粤沪版物理九年级上册阶段综合练习：第十二章　内能与热机 单元测试（Word有答案）

第十二章　
一、选择题(每题3分,共30分)
1.下列物理现象或物理量与温度高低没有直接关系的是 (　　)
A.分子热运动 B.热量
C.内能 D.热传递
2.如图示的实例中,属于内能转化为机械能的是 (　　)
3.下列有关热和能的说法中正确的是 (　　)
A.燃料燃烧释放的热量越多,燃料的热值越大
B.热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体
C.物体的温度升高,可能是从外界吸收了热量
D.热机做的有用功越多,热机效率越大
4.关于温度、内能、热量三者的关系,下列说法正确的是 (　　)
A.温度高的物体,内能一定大 B.物体温度升高,一定是吸收了热量
C.物体吸收了热量,温度一定升高 D.物体温度升高,内能一定增大
5.在1个标准大气压下将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后,放到上表面平整的冰块上。经过一段时间后,冰块形状不再变化,状态如图示。则下列说法正确的是 (　　)
A.最终三块金属的温度不同 B.最终三块金属放出的热量相同
C.冰熔化时的温度可能高于0 ℃ D.丙的比热容一定大于甲、乙的比热容
6.小李家使用的燃气热水器将30 kg的水从20 ℃加热到45 ℃,消耗了0.15 m3天然气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4×107 J/m3。则下列与该过程有关的计算结果和分析中正确的是 (　　)
A.水吸收的热量与水的温度成正比 B.水吸收的热量是3.15×105 J
C.热水器的能量转化效率是52.5% D.热水器的能量转化效率与环境温度无关
7.如图示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程,关于缺少的一个冲程的名称及顺序,下列判断正确的是 (　　)
A.吸气冲程,应在图甲之前 B.压缩冲程,应在图甲、乙之间
C.做功冲程,应在图乙、丙之间 D.排气冲程,应在图丙之后
8.按动电火花发生器(如图示)的按钮,盒盖飞出,以下四个事例中能量转化与此相同的是 (　　)
(1)水壶中的水沸腾后,壶盖被水蒸气顶起 (2)两手相互摩擦,手心变热
(3)汽油机的做功冲程 (4)流星与空气摩擦生热、发光
A.(1)(3) B.(1)(2) C.(2)(3) D.(2)(4)
9.甲、乙两台汽油机,甲的功率是乙的2倍,甲的效率是30%,乙的效率是20%,那么甲、乙在相同时间内消耗的汽油的质量之比为 (　　)
A.3∶4 B.2∶3 C.3∶2 D.4∶3
10.如图示是用相同的加热装置将a、b、c(已知质量关系mb=mc)三种物质加热至沸腾时,它们的温度随时间变化的图像。下列对图像的分析正确的是 (　　)
A.b的比热容大于c的比热容
B.t1~t2时间内物质a的温度不变,内能不变
C.温度从T1升高到T2时,a物质吸收的热量比b多
D.如图果a、b是同种物质,那么b的质量大于a的质量
二、填空题(每空2分,共40分)
11.如图示,装有汽油的油桶放在烈日下温度会　　　　(选填“升高”或“降低”),这是通过　　　　　的方式使其内能增加的,具有一定的危险性,为了安全,油桶应存放在阴凉干燥处。
　　12.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”)。发动机散热器常用水作为冷却剂,这是因为水的　　　　较大。运载火箭选用液态氢作为燃料,是因为氢的　　　　大。
13.某同学用如图示的装置测量酒精的热值,他在烧杯中加入300 g水,调好装置后,加热使水温升高50 ℃,水需要吸收的热量为　　　　　　J,他测得此过程中消耗了6 g酒精,利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等,算得酒精的热值q=　　　　　　J/kg,他查表得到q酒精=3.0×107 J/kg,发现两者偏差较大,你认为其中的原因可能是　　　　　　　　　　(写出一条原因即可)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
14.“东风快递,使命必达”,如图示是国庆阅兵式上我国首次亮相的高超音速导弹DF-17,该导弹的最大速度可达10马赫(1马赫=1倍音速)。DF-17采用火箭动力助推,火箭发动机　　　(选填“属于”或“不属于”)内燃机。DF-17的表面层由耐高温材料制成,这是因为DF-17弹头从太空返回地面的过程中与大气发生摩擦,将机械能转化为　 能,导致温度升高。
