2021-2022学年人教版物理九年级全册第十四章内能的利用专题测试试卷（Word版含答案）

人教版物理九年级全册第十四章内能的利用专题测试
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、如图所示是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是（　　）
A．压缩冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能
C．做功冲程，机械能转化为内能 D．做功冲程，内能转化为机械能
2、关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机的有用功多，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机工作的时间长，效率就一定高
D．热机的有用功占燃料完全燃烧放出的能量的比例大效率就高
3、2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆绿色电能供应，预计消耗“绿电”约，可以节约标准煤，减排二氧化碳。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（媒约为）。（　　）
A． B． C． D．
4、下列说法正确的是（　　）
A．使用天然气做燃料，燃烧越充分，热值越大
B．汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能
C．汽车发动机采用冷水进行冷却，是利用水的比热容较大的性质
D．摩托车上的热机工作时提供动力的是吸气冲程
5、将一瓶酒精用去 ，则剩余部分酒精的密度、比热容和热值（　　）
A．都不变
B．密度、比热容不变，热值变为原来的
C．都变为原来的
D．热值不变，密度、比热容变为原来的
6、小聪在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c水=4.2×103J/（kg·℃），则下列说法中正确的是（　　）
A．酒精燃烧的过程是内能转化为化学能
B．c乙=2.4×103J/（kg·℃）
C．0-8min乙吸收的热量为3.36×104J
D．该酒精灯的加热效率为28%
7、下列措施可以提高热机效率的是（　　）
A．燃烧更多的燃料 B．使燃料燃烧更充分
C．使用热值更大的燃料 D．使用比热容更大的燃料
8、如图所示是物理老师的自制火箭，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验分析正确的是（　　）
A．酒精无法完全燃烧，所以热值变小
B．酒精燃烧是电能转化成了内能
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低
9、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
10、下列有关内燃机和热机效率的说法错误的是（　　）
A．使用热值大的燃料就可以提高热机效率
B．即使合理利用能源，也无法使内燃机的效率达到 100%
C．汽油机定期更换润滑油有助于提高热机效率
D．如图所示装置的能量转化过程与柴油机工作时做功冲程的能量转化过程相同
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、已知木炭的热值为3.4×107J/kg，一箱质量为20kg的木炭，若用掉一半，则剩下木炭的热值为______J/kg。如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值______（选填“大于”、“小于”或“等于”，下同）B燃料的热值，若要放出相等的热量，则需完全燃烧燃料A的质量______B的质量。
2、一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，则此时这台汽油机活塞1s对外做功___________次。完全燃烧2kg汽油放出的热量是___________J（）。
3、发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸，若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如表所示。
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环 2500次 93#汽油 汽缸内汽油和空气的混合密度 1.5kg/m3
排气量 2L 热值 4.5×107J/kg
发动机最大功率 75kW 空燃比 14：1
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时，发动机的输出功率最大，则1min内有用功______；
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是______（对甲、乙、丙、丁重新排序），______图所示的冲程，内燃机给汽车提供动力；
（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比，根据表中数据可知，气缸内混合气体中汽油的质量为______kg。1分钟内总共需要消耗的汽油质量为______kg；
（4）当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据可求得汽车发动机的效率为______。
4、如图为火箭发射的场景。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能。
5、如图所示，提起水平接触水面的玻璃板，需要的力大于玻璃板的重力，说明_____。酒精的热值是3.0×107J/kg，物理意义是_____。
三、计算题（4小题，每小题10分，共计40分）
1、在1个标准大气压下，将一壶质量为2kg、初温为20℃的水烧开天然气放出1.68×106J的热量。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：
