2021-2022学年度人教版物理九年级全册第十四章内能的利用同步测试试题（含解析）

人教版物理九年级全册第十四章内能的利用同步测试
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、如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（　　）
A．飞轮惯性完成冲程的是甲、乙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙甲乙
C．丙图中气缸内气体温度会上升
D．飞轮转速3000r/min则该汽油机1s钟能做功25次
2、如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。此实验中，橡胶塞被推出时发生的能量转化与内燃机的四个冲程发生的能量转化相同的是（　　）
A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程
3、如图是热机四冲程工作原理的示意图，将内能转化为机械能的冲程是（　　）
A． B． C． D．
4、一台单缸四冲程柴油机转速为2400转/min，则柴油机1s内（　　）
A．完成40个冲程，做功40次 B．完成80个冲程，做功80次
C．完成80个冲程，做功20次 D．完成40个冲程，做功20次
5、生活中的热现象随处可见，下列说法不正确的是（　　）
A．端午节米棕飘香，说明分子不停做热运动
B．夏天洒水降温，是利用水蒸发吸热
C．柴油机在压缩冲程完成后，利用火花塞产生电火花点燃燃料
D．海边昼夜温差小，是因为海水的比热容大
6、如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，以下说法正确的是（　　）
A．它是柴油机的压缩冲程，将机械能转化成内能
B．它是汽油机的做功冲程，将内能转化成机械能
C．它是柴油机的做功冲程，将内能转化成机械能
D．它是汽油机的压缩冲程，将机械能转化成内能
7、下列说法正确的是（　　）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大
C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
8、图是单缸内燃机工作过程中气门与活塞位置关系图，在下列排列顺序中，符合四冲程内燃机工作循环顺序的是：（　　）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．丙、丁、乙、甲
9、如图是汽油机的某个冲程，下列说法错误的是（　　）
A．电火花塞点火是把电能转化为内能
B．活塞向下加速运动，是因为有气体对活塞做功
C．这个冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来相同
D．柴油机做功冲程不用点火是因为柴油不需要燃烧就可以放出热量
10、如图所示是家居装修的一种空气锤，它是利用压缩空气使活塞迅速推出，产生巨大压力，能将铁钉打入木板，甚至能将混凝土压碎。下列关于空气锤的使用，说法错误的是（　　）
A．压缩空气对外做功时，自身的内能会减小
B．空气被压缩时，密度增大，压强增大
C．木板可以被铁钉打入，说明力可以改变物体的形状
D．反复捶打，铁钉会发热，这与内燃机的做功冲程能量转化相同
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，将2kg的水倒掉一部分，剩下的水的比热容______（填“变大”、“变小”或“不变”）；水结冰后它的比热容将______（填“改变”或“不变”）；如果使用木炭给水加热，燃烧100g的木炭完全燃烧可以放出3.4×106J的热量，则木炭的热值为______J/kg。
2、如图所示，2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星。运载火箭的发动机属于热机的一种，燃料燃烧后通过______（选填“做功”或“热传递”），把内能转化为______能。
3、汽油机和柴油机在构造上的主要区别是：汽油机气缸顶部有火花塞，而柴油机气缸顶部是______ ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入气缸里的是______。
4、如图所示，某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L。满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V，已知汽油的密度为ρ，汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失。满负荷工作时，这种汽油机t时间内做功的次数是_______，汽油机把内能转化为机械能的效率是________%。
5、把两块表面很平且干净的铅压紧，两块铅就结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它拉开，这一现象说明______；给自行车打气时，打气筒会发热，这是通过______的方法使打气筒的内能增加；完全燃烧______kg酒精能产生1.5×107J的热量。（酒精的热值是3.0×107J/kg）
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、为保护环境，我国多个城市采用了氢燃料新能源公交车代替传统燃油公交车。若某氢能源公交车以150kW的恒定功率匀速行驶50min消耗了5kg的氢燃料。（q氢=1.4×108J/kg）求：
（1）完全燃烧5kg的氢燃料放出的热量；
（2）公交车行驶50min所做的功；
（3）公交车的热机效率。
2、运20飞机是我国研究制造的新一代大型运输机，具有航程远、载重大、飞行速度快、巡航高度高、低速性能佳等特点。它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，使发动机获得向前的动力。若运20飞机在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油5000kg。已知飞机发动机提供的机械功率是3×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg。试求在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）发动机推力所做的功是多少？
