2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化章节练习试题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化章节练习
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、某同学骑自行车匀速下坡的过程中，他和自行车的（　　）
A．重力势能逐渐增大，动能逐渐增大
B．重力势能逐渐增大，动能逐渐减小
C．重力势能逐渐减小，动能逐渐增大
D．重力势能逐渐减小，动能大小不变
2、2021年汕头亚洲青年运动会，于2021年11月20日至28日在中国汕头举行。下列有关项目比赛现象中说法正确的是（　　）
A．射到球门框架上的足球被反弹出去说明力能改变物体的形状
B．足球守门员戴着防滑手套是为了减小摩擦
C．打羽毛球时，羽毛球在空中上升过程中，重力势能增加，机械能增加
D．跳远运动员起跳前要助跑一段距离是为了利用惯性
3、下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（　　）
A．一块冰吸收了热量温度一定升高
B．热量一定是从内能大的物体传给内能小的物体
C．温度相同的物体，内能不一定相同
D．物体内能增加，一定从外界吸收了热量
4、如图是扔出去的小钢球离手后在空中的运动轨迹，不计空气阻力，则（　　）
A．小钢球在a点的机械能最大
B．小钢球运动到最高点b时所受的合力为零
C．小钢球在a点的速度比在c点的速度小
D．小钢球在a、c两处机械能相等
5、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
6、关于热机，下列说法正确的是(　　)
A．随着科技进步，热机的效率可达到100%
B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．汽油机气缸顶部有一个喷油嘴
D．柴油机的效率比汽油机高，是因为柴油的热值比汽油大
7、如图所示，先用绳子把一个苹果悬挂起来，然后把苹果拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不动，苹果向前摆去又摆回来。若不计空气摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．苹果下降过程中，重力势能转化为动能
B．苹果摆回后会低于鼻子高度，不会碰到鼻子
C．苹果的机械能会增大
D．苹果摆动到最低点时，动能最小
8、某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．2.48×107J B．3.02×107J C．0.88×107J D．2.07×107J
9、鲁能巴蜀中学刘老师在网上购买了一款网红55℃智能恒温暖水杯，此杯内胆中贮存了一种微米级传热材质，能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水，如图所示。为探究热材质的性质，刘老师将200g，100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃，然后立即将热水倒掉，迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃，若忽略内胆及空间的热能消耗，该传热材质在整个实验过程中内能的改变量为（　　）
A．1.26×104J B．2.1×104J C．3.78×104J D．4.2×104J
10、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．在热传递过程中，传递的是温度
B．物体吸收热量，温度不一定升高
C．物体温度相同，其内能一定相等
D．物体的内能大，含有的热量就多
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、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”）。
2、某保温瓶中盛有2千克热水，几小时后水温降低了10℃，此过程中水放出的热量为　 　焦[c水=4.2×103J/(kg·℃)]，水具有的内能　 　 (选填“减少”或“增加”),这是通过　 　的方法改变了物体的内能。
3、图甲为“比较不同物质的吸热情况”的实验装置，使用相同规格的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体进行加热，图乙是A和B温度和时间的关系图像。
（1）加热2min，A液体吸收的热量　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）B液体吸收的热量；
（2）根据图像可知，A液体的比热容　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）B液体的比热容。
4、用煤气灶把2kg、初温为20℃的水加热到70℃，消耗了20g煤气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.0×107J/kg，则水吸收的热量为　 　J，煤气灶烧水的效率为　 　。
5、如图甲所示是常见的电热液体蚊香器。驱蚊液被加热，内能增加主要是通过　 　的方式来实现的。如图乙是蚊香器的内部电路图，使用时发现指示灯不亮，加热器正常工作，发生的故障可能是指示灯　 　。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、为了减少环境污染，部分农村地区改用液化气烧菜做饭，某钢瓶装有液化气10kg，已知液化气的热值为4.2×107Jkg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若(1)中放出的热量只有40%的被吸收，则吸收的热量为多少？
（3）利用这些热量给20℃的水加热，在标准大气压下可将多少质量的水烧开？
2、飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力，以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h。
（1）1h内飞机发动机所做的功是多少？
（2）已知发动机的热机效率为60%，航空煤油的热值为4×107J/kg，需要燃烧的航空煤油的质量是多少？
3、一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母λ表示。在标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将500cm3初温为0℃的冰全部熔化为0℃的水，共燃烧了12.6g酒精，（酒精的热值为3×107J/kg，冰的密度为0.9×103kg/m3）求：
