沪科版九年级物理 第13章 内能与热机 重点解析练习题（含解析）

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沪科版九年级物理第十三章内能与热机重点解析
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、在国际单位制中，热量的单位是（　　）
A．J B．W C．J/（kg·℃） D．J/kg
2、下列现象中，不能用分子动理论解释的是（　　）
A．湿衣服在阳光下逐渐晒干
B．海绵很容易被压缩
C．春天，校园里花香扑鼻
D．酒精和水混合后总体积变小
3、如图所示是某物质加热熔化过程中温度随时间变化的图像，关于该图像，下列判断正确的是（　　）
A．该图像可能是沥青熔化时温度随时间变化的图像
B．AB段说明：物质温度升高，该物质的熔点也随之升高
C．BC段温度不变，内能也不变
D．该物质液态时的比热容大于固态时的比热容
4、如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，把水加热到沸腾一段时间后，塞子受到水蒸气的压力会冲出去。下列说法正确的是（　　）
A．加热的过程中，水的内能保持不变
B．随着燃料不断燃烧，燃料的热值不断减小
C．塞子受到水蒸气的压力冲出去，水蒸气的内能增大
D．这个实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理
5、关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（　　）
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
②在做功冲程中，是内能转化为机械能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
6、用分子的相关知识解释下列生活中的现象，其中错误的是（　　）
A．“酒香不怕巷子深”说明分子在不停运动
B．10mL酒精和10mL水混合后体积小于20mL，说明分子间有空隙
C．热胀冷缩说明分子的大小随温度的升降而改变
D．湿衣服在夏天比冬天容易晾干，说明分子的运动随温度升高而加快
7、长征五号火箭发动机采用氢氧发动机，用氢气做燃料获得动力，是由于氢气的（　　）
A．比热容的较大 B．热值高
C．密度大 D．导热性好
8、下列现象中，能说明分子不停地做无规则运动的是（　　）
A．细雨濛濛 B．雪花飞舞
C．桂花飘香 D．树叶飘落
9、晓宇在用燃气灶烧水时，进行了观察和思考，其中正确的是（　　）
A．加热过程中水的比热容变大
B．燃气燃烧得越多，其热值越大
C．壶内水温升高是利用热传递使内能增大的
D．水沸腾过程中吸收热量，温度不断升高
10、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．0℃的物体没有内能
B．物体温度降低时内能减小
C．温度高的物体内能大
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、西气东输工程让莆田市市民用上了物美价廉的天然气。在标准大气压下，将质量为4kg、温度为20℃的水加热至沸腾，水至少要吸收_______J热量，这些热量相当于完全燃烧______m3天然气。（c水=4.2×103J/(kg·℃)、天然气的热值为8×107J/m3）
2、 “新冠肺炎”疫情期间，同学们每天走进教学楼，都会闻到消毒液的气味，这是______现象；消毒液是液体，不容易被压缩，说明分子间存在着______力。
3、水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，将一瓶水倒掉一半，剩下水的比热容是______J/(kg·℃)；质量为2kg、初温为30℃的水温度升高20℃，需要吸收_______J的热量。
4、小明一家驾车旅行；
（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在______；
（2）如图所示为汽油机的______冲程；
（3）若汽车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J，汽车的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）
5、2021年10月16日，搭载神舟十三号的火箭成功发射，当火箭加速上升时，火箭燃料的___________能转化为燃气的内能；当火箭在大气中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会___________（选填“不变”“增大”或“减小”），这是通过___________（填“热传递”或“做功”）的方式改变物体的内能。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、质量为5kg的酒精，温度由60℃降低到40℃，会放出多少焦耳的热量？若这些热量全部被初温为50℃，质量为1kg的水吸收，则水的温度会上升到多少摄氏度？[水的比热容4.2×103J/（kg ℃），酒精的比热容2.4×103J/（kg ℃），环境气压为一个标准大气压]
2、在厨房里用锅烧水，锅里面盛有1kg的水，水温为20℃，把水烧开时（1个标准大气压下）用掉了0.1kg的煤气，煤气的热值为4.0×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.1kg煤气完全燃烧放出的热量；
（2）若煤气完全燃烧，则烧水时锅的效率为多少。
3、如图所示是某太阳能热水器，向其中注入0.05m3的水，阳光照射一段时间后，温度从10 ℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1×103kg/m3。试求：
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是E＝2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值为3.5×107J/kg）
