2021-2022学年度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（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、下列关于“热机”的说法中，不正确的是（　　）
A．热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达100%
B．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
C．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
D．火箭发动机属于热机
2、如图所示，在烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现白雾。下列解释正确的是（　　）
A．通过打气筒压缩瓶内空气做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，空气液化成白雾
D．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾
3、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
4、下表列出了几种物质的比热容，下列说法不正确的是（　　）
物质 比热容/J/(kg ℃) 物质 比热容/J/(kg ℃)
水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 铝 0.88×103
砂石 0.9×103 铜 0.39×103
A．不同的物质，比热容一般不同
B．物质的比热容与自身的状态有关
C．质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铝块吸收的热量多
D．炎热的夏天，沙滩烫脚而海水清凉，主要原因是砂石比海水吸收的热量多
5、在抗击新冠肺炎疫情中，人民解放军的秘密武器“运—20”重型运输机参加了驰援武汉的任务。如图，下列关于运输机说法正确的是（　　）
A．运输机加速上升时，动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．运输机减速下降时，动能减小，重力势能减小，机械能不变
C．运输机加速上升时，动能增大，重力势能增大，机械能增大
D．运输机加速上升时，动能增大，重力势能不变，机械能增大
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、关于汽油机的四个冲程图，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲图是压缩冲程，将内能转化为机械能
B．乙图是排气冲程，废气带走了大部分的能量
C．丙图时做功冲程，当转速是1800r/min时，1秒钟完成了这个冲程30个
D．丁图是吸气冲程，吸入的成分只有空气
8、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
9、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
10、下列说法，正确的是（　　）
A．高温物体一定比低温物体的内能大
B．高温物体比低温物体含有的热量多
C．热量总是从比热大的物体传给比热小的物体
D．比热是物质特性之一，它是反映物质吸热（或放热）本领大小的物理量
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、小明在燃气灶上煲汤，将质量为2kg、初始温度为20℃的汤，升高了80℃，汤吸收了　 　J的热量，这是通过　 　方式来改变汤的内能。[汤的比热容为4×103J/kg ℃）
2、用煤气灶将质量为4kg的水从25℃加热到50℃，水吸收的热量为　 　J，若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，则需要完全燃烧　 　的煤气。[水的比热容为 4.2×103J/（kg℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]
3、跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力　 　重力（填“>”“<”或“=”），运动员的重力势能　 　（填“变大”“变小”或“不变”）；以　 　为参照物，运动员是静止的．
4、汽车发动机的散热器用水做冷却剂，是由于水的　 　较大的缘故。发动机温度降低是通过　 　方式减少内能的，当散热器中水的质量减少时，水的比热容会　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
5、已知天然气的热值为4.0×107J/m3，完全燃烧 0.05m3天然气可以放出　 　J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升　 　℃。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、质量为1千克的铝块温度升高了20℃，求铝块吸收的热量Q吸。[ 焦/（千克·℃]
2、一种全新的压缩燃烧原理可使汽油发动机的效率达到60%。所谓发动机效率是指发动机所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。当前汽油发动机的最高效率约为30%。假期小明全家驾车去某地旅游，在高速公路上以25m/s的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了6.4kg汽油（完全燃烧）， 汽车牵引力功率为20kW。（汽油热值q汽油=4.5×107J/kg）。求：
（1）该汽车行驶过程中所受到的阻力f；
（2）该汽车发动机的效率η；
（3）当小明家的汽车采用了全新的压缩燃烧原理后，发动机的效率提升到了50%。若小明全家在一次自驾旅行中，汽车油箱内剩余汽油的质量为16kg。请通过计算说明：若该车以20kW的功率和25m/s的速度持续匀速行驶，该车能否仅凭剩余油量到达400km远的目的地？
3、一辆汽车以 72km/h 的速度行驶 10min，消耗的汽油为 1.2kg。汽车匀速直线行驶时受到的阻力 f＝1.2×103N，（汽油的热值 q＝4.6×107J/kg）根据以上信息计算：
（1）该汽车在这段时间内消耗的汽油产生的热量有多少？
（2）此时汽车发动机的功率为多大？
（3）在这段时间内该汽车发动机效率是多少？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、为了探究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，实验室中准备了以下仪器：
两个规格相同的电加热器，两个相同的酒精灯，两个相同的烧杯，两支温度计，手表，铁架台，火柴，适量的水和煤油。
（1）为了完成实验，还需要的仪器有　 　。
（2）为了准确地控制物体吸收热量的多少，在上述提供的热源中，选　 　比较合理。 实验中通过　 　来确定吸收热量的多少。
（3）某小组实验中记录了实验数据（见表二），分析第1、2 次或第3、4次实验数据可看出；同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的　 　有关；分析第1、3 次或第2、4 次实验数据可看出：质量相同的水和煤油升高相同的温度，吸收的热量与物质的　 　有关。
物质 次数 质量m/kg 升高的温度°C 加热的时间t/min
