【重难点解析试题】北师大版九年级物理 第10章 机械能、内能及其转换 (无超纲含答案)

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九年级物理机械能、内能及其转换难点解析
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、下列说法，正确的是（　　）
A．高温物体一定比低温物体的内能大
B．高温物体比低温物体含有的热量多
C．热量总是从比热大的物体传给比热小的物体
D．比热是物质特性之一，它是反映物质吸热（或放热）本领大小的物理量
2、下列关于能量的说法中正确的是（　　）
A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B．做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
C．能够做功的物体具有能量，但不一定就做功
D．能量多的物体所做的功一定就多
3、下表列出了几种物质的比热容，下列说法不正确的是（　　）
物质 比热容/J/(kg ℃) 物质 比热容/J/(kg ℃)
水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 铝 0.88×103
砂石 0.9×103 铜 0.39×103
A．不同的物质，比热容一般不同
B．物质的比热容与自身的状态有关
C．质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铝块吸收的热量多
D．炎热的夏天，沙滩烫脚而海水清凉，主要原因是砂石比海水吸收的热量多
4、甲、乙两物体质量都为1kg，丙物体质量为2kg，三个物体温度都升高1℃，吸收的热量如图。以下说法正确的是（　　）
A．乙的比热容与丙的相等
B．甲的比热容比乙的大
C．甲的温度升高1℃，需吸收2000J的热量
D．甲、乙的温度都降低1℃，乙比甲放出的热量多
5、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
6、下列关于内能、热量和温度的说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体内能增大，温度一定升高
C．物体温度升高，一定吸收了热量
D．物体温度升高，内能一定增大
7、2021年汕头亚洲青年运动会，于2021年11月20日至28日在中国汕头举行。下列有关项目比赛现象中说法正确的是（　　）
A．射到球门框架上的足球被反弹出去说明力能改变物体的形状
B．足球守门员戴着防滑手套是为了减小摩擦
C．打羽毛球时，羽毛球在空中上升过程中，重力势能增加，机械能增加
D．跳远运动员起跳前要助跑一段距离是为了利用惯性
8、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
9、汽油机在压缩冲程结束后，下一个冲程对应的气缸工作状态是（　　）
A． B．
C． D．
10、关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（　　）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能
C．在做功冲程，内能转化为机械能
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
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、将一壶质量1.5kg、初温20℃的水烧开，水需要吸收的热量为　 　J；实际烧开此壶水，所提供的热量远大于此值，原因是　 　。取c水＝4.2×103J/[kg ℃]
2、用热效率为50%的燃气灶将5 kg的水由20℃加热到60℃，水需要吸收的热量是　 　J；该过程需要完全燃烧　 　 天然气。[ ， ]。
3、如图所示，小红随扶梯匀速上行，在此过程中，小红的机械能　 　（选填“增加”“减少”或“不变”）；以扶梯为参照物，小红是　 　（选填“运动”或“静止”）的。
4、人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械—热机。
（1）以下机械不属于热机的是（_____）
A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．电动机
（2）以下是四冲程的汽油机的工作示意图，其中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动的是　 　冲程；做功冲程主要是把　 　能转化成　 　能。
（3）柴油机是通过压缩空气直接点燃柴油，在吸气冲程中从进气门吸进的是　 　(选填“空气”或“空气和柴油”)。
5、可燃冰作为一种新型燃料。是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，可直接点燃，1m3可燃冰在常温常压下可释放160m3的天然气。根据以上信息可知，可燃冰是　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。1m3的可燃冰释放的天然气完全燃烧放出的热量为　 　J，若该热量全部被水吸收，可将　 　kg的水从10℃加热到90℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q =4.2×107J/m3，环境为标准大气压]
三、计算题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、近几年来，大连市民陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶加热水时，完全燃烧了0.05m3的天然气，将3kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值是3.6×107J/m3。试求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）该天然气灶加热这些水的效率是多少？
