2021-2022学年北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化综合测试练习题（Word版含答案）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化综合测试
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、下列事例中，能表示能量转化或转移具有方向性的事例是（　　）
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分转化为电能
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、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
4、下列关于能量的说法中正确的是（　　）
A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B．做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
C．能够做功的物体具有能量，但不一定就做功
D．能量多的物体所做的功一定就多
5、小曦用高压锅帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识．下列说法不正确的是
A．高压锅煲汤更快是因为液面上方的压强越大，液体的沸点越高
B．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似
D．限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠
6、气球被压进某种气体。松开气孔，球内气体被气球压出球外，气球同时在空气中到处乱窜，在此过程中（　　）
A．气球的能量在减少
B．气球的动能转化为球内气体的内能
C．气球做的是热运动
D．气体被气球压出后，其分子间距变小
7、下列各种情况下比热容会发生变化的是（　　）
A．一杯水倒去一半 B．水凝结成冰
C．一块铁块加工成铁屑 D．15℃的水变成45℃的水
8、如图所示，运动员在一端固定一端有弹性的跳板上起跳，下列说法正确的是（　　）
A．人压弯跳板时，动能不变，跳板具有弹性势能
B．人离开跳板瞬间，动能最小，重力势能最大
C．人离开跳板上升过程中，动能转化为重力势能
D．人在最高点时，动能最大，重力势能最小
9、把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己鼻子附近，稳定后松手，铁锁从a点经最低点b运动至c点，下列分析正确的是（　　）
A．经过b点时，铁锁动能最大
B．从a到b的过程中，铁锁动能转化为重力势能
C．从b到c的过程中，铁锁动能增大
D．从a到c的过程中，铁锁机械能守恒
10、如图所示，在一个罐子的底和盖各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它又从斜面底部滚向斜面顶部。下列解释正确的是（　　）
A．罐子向上滚动时，弹性势能转化为动能和重力势能
B．罐子向下滚动时，重力势能全部转化为动能
C．罐子滚到斜面的底端时，橡皮筋的弹性势能最小
D．如果不用手拦住罐子，它可以一直来回滚动
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、某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，　 　能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于　 　会继续向前运动造成伤害。
2、如图是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．由图可知，下落过程中，皮球的速度　 　，离开地面上升的过程中，皮球重力势能　 　，动能　 　．皮球运动过程中的机械能　 　．（均选填“增大”、“减小”或“不变”．）
3、在用天然气灶烧水的过程中，燃气燃烧时会将化学能转化为　 　能。在1标准大气压下，如果要使2kg、初温为50℃的水加热到沸腾，水需要吸收　 　J的内能。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
4、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。
5、2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗导航卫星，北斗全球卫星导航系统星座部署完美收官。火箭发射时，燃料燃烧后喷出的高温燃气，通过　 　（选填“热传递”或“做功”）使发射台温度急剧升高，为了避免因为温度升高对发射台造成破坏，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，利用水　 　（填物态变化名称）吸热，起到对发射台降温的作用。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、一辆汽车在长为45km的新建大桥上进行测试，汽车的总质量为1.6t，以90km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.1倍，全程消耗了5kg的汽油，求汽车通过大桥：（q油=4.6×107J/kg）
（1）所需的时间。
（2）牵引力做的功。
（3）汽油机的效率。（计算结果精确到0.1%）
2、在一个标准大气压下，用天然气将一壶质量为1.5 kg的水烧开，消耗了0.018 m3的天然气(假设天然气完全燃烧)，已知加热效率为35%。[c水＝4.2×103J/(kg·℃) q天然气＝8×107J/m3]
求：
（1）该天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）水的初始温度。
3、2017年6月10日，作为中国大陆核电的发源地﹣﹣秦山核电基地安全运行100堆年（一座核反应堆运行一年为一堆年）．从被誉为“国之光荣”的秦山核电站1991年12月15日投入运行开始，秦山核电基地一直保持安全稳定运行，目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t，减排二氧化碳约40.6t，二氧化硫约0.2t，氮氧化物约0.8t．秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地．[下列（1）（2）题答案用科学记数法表示]
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J．（烟煤的热值为2.9×107J/kg）．
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J．[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率．[结果保留两位有效数字]
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图所示，是小明探究“比较不同物质吸热的情况”的实验装置：
（1）取质量　 　（选填“相同”或“不同”）的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用规格相同的电加热器加热，实验数据如下表：
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 30 34 38 42 46
