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

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化章节测试
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、已知铜的比热容是铅的比热容的3倍，质量相等、初温相等的的铜块和铅块，放出相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是（　　）
A．铜块向铅块传热 B．铅块向铜块传热
C．铜块和铅块没有热传递 D．无法确定
2、下列说法正确的是（　　）
A．根据能量守恒定律，人们可制造出永动机
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况
D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用
3、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
4、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
5、质量相等、初温相同的水和煤油，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图线如图所示，关于甲、乙两种液体的鉴别结论正确的是（　　）
A．甲的比热容大，是水 B．甲的比热容大，是煤油
C．乙的比热容大，是水 D．乙的比热容大，是煤油
6、如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲>t乙>t丙，则下列说法正确的是(　　)
A．燃料b放出热量最多 B．液体2吸收的热量最少
C．燃料a的热值比燃料b的大 D．液体1的比热容比液体2的大
7、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
8、关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（ ）
A．热量可以从内能少的物体传递到内能多的物体
B．0℃的冰水混合物内能为零
C．冰在熔化过程中吸收热量，温度和内能均不变
D．水的温度越高，所含热量越多
9、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
10、如图所示，光滑桌面上一小球被弹出后，经过A点水平运动到 B点，然后落到地面弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，其中 D、E 是同一高度的两点。则小球 （　　）
A．从A点到B点的过程中速度增大
B．在D点速度大于在E点速度
C．从C点到D点重力势能转化为动能
D．在D点的机械能等于E点的机械能
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、如图是单缸四冲程汽油机的　 　冲程，其飞轮转速为2400r/min，若一次对外做功750J，则该汽油机的功率为　 　W。
2、跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力　 　重力（填“>”“<”或“=”），运动员的重力势能　 　（填“变大”“变小”或“不变”）；以　 　为参照物，运动员是静止的．
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、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，由图可知现在它正处在　 　冲程。某单缸四冲程汽油机在1s内完成了20个循环，则该汽油机工作时飞轮转速是　 　r/min，每秒对外做功　 　次。
5、炎炎夏日，雾炮车（如图所示）通过喷洒系统向空中发射颗粒极为细小的水雾，有效地起到降温作用。正常工作时，在平直的路上匀速行驶的雾炮车的动能　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；机械能　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）．其降温作用是通过所喷出的水雾经过　 　（填物态变化名称）而实现的。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、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？
2、某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s，汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油2.5kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q=4.6×107J/kg，g=10N/kg）。针对这一过程，求：
（1）汽车行驶的路程；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽车发动机的效率。
3、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。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在探究“比较不同物质的吸热能力”实验中：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入　 　、初温都相同的水和某种液体。（选填“质量”或“体积”）
（2）根据实验数据分别描绘出了水和某种液体的温度随加热时间变化的图像，如图所示，分析可知某种液体的比热容为　 　J/（kg·℃）。
2、用如图1的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。
（1）为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是　 　瓶。（填“A”或“B”）
（2）根据　 　现象可知气体发生了扩散。扩散现象说明气体分子　 　。
（3）若实验温度分别为①0℃，②4℃，③20℃，④30℃，则在　 　（选填序号）温度下气体扩散最快。
（4）如图2所示，用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的读数；然后使玻璃板水平接触水面，稍稍向上拉玻璃板，在玻璃板离开水面之前，弹簧测力计读数　 　（填“变大”、“变小”或“不变”），这个现象说明分子间存在　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】根据 ，质量相同，放出热量相同，比热容越大，温度变化越小，初温相同，所以铜块放热后，温度较高，相互接触后，铜块向铅块传热。
故答案为：A。
【分析】在质量和放热相同时，比热容越大，温度变化越小；热传递时，热量从高温物体传向低温物体。
2、【答案】B
【解析】【解答】A．由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故可知永动机是不可能制造出来的，A不符合题意；
B．在满足一定的条件下，各种形式的能量之间可以相互转化，B符合题意；
C．能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用，C不符合题意；
D．火箭升空时，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能，使得火箭的重力势能和内能均增大，能量守恒定律同样适用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在满足一定的条件下，各种形式的能量之间可以相互转化。
3、【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。
