2021-2022学年度北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化定向训练试题（Word版含详解）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化定向训练
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、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．一个物体内能越多，它含有的热量越多
B．同一物体，温度越高内能越大
C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
D．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
2、如图所示，光滑桌面上一小球被弹出后，经过A点水平运动到 B点，然后落到地面弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，其中 D、E 是同一高度的两点。则小球 （　　）
A．从A点到B点的过程中速度增大
B．在D点速度大于在E点速度
C．从C点到D点重力势能转化为动能
D．在D点的机械能等于E点的机械能
3、2021年汕头亚洲青年运动会，于2021年11月20日至28日在中国汕头举行。下列有关项目比赛现象中说法正确的是（　　）
A．射到球门框架上的足球被反弹出去说明力能改变物体的形状
B．足球守门员戴着防滑手套是为了减小摩擦
C．打羽毛球时，羽毛球在空中上升过程中，重力势能增加，机械能增加
D．跳远运动员起跳前要助跑一段距离是为了利用惯性
4、下列关于内能、热量和温度的说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体内能增大，温度一定升高
C．物体温度升高，一定吸收了热量
D．物体温度升高，内能一定增大
5、如图所示，是小球下落后压弹簧的示意图，a点是小球下落的最高点，b点是弹簧自然伸长点，c点是弹力与重力相等的点，d点是弹簧压缩后的最低点。以下说法正确的是（　　）
A．a点的动能最大 B．b点的重力势能最大
C．c点为动能最大 D．d点为弹性势能为零
6、下列事例中，能表示能量转化或转移具有方向性的事例是（　　）
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分转化为电能
7、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
8、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
9、关于热和能，下列说法中正确的是（　　）
A．热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大
C．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能
D．物体内能增加，一定是外界对物体做了功
10、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。
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、如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。该实验中所探究物体的动能是指　 　（小球/木块）的动能；物体的速度是指小球从斜面上由静止滚下与木块即将碰撞时的速度，它是通过　 　（高度/质量）来改变的；根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，木块被撞得越远，此现象表明质量一定时，　 　越大，动能越大。
2、在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是　 　图所示的演示实验； 汽油机利用内能来做功的冲程是　 　图。

3、用煤气灶把2kg、初温为20℃的水加热到70℃，消耗了20g煤气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.0×107J/kg，则水吸收的热量为　 　J，煤气灶烧水的效率为　 　。
4、四冲程汽油机的　 　冲程使汽车获得动力，在这个过程中把　 　转化为机械能。一辆汽车每年平均消耗汽油2.5t，这些油完全燃烧放出　 　J的热量。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
5、如图所示，在“让铅笔杆热起来”活动中，铅笔杆温度升高，该过程中铅笔杆的内能　 　；如果你没有看见内能改变的过程，就无法确定内能是通过哪种方式来改变的，其原因是　 　。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、燃气灶烧水时，把质量为2.0kg、初温为20℃的水加热到70℃，共燃烧了0.0lm3天然气（假设天然气完全燃烧）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为8.4×107J/m3，求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
2、如图所示有一款大鼻子校车满载时总重为2×105N，最大功率为80kW，若以最大功率匀速行驶的效率为40%，百公里耗油量为25L，已知柴油热值为4×107J/L。试求：
（1）校车以最大功率行驶时所受的阻力；
（2）校车以最大功率行驶时的速度。
3、某太阳能热水器装有100kg, 20℃的冷水，经过一天，水温升高到60℃，若用效率为20%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要2kg的燃气.求:
（1）水吸收的热量;
（2）燃气的热值.
