【专题训练】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)

中小学教育资源及组卷应用平台
九年级物理机械能、内能及其转换专题训练
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、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
2、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
3、下列说法正确的是（　　）
A．根据能量守恒定律，人们可制造出永动机
B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化
C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况
D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用
4、两台汽油机，甲的功率是乙的3倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（　　）
A．6∶5 B．5∶6 C．4∶15 D．15∶4
5、如图所示，是小球下落后压弹簧的示意图，a点是小球下落的最高点，b点是弹簧自然伸长点，c点是弹力与重力相等的点，d点是弹簧压缩后的最低点。以下说法正确的是（　　）
A．a点的动能最大 B．b点的重力势能最大
C．c点为动能最大 D．d点为弹性势能为零
6、下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（　　）
A．钻木取火 B．两手相互摩擦使手变热
C．反复弯折铁丝，弯折处变热 D．将食物放入冰箱内冷却
7、如图所示是某种晶体加热熔化时，它的温度随时间的变化图线，由图可知：（　　）
A．图线中间平坦一段，说明这段时间晶体不吸收热量
B．这种晶体熔化过程所用时间是
C．A，B两点物体有相同的内能
D．在图线中的AB段，物体吸收的热量增大了分子势能
8、某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．2.48×107J B．3.02×107J C．0.88×107J D．2.07×107J
9、元宵节，小明同学为家人煮了一锅热气腾腾的汤圆，下列分析正确的是（　　）
A．汤圆入锅后温度升高，内能增加
B．煮汤圆时，主要通过做功的方式改变了汤圈的内能
C．闻到了汤圆的香味，表明扩散只在气体中发生
D．水上方的气压降低时，水的沸点会升高
10、关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
B．物体温度升高，它的热量一定增多
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．物体的内能增加，一定从外界吸收了热量
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、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℃。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　 　m 。[c水=4.2×103J/(kg ℃)，q天然气=4.0×107J/m ]。
2、现有0.028kg酒精，完全燃烧释放的热量完全被水吸收，可以使10kg的水，温度从20℃升高到　 　℃[q洒精＝3×107J/kg，c水＝4.2×l03J/（kg ℃）]
3、如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 　 　冲程，该冲程将 　 　转化为机械能。
4、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．
5、现有 100g 酒精，试计算 50g 酒精完全燃烧，能放出热量为　 　 J ，剩余 50g 酒精的热值为　 　。（酒精的热值是 ）
三、计算题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90km/h接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗通常为90km/h的百公里匀速油耗。某品牌汽车行驶100km油耗为8L，汽车发动机的输出功率为25kW（已知汽油的密度为0.75×103kg/m3，热值为4.5×107J/kg）。试求：
（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）行驶100km时间内发动机所做的功；
（3）该品牌汽车发动机的热机效率。
2、某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。他们用酒精灯给100g温度为20 ℃的水加热，消耗了2.1×10-3kg的酒精，水温升高了45℃。已知水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），酒精的热值是3.0×107 J/kg。试求：
（1）此过程中水吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量？
（3）酒精灯烧水时的效率是多少？
3、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？
4、对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，也是生态环保的需要。学校物理兴趣小组调研发现，垃圾被分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，剩下的垃圾可用来燃烧发电。经实践检测，每完全燃烧 生活垃圾所产生的热量可转化的电能 为 ，整个发电过程中能量的转化效率为 。
