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、内能及其转化专项测评试卷（含答案详解）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项测评
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、下列说法中正确的（　　）
A．热机的功率大，热机效率一定高
B．柴油机的吸气冲程将燃料和空气的混合气体进入气缸，柴油机的效率一定比汽油机效率高
C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高
D．四冲程内燃机一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
2、已知铜的比热容是铅的比热容的3倍，质量相等、初温相等的的铜块和铅块，放出相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是（　　）
A．铜块向铅块传热 B．铅块向铜块传热
C．铜块和铅块没有热传递 D．无法确定
3、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
4、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
5、下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是（　　）
A．刀具在砂轮上磨得发烫
B．快速弯折铁条，铁条弯折处变热
C．两手互相摩擦时手发热
D．公园中的石凳被太阳晒热
6、关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（　　）
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
②在做功冲程中，是内能转化为机械能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
7、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
8、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
9、如图所示的四种情景中，属于弹性势能转化为动能的是（　　）
A． 运动员弯弓射箭
B． 跳水运动员竖直下落
C． 运动员骑自行车冲向坡项
D． 跳伞运动员匀速下降
10、元宵节，小明同学为家人煮了一锅热气腾腾的汤圆，下列分析正确的是（　　）
A．汤圆入锅后温度升高，内能增加
B．煮汤圆时，主要通过做功的方式改变了汤圈的内能
C．闻到了汤圆的香味，表明扩散只在气体中发生
D．水上方的气压降低时，水的沸点会升高
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、搓手能使手掌发热，这是通过　 　的方式改变了它的内能。放在热水中的手很快变得暖和，这是通过　 　的方式改变了它的内能，手的内能　 　（选填“减少”“不变”或“增加”）。
2、如图是一款扫地机器人，它工作时是通过电动机转动使内部气体的流速变大，压强　 　，从而使杂物进入吸尘器达到清扫的目的。当它在水平地板上边匀速运动边吸入杂物的过程中，它的动能　 　(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
3、如图是单缸四冲程汽油机的　 　冲程，其飞轮转速为2400r/min，若一次对外做功750J，则该汽油机的功率为　 　W。
4、为比较不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质A和B，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，它们吸收的热量QA　 　QB（选填>，=，<），温度随时间的变化图象如图所示．在实验中必须使用的测量工具有钟表，天平和　 　；由图象可判断　 　 物质的比热容大．　 　适合做冷却液.
5、如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连．推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J．则木块最终静止的位置一定不可能位于　 　（B/C/D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是　 　J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于　 　（B/C/D）点．
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2kg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。水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：经过6min时间加热，水所吸收的热量。
2、一个标有“220V，3000W”的家用电热水器，开启加热功能后正常工作1 h 10min，可将质量为60kg、温度为20℃的水加热到60℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。则：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）这段时间内该电热水器的效率是多少？
（3）水吸收的热量与完全燃烧多少m3的天然气放出的热量相当？（天然气的热值为4.2×107J/m3）
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、某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．
（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是　 　．
A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加酒精量相同