（1）水吸收的热量？
（2）此次烧水的效率η？
2、某同学在实验室用酒精灯把0.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃.求：
（1）水吸收的热量；
（2）如果这些热量由酒精燃烧提供，至少要完全燃烧多少千克酒精？[水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃）；酒精的热值q酒精＝3.0×107 J/kg]
3、（1）用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，已知水的比热容，则：水吸收的热量是多少J；
（2）在（1）过程中，共燃烧了12m3天然气，天然气的热值q＝4.2×107J/m3），求燃气锅炉烧水时的效率；
（3）我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求可燃冰的热值；若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰就能等效（2）中的天然气？
4、火力发电厂每发出1度电（等于3.6×106J）需要消耗0.36kg标准煤。1度电可以让某型号纯电轿车行驶约5km。某款紧凑型家用轿车，每100km消耗汽油约5kg。求：（已知：q煤＝3.0×107J/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）
（1）火力发电厂的热效率；
（2）通过计算说明，行驶相同距离时，哪种车型能耗（消耗的燃料热量）更低？
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
如图所示，内燃机的进气门和排气门都关闭，活塞向下带动曲轴运动，气缸上方有电火花，是做功冲程，将内能转化为机械能，故ABC错误，D正确。
故选D。
2、D
【详解】
热机的效率是指：热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比。
A．热机做的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，效率不一定大，故A错误；
B．功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，热机的功率大，效率不一定高，故B错误；
C．热机工作的效率与工作时间无关，故C错误；
D．热机所做有用功占燃料完全燃烧放出的能量的比例越大热机的效率越高，故D正确。
故选D。
3、A
【详解】
若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4、C
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；
B．汽油机的做功冲程是燃气通过做功的方式将内能转化为机械能，故B错误；
C．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机冷却用水作为工作物质，故C正确；
D．摩托车上使用的是汽油机，汽油机工作时提供动力的是做功冲程，故D错误。
故选C。
5、A
【详解】
密度、比热、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
6、C
【详解】
A．酒精燃烧的过程是化学能转化为内能，故A错误；
B．由图乙可知，甲的沸点为100℃，所以，甲液体为水；由于单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，由乙图可知，质量相等的甲乙两种液体升高相同的温度甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，由 可知，乙的比热容为甲比热容的一半，即c乙=2.1×103J/（kg·℃），故B错误；
C．0-8min乙吸收的热量为与甲（水）吸收的热量相同为
故C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾需要10min，吸收的热量
4g酒精完全燃烧放出的热量为
该酒精灯的加热效率为
故D错误。
故选C。
7、B
【详解】
热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与燃烧燃料的多少、燃料的热值或比热容等因素无关；使燃料燃烧更充分，可以在同等情况下燃料放出更多的热量，可以有效提高燃料的利用率，可以提高热机效率，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8、D
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧的情况无关，所以酒精不完全燃烧时热值是不变的，故A错误；
B．燃料本身具有化学能，因此酒精燃烧时将化学能转化为内能，故B错误；
C．燃气推动纸筒飞出的过程中，内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同，故C错误；
D．纸筒飞出时，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，则瓶内气体的内能减小，温度降低，故D正确。
故选D。
9、C
【详解】
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确；
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。
故选C。
10、A
【详解】
A．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高，与热值大小等因素无关，故A错误，符合题意；
B．内燃机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功，因此即使合理利用能源，也无法使内燃机的效率达到100%，故B正确，不符合题意；
C．汽油机定期更换润滑油可以减少机件间的摩擦，从而减少因克服摩擦而产生的额外功，便可提高热机效率，故C正确，不符合题意；
