2021-2022学年度北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项训练试卷（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、关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（　　）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能
C．在做功冲程，内能转化为机械能
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
2、质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们吸收的热量（　　）
A．初温不知，无法判断 B．一样多
C．热水吸收的热量多 D．冷水吸收的热量多
3、下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　）
A．刀具在砂轮上磨得发烫
B．快速弯折铁条，铁条弯折处变热
C．两手互相摩擦时手发热
D．公园中的石凳被太阳晒热
4、如图装置，用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上，两试管装有质量相同的不同种液体，温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触，传感器通过数据采集线与计算机相连接，在计算机上得到的实验图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲的比热容比乙大
B．同时加热相同时间，甲吸收热量多
C．甲、乙升高相同的温度，甲吸收热量多
D．乙吸热升温比甲慢
5、有甲、乙两个完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，如图所示。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．抛出时刻，甲球比乙球的动能小
B．抛出时刻，甲球比乙球的重力势能小
C．落地时甲的机械能等于乙的机械能
D．落地时甲的机械能小于乙的机械能
6、用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体加热，加热过程中，温度随时间变化的图像如图所示，从图中看出（　　）
A．液体A的比热容大 B．两种液体的比热容相等
C．液体B的比热容大 D．无法比较
7、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
8、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。
9、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
10、 “五一”黄金周，小明同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水．小明同学提出了以下几种看法：
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏
②下山过程中，机械能不变
③下山过程中，重力对汽车不做功
④刹车过程中有部分机械能转化为内能
你认为这些看法中符合实际的是（　　）
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
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、如图所示，试管里装有适量的水、用软木塞轻轻塞住，点燃酒精灯加热，达到沸点后开始沸腾，水沸腾一段时间后，会观察到软木塞被弹出，此过程中能量转化情况为　 　。
2、冬天在室外用双手互相摩擦或者用嘴对着手呵气均可使手发热，前者是通过　 　的方式增加了手的内能；后者是通过　 　的方式增加了手的内能
3、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]
4、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”）。
5、搓手能使手掌发热，这是通过　 　的方式改变了它的内能。放在热水中的手很快变得暖和，这是通过　 　的方式改变了它的内能，手的内能　 　（选填“减少”“不变”或“增加”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某家庭需要将50 kg的水从20℃加热到60℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8 kg的煤气。水的比热容是4.2 ×10 3 J／(kg·℃)，煤气的热值是4.2 × 10 7 J／kg。求：
（1）水吸收的热量是多少
（2）煤气完全燃烧放出的热量是多少
（3）煤气灶烧水的效率是多少
2、2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢＝4.2×107J/（kg ℃）；q氢＝1.4×108J/kg）求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间．
3、对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，也是生态环保的需要。学校物理兴趣小组调研发现，垃圾被分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，剩下的垃圾可用来燃烧发电。经实践检测，每完全燃烧 生活垃圾所产生的热量可转化的电能 为 ，整个发电过程中能量的转化效率为 。
（1）求用来燃烧发电的生活垃圾的热值q；
（2）若将完全燃烧 生活垃圾所产生的热量用来烧水，其中 的热量被水吸收，则1个标准大气压下可烧开多少吨 的冷水？[ ]
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、小虎用两个完全相同的电加热器分别对初温均为20℃的a、b两种液体加热（ma＜mb），如图丙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。
（1）t1时刻，a液体分子运动剧烈程度　 　b液体分子运动剧烈程度；
（2）当加热到t2时刻，a液体吸收的热量　 　b液体吸收的热量；
（3）a液体的比热容　 　b液体的比热容。（以上均选填“大于”、“等于”或“小于”）
2、为了比较水和煤油的吸热能力，小明同学用两个相同的装置做了如图甲所示的实验
（1）在两个相同的烧杯中应加入初温度相同、　 　相同的a和b；
（2）本实验中运用了控制变量法之外，还运用了　 　；
（3）a和b温度随加热时间变化如图乙所示，可以发现a的温度比b的温度升高得　 　（选填“快”或“慢”），这表明　 　（选填“a”或“b”）吸热本领更强；
（4）实验中，可以通过　 　（选填“升高的温度”或“加热时间”）来比较两种液体吸收热量的多少；
（5）为了完成本实验，实验中除了温度计之外还需要的测量仪器　 　和　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A．在汽油机的吸气冲程中，吸入气缸内的是空气和汽油的混合物，A不符合题意；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的混合气体，对混合气体做功，将机械能转化为内能，B不符合题意；
C．在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，C符合题意；
D．在汽油机的排气冲程中，进气门关闭和排气门打开，D不符合题意。
故答案为：C。
【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。
2、【答案】B
【解析】【解答】比热容表示物体吸热或放热的能力的强弱。比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们的比热容相同，吸收的热量一样多。
故答案为：B。
【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算吸收热量的多少。
3、【答案】D
【解析】【解答】A．刀具在砂轮上磨得发烫是通过做功的方式提高内能的，A不符合题意；
B．快速弯折铁条，铁条弯折处变热是通过做功的方式改变内能的，B不符合题意；
C．两手互相摩擦时手发热是通过做功改变内能的，C不符合题意；
