2021-2022学年度人教版物理九年级全册第十四章内能的利用综合训练试卷（含答案解析）

人教版物理九年级全册第十四章内能的利用综合训练
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、下列说法正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
B．“钻木取火”是通过热传递的方式改变物体的内能
C．日常生活中使燃料燃烧更充分，可以增大热值
D．海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的小得多
2、下列措施不能提高热机效率的是（　　）
A．将热机全部换为电动机
B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损夫
3、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
4、如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（　　）
A．该冲程是压缩冲程
B．该冲程内能转化为机械能
C．这种汽车对环境没有污染
D．此发动机的效率可达90%
5、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
6、2021年10月16日，中国在酒泉卫星发射中心升空的神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，发射取得圆满成功，下列说法正确的是（ ）
A．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能
B．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大
C．燃料的质量越大，热值越大
D．火箭发动机的效率可以达到100%
7、如图所示，是我国载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（　　）
A．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大
B．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
C．火箭点火升空过程中是由内能转化为机械能
D．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
8、据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（　　）
A．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
B．如果没有能量补充，装置最终会停下
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置可以实现
9、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
10、下列关于热机说法正确的是（ ）
A．热机是利用热量做功的机械 B．吊车上使用的滑轮组是一种热机
C．热机是将内能转化为机械能的机械 D．随着技术的进步，热机的效率能达到100%
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、抚松县小区的液化气逐渐入户，液化气的热值取4.2×107J/kg，若一月内燃烧10kg的液化气，则液化气全部完全燃烧放出的热量是______J，若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把______kg的水从20℃加热至沸腾[c水=4.2×103J/(kg·℃)]。
2、一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，则此时这台汽油机活塞1s对外做功___________次。完全燃烧2kg汽油放出的热量是___________J（）。
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、2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功，成为全球第一个实现在海域可燃冰试开釆中获得连续稳定产气的国家。可燃冰的主要成分是甲烷，燃烧后几乎没有污染，是一种绿色的新型能源。根据测算，1立方米可燃冰可以分解释放出约160立方米的天然气。不考虑热量损失，100升可燃冰完全燃烧释放的能量约______J，可以使约______kg的水温度从20℃升高到100℃（q天然气=3.36×107J/m3）
5、 “页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，因其___________（选填“比热容”或“热值”）较大，被誉为未来的能源“明星”；完全燃烧0.1m3天然气可放出___________J的热量。（q天然气=3.2×107J/m3）
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、小明用酒精炉将一壶质量为2kg、温度为40℃的水加热至90℃，水吸收的热量是多少J？若这一过程中酒精完全燃烧了0.02kg的酒精，求该过程酒精炉的加热效率[q酒精=3.0×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃）]。
2、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）这些煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
3、把420克100℃的铁块投入225克的水中，混合后的温度是30℃。求：
（1）若铁的比热容为0.45×103J/（kg ℃），则铁块放出的热量是多少？
（2）若铁块放出的热量全部被水吸收，则水的温度升高了多少？
4、天然气是一种清洁、高效能源，在1个标准大气压下，小宇用效率为40%的燃气灶给一锅初温为20℃的水加热至沸腾，完全燃烧了0.06m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（ kg·℃），天然气的热值为4.2×107J/m3.求：
（1）水吸收的热量；
（2）这锅水的质量。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高；使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，可以提高热机效率，故A正确；