C．取相同质量的水和另一种液体 D．盛放水和另一种液体的容器相同
（2）吸热多少由加热　 　来反映，这种方法叫　 　。此实验还用到的另一种研究方法是　 　。
2、小明设计了如图所示的实验装置来探究水和食用油的吸热本领。
（1）写出调整实验器材的方法步骤。
（2）依据小明的探究方案，实验探究过程中，除了选用相同规格的烧杯和酒精灯，还需要控制不变的量有哪些
（3）实验探究记录数据如下表。
加热时间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
水的温度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
食用油的温度/℃ 30 32.5 35 37.5 40 40 42.5 47.5 50 52.5 55
在这些数据中　 　最可能是由于测量或者记录的疏忽而产生了错误，分析实验数据，可以得出的结论是什么 　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】AC. 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，功率是表示物体做功快慢的物理量，效率与热机单位时间内消耗的燃料多少无关，AC不符合题意；
B. 柴油机的吸气冲程是将空气吸入气缸，燃料是从喷油嘴喷入气缸，汽油机的吸气冲程是将燃料和空气的混合物吸入气缸，B不符合题意；
D. 四冲程内燃机的做功冲程为主要冲程，其它三冲程为辅助冲程，靠飞轮惯性完成，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】汽油机的做功冲程中内能做功，其它冲程靠惯性完成；功率表示做功的快慢，效率表示有用功和总功的比值。
2、【答案】A
【解析】【解答】根据 ，质量相同，放出热量相同，比热容越大，温度变化越小，初温相同，所以铜块放热后，温度较高，相互接触后，铜块向铅块传热。
故答案为：A。
【分析】在质量和放热相同时，比热容越大，温度变化越小；热传递时，热量从高温物体传向低温物体。
3、【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。
4、【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。
5、【答案】D
【解析】【解答】A．刀具在砂轮上磨得发烫是通过做功的方式提高内能的，A不符合题意；
B．快速弯折铁条，铁条弯折处变热是通过做功的方式改变内能的，B不符合题意；
C．两手互相摩擦时手发热是通过做功改变内能的，C不符合题意；
D．公园中的石凳被太阳晒热是通过热传递改变石凳内能的，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。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。
6、【答案】A
【解析】【解答】①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；
②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；
③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；
④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。
综合上述分析，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】(1)压缩冲程:活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能;(2)做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能;(3)在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功;(4)汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式.
7、【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。
8、【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。
9、【答案】A
【解析】【解答】A．运动员把弯弓拉开将箭射出，是弓的弹性势能转化为箭动能的过程，A符合题意；
B．跳水运动员从空中下落，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，此过程中，重力势能转化为动能，B不符合题意；
C．运动员骑自行车冲向坡顶，运动员和自行车的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，此过程中，动能转化为重力势能，C不符合题意；
D．跳伞运动员匀速下落，运动员的质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体发生弹性形变产生弹性势能；发生形变的物体在恢复原状时使物体运动，将弹性势能转化为动能。
10、【答案】A
【解析】【解答】A．汤圆入锅后，温度升高，汤圆吸热，汤圆的温度也升高，内能增加，A符合题意；
B．煮汤圆时，主要通过热传递的方式改变内能，因为热量是从高温物体水传递到低温物体汤圆，只有能量的传递，没有能量的转化，B不符合题意；
C．闻到了汤圆的香味，说明气体分子在扩散，而扩散不仅仅发生在气体间，还可以发生在液体、固体，C不符合题意；
D．水上方的气压降低时，根据气压与沸点的关系，沸点降低，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体的内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，物体的内能与物体的质量、状态和温度有关，物体的温度越高，分子运动越剧烈，物体的内能就越大。
二、填空题
1、【答案】做功；热传递；增加
