2021-2022学年度强化训练北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化同步训练练习题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化同步训练
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、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度相同的物体内能一定相等
B．热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体
C．晶体熔化时温度不变，所以内能也不变
D．物体吸收热量，内能一定增大，温度一定升高
2、在抗击新冠肺炎疫情中，人民解放军的秘密武器“运—20”重型运输机参加了驰援武汉的任务。如图，下列关于运输机说法正确的是（　　）
A．运输机加速上升时，动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．运输机减速下降时，动能减小，重力势能减小，机械能不变
C．运输机加速上升时，动能增大，重力势能增大，机械能增大
D．运输机加速上升时，动能增大，重力势能不变，机械能增大
3、下列关于生活中常见的场景，用物理知识解释正确的一项是（　　）
A．书放在桌面上，桌面受到弹力的直接原因是桌面发生形变产生的
B．载货汽车超速行驶时，由于自身动能增大，更容易发生交通事故
C．滑雪者脚穿宽大滑雪板可以让自己对雪地的压力作用效果更明显
D．小明骑电动车紧急刹车时，车上的快递掉到地上是因为电动车有惯性
4、鲁能巴蜀中学刘老师在网上购买了一款网红55℃智能恒温暖水杯，此杯内胆中贮存了一种微米级传热材质，能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水，如图所示。为探究热材质的性质，刘老师将200g，100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃，然后立即将热水倒掉，迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃，若忽略内胆及空间的热能消耗，该传热材质在整个实验过程中内能的改变量为（　　）
A．1.26×104J B．2.1×104J C．3.78×104J D．4.2×104J
5、2021年5月29日，我国用长征7号运载火箭成功发射了天舟二号货运飞船，5月30日，天舟二号货运飞船与中国空间站的天和核心仓完成了交会对接。下列说法正确的是（　　）
A．天舟二号货运飞船加速上升过程中机械能守恒
B．天舟二号货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能
C．天舟二号货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能
D．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓处于相对静止状态
6、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
7、同学们都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……你知道其中能量的转化吗？如图为小孩荡秋千的示意图，下列分析正确的是（　　）
A．小孩在A点具有最大动能
B．小孩从C荡到B的过程中，动能转化为势能
C．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能
D．小孩从A荡到B的过程中，在B点的机械能大于A点的机械能
8、两台汽油机，甲的功率是乙的3倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（　　）
A．6∶5 B．5∶6 C．4∶15 D．15∶4
9、牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（　　）
A．重力势能转化为动能，动能增加
B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加
D．无能量的转化，重力势能和动能不变
10、如图所示，在烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现白雾。下列解释正确的是（　　）
A．通过打气筒压缩瓶内空气做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，空气液化成白雾
D．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾
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、某单缸四冲程的内燃机转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为　 　次，完成　 　个工作冲程。
2、汽油燃烧是将　 　能转化为　 　能，某品牌汽车行驶100公里消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧能放出　 　J的热量。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
3、如图是单缸四冲程汽油机的　 　冲程，此冲程中气缸内气体内能逐渐　 　（选填“增大”或“减小”）。此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则汽油机每秒对外做功　 　次。
4、如图甲所示，在水平面上测量木块滑动摩擦力时，作用在木块上的水平拉力F大小随时间t变化情况的图象如图乙所示，木块运动速度v随时间t变化情况的图象如图丙所示。由以上情况可知，木块在　 　s至　 　s时间段内动能减小；木块在第5s时受到的摩擦力为　 　N；木块在第20s时受到的摩擦力为　 　N；40s~50s，物体撤去拉力后，物体做减速运动的原因是：　 　 。
5、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。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、发动机的效效是汽车经济性能的重要指标。有一款汽车，其发动机每燃烧0.3kg柴油（假设柴油完全燃烧），可做有用功5.16×106J，柴油的热值q＝4.3×107J/kg。求:
（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量；
（2）该汽车发动机的效率
2、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧6kg的无烟煤，无烟煤的热值是3.4×10 7J/kg，试求：
（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少？
（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
（3）此锅炉的效率是多少？
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、为了探究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，实验室中准备了以下仪器：
两个规格相同的电加热器，两个相同的酒精灯，两个相同的烧杯，两支温度计，手表，铁架台，火柴，适量的水和煤油。
