2021-2022学年度强化训练人教版物理九年级全册第十四章内能的利用定向训练试题（含详解）

人教版物理九年级全册第十四章内能的利用定向训练
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、如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
2、下列有关内燃机和热机效率的说法错误的是（　　）
A．使用热值大的燃料就可以提高热机效率
B．即使合理利用能源，也无法使内燃机的效率达到 100%
C．汽油机定期更换润滑油有助于提高热机效率
D．如图所示装置的能量转化过程与柴油机工作时做功冲程的能量转化过程相同
3、如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（　　）
A．该冲程是压缩冲程
B．该冲程内能转化为机械能
C．这种汽车对环境没有污染
D．此发动机的效率可达90%
4、下列关于如图所示现象的说法，正确的是（　　）
A． 如图抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明分子在不停地运动
B． 如图缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，弹簧测力计示数变大，说明分子间存在引力
C． 如图显示的是汽油机的做功冲程，在这个工作过程中气体内能不断增大
D． 如图试管内的水沸腾后，软木塞从试管口飞出时，其能量转化与热机的压缩冲程相似
5、四冲程汽油机飞轮转速为，那么汽油机每秒钟（　　）
A．完成80个冲程，对外做功40次 B．完成160个冲程，对外做功80次
C．转80圈，对外做功40次 D．转40圈，对外做功20次
6、下面关于汽油机和柴油机的说法中，错误的是（　　）
A．汽油机和柴油机使用的燃料不同
B．柴油机和汽油机做功冲程都是将内能转化为机械能
C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
D．汽油机和柴油机的效率没有差别，完全相同
7、关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机的有用功多，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机工作的时间长，效率就一定高
D．热机的有用功占燃料完全燃烧放出的能量的比例大效率就高
8、据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（　　）
A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现
9、以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（　　）
A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能
B．电动机在通电转动过程中，机械能转化为内能
C．发电机工作过程中，电能转化为机械能
D．汽油机工作过程中，化学能最终转化为机械能
10、关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　）
A．汽油机在做功冲程中将机械能转化为内能
B．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大
C．物体温度越低，内能越小，所以0℃的物体没有内能
D．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、抚松广场美食街的某商家使用煤气灶烹饪食物，煤气灶燃烧头如图所示。使用煤气灶时，打开煤气阀门，拧动点火装置，煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃。
（1）煤气在燃烧过程中热值______（填“变大”、“不变”或者“变小”）；
（2）烹饪食物是通过______的方式改变食物的内能。
2、如图所示的四幅图，甲、乙实验中与汽油机压缩冲程原理相同的是______图所示的演示的实验；一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/min，该汽油机每秒对外做功______次。
3、2021年10月16日0时23分长征2F火箭托举神舟13号飞船成功发射。火箭中用氢气做燃料主要的优点是它的______高，火箭中的燃料燃烧时，将燃料______能转化为燃气的______能。
4、转速为6000r/min的单缸四冲程内燃机，10秒钟经过______个冲程，做功______次，转______圈。
5、某汽油机飞轮的转速是2400r/min，该汽油机每10秒完成______个冲程，对外做功______次。
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为10℃的自来水加热到60℃，消耗的天然气体积为2m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3×107J/m3，求在此过程中：
（1）自来水吸收的热量；
（2）该热水器工作时的效率。
2、某太阳能热水器中装有40kg的水，照射一段时间后，水温从10℃升高到60℃，已知，求：
（1）热水器中的水所吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用汽油来提供，需要完全燃烧多少的汽油？（汽油的热值，设汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
3、新冠病毒使2020年春的中国成为了一个没有硝烟的战场，负压救护车（如图所示）则是众多“逆行者”中的一员。所谓负压就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，车的医疗舱每小时可换气20次，能过滤分离病毒高达99.97%，既对车内人员起到防护的作用，也避免了感染车外更多的人。已知该车平均输出功率50kW，平均速度90km/h。
（1）该车行驶百公里（100km）输出的机械功为多少？
（2）若汽车的效率为25%，则该车百公里（100km）消耗多少升汽油？（结果保留一位小数，汽油的密度为0.70×103kg/m3，热值4.6×107J/kg）。
4、某学校为学生供应开水，用锅炉将340kg的水从60℃加热到100℃，燃烧了4.2kg的无烟煤。[已知水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)，无烟煤的热值是3.4×107J/kg]。试求：
（1）锅炉内340kg的水吸收的热量是多少？
（2）4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
（3）此锅炉的效率是多少？
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
由图可知，试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气膨胀会对塞子做功，将塞子推出，水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。故ABD错误，不符合题意；C正确，符合题意。
故选C。
2、A
【详解】
A．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高，与热值大小等因素无关，故A错误，符合题意；
B．内燃机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功，因此即使合理利用能源，也无法使内燃机的效率达到100%，故B正确，不符合题意；
C．汽油机定期更换润滑油可以减少机件间的摩擦，从而减少因克服摩擦而产生的额外功，便可提高热机效率，故C正确，不符合题意；
D．由图所示，该装置的能量转化过程是由内能转化为机械能，而柴油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此二者能量转化过程相同，故D正确，不符合题意。
故选A。
3、A
【详解】
AB．如图该冲程两气门关闭，活塞向上运动，对体气进行压缩做功，将机械能转为内能，所以属于压缩冲程，故A正确，B错误；