（3）发动机获得的水平推力F是多大？
（4）该飞机发动机的热机效率是多大？
3、汽车在行驶中由于路况和车速的不同，发动机（汽车的发动机实际上是一个热机）的实际功率也不同，通常情况下实际功率要小于它的最大功率。如表是某型号轿车的相关数据：
发动机最大功率 30kW
百公里油耗（100km/h匀速行驶） 6L（某标号汽油）
最大车速 170km/h
（某标号汽油的密度约为0.8×103 kg/m3，热值约为4.5×107 J/kg）
若该轿车以100km/h的速度匀速行驶，问：
（1）该轿车行驶1h消耗的汽油是多少千克？
（2）该轿车行驶1h消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少焦耳？
（3）该轿车发动机的效率是30%，发动机的实际功率是多少瓦？
4、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到40℃，求：
（1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q[水的比热容c水=4.2103J/(kg·℃)]；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
AB．甲图中两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，所以正确的排序是乙、丁、甲、丙；内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机车获得动力，内能转化为机械能，其它三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成，即依靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁；故AB错误；
C．丙图是排气冲程，汽缸内的气体向外传递热量，内能减小，温度降低，故C错误；
D．四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该飞轮1s转50圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转50圈，共25个工作循环，共100个冲程，共做功25次，故D正确。
故选D。
2、B
【详解】
用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾后，塞子被试管内水蒸气推出，即该过程中消耗水蒸气的内能（水蒸气的内能减少），瓶塞获得了机械能，这是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相同。故选B。
3、B
【详解】
内燃机的四个冲程中，将内能转化为机械能的冲程是做功冲程。
A．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A不符合题意；
B．两个气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故B符合题意；
C．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故C不符合题意；
D．两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D不符合题意。
故选B。
4、C
【详解】
单缸四冲程柴油机的飞轮转速是
2400r/min＝40r/s
所以此柴油机每秒钟飞轮转40圈，可完成20个工作循环，80个冲程，对外做20次功。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5、C
【详解】
A．端午粽子飘香，说明粽子的香味分子在做永不停息的无规则运动，故A正确，不符合题意；
B．炎热的夏天，往室内地面上洒水，水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度，故B正确，不符合题意；
C．柴油机压缩冲程结束时，喷油嘴喷出雾状柴油遇到高温的空气发生剧烈的燃烧，化学能转化为内能，故C错误，符合题意；
D．沿海地区和内陆地区相比，沿海地区水多，水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，冬暖夏凉，昼夜温差小，故D正确，不符合题意。
故选C。
6、B
【详解】
AC．由图可知，汽缸顶部有个火花塞，火花塞点火，是汽油机，故AC错误；
BD．图中的进、排气门都关闭，活塞向下运动，因此这是做功冲程，将内能转化为机械能，故B正确，D错误。
故选B。
7、B
【详解】
A．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量越多的热值越大；因题中燃料的质量未知、燃烧的情况未知，所以不能比较放出热量的多少，故A错误；
B．一块0℃的冰熔化成0℃的水，虽然温度不变，但是熔化过程中要吸收热量，所以内能增大，故B正确；
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C错误；
D．据热传递的定义可知，热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，故D错误。
故选B。
8、C
【详解】
四冲程内燃机工作循环顺序的是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，对应图中的乙、丁、甲、丙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9、D
【详解】