15.一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了10 g汽油(汽油的热值为4.6×107 J/kg)。若这台汽油机的效率为30%,则一个工作循环中输出的有用机械能为　　　　J。单缸四冲程汽油机正处在　　　　冲程,若该汽油机的转速为1800 r/min,则它每秒钟完成
　　　　个冲程。
16.已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),若将2 kg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25 ℃、质量为1 kg的水吸收2.1×105 J的热量后温度将升高到　　　　℃。
17.如图所示是冰熔化实验中的温度-时间图像,已知冰的质量为0.2 kg,加热功率恒定。从18 ~22 min内,水吸收的热量是　　　　J,加热前冰的初温为　　　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),c冰=2.1×103 J/(kg·℃),不考虑加热时水的质量变化]
18.有一种节能锅,如图所示。它由内锅和外锅组成,内锅底部固定有一个用特殊材料制成的物块,烹饪食物时,先把内锅置于火上加热,待内锅里的水沸腾,物块被烧红时关闭火源,立即把内锅放在外锅里密闭,烧红的物块继续给食物加热,直到食物被煮熟。要放出更多的热量,此物块应该具有质量　　　　　、比热容　　　　　的特点。
三、实验探究题(共18分)
19.(10分)某班同学利用如图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。
(1)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和　　　　。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过　　　　　　来判断的。
(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如图下表所示,通过分析实验数据,可以得出的结论是 　。
实验组别 液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
1 水 200 25 40 13.5
煤油 200 25 40 6.5
2 水 200 25 40 12
煤油 200 25 40 5.5
(3)图乙是第1组同学绘制的“吸收热量-时间”和“温度-时间”图像,能正确描述该实验真实情况的图像是　　　　(填序号)。
(4)这两组同学对图甲的装置进行了改进,将分别装有质量相同的水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图图丙所示,而不是用两个酒精灯分别加热,这样做的好处是　 。
20.(8分)小明学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他组装了如图甲、乙所示的装置进行实验,记录结果见下表:
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 100
菜籽油 20 100
(1)为了保证实验结论可靠,小明选择了两套相同的装置,在实验中除了要控制图甲、乙中两烧杯内水的质量相等,还要控制煤油和菜籽油的　　　　相同。
(2)实验测得的数据如图上表(无读数错误),根据数据　　　　(选填“能”或“不能”)得出煤油与菜籽油热值的大小关系。
(3)实验中的不足之处可能是　　　　　　　　　　造成的。
(4)小明同学纠正实验中的不足之处后,考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收,而水的比热容已知,于是他想利用这种实验方法测算出煤油的热值。利用此实验方法计算出的热值将比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。
四、计算题(共12分)
21.(6分)物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两个完全相同的酒精灯分别给质量都是200 g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),那么请问:
(1)图甲和图乙哪个是沙子吸热升温的图像 请说明理由。
(2)沙子的比热容是多少