2、如图所示有一款大鼻子校车满载时总重为2×105N，最大功率为80kW，若以最大功率匀速行驶的效率为40%，百公里耗油量为25L，已知柴油热值为4×107J/L。试求：
（1）校车以最大功率行驶时所受的阻力；
（2）校车以最大功率行驶时的速度。
3、如图所示为一款国产无人驾驶汽车上路进行测试行驶，该款车以10m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了3分钟，消耗汽油0.16kg．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，该款汽车的发动机效率为30%，在此过程中，求：
（1）若该车消耗的汽油完全燃烧，放出的热量全部被水吸收，可以使多少千克20℃水温度升高到100℃？
（2）该汽车发动机做的有用功是多少？输出功率是多少？
（3）该车匀速行驶时，牵引力是多大？
4、燃气灶烧水时，把质量为4kg、初温为20℃的水加热到100℃，完全燃烧了0.04m3天然气。已知天然气热值为8.4×107J/m3．则：（c水＝4.2×103J/kg ℃）
（1）水吸收的热量为多少J？
（2）天然气完全燃烧放出的热量多少J？
（3）该天然气灶烧水时效率为多大？
5、发动机的效效是汽车经济性能的重要指标。有一款汽车，其发动机每燃烧0.3kg柴油（假设柴油完全燃烧），可做有用功5.16×106J，柴油的热值q＝4.3×107J/kg。求:
（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量；
（2）该汽车发动机的效率
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、
（1）如图1所示，图a是一个铁丝圈，中间较松弛地系着一根棉线，图b是浸过肥皂水的铁丝网，图c表示用手指轻碰一下棉线的左边，图d表示棉线左边的肥皂膜破了，棉线弯向右边，这个实验说明了 　 　。
（2）为了探究分子的某个特点，小明同学设计了如图2所示的装置，在瓶中分别装着密度为1.3kg/m3无色的空气和密度为1.6kg/m3红棕色的二氧化氮气体。
①请写出上面瓶中应装的物质名称是 　 　。
②若抽掉间隔的玻璃板，一段时间后可观察到现象是 　 　。
③这个实验说明了气体分子 　 　。
（3）图3中水和酒精充分混合后的总体积总是明显小于混合前水和酒精的总体积，这一现象说明了分子间存在 　 　。
2、如左图所示，用加热器给初温均为20℃的甲、乙液体加热（m甲（1）某时刻温度计示数如左图所示，此时乙的温度为　 　℃。
（2）甲液体第30s的内能　 　第35s的内能（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（3）小明根据右图中0至30s图线及题目所给信息得出：甲液体的比热容比乙液体的大。你认为小明的说法是否正确？　 　你的判断依据是什么？　 　
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】A．内能的大小与物体的温度、状态等有关，所以高温物体的内能不一定比低温物体的内能大，A不符合题意；
B．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能某物体含有多少热量，B不符合题意；
C．热传递的实质是热量的转移，热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，C不符合题意；
D．比热容是物质特有的一种特性，比热容大的物质吸热能力强，比热容小的吸热能力就弱，所以能够反应物质的吸热本领，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容是物质特有的一种特性，反应物质的吸热本领；物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关；热传递的条件是物体间存在温度差。
2、【答案】C
【解析】【解答】A．做功的物体具有能量，不做功的物体不一定不具有能量，高山上的石头静止，不做功但具有重力势能，A不符合题意；
BC．能够做功说明具有能量，具有的能量多不一定都做功，B不符合题意、C符合题意；
D．物体具有能量大，它可能没做功，例如静止在高处的石块可以做功，但还未做功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体能够做功说明具有能量，物体具有多少能，就能做多少功。
3、【答案】D
【解析】【解答】A．根据表格可发现，不同物质的比热容一般不同，A正确，不符合题意；
B．同种物质在不同状态下，比热容会不同，水和冰的比热容不同，B正确，不符合题意；
C．质量相等的铝块和铜块，铝的比热容较大，升高相同的温度，铝块吸收的热量多，C正确，不符合题意；
D．炎热的夏天，海滩烫脚而海水清凉，原因是砂石比海水的比热容小，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】比热容表示物体的吸放热量的能力；质量和吸收热量相同时，比热容越大，温度差越小。
4、【答案】B
【解析】【解答】AB．由图象可知
根据
可得
由于乙的质量小于丙的质量，升高的温度相同，乙和丙吸热相同，可知乙的比热容大于丙的比热容；甲、乙的质量相同，升高的温度相同，可知甲的比热容比乙的比热容大，A不符合题意，B符合题意；
C．由图象可知，甲的温度升高1℃，需吸收3000J的热量，C不符合题意；
D．甲、乙的质量相同，因甲的比热容比乙的比热容大，则甲、乙的温度都降低1℃时，由