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图甲所示是“比较不同物质吸热能力特点”的实验装置。
（1）加热过程中，水和煤油吸热的多少是通过　 　来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”），这种物理研究方法叫　 　；
（2）关于该实验的变量控制，下列要求中正确的是______（填字母）；
A．采用相同的加热方法
B．可以使用不相同的烧杯
C．水和煤油的初温一定相等
D．烧杯中分别装入相同体积的水和煤油
（3）根据图象，给水和煤油加热相同的时间时，　 　升高的温度高一些；要使水和煤油升高相同的温度，应给　 　加热更长的时间，这说明　 　的吸热能力强些；
（4）根据图像，可知水的比热容与煤油的比热容的比值是　 　。
2、 “水与食用油”是生活中不可缺少的食品。小红在学习了比热容的知识后，猜想水的吸热本领比食用油的吸热本领大，为了验证这一结论，他设计了如下探究实验：
（1）取两个相同的试管，分别装入　 　相等、初温相同的水和食用油；
（2）将两支相同的温度计分别正确地插入盛有水和食用油的两个试管内，并将实验装置固定在铁架台上，如图甲所示。打开加热开关，对盛有水和食用油的试管进行加热，实验过程中，其中一支温度计的示数如图乙所示，其读数是　 　℃；
（3）小红根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图丙所示，通过分析可知，在相同时间内　 　的温度变化大，可得出　 　的吸热本领大。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．热量是出现在热传递过程中的一个过程量，不能说物体含有热量，可以说吸收或放出热量，A不符合题意；
B．同一物体，温度越高，分子无规则运动越快，分子动能越大，内能越大，B符合题意；
C．物体内能增加，有可能是从外界吸收了热量，即通过热传递改变内能，也有可能是外界对物体做功，C不符合题意；
D．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，内能大的物体的温度不一定高，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；温度指物体的冷热程度；热量是指在热传递过程中内能改变的多少。
2、【答案】B
【解析】【解答】A．桌面光滑，因此从A点到B点的过程中速度不变，做匀速直线运动，A不符合题意；
B．从运动轨迹来看，机械能不守恒，D点的机械能大于E点的机械能，而DE等高，重力势能相同，因此D点动能大于E点动能，因此在D点速度大于在E点速度，B符合题意；
C．从C点到D点，高度增加，速度减小，动能转化为重力势能，C不符合题意；
D．从运动轨迹来看，机械能不守恒，运动过程中存在阻力，在D点的机械能大于E点的机械能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】小球在运动的过程中受到阻力，机械能减小；小球在下落过程中位置不断变低，重力势能减小，速度越来越快，动能不断增加。
3、【答案】D
【解析】【解答】A、足球被反弹出去说明了力可以改变物体的运动状态，故A说法错误；
B、守门员戴着防滑手套是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B说法错误；
C、羽毛球在空中上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增加，上升过程中受到空气阻力，所以机械能减小，故C说法错误；
D、跳远起跳前助跑一段距离的目的是为了获得一个向前的速度，利用惯性使自己跳得更远，故D说法正确；
故答案为：D。
【分析】（1）速度大小和运动方向发生改变说明物体的运动状态发生了改变；
（2）增大摩擦力的方法：增大压力或增大接触面的粗糙程度；
（3）重力势能与质量和高度有关，在不计空气阻力和摩擦时，机械能守恒；
（3）跳远时助跑是利用了惯性。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．物体吸收热量的同时，可能在对外做功，所以内能不一定增加，A不符合题意；
B．晶体熔化过程中内能增大，但温度不变，B不符合题意；
C．也可以通过对物体做功，使它温度升高，C不符合题意；
D．内能包括分子动能和分子势能两部分，物体的温度升高，分子动能增加，所以内能一定增加，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关，做功和热传递可以改变内能。
5、【答案】C
【解析】【解答】A．a点处小球刚开始向下运动，速度很小，动能较小，A不符合题意；
B．a点高度大于b点，a点重力势能大于b点重力势能，B不符合题意；
C．c点是弹力与重力相等的点，此时小球所受合力为0，速度最大，动能最大，C符合题意；
D．d点是弹簧压缩后的最低点，形变程度最大，弹性势能最大，D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。
6、【答案】B
【解析】【解答】A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，A不符合题意；
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，B符合题意；
C．动能可以和重力势能相互转化，说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，C不符合题意；
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】能量转移具有方向性。
7、【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。
8、【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。
9、【答案】B
【解析】【解答】A．热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体，而不是温度，A不符合题意；
B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，不断吸热，温度不变，但是内能变大，B符合题意；
C．内燃机的压缩冲程，压缩气体，对气体做功，主要通过做功增加了汽缸内物质的内能，C不符合题意；
D．物体内能增加，不一定是外界对物体做了功，可以是从外界吸收了热量，D不符合题意。
故答案为：B。
【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。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。
