2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化同步训练练习题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化同步训练
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、起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的（　　）
A．动能增加，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能不变，机械能减小
2、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
3、气球被压进某种气体。松开气孔，球内气体被气球压出球外，气球同时在空气中到处乱窜，在此过程中（　　）
A．气球的能量在减少
B．气球的动能转化为球内气体的内能
C．气球做的是热运动
D．气体被气球压出后，其分子间距变小
4、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
5、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
6、2021年5月29日，我国用长征7号运载火箭成功发射了天舟二号货运飞船，5月30日，天舟二号货运飞船与中国空间站的天和核心仓完成了交会对接。下列说法正确的是（　　）
A．天舟二号货运飞船加速上升过程中机械能守恒
B．天舟二号货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能
C．天舟二号货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能
D．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓处于相对静止状态
7、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度不变，内能可能变小
B．物体温度降低，它一定放出热量
C．升温较多的物体，吸收的热量多
D．物体内能增加，它一定吸收热量
8、灵山县是“中国荔校之乡”，为了让远方的好友能吃到新鲜的荔枝。邮寄时会把冰袋和荔枝一起装入泡沫箱。加入冰袋是为了（　　）
A．利用冰块熔化吸热
B．通过热传递方式增加荔枝的内能
C．加快荔枝水分蒸发
D．通过做功的方式减少荔枝的内能
9、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
10、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
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、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　 　。
2、为比较不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质A和B，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，它们吸收的热量QA　 　QB（选填>，=，<），温度随时间的变化图象如图所示．在实验中必须使用的测量工具有钟表，天平和　 　；由图象可判断　 　 物质的比热容大．　 　适合做冷却液.
3、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）。
4、新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气,液化气的热值取4.2×107J/kg,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是　 　J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把　 　kg的水从20℃加热至沸腾.[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。
5、某品牌太阳能热水器，向其中注入100kg水，阳光照射一段时间后，水温从30℃升高到70℃。若水吸收的热量是用燃烧煤来提供，且用煤加热的效率为50%，则需完全燃烧　 　kg煤。{C水=4.2×103J/（kg·℃），煤的热值约为3.5×107J/kg}
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某太阳能热水器,向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后,水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)。试求：
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这些热量由效率为20%的火炉燃烧煤炭来提供，则需要完全燃烧多少kg煤炭？（煤炭的热值q=3×107J/kg）
2、一辆小轿车，质量为1.8t，车轮与地面总接触面积为1000cm2，小轿车发动机的效率是20%，它在平直公路上匀速行驶时的牵引力为644N（空气阻力不计，汽油热值q=4.6×107J/Kg，g=10N/kg）。求：
（1）该小轿车静止时对水平地面的压强为多少？
（2）该小轿车在平直公路上匀速行驶100km消耗多少kg汽油？
3、将装有质量为1.5kg温度为90℃热牛奶的奶瓶放入室温下盛有温度约为20℃，质量约为1kg水的容器中，一段时间过后，再测量容器中的水和奶的温度相等。（ ）。求：
