人教版物理九年级上册课课练：第十四章　内能的利用 单元综合测试（含答案）

第十四章　时间:40分钟　分值:100分]
一、选择题(每题3分,共30分)
1.近年来我国重大装备层出不穷,国人倍感自豪,下列机械的动力装置不是使用热机的是
(　　)
A.“玉兔号”月球车 B.“山东号”航母
C.C919客机 D.“长征五号”火箭
2.小玉家的下水管堵了,她爸爸用固体疏通剂进行疏通,具体操作:先将适量的疏通剂倒入下水道,再缓慢加入清水,疏通剂与水发生化学反应产成高温高压气体,通过高温高压气体的膨胀将管道疏通。在疏通剂与水的化学反应过程中,高温高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的 (　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
3.内燃机的汽缸内高温高压的水蒸气推动活塞做功的过程中,下列说法中正确的是 (　　)
A.内能转化为机械能,水蒸气的内能增大,温度不变
B.内能转化为机械能,水蒸气的内能减小,温度降低
C.机械能转化为内能,水蒸气的内能增大,温度升高
D.机械能转化为内能,水蒸气的内能增大,温度不变
4.下列关于汽油机和柴油机的主要区别,说法正确的是 (　　)
A.构造上,汽油机汽缸顶部有喷油嘴,柴油机汽缸顶部有火花塞
B.吸气冲程中,柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物,汽油机吸入汽缸的是空气
C.在压缩冲程末,柴油机的点火方式是点燃式,汽油机的点火方式是压燃式
D.在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机的高
5.关于燃料和热值,以下说法正确的是 (　　)
A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关
B.容易燃烧的燃料,热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的比热容大
6.如图图示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出热量的关系图象,由图象可知,A、B两种燃料的热值大小关系是 (　　)
A.qAqB D.无法比较
7.热机的效率是热机性能的一个重要指标,下列关于热机效率的叙述中正确的是 (　　)
A.在设计和制造上,只要不断改进和革新,以减少各种能量损失,就有可能使热机的效率达到100%
B.两辆型号相同的小汽车,以相同的速度行驶相同的路程,耗油量小的那辆车效率高
C.使用热值大的燃料可以提高热机的效率
D.发动机的功率越大,其效率越高
8.关于能量的转化和守恒,下列说法中正确的是 (　　)
A.风力发电机发电时,将电能转化为机械能
B.电热水器给水加热时,效率可以达到100%
C.在酒精燃烧放热的过程中,内能转化为化学能
D.植物吸收太阳光进行光合作用,将光能转化为化学能
9.如图图示,下列说法中正确的是 (　　)
A.图甲,酒精不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
B.图乙,蒸汽机因为燃料在机械外部燃烧,燃料燃烧时氧气充足,所以效率高
C.图丙,汽油机在压缩冲程中,内能转化为机械能
D.图丁,热机效率为η=×100%
10.如图图示,一根细绳上端固定,下端系一金属小球,制成一个单摆。现将小球拉到离地面50 cm高的位置A后由静止释放,小球摆到右侧最高点C,C点离地面的高度为40 cm,随后小球由C点再次摆到左侧最高点D(D点未标出),则D点离地面的高度可能是 (　　)
A.40 cm B.35 cm C.30 cm D.25 cm
二、填空题(每空2分,共32分)
11.如图图示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图。图C是　　　　冲程,与它原理相同的是图　　　　所示的演示实验。汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是图　　　　。
12.食物也是一种“燃料”,其营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量,这种过程没有火焰,但　　　　能同样可以转化为　　　　能,因此人的体温保持在37 ℃左右。一盒标有“能量:328 kJ/100 mL”的牛奶,其中“能量”的含义跟　　　　(选填“内能”“热量”或“热值”)相似。
13.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了5 g汽油(汽油的热值是4.6×107 J/kg)。这些汽油完全燃烧产生的热量是　　　　J。若这台汽油机的效率为40%,则一个工作循环中输出的有用机械能为　　　　J。这台汽油机飞轮的转速为1200 r/min,则在1 s内,汽油机对外做功　　　　次。
14.某品牌太阳能热水器的光热转换效率为60%,该太阳能热水器内装有100 kg、温度为20 ℃的水,阳光照射一天后,水温升高到80 ℃,则热水器内的水吸收了　　　　　　J的热量,热水器接收了　　　　　　J太阳能。这些太阳能相当于完全燃烧　　　　m3的天然气放出的热量。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为8.4×107 J/m3]