水 第1次 0.1 10 2
第2次 0.2 10 4
煤油 第3次 0.1 10 1
第4次 0.2 10 2
2、按要求完成填空:
（1）向装有热水和冷水的两个水杯中分别滴入一滴墨水，过几分钟后观察到图甲所示的现象。A、B两个水杯中盛有热水的是　 　（选填“ A”或“ B”）；由该实验可知，物体的内能与　 　有关。
（2）如图乙所示，迅速向下压活塞，筒内空气的内能　 　（选填“增大”或“减小”），硝化棉燃烧。这个实验表明　 　可以改变物体的内能。
（3）让两个体积相同的实心铁球，A、B分别从不同高度由静止下落，球落到沙地上的状态如图丙所示。由　 　可知　 　（选填“ A”或“ B”）球释放前的重力势能最大。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．热机效率指的是用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出总能量的百分比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，A正确，不符合题意；
B．热机常用水做冷却剂，是因为水相对与其它物质而言，水的比热容大，在吸收相同热量后，水的温度上升得慢，B错误，符合题意；
C．设法利用废气的能量是提高热机效率的重要措施，C正确，不符合题意；
D．热机是将内能转化为机械能的装置，火箭发动机属于热机，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】内燃机是一种把内能转化为机械能的装置，内燃机的效率为机械能与燃料完全燃烧释放的热量的比值，减少能量损耗、使燃料充分燃烧可以提高效率。水的比热容大，相同质量的水可以吸收更多的热量，冷却效果更好。
2、【答案】D
【解析】【解答】A．瓶底的水汽化会形成水蒸气，而白雾是水蒸气液化形成的，A不符合题意；
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能会减小，而不是增大，B不符合题意；
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾，而不是空气液化成白雾，C不符合题意；
D．瓶内的空气膨胀对外做功，空气内能减小，空气中的水蒸气液化成白雾，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】气体对外界做功物体的内能减小，温度降低，水蒸气液化为小水滴。
3、【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。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．根据表格可发现，不同物质的比热容一般不同，A正确，不符合题意；
B．同种物质在不同状态下，比热容会不同，水和冰的比热容不同，B正确，不符合题意；
C．质量相等的铝块和铜块，铝的比热容较大，升高相同的温度，铝块吸收的热量多，C正确，不符合题意；
D．炎热的夏天，海滩烫脚而海水清凉，原因是砂石比海水的比热容小，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容表示物体的吸放热量的能力；质量和吸收热量相同时，比热容越大，温度差越小。
5、【答案】C
【解析】【解答】ACD．运输机在加速上升时，质量不变，速度变大，高度变大，动能变大，重力势能增大，机械能变大，AD不符合题意，C符合题意；
B．运输机在减速下降时，质量不变，速度变小，高度变小，动能减小，重力势能减小，机械能减小，B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；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
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】A．甲图中气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程，A不符合题意；
B．乙图中的进气门关闭，排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程，废气带走了大部分的能量，B符合题意；
C．丙图中气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，转速是1800r/min，所以此汽油机每秒钟转30圈，可完成15个工作循环，60个冲程，C不符合题意；
D．丁图中的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，所以是吸气冲程，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】内燃机的压缩冲程是把机械能转化成气体的内能，内燃机的做功冲程是把气体的内能转化成机械能，汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
8、【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。
9、【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。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．内能的大小与物体的温度、状态等有关，所以高温物体的内能不一定比低温物体的内能大，A不符合题意；
B．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能某物体含有多少热量，B不符合题意；
C．热传递的实质是热量的转移，热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，C不符合题意；
D．比热容是物质特有的一种特性，比热容大的物质吸热能力强，比热容小的吸热能力就弱，所以能够反应物质的吸热本领，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质特有的一种特性，反应物质的吸热本领；物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关；热传递的条件是物体间存在温度差。
二、填空题
1、【答案】6.4×105；热传递
【解析】【解答】解：（1）汤吸收的热量：
Q吸=cm△t=4×103J/（kg ℃）×2kg×80℃=6.4×105J； （2）在燃气灶上煲汤时，汤吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递来改变汤的内能。
故答案为：6.4×105；热传递
【分析】利用Q吸=cm△t求得汤吸收的热量.
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.
2、【答案】4.2×105；0.01kg
【解析】【解答】水吸收的热量Q吸=cmΔt =4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（50℃-25℃）=4.2×105J；水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，Q吸=Q放=4.2×105J；由Q放=mq可得，煤气质量m= =0.01kg。
故答案为： 4.2×105 ；0.01kg.
【分析】利用Q吸=cmΔt求得水吸收的热量；再利用Q吸=Q放=mq可得煤气质量.