（1）若该时间内牛奶放出的热量完全被水吸收，则水吸收热量后温度升高到多少摄氏度？
（2）实际测量发现，牛奶和水的末温均为50℃，请计算水吸收热量的效率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、夏天中午海边的沙子热，海水却很凉；傍晚海边的沙子凉，海水却较暖和。对此，同学们提出如下猜想：可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快，两探究小组都设计实验去验证。
（1）他们在实验前准备了火柴、酒精灯、烧杯、沙子、水、搅棒、铁架台、石棉网，除此之外，还需要　 　、　 　；实验时使用搅棒的作用是　 　。
（2）两小组获得的实验结论分别是：
①等质量的沙子和水升高相同的温度，加热沙子的时间短；
②等质量的沙子和水加热相同的时间，沙子的温度上升得多。
你认为上述结论能验证实验猜想的是　 　（选填“仅是①”、“仅是②”或“①和②”）。
2、利用如图 （甲）所示的实验装置探究“煤油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温度相同且　 　相等的煤油和水；
（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，其中某时刻的温度如图 （乙）所示，其示数为　 　℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图象，如图（丙）所示；
（3）实验中，是通过比较　 　来间接反映煤油和水吸收的热量；
（4）分析图象可知，对于质量相等的煤油和水，升温较快的是　 　；若使两者升高相同的温度，则　 　吸收的热量较多，由此可见，　 　的比热容较大。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的质量、速度没变，动能不变，高度变高，重力势能增加，机械能增加。
故答案为：B。
【分析】物体如果受到除重力里外其他的力，那么物体的机械能发生改变，除重力以外的力对物体做正功，物体的机械能增加。
2、【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。
3、【答案】A
【解析】【解答】A．球内气体被压出的过程中，气球对气体做功，所以其能量减少，A符合题意；
B．气体被压出时，气球对气体有力的作用，同时气体对气球也有力的作用，所以气球在空中乱窜，气球的动能是气体的内能转化而来的，B不符合题意；
C．气球所做的运动是肉眼能看到的，不是热运动，而是机械运动，C不符合题意；
D．气体被压出后，体积变大，所以分子单摆间距变大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】做功可以改变物体的内能，外界对物体做功物体的内能增加，物体对外界做功物体的内能减小。
4、【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。
5、【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%。
6、【答案】D
【解析】【解答】ABC．机械能是动能和势能之和，天舟二号货运飞船加速上升过程中，重力势能和动能都增大，机械能变大，是将燃料的内能转化为机械能，ABC不符合题意；
D．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓的相对位置没有发生改变，同步运行，处于相对静止状态，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】描述物体的运动状态，需要事先选取参照物，如果物体相对于参照物位置发生了改变，那么物体就是运动的，如果物体相对于参照物位置没有发生改变，那么物体就是静止的。
7、【答案】A
【解析】【解答】A．温度不变的物体，其内能可能变小，如水凝固的过程中温度不变，内能就减小，A符合题意；
B．当物体对外界做功时，也能使温度降低，B不符合题意；
C．物体吸收的热量除与温度升高有关外，还与物体的比热容和物体的质量有关，C不符合题意；
D．物体内能增加时，也可能是外界对它做功导致的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态有关；改变内能的方式有做功和热传递。
8、【答案】A
【解析】【解答】A．加入冰袋的原因是为了利用冰块熔化吸热，A选项符合题意；
B．通过热传递的方式，因为冰熔化吸热，减少了荔枝的内能，B选项不符合题意；
C．加冰块，温度降低，水分的蒸发减慢，C选项不符合题意；
D．没有能量的转化，故是热传递而不是做功，D选项不符合题意。
故答案为：A。
【分析】固体熔化吸收热量；物体放出热量时，内能减少；做功改变内能是能量的转化。
9、【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。
10、【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。
二、填空题
1、【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。
2、【答案】=；温度计；B；B
【解析】【解答】相同的酒精灯在相同时间产生的热量相同，所以加热相同的时间，它们吸收的热量QA=QB；因为实验中还需要测量物体的温度，所以必须使用的测量工具有钟表，天平和测量温度的工具 温度计；在横轴上任取一点，保证加热时间相同，也就保证了两种物质吸收相同的热量；作纵轴的平行线，与A. B有两个交点，由图线可知A的温度升得更高；根据Q吸=cm(t t0)，吸收的热量相等，质量相等，初温相等，B的末温低说明B的比热容大。B的比热容大在其他条件相同的情况下，B吸收的热量更多，所以B适合做冷却液。