4、一个容器中装有40kg温度是10℃的冷水，若用某一热水器把它加热到温度为60℃时，共用了0.6m3的天然气，已知天然气的热值为2.8×108J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）这次加热过程中，水吸收的热量是多少？
（2）该热水器的实际效率是多少？
5、近年来，丹棱县的一些乡镇陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶烧水时，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。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量。
（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。
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、如图甲所示，在探究“不同物质吸热能力”的实验中。
（1）在两个相同的烧杯中加入初温相同、质量相同的水和煤油（ρ水＞ρ煤油）。选用相同电加热器的目的是：______；
（2）水和煤油温度随时间变化的图象如图乙所示；
①根据图甲可判断出b物质是______；
②根据图乙可判断出______吸热能力强；
（3）根据图乙可计算出煤油的比热容为______。
2、利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”，操作如下：
（1）在两烧杯中分别装入初温相同且______相等的沙子和水；（选填“质量”或“体积”）
（2）实验中用火焰大小相同的酒精灯加热，通过比较______来间接反映沙子和水吸收的热量；加热过程中需要不断搅动玻璃棒，目的是______；
（3）根据实验数据绘制了沙子和水的温度随时间变化图象如图乙所示，分析乙图象可知，当烧杯中的沙子和水吸收相同热量时，温度升高较高的是______，吸热能力更强的是______（选填“沙子“或“水”）；
（4）根据实验所得结论进行分析，如图所示白天的海、陆风流动情况示意图正确的是______。
3、阅读短文，回答问题：
为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中、表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，求：
××型汽车
总质量（kg） 1200
储能效率（%） 60
耗油量（L/100km） 10
（1）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为______kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为______J（燃油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，热值q＝4.6×107J/kg）；
（2）一台四缸发动机排量2L，功率120kW，转速6000r/min，1s钟发动机做功______次，测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m，此过程中，汽车______；
A．受到的阻力为1.2×104N
B．行驶的时间为40s
C．牵引力做的功为3.2×108J
D．牵引力的功率为80kW
（3）由图像可知，表示开启发电机进行测试的图线是______（选填“①”或“②”）；
（4）若汽车正常行驶时的动能Ek0＝3.75×105J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有______J的动能转化为内能。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．在国际单位制中，热量的单位是焦耳，简称焦，符号J，故A符合题意；
B．W是功率的单位，故B不符合题意；
C．J/（kg ℃）是比热容的单位，故C不符合题意；
D．J/kg是热值的单位，故D不符合题意。
故选A。
2、B
【详解】
分子动理论包括：物质是由大量分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互的引力和斥力。
A．湿衣服在阳光下晾晒时，由于温度较高，衣服上的水分子运动速度加快，所以衣服逐渐变干，与分子动理论有关，故A不符合题意；
B．海绵很容易被压缩，海绵受力时形状发生改变，是宏观物体的运动，与分子动理论没有关系，故B符合题意；
C．校园里花香扑鼻，是花香分子扩散到空气中的结果，与分子动理论有关，故C不符合题意；
D．分子之间存在间隙，所以酒精和水混合后总体积变小，因为分子之间存在间隔，与分子动理论有关，故D不符合题意。
故选B。
3、D
【详解】
A．由图像可知，该物质在BC段温度保持不变，是晶体，沥青是非晶体，所以该图像不是沥青熔化时温度随时间变化的图像，故A错误；
B． 由图像可知，AB段是物质熔化之前升温的过程，该物质在BC段是熔化过程，熔点是48℃，该物质的熔点不会升高，故B错误；
C．BC段温度不变，吸收热量，内能增大，故C错误；
D．比较图像中AB段和CD段可以看出，在时间相同时，AB段温度升高快，说明这种物质在固态时升温快，表明固态时的比热容小于液态时的比热容，故D正确。
故选D。
4、D
【详解】
A．加热的过程中，水不断地吸收热量，水的内能增加，故A错误；
B．随着燃料不断燃烧，燃料的质量不断减小，由于热值是燃料的属性，燃料的热值不变，故B错误；
C．塞子受到水蒸气的压力冲出去，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，塞子的机械能增大，故C错误；
D．这个实验虽然简单，基本展示了蒸汽机的工作原理，即做功冲程利用蒸汽的内能做功，故D正确。
故选D。
5、A
【详解】
①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；