B．“钻木取火”是将机械能转化为内能，因此是通过做功的方式改变物体的内能，故B错误；
C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分等因素无关，故C错误；
D．由可知，质量相同的水和沙石吸收或放出相同的热量，水的温度变化得小，是因为水的比热容比沙石的大得多，故D错误。
故选A。
2、A
【详解】
热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高，因此减少热机内部各部件间的摩擦、使燃料充分燃烧和减少能量的损失都可以提高燃料的利用率，提高热机效率，将热机全部换为电动机不能提高热机效率。
故选A。
3、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。
4、A
【详解】
AB．如图该冲程两气门关闭，活塞向上运动，对体气进行压缩做功，将机械能转为内能，所以属于压缩冲程，故A正确，B错误；
C．这种汽车属于内燃机，燃料为汽油，燃烧后尾气排放的主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等，对环境有较大的污染，故C错误；
D．汽油机的工作的过程中，机械摩擦、尾气等会损失大量的能量，所以效率最高一般只有30~40%，故D错误。
故选B。
5、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。
6、B
【详解】
A．火箭点火加速升空时，燃料燃烧产生大量高温高压的气体，推动火箭向上运动，是内能转化为机械能，故A错误；
B．氢在常见燃料中热值较大，等质量的氢完全燃烧所放出的热比其它燃料要多得多，所以火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，故B正确；
C．燃料的热值只与燃料的种类有关，与质量、是否完全燃烧等无关，故C错误；
D．火箭发动机属于内燃机，使用过程中一定存在燃料无法完全燃烧、废气带走一部分热量等能量损失，效率不可能达到100%。故D错误。
故选B。
7、C
【详解】
A．燃气对外做功，温度降低，内能减小，故A错误；
B．燃气温度高，周围低温的空气吸热，内能增大，温度升高，温度越高分子运动越剧烈，故B错误；
C．火箭升空消耗燃料产生高温高压的气体，推动火箭向上加速运动，内能转化为机械能，故C正确；
D．白气是小水滴，是由水池里的水先吸热汽化再上升后遇冷液化形成的，故D错误。
故选C。
8、B
【详解】
A．能量守恒定律规定，能量既不可能凭空产生，也不会凭空消失，一切能量都是守恒的，发电技术没有突破了能量守恒定律，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，如果没有能量补充，装置不可能凭空产生能量，装置没有能量，最终会停下，故B正确；
C．根据能量守恒定律，没有能量补充，装置就不能转动了，故C错误；
D．不靠任何能量补充，1度电的能量不可能会凭空增加，1度电不可变为10度电的装置，故D错误。
故选B。
9、C
【详解】
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确；
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。
故选C。
10、C
【详解】
AC．热机是将内能转化为机械能的机械，故A错误，C正确；
B．滑轮组是一种为了省力而使用的简单机械，并不需要使用内能，所以滑轮组不是热机，故B错误；
D．使用任何机械都不可避免的产生额外功，所以使用任何机械的效率都不能达到100%，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、500
【解析】
【详解】
[1]液化气全部完全燃烧放出的热量
Q放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J
[2]水吸收的热量
Q吸=Q放η=4.2×108J×40%=1.68×108J
在标准大气压下水的沸点是100℃，水的质量
2、30
【解析】
【详解】
[1]飞轮转速为3600转/分，则1s内飞轮转动60转；汽油机工作时每四个冲程飞轮转2转，做功1次，因此这台汽油机活塞1s对外做功30次。
[2]完全燃烧2kg汽油放出的热量是
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、5.376×1081600
【解析】
【详解】
[1]由题意可知，1m3可燃冰可以分解释放出约160m3的天然气
故100L的可燃冰可以分解释放出的天然气的体积为
16m3的天然气完全燃烧放出的热量为
即100L可燃冰完全燃烧释放的能量为5.376×108J。
[2]不考虑热量损失，水吸收的热量为
由可得加热的水的质量为
5、热值3.2×106
【解析】
【详解】
[1]页岩气的热值比较大。
[2]完全燃烧0.1m3页岩气可放出的热量
Q放=Vq=0.1m3×3.2×107J/m3=3.2×106J
三、计算题
1、4.2×105J，70%
【详解】
解：由题意可知，水温度升高吸收的热量为
由题意可知，酒精完全燃烧释放的热量为
故该过程酒精炉的加热效率为
答：水吸收的热量是4.2×105J，该过程酒精炉的加热效率是70%。
2、（1）6×106J；（2）2.52×106J；（3）42%
【详解】
解：（1）煤完全燃烧产生的热量
Q放＝mq＝0.2kg×3×107J/kg＝6×106J
（2）由图知道，经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃，则水吸收的热量
Q吸＝cm'（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×106J
（3）煤炉烧水时的热效率
答：（1）这些煤完全燃烧产生的热量为6×106J；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率为42%。
3、（1）1.323×104J；（2）14℃
【详解】
（1）铁块放出的热量
Q放=c铁m铁（t0铁﹣t）=0.45×103J/（kg ℃）×0.42kg×（100℃﹣30℃）=1.323×104J
（2）由题知，铁块放出的热量全部被水吸收，即
Q吸=Q放=1.323×104J
由Q吸=cm（t﹣t0）可得水的温度升高值
答：（1）铁块放出的热量是1.323×104J。
（2）水的温度升高了14℃。
4、（1）1.008×106J；（2）3kg
【详解】
（1）天然气完全燃烧放出热量
Q放=qV=4.2×107J/m3×0.06m3=2.52×106J
水吸收热量
Q吸=40%Q放=40%×2.52×106J=1.008×106J
（2）由知道
答：（1）水吸收的热量1.008×106J；
（2）这锅水的质量3kg。