（1）冰熔化过程中吸收的热量；
（2）在标准大气压下，冰的熔化热λ冰。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、为了比较水和沙子吸热本领的大小，小文做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：
质量/g 升温10°C所需时间/s 升温20°C所需时间/s 升温30°C所需时间/s
沙子 30 64 89 124
水 30 96 163 220
（1）在实验前应控制水和沙子的初温和　 　相同；
（2）在此实验中用　 　表示水和沙子吸热的多少；
（3）分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量　 　沙子吸收的热量（选填“大于”或“小于”）。
2、爱米用如图所示装置进行实验，比较不同液体的吸热能力。在两个相同的烧杯中分别装入初温、质量相同的水和植物油，用相同的酒精灯加热至沸腾，实验中只记录了植物油和水沸腾时的温度，发现植物油的沸点比水的高。
（1）通过水混腾时温度计的局部放大图，可知水的沸点是　 　℃，说有此时的大气压　 　标准大气压。
（2）实验中，将它们加热至沸腾，植物油所需时间较长，说明植物油吸收的热量比水吸收的热量　 　。
（3）通过以上实验过程　 　（选填“能“或”不能“）比较出植物油和水的比热容的大小关系。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】同学骑自行车匀速下坡的过程中，质量、速度不变，高度下降，所以动能不变，重力势能减小。ABC项不符合题意，D项符合题意。
故答案为：D。
【分析】同一物体的动能和速度有关，重力势能和高度有关。
2、【答案】D
【解析】【解答】A、足球被反弹出去说明了力可以改变物体的运动状态，故A说法错误；
B、守门员戴着防滑手套是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B说法错误；
C、羽毛球在空中上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增加，上升过程中受到空气阻力，所以机械能减小，故C说法错误；
D、跳远起跳前助跑一段距离的目的是为了获得一个向前的速度，利用惯性使自己跳得更远，故D说法正确；
故答案为：D。
【分析】（1）速度大小和运动方向发生改变说明物体的运动状态发生了改变；
（2）增大摩擦力的方法：增大压力或增大接触面的粗糙程度；
（3）重力势能与质量和高度有关，在不计空气阻力和摩擦时，机械能守恒；
（3）跳远时助跑是利用了惯性。
3、【答案】C
【解析】【解答】A．物体吸收了热量，温度不一定升高，如晶体熔化，吸收热量，温度不变，A不符合题意；
B．热传递的条件是存在温度差，因此热量一定是从高温物体传给低温物体，B不符合题意；
C．内能还和物体的质量有关，所以温度相同的物体，内能不一定相同，C符合题意；
D．物体内能增加，不一定从外界吸收了热量，还可能外界对物体做了功，D不符合题意。
故答案为：C。
【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。
4、【答案】D
【解析】【解答】不计空气阻力，小钢球在空中运动时只受到重力的作用，机械能守恒，那么a、b、c、d的任一点的合力都不为，但机械能一样大，而a、c在同一高度，则小钢球在这两点时重力势能相等，那么动能也相等，则速度也相等，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【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。
5、【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。
6、【答案】B
【解析】【解答】A.热机工作时，必然存在热损失，效率不可能到达100%，A不符合题意；
B.四冲程内燃机工作时，进气门和排气门都关闭时，是压缩冲程和做功冲程，B符合题意；
C.汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，C不符合题意；
D.柴油机的效率比汽油机高，是工作中能量损失较少，和热量的热值无关，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】热机工作时必然存在热损失，效率不可能到达100%；在压缩冲程和做功冲程，气门都关闭；热机效率和燃料的热值无关。
7、【答案】A
【解析】【解答】A．苹果下降过程中，质量不变，速度变快，故动能变大；同时质量不变，高度减小，故重力势能变小，所以是将重力势能转化为动能的过程，A符合题意；
B．不计空气摩擦，能量只在动能和势能之间转化，机械能的总量保持不变，所以苹果会摆到原来的高度，B不符合题意；
C．不计空气摩擦，能量只在动能和势能之间转化，机械能的总量保持不变，C不符合题意；
D．苹果下降过程中，质量不变，速度变快，故动能变大；同时质量不变，高度减小，故重力势能变小，所以是将重力势能转化为动能的过程，故苹果摆动到最低点时，动能最大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】摆在运动过程中，动能和重力势能相互转化；能量在转化过程中，总能量不会增大。
8、【答案】D
【解析】【解答】汽油机的效率η=(100%-35%-30%-10%)×90%=22.5%
2g汽油完全燃烧产生的热量Q=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×105J
获得的机械能W=ηQ=22.5%×9.2×105J=2.07×107J
故答案为：D。
【分析】根据燃料能量的去向，可以计算热机效率的大小；根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，结合热机效率计算热机产生的机械能的大小。
9、【答案】B
【解析】【解答】将200g，100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃暖水杯吸收的热量为
迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃暖水杯放出的热量为
则该传热材料内能的改变量为=3.78×104J-1.68×104J=2.1×104J
B符合题意。
故答案为：B。
