2021-2022学年基础强化北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项练习练习题（Word版含答案）

北师大版物理九年级全册第十章 机械能、内能及其转化专项练习
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、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
2、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
3、下列关于“热机”的说法中，不正确的是（　　）
A．热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达100%
B．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
C．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
D．火箭发动机属于热机
4、下列关于内能的说法中正确的是（　　）
A．0℃的物体没有内能
B．物体温度越高，含有的热量越多
C．物体内能增加，一定要从外界吸收热量
D．同一物体温度升高，它的内能增加
5、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰内能为零
B．两个物体温度相同，它们之间就不能发生热传递
C．物体温度越高，所含热量越多
D．物体吸收了热量，温度一定升高
6、甲、乙两物体质量都为1kg，丙物体质量为2kg，三个物体温度都升高1℃，吸收的热量如图。以下说法正确的是（　　）
A．乙的比热容与丙的相等
B．甲的比热容比乙的大
C．甲的温度升高1℃，需吸收2000J的热量
D．甲、乙的温度都降低1℃，乙比甲放出的热量多
7、下列有关热机的说法正确的是（　　）
A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质
B．内燃机的做功冲程是机械能转化为内能的过程
C．汽油机以汽油为燃料，无污染
D．热机的使用缓解了城市的热岛效应
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、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．物体的温度越高，所含热量越多
10、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
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、水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，若将4kg的水倒掉一半，则剩下的水的比热容是　 　J/(kg ℃)；水结冰后它的比热容将　 　(选填“改变”或“不变”)；初温为20℃，质量为2kg的水温度升高到70℃, 吸收的热量为　 　。
2、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。
3、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）。
4、如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的　 　冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为　 　J．（汽油热值为4.6×107J/kg）
5、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 ℃）
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某饭店用燃气灶烧水，将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，该燃气灶烧水时的效率为20%．已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg．求：
（1）水吸收的热量；
（2）实际消耗的煤气为多少千克？
（3）为了节约能源，饭店对燃气灶进行了改进，使燃气灶的效率得到了提高．在同样的条件下将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，比原来节省0.04kg的煤气，则现在煤气灶烧水时的热效率是多少？
2、近年来，我市加强了环境的改善和美化，大量种草植树，提高绿地的覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了人们的居住环境，若某一人工湖湖水的质量为1.0 107kg，水温升高2℃，请你解答下列问题：
（1）湖水吸收了多少热量？（ ）
（2）若这些热量被同等质量的砂石吸收，则砂石升高的温度为多少？（ ）计算结果保留两位小数
3、某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到60℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为，干木柴的热值为1.0×106J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）铁锅烧水的的效率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在探究“比较不同物质的吸热能力”实验中：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入　 　、初温都相同的水和煤油。（选填“质量”或“体积”）
（2）实验中使用相同规格的电加热器，可以认为在相同时间内水和煤油吸收相同的　 　。这样，只需通过比较升高的　 　，便可判断不同物质的吸热能力。
（3）根据实验数据分别描绘出了水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图所示，分析可知　 　的吸热能力更强。
（4）由图像可得煤油的比热容c煤油=　 　J/（kg·℃）。（已知c水=4.2×103J/（kg·℃））
2、小桂利用如图甲所示装置做“比较a、b 两种不同液体的吸热能力”的实验。
（1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使　 　（选填“石棉网”或“温度计”）处于适当的高度；
（2）本实验要使两种液体的　 　（选填“质量”或“体积”）相同；
（3）实验时使用相同的酒精灯给物体加热，可以用　 　（选填“温度的高低”、“升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来表示液体吸收热量的多少；
（4）图乙是小桂根据收集到的实验数据绘制的图像，由图像可知，吸收相同热量，　 　升温更高；　 　更适合作汽车发动机的冷却液。（均选填“a”或“b”）；