3、【答案】=；变小；降落伞
【解析】【解答】运动员打开降落伞后在空中匀速下降，处于平衡状态，受力平衡，因此空气阻力等于重力运动员在下落过程中,高度降低了,重力势能变小;运动员和降落伞之间的位置没发生变化,所以运动员相对于降落伞是静止的。
【分析】竖直方向重力大于空气阻力，物体做加速运动；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；描述物体的运动状态，需要事先选取参照物，如果物体相对于参照物位置发生了改变，那么物体就是运动的，如果物体相对于参照物位置没有发生改变，那么物体就是静止的。
4、【答案】比热容；热传递；不变
【解析】【解答】 汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作。由公式 知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。
发动机工作过程中会产生热量，热量传递到水，使水的内能增加，这是通过热传递的方式改变内能的。
当散热器中水的质量减少时，水的种类和状态不变，比热容不变。
【分析】在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热最大，所以吸收的热量最多。
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。
5、【答案】2×106；40
【解析】【解答】完全燃烧0.05m3天然气放出的热量Q放=Vq=0.05m3×4×107J/m3=2×106J
水吸收的热量Q吸=Q放×η=2×106J×42%=8.4×105J
由Q吸=cm△t得水升高温度
【分析】根据燃料的体积和热值的乘积计算热量；利用热量和热效率的乘积计算物体吸热多少，结合比热容和质量，可以计算温度差。
三、计算题
1、【答案】解：Q吸＝c铝m△t＝0.9×103J/(kg ℃)×1kg×20℃＝1.8×104J。
【解析】【分析】利用 Q吸＝c铝m△t 求得 铝块吸收的热量 .
2、【答案】（1）解：汽车做匀速直线运动，受到的阻力和牵引力是一对大小相等的平衡力，由
可得阻力
答：该汽车行驶过程中所受到的阻力是800N
（2）解：汽油完全燃烧放出的热量
由 可得汽车做的功
则效率
答：该汽车发动机的效率是25%
（3）解：由
可得
所以该车能仅凭剩余油量到达400km远的目的地。
答：该车能仅凭剩余油量到达400km远的目的地。
【解析】【分析】（1）根据功率和速度的比值计算力的大小；（2）根据质量和热值的乘积计算热量；利用功率和时间的乘积计算功的大小，功和总热的比值计算热机效率；（3）根据燃料燃烧的热量和效率计算有用功，结合拉力的大小计算行驶的距离。
3、【答案】（1）解：根据题意知道， 1.2kg汽油完全燃烧释放的热量是：Q放=mq=4.6×107 J/kg×1.2kg=5.52×107 J
答：汽车在这段时间内消耗的汽油完全燃烧放出的热量是5.52×107 J
（2）解：由 知道，汽车在10min内通过的路程是：s=vt=72km/h ×600s =20m/s×600s=1.2×104 m，
汽车匀速运动，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。汽车牵引力在10min内做的功是：W=Fs=1.2×103 N×1.2×104 m=1.44×107 J；
故汽车发动机的功率是： ；
答：这段时间内汽车牵引力做的功功率是24000W；
（3）解：在这段时间内该汽车发动机效率是： 。
答：在这段时间内该汽车发动机效率是26%
【解析】【分析】（1）根据质量和热值的乘积计算热量的多少；（2）根据速度和时间的乘积计算路程，利用力和距离的乘积计算功的大小；结合功和时间的比值计算功率；（3）汽油机做的功和总热量的比值计算热机效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）天平
（2）电加热器；控制加热时间
（3）质量；种类
【解析】【解答】(1)由热量公式Q=cmt可知，实验时需要测出水和煤油的质量，因此需要的实验器材是：天平；
(2)电热器易于控制产生热量的多少，因此为了准确地控制物体吸收热量的多少，应选电加热器作为热源。
用相同的电热器给液体加热，相等时间内液体吸收的热量相等，因此实验中通过控制加热时间来控制吸收热量的多少。
(3)由表中第1、2 次或第3、4次实验数据可知，液体的种类和升高的温度相同而液体的质量不同，液体吸收的热量不同，由此可知：同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的质量有关；
由第1、3 次或第2、4 次实验数据可知，液体的质量和升高的温度相同而液体种类不同，液体吸收的热量不同，由此可知：质量相同的水和煤油升高相同的温度，吸收的热量与物质的种类有关。
【分析】（1）实验中需要测出物质的质量，据此选择实验器材。
（2）要准确控制吸收相同的热量，要选择易于控制的热源；用相同的加热器加热，在相等时间内物体吸收的热量相等，可以用加热时间的长短来比较物体吸收热量的多少。
（3）根据控制变量法的要求分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论。
2、【答案】（1）B；温度
（2）增大；做功
（3）小球陷入沙中的深度；A
【解析】【解答】(1)分子的无规则运动又叫热运动，物体温度越高，分子的无规则运动越剧烈，扩散越快，所以热水中的墨水扩散的快，盛有热水的是B；(2)当把活塞迅速压下去时，活塞对空气做功，活塞的内能就会增大，空气的温度就会升高，达到硝化棉的燃烧点，硝化棉就燃烧起来，是通过做功的方式增加物体内能的；(3)小球释放前的重力势能越大，其做功本领越强，则小球陷入沙中的深度越深；由图知，A球陷入沙中的深度大，说明A球释放前的重力势能最大。
【分析】（1）温度越高，分子运动越剧烈；内能和温度有关；（2）压缩体积可以增大内能，是做功改变内能；（3）根据物体下落时陷入的深度，可以探究重力势能的大小。