乙的温度/℃ 10 18 26 34 42
（2）实验中，当甲和乙液体都加热2min时间，你认为甲吸收的热量会　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙吸收的热量。
（3）分析实验数据，你认为　 　（选填“甲”或“乙”）物质更适合做汽车的冷却液。
2、小明和小华同学在做“探究水与煤油吸热能力”的实验时， 使用了如图所示的装置。
（1）设计实验方案时，他们确定以下需控制的变量，其中不必要的是（______）
A．采用完全相同的加热方式
B．酒精灯里所加的酒精质量相同
C．取相同质量的水和煤油
D．盛放水和煤油的容器相同
（2）他们在实验中得到如下数据：
物质 次数 质量m/kg 升高的温度 /℃ 加热的时间t/min
水 1 0.1 10 2
2 0.2 10 4
煤油 3 0.1 10 1
4 0.2 10 2
分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的　 　有关。
（3）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：相同质量的水和煤油，升高相同温度，　 　（填“水”或“煤油”）吸收的热量多。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，A不符合题意；
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，B符合题意；
C．动能可以和重力势能相互转化，说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，C不符合题意；
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】能量转移具有方向性。
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．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。
4、【答案】C
【解析】【解答】A．做功的物体具有能量，不做功的物体不一定不具有能量，高山上的石头静止，不做功但具有重力势能，A不符合题意；
BC．能够做功说明具有能量，具有的能量多不一定都做功，B不符合题意、C符合题意；
D．物体具有能量大，它可能没做功，例如静止在高处的石块可以做功，但还未做功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体能够做功说明具有能量，物体具有多少能，就能做多少功。
5、【答案】B
【解析】【解答】A、液体沸点与压强的大小有关，压强越高液体沸点越高，高压锅煲汤更快就是因为液面上方的压强大，液体的沸点高，A正确，不符合题意；
B、正在沸腾的鸡汤，温度虽然不变，但不断吸收热量，所以其内能增加，B错误，符合题意；
C、煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化情况是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似，C正确，不符合题意；
D、限压阀口“烟雾缭绕”，“烟雾”不是气体，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，D正确，不符合题意；
故答案为：B
【分析】温度是衡量物体冷热程度的物理量，内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，任何物体都具有内能，在热传递过程中，传递的内能叫做热量，物体吸收热量，温度不一定升高，比如说晶体熔化时吸收热量，但温度不变。
6、【答案】A
【解析】【解答】A．球内气体被压出的过程中，气球对气体做功，所以其能量减少，A符合题意；
B．气体被压出时，气球对气体有力的作用，同时气体对气球也有力的作用，所以气球在空中乱窜，气球的动能是气体的内能转化而来的，B不符合题意；
C．气球所做的运动是肉眼能看到的，不是热运动，而是机械运动，C不符合题意；
D．气体被压出后，体积变大，所以分子单摆间距变大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】做功可以改变物体的内能，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。
7、【答案】B
【解析】【解答】物质的比热容是物质本身的一种特性，与质量、温度、形状无关．水凝结成冰，物质状态发生改变，比热容也因此改变．
故答案为：B
【分析】物质的比热容是物质本身的一种特性，与质量、温度、形状无关。
8、【答案】C
【解析】【解答】A．人压弯跳板时，人的速度会慢慢的变小，质量不变，动能变小，人的高度减小，重力势能减小，跳板发生了弹性形变，跳板具有弹性势能，A不符合题意；
BC．人离开跳板瞬间，人的速度较大，动能较大，高度较小，重力势能较小，在上升的过程中，动能转化为重力势能；B不符合题意，C符合题意；
D．人在最高点时，高度最高，重力势能最低，速度最小，动能最小，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。
9、【答案】A
【解析】【解答】A．在a点时，铁锁的高度最大，重力势能最大。铁锁从a点运动到最低点b时，铁锁的重力势能最小，故经过b点时，铁锁动能最大，A符合题意；
B．从a到b的过程中，重力势能变小，动能变大，故铁锁重力势能转化为动能，B不符合题意；
C．从b到c的过程中，铁锁的高度变大，铁锁重力势能增大，到c点时速度为0，动能为0，从b到c的过程中，铁锁动能减小，C不符合题意；
D．从a到c的过程中，铁锁要受到空气阻力的作用，故一部分机械能转化为内能，故铁锁机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】摆球在运动时，动能和重力势能相互转化，克服空气阻力，总机械能减小。
10、【答案】A
【解析】【解答】由题意可知，罐子在斜面底部和斜面顶部时的速度为0、动能为0。
A．罐子由斜面底部自动滚上去，罐子的高度增大，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐减小，则罐子重力势能增大、动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能减小，即该过程中橡皮筋的弹性势能会转化为罐子的动能和重力势能，A符合题意；
BC．罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，在斜面底端时橡皮筋的弹性势能最大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能，BC不符合题意；
D．罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】形变的物体回复原状时物体上升，将弹性势能转化为动能和重力势能。
二、填空题
1、【答案】动；惯性
【解析】【解答】解：（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。
故答案为：动；惯性。
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大.
惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性.质量是物体惯性的唯一量度.
