2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化难点解析试卷（Word版含答案）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化难点解析
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、掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处。则实心球（a点、c点高度相同，不计空气阻力）（　　）
A．在b处动能为零 B．在a、b、c三处机械能相等
C．在a处重力势能最小 D．在d处动能为零
2、如图所示，是小球下落后压弹簧的示意图，a点是小球下落的最高点，b点是弹簧自然伸长点，c点是弹力与重力相等的点，d点是弹簧压缩后的最低点。以下说法正确的是（　　）
A．a点的动能最大 B．b点的重力势能最大
C．c点为动能最大 D．d点为弹性势能为零
3、关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（　　）
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
②在做功冲程中，是内能转化为机械能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
4、关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（　　）
A．一个物体加速运动时，内能就会增加，温度不一定升高
B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
C．一个物体温度升高了，它的内能一定增加
D．内能小的物体不可能将内能转移给内能大的物体。
5、下列说法中正确的（　　）
A．热机的功率大，热机效率一定高
B．柴油机的吸气冲程将燃料和空气的混合气体进入气缸，柴油机的效率一定比汽油机效率高
C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高
D．四冲程内燃机一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
6、下列关于内能、热量和温度的说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体内能增大，温度一定升高
C．物体温度升高，一定吸收了热量
D．物体温度升高，内能一定增大
7、如图所示，下列有关做功和能量的说法正确的是（　　）
A．甲图中，天问一号加速升空，其动能增大，重力势能增大
B．乙图中，人造地球卫星从远地点向近地点运动，势能减小，动能减小
C．丙图中，江水加速下落，水的重力不做功
D．丁图中，箭被射出后，运动员对箭继续做功
8、某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是（　　）
A． B．
C． D．
9、如图所示是某种晶体加热熔化时，它的温度随时间的变化图线，由图可知：（　　）
A．图线中间平坦一段，说明这段时间晶体不吸收热量
B．这种晶体熔化过程所用时间是
C．A，B两点物体有相同的内能
D．在图线中的AB段，物体吸收的热量增大了分子势能
10、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
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、小玉家的下水管堵住了，爸爸用固体疏通剂进行疏通，具体操作是先将适量的疏通剂倒入下水道，再缓慢加入清水，疏通剂与水发生化学反应造成高温高压气体，通过高温高压气体的膨胀将管道疏通。在疏通剂与水的化学反应过程中，能量的转化情况是　 　，高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的　 　冲程，管道疏通后气体的温度　 　（填“升高”、“降低”或“不变”）。
2、历史上人们尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”，但都失败了。如图所示的是人们设想的一种永动机，它通过从高处流下的水冲击叶片使其转动，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，但这种永动机不能永远工作下去，理由是该装置在工作过程中，有部分机械能会转化为　 　能，即机械能会逐渐减少，最后停止工作。
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、如图是人造地球卫星的轨道示意图，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，它在近地点的动能　 　（选填：大于、小于、等于）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是　 　（选填：变大、变小、不变）．
5、烧杯中装有0.1kg的水,用酒精灯给水加热,使水温升高30℃,则水吸收的热量为　 　J,水吸收的热量　 　 (选填“大于”“等于”或“小于”)酒精燃烧所放出的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、如表一所示是小红同学家的燃气热水器正常工作时显示的部分参数。已知水的初温为20℃，C水=4.2×103J/（kg ℃），求：
表一 　 表二
燃气热水器 即热式电热水器
设定温度 额定功率
气量 额定电压
水量 额定频率
（1）燃气热水器正常工作10min流出的热水的质量；
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量；
（3）小红同学观察到学校用的是即热式电热水器，铭牌如表二所示。若要得（2）问中热水所吸收的热量，即热式电热水器需正常工作16min40s，则该即热式电热水器的加热效率为多少？
（4）请写出使用电能的两个优点。
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、液化石油气的热值高达4.6×107J/（kg·℃），一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉，热值仅为2.9×107J/（kg·℃）的二甲醚混合装入瓶内销售给客户；某市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为138kg的水装入高效炉灶，用此燃气加热，使锅炉内的水从10℃升高到50℃消耗了0.84kg的燃气；已知此锅炉的加热效率为75%，c水＝4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）瓶内石油液化气的热值是多少？