②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；
③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；
④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。
综合上述分析，故A正确，BCD错误。
故选A。
6、C
【详解】
A．“酒香不怕巷子深”是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故A正确，不符合题意；
B．酒精和水混合后总体积减小，说明分子间有空隙，故B正确，不符合题意；
C．热胀冷缩是分子间距增大，分子大小不会变化，故C错误，符合题意；
D．湿衣服在夏天比冬天容易晾干，是因为夏天温度更高分子热运动更剧烈，故C正确，不符合题意。
故选C。
7、B
【详解】
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，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料时，氢燃料可以放出更多的热量，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8、C
【详解】
不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散，这一现象说明一切物体的分子都在不停地做无规则运动。分子的体积很小，分子的运动无法用肉眼直接看到，但可以通过气味、颜色的变化来体现。
A．细雨濛濛属于宏观物体的运动，是机械运动，故A不符合题意；
B．雪花飞舞属于宏观物体的运动，是机械运动，故B不符合题意；
C．桂花飘香是花香分子不停地做无规则运动，分子运动到空气中，人们就闻到了香味，故C符合题意；
D．树叶飘落属于宏观物体的运动，是机械运动，故D不符合题意。
故选C。
9、C
【详解】
A．比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与内能大小和温度高低无关，所以加热过程中水的比热容不变，故A错误；
B．热值是燃料的特性，只和燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故B错误；
C．烧水时壶内的水吸收热量温度升高，这一过程是利用热传递使内能增大的，故C正确；
D．水沸腾过程中吸收热量，温度保持不变，故D错误。
故选C。
10、B
【详解】
A．所有的分子动能和势能之和即为内能，任何一个物体的分子都在做无规则运动，故任何一个物体都具有内能，不具有内能为零的物体，故A错误；
B．当温度降低时，分子运动的剧烈程度减弱，分子动能减小，故内能减小，故B正确；
C．物体的内能不仅仅与温度有关，还与质量有关，质量的大小未知，故内能的大小未知，故C错误；
D．热量总是从温度大的物体向温度小的物体传递，热量的传递方向与内能的大小无关，故D错误。
故选B。
二、填空题
1、1.344×106 0.0168
【详解】
[1]水吸收的热量为
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(100℃-20℃)=1.344×106J
[2]这些热量需要天然气
2、扩散 斥
【详解】
[1]走进教学楼能闻到消毒液的气味，是由于消毒液分子在永不停息地做无规则运动，扩散到人的鼻子中，因此能闻到消毒液的气味。
[2]消毒液是液体，不容易被压缩，说明分子间存在相互作用的斥力，阻碍消毒液分子被进一步压缩。
3、4.2×103 1.68×105
【详解】
[1]比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与质量的大小无关，将一瓶水倒掉一半，质量改变，剩下水的比热容不变，仍为4.2×103J/(kg·℃)。
[2]水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×20℃=1.68×105J
4、不停地做无规则运动 压缩 3.6×107 37.5
【详解】
（1）[1]给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明汽油分子在不停地做无规则运动。
（2）[2]图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能，属于压缩冲程。
（3）[3]汽油的质量为
m=ρ汽油V=0.8×103kg/m3×1×10-3m3=0.8kg
汽油完全燃烧释放出的热量为
Q放=mq汽油=0.8kg×4.5×107J/kg=3.6×107J
[4]车的质量为
m′=1.5t=1.5×103kg
车受到的重力
G=m′g=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N
车所受阻力
f阻=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
因为车匀速行驶，所以牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f阻=1.5×103N
牵引力做的功
W=Fs=1.5×103N×9×103m=1.35×107J
汽车的工作效率
5、化学 增大 做功
【详解】
[1]燃料燃烧的过程是通过化学反应将化学能转化为内能的过程。
[2][3]当火箭在大气层中快速飞行时，与大气层之间摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，火箭的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。
三、计算题
1、（1）2.4×105J；（2）100℃
【详解】
解：（1）酒精放出的热量
（2）不计热量损失，水吸收的热量等于酒精放出的热量，即
Q吸=Q放=2.4×105J
根据公式Q吸=cm（t-t0）可得
