2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项测试试卷（精选含详解）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项测试
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、两台汽油机，甲的功率是乙的3倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（　　）
A．6∶5 B．5∶6 C．4∶15 D．15∶4
2、为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点，小明做了如下实验，将盛有30℃冷水的小烧杯放入盛有70℃热水的大烧杯中，分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图像。下列说法错误的是（　　）
A．热水和冷水到达同一温度的时间是相同的
B．热水温度下降比冷水温度升高得快
C．热水放出的热量等于冷水吸收的热量
D．热水的质量可能小于冷水的质量
3、用如图所示的装置先后加热初温、质量均相同的水和煤油，比较两种液体比热容的大小．多次实验表明，要让水和煤油升高相同的温度，水需要的加热时间更长．以下关于该实验操作及分析错误的是（　　）
A．水比煤油的比热容大
B．加热时用玻璃棒不断搅拌是为了让水和煤油受热均匀
C．实验中可以不使用温度计，让水和煤油都沸腾后再比较加热时间
D．相同质量的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油比水升高的温度多
4、下列说法正确的是（　　）
A．一瓶酒精用去一半，酒精的热值减小一半
B．煤的热值比干木柴的热值大，所以燃烧时煤放出的热量更多
C．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
5、 “五一”黄金周，小明同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水．小明同学提出了以下几种看法：
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏
②下山过程中，机械能不变
③下山过程中，重力对汽车不做功
④刹车过程中有部分机械能转化为内能
你认为这些看法中符合实际的是（　　）
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
6、关于热机，下列说法中不正确的是（　　）
A．如图为汽油机的压缩冲程
B．四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的
C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．汽油机的压缩冲程将活塞的机械能转化为混合气体的内能
7、小朱课外模拟蛙蛙跳工作情景，用手将一重为G的铁球缓慢放在一自然伸长的弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．从A点到C点铁球的动能一直减小
B．铁球在B位置时受到的重力和弹力不是平衡力
C．从B位置到C位置的过程中铁球所受的重力小于弹力
D．从A点到C点铁球的机械能不变
8、现代生活中常使用内燃机提供动力的汽车和用电池提供动力的新能源汽车，下列说法正确的是（　　）
A．内燃机工作时不会污染环境
B．给电池充电时，是把化学能转化为电能
C．内燃机的压缩冲程是把机械能转化为内能
D．四冲程汽油机工作时，活塞运动都是靠飞轮的惯性来完成的
9、利用如图甲所示的实验装置比较不同物质吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热，得到温度随时间变化的图象如图乙所示。下列说法错误的是(　　)
A．升温较快的是甲，吸热能力较强的是甲
B．实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的
C．应在两个相同的烧杯中加入质量相同的水和食用油
D．分析图乙可得食用油的比热容为2.8×103J/(kg·℃)
10、筒的底部放有硝化棉，手用力下压活塞，硝化棉烧着了，此过程（　　）
A．手对硝化棉做功，硝化棉内能增大
B．手对筒中的空气做功，使空气内能增大
C．活塞对硝化棉做功，硝化棉内能增大
D．活塞对筒中的空气做功，使空气内能增大
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、如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。该实验中所探究物体的动能是指　 　（小球/木块）的动能；物体的速度是指小球从斜面上由静止滚下与木块即将碰撞时的速度，它是通过　 　（高度/质量）来改变的；根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，木块被撞得越远，此现象表明质量一定时，　 　越大，动能越大。
2、不断弯折铁丝，铁丝的温度升高，是通过　 　的方法增大铁丝内能的；把铁丝放在火上烤，铁丝的温度升高，是通过　 　的方法增大铁丝内能的；我们通常把烧红的铁丝放入水中冷却，这是利用了水的　 　较大的性质．
3、摔泥碗，又名“摔泥娃”，是我们童年时期常玩的游戏。备好一块泥，每人捏一大而薄的泥碗（图甲），将碗口朝下摔在地上，碗内空气冲破碗底形成窟窿（图乙）。泥巴能捏成泥碗，说明力能改变物体的　 　；将泥碗向地面摔下的过程中，泥碗的重力势能变　 　；图乙中，静止在地上的泥碗受到的重力与其受到的支持力是一对　 　（选填“相互作用力”或“平衡力”）。
