2021-2022学年度强化训练北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专题测试试题（含解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专题测试
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、图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（　　）
A．动能减少 B．重力势能不变
C．机械能增大 D．机械能不变
2、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
3、下列说法正确的是（　　）
A．冬天搓手取暖是通过热传递增大内能的
B．温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大
C．用冰冷却饮料是利用冰熔化吸热，饮料的内能减小
D．用力挤压空矿泉水瓶，瓶盖猛烈冲出后，瓶内气体内能增大
4、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
5、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度相同的物体内能一定相等
B．热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体
C．晶体熔化时温度不变，所以内能也不变
D．物体吸收热量，内能一定增大，温度一定升高
6、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
7、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
8、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．一个物体内能越多，它含有的热量越多
B．同一物体，温度越高内能越大
C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
D．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
9、下表列出了几种物质的比热容，下列说法不正确的是（　　）
物质 比热容/J/(kg ℃) 物质 比热容/J/(kg ℃)
水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 铝 0.88×103
砂石 0.9×103 铜 0.39×103
A．不同的物质，比热容一般不同
B．物质的比热容与自身的状态有关
C．质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铝块吸收的热量多
D．炎热的夏天，沙滩烫脚而海水清凉，主要原因是砂石比海水吸收的热量多
10、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．物体的温度越高，所含热量越多
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、如图是卫星绕地球飞行的轨迹，卫星相对于太阳是　 　的（选填“运动” 或“静止”），当卫星从远地点运动到近地点时，动能的增加量　 　重力势能的减小量（选填“大于”或“等于”或“小于”），卫星绕地球转动而不会跑掉，是因为卫星与地球 之间的存在　 　（选填“万有引力”或“重力”）
2、将温度传感器放在篮球气嘴处，当篮球放气时，发现气嘴处温度会下降．对此现象的解释是：气体对外做功，内能　 　；这个现象与乙、丙中　 　装置的原理是一致的．
3、我们感到冷时，有时会搓手，有时会使用暖水袋，前者是通过　 　的方法取暖，后者是通过　 　的方法取暖．
4、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　 　 。
5、在如图所示的漫画中，老人（搓搓手，有点暖！）和小孩（好烫哟！）的感觉虽然不同，但从物理的角度看，两幅图都说明了　 　（填“做功”或“热传递”）可以改变物体能的内能，图中的小孩从滑梯上滑下，他的机械能　 　（选填“增加”、“不变”或“减少”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、近几年来，大连市民陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶加热水时，完全燃烧了0.05m3的天然气，将3kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值是3.6×107J/m3。试求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）该天然气灶加热这些水的效率是多少？
2、将质量为1千克、温度为20℃的水加热至70℃，求水吸收的热量Q吸。[C水=4.2×103焦/（千克℃）]
3、2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢＝4.2×107J/（kg ℃）；q氢＝1.4×108J/kg）求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间．
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图甲所示，小明用相同的酒精灯给质量相等的水和沙子加热，实验数据如表所示。已知水的比热容为 ，则5min内水吸收的热量　 　(选填“>”、“<”或“=”)沙子吸收的热量，测出沙子的比热容是　 　 。如果采用升高相同温度，比较加热时间的方式，得到的图象应是乙图A、B中的　 　。
物质 水 沙子
起始温度 19℃ 19℃
同时加热5min后的温度 29℃ 61℃
2、为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤：
A．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油；
B．用两支温度计分别测出水和煤油的初温；
C．在烧杯中，分别放入功率相同的电加热器，加热时间相同；
D．用温度计分别测出水和煤油的末温。
（1）水和煤油吸收热量的多少是通过　 　来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”）；
（2）步骤A存在的错误之处是　 　，应改为　 　；
（3）步骤C，加热时间相同是为了使水和煤油　 　；
（4）步骤B和D是为了得出水和煤油的　 　；