（5）小桂查出液体a的比热容，并测得10g酒精完全燃烧使50g液体a的温度升高了20℃，根据以上数据算出酒精的热值，算出的热值与标准值相比是　 　（选填“偏大”、“偏小”或 “一样”）的。
-参考答案-
一、单选题
1、【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。
2、【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。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．热机效率指的是用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出总能量的百分比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，A正确，不符合题意；
B．热机常用水做冷却剂，是因为水相对与其它物质而言，水的比热容大，在吸收相同热量后，水的温度上升得慢，B错误，符合题意；
C．设法利用废气的能量是提高热机效率的重要措施，C正确，不符合题意；
D．热机是将内能转化为机械能的装置，火箭发动机属于热机，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【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。水的比热容大，相同质量的水可以吸收更多的热量，冷却效果更好。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．一切物体，不论温度高低，都具有内能，所以0℃的物体也有内能，A不符合题意；
B．同一物体温度越高，内能越大，而热量是热传递过程中传递的能量，B不符合题意；
C．物体内能增加有两个方式：一是从外界吸收热量，一是外界对物体做功，C不符合题意；
D．同一物体温度升高，它的内能增加，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】一切物体，都具有内能，同一物体温度升高，它的内能增加。
5、【答案】B
【解析】【解答】A．一切物体都具有内能，0℃的冰也具有内能，A不符合题意；
B．发生热传递的条件是两个物体存在温度差，B符合题意；
C．热量是热传递过程中内能转移多少的量度，不能说含有多少热量，C不符合题意；
D．晶体中熔化过程中，吸收热量，但温度却保持不变，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。
6、【答案】B
【解析】【解答】AB．由图象可知
根据
可得
由于乙的质量小于丙的质量，升高的温度相同，乙和丙吸热相同，可知乙的比热容大于丙的比热容；甲、乙的质量相同，升高的温度相同，可知甲的比热容比乙的比热容大，A不符合题意，B符合题意；
C．由图象可知，甲的温度升高1℃，需吸收3000J的热量，C不符合题意；
D．甲、乙的质量相同，因甲的比热容比乙的比热容大，则甲、乙的温度都降低1℃时，由
可知，甲比乙放出的热量多，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量和温度差相同的同种物质，比热容越大吸收热量越多；热量和温度差相同时，质量越大，比热容越小。
7、【答案】A
【解析】【解答】A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质，一般用水，是因为水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量，A符合题意；
B．内燃机的做功冲程是内能转化为机械能的过程，B不符合题意；
C．汽油燃烧时产生的废气会污染空气，C不符合题意；
D．热机会产生大量的废气，排放大量的热量，是加剧城市的热岛效应的原因之一，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量。
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。
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】C
【解析】【解答】A．内能由分子动能和分子势能决定，温度高的物体，分子动能大，但分子势能不知道，因此温度高的物体内能不一定大，温度低的物体内能不一定小，A不符合题意；
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能增大，B不符合题意；
C．内能小的物体可能温度很高，热量是从高温物体传向低温物体，因此内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，C符合题意；
D．温度是状态量，而热量是过程量，两者不能相提并论，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热传递的条件是从高温物体传向低温物体；物体的内能和物体的质量、温度、状态有关。
10、【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。
二、填空题
1、【答案】4.2×103；改变；4.2×105J
【解析】【解答】比热容是物质的一种特性，只与这种物质存在的状态有关，而与物质的质量无关；所以，若将4kg的水倒掉一半，则剩下的水的比热容仍是4.2×103J/(kg ℃)；
水结冰后，由于存在的状态改变了，所以，比热容将改变；由 知道，质量为2kg的水温度由20℃升高到70℃时，吸收的热量是：Q吸 =cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg ℃）×2kg×（70℃-20℃）=4.2×105 J.
【分析】比热容是物质的特性，和质量有关；当状态改变是，比热容变化；根据比热容、质量、温度差可以计算热量。
2、【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。
3、【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。
4、【答案】压缩；4.6×107
【解析】【解答】解：（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，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，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同； （2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J；
输出的机械能为：E=ηQ放=25%×1.84×108J=4.6×107J。
故答案为：压缩；4.6×107
【分析】压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；利用燃料完全放热公式Q放=qm求汽油完全燃烧产生的热量（总能量），再利用效率公式E=ηQ放求有用机械能.