22.(6分)驾驶员驾驶某型号汽车(如图所示)在平直公路上匀速直线行驶进行车型测试,测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3 m3。求:(ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.5×107 J/kg)
(1)测试过程中消耗汽油的质量。
(2)假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为40%,汽车在测试过程中做的有用功是多少。
1.B　 物体的温度越高,分子的热运动越剧烈,可见热运动与温度有直接关系,故A不符合题意。热量是一个过程量,是指发生热传递时,传递内能的多少,而温度高低是一个状态量,故热量与温度没有直接关系,故B符合题意。物体的温度越高,分子的热运动越剧烈,具有的内能就越大,可见内能与温度有直接关系,故C不符合题意。热传递是温度不同的物体接触时产生的物理现象,与温度有直接关系,故D不符合题意。
2.C　 弯折铁丝发烫,是机械能转化为内能,故A不符合题意;臀部摩擦发热,是机械能转化为内能,故B不符合题意;汽油机的做功冲程中,是把燃料燃烧产生的内能转化为活塞的机械能,故C符合题意;压缩空气引火,是压缩气体做功,机械能转化为内能,故D不符合题意。
3.C
4.D　 因为影响内能的因素有质量、温度和状态,因此温度高的物体内能不一定大,故A错误;物体温度升高可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,故B错误;物体吸收热量,温度不一定升高,如图冰熔化,吸收热量,内能增加,温度不变,故C错误;物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对它做了功,其内能一定增加,故D正确。
5.D　 冰块的形状最终不发生变化,即冰块不再吸收热量,所以最终三块金属的温度与冰的温度相同,故A错误;三块金属的末温(为冰的熔点)相同,初温相同,即三块金属降低相同的温度,由图可知放出的热量:Q甲6.C　 由Q吸=cm(t-t0)可知,水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比,故A错误;将30 kg的水从20 ℃加热到45 ℃,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(45 ℃-20 ℃)=3.15×106 J,故B错误;天然气完全燃烧放出的热量:Q放=V天然气q=0.15 m3×4×107 J/m3=6×106 J,热水器的能量转化效率:η=×100%=×100%=52.5%,故C正确;热水器的能量转化效率与环境温度有关,因为环境温度越低,加热的时间越长,其散失的热量越多,则热水器的能量转化效率越低,故D错误。
7.C　 图甲进气门打开、排气门关闭,活塞向下运动,所以为吸气冲程;图乙进气门、排气门都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程;图丙进气门关闭、排气门打开,活塞向上运动,所以为排气冲程;综上所述可知,在乙和丙之间缺少做功冲程。
8.A　 如图图所示,按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖飞出,这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功,消耗燃气的内能,转化为盒盖的机械能,是将内能转化为机械能的过程;(1)水壶中的水沸腾后,壶盖被水蒸气顶起,水蒸气的内能转化为壶盖的机械能,符合题意;(2)两个手相互摩擦做功,手心变热,机械能转化为手的内能,不符合题意;(3)汽油机的做功冲程,是将燃气的内能转化为活塞的机械能,符合题意;(4)流星在空中滑过时,流星和空气之间有摩擦,克服摩擦做功,机械能转化为内能,不符合题意;所以,符合题意的是(1)和(3),故A正确。
9.D　 设甲的功率为P甲,乙的功率为P乙,甲的效率为η甲,乙的效率为η乙,汽油的热值为q,做功时间为t,甲在时间t内做的有用功:W甲=P甲t。乙在时间t内做的有用功:W乙=P乙t。则由题意知,P甲∶P乙=2∶1,η甲∶η乙=30%∶20%=3∶2;甲在时间t内消耗的总能量:Q甲==。甲在时间t内的耗油量:m甲==。同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式:m乙=。甲、乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比m甲∶m乙=∶=∶=∶=4∶3。
