2022年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化必考点解析试题（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、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰内能为零
B．两个物体温度相同，它们之间就不能发生热传递
C．物体温度越高，所含热量越多
D．物体吸收了热量，温度一定升高
2、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
3、下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（　　）
A．钻木取火 B．两手相互摩擦使手变热
C．反复弯折铁丝，弯折处变热 D．将食物放入冰箱内冷却
4、如图所示，下列有关做功和能量的说法正确的是（　　）
A．甲图中，天问一号加速升空，其动能增大，重力势能增大
B．乙图中，人造地球卫星从远地点向近地点运动，势能减小，动能减小
C．丙图中，江水加速下落，水的重力不做功
D．丁图中，箭被射出后，运动员对箭继续做功
5、为了比较不同物质的吸热能力，某同学选用两个规格相同的烧杯，加入初温相同、质量相同的水和食用油，选用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，选用两个相同的温度计测量水和食用油的温度，并配备了秒表用来计时，实验装置如图甲、乙所示。根据实验数据绘制水和食用油的温度随时间变化的图像如图丙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油温度变化相同
B．实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间长，所以吸热能力强
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强
6、两台汽油机，甲的功率是乙的3倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（　　）
A．6∶5 B．5∶6 C．4∶15 D．15∶4
7、下列有关热机的说法中不正确的是（　　）
A．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性
C．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
D．热机的大量使用会造成环境污染
8、关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（　　）
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
②在做功冲程中，是内能转化为机械能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
9、如图所示，对于下列实验中所描述的物理过程，说法正确的是（　　）
A．从滑梯滑下，臀部发热，是通过热传递方式增加臀部的内能
B．试管内的水蒸气推动塞子做功时，水蒸气的内能增加
C．厚玻璃管中的空气被压缩时，管内空气的内能减小
D．给瓶内打气，瓶内的空气推动塞子跳起来时，瓶内空气的内能减小
10、下列说法，正确的是（　　）
A．高温物体一定比低温物体的内能大
B．高温物体比低温物体含有的热量多
C．热量总是从比热大的物体传给比热小的物体
D．比热是物质特性之一，它是反映物质吸热（或放热）本领大小的物理量
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、汽车的散热器用水作冷却剂利用了水的　 　较大的性质；某汽车行驶100km消耗汽油7kg，这些汽油完全燃烧能放出　 　J的热量（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）。
2、如图所示，这是汽油机的 　 　冲程中，在这一冲程中，它将燃料燃烧产生的 　 　转化为 　 　（选填“机械能”或“内能”）。如果一辆汽车行驶时消耗汽油7kg，那么这些汽油完全燃烧能放出 　 　J的热量，若该汽车发动机所做的有用功为9.45×107J，则该发动机的效率为 　 　。（汽油的热值为4.5×107J/kg）
3、水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，若将4kg的水倒掉一半，则剩下的水的比热容是　 　J/(kg ℃)；水结冰后它的比热容将　 　(选填“改变”或“不变”)；初温为20℃，质量为2kg的水温度升高到70℃, 吸收的热量为　 　。
4、右图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是 　 　 机；
（2）它表示的是 　 　 冲程；
（3）在这个冲程中 　 　 能转化为 　 　 能；
（4）完成这一冲程，曲轴和飞轮转 　 　 圈；
（5）仔细观察其铭牌，可看见“1800r/min“字样，则它正常工作时，1秒钟对外做功　 　 次，　 　 个冲程．
5、水烧开后，水蒸气会将壶盖顶起，这是因为水蒸气膨胀对壶盖　 　的结果，这时水蒸气的内能　 　，在这个过程中，是水蒸气的　 　能转化为壶盖的　 　能。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、小红的爸爸开小轿车带着一家人端午节回姥姥家过节，在一段水平高速公路上做匀速直线运动，2.5h行驶了225km，该车的发动机的额定功率为20kW，求：
（1）轿车在这段公路上行驶过程中受到的牵引力；
（2）若汽油完全燃烧产生的热量的25%转化为车运动时的机械能，则在这段公路行驶中要消耗多少kg的汽油？（汽油的热值：q汽油=4.5×107J/kg）
2、发动机的效效是汽车经济性能的重要指标。有一款汽车，其发动机每燃烧0.3kg柴油（假设柴油完全燃烧），可做有用功5.16×106J，柴油的热值q＝4.3×107J/kg。求:
（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量；
（2）该汽车发动机的效率
3、已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？【水的比热容为4.2×103 J/（kg ℃）】
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、小桂利用如图甲所示装置做“比较a、b 两种不同液体的吸热能力”的实验。
（1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使　 　（选填“石棉网”或“温度计”）处于适当的高度；
（2）本实验要使两种液体的　 　（选填“质量”或“体积”）相同；
（3）实验时使用相同的酒精灯给物体加热，可以用　 　（选填“温度的高低”、“升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来表示液体吸收热量的多少；
（4）图乙是小桂根据收集到的实验数据绘制的图像，由图像可知，吸收相同热量，　 　升温更高；　 　更适合作汽车发动机的冷却液。（均选填“a”或“b”）；
（5）小桂查出液体a的比热容，并测得10g酒精完全燃烧使50g液体a的温度升高了20℃，根据以上数据算出酒精的热值，算出的热值与标准值相比是　 　（选填“偏大”、“偏小”或 “一样”）的。
2、小明利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下：
（1）在两烧杯中分别装入初始温度相同且　 　相等的沙子和水；
（2）用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图乙所示。实验中，是通过比较　 　来间接反映沙子和水吸收的热量。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．一切物体都具有内能，0℃的冰也具有内能，A不符合题意；
B．发生热传递的条件是两个物体存在温度差，B符合题意；
C．热量是热传递过程中内能转移多少的量度，不能说含有多少热量，C不符合题意；
D．晶体中熔化过程中，吸收热量，但温度却保持不变，D不符合题意；
故答案为：B。
