【定向攻克试卷】北师大版九年级物理 第10章 机械能、内能及其转换 (含答案解析)

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九年级物理机械能、内能及其转换定向攻克
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、用如图所示的装置先后加热初温、质量均相同的水和煤油，比较两种液体比热容的大小．多次实验表明，要让水和煤油升高相同的温度，水需要的加热时间更长．以下关于该实验操作及分析错误的是（　　）
A．水比煤油的比热容大
B．加热时用玻璃棒不断搅拌是为了让水和煤油受热均匀
C．实验中可以不使用温度计，让水和煤油都沸腾后再比较加热时间
D．相同质量的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油比水升高的温度多
2、起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的（　　）
A．动能增加，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能不变，机械能减小
3、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
4、下列说法正确的是（　　）
A．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油的热值比汽油的热值大
B．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能
C．用水作汽车冷却液，是因为水的热值大
D．晶体在熔化过程中温度不变，但内能增加
5、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．在热传递过程中，传递的是温度
B．物体吸收热量，温度不一定升高
C．物体温度相同，其内能一定相等
D．物体的内能大，含有的热量就多
6、小曦用高压锅帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识．下列说法不正确的是
A．高压锅煲汤更快是因为液面上方的压强越大，液体的沸点越高
B．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似
D．限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠
7、如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中，小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如乙图所示，不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法正确的是
（　　）
A．小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能
B．小球的重力势能先减小后增大
C．小球的动能一直减小
D．小球所受重力始终大于弹簧的弹力
8、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
9、如下表列出一些物质的比热容，根据表中数据，下列判断错误的是（　　）
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容
A．不同物质的比热容可能相同
B．一杯水凝固成冰后，比热容会变化
C．用水作为暖气中的传热介质是因为水的比热容大
D．铝和铜升高相同的温度，铝吸收的热量更多
10、质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们吸收的热量（　　）
A．初温不知，无法判断 B．一样多
C．热水吸收的热量多 D．冷水吸收的热量多
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、汽车发动机用水做冷却剂，这是利用了水的　 　大的性质。如图所示是2018年6月4日沿海城市北海和内地城市百色两地的气温情况，请根据两个地方的气温变化情况判断城市　 　（填“甲”或“乙”）是北海。
2、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”）。
3、如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点运动到B点的过程中，它的　 　转化为动能；弹性小球在B点的机械能　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）它在C点的机械能。
4、某太阳能热水器的水箱容积是100L，装满水后水箱中水的质量为　 　kg。这箱水若早上时“温度传感器”显示温度为20℃，中午时“温度传感器”显示温度为60℃，则水吸收的热量为　 　J；如果水吸收的这些热量由煤气来提供，至少需要完全燃烧　 　m3的煤气（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），q煤气＝4×107J/m3，不计能量损失）。
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（5小题，每小题6分，共计30分）
1、一个质量是3kg、初温为590℃的铁块，当温度降到30℃时放出7.56×105J的热量.
求：
（1）铁的比热容是多少？
（2）餐馆里有一道美食叫“铁板牛肉”，将1kg铁板加热到130℃，再将九成熟的牛肉片盛放在铁板上，等铁板温度降到70℃时，牛肉片已十成熟了.铁板在此降温过程中放出的热量是多少？
（3）放出的热量只有50%被牛肉吸收，则牛肉从铁板处吸收了多少热量？
2、用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容是4.2×103J（kg ℃）．天然气的热值q＝3.2×107J/m3．求：
①1m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。
②水吸收的热量Q吸
③天然气灶的效率η。
3、已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？【水的比热容为4.2×103 J/（kg ℃）】
4、汽车出厂前需要测试，某次检测过程中，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图所示，汽车运动中所受阻力2000N且不变，发动机效率为40%，10s 后油箱还剩10L汽油（汽油热值q=3.3×107J/L）。求∶
（1）汽车的功率；
（2）10s 内牵引力做的功；
（3）10s 后该车最多还能继续行驶的路程。
5、某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100kg的水从18℃加热到58℃。[ ， ]。
求：
（1）每天水吸收的热量多少J？
（2）若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气多少m ？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下表。
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 68
（1）水和食用油的质量相同，使用相同加热器加热的目的，是使两种物质在相同时间内　 　相同。
（2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量　 　（选填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的热量；实验表明，　 　（选填“水”或“食用油”）吸热的能力更强。
2、为了比较水和沙子吸热本领的大小，小文做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：
质量/g 升温10℃所需时间/s 升温20℃所需时间/s 升温30℃所需时间/s
沙子 30 64 92 124
水 30 92 163 220
（1）在此实验中用　 　表示水和沙子吸热的多少；
（2）分析表中的实验数据可知：当物体温度变化量和　 　相同时，水吸收的热量　 　（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，　 　升高的温度更高。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A．要让水和煤油升高相同的温度，水需要加热的时间更长，水吸收的热量多，说明水比煤油的比热容大，A正确，不符合题意；