C．这种汽车属于内燃机，燃料为汽油，燃烧后尾气排放的主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等，对环境有较大的污染，故C错误；
D．汽油机的工作的过程中，机械摩擦、尾气等会损失大量的能量，所以效率最高一般只有30~40%，故D错误。
故选B。
4、B
【详解】
A．抽去玻璃隔板后，因为二氧化氮气体的密度比空气大，由于重力作用，两瓶中的气体会逐渐混合，不能说明分子在不停地运动，故A错误；
B．分子间存在相互作用的引力和斥力，缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，弹簧测力计示数变大，说明分子间存在引力，故B正确；
C．两气门关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能，气体内能不断减少，故C错误；
D．试管内的水沸腾后，软木塞从试管口飞出时，发生的能量转化为内能转化为机械能，与热机的做功冲程相似，故D错误。
故选B。
5、D
【详解】
1个工作循环，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2圈，完成4个冲程。四冲程汽油机飞轮转速为
表示飞轮每秒转动40圈，所以每秒完成80个冲程，对外做功20次，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
6、D
【详解】
A．汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，故A正确，不符合题意；
B．柴油机和汽油机做功冲程都是将燃料燃烧释放内能推动活塞运动，将内能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C．汽油机气缸顶部有个火花塞，采用点燃式点火，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，采用压燃式点火，故C正确，不符合题意；
D．一般柴油机的压缩比比汽油的大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故D错误，符合题意。
故选D。
7、D
【详解】
热机的效率是指：热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比。
A．热机做的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，效率不一定大，故A错误；
B．功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，热机的功率大，效率不一定高，故B错误；
C．热机工作的效率与工作时间无关，故C错误；
D．热机所做有用功占燃料完全燃烧放出的能量的比例越大热机的效率越高，故D正确。
故选D。
8、B
【详解】
A．能量守恒定律规定，能量既不可能凭空产生，也不会凭空消失，一切能量都是守恒的，发电技术没有突破了能量守恒定律，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，如果没有能量补充，装置不可能凭空产生能量，装置没有能量，最终会停下，故B正确；
C．根据能量守恒定律，没有能量补充，装置就不能转动了，故C错误；
D．不靠任何能量补充，1度电的能量不可能会凭空增加，1度电不可变为10度电的装置，故D错误。
故选B。
9、D
【详解】
A．钻木取火的过程中，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误；
B．电动机在通电转动过程中，消耗电能，主要获得机械能，故B错误；
C．发电机工作过程中，将机械能转化为电能，故C错误；
D．汽油机工作过程中，燃料的化学能先通过燃料燃烧转化为内能，再通过对外做功将内能转化为机械能，故D正确。
故选D。
10、B
【详解】
A．汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能，故A错误；
B．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故B正确；
C．一切物体在任何温度下都具有内能，所以0℃的物体仍具有内能，故C错误；
D．发生热传递的条件是有温度差，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，故D错误。
故选B。
二、填空题
1、不变热传递
【解析】
【详解】
（1）[1]热值是燃料的一种特性，煤气在燃烧过程中，燃料的种类不变，其热值不变。
（2）[2]烹饪食物时，食物从锅上吸收热量，温度升高，是通过热传递方式改变食物内能的。
2、乙40
【解析】
【详解】
[1]甲图对试管中的水加热，使水汽化，水蒸气内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧；汽油机压缩冲程是把机械能转化为内能的过程，故甲、乙实验中与汽油机压缩冲程原理相同的是乙图所示的演示的实验。
[2]汽油机飞轮转速是4800r/min＝80r/s，所以此汽油机每秒钟转80圈，可完成40个工作循环，160个冲程，对外做40次功。
3、热值化学内
【解析】
【详解】
[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
[2][3]燃料燃烧是一种化学变化，将化学能转化为燃气的内能。
4、20005001000
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]已知转速为6000r/min＝100r/s，即飞轮每秒转100圈，所以内燃机每秒钟完成50个工作循环，经过200个冲程，做功50次；则10秒钟经过2000个冲程，做功500次，转1000圈。
5、800200
【解析】
【详解】
[1][2]某汽油机飞轮的转速是2400r/min，该汽油机每秒飞轮转的圈数为
根据每一个工作循环，飞轮转2圈，四个冲程，对外做功一次，故该汽油每1s飞轮转40圈，完成80个冲程，对外工作的次数为20次，故该汽油机10s完成800个冲程，对外做功的次数为200次。
三、计算题
1、（1）2.1×107J；（2）35%。
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（60℃﹣10℃）=2.1×107J
（2）天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq=2m3×3×107J/m3=6×107J
燃气灶的效率
答：（1）水吸收的热量为2.1×107J。
（2）该热水器工作时的效率是35%。
2、（1）8.4×106J；（2）0.2kg
【详解】
解：（1）热水器中的水所吸收的热量
（2）汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收
由可知，需要完全燃烧汽油的质量
答：（1）热水器中的水所吸收的热量为8.4×106J；
（2）如果水吸收的热量用汽油来提供，需要完全燃烧汽油的质量为0.2kg。
3、（1）2×108J；（2）24.8升
【详解】
解：（1）已知该车的平均速度
行驶的路程
由得，则行驶的时间为
则该车行驶百公里输出的机械功为
（2）根据可得汽油完全燃烧放出的热量为
则该车百公里（100km）消耗的汽油质量为
消耗的汽油体积为
答：（1）该车行驶百公里（100km）输出的机械功为2×108J；
（2）该车百公里（100km）消耗24.8升汽油。
4、（1）5.712×107J；（2）1.428×108J；（3）40%
【详解】
解：（1）锅炉内340kg的水吸收的热量
Q吸＝cm(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×340kg×(100℃﹣60℃)＝5.712×107J
（2）4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量
Q放＝m煤q＝4.2kg×3.4×107J/kg＝1.428×108J
（3）此锅炉的效率
答：（1）锅炉内340kg的水吸收的热量是5.712×107J；
（2）4.2kg无烟煤完全燃烧放出的热量是1.428×108J；
（3）此锅炉的效率是40%。