（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在“探究物质的吸热能力”的实验中，实验装置如图所示：
（1）实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯底部、侧壁和　 　；
（2）实验中必须要选取初温相同且　 　（选填“质量”或“体积”）相等的甲、乙两种液体；选用规格相同的电加热器分别给甲和乙两种液体加热，这样做的目的是在相同时间内甲和乙两种液体　 　相同；
（3）根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图丙所示，则　 　的吸热能力更强；
（4）若甲液体的比热容为2.1×103J/(kg °C)，则乙液体的比热容为　 　J/(kg °C)。
2、在研究“不同物质的温度变化与吸热关系”实验中，将甲、乙两种液体分别装入相同烧杯中，用相同的加热器加热，如图A所示。
（1）实验时，应控制两种液体的　 　和初温都相同；图B为某时刻的温度，其示数为　 　。
（2）分析图C可知，吸收相同热量，　 　液体升温更高，　 　液体比热容更大。
（3）如图丙所示，实验开始后，甲、乙液体分别升高到40℃和35℃，所需加热时间之比为2︰1，则甲、乙液体的比热容之比为　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．实心球在b处虽然不再往上升，但依然保持着水平运动状态，所以动能不为零，故A不符合题意；
B．不计空气阻力时，小球机械能守恒，所以在a、b、c三处机械能相等，故B符合题意；
C．在整个运动过程中a点并不是最低点，所以在a处重力势能不是最小，故C不符合题意；
D．在d处虽然小球不再往下运动，但是并没有停止水平运动，所以动能不为零，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】物体在空气中运动时，不计阻力，机械能不变；物体的动能和质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关。
2、【答案】C
【解析】【解答】A．a点处小球刚开始向下运动，速度很小，动能较小，A不符合题意；
B．a点高度大于b点，a点重力势能大于b点重力势能，B不符合题意；
C．c点是弹力与重力相等的点，此时小球所受合力为0，速度最大，动能最大，C符合题意；
D．d点是弹簧压缩后的最低点，形变程度最大，弹性势能最大，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。
3、【答案】A
【解析】【解答】①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；
②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；
③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；
④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。
综合上述分析，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】(1)压缩冲程:活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能;(2)做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能;(3)在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功;(4)汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式.
4、【答案】C
【解析】【解答】A．当一个物体加速运动时，其动能增加，温度不一定升高，故内能不一定增加，A不符合题意；
B．一个物体吸收了热量，其内能一定增加，但温度不一定升高，比如晶体的融化过程，吸热，但温度不变，B不符合题意；
C．一个物体温度升高了，一定是因为其内能增加了，C符合题意；
D．内能少的物体温度可能高，可以传热给内能大而温度低的物体，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的内能和温度、质量、状态有关，热传递的条件是物体间有温度差。
5、【答案】D
【解析】【解答】AC. 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，功率是表示物体做功快慢的物理量，效率与热机单位时间内消耗的燃料多少无关，AC不符合题意；
B. 柴油机的吸气冲程是将空气吸入气缸，燃料是从喷油嘴喷入气缸，汽油机的吸气冲程是将燃料和空气的混合物吸入气缸，B不符合题意；
D. 四冲程内燃机的做功冲程为主要冲程，其它三冲程为辅助冲程，靠飞轮惯性完成，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】汽油机的做功冲程中内能做功，其它冲程靠惯性完成；功率表示做功的快慢，效率表示有用功和总功的比值。
6、【答案】D
【解析】【解答】A．物体吸收热量的同时，可能在对外做功，所以内能不一定增加，A不符合题意；
B．晶体熔化过程中内能增大，但温度不变，B不符合题意；
C．也可以通过对物体做功，使它温度升高，C不符合题意；
D．内能包括分子动能和分子势能两部分，物体的温度升高，分子动能增加，所以内能一定增加，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关，做功和热传递可以改变内能。
7、【答案】A
【解析】【解答】A．天问一号加速升空过程中，质量变大，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，A符合题意；
B．人造地球卫星从远地点向近地点运动过程中，重力势能减小，转化为动能，所以动能增大，B不符合题意；
C．江水下落过程，在重力方向上移动了一段距离，重力对江水做了功，C不符合题意；
D．箭被射出后，因为惯性向前运动，运动员的力没有作用在箭上，运动员对箭不做功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离。
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。
8、【答案】C