B．加热时不断用玻璃棒搅拌是为了让水和煤油受热均匀，B正确，不符合题意；
C．水和煤油的沸点不同，实验时不使用温度计，让水和煤油都沸腾后再比较加热时间，不能控制两种液体升高的温度相同，C错误，符合题意；
D．因为水的比热容较大，所以相同质量的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油比水升高的温度多，D正确，不符合题意．
故答案为：C
【分析】因为水和煤油的沸点不同，加热时间不同，吸收热量不同，不能比较吸收热量的能力。
2、【答案】B
【解析】【解答】起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的质量、速度没变，动能不变，高度变高，重力势能增加，机械能增加。
故答案为：B。
【分析】物体如果受到除重力里外其他的力，那么物体的机械能发生改变，除重力以外的力对物体做正功，物体的机械能增加。
3、【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。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃料燃烧更充分，转化的有用功更多，而不是因为柴油的热值比汽油的热值大，A不符合题意；
B．内燃机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，是用做功的方法增加了气缸内物质的内能，B不符合题意；
C．由于水的比热容大，相同质量的水和其他液体相比较，在升高的温度相同时，水吸收的热量多，所以用水做汽车发动机的冷却液，C不符合题意；
D．晶体在熔化过程中需要吸收热量，温度不变，但内能变大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】晶体的熔化条件是达到熔点，持续吸热，但温度保持不变，内能增加；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。
5、【答案】B
【解析】【解答】A．热传递过程中传递的是热量不是温度，A不符合题意；
B．物体吸收热量，温度不一定升高，比如：晶体在熔化过程中吸收热量，而温度不变，B符合题意；
C．内能跟物体的质量、状态、温度有关，温度相同的物体，内能不一定相等，C不符合题意；
D．热量是过程量，不能用“含有”来表述，要用“吸收”或“放出”来描述热量，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】A、液体沸点与压强的大小有关，压强越高液体沸点越高，高压锅煲汤更快就是因为液面上方的压强大，液体的沸点高，A正确，不符合题意；
B、正在沸腾的鸡汤，温度虽然不变，但不断吸收热量，所以其内能增加，B错误，符合题意；
C、煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化情况是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似，C正确，不符合题意；
D、限压阀口“烟雾缭绕”，“烟雾”不是气体，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，D正确，不符合题意；
故答案为：B
【分析】温度是衡量物体冷热程度的物理量，内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，任何物体都具有内能，在热传递过程中，传递的内能叫做热量，物体吸收热量，温度不一定升高，比如说晶体熔化时吸收热量，但温度不变。
7、【答案】A
【解析】【解答】解：A、小球下落压缩弹簧的过程中，不计空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，A符合题意；
B、小球从a至c的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，B不符合题意；
C、由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，C不符合题意；
D、在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，弹簧的形变较小、弹力较小，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc段），弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小；D不符合题意；
故答案为：A
【分析】物体发生弹性形变时，产生弹力，具有弹性势能，物体的高度变低，重力势能减小。
8、【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。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．由表格知，不同物质的比热容一般不同，但也有相同的，比如煤油和冰的比热容相同，A正确，不符合题意；
B．由表格知，水和冰的比热容不相同，所以一杯水凝固成冰后，比热容会变化，B正确，不符合题意；
C．在生活中用水作为暖气中的传热介质是因为水的比热容较大，与其它液体在相同质量时，降低相同的温度能放出更加多的热量，C正确，不符合题意；
D．由表格知，铝的比热容大于铜的比热容，那么质量相同的铝和铜升高相同的温度，铝吸收的热量更多，如果没有质量相同这个前提条件，则无法判断吸热的情况，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质本身的一种特性，与种类和状态有关，同种物质（状态不变）比热相同，不同物质比热一般不同；由Q=cm△t可知：质量相同的不同物质，吸收（放出）相同的热量，比热容小的温度升高（降低）的多；质量相同的不同物质，升高（降低）相同的温度，比热容大的吸收（放出）的热量多。
10、【答案】B
【解析】【解答】比热容表示物体吸热或放热的能力的强弱。比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们的比热容相同，吸收的热量一样多。
故答案为：B。
【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算吸收热量的多少。
二、填空题
1、【答案】比热容；甲
【解析】【解答】发动机用水做冷却剂，这是利用了水的比热容大的性质，比热容大，升高相同温度时吸收热量多。城市甲一天的温差较小，是沿海城市北海；城市乙一天的温差较大，是内地城市百色。
【分析】水的比热容较大，便于吸热和放热；水的比热容较大，在系统情况下吸收热量，温度变化小。
2、【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。
3、【答案】重力势；大于
【解析】【解答】弹性小球从A点运动到B点的过程中，高度下降，速度变大，将重力势能转化为动能。由图可知，弹性小球从左到右弹起的高度逐渐下降，机械能逐渐减小，故弹性小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。
【分析】物体下落时，重力势能转化为动能；物体被弹起的高度减小，总机械能减小。
4、【答案】100；1.68×107；0.42
【解析】【解答】水的体积
根据知，水的质量
水吸收的热量
如果水吸收的这些热量由煤气来提供，所以煤气完全燃烧释放热量为根据知，需要煤气的体积
【分析】根据物体的密度和体积的乘积，计算质量；利用物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；根据热量和热值的比值， 计算燃料的体积。
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】（1）解：由Q放=cm(t0 t)得：铁的比热容为：
c= = =0.45×103J/(kg ℃)
答：铁的比热容是0.45×l03J/(kg ℃)
（2）解：铁板在此降温过程中放出的热量为：
Q放=cm(t0 t)=0.45×103J/(kg ℃)×1kg×(130℃ 70℃)=2.7×104J
答：铁板在此降温过程中放出的热量是 2.7×104J
（3）解：牛肉吸收的热量：
Q吸=50%Q放=50%×2.7×104J=1.35×104J
答：牛肉从铁板处吸收的热量为1.35×104J
【解析】【分析】根据 c= 可求出 铁的比热容 ；根据Q放=cm(t0 t)可求出铁板在此降温过程中放出的热量；根据 Q吸=50%Q放 可求出牛肉吸收的热量.