（5）改正错误后，在相同的时间内，　 　温度升高的快些；升高相同的温度，　 　需要的时间长些。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A．小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中动能不变，A不符合题意；
B．小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，B不符合题意；
CD．机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重力势能变大，则机械能变大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【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。
2、【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。
3、【答案】C
【解析】【解答】A．冬天搓手取暖是通过做功的方式增大手的内能，A不符合题意；
B．因为内能的大小与物体的温度、质量和体积都有关，所以温度高的物体内能不一定比温度低的物体内能大，如一杯热水的内能小于一座冰山的内能，B不符合题意；
C．用冰冷却饮料是利用冰的熔化需要吸收热量，使饮料的温度降低，内能减小，C符合题意；
D．用力挤压空矿泉水瓶，气体体积减小，压强增大，瓶盖猛烈冲出后，瓶内气体对外做功，内能减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】改变物体的内能有两种方式，一种是做功，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，第二种是热传递，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加。
4、【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。
5、【答案】B
【解析】【解答】A．内能大小与温度、质量、状态等有关，故温度相同的物体内能不一定相等，A不符合题意；
B．热量总是从高温物体传向低温物体，或者从同一物体的高温部分传向低温部分，跟内能多少无关，热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体，B符合题意；
CD．物体吸收热量，内能一定增大，但温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，继续吸热，但温度是不变的，内能增大，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．内能的大小与温度，质量，体积都有关系。
B．热传递发生在温度不同的两个物体之间。
C. 晶体融化时温度不变，但不断的吸收热量。
D．物体吸收热量，温度不一定升高,内能一定增加。
6、【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。
7、【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。
8、【答案】B
【解析】【解答】A．热量是出现在热传递过程中的一个过程量，不能说物体含有热量，可以说吸收或放出热量，A不符合题意；
B．同一物体，温度越高，分子无规则运动越快，分子动能越大，内能越大，B符合题意；
C．物体内能增加，有可能是从外界吸收了热量，即通过热传递改变内能，也有可能是外界对物体做功，C不符合题意；
D．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，内能大的物体的温度不一定高，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。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．根据表格可发现，不同物质的比热容一般不同，A正确，不符合题意；
B．同种物质在不同状态下，比热容会不同，水和冰的比热容不同，B正确，不符合题意；
C．质量相等的铝块和铜块，铝的比热容较大，升高相同的温度，铝块吸收的热量多，C正确，不符合题意；
D．炎热的夏天，海滩烫脚而海水清凉，原因是砂石比海水的比热容小，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容表示物体的吸放热量的能力；质量和吸收热量相同时，比热容越大，温度差越小。
10、【答案】C
【解析】【解答】A．内能由分子动能和分子势能决定，温度高的物体，分子动能大，但分子势能不知道，因此温度高的物体内能不一定大，温度低的物体内能不一定小，A不符合题意；
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能增大，B不符合题意；
C．内能小的物体可能温度很高，热量是从高温物体传向低温物体，因此内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，C符合题意；
D．温度是状态量，而热量是过程量，两者不能相提并论，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热传递的条件是从高温物体传向低温物体；物体的内能和物体的质量、温度、状态有关。
二、填空题
1、【答案】运动；等于；万有引力
【解析】【解答】（1）卫星相对于太阳的位置不断改变，因此它是运动的；
（2）卫星在运动过程中，没有能量损失，因此机械能守恒，即动能的增加量等于重力势能的减小量；（3） 卫星绕地球转动而不会跑掉，是因为卫星与地球之间的存在万有引力。
【分析】（1）如果物体相对于参照物的位置改变，那么它就是运动的；否则，它就是静止的。
（2）根据能量转化和守恒定律分析；
（3）在宇宙空间，任意两个物体之间都存在万有引力。
2、【答案】减少；乙
【解析】【解答】将温度传感器放在篮球气嘴处，当篮球放气时，发现气嘴处温度会下降，是因为篮球内的气体对外做功，内能减小，温度降低；乙装置中，当揿动电火花发生器的按钮时，酒精会燃烧，酒精燃烧后产生高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，燃气的内能减少，内能转化为盒盖的机械能，使盒盖飞出去。
丙装置中，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能。
因此在乙和丙两个装置中，乙装置把内能转化成机械能，与题干描述的篮球气嘴处温度降低的原理相同。
【分析】篮球内的气体对外做功，内能减小，温度降低，乙装置中，体积膨胀，对外做功，燃气的内能减少，内能转化为盒盖的机械能，使盒盖飞出去，丙装置中，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能.