【分析】忽略内胆及空间的热能消耗，将200g、100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃，传热材质吸收的热量等于水放出的热量；立即将热水倒掉，迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃，传热材质放出的热量等于水吸收的热量；该传热材质在整个实验过程中内能的改变量：等于吸收的热量减去放出的热量。
10、【答案】B
【解析】【解答】A．热传递过程中传递的是热量不是温度，A不符合题意；
B．物体吸收热量，温度不一定升高，比如：晶体在熔化过程中吸收热量，而温度不变，B符合题意；
C．内能跟物体的质量、状态、温度有关，温度相同的物体，内能不一定相等，C不符合题意；
D．热量是过程量，不能用“含有”来表述，要用“吸收”或“放出”来描述热量，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。
二、填空题
1、【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。
2、【答案】84000；减少；热传递
【解析】【解答】由 知道，此过程中水放出的热量 与刚装入时相比，通过热传递的方法，水放出热量、内能减少。
【分析】利用比热容、质量和温度差的乘积计算热量多少，温度不同的物体间会发生热传递。
3、【答案】（1）等于
（2）大于
【解析】【解答】（1）相同的电加热器加热液体，相同时间液体吸收的热量相同，实验中通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法，所以都加热2min，A液体吸收的热量等于B液体吸收的热量。
（2）由图像可知，升高相同的温度，A的加热时间长，A吸收的热量多，则A的吸热能力强，所以A液体的比热容大于B液体的比热容。
【分析】（1）相同加热器，加热时间相同，吸收热量相等；
（2）质量和吸收热量相同时，温度变化越大， 比热容越小。
4、【答案】4.2×105；52.5%
【解析】【解答】水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(70℃-20℃)=4.2×105J20g煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq=20×10-3kg×4.0×107J/kg=8×105J
燃气灶烧水的效率η= =52.5%
【分析】根据比热容、质量和温度差，计算物体吸收热量的多少，根据热值和质量的乘积计算热量；结合吸收的热量和放出的热量的比值计算热效率。
5、【答案】热传递；断路
【解析】【解答】驱蚊液被加热，驱蚊液吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变物体的内能。
图乙中指示灯和加热器并联，加热器和指示灯各在一条支路上，可以独立工作互不影响，发现指示灯不亮，加热器正常工作，可能指示灯断路。
【分析】理清元件的连接方式，并联电路中，各用电器工作时互不影响。
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。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由 知道，这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量Q放 =m气q=10kg×4.2×107 J/kg=4.2×108 J
答：这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是4.2×108 J；
（2）解：由 知道，吸收的热量为Q吸=Q放×η=4.2×108 J×40%=1.68×108 J
答：若(1)中放出的热量只有40%的被吸收，则吸收的热量为1.68×108J；
（3）解：在标准大气压下水的沸点为100℃，由 知道 ，烧开水的质量
答：利用这些热量给20℃的水加热，在标准大气压下可将质量500kg的水烧开。
【解析】【分析】（1）结合液化气的质量，利用热值公式求解液化气释放的热量；
（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）结合水吸收到的热量和升高的温度求解水的质量即可。
2、【答案】（1）解：由 可得：飞机的航程s=vt=600km/h×1h=600km=600000m
1h内飞机发动机所做的功W=Fs=1.6×105N×600000m=9.6×1010J
答：1h内飞机发动机所做的功是9.6×1010J；
（2）解：由η= = =60%
可计算出Q放=1.6×1011J
由Q=mq可得：需要燃烧的航空煤油的质量 =4×103kg
答：需要燃烧的航空煤油的质量是4×103kg。
【解析】【分析】（1）由 可得飞机的航程，进一步利用W=Fs求得1h内飞机发动机所做的功。
（2）由η= 求得Q放，再由Q=mq可得需要燃烧的航空煤油的质量。
3、【答案】（1）解：12.6g酒精完全燃烧放出的热量Q放＝qm酒精＝3×107J/kg×12.6×l0﹣3kg＝3.78×l05J
冰熔化成水吸收热量Q吸＝Q放×η＝3.78×l05J×40%＝1.512×l05J
答：冰熔化过程中吸收的热量为1.512×l05J
（2）解：500cm3冰的质量m冰＝ρ冰V冰＝0.9g/cm3×500cm3＝450g＝0.45kg
冰的熔化热
答：在标准大气压下，冰的熔化热为3.36×105J/kg。
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积计算热量；利用热效率计算物体吸收的热量；（2）利用密度和体积的乘积计算质量，利用热量，结合质量计算热值大小。
四、实验探究
1、【答案】（1）质量
（2）加热时间
（3）大于
【解析】【解答】（1）实验采用控制变量法，在实验前应控制水和沙子的质量和初温相同。
（2）实验采用相同的酒精灯对水和沙子加热，加热时间越长，水和沙子吸收的热量就多，因此实验利用转换法采用加热时间来比较水和沙子吸热的多少。
（3）由表格数据分析知：水和沙子的质量相同，升高相同的温度，水所需的加热时间比沙子所需的加热时间长，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量。
【分析】（1）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）根据表中数据结合转换法回答。
2、【答案】（1）98；低于
（2）多
（3）不能
【解析】【解答】（1）根据图像，水沸腾时的温度为98℃，说明当时大气压低于标准大气压；
（2）实验时，对植物油加热的时间长，说明植物油吸收的热量多；
（3）由于实验时没有记录沸腾前的温度变化情况，所以不能比较比热容的大小。
【分析】（1）根据温度计液柱位置读取温度，水的沸点和大气压有关；
（2）实验时，加热时间长，说明吸热热量多；
（3）若探究比热容的大小，需要记录沸腾前的温度变化情况。