【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。
2、【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。
3、【答案】D
【解析】【解答】做功和热传递都能改变物体内能。做功是其他形式的能与内能的转化，钻木取火、两手相互摩擦使手变热和反复弯折铁丝，弯折处变热，都是做功改变物体内能；热传递是内能的转移，将食物放入冰箱内冷却是通过热传递改变物体内能。
故答案为：D。
【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】A
【解析】【解答】A．天问一号加速升空过程中，质量变大，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，A符合题意；
B．人造地球卫星从远地点向近地点运动过程中，重力势能减小，转化为动能，所以动能增大，B不符合题意；
C．江水下落过程，在重力方向上移动了一段距离，重力对江水做了功，C不符合题意；
D．箭被射出后，因为惯性向前运动，运动员的力没有作用在箭上，运动员对箭不做功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离。
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。
5、【答案】D
【解析】【解答】A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油吸收的热量相同，A不符合题意；
B．实验中用加热时间表示水和食用油吸收热量的多少，B不符合题意；
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间短，所以吸热能力弱，C不符合题意；
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】探究物体的吸热能力时，相同的加热器，可以使物体在相同时间内吸收热量相同；当质量相同的物体吸收热量相同时，温度差越大，比热容越小。
6、【答案】D
【解析】【解答】甲与乙每小时消耗油量之比为
故答案为：D。
【分析】利用热量和热值的比值计算燃料的质量，再计算质量的比值。
7、【答案】A
【解析】【解答】A.用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，A错误，符合题意；
B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性，B正确，不符合题意；
C.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，C正确，不符合题意；
D.热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源，D正确，不符合题意.
故答案为：A
【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，但效率不会达到100%。
8、【答案】A
【解析】【解答】①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；
②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；
③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；
④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。
综合上述分析，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】(1)压缩冲程:活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能;(2)做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能;(3)在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功;(4)汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式.
9、【答案】D
【解析】【解答】A．滑滑梯时，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，所以臀部发热，A不符合题意；
B．试管内水蒸气推动塞子做功时，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，所以水蒸气的内能减小，B不符合题意；
C．厚玻璃管中的空气被压缩时，活塞的机械能转化为空气的内能，所以空气的内能增大，C不符合题意；
D．瓶内空气推动塞子时，将空气的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内空气的内能减小，D符合题意。
故答案为：D。
【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。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．内能的大小与物体的温度、状态等有关，所以高温物体的内能不一定比低温物体的内能大，A不符合题意；
B．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能某物体含有多少热量，B不符合题意；
C．热传递的实质是热量的转移，热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，C不符合题意；
D．比热容是物质特有的一种特性，比热容大的物质吸热能力强，比热容小的吸热能力就弱，所以能够反应物质的吸热本领，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质特有的一种特性，反应物质的吸热本领；物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关；热传递的条件是物体间存在温度差。
二、填空题
1、【答案】比热容；3.22×108
【解析】【解答】解：水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量，因此汽车散热器用水作为冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质；
汽油完全燃烧产生的热量：
Q＝mq＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J；
故答案为：比热容；3.22×108
【分析】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；结合燃油的质量，利用热值公式求解燃料燃烧释放的热量。
2、【答案】做功；内能；机械能；3.15×108；30%
【解析】【解答】由图所示，进气门和排气门关闭，活塞向下运动，因此这是汽油机的做功冲程。
在做功冲程中，燃料燃烧将化学能转化内能，产生高温高压的气体，高温高压的气体推动活塞做功，内能转化为机械能。
根据题意，由热量的计算公式，消耗的汽油完全燃烧放出的热量为
所以该发动机的效率为
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，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。
由热量的计算公式求得消耗的汽油完全燃烧放出的热量，再利用求得该发动机的效率。
3、【答案】4.2×103；改变；4.2×105J
【解析】【解答】比热容是物质的一种特性，只与这种物质存在的状态有关，而与物质的质量无关；所以，若将4kg的水倒掉一半，则剩下的水的比热容仍是4.2×103J/(kg ℃)；
水结冰后，由于存在的状态改变了，所以，比热容将改变；由 知道，质量为2kg的水温度由20℃升高到70℃时，吸收的热量是：Q吸 =cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg ℃）×2kg×（70℃-20℃）=4.2×105 J.
