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、内能及其转化专题攻克试题（含详细解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专题攻克
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、小朱课外模拟蛙蛙跳工作情景，用手将一重为G的铁球缓慢放在一自然伸长的弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．从A点到C点铁球的动能一直减小
B．铁球在B位置时受到的重力和弹力不是平衡力
C．从B位置到C位置的过程中铁球所受的重力小于弹力
D．从A点到C点铁球的机械能不变
2、下列说法，正确的是（　　）
A．高温物体一定比低温物体的内能大
B．高温物体比低温物体含有的热量多
C．热量总是从比热大的物体传给比热小的物体
D．比热是物质特性之一，它是反映物质吸热（或放热）本领大小的物理量
3、把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己鼻子附近，稳定后松手，铁锁从a点经最低点b运动至c点，下列分析正确的是（　　）
A．经过b点时，铁锁动能最大
B．从a到b的过程中，铁锁动能转化为重力势能
C．从b到c的过程中，铁锁动能增大
D．从a到c的过程中，铁锁机械能守恒
4、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
5、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
6、下列有关热机的说法中不正确的是（　　）
A．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性
C．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
D．热机的大量使用会造成环境污染
7、现代生活中常使用内燃机提供动力的汽车和用电池提供动力的新能源汽车，下列说法正确的是（　　）
A．内燃机工作时不会污染环境
B．给电池充电时，是把化学能转化为电能
C．内燃机的压缩冲程是把机械能转化为内能
D．四冲程汽油机工作时，活塞运动都是靠飞轮的惯性来完成的
8、如图所示，直升飞机向地面空投物资时，物资在空中匀速下落的过程中（　　）
A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，机械能不变
C．动能不变，机械能增加 D．动能减少，机械能减少
9、下表是一些物质的比热容[J/（kg·℃）]，根据表中数据，下列判断正确的是（　　）
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A．物质的比热容与物质的状态无关
B．100g水的比热容是50g水的比热容的两倍
C．沿海地区比内陆地区昼夜温差小，是因为水的比热容较小
D．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大
10、气球被压进某种气体。松开气孔，球内气体被气球压出球外，气球同时在空气中到处乱窜，在此过程中（　　）
A．气球的能量在减少
B．气球的动能转化为球内气体的内能
C．气球做的是热运动
D．气体被气球压出后，其分子间距变小
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、将温度传感器放在篮球气嘴处，当篮球放气时，发现气嘴处温度会下降．对此现象的解释是：气体对外做功，内能　 　；这个现象与乙、丙中　 　装置的原理是一致的．
2、明朝时我国发明一种叫“火龙出水”的火箭，以黑火药为燃料；点火后，燃料的　 　能转化为　 　能，再转化为火箭的机械能，使火箭运动；现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的　 　大。
3、火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃，前者是用　 　的方法使火柴燃烧，后者是用　 　的方法使它燃烧。
4、小明在燃气灶上煲汤，将质量为2kg、初始温度为20℃的汤，升高了80℃，汤吸收了　 　J的热量，这是通过　 　方式来改变汤的内能。[汤的比热容为4×103J/kg ℃）
5、如图所示，把一碗油泼面端起来感觉很烫手，是通过　 　的方式增加了手的内能。夹起面的筷子是　 　杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、汽车出厂前需要测试，某次检测过程中，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图所示，汽车运动中所受阻力2000N且不变，发动机效率为40%，10s 后油箱还剩10L汽油（汽油热值q=3.3×107J/L）。求∶
（1）汽车的功率；
（2）10s 内牵引力做的功；
（3）10s 后该车最多还能继续行驶的路程。
2、为减少空气污染，部分公交车改用液化天然气为燃料，其主要成分就是甲烷。一辆公交车满载乘客时总质量是5×103kg，若14m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶90min。且满载匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.06倍。(g=10N/kg,甲烷的热值3.6×107J/m3,求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；
（2）若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收，则能将多少千克的水从20℃加热到刚沸腾。（标准大气压下）
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
