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、内能及其转化单元测试试题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化单元测试
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、如图所示弹簧固定于竖直墙壁，置于粗糙水平面上，B处为弹簧的原长位置，将弹簧压缩让小球自A处由静止释放，小球向右运动，经过B点最终静止于C处，则小球（　　）
A．运动至B点时，受平衡力作用
B．从B点到C点的过程中，惯性越来越小
C．从A点到B点的过程中，动能一直增大
D．从A点到C点的过程中，机械能先增大后减小
2、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
3、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
4、2021年4月29日11时，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站“天和”核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空。空间站加速升空的过程中（忽略燃料质量变化），它的（　　）
A．动能增大，重力势能增大，机械能增大
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能减小，机械能增大
D．动能增大，重力势能增大，机械能不变
5、下列说法正确的是（　　）
A．冬天搓手取暖是通过热传递增大内能的
B．温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大
C．用冰冷却饮料是利用冰熔化吸热，饮料的内能减小
D．用力挤压空矿泉水瓶，瓶盖猛烈冲出后，瓶内气体内能增大
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、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
8、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
9、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
10、如下表列出一些物质的比热容，根据表中数据，下列判断错误的是（　　）
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容
A．不同物质的比热容可能相同
B．一杯水凝固成冰后，比热容会变化
C．用水作为暖气中的传热介质是因为水的比热容大
D．铝和铜升高相同的温度，铝吸收的热量更多
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、完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是　 　J（天然气的热值为4.2×107J/m3），天然气燃烧时将　 　能转化为内能。
2、如图是卫星绕地球飞行的轨迹，卫星相对于太阳是　 　的（选填“运动” 或“静止”），当卫星从远地点运动到近地点时，动能的增加量　 　重力势能的减小量（选填“大于”或“等于”或“小于”），卫星绕地球转动而不会跑掉，是因为卫星与地球 之间的存在　 　（选填“万有引力”或“重力”）
3、某太阳能热水器的水箱容积是100L，装满水后水箱中水的质量为　 　kg。这箱水若早上时“温度传感器”显示温度为20℃，中午时“温度传感器”显示温度为60℃，则水吸收的热量为　 　J；如果水吸收的这些热量由煤气来提供，至少需要完全燃烧　 　m3的煤气（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），q煤气＝4×107J/m3，不计能量损失）。
4、水沸腾时如果继续吸热，则温度　 　；灶上的锅中装有2kg初温30℃的水，当水吸收了7.56×105J的热量后，水温升高了　 　℃（当地为标准大气压）。
5、汽车发动机用水做冷却剂，这是利用了水的　 　大的性质。如图所示是2018年6月4日沿海城市北海和内地城市百色两地的气温情况，请根据两个地方的气温变化情况判断城市　 　（填“甲”或“乙”）是北海。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg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6 min内完全燃烧了0.2 kg的煤，水的比热容为4.2×103J／(kg·°C)，煤的热值约为3x107J/kg。求：
（1）这些煤完全燃烧产生的热量：
（2）经过6 min时间加热，水所吸收的热量：
（3）煤炉烧水时的热效率。
2、水壶里装有1.5kg、25℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107J/m3，大气压强为1标准大气压，c水=4.2×103J/(kg·℃)，求
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量
（2）若烧开这壶水消耗的天然气是0.018m3，则天然气炉具的效率是多少。
3、某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100kg的水从18℃加热到58℃。[ ， ]。
求：
