2021-2022学年度北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专题训练练习题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专题训练
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、为了比较不同物质的吸热能力，某同学选用两个规格相同的烧杯，加入初温相同、质量相同的水和食用油，选用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，选用两个相同的温度计测量水和食用油的温度，并配备了秒表用来计时，实验装置如图甲、乙所示。根据实验数据绘制水和食用油的温度随时间变化的图像如图丙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油温度变化相同
B．实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间长，所以吸热能力强
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强
2、已知铜的比热容是铅的比热容的3倍，质量相等、初温相等的的铜块和铅块，放出相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是（　　）
A．铜块向铅块传热 B．铅块向铜块传热
C．铜块和铅块没有热传递 D．无法确定
3、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度不变，内能可能变小
B．物体温度降低，它一定放出热量
C．升温较多的物体，吸收的热量多
D．物体内能增加，它一定吸收热量
4、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
5、在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（ ）
A．压缩冲程和做功冲程 B．吸气冲程和压缩冲程
C．吸气冲程和做功冲程 D．压缩冲程和排气冲程
6、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·℃)
7、起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的（　　）
A．动能增加，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能不变，机械能减小
8、下列说法正确的是(　　)
A．把-10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加
B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
C．用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量
D．我们不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
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
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、将一壶质量1.5kg、初温20℃的水烧开，水需要吸收的热量为　 　J；实际烧开此壶水，所提供的热量远大于此值，原因是　 　。取c水＝4.2×103J/[kg ℃]
2、如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较大机械能的是　 　（选填“1”或“2”）位置。
3、如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 　 　冲程，该冲程将 　 　转化为机械能。
4、可燃冰作为一种新型燃料。是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，可直接点燃，1m3可燃冰在常温常压下可释放160m3的天然气。根据以上信息可知，可燃冰是　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。1m3的可燃冰释放的天然气完全燃烧放出的热量为　 　J，若该热量全部被水吸收，可将　 　kg的水从10℃加热到90℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q =4.2×107J/m3，环境为标准大气压]
5、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”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖．其原理是以温度不高于60 ℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板，通过地面以热传递方式向室内供热的一种供暖方式(如图所示)．
（1）某房间一段时间内循环流动的水质量为1 000 kg，进水温度为55 ℃，出水温度为40 ℃．这段时间里水向外界放出多少热量　 　？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
（2）“水地暖”以水为媒介，是因为水的比热容较大，请具体说明为什么要利用这一特性　 　．
2、一个标有“220V，3000W”的家用电热水器，开启加热功能后正常工作1 h 10min，可将质量为60kg、温度为20℃的水加热到60℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。则：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）这段时间内该电热水器的效率是多少？
（3）水吸收的热量与完全燃烧多少m3的天然气放出的热量相当？（天然气的热值为4.2×107J/m3）