3、如图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞冲程长度为L＝0.12m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压力为F＝3×103N，活塞以1400次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。求：
（1）汽油机在此工作状态下，对外做的一次功的大小；
（2）汽油机在此工作状态下，1min内做功的功率；
（3）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg、不计摩擦，结果保留两位有效数字）
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据如下。
物质 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 30 7 45
食用油 30 7 68
（1）实验中，要控制水和食用油的质量　 　（选填“相同“或”不相同“），此实验方法称为　 　法。
（2）在此实验中，把水和油加热7分钟，水吸收的热量　 　食用油吸收的热量。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
（3）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，实验中通过记录　 　来反应吸收热量的多少，此物理方法称为　 　法。
（4）实验表明，　 　(选填“水”或“食用油”)吸热能力更强。
2、探究物质的吸热能力，通常有两种方案：
方案一：取相同质量的两种物质，吸收相等的热量，比较温度的变化。
方案二：取相同质量的两种物质，升高相同的温度，比较吸收的热量。
（1）为便于开展实验探究，热源相同时，我们通过　 　可知吸收热量的多少。
（2）下表是小明探究甲、乙两种液体的吸热能力时记录的实验数据。
液体名称 液体质量m/g 初温t1/℃ 末温t2/℃ 加热时间t/min 液体吸热情况“多”或“少”
甲 10 30 40 6 多
乙 10 30 40 3 少
分析表中信息，小明采用的是方案　 　（选填“一”或“二”）；如果甲、乙两种液体都可以作为发动机冷却液，从物质吸热能力角度考虑，应选　 　液体作发动机冷却液。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】ABC．放手后，铁球在A点时受到重力和弹力的作用，此时重力大于弹力，合力向下，于是弹簧被向下压缩，铁球做加速运动，压缩量越大，弹力越大，在B点时，重力等于弹力，且两力方向相反，作用点都在铁球上，是一对平衡力，然而由于惯性，铁球仍向下运动，弹簧继续被压缩，弹力继续增大，所以一过B点，弹力大于重力，合力向上，铁球开始做减速运动，直到速度减为0。所以整个过程，铁球的速度先增大后减小，AB不符合题意，C符合题意；
D．铁球由A到C，速度都为0，高度减小，所以机械能减小，而弹簧被压强，弹性势能增大，所以整个过程铁球的机械能转化为弹簧的弹性势能，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】静止的物体受到平衡力的作用；发生形变的物体产生弹力；物体受到的力不平衡，物体的运动状态会改变。
2、【答案】D
【解析】【解答】A．内能的大小与物体的温度、状态等有关，所以高温物体的内能不一定比低温物体的内能大，A不符合题意；
B．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能某物体含有多少热量，B不符合题意；
C．热传递的实质是热量的转移，热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，C不符合题意；
D．比热容是物质特有的一种特性，比热容大的物质吸热能力强，比热容小的吸热能力就弱，所以能够反应物质的吸热本领，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质特有的一种特性，反应物质的吸热本领；物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关；热传递的条件是物体间存在温度差。
3、【答案】A
【解析】【解答】A．在a点时，铁锁的高度最大，重力势能最大。铁锁从a点运动到最低点b时，铁锁的重力势能最小，故经过b点时，铁锁动能最大，A符合题意；
B．从a到b的过程中，重力势能变小，动能变大，故铁锁重力势能转化为动能，B不符合题意；
C．从b到c的过程中，铁锁的高度变大，铁锁重力势能增大，到c点时速度为0，动能为0，从b到c的过程中，铁锁动能减小，C不符合题意；
D．从a到c的过程中，铁锁要受到空气阻力的作用，故一部分机械能转化为内能，故铁锁机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】摆球在运动时，动能和重力势能相互转化，克服空气阻力，总机械能减小。
4、【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。
5、【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。
6、【答案】A
【解析】【解答】A.用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，A错误，符合题意；
B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性，B正确，不符合题意；
C.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，C正确，不符合题意；
D.热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源，D正确，不符合题意.
