火药为燃料，点火后，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能对外做功，内能转化为机械能。
现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的热值大，燃烧相同质量的燃料，它放出的热量较多。
【分析】根据燃料燃烧时的能量转化及其方向性做出解答；液态氢的热值比较大。
5、【答案】重力势；大于
【解析】【解答】弹性小球从A点运动到B点的过程中，高度下降，速度变大，将重力势能转化为动能。由图可知，弹性小球从左到右弹起的高度逐渐下降，机械能逐渐减小，故弹性小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。
【分析】物体下落时，重力势能转化为动能；物体被弹起的高度减小，总机械能减小。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由题意可得，可燃冰的热值
“可燃冰”完全燃烧放出的热量
答： 可燃冰完全燃烧放出的热量为
（2）解：由 得，被水吸收的热量
由 △ 可得，水升高的温度△
答：水升高的温度为 。
【解析】【分析】（1）根据题意求解可燃冰的热值，结合可燃冰的体积和热值求解可燃冰的燃烧释放的热量；
（2）可燃冰的燃烧释放的热量乘以加热效率即为水吸收的热量，结合水的质量和吸收的热量，利用比热容公式求解水温度的变化量即可。
2、【答案】（1）解：水吸收的热量
答：水吸收的热量是4.2×106J
（2）解：完全煤气燃烧放出的热量
答：完全煤气燃烧放出的热量是1.05×107J
（3）解：该热水器烧水的效率
答：该热水器烧水的效率是40%。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度变化量，利用比热容公式求求解水吸收的热量；
（2）结合煤气的热值和质量求解燃烧释放的热量；
（3）煤气释放的热量为总功，水吸收的热量为有用功，有用功除以总功即为效率。
3、【答案】（1）解：干木材完全燃烧放出的热量
（2）解：水的体积
由可知，水的质量水吸收的热量
（3）解：铁锅烧水的效率
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量；
（2）根据物体的密度和体积的乘积，计算质量，结合比热容和质量、温度差的乘积，计算热量；
（3）利用吸收热量和总热的比值， 计算热效率。
四、实验探究
1、【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2、【答案】（1）相同
（2）等于
（3）甲
【解析】【解答】(1)根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用规格相同的电加热器加热；(2)根据转换法，实验中，当甲和乙液体都加热2min时间，甲吸收的热量会等于乙吸收的热量；(3)分析实验数据知，加热4分钟，甲升高的温度为：46℃﹣30℃＝16℃，
乙升高的温度为：42℃﹣10℃＝32℃，
即加热相同时间，甲升温慢，根据比较第吸热能力的2种方法，甲物质吸热能力强，比热容大，根据Q＝cmΔt，即升高相同的温度，相同质量的甲乙两种物质，甲吸热多，甲更适合做汽车的冷却液。
【分析】（1）比较不同物质的吸热能力时，选择相同质量的不同物质；（2）利用相同的加热器加热时，相同时间，物体吸收的热量相同；（3）相同质量的物体吸收热量相同时，温度变化越小，吸收能力越强，适合作冷却物质。