（1）求用来燃烧发电的生活垃圾的热值q；
（2）若将完全燃烧 生活垃圾所产生的热量用来烧水，其中 的热量被水吸收，则1个标准大气压下可烧开多少吨 的冷水？[ ]
5、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
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．
（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是　 　．
A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加酒精量相同
C．取相同质量的水和另一种液体 D．盛放水和另一种液体的容器相同
（2）吸热多少由加热　 　来反映，这种方法叫　 　。此实验还用到的另一种研究方法是　 　。
2、如图甲所示，小明用相同的酒精灯给质量相等的水和沙子加热，实验数据如表所示。已知水的比热容为 ，则5min内水吸收的热量　 　(选填“>”、“<”或“=”)沙子吸收的热量，测出沙子的比热容是　 　 。如果采用升高相同温度，比较加热时间的方式，得到的图象应是乙图A、B中的　 　。
物质 水 沙子
起始温度 19℃ 19℃
同时加热5min后的温度 29℃ 61℃
-参考答案-
一、单选题
1、【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。
2、【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。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故可知永动机是不可能制造出来的，A不符合题意；
B．在满足一定的条件下，各种形式的能量之间可以相互转化，B符合题意；
C．能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用，C不符合题意；
D．火箭升空时，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能，使得火箭的重力势能和内能均增大，能量守恒定律同样适用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在满足一定的条件下，各种形式的能量之间可以相互转化。
4、【答案】D
【解析】【解答】甲与乙每小时消耗油量之比为
故答案为：D。
【分析】利用热量和热值的比值计算燃料的质量，再计算质量的比值。
5、【答案】C
【解析】【解答】A．a点处小球刚开始向下运动，速度很小，动能较小，A不符合题意；
B．a点高度大于b点，a点重力势能大于b点重力势能，B不符合题意；
C．c点是弹力与重力相等的点，此时小球所受合力为0，速度最大，动能最大，C符合题意；
D．d点是弹簧压缩后的最低点，形变程度最大，弹性势能最大，D不符合题意。
故答案为：C。
【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。
6、【答案】D
【解析】【解答】做功和热传递都能改变物体内能。做功是其他形式的能与内能的转化，钻木取火、两手相互摩擦使手变热和反复弯折铁丝，弯折处变热，都是做功改变物体内能；热传递是内能的转移，将食物放入冰箱内冷却是通过热传递改变物体内能。
故答案为：D。
【分析】改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。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。
7、【答案】D
【解析】【解答】A．图线中间平坦一段，温度保持不变，表示晶体正在熔化，持续吸热，A不符合题意；
B．由图知，这种晶体熔化过程所用时间是6min- 2min=4min
B不符合题意；
C．AB段表示正在熔化，持续吸热，所以B点内能大，C不符合题意；
D．在图线中的AB段表示正在熔化，由固态变成液态，分子间距变大，物体吸收的热量增大了分子势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】晶体在熔化时，吸收热量，内能增大。
8、【答案】D
【解析】【解答】汽油机的效率η=(100%-35%-30%-10%)×90%=22.5%
2g汽油完全燃烧产生的热量Q=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×105J
获得的机械能W=ηQ=22.5%×9.2×105J=2.07×107J
故答案为：D。
【分析】根据燃料能量的去向，可以计算热机效率的大小；根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，结合热机效率计算热机产生的机械能的大小。
9、【答案】A
【解析】【解答】A．汤圆入锅后，温度升高，汤圆吸热，汤圆的温度也升高，内能增加，A符合题意；
B．煮汤圆时，主要通过热传递的方式改变内能，因为热量是从高温物体水传递到低温物体汤圆，只有能量的传递，没有能量的转化，B不符合题意；
C．闻到了汤圆的香味，说明气体分子在扩散，而扩散不仅仅发生在气体间，还可以发生在液体、固体，C不符合题意；
D．水上方的气压降低时，根据气压与沸点的关系，沸点降低，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体的内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，物体的内能与物体的质量、状态和温度有关，物体的温度越高，分子运动越剧烈，物体的内能就越大。
10、【答案】A
【解析】【解答】A、只要两个物体之间存在温度差，就会发生热传递，所以内能小的可能温度高，内能大的可能温度低，所以内能少的物体可以向内能多的物体传递热量，A符合题意；