（1）每天水吸收的热量多少J？
（2）若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气多少m ？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、实验测得1kg某物质加热时温度随时间变化图像如图所示，已知该物质在相同时间内吸收热量相同，根据图像解答下列问题：
（1）该物质是　 　（填“晶体”或“非晶体”），若不考虑蒸发的影响，则在熔化过程中物质的内能　 　（填“变大”、“不变”或“变小”）；
（2）若该物质在液态下的比热容c1=3.6×103J/(kg×℃)，该物质在固态下的比热容c2=　 　J/(kg×℃)；若规定“单位质量的某种晶体物质在完全熔化为同温度的液体时所吸收的热量叫做该物质的熔化热”，则该物质的熔化热是　 　（注意带上单位）。
2、用电加热器、烧杯、温度计、钟表等实验器材来比较甲、乙两种液体的吸热能力。
（1）设计实验时，需要对变量进行控制，下列变量控制中错误的是______；
A．两个烧杯的规格相同 B．两个电加热器的规格相同
C．甲、乙两种液体的体积相同 D．甲、乙两种液体的初温相同
（2）请设计一个实验数据记录表格；
（3）如图是根据实验数据描绘的图象，分析图象可知，比热容大的是　 　（选填“甲”、“乙”）。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】A．运动至B点时，弹簧弹力为零，但在粗糙水平面上，球要受到滚动摩擦力的作用，则不受平衡力作用，故A不符合题意；
B．惯性的量度是质量，从B点到C点的过程中球的质量不变，则惯性不变，故B不符合题意；
C．在粗糙水平面上，球要受到滚动摩擦力的作用，在A点与B点之间某处达到二力平衡，此时速度达到最大，之后逐渐减速，所以从A点到B点的过程中，动能先增大后减小，故C不符合题意；
D．从A点到C点的过程中，高度不变，重力势能不变，速度先增大后减少至零，则机械能先增大后减小，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体受到平衡力，处于平衡状态；惯性和物体的质量有关，质量不变，惯性不变；动能和物体的质量、速度有关；物体间摩擦时，机械能转化为内能。
2、【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。
3、【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。
4、【答案】A
【解析】【解答】空间站加速升空，速度增大，高度变大，质量不变，那么动能和重力势能都增大，机械能也增大，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。
5、【答案】C
【解析】【解答】A．冬天搓手取暖是通过做功的方式增大手的内能，A不符合题意；
B．因为内能的大小与物体的温度、质量和体积都有关，所以温度高的物体内能不一定比温度低的物体内能大，如一杯热水的内能小于一座冰山的内能，B不符合题意；
C．用冰冷却饮料是利用冰的熔化需要吸收热量，使饮料的温度降低，内能减小，C符合题意；
D．用力挤压空矿泉水瓶，气体体积减小，压强增大，瓶盖猛烈冲出后，瓶内气体对外做功，内能减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【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。
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】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。
8、【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。
9、【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。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．由表格知，不同物质的比热容一般不同，但也有相同的，比如煤油和冰的比热容相同，A正确，不符合题意；
B．由表格知，水和冰的比热容不相同，所以一杯水凝固成冰后，比热容会变化，B正确，不符合题意；
C．在生活中用水作为暖气中的传热介质是因为水的比热容较大，与其它液体在相同质量时，降低相同的温度能放出更加多的热量，C正确，不符合题意；
D．由表格知，铝的比热容大于铜的比热容，那么质量相同的铝和铜升高相同的温度，铝吸收的热量更多，如果没有质量相同这个前提条件，则无法判断吸热的情况，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质本身的一种特性，与种类和状态有关，同种物质（状态不变）比热相同，不同物质比热一般不同；由Q=cm△t可知：质量相同的不同物质，吸收（放出）相同的热量，比热容小的温度升高（降低）的多；质量相同的不同物质，升高（降低）相同的温度，比热容大的吸收（放出）的热量多。
二、填空题
1、【答案】1.68×106；化学能
【解析】【解答】已知，天然气的热值为4.2×107J/m3，完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是 天然气是化石燃料，燃烧时将化学能转化为内能。
【分析】根据燃料的体积和热值的乘积计算热量；燃料燃烧将化学能转化为内能。
2、【答案】运动；等于；万有引力