【分析】比热容是物质的特性，和质量有关；当状态改变是，比热容变化；根据比热容、质量、温度差可以计算热量。
4、【答案】（1）柴油
（2）压缩
（3）机械；内
（4）半
（5）15；60
【解析】【解答】(1)由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机；
(2)图中的两气门都关闭、活塞上行，所以是压缩冲程；
(3)压缩冲程中机械能转化为内能；
(4)曲轴转一圈可以完成2个冲程，所以完成一个压缩冲程时曲轴转动半圈；
(5)四冲程汽油机曲轴转速是1800 r/min=30r/s，所以此汽油机每秒钟转30圈，可完成15个工作循环，60个冲程，对外做15次功；
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，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。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
5、【答案】做功；减小；内能；机械能
【解析】【解答】物体对外做功，内能减少。水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，水蒸气的内能减少，温度降低。
【分析】内能对外做功，内能减小，转化为机械能。
三、计算题
1、【答案】（1）解：轿车匀速直线行驶的速度
轿车在水平高速公路上做匀速直线运动，发动机的额定功率为20kW=20000W
根据P=Fv可得轿车受到的牵引力
答：轿车在这段公路上行驶过程中受到的牵引力是800N
（2）解：车运动时的机械能即车做的有用功
由 可得汽油完全燃烧产生的热量
由Q=mq可得需要的汽油质量
答：若汽油完全燃烧产生的热量的25﹪转化为车运动时的机械能，在这段公路行驶中要消耗16kg的汽油。
【解析】【分析】（1）已知汽车的路程和运动的时间，利用速度公式求解速度；结合汽车的功率，利用公式P=Fv求解牵引力；
（2）结合汽车的功率，利用公式W=Pt求解有用功，有用功除以热机效率为总功，即燃料释放的热量，除以燃料的热值即为燃料的质量。
2、【答案】（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量 ;
（2）该汽车发动机的效率
【解析】【分析】（1) 由计算燃料燃烧释放的热量；
（2）由计算效率。
3、【答案】解：干木柴放出的热量：Q放=m1q=0.7kg×1.2×107J/kg=8.4×106J；
水吸收的热量：Q吸=Q放=8.4×106J，
由Q吸=cm△t得，则水的质量：m水= =40kg．
答：完全燃烧7kg干木柴能放出8.4×106J的热量，假设这些热量全部被水吸收，能使40千克水的温度由20℃升高到70℃
【解析】【分析】利用 Q放=mq求得干木柴放出的热量 ，再利用 Q吸=Q放= cm△t 得水的质量.
四、实验探究
1、【答案】（1）石棉网
（2）质量
（3）加热时间的长短
（4）b；a
（5）偏小
【解析】【解答】(1)实验时要用火焰的外焰加热，调整铁夹A的位置，使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热。
(2)要比较不同物质的吸热能力，根据控制变量法可知，实验中要保证两种液体的质量相同。
(3)此实验中采用了转换法的思想，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。
(4)由图乙可知，吸收相同热量（加热相同时间），b液体升温更高，a液体升温较低，由比较吸热能力的方法，a液体比热容大，根据Q=cmΔt，质量相同的两种液体，升高相同的温度，a吸热更多，A液体更适合作汽车发动机的冷却液。
(5)酒精燃烧放出的热量并没有全部被液体吸收，所以算出的热值比标准值偏小。
【分析】（1）在组装实验仪器的时候应该按照自下而上的顺序进行组装；
（2）探究不同物质的吸放热能力，需要控制他们的质量、初始温度相同；
（3）选用两个相同的加热器进行加热，可以保证相同时间内液体吸收相同的热量，可以通过加热时间来衡量物体吸热的多少；
（4）相同质量的物体吸收或释放相同的热量，比热容大的物体温度变化小。
（5）燃料释放的热量不能被水完全吸收掉，故计算得到的热值偏小。
2、【答案】（1）质量
（2）加热时间
【解析】【解答】(1)为了研究水与沙子比热容的大小，实验时，要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)实验中，是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。
【分析】（1）探究不同物质的吸热能力时，选择相同质量、初温的不同物质；（2）利用相同的加热器加热相同时间，物体吸收的热量相同。