4、【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。
5、【答案】C
【解析】【解答】如图所示，在某一定时间时，甲的温度的变化量比乙的温度变化量大，利用热量的计算公式Q＝cm△t 分析，甲的比热容小，是煤油，乙的比热容大，是水，C项正确。
故答案为：C。
【分析】比热容是描述物体吸放热能力的一个物理量，相同质量的物体吸收相同的热量，比热容大的物体温度升高的慢，相同质量的物体释放相同的热量，比热容大的物体温度降低的慢。
6、【答案】C
【解析】【解答】A.根据甲乙两图，根据Q吸=cmΔt，因为Δt甲大于Δt乙，所以甲图吸热多，所以甲图放热多，a放热多，故错误。
B.根据Q吸=cmΔt，根据甲丙图，燃料相同，烧尽，吸热相同，故错误。
C.根据A选项，故正确。
D.根据Q吸=cmΔt，吸热相同，因为Δt甲大于Δt 乙，所以液体1的比热容小于液体2，故错误。
故答案为：C
【分析】根据Q吸=cmΔt，Q放=qm，分析吸热和燃料燃烧放热。
7、【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。
8、【答案】A
【解析】【解答】A.热量总是从温度高的传到温度低的，温度高的，内能不一定大，故正确。
B.内能是构成物质的所有分子的动能和势能，分子动能受温度影响，温度高，动能大，温度低，动能小，所以0℃，也有内能，故错误。
C.冰在熔化过程中，吸热，内能增加，温度不变，故错误。
D.水的温度越高，内能越大，不能说所含热量，故错误。
故答案为：A
【分析】热量总是从温度高的传递到温度低的，内能的含义是构成物质的所有分子的动能和势能之和。热量不能说含有。
9、【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。
10、【答案】B
【解析】【解答】A．桌面光滑，因此从A点到B点的过程中速度不变，做匀速直线运动，A不符合题意；
B．从运动轨迹来看，机械能不守恒，D点的机械能大于E点的机械能，而DE等高，重力势能相同，因此D点动能大于E点动能，因此在D点速度大于在E点速度，B符合题意；
C．从C点到D点，高度增加，速度减小，动能转化为重力势能，C不符合题意；
D．从运动轨迹来看，机械能不守恒，运动过程中存在阻力，在D点的机械能大于E点的机械能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】小球在运动的过程中受到阻力，机械能减小；小球在下落过程中位置不断变低，重力势能减小，速度越来越快，动能不断增加。
二、填空题
1、【答案】做功；1.5×104
【解析】【解答】解：图中四冲程汽油机的两个气门都关闭，活塞下行，所以是做功冲程；
飞轮转速是2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，汽油机每秒钟内完成20个工作循环，要经过80个冲程，活塞往复运动40次；对外做功20次；
1s内汽油机做的功W＝750J×20＝15000J，
则该汽油机的功率P＝ ＝ ＝1.5×104W。
故答案为：做功；1.5×104
【分析】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；汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
2、【答案】=；变小；降落伞
【解析】【解答】运动员打开降落伞后在空中匀速下降，处于平衡状态，受力平衡，因此空气阻力等于重力运动员在下落过程中,高度降低了,重力势能变小;运动员和降落伞之间的位置没发生变化,所以运动员相对于降落伞是静止的。
【分析】竖直方向重力大于空气阻力，物体做加速运动；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；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。
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】做功；2400；20
【解析】【解答】由图可知，两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，现在它正处在做功冲程，将内双有转化为机械能。四冲程汽油机在一个循环中完成一次对外做功，飞轮转2圈，若在1s内完成了20个循环，则该汽油机工作时每秒对外做功20次，飞轮转速是40r/s即2400r/min。
【分析】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；汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
5、【答案】变小；变小；汽化
【解析】【解答】雾炮车在平直的路上匀速行驶，雾炮车的速度不变，但质量减小，所以其动能变小；同时高度不变，质量减小，所以重力势能变小，故机械能变小；雾炮车通过喷洒系统向空中发射颗粒极为细小的水雾，其降温作用是通过所喷出的水雾经汽化吸热的作用实现的；
【分析】动能的大小与物体的质量与速度有关，势能的大小与物体的质量与物体的位置有关机械能是动能和势能的总和，水蒸发要吸收热量，可起到降温作用。
三、计算题
1、【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。
2、【答案】（1）解：汽车行驶的路程为
答：汽车行驶的路程为15×104m
（2）解：因为汽车匀速直线行驶，所以受到的阻力f和牵引力F是一对平衡力，汽车受到的阻力为
答：汽车受到时阻力2000N；
（3）解：2.5kg汽油完全燃烧放出的热量为
汽车发动机的效率为
答：汽车发动机的效率为26.1%。
【解析】【分析】（1）根据速度和时间的乘积计算路程；
（2）利用功和距离的比值，计算力的大小；
（3）根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量，根据功和总热的比值， 计算热机效率。
3、【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。
四、实验探究
1、【答案】（1）质量
（2）2.1×103
【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，故在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油。(2)根据 ，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故煤油的比热容为
【分析】（1）探究不同物质的吸热能力时，选择相同质量的不同物体进行实验；（2）根据不同物体吸收热量相同，结合温度差的关系计算比热容。
2、【答案】（1）B
（2）上瓶内的气体颜色会变红；在不停地做无规则运动
（3）④
（4）变大；引力
【解析】【解答】解：（1）二氧化氮的密度大于空气的密度，如果把二氧化氮气体放到上方的话，由于自身密度大的缘故，二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去，就不能说明分子在不停地做无规则运动，因此要把密度小的空气瓶子放到上方，把二氧化氮放在下方；（2）将两个瓶口对在一起，二氧化氮气体分子会向空气中运动，所以下面瓶内的气体颜色会变淡，上瓶内的气体颜色会变红，表明气体发生了扩散现象，这说明分子在不停地做无规则运动；（3）分子无规则运动的速度与温度有关，而且温度越高，运动速度越快，实验温度在30℃时气体扩散最快；（4）因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大。
故答案为：（1）B；（2）上瓶内的气体颜色会变红；在不停地做无规则运动；（3）④；（4）变大；引力。
【分析】该题目考查的是分子动理论，物质是由大量分子构成的，分子之间存在间隙，分子在永不停息的做无规则运动，分子之间既有引力，也有斥力，结合题目的表述分析即可。