【解析】【解答】（1）卫星相对于太阳的位置不断改变，因此它是运动的；
（2）卫星在运动过程中，没有能量损失，因此机械能守恒，即动能的增加量等于重力势能的减小量；（3） 卫星绕地球转动而不会跑掉，是因为卫星与地球之间的存在万有引力。
【分析】（1）如果物体相对于参照物的位置改变，那么它就是运动的；否则，它就是静止的。
（2）根据能量转化和守恒定律分析；
（3）在宇宙空间，任意两个物体之间都存在万有引力。
3、【答案】100；1.68×107；0.42
【解析】【解答】水的体积
根据知，水的质量
水吸收的热量
如果水吸收的这些热量由煤气来提供，所以煤气完全燃烧释放热量为根据知，需要煤气的体积
【分析】根据物体的密度和体积的乘积，计算质量；利用物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；根据热量和热值的比值， 计算燃料的体积。
4、【答案】不变；70
【解析】【解答】水沸腾时如果继续吸热，温度保持在沸点不变。水温升高了
但是水沸腾的温度为100℃，故水的温度只能到达100℃，水温升高了
故水温升高了 70 ℃ 。
【分析】（1）水达到沸点时，继续吸热，温度保持不变；
（2）已知水的质量、初温、吸收的热量，运用Q=cm(t末-t初）求出t末，然后运用t末-t初求出升高的水温大小。
5、【答案】比热容；甲
【解析】【解答】发动机用水做冷却剂，这是利用了水的比热容大的性质，比热容大，升高相同温度时吸收热量多。城市甲一天的温差较小，是沿海城市北海；城市乙一天的温差较大，是内地城市百色。
【分析】水的比热容较大，便于吸热和放热；水的比热容较大，在系统情况下吸收热量，温度变化小。
三、计算题
1、【答案】（1）解：煤完全燃烧产生的热量:
Q放=mq=0.2 kgx3x107 J/kg=6x106J
（2）解：由图可知,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)=42x103J/(kg·℃) x10 kgx (80℃-20℃)=2.52 x 106J
（3）解：媒炉烧水时的热效率;
【解析】【分析】（1）根据燃料的热值和支路的乘积计算燃料燃烧放出的热量；
（2）根据水的质量、比热容和温度差计算水吸热的多少；
（3）根据水的吸热和燃料放热的比值计算热效率。
2、【答案】（1）根据水的比热容、质量和温度差计算热量为；
（2）根据燃料的热值和体积计算放出的热量为，
利用水吸收的热量和燃料放出的热量的比值计算热效率为。
【解析】【分析】（1）根据水的比热容、质量和温度差计算热量；
（2）根据热值和体积的乘积计算热量，利用水吸收的热量和放出的总量的比计算热效率。
3、【答案】（1）解：用燃气热水器给水加热，每天水吸收的热量
答：每天水吸收的热量1.68×107J；
（2）解：燃烧天燃气放出的热量
则每天消耗的天然气的体积为
答：若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气0.6m 。
【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）利用水吸收的热量除以加热效率即为天然气释放的热量，利用天然气释放的热量除以天然气的热值即为体积。
四、实验探究
1、【答案】（1）晶体；变大
（2）1.8×103；2.88×105J/kg
【解析】【解答】(1)由于第2min至10min，物质继续吸热但温度不变，则该物质是晶体，若不考虑蒸发的影响，则在熔化过程中物质的内能变大，此过程中吸收的热量并不用来升温，而是用来减小分子之间的束缚，也就是增大分子的势能。(2)已知该物质在相同时间内吸收热量相同，设每分钟吸收的热量为Q，熔化过程结束后物质全部变为液体，第10min至14min物质在液态下吸热的热量为
第0min至2min物质在液态下吸热的热量为
联立可得
则该物质在固态下的比热容为 实验中每分钟吸收的热量Q为
若规定“单位质量的某种晶体物质在完全熔化为同温度的液体时所吸收的热量叫做该物质的熔化热”，由图可知第2min至10min物质处于熔化阶段，则该物质的熔化热是
【分析】（1）晶体在熔化时温度保持不变；物体熔化吸收热量，内能变大；（2）根据热量和质量关系，结合温度差判断比热容的大小；利用热量和质量的比值计算熔化热的大小。
2、【答案】（1）C
（2）实验数据记录表格：
时间/min 0 1 2 3 4 ----
甲液体的温度/℃ 　 　 　 　 　 　
乙液体的温度/℃ 　 　 　 　 　 　
（3）乙
【解析】【解答】解：A、B．根据比较吸热能力的第2种方法中，要控制不同物质吸热相同，取两个烧杯的规格相同和两个电加热器的规格相同，目的是相同时间内甲乙两种液体吸热相同，A符合题意
C．根据比较吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，由m=ρV，若甲、乙两种液体的体积相同，因甲乙密度不同，故甲乙质量不同，C不符合题意；
D．考虑到散热因素，甲、乙两种液体的初温相同，D符合题意；选C；
⑶根据实验数据描绘的图象如下所示，分析图象可知，加热相同时间，乙升温慢，故比热容大的是乙。
故答案为：（1）C；（2）如上所示；（3）乙
【分析】本题主要考查如何用转换法和控制变量法来比较不同物质比热容（吸热能力）的大小.判断不同物质的吸热本领的大小，有两种方法：①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少，用时较多的，说明吸收的热量多，则比热较大；②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少，温度升高较多的，则比热较小.