3、可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m2的天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍即6.72×109J/m3，求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气锅炉烧水时的效率；
（3）若换用可燃冰烧开这锅水，应使用多少m3可燃冰。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在“探究液体吸收的热量与液体种类的关系”实验中，某同学做了如下图实验：
（1）在两个相同的烧杯中，分别盛有　 　和初温相同的水和煤油，用两个完全相同的酒精灯分别对它们加热，使它们升高相同的温度，并记下所需的加热时间．
（2）实验中用相同的酒精灯加热是为了使水和煤油　 　．
（3）由图所示的是水和煤油升高相同温度时的实验情景，由此可得的实验结论是:质量相同的水和煤油，升高相同的温度，水比煤油吸收的热量　 　．
（4）根据实验数据画出两种液体的温度与加热时间图像，由图乙可知图像b对应的物质是　 　．
2、在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入　 　、（选填“质量”或“体积”）初温都相同的水和煤油；
（2）实验中选择相同规格的电加热器，目的是控制在相同时间内水和煤油　 　相同，再通过比较　 　的方法来完成探究实验的；
（3）根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图所示，则　 　的吸热能力更强，因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容　 　；（选填：“较大”或“较小”）
（4）由图象可得煤油的比热容为　 　 J/（kg ℃）。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】A．实验中选用相同电加热器，目的是保证水和食用油吸收的热量相同，A不符合题意；
B．实验中用加热时间表示水和食用油吸收热量的多少，B不符合题意；
C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需时间短，所以吸热能力弱，C不符合题意；
D．由图像可知，加热相同时间，水温度变化小，所以吸热能力强，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】探究物体的吸热能力时，相同的加热器，可以使物体在相同时间内吸收热量相同；当质量相同的物体吸收热量相同时，温度差越大，比热容越小。
2、【答案】A
【解析】【解答】根据 ，质量相同，放出热量相同，比热容越大，温度变化越小，初温相同，所以铜块放热后，温度较高，相互接触后，铜块向铅块传热。
故答案为：A。
【分析】在质量和放热相同时，比热容越大，温度变化越小；热传递时，热量从高温物体传向低温物体。
3、【答案】A
【解析】【解答】A．温度不变的物体，其内能可能变小，如水凝固的过程中温度不变，内能就减小，A符合题意；
B．当物体对外界做功时，也能使温度降低，B不符合题意；
C．物体吸收的热量除与温度升高有关外，还与物体的比热容和物体的质量有关，C不符合题意；
D．物体内能增加时，也可能是外界对它做功导致的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态有关；改变内能的方式有做功和热传递。
4、【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.
5、【答案】A
【解析】【解答】压缩冲程是机械能转化内能，做功冲程是内能转化为机械能。
故答案为：A。
【分析】根据压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。
6、【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。
7、【答案】B
【解析】【解答】起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的质量、速度没变，动能不变，高度变高，重力势能增加，机械能增加。
故答案为：B。
【分析】物体如果受到除重力里外其他的力，那么物体的机械能发生改变，除重力以外的力对物体做正功，物体的机械能增加。
8、【答案】A
【解析】【解答】A.把-10℃的冰放到0℃冰箱，冰要吸热，所以内能增加，故正确。
B.汽油机压缩冲程，机械能转化为内能，故错误。
C.锯条与木头摩擦生热，是做功改变内能，故错误。
D.是因为具有的内能大，热量不能说含有，故错误。
故答案为：A
【分析】有温差才会吸放热发生热传递，压缩冲程是机械能转化为内能，做功可以改变内能，热量是过程量，不能说含有。
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．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。
二、填空题
1、【答案】5.04×105；在实际烧开水时，壶要吸收热量，同时有热散失
【解析】【解答】水吸收的热量Q吸＝cm(t-t0)＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J
由于给水加热时，壶要吸收热量，同时有热散失，所以烧开这一壶水所需提供的热量要大于上面的计算结果。
【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；热传递中，存在能量损失。
2、【答案】增大；1
【解析】【解答】小球在上升过程中，距离地面的高度变大，故其重力势能增大。
因小球在弹跳过程中要克服摩擦力做功，会损失部分机械能，故小球在1位置具有较大的机械能。
【分析】质量一定时，重力势能和高度有关；由于运动中能量损失，总机械能在减小。
3、【答案】做功；内能