15.共享单车走进了人们的生活,使人们的出行习惯有了一些改变。细心的你一定观察过,电子锁是单车上一个重要的组成部分,它不仅可以锁住单车,还能提供导航和定位。那么,电子锁是如图图何不断电地使用的呢 工程师说,玄机就在。请你回答:图甲是将　　　　能转化成　　　　能,图乙是将　　　　能转化成　　　　能。
三、实验探究题(14分)
16.为了比较两种燃料的热值,小明采用如图图所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量的损失。
(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)实验中应控制燃料燃烧的　　　(选填“时间”或“质量”)相同,根据　　　　　　　　比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时,小明记下了各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图图图乙所示的图象,则可初步判断燃料　　　　的热值大。
(4)另一组的小华也用图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,比较燃料c和燃料d的热值,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料燃尽后也画出了水的温度随时间变化的图象如图图图丙所示。燃料c在6 min时就使水沸腾了,造成水过早沸腾的原因可能是　　　　　　　　　　　。分析图象可知燃料c燃烧10 min放出的热量　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)燃料d燃烧15 min放出的热量。
(5)你认为根据图丙　　　　(选填“能”或“不能”)比较两种燃料热值的大小。
四、简答题(6分)
17.如图图示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作。请问:
(1)水在实际下落的过程中,机械能会减少吗
(2)这种永动机能不能一直工作下去
(3)什么定律可以支持你的观点
五、计算题(共18分)
18.(8分)“地锅鱼”是东北地区的传统美食。它将鱼、各种蔬菜、秘酱料和水放在锅中,用干木柴做燃料对其进行炖煮,其味香浓郁,深受大家的喜爱。已知,锅内所有食材的平均比热容为4×103 J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107 J/kg。
(1)将一锅5 kg、10 ℃的食材,加热到100 ℃,食材吸收的热量是多少
(2)炖制过程中,消耗了0.5 kg的干木柴,则炖制地锅鱼的效率是多少
(3)若食材吸收的热量由燃烧煤气获得,则至少要消耗多少立方米的煤气 (不计热量损失,煤气的热值约为4×107 J/m3)
19.(10分)百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃油消耗量,这是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90 km/h接近经济车速,因此大多对外公布的理论油耗通常为90 km/h的百公里匀速油耗。某品牌汽车行驶100 km油耗为8 L,汽车发动机的输出功率恒为25 kW(已知汽油的密度为0.75×103 kg/m3,热值为4.5×107 J/kg)。求:
(1)8 L汽油完全燃烧放出的热量。
(2)行驶100 km时间内发动机所做的功。
(3)该品牌汽车发动机的效率。
答案
1.A　 热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧,把燃料的内能转化为机械能。因为月球上没有空气,也就没有氧气,热机无法正常工作,所以月球车不能用热机来驱动,故A符合题意。
“山东号”航母、C919客机、“长征五号”火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功,把内能转化成机械能的,符合热机的特点,故B、C、D不符合题意。
2.C　 疏通剂与水发生化学反应生成高温高压气体,此时温度升高,内能增加,是化学能转化为内能;通过高温高压气体的膨胀将管道疏通,该过程把内能转化为机械能,其中汽油机的做功冲程中也是将内能转化为机械能,故C正确。
3.B　 高温高压的水蒸气推动活塞做功,将自身内能转化为机械能,所以水蒸气的内能减小,温度降低。
4.D　 柴油机和汽油机的结构不同:柴油机的汽缸顶部有喷油嘴,汽油机的汽缸顶部有火花塞,故A错误;
在吸气冲程中,柴油机吸入汽缸的只是空气,汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物,故B错误;
在压缩冲程末,汽油机的点火方式叫点燃式,柴油机的点火方式叫压燃式,故C错误;
由于柴油机的压缩比例更大,所以在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机的高,故D正确。
5.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、燃烧程度等均无关,故A正确;
热值大小与燃料是否容易燃烧无关,故B错误;
燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关,还与燃料的质量以及燃烧程度有关,故C错误;
发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,和其他燃料相比,完全燃烧相同质量的液态氢,可以释放出更多的热量,故D错误。