2、【答案】增大；增大；减小；减小
【解析】【解答】皮球在下落过程中，速度增大，动能增大，在上升过程中，高度变大， 重力势能变大，动能减小，根据图像，在皮球每次跳起时高度减小，说明总的机械能在减小。
故答案为：增大；增大；减小；减小。
【分析】物体的重力势能和高度有关，动能和物体的运动速度有关。
3、【答案】内；4.2×105
【解析】【解答】燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，所以是将化学能转化为内能的过程；1标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量： 。
【分析】燃料燃烧消耗化学能，产生内能，则是将化学能转化为内能的过程；知道水的质量、比热容、初温和末温（1标准大气压下水的沸点为100℃），利用吸热公式 求水吸收的热量，即内能。
4、【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。
5、【答案】热传递；汽化
【解析】【解答】改变内能的方法：做功和热传递，热传递改变内能的实质是能量的转移。燃料燃烧后喷出的高温燃气，通过热传递使发射台温度急剧升高。
物质由液态变为气态叫汽化，汽化吸热，具有降温的作用。科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，利用水汽化吸热，起到对发射台降温的作用。
【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。
物质从液态变为气态的过程叫汽化，汽化的方式有蒸发和沸腾。都要吸热。
三、计算题
1、【答案】（1）解：所需的时间
答：所需的时间0.5h；
（2）解：因为匀速，所以牵引力等于阻力为F=f=0.1mg=0.1×1.6×103kg×10N/kg=1.6×103N
牵引力做的功W=Fs=1.6×103N×45×103m=7.2×107J
答：牵引力做的功7.2×107J；
（3）解：汽油燃烧放热Q=m1q=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J
汽油机的效率
答：汽油机的效率31.3%。
【解析】【分析】（1）利用速度计算公式v=求得所需的时间。
（2）结合汽车的运动状态可知牵引力等于阻力，再利用W=Fs求得牵引力做的功。
（3）利用Q=mq求得汽油燃烧放热，再利用求得汽油机的效率。
2、【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量：
答：该天然气完全燃烧放出的热量为
（2）解：由 得水吸收的热量：
答：水吸收的热量为
（3）解：水的质量m=1.5kg，由 得水的温度升高值：
在一个标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，水的初温：
答：水的初始温度为 。
【解析】【分析】（1）根据燃料的体积和热值的乘积计算热量；（2）利用燃料的热量和热效应，可以计算吸收的热量；（3）根据吸收的热量和比热容、质量，可以计算温度差的大小。
3、【答案】（1）解：13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量：
（2）解：水吸收的热量：
（3）解：煤炉烧水的效率：
【解析】【分析】（1）应用热值公式Q＝mq可以求出煤气完全燃烧释放的热量；（2）根据吸热公式Q＝cm△t就可算出水吸收的热量；（3）由效率公式可以求出煤气灶烧水的效率．
四、实验探究
1、【答案】（1）相同
（2）等于
（3）甲
【解析】【解答】(1)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，故取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用规格相同的电加热器加热；(2)根据转换法，实验中，当甲和乙液体都加热2min时间，甲吸收的热量会等于乙吸收的热量；(3)分析实验数据知，加热4分钟，甲升高的温度为：46℃﹣30℃＝16℃，
乙升高的温度为：42℃﹣10℃＝32℃，
即加热相同时间，甲升温慢，根据比较第吸热能力的2种方法，甲物质吸热能力强，比热容大，根据Q＝cmΔt，即升高相同的温度，相同质量的甲乙两种物质，甲吸热多，甲更适合做汽车的冷却液。
【分析】（1）比较不同物质的吸热能力时，选择相同质量的不同物质；（2）利用相同的加热器加热时，相同时间，物体吸收的热量相同；（3）相同质量的物体吸收热量相同时，温度变化越小，吸收能力越强，适合作冷却物质。
2、【答案】（1）B
（2）质量
（3）水
【解析】【解答】（1）探究水与煤油吸热能力实验，需要应用控制变量法，需要控制：采用完全相同的加热方式，取相同质量的水和煤油，盛放水和煤油的容器相同；不需要控制酒精灯里所加的酒精质量相同，故答案为：B。
（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据知道，物质的种类相同，升高的温度相同，质量越大的，加热时间越长，吸收的热量越多，即吸收热量的多少与物质的质量有关。
（3）由表中第1、3次或第2、4次实验数据知道，质量相同的水和煤油升高相同的温度，水需要的加热时间长，水吸收的热量多，由此可得结论：相同质量的水和煤油，升高相同温度，水吸收的热量多。
【分析】（1）探究物质的吸热能力，应控制加热方式、物质的质量、盛放物质的容器完全相同，据此分析答题。
（2）用相同的酒精灯加热，液体在相等时间内吸收的热量相等，加热时间越长，液体吸收的热量越多，可以用加热时间的长度反应液体吸收热量的多少。
（3）分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据答题。