B、热量是一个过程量，不能说含有、具有多少热量，既物体温度升高，它的内能一定增大，B不符合题意；
C、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，C不符合题意；
D、物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能外界物体对他做功，D不符合题意；
故答案为：A．
【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。
二、填空题
1、【答案】0.6
【解析】【解答】用燃气热水器给水加热，水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(58℃-18℃)=1.68×107J
燃烧天燃气放出的热量
则每天消耗的天然气的质量
【分析】根据水的比热容、质量和温度差计算吸收的热量，利用热量和热值的比值计算燃料的体积。
2、【答案】40
【解析】【解答】完全燃烧0.028kg酒精放出的热量：Q放=q酒精m酒精=3×107J/kg×0.028kg=8.4×105J；
由热量完全被水吸收，Q吸=cmΔt=Q放，所以水温度升高值：Δt= =20℃，
可以使水的温度升高到:20℃+20℃=40℃．
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量的多少，根据热量和比热容、质量，可以计算物体的温度差。
3、【答案】做功；内能
【解析】【解答】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
【分析】汽油机的气门关闭、活塞下行，是做功冲程；做功冲程将内能转化为机械能。
4、【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。
5、【答案】；
【解析】【解答】根据热值计算公式可知 热值是物质的一种属性，与燃烧程度、多少无关，则剩余 酒精的热值为 。
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，热值是燃料的特性，和质量无关。
三、计算题
1、【答案】（1）解：汽车百公里耗油的体积：V＝8L＝8×10﹣3m3，
由ρ＝ 得，汽油的质量：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×8×10﹣3m3＝6kg，
汽油完全燃烧放出的能量：
Q＝mq＝6×4.5×107J/kg＝2.7×108J
答：8L汽油完全燃烧放出的热量是2.7×108J
（2）解：汽车的速度：v＝90km/h＝25m/s，
由P＝ 得，在一百公里内发动机做的功为：
W＝Pt＝P× ＝2.5×104W× ＝1×108J
答：测试时间内发动机所做的功1×108J
（3）解：发动机的效率
η＝ ＝×100%＝ ×100%≈37.04%
答：发动机的效率是37.04%
【解析】【分析】（1）利用密度公式求解燃料的质量，再利用热值公式求解燃料燃烧释放的热量；
（2）结合此时发动机的功率与行驶时间，利用公式W=Pt求解发动机做的功；
（3）（3）燃油释放的热量为总功，牵引力做的功为有用功，有用功除以总功即为机械效率。
2、【答案】（1）解：由吸热公式可知，此过程中水吸收的热量是
答：此过程中水吸收的热量是1.89×104J
（2）解：酒精完全燃烧放出的热量为
答：酒精完全燃烧放出6.3×104J的热量；
（3）解：酒精灯烧水时的效率是
答：酒精灯烧水时的效率是30%。
【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）结合酒精的质量和热值求解燃烧释放的热量；
（3）利用水吸收的热量除以酒精烧释放的热量即为酒精灯的效率。
3、【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。
4、【答案】（1）解：由题意可得， 、 ，联立可得生活垃圾的热值
答：用来燃烧发电的生活垃圾的热值是
（2）解：完全燃烧 生活垃圾产生的热量
被水吸收的热量
由 得，可烧开水的质量为
答：若将完全燃烧 生活垃圾所产生的热量用来烧水，可烧开3.75吨 的冷水。
【解析】【分析】（1）利用产生的电能除以效率即为燃料燃料燃烧产生的热量，利用热量除以燃料的质量即为燃料的热值；
（2）结合水吸收到的热量和升高的温度求解水的质量即可。
5、【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。
四、实验探究
1、【答案】（1）B
（2）时间；转换法；控制变量法
【解析】【解答】（1）探究水和液体的吸热能力时，需要选择质量相同的液体、加热方式相同，盛水和液体的容器相同，酒精灯中酒精量不必相同，B符合题意；
（2）吸收的热量是通过加热时间来反应的，这种方法是转换法，实验时还使用了控制变量法。
故答案为：（1）B；（2）时间；转换法；控制变量法。
【分析】（1）探究不同物体的吸热能力时，需要选择相同质量、相同热源等条件；
（2）通过容易观察和测量的物理量反应不易测量的物理量，是转换法，探究不同物体的吸热能力要结合控制变量法。
2、【答案】=；；A
【解析】【解答】小明用相同的酒精灯给质量相等的水和沙子加热，在相同时间内，水和沙子吸收的热量是相同的，则5min内水吸收的热量=沙子吸收的热量。
加热5min，水升高的温度为Δ
沙子升高的温度为Δ
在相同时间内，质量相同的水和沙子吸收相同的热量，根据 Δt可知，物质的比热容与升高的温度成反比，则故沙子的比热容
故沙子的比热容为 J。
质量相同的水和沙子升高相同的温度，比热容大的，加热时间越长，吸收的热量越多，水的比热容大，则水的加热时间长，A符合题意。
【分析】相同的加热器相同时间，产生热量相同，物体吸热相同；根据热量和质量相同，结合已知的比热容和温度差，计算未知物体的比热容；根据温度变化相同判断比热容大小时，加热时间不同。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)