4、汽车一般都配有安全气囊，可以在车子发生严重撞击时，自动充气弹出，使车内的人不会由于　 　而撞到车身上。食物也是一种“燃料”，不断地在人体内释放化学能，化学能转化为　 　能，使人的体温保持在37℃左右。
5、汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，这是利用水的　 　特性。某品牌汽车行驶100km路程消耗汽油7kg，则油箱中剩余汽油的热值将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、如图甲所示是小强家新装的燃气热水器，某“环境小组”的同学在研究性活动中对此燃气热水器耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热 计算机显示出热水器中水温度随时间变化的图像如图乙所示 （水的比热容c水=4.2x103J/（kg。℃），水的密度 1.0×103kg/m3，天然气的热值q=7.0×107J/m3）求∶
××型燃气热水器 适用∶天然气、液化石油气
能耗等级 Ⅱ
热效率 75%
容量／Ｌ 15
适应水压MPa 0.02-0.8
（1）加热4min时，水吸收的热量；
（2）加热4min时，该燃气热水器消耗的天然气
2、已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？【水的比热容为4.2×103 J/（kg ℃）】
3、某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从 加热到 ，完全燃烧了0.2625kg的煤气。已知水的比热容为 ，煤气的热值为 ，煤气的密度为 。请求出：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）完全煤气燃烧放出的热量是多少？
（3）该热水器烧水的效率是多少？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．
（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是　 　．
A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加酒精量相同
C．取相同质量的水和另一种液体 D．盛放水和另一种液体的容器相同
（2）吸热多少由加热　 　来反映，这种方法叫　 　。此实验还用到的另一种研究方法是　 　。
2、如图甲是小明用来“探究水和食用油吸热能力”的实验装置。
（1）实验中应取质量相等的水和食用油倒入两个相同的烧杯中、用相同规格的电加热器加热水和食用油，通过比较　 　来比较水和食用油吸收热量的多少。（填“加热时间”或“升高的温度”）
（2）下表是小明实验时记录的温度随时间变化的数据。
加热时间/s 0 20 40 60 80
水的温度/℃ 20 22 24 26 28
食用油的温度/℃ 20 25 30 35 40
图乙中是小明根据实验数据画出的图像，则　 　（选填“A”或“B”）反映水的吸热升温情况。
（3）通过分析实验数据，利用实验数据还可以算出食用油的比热容是　 　J/（kg·℃）。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】甲与乙每小时消耗油量之比为
故答案为：D。
【分析】利用热量和热值的比值计算燃料的质量，再计算质量的比值。
2、【答案】C
【解析】【解答】A．由图可知，400s时，热水和冷水到达同一温度40℃，所以热水和冷水到达同一温度的时间是相同的，A正确，不符合题意；
B．400s内，热水温度由70℃下降到40℃，下降30℃，冷水30℃上升到40℃，上升10℃，热水温度下降比冷水温度升高得快，B正确，不符合题意；
C．冷水和热水的质量未知，由Q=cmΔt可知热水放出的热量不一定等于冷水吸收的热量，C错误，符合题意；
D．由题可知，冷水和热水的质量未知，热水的质量可能小于冷水的质量，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热水放热温度降低，冷水吸热温度升高，结合题目给出的两种液体的温度变化图像求解即可。
3、【答案】C
【解析】【解答】A．要让水和煤油升高相同的温度，水需要加热的时间更长，水吸收的热量多，说明水比煤油的比热容大，A正确，不符合题意；
B．加热时不断用玻璃棒搅拌是为了让水和煤油受热均匀，B正确，不符合题意；
C．水和煤油的沸点不同，实验时不使用温度计，让水和煤油都沸腾后再比较加热时间，不能控制两种液体升高的温度相同，C错误，符合题意；
D．因为水的比热容较大，所以相同质量的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油比水升高的温度多，D正确，不符合题意．
故答案为：C
【分析】因为水和煤油的沸点不同，加热时间不同，吸收热量不同，不能比较吸收热量的能力。
4、【答案】D
【解析】【解答】A、燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关，所以一瓶酒精用去一半，剩下的酒精的热值不变，A不符合题意；
B、煤的热值比干木柴的热值大，但燃料燃烧放出的热量与燃烧状态、燃料的热值和质量都有关系，煤放出的热量不一定多，B不符合题意；
C、热机的效率越高是指燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大，不知做功多少消耗的燃料的多少是不能判断，C不符合题意；