（1）为了完成实验，还需要的仪器有　 　。
（2）为了准确地控制物体吸收热量的多少，在上述提供的热源中，选　 　比较合理。 实验中通过　 　来确定吸收热量的多少。
（3）某小组实验中记录了实验数据（见表二），分析第1、2 次或第3、4次实验数据可看出；同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的　 　有关；分析第1、3 次或第2、4 次实验数据可看出：质量相同的水和煤油升高相同的温度，吸收的热量与物质的　 　有关。
物质 次数 质量m/kg 升高的温度°C 加热的时间t/min
水 第1次 0.1 10 2
第2次 0.2 10 4
煤油 第3次 0.1 10 1
第4次 0.2 10 2
2、如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华用两个相同的容器（图中用虚线框表示）分别装入质量相等的 A、B 两种液体，用相同的装置加热。
（1）实验前，按　 　（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材。
（2）从实验效果考虑，本实验选择　 　（选填“烧杯”或“易拉罐”）作为盛放液体的容器较好，实验中使用玻璃棒的目的是　 　。·
（3）实验中两种液体吸收热量的多少可通过　 　（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较。
（4）根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，分析图象可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，　 　液体吸收的热量较多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，　 　液体升温较高。
（5）冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供暖物质，则应选择　 　液体。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．内能大小与温度、质量、状态等有关，故温度相同的物体内能不一定相等，A不符合题意；
B．热量总是从高温物体传向低温物体，或者从同一物体的高温部分传向低温部分，跟内能多少无关，热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体，B符合题意；
CD．物体吸收热量，内能一定增大，但温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，继续吸热，但温度是不变的，内能增大，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．内能的大小与温度，质量，体积都有关系。
B．热传递发生在温度不同的两个物体之间。
C. 晶体融化时温度不变，但不断的吸收热量。
D．物体吸收热量，温度不一定升高,内能一定增加。
2、【答案】C
【解析】【解答】ACD．运输机在加速上升时，质量不变，速度变大，高度变大，动能变大，重力势能增大，机械能变大，AD不符合题意，C符合题意；
B．运输机在减速下降时，质量不变，速度变小，高度变小，动能减小，重力势能减小，机械能减小，B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；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．书放在桌面上，桌面受到弹力是书给的，根据弹力的方向与物体形变方向相反可知，桌面受到弹力是书发生形变产生的，A不符合题意；
B．载货汽车超速行驶时，速度增大，则自身动能增大，很难停下来，更容易发生交通事故，B符合题意；
C．滑雪者脚穿宽大滑雪板，受力面积比较大，而压力一定，可以让自己对雪地的压力作用效果更小，C不符合题意；
D．小明骑电动车紧急刹车时，车的运动状态改变，而车上的快递由于惯性保持原来的运动状态掉到地上，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弹力是发生弹性形变的物体要恢复原状，对与之接触的物体产生力的作用。
影响动能的因素是物体的质量和速度。
压力的作用效果可以通过陷入雪中的深度显现出来。
惯性是物体的固有属性，它指的是物体保持原来运动状态不变的性质，惯性大小与物体的质量有关。
4、【答案】B
【解析】【解答】将200g，100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃暖水杯吸收的热量为
迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃暖水杯放出的热量为
则该传热材料内能的改变量为=3.78×104J-1.68×104J=2.1×104J
B符合题意。
故答案为：B。
【分析】忽略内胆及空间的热能消耗，将200g、100℃的开水倒入杯中摇晃一分钟后水温稳定在55℃，传热材质吸收的热量等于水放出的热量；立即将热水倒掉，迅速加入200g，23℃的自来水再次摇晃一分钟后水温稳定在43℃，传热材质放出的热量等于水吸收的热量；该传热材质在整个实验过程中内能的改变量：等于吸收的热量减去放出的热量。
5、【答案】D
【解析】【解答】ABC．机械能是动能和势能之和，天舟二号货运飞船加速上升过程中，重力势能和动能都增大，机械能变大，是将燃料的内能转化为机械能，ABC不符合题意；
D．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓的相对位置没有发生改变，同步运行，处于相对静止状态，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】描述物体的运动状态，需要事先选取参照物，如果物体相对于参照物位置发生了改变，那么物体就是运动的，如果物体相对于参照物位置没有发生改变，那么物体就是静止的。
6、【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。
7、【答案】C
【解析】【解答】从A到B的下降过程和从C到B的下降过程、都是将重力势能转化为动能的过程，在这个过程中，A、C两点位置最高，重力势能最大，此时小孩是静止的，所以动能为零；B点的动能最大，由于位置最低，所以重力势能最小。从B到C的上升过程和从B到A的上升过程是将动能转化为重力势能的过程。
A．小孩在A点的位置最高，重力势能最大，动能为零。A不符合题意；
B．小孩从C荡到B的过程中，高度降低，重力势能减少；速度增加，动能增大，是重力势能转化为动能，B不符合题意；
C．小孩从B荡到C的过程中，高度增加，重力势能增加；速度减小，动能减少，是动能转化为重力势能，C符合题意；
D．小孩从A荡到B的过程中，需要克服空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能，在B点的机械能小于A点的机械能，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；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
8、【答案】D
【解析】【解答】甲与乙每小时消耗油量之比为
故答案为：D。
【分析】利用热量和热值的比值计算燃料的质量，再计算质量的比值。
9、【答案】A