3、【答案】做功；热传递
【解析】【解答】搓手时，两手相互摩擦做功，机械能转化内能，是通过做功的方式改变物体内能的；用暖水袋取暖是把暖水袋的热量转移到手上，是通过热传递的方式改变内能的；
【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】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。
5、【答案】做功；减少
【解析】【解答】老人搓手和小孩从滑梯滑下会发烫，都是通过做功的方式改变物体内能的。图中的小孩从滑梯上滑下，一部分机械能转化为内能，所以机械能会减少。
【分析】物体间相互摩擦，是做功改变内能；机械能转化为内能时，机械能减少。
三、计算题
1、【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.05 m3×3.6×107J/m3=1.8×106J
答：天然气完全燃烧放出的热量是1.8×106J；
（2）解：水吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（80℃-20℃）=7.56×105J
答：水吸收的热量是7.56×105J；
（3）解：天然气灶加热这些水的效率
答：该天然气灶加热这些水的效率是42%。
【解析】【分析】（1）结合天然气的体积，利用热值公式求解天然气释放的热量；
（2）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；
（3）利用水吸收的热量除以油燃烧释放的热量即为燃气灶的效率。
2、【答案】解：Q吸=c水m△t
=4.2×103J/（千克·℃）×1千克×（70℃-20℃）
= 2.1×105J
【解析】【分析】利用Q吸=c水m△t 求得 水吸收的热量 .
3、【答案】（1）解：0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
（2）解：水吸收的热量： ，
由 得水升高温度：
（3）解：公交车所做的功： ，
由 得公交车行驶时间：
【解析】【分析】（1）结合氢气的质量，利用热值公式求解氢气释放的热量；
（2）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；
（3）结合氢气释放的热量和发动机的功率，两者相除即为工作时间。
四、实验探究
1、【答案】=；；A
【解析】【解答】小明用相同的酒精灯给质量相等的水和沙子加热，在相同时间内，水和沙子吸收的热量是相同的，则5min内水吸收的热量=沙子吸收的热量。
加热5min，水升高的温度为Δ
沙子升高的温度为Δ
在相同时间内，质量相同的水和沙子吸收相同的热量，根据 Δt可知，物质的比热容与升高的温度成反比，则故沙子的比热容
故沙子的比热容为 J。
质量相同的水和沙子升高相同的温度，比热容大的，加热时间越长，吸收的热量越多，水的比热容大，则水的加热时间长，A符合题意。
【分析】相同的加热器相同时间，产生热量相同，物体吸热相同；根据热量和质量相同，结合已知的比热容和温度差，计算未知物体的比热容；根据温度变化相同判断比热容大小时，加热时间不同。
2、【答案】（1）加热时间
（2）装入等体积的水和煤油；装入等质量的水和煤油
（3）吸收的热量相同
（4）温度变化量
（5）煤油；水
【解析】【解答】（1）实验时用相同的加热器加热，则水与煤油在相等时间内吸收的热量相等，所以可以用加热时间的长短来反映水和煤油吸收热量的多少，这用到了转换法。
（2）由步骤A可知，煤油与水的体积相等由于煤油与水的密度不同，由公式 可知它们的质量不同，没有控制煤油与水的质量相等因此错误之处是装入等体积的水和煤油。
由步骤A可知煤油与水的体积相等由于煤油与水的密度不同，由公式 可知它们的质量不同，没有控制煤油与水的质量相等这是错误的，应改为装入等质量的水和煤油。
（3）步骤C中，加热时间相同是为了使水和煤油吸收的热量相同。
（4）步骤B和D是为了测出水和煤油的温度变化量。
（5）由实验可知水的吸热能力强煤油的吸热能力弱；在相同时间内质量相等的水和煤油吸收的热量相同，煤油的温度升高得快些。
由实验可知水的吸热能力强煤油的吸热能力弱；若升高相同的温度则水需要加热的时间长些。
【分析】（1）加热器相同时，加热时间越长，物体吸收热量越多；
（2）探究不同物质的吸热能力时，选择相同质量的不同物质进行实验；
（3）加热时间相同，物体吸收的热量相同；
（4）根据测量初温和末温，可以计算温度差；
（5）水的吸热能力强，温度变化小。