D．由图所示，该装置的能量转化过程是由内能转化为机械能，而柴油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此二者能量转化过程相同，故D正确，不符合题意。
故选A。
二、填空题
1、3.4×107大于小于
【解析】
【详解】
[1]燃料的热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量的多少以及是否完全燃烧无关，所有木炭用掉一半后，它的热值不变，还是3.4×107J/kg。
[2]由图可知，当燃烧相同质量的燃料A和燃料B时，燃料A放出的热量更多，根据可得，燃料A的热值更大。
[3]分析图像可知，过纵坐标作一条平行于横坐标的直线，直线上的点对应的纵坐标表示热量，大小相等；直线与OA、OB相交的点对应的横坐标表示燃料的质量，由图可知，直线与OB相交的点对应的横坐标的值更大，表示燃料B的质量更大，则需完全燃烧燃料A的质量小于B的质量。如下图
2、30
【解析】
【详解】
[1]飞轮转速为3600转/分，则1s内飞轮转动60转；汽油机工作时每四个冲程飞轮转2转，做功1次，因此这台汽油机活塞1s对外做功30次。
[2]完全燃烧2kg汽油放出的热量是
3、4.5×106J乙、甲、丁、丙丁2×10﹣40.520%
【解析】
【详解】
（1）[1]由表格数据可知发动机输出最大功率
P＝75kW＝75000W
则1min内做的有用功为
W＝Pt＝75000W×1×60s＝4.5×106J
（2）[2]图甲中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，说明是压缩冲程；
图乙中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，说明是进气冲程；
图丙中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，说明是排气冲程；
图丁中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，说明是做功冲程；
由上述可知一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是乙、甲、丁、丙。
[3]做功冲程内燃机给汽车提供动力，即丁图所示的冲程内燃机给汽车提供动力；
（3）[4]根据ρ＝可得做一次功燃气的质量为
m＝ρV＝1.5kg/m3×2×10﹣3m3＝3×10﹣3kg
因为空燃比是14:1，所以气缸内混合气体中汽油的质量
m油＝3×10﹣3kg×＝2×10﹣4kg
[5]由表格数据可知1min完成的工作循环是2500次，即1min对外做2500次功，因此1分钟内总共需要消耗的汽油质量为
m总＝m油×2500＝2×10﹣4kg×2500＝0.5kg
（4）[6]1min内汽油完全燃烧释放的热量
Q放＝m总q＝0.5kg×4.5×107J/kg＝2.25×107J
发动机的效率
η＝＝＝20%
4、热值内
【解析】
【详解】
[1]火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的热值大，相同质量的氢气和其它燃料相比，完全燃烧放出更多的热量，进而可以提供更多的机械能。
[2]氢气燃烧放出热量，故将燃料的化学能转化为内能。
5、分子间存在引力1kg的酒精完全燃烧放出的热量为3.0×107J
【解析】
【详解】
[1]当玻璃板与水面接触时，玻璃板与水分子之间存在作用力，当用力向上拉时，除玻璃板的重力外，还要克服水分子和玻璃分子间存在的引力作用，所以拉力比玻璃板的重力大，说明分子间存在引力。
[2]酒精的热值为3.0×107J/kg，物理意义为1kg的酒精完全燃烧放出的热量为3.0×107J。
三、计算题
1、（1）6.72×105J；（2）40%
【详解】
解：（1）在1个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温
t＝100℃
故水吸收的热量
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J
（2）此次烧水的热效率
答：（1）水吸收的热量是6.72×105J；
（2）此次烧水的效率是40%。
2、（1）3.36×104J； （2）1.12×10-3kg
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×（100℃-20℃）=3.36×104J
（2）由于酒精完全燃烧释放的热量全部被水吸收时需要酒精的质量最少，所以，由Q放=mq知道，需要完全燃烧酒精的最少质量
答：（1）水吸收的热量为3.36×104J；
（2）如果这些热量由酒精燃烧提供，至少要完全燃烧1.12×10-3kg的酒精。
3、（1）1.68×108；（2）33.3%；（3）6.72×109J/m3，0.075
【详解】
解：（1）水吸收的热量为
（2）12m3天然气完全燃烧释放的热量为
燃气锅炉烧水时的效率为
（3）因可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，可燃冰的热值为
所以，需要可燃冰的体积为
答：（1）水吸收的热量是1.68×108J；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；
（3）可燃冰的热值为6.72×109J/m3，若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰就能等效（2）中的天然气。
4、（1）33.3%；（2）纯电轿车
【详解】
解：（1）完全燃烧0.36kg煤所放出的热量
有题意可知有用功
W有＝1kW h＝3.6×106J
则火力发电厂的效率
（2）1度电可以让某型号纯电骄车行驶约5km，即行驶5km消耗3.6×106J的能量；紧凑型家用轿车每100km消耗汽油约5kg，则行驶5km消耗的汽油的质量为
汽油放出的热量为
因为
故纯电轿车消耗的热量少。
答：（1）火力发电厂的热效率为33.3%；
（2）纯电轿车消耗的热量少。