可知，甲比乙放出的热量多，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量和温度差相同的同种物质，比热容越大吸收热量越多；热量和温度差相同时，质量越大，比热容越小。
5、【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。
6、【答案】D
【解析】【解答】A．物体吸收热量的同时，可能在对外做功，所以内能不一定增加，A不符合题意；
B．晶体熔化过程中内能增大，但温度不变，B不符合题意；
C．也可以通过对物体做功，使它温度升高，C不符合题意；
D．内能包括分子动能和分子势能两部分，物体的温度升高，分子动能增加，所以内能一定增加，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关，做功和热传递可以改变内能。
7、【答案】D
【解析】【解答】A、足球被反弹出去说明了力可以改变物体的运动状态，故A说法错误；
B、守门员戴着防滑手套是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B说法错误；
C、羽毛球在空中上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增加，上升过程中受到空气阻力，所以机械能减小，故C说法错误；
D、跳远起跳前助跑一段距离的目的是为了获得一个向前的速度，利用惯性使自己跳得更远，故D说法正确；
故答案为：D。
【分析】（1）速度大小和运动方向发生改变说明物体的运动状态发生了改变；
（2）增大摩擦力的方法：增大压力或增大接触面的粗糙程度；
（3）重力势能与质量和高度有关，在不计空气阻力和摩擦时，机械能守恒；
（3）跳远时助跑是利用了惯性。
8、【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。
9、【答案】A
【解析】【解答】汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程；
A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，A符合题意；
B．图中两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，B不符合题意；
C．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，C不符合题意；
D．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
10、【答案】C
【解析】【解答】A．在汽油机的吸气冲程中，吸入气缸内的是空气和汽油的混合物，A不符合题意；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的混合气体，对混合气体做功，将机械能转化为内能，B不符合题意；
C．在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，C符合题意；
D．在汽油机的排气冲程中，进气门关闭和排气门打开，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】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。
二、填空题
1、【答案】5.04×105；在实际烧开水时，壶要吸收热量，同时有热散失
【解析】【解答】水吸收的热量Q吸＝cm(t-t0)＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J
由于给水加热时，壶要吸收热量，同时有热散失，所以烧开这一壶水所需提供的热量要大于上面的计算结果。
【分析】根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；热传递中，存在能量损失。
2、【答案】；0.02
【解析】【解答】水吸收的热量
水需要吸收的热量是8.4×105J。天然气完全燃烧放出的热量
由Q放=mq得需要完全燃烧天然气的体积
该过程需要完全燃烧0.02 天然气。
【分析】根据比热容、质量和温度差，可以计算吸收的热量；结合热效率计算总热，利用热量和热值计算燃料的体积。
3、【答案】增加；静止
【解析】【解答】人在扶梯上匀速直线上升时，动能不变，由于高度变大，重力势能增大，总机械能增加，人在扶梯上，相对于扶梯没有位置变化，则人是静止的。
故答案为：增加；静止。
【分析】物体的动能和速度有关，重力势能和物体的高度有关，相对于参照物没有位置变化就是静止的。
4、【答案】（1）D
（2）排气；内；机械
（3）空气
【解析】【解答】(1)热机将燃料燃烧获取的内能转化为机械能的装置，分为：蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等，D项符合题意；(2)根据进气门、排气门的开闭方式，进气门关闭，排气门打开，是排气冲程；汽油机的做功冲程是高温高压的燃气推动活塞向下运动，带动曲轴和飞轮运动，把内能转化为机械能；(3)汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物，而柴油机吸气冲程吸入的是空气。
【分析】(1)热机的种类；(2)汽油机四个冲程的工作过程；(3)柴油机与汽油机的不同之处。
5、【答案】不可再生；6.72×109；2×104
【解析】【解答】由题知，可燃冰在短时间之内不可再生，所以可燃冰是不可再生能源。1m3可燃冰在常温常压下可释放出160m3的天然气，则完全燃烧160m3的天然气可放出的热量 天然气完全燃烧放出热量全部被水吸收，则有Q吸=Q放=6.72×109J
由 可得，这些热量可加热水的质量
【分析】像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；利用公式 和公式 即可计算出天然气燃烧释放的热量和水的质量。