故答案为：A
【分析】内燃机是一种把内能转化为机械能的装置，内燃机的效率为机械能与燃料完全燃烧释放的热量的比值，减少能量损耗、使燃料充分燃烧可以提高效率，但效率不会达到100%。
7、【答案】C
【解析】【解答】A．内燃机工作时燃烧化石燃料，排出的废气中有有害气体，会污染环境，A不符合题意；
B．给电池充电时，是把电能转化为化学能，B不符合题意；
C．内燃机的压缩冲程是把机械能转化为内能，C符合题意；
D．在内燃机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】内燃机的压缩冲程把机械能转化为内能，排开的气体会污染环境，对电池充电时，将电能转化为化学能。
8、【答案】A
【解析】【解答】物体匀速下落由于质量和速度不变，所以动能不变；高度变小，重力势能变小。而机械能等于动能和势能的总和，所以机械能减小。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。注意分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．水和冰是同一种物质，但比热容不同，说明比热容与物质的状态有关，A不符合题意；
B．比热容是物质本身的一种特性，同种物质状态不变时，比热容一定，与质量无关，100g水与50g水的比热容相同。B不符合题意；
C．沿海地区，水多；内陆地区水少、沙石多。因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙子比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小。C不符合题意；
D．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，由于铜的比热容较小，由公式Δt= 可知，铜块温度变化较大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质本身的一种特性，同种物质状态不变时，比热容一定，与质量无关。
根据公式Q吸=cm（t-t0）分析，在质量相同的沙子和水升高相同的温度时，水的比热容大，吸收热量多，即加热时间长。
10、【答案】A
【解析】【解答】A．球内气体被压出的过程中，气球对气体做功，所以其能量减少，A符合题意；
B．气体被压出时，气球对气体有力的作用，同时气体对气球也有力的作用，所以气球在空中乱窜，气球的动能是气体的内能转化而来的，B不符合题意；
C．气球所做的运动是肉眼能看到的，不是热运动，而是机械运动，C不符合题意；
D．气体被压出后，体积变大，所以分子单摆间距变大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】做功可以改变物体的内能，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。
二、填空题
1、【答案】减少；乙
【解析】【解答】将温度传感器放在篮球气嘴处，当篮球放气时，发现气嘴处温度会下降，是因为篮球内的气体对外做功，内能减小，温度降低；乙装置中，当揿动电火花发生器的按钮时，酒精会燃烧，酒精燃烧后产生高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，燃气的内能减少，内能转化为盒盖的机械能，使盒盖飞出去。
丙装置中，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能。
因此在乙和丙两个装置中，乙装置把内能转化成机械能，与题干描述的篮球气嘴处温度降低的原理相同。
【分析】篮球内的气体对外做功，内能减小，温度降低，乙装置中，体积膨胀，对外做功，燃气的内能减少，内能转化为盒盖的机械能，使盒盖飞出去，丙装置中，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能.
2、【答案】化学；内；热值
【解析】【解答】火箭以黑火药为燃料，点火后，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能对外做功，内能转化为机械能。
现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的热值大，燃烧相同质量的燃料，它放出的热量较多。
【分析】根据燃料燃烧时的能量转化及其方向性做出解答；液态氢的热值比较大。
3、【答案】做功；热传递
【解析】【解答】和热传递都能改变物体的内能，做功的实质是能量的转化，对物体做功，物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减小；热传递的实质是能量的转移。擦燃是机械能转化为内能；放在火上点燃是内能的转移。
【分析】解决该题需要知道改变内能的两种方式。
4、【答案】6.4×105；热传递
【解析】【解答】解：（1）汤吸收的热量：
Q吸=cm△t=4×103J/（kg ℃）×2kg×80℃=6.4×105J； （2）在燃气灶上煲汤时，汤吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递来改变汤的内能。
故答案为：6.4×105；热传递
【分析】利用Q吸=cm△t求得汤吸收的热量.
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.