10、【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。
二、填空题
1、【答案】小球；高度；速度
【解析】【解答】能量的大小可以通过做功的多少度量，实验中通过观察木块被推行的距离大小来判断小球动能的大小，利用了转换法。
重力势能与质量和高度有关。小球从高处滚下时重力势能转化为动能，同一物体位置越高，重力势能越大，滚下时在水平面上转化成的动能越大，速度越大。
根据实验发现小球从斜面高处滚下，高度越大，速度越大；木块被撞得越远，说明物体的动能越大。所以，此现象表明质量一定时，速度越大，动能越大。
【分析】物体下落时，通过木块移动，下落的物体具有动能；改变下落的高度，可以改变物体运动的速度；质量一定时，速度越大，动能越大。
2、【答案】乙；丙
【解析】【解答】压缩冲程是机械能转化为内能，乙图是将机械能转化为内能，是手压缩空气。所以是乙图。利用内能做功的冲程，是做功冲程，火花塞有火花，所以是丙图。
故答案为：乙；丙；
【分析】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。
3、【答案】4.2×105；52.5%
【解析】【解答】水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(70℃-20℃)=4.2×105J20g煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq=20×10-3kg×4.0×107J/kg=8×105J
燃气灶烧水的效率η= =52.5%
【分析】根据比热容、质量和温度差，计算物体吸收热量的多少，根据热值和质量的乘积计算热量；结合吸收的热量和放出的热量的比值计算热效率。
4、【答案】做功；内能；1.15×1011
【解析】【解答】（1）四冲程汽油机的做功冲程使汽车获得动力，在这个过程中把内能转化为机械能；
（2）这些汽油完全燃烧放出热量：Q=qm= 4.6×107J/kg ×2.5×103kg=1.15×1011J。
【分析】（1）在四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；
（2）根据公式Q=qm计算汽油放出的热量。
5、【答案】增大；做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的
【解析】【解答】温度是影响内能大小的因素，铅笔杆温度升高，内能增大。做功与热传递都可以改变物体的内能，如果没有看到内能改变的过程，单凭铅笔杆温度的升高，不能判断出具体的方法，因为做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的。
【分析】通过对物体摩擦使内能增大，是做功改变内能。
三、计算题
1、【答案】（1）解：水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2.0kg×(70℃﹣20℃)＝4.2×105J；
答：水吸收的热量为4.2×105J；
（2）解：0.01m3天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.01m3×8.4×107J/m3＝8.4×105J；
答：天然气完全燃烧放出的热量为8.4×105J；
（3）解：燃气灶烧水的效率：η＝ ×100%＝50%。
答：燃气灶烧水的效率50%。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）结合天然气的质量，利用热值公式求解天然气释放的热量；
（3）利用水吸收的热量除以油燃烧释放的热量即为燃气灶的效率。
2、【答案】（1）解：25L柴油完全燃烧放出的热量为
柴油机对外所做的机械功为
100公里校车所走的路程为
100公里=1×105m
柴油机的牵引力为
因为汽车做匀速直线运动，所以校车以最大功率匀速行驶时所受的阻力为
答：校车以最大功率行驶时所受的阻力为4000N；
（2）解：校车以最大功率行驶时的速度为
答：校车以最大功率行驶时的速度为20m/s。
【解析】【分析】（1）根据燃料的体积和热值的乘积计算热量，利用热机效率计算做的有用功，根据功和路程计算牵引力和摩擦力；
（2）根据功率和力计算速度大小。
3、【答案】（1）解：水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×107J
答：水吸收的热量为8.4 107J
（2）解：燃气完全燃烧放出的热量：Q= = =8.4 107J；
燃气的热值：q= = =4.2 107J/kg
答：燃气的热值为4.2 107J/kg
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度变化量，利用比热容公式求求解水吸收的热量；
（2）结合水吸收的热量，利用热值公式求解燃气的热值即可。
四、实验探究
1、【答案】（1）加热时间；转换法
（2）A
（3）煤油；水；水
（4）2：1
【解析】【解答】(1)实验中采用相同加热装置，则加热过程中，水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映的，这种物理研究方法叫转换法，将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量。(2)关于该实验的变量控制，需要采用相同的加热方法、使用相同的烧杯，控制水和煤油的质量、初温相等，A符合题意。(3)根据图象，给水和煤油加热相同的时间时，煤油升高的温度高一些，说明煤油的比热容较小；要使水和煤油升高相同的温度，应给水加热更长的时间，说明水的吸热能力强些。(4)根据图像，加热4min时
可知水的比热容与煤油的比热容的比值是
【分析】（1）相同加热器，加热时间相同，吸收热量相同；（2）为使吸收热量相同，要采用相同的加热方法；（3）质量和吸收热量相同时，温度变化越大，比热容越小；质量和温度变化相同时，比热容越大，吸收热量越多；（4）根据质量和热量关系，结合温度关系，计算比热容关系。
2、【答案】（1）质量
（2）67
（3）食用油；水
【解析】【解答】（1）为了探究水的吸热本领比食用油的吸热本领大，取两个相同的试管，根据控制变量的要求，分别装入质量相等、初温相同的水和食用油。
（2）温度计的分度值为1℃，示数如图乙所示，其读数是67℃ 。
（3）小红根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图丙所示，通过图像可知，在相同时间内吸收相同的热量，食用油的温度变化大，根据 可得出水的比热容大，即水的吸热本领大。
【分析】（1）探究不同物质的吸放热能力，需要控制他们的质量、初始温度相同；
（2）通过观察温度计明确温度计的量程和分度值，再进行读数；
（3）得到的结论：相同质量的物体上升或下降相同的温度，比热容大的物体吸收或放出的热量多，或，相同质量的物体吸收或释放相同的热量，比热容大的物体温度变化小。