在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，所以水最高上升到100℃。
答：（1）质量为5kg的酒精，温度由60℃降低到40℃，会放出2.4×105J的热量。
（2）水的温度会上升到100℃。
2、（1）3.36×105J；（2）4.0×106J；（3）8.4%
【详解】
解：（1）1个标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，故水吸收的热量为
（2）由题意可知，煤气完全燃烧放出的热量为
（3）由题意可知，烧水时锅的效率为
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）0.1kg煤气完全燃烧放出的热量为4.0×106J；
（3）若煤气完全燃烧，则烧水时锅的效率为8.4%。
3、（1）8.4×106J；（2）30%；（3）0.8kg
【详解】
（1）由知道，热水器中水的质量
m水＝ρV＝1×103kg/m3×0.05m3＝50kg
这段时间该热水器中的水吸收的热量
Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣10℃）＝8.4×106J
（2）热水器的效率
（3）由Q放＝mq知道，若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧煤的质量
答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）这段时间该热水器的效率是30%；
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧0.8kg的煤。
4、（1）；（2）
【详解】
解：（1）这次加热过程中，水吸收的热量是
（2）燃料完全燃烧释放的热量为
该热水器的实际效率是
答：（1）这次加热过程中，水吸收的热量是；
（2）该热水器的实际效率是。
5、（1）1.8×106J；（2）7.56×105J；（3）42%
【详解】
解：（1）根据得，天然气完全燃烧放出的热量为
（2）根据得，水吸收的热量为
（3）根据得，效率为
答（1）天然气完全燃烧放出的热量为1.8×106J。
（2）水吸收的热量是7.56×105J。
（3）该天然气灶加热这些水的效率是42%。
四、实验探究
1、相同时间吸收的热量相同 煤油 水
【详解】
（1）[1]实验中选用相同电加热器，相同时间电加热器放出的热量相等，目的是使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同。
（2）①[2]甲图中，两种液体质量相同，由图知，b液体体积较大，由知，b液体密度较小，所以b为煤油。
②[3]使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量(即比较加热时间)，吸收热量多的吸热能力强。由乙图知，升高
30℃-10℃=20℃
b用时3min，a用时6min，故a的吸热能力强，即水的吸热能力强。
（3）[4]根据转换法，升高20℃，b吸热是a的0.5倍，根据，在质量和升高温度相同的情况下，吸热多少与比热容大小成正比，故煤油的比热容为
2、质量 加热时间 使两种物质受热均匀 沙子 水 A
【详解】
（1）[1]据比较不同物质吸热能力两种方法，要控制不同物质的质量相同，故在两烧杯中分别装入初温相同且质量相等的沙子和水。
（2）[2]实验中用火焰大小相同的酒精灯加热，根据转换法，通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量。
[3]加热过程中需要不断搅动玻璃棒，目的是使物质受热均匀。
（3）[4][5]当烧杯中的沙子和水吸收相同热量时，即加热相同时间，由图像可知，温度升高较高的是沙子；水升温较慢，说明相同质量的沙子和水，水每升高1℃吸收的热量多，因此吸热能力更强的是水。
（4）[6]白天，地表受太阳辐射而增温，由于陆地土壤比热容比海水比热容小，且土壤容量比海水容量小得多，陆地升温比海洋快得多，因此陆地上的气温显著地比附近海洋上的气温高，陆地上空气气压低于海洋表面气压，风由海洋吹向陆地；故A正确，B错误。
故选A。
3、7 3.22×108 200 B ② 1.5×105
【详解】
（1）[1]由题知汽车100km耗油
V=10L=10dm3=0.01m3
燃油的密度ρ=0.7×103kg/m3，由可得消耗燃油的质量
m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg
[2]燃油完全燃烧产生的热量
Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J
（2）[3]单缸四冲程汽油机的飞轮转速6000r/min=100r/s，即该飞轮1s转100r，因为在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次，所以飞轮转100r，对外做功50次；则四缸发动机1s对外做功200次。
[4]汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。
A．汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，因此受到的阻力等于牵引力为800N，故A错误；
B．由可得行驶的时间为
＝＝40s
故B正确；
C．牵引力做的功为
W=Fs=800N×1000m=8×105J
故C错误；
D．牵引力的功率为
＝＝20000W＝20kW
故D错误。
故选B。
（3）[5]从图像中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图像应是②。
（4）[6]因为储能效率60%，所以动能转化为内能的效率为
η=1﹣60%=40%
而Ek0=3.75×105J，所以
W内=Ek0η=3.75×105J×40%=1.5×105J
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