【解析】【解答】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
【分析】汽油机的气门关闭、活塞下行，是做功冲程；做功冲程将内能转化为机械能。
4、【答案】不可再生；6.72×109；2×104
【解析】【解答】由题知，可燃冰在短时间之内不可再生，所以可燃冰是不可再生能源。1m3可燃冰在常温常压下可释放出160m3的天然气，则完全燃烧160m3的天然气可放出的热量 天然气完全燃烧放出热量全部被水吸收，则有Q吸=Q放=6.72×109J
由 可得，这些热量可加热水的质量
【分析】像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；利用公式 和公式 即可计算出天然气燃烧释放的热量和水的质量。
5、【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。
三、计算题
1、【答案】（1）6.3×107 J
（2）由热量公式：Q＝cmΔt可知，由于水的比热容c较大，在温度变化量Δt一定时，相等质量的水释放的热量较多．
【解析】【解答】（1）水释放的热量：Q=cm（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg ℃）×1000kg×（55℃﹣40℃）
=6.3×107J；
（2）由热量公式：Q=cm△t可知，由于水的比热容较大，在温度变化量△t相同时，相等质量的水释放的热量较多．
答：（1）段时间里水向外界放出6.3×107J的热量；（2）水的比热容较大，在温度变化量△t一定时，相等质量的水释放的热量较多．
【分析】（1）根据比热容、支路和温度差，计算物体吸收的热量；（2）水的比热容较大，便于放热供暖。
2、【答案】（1）解：水吸收的热量Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(60℃-20℃)=1.008×107J
（2）正常工作时间t=1h10min=4200s
电流做的功为W电=Pt=3000W×4200s=1.26×107J
电热水器的效率为 80%
答：这段时间内该电热水器的效率是80%；
（3）由题意知Q气=Q水吸=1.008×107J
根据Q气=qV得天然气的体积
答：水吸收的热量与完全燃烧0.24m3的天然气放出的热量相当。
【解析】【分析】 (1)、已知水的质量和初温末温还有水的比热容的前提下，根据公式Q=cm（t-t0）求得吸收热量。
(2)、已知功率和时间，根据公式W=Pt 求得消耗电能，在根据公式求得效率。
(3)、已知天然气的热值和热量，根据公式求得天然气的体积。
3、【答案】（1）Q吸=cm（t末-t初）= 4.2×103J/(kg·℃) × 500kg ×（ 100℃ - 20℃ ）=1.68×108J
（2）Q放=qV= 4.2×107J/m3 × 12m2 =5.04×108J，。
（3）根据Q放=qV得，。
【解析】【分析】（1）根据Q吸=cm（t末-t初）进行计算。
（2）根据Q放=qV进行计算，根据进行计算。
（3）根据Q放=qV得，进行计算。
四、实验探究
1、【答案】（1）质量
（2）在相同时间内吸收的热量相同
（3）多
（4）水
【解析】【解答】(1) “探究液体吸收的热量与液体种类的关系”应控制无关变量相同，因此应在两个相同的烧杯中，分别盛装质量和温度都相同的水和煤油；(2)实验中用相同的酒精灯加热是为了使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同；(3)由图所示可知，质量相同的水和煤油升高相同温度时，水的加热时间长，煤油的加热时间短，由此可得的实验结论是：质量相同的水和煤油，升高相同的温度，水比煤油吸收的热量多；(4)通过分析实验现象可知，加热相同的时间，水升温慢，所以水的吸热能力更强。因此b对应的是水。
【分析】探究液体吸收的热量与液体种类的关系”应控制液体种类不同，其余变量相同，用相同的酒精灯加热是为了使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，质量相同的水和煤油升高相同温度时，水的加热时间长，煤油的加热时间短，所以水比煤油吸收的热量多，水的吸热能力更强.
2、【答案】（1）质量
（2）吸收的热量；升高的温度
（3）水；较大
（4）2.1×103
【解析】【解答】（1）比较物质吸热能力的两种方法：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。根据比较不同物质的吸热能力的两种方法，还要控制不同物质的质量相同，故在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油。
（2） 相同规格的电加热器，在相同时间内放出的热量相同，可以认为在相同时间内水和煤油吸收的热量相同，然后通过比较升高的温度（或“温度变化量”）的方法来完成探究实验， 升高的温度越少（或“温度变化量”越小）， 吸热能力越强。
（3）由图可知，在加热5min时间内，吸收的热量相同，水温升高20℃，而煤油的温度升高40℃，根据比较吸热能力的第2种方法，则水的吸热能力更强。
根据Q=cmΔt，质量相同的不同液体降低相同的温度，比热容大的液体放热多，因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容较大。
（4）根据c=，在质量和吸收热量相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故煤油的比热容为
即煤油的比热容为2.1×103J/（kg·℃）。
【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，这种方法叫转化法。
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）根据比较吸热能力的第2种方法分析水的吸热能力更强；根据Q=cm△t分析回答；
（3）质量和初始温度均相同的两种液体，加热5分钟，分别求出水和煤油升高的温度，根据Q=cm△t可知，在质量和吸热相同的情况下，比热容c与△t成反比，求出煤油的比热容。