【分析】利用相同的加热器加热相同时间，物体吸收热量相同；使用时需要利用温度计测量温度；质量和吸收热量相同时，温度变化越小，比热容越大。
3、【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。
4、【答案】4.2×108；500
【解析】【解答】整瓶液化气完全燃烧释放热量：Q放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J；由题知，水吸收的热量： Q吸=Q放×40%=4.2×108J×40%=1.68×108J，
由Q吸=c水m水(t t0)得水的质量： m水= = =500kg。
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，利用热量和比热容、温度差计算物体的质量。
5、【答案】0.96
【解析】【解答】水温从30℃升高到70℃，需要吸收的热量Q吸=cmΔt= 4.2×103J/（kg·℃）×100kg×(70℃-30℃)=1.68×107J
则放出的热量Q放= = =3.36×107J
需要的煤m煤= = =0.96kg
【分析】利用Q吸=cmΔt求得水需要吸收的热量，再利用机械效率计算公式Q放= 求得放出的热量，进一步利用Q放=mq求得需要的煤的质量。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由吸热公式可知，这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
答：这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J
（2）解：如果这些热量由效率为20%的火炉燃烧煤炭来提供，燃烧产生的热量为
由热值计算公式可知
答：如果这些热量由效率为20%的火炉燃烧煤炭来提供，则需要完全燃烧1.4kg煤炭。
【解析】【分析】（1）根据比热容、质量和温度差计算吸收的热量；（2）利用吸收热量和热效率计算总热，结合热值计算燃料的质量。
2、【答案】（1）解：由题意知轿车质量为
水平地面受到的压力大小等于小轿车重力
压强
答：该小轿车静止时对水平地面的压强为1.8×105Pa ；
（2）解：有用功
由 得
即
由 得
答：该小轿车在平直公路上匀速行驶100km消耗7kg汽油
【解析】【分析】（1）根据物体的质量计算重力，结合压力和受力面积计算压强；（2）根据物体受到的力和距离的乘积计算有用功，结合机械效率计算总功，利用总热量和燃料的热值计算燃料的质量。
3、【答案】（1）解：因为牛奶放出的热量全部被水吸收，牛奶和水的末温相同，设牛奶和水的末温为t，水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(t-20℃)
牛奶放出的热量Q放=c奶mΔt=2.8×103J/(kg·℃)×1.5kg×(90℃-t)
由Q吸=Q放可得4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(t-20℃)=2.8×103J/(kg·℃)×1.5kg×(90℃-t)
解得t=55℃，水吸收热量后温度升高到55℃。
答：水吸收热量后温度升高到55℃
（2）解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(50℃-20℃)=1.26×105J
牛奶放出的热量Q放=c奶mΔt=2.8×103J/(kg·℃)×1.5kg×(90℃-50℃)=1.68×105J
所以水吸收热量的效率
答：水吸收热量的效率75%。
【解析】【分析】（1）设牛奶和水的末温为t，根据 Q吸=Q放 列出等式，求出牛奶和水的末温。
（2）利用Q吸=cmΔt计算出水吸收的热量，再利用Q放=cmΔt计算出牛奶放出的热量，然后根据计算出水吸收热量的效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）天平；温度计；受热均匀
（2）①和②
【解析】【解答】解：（1）实验中要想定量分析必须要测量沙子和水的温度，因此，还需要的测量工具是天平和温度计。为了使沙子能均匀受热，因使用搅拌棒进行搅拌；（2）“等质量的沙子和水升高相同的温度，加热沙子的时间短”，说明水的吸热能力比沙子强。“等质量的沙子和水加热相同的时间，沙子温度上升得多”，同样说明了水的吸热能力比沙子强。因为均说明“沙子吸热升温或放热降温都比水快”，故两条实验结论均能验证实验猜想，故应选择“①和②”。
故答案为：（1）天平；温度计；受热均匀；（2）①和②。
【分析】（1）因为实验在研究的是沙子与水吸热放热的情况，因此，天平和温度计是必不可少的测量仪器。同时，为了加热均匀应使用搅棒进行搅拌；（2）沙子与水吸放热能力的比较必须符合控制变量法的要求，注意结论所描述的条件是否严密，再确定结论能否验证猜想。
2、【答案】（1）质量
（2）39
（3）加热时间
（4）煤油；水；水
【解析】【解答】(1)为了研究水与沙子比热的大小，实验时，要控制不同物质的质量相同，故在两烧杯中分别装入初温度相同且质量相等的煤油和水。(2)由图乙知：温度计上10℃之间有10个小格，所以一个小格代表的温度是1℃，即此温度计的分度值为1℃；“40”在“30”的上方，液柱最高处在两者之间，所以显示的温度高于0℃，为39℃。(3)实验中，用相同的酒精灯加热，相同时间放出的热量相同，故是通过比较加热时间来间接反映煤油和水吸收的热量。(4)分析图像可知，对于质量相等的煤油和水，吸收相等热量，升温较快的是煤油。若使两者升高相同的温度，水加热时间较长，说明吸收的热量较多；由c= 可知，水的比热容较大。
【分析】（1）探究不同物质的比热容时，选择的质量相同；（2）根据温度计液柱位置测量温度；（3）实验时，加热时间相同，物体吸收的热量相同；（4）吸收的热量和质量相同时，温度差越大，比热容越小；质量和温度差相同时，比热容越大， 吸收热量越大。