【解析】【解答】汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．图线中间平坦一段，温度保持不变，表示晶体正在熔化，持续吸热，A不符合题意；
B．由图知，这种晶体熔化过程所用时间是6min- 2min=4min
B不符合题意；
C．AB段表示正在熔化，持续吸热，所以B点内能大，C不符合题意；
D．在图线中的AB段表示正在熔化，由固态变成液态，分子间距变大，物体吸收的热量增大了分子势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】晶体在熔化时，吸收热量，内能增大。
10、【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。
二、填空题
1、【答案】化学能转化为内能；做功；降低
【解析】【解答】结合材料，当疏通剂发生反应后，产生高温气体，说明化学能转化为内能，高温高压气体疏通管道时，内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程相同，气体做功后，内能减小，温度降低。
故答案为：化学能转化为内能；做功；降低。
【分析】根据能量变化方向解答，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，气体对外做功，内能减小。
2、【答案】内
【解析】【解答】他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，所以，他设想的机械装置不能实现，违背了能量守恒定律。
【分析】能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变。
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】大于；不变
【解析】【解答】从近地点向远地点运动，人造地球卫星的动能转化为重力势能，所以它在近地点的动能大于它在远地点的动能；由于人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，没有空气阻力，所以机械能守恒。
【分析】当物体不受到摩擦力时，物体的机械能守恒，即动能与重力势能之和是定值，动能减小，重力势能增加，反之，动能增大，重力势能减小。
5、【答案】1.26×104；小于
【解析】【解答】已知m水=0.1kg，Q吸=c水m水(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×30℃=1.26×104J，由于支架、烧杯等均吸收热量，还有部分热量要散失到空气里，所以真正被水吸收的热量小于酒精燃烧放出的热量．
【分析】根据比热容、质量和温度差，计算吸收的热量；燃料燃烧加热物体时，存在能量损失。
三、计算题
1、【答案】（1）解：燃气热水器正常工作 流出的热水的质量
答：水的质量为50kg。
（2）燃气热水器正常工作 流出的热水所吸收的热量
答：热水吸收的热量为6.3×106J。
（3）时间为
即热式电热水器消耗的电能
答：热水器加热效率为90%。
（4）环保、方便
【解析】【分析】（1）已知水的体积和密度，利用密度公式求解水的质量即可；
（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）水吸收的热量为有用功，电流做功为总功，利用水吸收的热量除以电流做功即为加热效率。
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Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×138kg×(50℃﹣10℃)＝2.3184×107J
燃气燃烧放出的热量为
瓶内燃气的热值为
答：瓶内燃气的热值3.68×107J/kg；
（2）解：由于4.6×107J/kg＞3.68×107J/kg＞2.9×107J/kg
即瓶内气体的热值介于液化石油气和二甲醚之间，说明掺混了二甲醚。
答：该液化石油气站销售的瓶装液化石油气掺混了二甲醚。
【解析】【分析】（1）利用Q吸＝c水m(t﹣t0)求得水吸收的热量，再利用求得燃气燃烧放出的热量，最后利用求得瓶内燃气的热值。
（2）用燃气的热值和液化石油气的热值进行比较，得出答案。
四、实验探究
1、【答案】（1）电加热丝
（2）质量；吸收的热量
（3）乙
（4）4.2×103
【解析】【解答】(1)实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯底部、侧壁和电加热丝。
(2)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，故实验中必须要选取初温相同且质量相等的甲、乙两种液体。
选用规格相同的电加热器分别给甲和乙两种液体加热，根据转换法，这样做的目的是在相同时间内甲和乙两种液体吸收的热量相同。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图像，由图知，加热5分钟，甲升高的温度为60°C 20°C =40°C
乙升高的温度为40°C 20°C =20°C
即乙升温小，故乙的吸热能力更强。
(4)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，故乙液体的比热容为
【分析】（1）温度计测量液体温度时，液泡不能碰到容器底、容器壁，不能碰到加热器；
（2）探究不同物质的吸热能力，选择质量相同；相同的加热器，加热相同时间，物体吸收热量相同；
（3）质量和吸收热量相同时，温度变化与像，吸热能力越大；
（4）根据物体间热量关系和质量关系，结合温度差计算比热容的大小。
2、【答案】（1）质量；39℃
（2）乙；甲
（3）3︰2
【解析】【解答】(1)变量是物质的不同，那么其他的量必须相同，特别需要控制的是影响本次实验结果的关键量，如质量和初温。温度计从下到上，示数变大，故是零上，分度值为1℃，故读数为39℃。
(2)从图像可以看出，吸收相同的热量，乙液体升温快。故即吸收相同的热量，乙液体升温更高，则乙的比热容小，甲的比热容大。
(3)甲、乙液体分别升高到40℃和35℃，加热时间之比为2︰1，则甲吸收的热量是乙的2倍，即
则比热容之比为
故甲乙的比热容之比为3︰2。
【分析】（1）探究不同物质的吸放热能力，需要控制他们的质量、初始温度相同；通过观察温度计明确温度计的量程和分度值，再进行读数即可；
（2）同质量的物体吸收或释放相同的热量，比热容大的物体温度变化小；加热时间相同，温度上升的缓慢，物质比热容大；
（3）加热器相同，加热相同时间两种液体吸收的热量相同，两种物质吸收的热量相同，根据液体的质量、温度变化量求解液体的比热容关系即可。