三、计算题
1、【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.05 m3×3.6×107J/m3=1.8×106J
答：天然气完全燃烧放出的热量是1.8×106J；
（2）解：水吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（80℃-20℃）=7.56×105J
答：水吸收的热量是7.56×105J；
（3）解：天然气灶加热这些水的效率
答：该天然气灶加热这些水的效率是42%。
【解析】【分析】（1）结合天然气的体积，利用热值公式求解天然气释放的热量；
（2）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；
（3）利用水吸收的热量除以油燃烧释放的热量即为燃气灶的效率。
2、【答案】（1）解：25L柴油完全燃烧放出的热量为
柴油机对外所做的机械功为
100公里校车所走的路程为
100公里=1×105m
柴油机的牵引力为
因为汽车做匀速直线运动，所以校车以最大功率匀速行驶时所受的阻力为
答：校车以最大功率行驶时所受的阻力为4000N；
（2）解：校车以最大功率行驶时的速度为
答：校车以最大功率行驶时的速度为20m/s。
【解析】【分析】（1）根据燃料的体积和热值的乘积计算热量，利用热机效率计算做的有用功，根据功和路程计算牵引力和摩擦力；
（2）根据功率和力计算速度大小。
3、【答案】（1）解：汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝0.16kg×4.6×107J/kg＝7.36×106J；因为Q吸＝Q放，所以水的质量： m水＝＝＝21.9kg
（2）解：由η＝可得汽车发动机做的有用功： W＝ηQ放＝30%×7.36×106J＝2.2×106J；汽车的输出功率： P＝＝＝1.2×104W
（3）解：由P＝Fv可得汽车匀速行驶时的牵引力：F＝＝＝1.2×103N
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，利用热量和物体的比热容、温度差的比值， 计算物体的质量；
（2）根据热效率和总热计算汽油机的有用功，根据功和实际的比值， 计算功率；
（3）根据功率和速度的比值， 计算拉力的大小。
4、【答案】（1）解：水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（100℃﹣20℃）＝1.344×106J
答：水吸收的热量为1.344×106J
（2）解：天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.04m3×8.4×107J/kg＝3.36×106J
答：天然气完全燃烧放出的热量为3.36×106J
（3）解：燃气灶的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝40%
答：该天然气灶烧水时效率为40%。
【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）结合天然气的质量，利用热值公式求解天然气释放的热量；
（3）利用水吸收的热量除以油燃烧释放的热量即为燃气灶的效率。
5、【答案】（1）0.3kg柴油完全燃烧放出的热量 ;
（2）该汽车发动机的效率
【解析】【分析】（1) 由计算燃料燃烧释放的热量；
（2）由计算效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）分子之间存在引力
（2）空气；两瓶气体颜色变得均匀；在永不停息地无规则运动
（3）间隙
【解析】【解答】（1）观察图可知：用手轻轻地碰一下附着肥皂泡棉线的左边，这一侧的肥皂液薄膜破了，而棉线被拉向右边，因力能使物体发生形变，故这个实验说明分子之间存在引力。
（2）①已知二氧化氮的密度大于空气的密度，如果把二氧化氮气体放到上方的话，由于自身密度大的缘故，二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去，就不能说明分子在不停地做无规则运动，因此上面瓶中应装的物质名称是空气。
②若抽掉间隔的玻璃板，一段时间后可观察到现象是可看到两种气体逐渐混合在一起，两瓶气体颜色变得均匀。
③不同物质相互接触彼此进入对方的现象叫扩散，扩散说明了分子在永不停息地做无规则运动。
（3）图3中水和酒精充分混合后的总体积总是明显小于混合前水和酒精的总体积，水和酒精彼此进入对方，这一现象说明了分子间存在间隙。
【分析】（1）分子之间存在引力；
（2）通过二氧化氮和空气的混合，可以探究分子在不停的无规则运动；
（3）分子间存在间隙。
2、【答案】（1）58
（2）小于
（3）正确；由题意可知0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，由图可知温度变化Δt也相同，由 可知，因为m甲C乙。
【解析】【解答】（1）由图可知，温度计的分度值是1 此时乙的温度为58℃；（2）因为甲液体一直在吸收热量，所以第30s的内能小于第35s的内能；（3）小明的说法正确，由题意可知0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，由图可知温度变化Δt也相同，由 可知，因为m甲C乙。
【分析】先看清分度值，再读数；甲液体一直在吸收热量，内能一直在增加，0-30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，根据m甲21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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