6.C　 根据图象可知,完全燃烧相同质量的A、B两种燃料,放出的热量QA大于QB,由Q=mq可知,qA>qB。
7.B
8.D　 风力发电机发电时,将风的机械能转化为电能,故A错误;电热水器给水加热时,一定存在能量损失,其效率不可能达到100%,故B错误;酒精燃烧时,消耗化学能,产生内能,是将化学能转化为内能,故C错误;植物吸收太阳光进行光合作用,将光能转化为化学能,故D正确。
9.D　 燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况无关,A说法错误;影响热机效率的主要因素是热量损失,热损失包括燃料没有完全燃烧、废气带走的热量、克服摩擦损耗的能量、散失的热量等,蒸汽机虽然燃料在机械外部燃烧,燃料燃烧时氧气充足,但是热量在管道中损失很大,所以效率很低,B说法错误;汽油机在压缩冲程中,机械能转化为内能,C说法错误;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,根据图丁可知,热机的效率为×100%,D说法正确。
10.B　 小球从A点开始摆动过程中,由于要克服空气阻力而做功,机械能转化为内能,机械能会减少,所以小球摆到右侧最高点C时离地面的高度要小于A点距离地面的高度,在此过程中小球的高度减小了10 cm;随后小球由C点再次摆到左侧最高点D的过程中依然要克服空气阻力而做功,机械能转化为内能,机械能会继续减少;但是在此过程中,小球摆动的幅度比从A点向C点摆动的幅度小,即消耗的机械能少,所以小球高度的减少量小于10 cm,即D点离地面的高度在40 cm和30 cm之间,故B选项正确。
11.做功　F　B　 A、B、C、D分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;做功冲程是将内能转化为机械能,与图F原理相同。汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能。
12.化学　内　热值
食物提供人体细胞组织所需的能量时发生的是化学变化,消耗了化学能,得到内能,使人体保持恒温。一盒牛奶标有“能量:328 kJ/100 mL”,表示完全吸收100 mL该种牛奶可以获得328 kJ的热量,所以其中“能量”的含义与热值相似。
13.2.3×105　9.2×104　10
(1)5 g汽油完全燃烧产生的热量:Q放=qm=4.6×107 J/kg×0.005 kg=2.3×105 J。
(2)由η=得,一个工作循环中输出的有用机械能:
W=ηQ放=40%×2.3×105 J=9.2×104 J。
(3)四冲程汽油机飞轮的转速为1200 r/min,则该飞轮每秒钟转20圈,因为一个工作循环飞轮转2圈,完成4个工作冲程,做功1次,所以1 s内飞轮转20圈共做功10次。
14.2.52×107　4.2×107　0.5
15.太阳　电　机械　电
16.(1)石棉网　(2)质量　温度计上升的示数
(3)b　
(4)燃料c的燃烧过程比较快　大于
(5)能
(1)实验时要用酒精灯的外焰加热;调整铁夹A的位置,其目的是使石棉网处于适当的高度,方便用外焰加热。
(2)实验中应控制燃料燃烧的质量相同,通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)由图乙知,当燃料燃尽时,图线b的温度变化大,说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多,则b的热值大。
(4)燃料c在6 min时就使水沸腾了,说明水吸收的热量多,造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快;由图丙可知,燃料c燃烧10 min放出的热量已经使水沸腾,燃料d燃烧15 min放出的热量没有使水沸腾,表明c放出的热量多。
(5)由图丙可知,两种燃料全部燃尽时,燃料c使水升高的温度更高,则c的热值大,故能比较两种燃料热值的大小。
17.(1)水在实际下落的过程中,机械能会有一部分转化为内能,因此机械能会减少。
(2)因为在此过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,所以机械能的总量不守恒,永动机装置不能一直工作下去。
(3)能量守恒定律可以支持这一观点。
在能量转化的过程中,总会有一部分能量以热的形式向四周扩散,成为无用的能量,所以该装置的机械能会逐渐减少。
18.(1)食材吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-10 ℃)=1.8×106 J。
(2)干木柴完全燃烧放出的热量:
Q放=qm'=1.2×107 J/kg×0.5 kg=6×106 J,
则炖制地锅鱼的效率:
η=×100%=×100%=30%。
(3)由题意知,煤气完全燃烧放出的热量:
Q放'=Q吸=1.8×106 J,
由Q放=Vq得,需要消耗煤气的体积:
V===0.045 m3。
19.(1)汽油的体积:V=8 L=8×10-3 m3,
由ρ=得,汽油的质量:m=ρV=0.75×103 kg/m3×8×10-3 m3=6 kg,
汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=6 kg×4.5×107 J/kg=2.7×108 J。
(2)汽车的速度:v=90 km/h=25 m/s,
由P=得,行驶100 km时间内发动机所做的功:
W=Pt=P×=2.5×104 W×=1×108 J。
(3)该品牌汽车发动机的效率:
η=×100%=×100%≈37.04%。