5、【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.
三、计算题
1、【答案】（1）解：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg. ℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106J
（2）解：由 可得，燃气燃烧放出的热量为：
；
实际消耗的煤气质量为：
（3）解：改进后燃烧煤气的质量为m'=0.2kg-0.04kg=0.16kg，
放热为：Q放'=m'q=0.16kg×4.2×107J/kg=6.72×106J，
现在燃气灶的热效率为：
【解析】【分析】（1）根据水的比热容、质量和温度差的乘积计算水吸热的多少；
（2）根据水的吸热和燃气灶的效率计算燃料放出的总热量，结合燃气的热值计算消耗的燃气的质量；
（3）根据节约的质量计算消耗的燃气的质量，结合燃气的热值计算放热的多少，水的吸热和燃气放热的比值计算热效率。
2、【答案】（1）解：根据吸热公式，可知水吸收的热量为Q吸水=c水m水水=4.2 103J(kg ℃) 1.0 107kg 2℃=8.4 1010J
答：湖水吸收了 热量；
（2）解：由 ，可知砂石升高的温度为
答：若这些热量被同等质量的砂石吸收，则砂石升高的温度为 。
【解析】【分析】（1）根据比热容、质量和温度差计算吸收的热量；（2）根据热量和比热容，结合质量计算温度差的大小。
3、【答案】（1）解：干木材完全燃烧放出的热量
（2）解：水的体积
由可知，水的质量水吸收的热量
（3）解：铁锅烧水的效率
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量；
（2）根据物体的密度和体积的乘积，计算质量，结合比热容和质量、温度差的乘积，计算热量；
（3）利用吸收热量和总热的比值， 计算热效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）质量
（2）热量；温度
（3）水
（4）2.1×103
【解析】【解答】(1)根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油；(2)实验中使用相同规格的电加热器，根据转换法可知在相同时间内水和煤油吸收相同的热量，通过比较升高的温度，便可判断不同物质的吸热能力；(3)根据实验数据分别描绘出的水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象知，加热5分钟，水升高20℃，煤油升高40℃，根据比较吸热能力的方法，水的吸热能力更强；(4)根据c= 可知，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故煤油的比热容：c煤油= ×4.2×103J/（kg ℃）=2.1×103J/（kg ℃）。
【分析】（1）研究两种物质的吸热能力，就要控制物体的质量和初温相同；
（2）加热器相同，那么单位时间释放的热量就相同，两种不同的液体吸收的热量就相同；
（3）两种质量和初温相同的液体，吸收相同的热量，温度变化小的液体比热容大；
（4）结合比热容公式和图像求解液体的比热容即可。
2、【答案】（1）石棉网
（2）质量
（3）加热时间的长短
（4）b；a
（5）偏小
【解析】【解答】(1)实验时要用火焰的外焰加热，调整铁夹A的位置，使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热。
(2)要比较不同物质的吸热能力，根据控制变量法可知，实验中要保证两种液体的质量相同。
(3)此实验中采用了转换法的思想，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。
(4)由图乙可知，吸收相同热量（加热相同时间），b液体升温更高，a液体升温较低，由比较吸热能力的方法，a液体比热容大，根据Q=cmΔt，质量相同的两种液体，升高相同的温度，a吸热更多，A液体更适合作汽车发动机的冷却液。
(5)酒精燃烧放出的热量并没有全部被液体吸收，所以算出的热值比标准值偏小。
【分析】（1）在组装实验仪器的时候应该按照自下而上的顺序进行组装；
（2）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；
（3）选用两个相同的加热器进行加热，可以保证相同时间内液体吸收相同的热量，可以通过加热时间来衡量物体吸热的多少；
（4）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。
（5）燃料释放的热量不能被水完全吸收掉，故计算得到的热值偏小。