【解析】【解答】苹果从树上落下过程中，质量不变，速度变大，故动能增加，同时其高度降低，故重力势能减小，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【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；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．瓶底的水汽化会形成水蒸气，而白雾是水蒸气液化形成的，A不符合题意；
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能会减小，而不是增大，B不符合题意；
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾，而不是空气液化成白雾，C不符合题意；
D．瓶内的空气膨胀对外做功，空气内能减小，空气中的水蒸气液化成白雾，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】气体对外界做功物体的内能减小，温度降低，水蒸气液化为小水滴。
二、填空题
1、【答案】15；60
【解析】【解答】飞轮的转速是1800r/min=30r/s
因为飞轮转动两圈对外做功1次，所以该内燃机每秒对外做功15次，飞轮转2圈，完成4个冲程，所以完成60个冲程。
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
2、【答案】化学；内；9.2×107
【解析】【解答】汽油燃烧时将汽油的化学能转化为内能。
这些汽油完全燃烧释放的热量
这些汽油完全燃烧释放的热量9.2×107J。
【分析】燃料燃烧时将化学能转化为内能。
利用Q=mq求得这些汽油完全燃烧释放的热量。
3、【答案】压缩；增大；15
【解析】【解答】图中的两气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程。
活塞向上运行，气缸内的容积变小，活塞压缩气体做功，气缸内气体内能逐渐增大。
此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则该飞轮每秒钟转30圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，做功1次，则汽油机每秒对外做功15次。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
4、【答案】40；50；2；4；水平方向仅受到摩擦力作用，方向与运动方向相反
【解析】【解答】根据图象可知，木块在40 50s内的速度是减小的，质量不变，动能减小；木块与水平面之间有摩擦力的作用，克服摩擦力做功，动能转化为内能。由F-t图象可知，5秒时拉力F为2N，由 图象可知，5秒时，物体仍处于静止状态，所以此时是静摩擦力，静摩擦力大小与F相等，方向相反，使物体保持静止。由 图象可知30s 40s内的拉力 ，由 图象可知，木块做匀速直线运动，处于平衡状态，则此时木块受到的摩擦力为4N；由 图象可知， 时木块做变速直线运动，因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与运动的速度无关，所以，木块受到的滑动摩擦力不变，则第20s时受到的摩擦力为4N。撤去拉力后，水平方向上仍受滑动摩擦力的作用，合力方向与运动方向相反，所以物体做减速运动。
【分析】质量一定时，动能和速度有关；物体受力平衡时，处于静止或匀速直线运动状态；摩擦力的方向和物体相对运动方向相反。
5、【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。
三、计算题
1、【答案】（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量 ;
（2）该汽车发动机的效率
【解析】【分析】（1) 由计算燃料燃烧释放的热量；
（2）由计算效率。
2、【答案】（1）解：水吸收的热量为
答：锅炉内200kg的水吸收的热量是
（2）解：6kg无烟煤完全燃烧放出的热量为
答：6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是
（3）解：锅炉的效率是
答：此锅炉的效率是30.9%
【解析】【分析】（1）利用求得水吸收的热量。
（2）利用求得6kg无烟煤完全燃烧放出的热量。
（3）利用求得锅炉的效率。
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）天平
（2）电加热器；控制加热时间
（3）质量；种类
【解析】【解答】(1)由热量公式Q=cmt可知，实验时需要测出水和煤油的质量，因此需要的实验器材是：天平；
(2)电热器易于控制产生热量的多少，因此为了准确地控制物体吸收热量的多少，应选电加热器作为热源。
用相同的电热器给液体加热，相等时间内液体吸收的热量相等，因此实验中通过控制加热时间来控制吸收热量的多少。
(3)由表中第1、2 次或第3、4次实验数据可知，液体的种类和升高的温度相同而液体的质量不同，液体吸收的热量不同，由此可知：同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的质量有关；
由第1、3 次或第2、4 次实验数据可知，液体的质量和升高的温度相同而液体种类不同，液体吸收的热量不同，由此可知：质量相同的水和煤油升高相同的温度，吸收的热量与物质的种类有关。
【分析】（1）实验中需要测出物质的质量，据此选择实验器材。
（2）要准确控制吸收相同的热量，要选择易于控制的热源；用相同的加热器加热，在相等时间内物体吸收的热量相等，可以用加热时间的长短来比较物体吸收热量的多少。
（3）根据控制变量法的要求分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论。
2、【答案】（1）自下而上
（2）易拉罐；搅拌使液体受热均匀
（3）加热时间
（4）A；B
（5）A
【解析】【解答】(1)组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的酒精灯部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定石棉网，按照自下而上的顺序进行，这样可以避免重复调整。
(2)因金属导热性能好，故以从实验效果考虑，本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好，实验中使用玻璃棒的目的是通过搅拌使液体受热均匀。
(3)根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较。
(4)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，A加热时间长，A吸收的热量较多。
质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，即加热时间相同，B升温较高。
(5)因质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，A吸热多，A的吸热能力强，比热容大，根据Q=cmΔt，质量相同的A、B液体降低相同的温度，A放热多，故从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质，则应选择A。
【分析】（1）一般的，按照自下而上的顺序组装。
（2）从金属导热性能好分析选用的器材，实验中使用玻璃棒的目的是使液体受热均匀。
（3）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，这种方法叫转换法。
（4）比较物质吸热能力的方法：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，据此确定哪种物质的吸热能力强，再根据Q=cm△t分析。