10.D　 由图像知,用相同的加热装置对b、c两种物质加热时,0~t2时间内这两种物质吸收的热量相同,b物质升高的温度较大,由公式c=知,b的比热容小于c的比热容,故A错误;t1~t2时间内,物质a吸收热量,温度不变,内能增加,故B错误;用相同的加热装置,温度从T1升高到T2时,a物质的加热时间比b物质短,所以a物质吸收的热量比b少,故C错误;如图果a、b是同种物质,比热容相同,升高相同的温度时,b的加热时间长,说明b吸收的热量多,根据Q=cmΔt知,b的质量大于a的质量,故D正确。
11.升高　热传递
12.降低　比热容　热值
13.6.3×104　1.05×107
酒精燃烧时不一定是完全燃烧(酒精燃烧时释放的热量不能完全被水吸收等合理即可)
水的质量:m水=300 g=0.3 kg,
水吸收的热量:Q吸=c水m水 Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×50 ℃=6.3×104 J。酒精的质量:m酒精=6 g=0.006 kg,
由于酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等,则Q放=Q吸=6.3×104 J;
酒精的热值:q===1.05×107 J/kg。测得的酒精热值比酒精的实际热值3.0×107 J/kg小得多,原因是酒精燃烧时不一定是完全燃烧,酒精燃烧时释放的热量不能完全被水吸收等。
14.属于　内　 喷气发动机工作时向后高速喷出气体,从而获得前进的动力,燃料在气缸内部燃烧,是内燃机;DF-17弹头从太空返回地面的过程中与大气发生摩擦,弹头克服摩擦做功,将机械能转化成内能,导致温度升高。
15.1.38×105　吸气　60
16.4.2×103　改变　75　 (1)比热容是物质的一种特性,与物质的种类及状态有关,而与物质的质量无关,所以将2 kg的水倒掉一半,剩下水的比热容不变,仍为4.2×103 J/(kg·℃);水结冰后,状态改变,其比热容将改变。(2)水的质量m=1 kg,因为Q吸=cm(t-t0),所以2.1×105 J=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(t-25 ℃),解得t=75 ℃。
17.8.4×103　-10　 冰熔化成水质量不变,从图像中可知,18 ~ 22 min内水的温度由0 ℃升高到10 ℃,则Δt=10 ℃,所以,Q水吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×10 ℃=8.4×103 J;冰2 min内吸收的热量等于水4 min内吸收热量的一半,Q冰吸=Q水吸=×8.4×103 J=4.2×103 J;
根据Q吸=cmΔt可得,冰升高的温度:
Δt'===10 ℃,t初温=t-Δt'=0 ℃-10 ℃=-10 ℃。
18.大　大　 内锅的底部有一块特殊材料制成的物块,内锅在火上加热时,此物块吸收热量,温度升高,当把内锅放入外锅中时,物块不再吸热,它将放热,利用它放出的热给食物加热,放在外锅中主要是为了减少热量的损失。只有物块放出足够多的热量,才能把食物充分煮熟;由Q放=cmΔt可知,质量大、比热容大的物块符合要求。
19.(1)停表　加热时间
(2)质量相同的水和煤油升高相同的温度,吸收的热量不同(或质量相同的水和煤油升高相同的温度,水吸收的热量多)
(3)C
(4)保证相同时间内水和煤油吸收的热量相同(或避免两个酒精灯火焰大小不同)
20.(1)质量　(2)不能
(3)燃料质量太大(或水的质量太少)
(4)偏小
21.(1)图甲是沙子吸热升温的图像,因为沙子和水的质量相等,吸收相同热量时,沙子的比热容比水小,由Δt=可知,沙子的温度升高得多,所以图甲是沙子吸热升温的图像。
(2)由图乙可知,加热2 min时水的温度从20 ℃上升到70 ℃,则水吸收的热量:Q水吸=Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×104 J。相同时间内酒精灯燃烧放出的热量相同,则在2 min的时间内Q沙吸=Q水吸=4.2×104 J,又因为加热2 min,沙子的温度从20 ℃上升到250 ℃,则Δt沙=250 ℃-20 ℃=230 ℃,m沙=200 g=0.2 kg,则沙子的比热容:c沙==≈0.91×103 J/(kg·℃)。
22.(1)由ρ=可得,消耗汽油的质量:
m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.05 kg。
(2)汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=m汽油q汽油=1.05 kg×4.5×107 J/kg=4.725×107 J,
由η=×100%可得,汽车在测试过程中做的有用功:W=η Q放=40%×4.725×107 J=1.89×107 J。