5、【答案】热传递；费力
【解析】【解答】一碗油泼面端起来感觉很烫手，手从碗上吸收了热量，是通过热传递的方式增加了手的内能。筷子在使用的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
【分析】温度不同的物体，可以通过热传递的方式改变内能；筷子在使用的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
三、计算题
1、【答案】（1）解：汽车加速至10s时速度v=30m/s，此时汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F=f=2000N
汽车的功率P= = = Fv=2000N×30m/s=6×104W
答：汽车的功率为6×104W；
（2）解：由题知，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，10s内牵引力做的功W=Pt=6×104W×10s=6×105J
答：10s 内牵引力做的功为6×105J；
（3）解：10s时剩余汽油的体积V=10L，汽油完全燃烧放出的热量Q放=Vq=10L×3.3×107J/L=3.3×108J
由η= 得汽车做的有用功W'=η×Q放=40%×3.3×108J=1.32×108J
由W=Fs得汽车行驶的路程s= = =6.6×104m=66km
答：10s后该车最多还能继续行驶的路程为66km。
【解析】【分析】（1）根据力和速度的乘积，计算功率的大小；
（2）利用功率和时间的乘积，计算做功的多少；
（3）根据然利的体积和热值的乘积计算热量多少；根据热量和热效率的比值计算功的大小，结合功与力的比值，可以计算距离。
2、【答案】（1）解：公交车匀速行驶90min的路程s=vt=36km/h×1.5h=54km=5.4×104m
公交车匀速行驶，牵引力等于受到的阻力F=f=0.06mg=0.06×5×103kg×10N/kg=3×103N
公交车牵引力所做的功W=Fs=3×103N×5.4×104m=1.62×108J
这段时间内公交车牵引力所做功的功率P= = =3×104Ｗ=30kW
即公交车牵引力所做功的功率为30kW。
答：这段时间内公交车牵引力所做功的功率为30kW；
（2）解：14m3甲烷气体完全燃烧放出的热量Q放=Vq=3.6×107J/m3×14m3=5.04×108J
由题意知甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，即Q吸= Q放==5.04×108J
则由公式Q吸=cm（t-t0）可得加热水的质量为m= = =1500kg
即能将1500kg的水从20℃加热到刚沸腾。
答：若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收，则能将多少1500kg的水从20℃加热到刚沸腾；
（3）解：公交车发动机的效率η = ≈32.1%
即这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
答：这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
【解析】【分析】（1）利用s=vt求得公交车匀速行驶90min的路程，在结合公交车的运动状态可知F=f，进一步利用W=Fs求得公交车牵引力所做的功，进而利用P= 求得这段时间内公交车牵引力所做功的功率。
（2）利用Q放=Vq求得甲烷气体完全燃烧放出的热量，被水完全吸收，由公式Q吸=cm（t-t0）可得加热水的质量。
（3）利用η 求得公交车发动机的效率。
3、【答案】（1）对外做功一次做功大小：W=Fs=3×103N×0.12m=360J；
答： 汽油机在此工作状态下，对外做的一次功为360J；
（2）活塞以1400次/分钟作往复运动，汽油机1min对外做功700次；
1min做功：W1=700W=700×360J=2.52×105J，
汽油机功率：；
答：汽油机在此工作状态下，1min内做功的功率为4200W；
（3）汽油燃烧放出热量：Q放=mq=20×10-3kg×4.6×107J/kg=9.2×105J，
汽油机把内能转化为机械能的效率：
。
答： 汽油机把内能转化为机械能的效率为27%。
【解析】【分析】利用W=Fs计算一次做功多少；
（2）计算出1min做功多少，利用计算功率；
（3）利用Q放=mq计算出汽油放出的热量，利用效率公式计算机械效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）相同；控制变量
（2）等于
（3）加热时间；转换
（4）水
【解析】【解答】（1）根据公式Q=cm△t可知，物质吸收热量的多少与比热容、质量和升高的温度有关，如果要通过升高温度的高低反映比热容的大小，必须控制加热时间和质量相同，这就是控制变量法；
（2）使用相同的酒精灯加热，那么相同的时间内吸收相同的热量，因此可以用时间的长短感知热量的多少；
（3）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（4）质量相同的物质吸收相同的热量，温度升高的多的吸热能力弱，温度升高少的吸热能力更强。
【分析】（1）实验中，要控制水和食用油的质量相同，此实验方法称为控制变量法。
（2） 在此实验中，把水和油加热7分钟，水吸收的热量等于食用油吸收的热量。
（3） 在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，实验中通过记录加热时间来反应吸收热量的多少，此物理方法称为转换法。
（4） 根据表格可知，最终水升高的温度小于食用油升高的温度，因此实验表明，水的吸热能力更强 。
2、【答案】（1）加热时间
（2）二；甲
【解析】【解答】(1)为便于开展实验探究，热源相同时，单位时间内放出的热量相同，我们通过加热时间可知吸收热量的多少。(2)液体的质量、初温与末温相同，则小明采用的是方案二“取相同质量的两种物质，升高相同的温度，比较吸收的热量”，可知升高相同温度时甲吸收的热量多，说明甲比热容大，从物质吸热能力角度考虑，应选甲液体作发动机冷却液。
【分析】（1）通过加热时间，可以反应吸收热量的多少；（2）根据质量和温度差相同时，通过加热时间，可以比较吸收热量的多少，比较吸热能力；吸热能力越强，便于对物体降温。