D、热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，内能转化为机械能的比例越大，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关。
热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比为热机效率。
5、【答案】B
【解析】【解答】喷水的目的是防止车闸因温度过高而损坏，故用水来降温，正确；下山过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，此时要克服摩擦力做功，机械能一部分转化成内能，所以机械能改变；下山过程，重力方向竖直向下，在重力方向上移动距离，所以重力做功；刹车过程中有部分机械能转化为内能，正确；
故答案为：B．
【分析】温度不同的物体间通过热传递改变内能；物体间摩擦时通过做功改变内能；物体的高度减小时，重力势能减小；物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
6、【答案】C
【解析】【解答】A．如图进气门、排气门关闭，活塞向上运动，是四冲程汽油机的压缩冲程，A正确，不符合题意；
B．内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程都是依靠惯性完成的，因此吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的，B正确，不符合题意；
C．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，气体被压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，C错误，符合题意；
D．汽油机的压缩冲程中，活塞对汽缸内的混合气体做功，将活塞的机械能转化为混合气体的内能，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】每个冲程都有相对应的特征，进气冲程是进气阀打开，排气冲程是排气阀打开，做功冲程是火花塞点火，那么最后一个就是压缩冲程；汽油机和柴油机都有四个冲程，一个循环对外做功一次，不同之处有吸入的气体、点火方式和结构上的细微差别。
7、【答案】C
【解析】【解答】ABC．放手后，铁球在A点时受到重力和弹力的作用，此时重力大于弹力，合力向下，于是弹簧被向下压缩，铁球做加速运动，压缩量越大，弹力越大，在B点时，重力等于弹力，且两力方向相反，作用点都在铁球上，是一对平衡力，然而由于惯性，铁球仍向下运动，弹簧继续被压缩，弹力继续增大，所以一过B点，弹力大于重力，合力向上，铁球开始做减速运动，直到速度减为0。所以整个过程，铁球的速度先增大后减小，AB不符合题意，C符合题意；
D．铁球由A到C，速度都为0，高度减小，所以机械能减小，而弹簧被压强，弹性势能增大，所以整个过程铁球的机械能转化为弹簧的弹性势能，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】静止的物体受到平衡力的作用；发生形变的物体产生弹力；物体受到的力不平衡，物体的运动状态会改变。
8、【答案】C
【解析】【解答】A．内燃机工作时燃烧化石燃料，排出的废气中有有害气体，会污染环境，A不符合题意；
B．给电池充电时，是把电能转化为化学能，B不符合题意；
C．内燃机的压缩冲程是把机械能转化为内能，C符合题意；
D．在内燃机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】内燃机的压缩冲程把机械能转化为内能，排开的气体会污染环境，对电池充电时，将电能转化为化学能。
9、【答案】A
【解析】【解答】A：升高相同的温度，升温较快的是甲，根据Q吸=cmΔt，没有说质量关系，故错误，符合题意。
B：实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的，故正确，不符合题意。
C：利用控制变量法，应在两个相同的烧杯中加入质量相同的水和食用油，故正确，不符合题意。
D：升高相同的温度，根据Q吸=cmΔt，水是3min=c水mΔt，食用油是2min=c食用油mΔt，分析图乙可得食用油的比热容为2.8×103J/(kg·℃)，故正确，不符合题意。
故答案为：A
【分析】实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的，根据Q吸=cmΔt分析吸热情况。
10、【答案】D
【解析】【解答】手用力向下压活塞时，活塞内的气体被压缩，机械能转化为内能，是活塞对筒内气体做功，气体内能增大，温度升高至硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。ABC不符合题意，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】小球；高度；速度
【解析】【解答】能量的大小可以通过做功的多少度量，实验中通过观察木块被推行的距离大小来判断小球动能的大小，利用了转换法。
重力势能与质量和高度有关。小球从高处滚下时重力势能转化为动能，同一物体位置越高，重力势能越大，滚下时在水平面上转化成的动能越大，速度越大。
根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，速度越大；木块被撞得越远，说明物体的动能越大。所以，此现象表明质量一定时，速度越大，动能越大。