D．公园中的石凳被太阳晒热是通过热传递改变石凳内能的，D符合题意。
故答案为：D。
【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。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知加热相同时间后甲的温度升高较大，则根据吸热公式 可知甲的比热容比乙小，A不符合题意；
B．实验中采用同一套加热装置，同时加热相同时间时二者吸收热量一样多，B不符合题意；
C．根据吸热公式 可知，甲、乙升高相同的温度时，甲吸收热量少，C不符合题意；
D．根据吸热公式 可知，对二者进行加热时，乙升温比甲慢，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据温度时间图像，判断不同物体升温快慢情况；质量和吸收热量相同时，温度变化越大，比热容越小。
5、【答案】C
【解析】【解答】AB．甲、乙的质量相同，并且在抛出时的速度及所处的高度相等，所以它们的动能和重力势能相等，AB不符合题意；
CD．若不计空气阻力，机械能守恒，落地时甲的机械能等于乙的机械能，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能量在转化过程中，总量保持不变。
6、【答案】C
【解析】【解答】根据可知，质量相同时，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的较少，比热容小的，温度升高的多。根据题意，两种液体质量相等，使用完全相同的电加热器加热两分钟，两种液体吸收的热量相等，从图像中可以看出，A液体温度升高的较多，液体B的较少，所以液体A的比热容较小，B的比热容较大。
故答案为：C。
【分析】结合图像，利用分析计算。
7、【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。
8、【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。
9、【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。
10、【答案】B
【解析】【解答】喷水的目的是防止车闸因温度过高而损坏，故用水来降温，正确；下山过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，此时要克服摩擦力做功，机械能一部分转化成内能，所以机械能改变；下山过程，重力方向竖直向下，在重力方向上移动距离，所以重力做功；刹车过程中有部分机械能转化为内能，正确；
故答案为：B．
【分析】温度不同的物体间通过热传递改变内能；物体间摩擦时通过做功改变内能；物体的高度减小时，重力势能减小；物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
二、填空题
1、【答案】内能转化为机械能
【解析】【解答】水沸腾一段时间后观察到软木塞被弹出，此时水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能。
【分析】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。
2、【答案】做功；热传递
【解析】【解答】冬天在室外用双手互相摩擦是通过做功的方式增加了手的内能；
用嘴对着手呵气均可使手发热，是通过热传递的方式增加了手的内能；
故答案为：做功，热传递．
【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.
3、【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。
4、【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。
5、【答案】做功；热传递；增加
【解析】【解答】改变内能的方式有两种：做功、热传递。搓手是做功的方式改变手的内能；把手放到热水里，手的内能增加，是热传递的方式改变了手的内能。
【分析】改变物体的内能有两种方式，一种是做功，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，第二种是热传递，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加。
三、计算题
1、【答案】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J；
答：水吸收的热量为8.4×106J；
（2）煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J；
答：0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J；
（3）煤气灶烧水的效率：
答：煤气灶烧水的效率为25%。
【解析】【分析】（1）已知水的质量、比热容、初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）知道煤气的质量和煤气的热值，利用Q放=mq计算煤气完全燃烧放出的热量；
（3）利用效率公式求燃气灶烧水的效率。
2、【答案】（1）解：0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
（2）解：水吸收的热量： ，
由 得水升高温度：
（3）解：公交车所做的功： ，
由 得公交车行驶时间：
【解析】【分析】（1）结合氢气的质量，利用热值公式求解氢气释放的热量；
（2）结合水的质量和吸收的热量，利用比热容公式求解水温度的变化量；
（3）结合氢气释放的热量和发动机的功率，两者相除即为工作时间。
3、【答案】（1）解：由题意可得， 、 ，联立可得生活垃圾的热值
答：用来燃烧发电的生活垃圾的热值是
（2）解：完全燃烧 生活垃圾产生的热量
被水吸收的热量
由 得，可烧开水的质量为
答：若将完全燃烧 生活垃圾所产生的热量用来烧水，可烧开3.75吨 的冷水。
【解析】【分析】（1）利用产生的电能除以效率即为燃料燃料燃烧产生的热量，利用热量除以燃料的质量即为燃料的热值；
（2）结合水吸收到的热量和升高的温度求解水的质量即可。
四、实验探究
1、【答案】（1）大于
（2）等于
（3）大于
【解析】【解答】(1)在t1时刻，a液体的温度高于b液体的温度，A液体分子运动剧烈程度大于b液体分子运动剧烈程度。(2)当加热到t2时刻，加热的时间相同，用两个完全相同的电加热器，A液体吸收的热量等于b液体吸收的热量。(3)由图可知，在b液体温度不变前的时间段，ab变化图象是重合的，即ab吸收相同的热量，升高相同的温度，由于a的质量小于b的质量，根据Q＝cmΔt可知，当质量和吸收的热量相同时，质量大的比热容小，所以a的比热容大于b的比热容。
【分析】（1）物体的温度越高，分子运动越剧烈；（2）利用相同加热器，加热相同时间，物体吸收的热量相同；（3）物体吸收的热量和温度差相同时，质量越小，比热容越大。
2、【答案】（1）质量
（2）转换法
（3）快；b
（4）加热时间
（5）天平；秒表
【解析】【解答】（1）要比较a和b的吸热能力，根据控制变量法，要控制a和b的初温相同、质量相同，故在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的a和b。
（2）我们使用相同的加热装置通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这种方法叫转换法。
（3）取加热时间相同，则a与b吸收的热量相等，a的温度比b的温度升高得快，这表明b吸热本领更强。
（4）用相同的装置加热，加热相同的时间，放出的热量就是相等的，a和b吸收的热量也就是相等的，所以物质吸热的多少是通过加热时间来反映的
（5）探究物质的吸热或放热规律时应控制物质的质量是相同的，所以需要用天平称量物体的质量。
物质的加热时间相同，吸收的热量相同，所以需要用秒表记录加热的时间。
【分析】（1）根据控制变量法分析解答，要比较a和b的吸热能力，，要控制a和b的初温相同、质量相同，故在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的a和b。
（2）我们使用相同的酒精灯（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法。
（3）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。
（4）实验中需要测量液体的质量和吸热的时间，据此判断出需要的测量工具。