2、【答案】解：①天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝1m3×3.2×107J/m3＝3.2×107J；
②水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×107J；
③天然气灶的效率η＝ ＝ ×100%≈66%。
答：①1m3天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J；②水吸收的热量为2.1×107J；③天然气灶的效率η为66%。
【解析】【分析】（1）根据燃料的热值和质量计算放出的热量；
（2）根据水的比热容、、质量和温度差计算吸收的热量；
（3）利用水吸收的热量和燃料放出的热量的比值计算热效率。
3、【答案】解：干木柴放出的热量：Q放=m1q=0.7kg×1.2×107J/kg=8.4×106J；
水吸收的热量：Q吸=Q放=8.4×106J，
由Q吸=cm△t得，则水的质量：m水= =40kg．
答：完全燃烧7kg干木柴能放出8.4×106J的热量，假设这些热量全部被水吸收，能使40千克水的温度由20℃升高到70℃
【解析】【分析】利用 Q放=mq求得干木柴放出的热量 ，再利用 Q吸=Q放= cm△t 得水的质量.
4、【答案】（1）解：汽车加速至10s时速度v=30m/s，此时汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F=f=2000N
汽车的功率P= = = Fv=2000N×30m/s=6×104W
答：汽车的功率为6×104W；
（2）解：由题知，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，10s内牵引力做的功W=Pt=6×104W×10s=6×105J
答：10s 内牵引力做的功为6×105J；
（3）解：10s时剩余汽油的体积V=10L，汽油完全燃烧放出的热量Q放=Vq=10L×3.3×107J/L=3.3×108J
由η= 得汽车做的有用功W'=η×Q放=40%×3.3×108J=1.32×108J
由W=Fs得汽车行驶的路程s= = =6.6×104m=66km
答：10s后该车最多还能继续行驶的路程为66km。
【解析】【分析】（1）根据力和速度的乘积，计算功率的大小；
（2）利用功率和时间的乘积，计算做功的多少；
（3）根据然利的体积和热值的乘积计算热量多少；根据热量和热效率的比值计算功的大小，结合功与力的比值，可以计算距离。
5、【答案】（1）解：用燃气热水器给水加热，每天水吸收的热量
答：每天水吸收的热量1.68×107J；
（2）解：燃烧天燃气放出的热量
则每天消耗的天然气的体积为
答：若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气0.6m 。
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）利用水吸收的热量除以加热效率即为天然气释放的热量，利用天然气释放的热量除以天然气的热值即为体积。
四、实验探究
1、【答案】（1）吸收的热量
（2）大于；水
【解析】【解答】(1)使用相同加热器，即两电热器的功率相同，就是说相同时间内，放出的热量相同，因此两种物质在相同的时间内吸收的热量相同。
(2)]加热时间越长，说明需要吸收的热量越多，因此水吸收的热量大于食用油吸收的热量，也即水的吸热能力强。
【分析】（1）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；
（2）同质量的物体上升或下降相同的温度，比热容大的物体吸收或放出的热量多，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。
2、【答案】（1）加热时间
（2）质量；大于
（3）沙子
【解析】【解答】(1)实验采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量就多，因此实验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少；
(2)分析表中的实验数据并根据控制变量法可知，物体温度变化量和质量相同；
水的比热容大于沙子的比热容，根据吸收热量的计算公式知，水吸收的热量大于沙子吸收的热量；
(3)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，根据吸收热量的计算公式，又因为水的比热容大于沙子的比热容，故沙子升高的温度更高。
【分析】（1）加热器相同时，加热时间的长短表示吸收热量的多少；
（2）当物体的质量和温度差相同时，加热时间越长，吸热能力越强；
（3）物体质量和吸收热量相同时，比热容越小，温度差越大。
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