【解析】【解答】改变内能的方式有两种：做功、热传递。搓手是做功的方式改变手的内能；把手放到热水里，手的内能增加，是热传递的方式改变了手的内能。
【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。
2、【答案】变小；变大
【解析】【解答】扫地机器人的电动机转动时，内部气流流速大，压强小，将杂物吸入吸尘器，当它工作时，吸入杂物时，机器人的质量变大，动能变大。
故答案为：变小；变大。
【分析】流体在流速大的地方压强小，物体的动能和物体的质量、速度有关。
3、【答案】做功；1.5×104
【解析】【解答】解：图中四冲程汽油机的两个气门都关闭，活塞下行，所以是做功冲程；
飞轮转速是2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，汽油机每秒钟内完成20个工作循环，要经过80个冲程，活塞往复运动40次；对外做功20次；
1s内汽油机做的功W＝750J×20＝15000J，
则该汽油机的功率P＝ ＝ ＝1.5×104W。
故答案为：做功；1.5×104
【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；汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
4、【答案】=；温度计；B；B
【解析】【解答】相同的酒精灯在相同时间产生的热量相同，所以加热相同的时间，它们吸收的热量QA=QB；因为实验中还需要测量物体的温度，所以必须使用的测量工具有钟表，天平和测量温度的工具 温度计；在横轴上任取一点，保证加热时间相同，也就保证了两种物质吸收相同的热量；作纵轴的平行线，与A. B有两个交点，由图线可知A的温度升得更高；根据Q吸=cm(t t0)，吸收的热量相等，质量相等，初温相等，B的末温低说明B的比热容大。B的比热容大在其他条件相同的情况下，B吸收的热量更多，所以B适合做冷却液。
【分析】利用相同的加热器加热相同时间，物体吸收热量相同；使用时需要利用温度计测量温度；质量和吸收热量相同时，温度变化越小，比热容越大。
5、【答案】C；24；B
【解析】【解答】木块静止时弹簧仍然具有一定的弹性势能，所以不可能为原长状态，所以最终的位置一定不可能位于C；
弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J，木块在运动过程中，克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，总的能量不变，故克服阻力所做的功为25J﹣1J=24J；
弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是向右的，木块向右运动时，阻力是向左的；开始运动时，弹力大于阻力，木块向右运动的过程中，弹力慢慢减小，阻力不变，木块做加速运动，当木块受到的弹力等于阻力时速度最大，此时弹簧未恢复值原长；木块由于惯性仍然会向右运动，此时弹力小于阻力，做的是减速运动，当弹簧恢复原长时阻力不为0；由图可知，整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于B点．
【分析】弹簧发生弹性形变，具有弹性势能；根据原有的总功和剩余的能量的差计算消耗的能量；动能和弹性势能转化时，弹性势能最小时，动能最大。
三、计算题
1、【答案】解：由图象可知，经过6min时间加热，水的温度由10℃升高到80℃，水所吸收的热量Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（80℃﹣10℃）＝5.88×105J
答：经过6min时间加热，水所吸收的热量为5.88×105J。
【解析】【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量。
2、【答案】（1）解：水吸收的热量Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(60℃-20℃)=1.008×107J
（2）正常工作时间t=1h10min=4200s
电流做的功为W电=Pt=3000W×4200s=1.26×107J
电热水器的效率为 80%
答：这段时间内该电热水器的效率是80%；
（3）由题意知Q气=Q水吸=1.008×107J
根据Q气=qV得天然气的体积
答：水吸收的热量与完全燃烧0.24m3的天然气放出的热量相当。
【解析】【分析】 (1)、已知水的质量和初温末温还有水的比热容的前提下，根据公式Q=cm（t-t0）求得吸收热量。
(2)、已知功率和时间，根据公式W=Pt 求得消耗电能，在根据公式求得效率。
(3)、已知天然气的热值和热量，根据公式求得天然气的体积。
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）B
（2）时间；转换法；控制变量法
【解析】【解答】（1）探究水和液体的吸热能力时，需要选择质量相同的液体、加热方式相同，盛水和液体的容器相同，酒精灯中酒精量不必相同，B符合题意；
（2）吸收的热量是通过加热时间来反应的，这种方法是转换法，实验时还使用了控制变量法。
故答案为：（1）B；（2）时间；转换法；控制变量法。
【分析】（1）探究不同物体的吸热能力时，需要选择相同质量、相同热源等条件；
（2）通过容易观察和测量的物理量反应不易测量的物理量，是转换法，探究不同物体的吸热能力要结合控制变量法。
2、【答案】（1）调整下面铁夹，使石棉网处于适当的高度；调整上面铁夹，使温度计处于适当的高度
（2）水与食用油的质量和初始温度相同
（3）第6 min食用油的温度；水的吸热本领比食用油大
【解析】【解答】(1)探究不同物体的吸热能力时，酒精灯要用外焰加热，需要合理调整下面铁夹高度，温度计合理使用，需要调整上面的铁夹；(2)探究实验时，要选取相同质量、初温相同的不同位置；(3)根据表格中数据，测量或记录错误的数据可能是第六分钟的食用油温度，这次温度变化异常；根据表格中数据可知，水的吸热本领比食用油大。
【分析】(1)探究不同物体吸热能力时，安装器材要从下向上；
(2)探究不同物体吸热能力，要选用质量相同、初温相同的不同物体进行实验；
(3)物体吸热后，温度变化较均匀，水的吸热能力比其他物体大。