A．由图可知，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，电火花塞点火是把电能转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．做功冲程中，气体推动活塞向下加速运动，对活塞做功，故B正确，不符合题意；
C．烧水时水蒸气把壶盖顶起来，是内能转化为机械能，做功冲程中能量的转化是内能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．柴油机的点火方式是压燃式，柴油需要燃烧才可以放出热量，故D错误，符合题意。
故选D。
10、D
【详解】
A．压缩空气对外做功时，内能转化为机械能，自身的内能会减小，故A正确，不符合题意；
B．根据可知，一定质量的空气被压缩时，体积减小，密度增大，压强增大，故B正确，不符合题意；
C．铁钉被打入木板，木板的形状发生改变，说明力可以改变物体的形状，故C正确，不符合题意；
D．反复敲打铁钉会发热，是将机械能转化为内能的过程，内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故D错误，符合题意。
故选D。
二、填空题
1、不变改变3.4×107
【解析】
【详解】
[1][2]比热容是物质的一种特性，只与这种物质的种类及存在的状态有关，而与物质的质量无关，所以将2kg的水倒掉一半，比热容不变，仍为4.2×103J/(kg ℃)，水结冰后，状态改变，比热容将改变。
[3]木炭的热值
2、做功机械
【解析】
【详解】
[1][2]火箭利用燃料燃烧，燃料的化学能先转化为内能，然后通过做功的方式把内能转化为火箭的机械能。
3、喷油嘴空气
【解析】
【详解】
[1]汽油机和柴油机在构造上没有完全相同，主要区别是：汽油机气缸顶部有火花塞，而柴油机气缸顶部是喷油嘴。
[2]在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机只吸入空气。
4、
【解析】
【详解】
[1]每一个工作循环，四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，此时在t时间曲轴转动N圈，在t时间做功的次数。
[2]满负荷工作时做功冲程燃气的平均压力为pS，某单缸四冲程汽油机一次做的功为
t时间内汽油机做的有用功为
汽油机燃料燃烧释放的热量为
汽油机把内能转化为机械能的效率是
5、分子间存在引力做功0.5
【解析】
【详解】
[1]把两块表面很平且干净的铅压紧，两块铅就结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它拉开，这一现象说明分子之间存在引力。
[2]给自行车打气时，打气筒压缩空气做功以及和筒壁摩擦生热,打气筒会发热，这是通过做功的方法使打气筒的内能增加。
[3]由可得
三、计算题
1、（1）7×108J；（2）4.5×108J；（3）64.3%
【详解】
解：（1）由题意可知，完全燃烧5kg的氢燃料放出的热量为
Q放=q氢m=1.4×108J/kg×5kg=7×108J
（2）由题意可知，公交车的功率为
P=150kW=1.5×105W
行驶时间为
t=50min=3000s
则公交车行驶50min所做的功为
W=Pt=1.5×105W×3000s=4.5×108J
（3）由（1）（2）中可知，公交车的热机效率为
答：（1）完全燃烧5kg的氢燃料放出的热量为7×108J；
（2）公交车行驶50min所做的功为4.5×108J；
（3）公交车的热机效率为64.3%。
2、（1）2×1011J；（2）1.08×1011J；（3）1.5×105N；（4）54%
【详解】
解：（1）5000kg航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝5000kg×4×107J/kg＝2×1011J
（2）发动机推力所做的功
W＝Pt＝3×107W×1×3600s＝1.08×1011J
（3）飞机的速度是720km/h，飞机飞行1h，所通过的距离
s＝vt＝720km/h×1h＝720km＝7.2×105m
发动机获得的水平推力
（4）飞机发动机的热机效率
答：（1）5000kg航空煤油完全燃烧放出的热量是2×1011J；
（2）发动机推力所做的功是1.08×1011J；
（3）发动机获得的水平推力是1.5×105N；
（4）飞机发动机的热机效率是54%。
3、（1） 4.8kg；（2） 2.16×108 J；（3） 1.8×104 W
【详解】
解：（1）百公里消耗汽油的体积
由知道，该轿车行驶1h消耗的汽油质量
（2）汽车运行1h汽油完全燃烧放出的热量
（3）由知道，有用功
由 知道，发动机的实际功率
答：（1）该轿车行驶1h消耗的汽油是4.8kg；
（2）该轿车行驶1h消耗的汽油完全燃烧放出的热量是2.16×108 J；
（3）发动机的实际功率是。
4、（1）；（2）；（3）40%；（4）0.2kg
【详解】
解：（1）由题意可知，热水器中水的质量为100kg，水温从20℃升高到40℃，水的比热容c水=4.2103J/(kg·℃)，根据比热容公式可知，热水器中的水吸收的热量为
热水器中的水吸收的热量为。
（2）太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，热水器5小时内接收到的太阳能为
热水器5小时内接收的太阳能为。
（3）由（1）、（2）解析可知，热水器中的水吸收的热量为，热水器5小时内接收的太阳能为，则热水器的效率为
热水器的效率为40%。
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即
煤气的热值q=4.2107J/kg，由可知完全燃烧煤气的质量为
完全燃烧煤气的质量为0.2kg。
答：（1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q为；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E为；
（3）热水器的效率为40%；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.2kg煤气。