【分析】物体下落时，通过木块移动，下落的物体具有动能；改变下落的高度，可以改变物体运动的速度；质量一定时，速度越大，动能越大。
2、【答案】做功；热传递；比热容
【解析】【解答】不断弯折铁丝，温度升高，是做功改变内能，铁丝在火上烤，是热传递改变内能，利用水对物体降温，利用水的比热容较大的原因。
故答案为：做功；热传递；比热容。
【分析】做功改变内能是能量的相互转化，热传递改变内能是能量的转移。
3、【答案】形状；小；平衡力
【解析】【解答】泥巴能捏成泥碗，说明力能改变物体的形状。将泥碗向地面摔下的过程中，泥碗的质量不变，速度变大，所以动能变大；高度降低，重力势能变小。泥碗静止在地面上时，受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、都作用在泥碗上，是一对平衡力。
【分析】力的作用效果有两个，改变物体的形状，例如橡皮筋拉长、弹簧收缩、橡皮泥变形；也可以改变物体的运动状态，使物体由动到静，由静到动，物体的速度大小方向发生改变；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；相互平衡的两个力，要大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上。
4、【答案】惯性；内
【解析】【解答】人和汽车一起高速行驶，在车子发生严重撞击时，人由于惯性要保持原来的运动状态，继续前行，此时安全气囊自动充气弹出，阻止人继续前进，不会撞到车上。
食物所提供的化学能可以转化为人体需要的内能，维持身体能量平衡。
【分析】物体总有一种保持原来运动状态的趋势，这就是物体的惯性，惯性的大小只与物体的质量有关，与运动的速度没有关系；燃烧为化学变化，消耗化学能转化为内能。
5、【答案】比热容大；不变
【解析】【解答】水的比热容较大，当吸收相同的热量相比较其他物质温度上升较低，故用作汽油机的冷却液。热值是燃料自身的属性表示单位数量燃料充分燃烧所释放出的热量，与燃料的质量多少无关。
【分析】水的比热容较大，便于吸热或放热；热值是燃料的特性。
三、计算题
1、【答案】（1）解：水的质量为
加热4min，水温从20℃升高为70℃，水吸收的热量为
答：加热4min，水吸收的热量为
（2）解：热水器热效率为75%，水吸收热量为 ，根据热效率公式可得，天然气放出的热量为
根据热值公式可得，需要完全燃烧的天然气为
答：需要完全燃烧的天然气为0.06m3。
【解析】【分析】（1）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；
（2）利用水吸收的热量除以加热效率即为天然气释放的热量，利用天然气释放的热量除以天然气的热值即为体积。
2、【答案】解：干木柴放出的热量：Q放=m1q=0.7kg×1.2×107J/kg=8.4×106J；
水吸收的热量：Q吸=Q放=8.4×106J，
由Q吸=cm△t得，则水的质量：m水= =40kg．
答：完全燃烧7kg干木柴能放出8.4×106J的热量，假设这些热量全部被水吸收，能使40千克水的温度由20℃升高到70℃
【解析】【分析】利用 Q放=mq求得干木柴放出的热量 ，再利用 Q吸=Q放= cm△t 得水的质量.
3、【答案】（1）解：水吸收的热量
答：水吸收的热量是4.2×106J
（2）解：完全煤气燃烧放出的热量
答：完全煤气燃烧放出的热量是1.05×107J
（3）解：该热水器烧水的效率
答：该热水器烧水的效率是40%。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度变化量，利用比热容公式求求解水吸收的热量；
（2）结合煤气的热值和质量求解燃烧释放的热量；
（3）煤气释放的热量为总功，水吸收的热量为有用功，有用功除以总功即为效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）B
（2）时间；转换法；控制变量法
【解析】【解答】（1）探究水和液体的吸热能力时，需要选择质量相同的液体、加热方式相同，盛水和液体的容器相同，酒精灯中酒精量不必相同，B符合题意；
（2）吸收的热量是通过加热时间来反应的，这种方法是转换法，实验时还使用了控制变量法。
故答案为：（1）B；（2）时间；转换法；控制变量法。
【分析】（1）探究不同物体的吸热能力时，需要选择相同质量、相同热源等条件；
（2）通过容易观察和测量的物理量反应不易测量的物理量，是转换法，探究不同物体的吸热能力要结合控制变量法。
2、【答案】（1）加热时间
（2）B
（3）1.68×103/1680
【解析】【解答】（1）因为电加热器的规格相同，在相同的时间内电加热器放出的热量相同，则液体在相同的时间吸收的热量也相同，加热时间越长，液体吸收的热量越多。由转换法知道，可以通过加热时间的长短来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。
（2）根据表格中数据知道，加热相同的时间，水升温慢，故图乙中B反映水的吸热升温情况。
（3）通过分析利用实验数据知，加热0～20s的时间，水升温与油升温之比为
由Q水吸=Q油吸知道，c水mΔt水=c油mΔt油
则食用油的比热容为
【分析】（1）我们使用相同的加热器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）结合表格数据，可知水和食用油升高温度的关系，根据Q水吸=Q油吸，在吸热和质量相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，据此求出食用油的比热容。