沪科版九年级物理 第13章 内能与热机 难点解析试卷(含答案详解)

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沪科版九年级物理第十三章内能与热机难点解析
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、用分子动理论解释下列现象，下列说法正确的是（　　）
A．“尘土飞扬”说明分子在不停的做无规则运动
B．5mL水与5mL酒精混合后总体积小于10mL，说明分子间有间隙
C．将石块研磨成粉状，说明分子变小了
D．水结成冰后分子就停止了运动
2、相同质量的水和食用油，放出了相同的热量（c水＞c食用油），下列说法中正确的是（　　）
A．水的末温较低 B．食用油的末温较低
C．水降低的温度较多 D．食用油降低的温度较多
3、如图所示，2021年5月17日，，神州十二号载人飞船返回舱进入大气层，在进入大气层过程中因摩擦而燃烧。神州十二号载人飞船返回舱在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．内能是通过做功的方式改变的 B．减少的重力势能全部转化成内能
C．动能和重力势能都增加 D．机械能保持不变
4、关于运动和能量以下说法中错误的是（　　）
A．灰尘飞舞属于微观运动 B．原子由原子核及核外电子组成
C．从远处闻到花香说明分子在运动 D．行驶中的汽车具有能量
5、煤炭是一种重要燃料。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（　　）
A．密度 B．比热容 C．热值 D．硬度
6、下列说法中正确的是（　　）
A．物体是由大量分子组成的
B．所有物体的分子间只有相互作用的引力
C．质量相等的不同燃料完全燃烧，放出热量越多的其热值越大
D．质量相等的水和沙石吸收相等的热量，沙石比热容较小，其升高的温度比水小
7、搓手时感觉手变热，该过程与四冲程汽油机的哪一个冲程的能量转化相同（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
8、如图所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透了社会主义核心价值观。重阳节前夕，学校倡议同学们，为长辈用热水洗一次脚。关于热水洗脚过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．泡在热水中的脚温度升高，内能不变 B．洗脚水的温度越高，所含的热量越多
C．泡在热水中的脚温度升高，内能增加 D．洗脚过程中水的温度降低比热容变小
9、依据表格中的数据，下列说法正确的是（　　）
A．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小
B．质量相等的水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较少
C．水的比热容表示水的温度升高 1℃吸收的热量是 4.2×103J/(kg·℃)
D．水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多
10、疫情期间，居家隔离的小赵同学在网上下单了自热小火锅。如图，上下包装被分为两层，通过向下层加水，使发热包膨胀升温，一段时间后便可食用。下列说法正确的是（　　）
A．已加热的鸭血有内能，未加热的虾饺无内能
B．闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动
C．刚开始加热的藕片温度升高，内能可能不变
D．发热包放热过程是把电能转化为内能
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、如图所示是内燃机四个冲程示意图，在一个工作循环中，正确的排列顺序是______（填序号顺序），其中______冲程把机械能转化为内能。
2、用砂纸反复打磨木棒或将木棒放到火焰烘烤，均能使其温度升高，内能 ___________（选填“增大”或“减小”）；事实表明 ___________和 ___________都可以改变物体的内能。
3、如图所示，表示的是内燃机的______冲程，它将______能转化为机械能。
4、如图A所示，迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的_____（甲/乙/丙/丁）冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如图C所示，1s内该缸对外做功_____次，在每个做功冲程里该单缸对外做功_____J，若该冲程消耗柴油0.0625g，理论上该冲程的热机效率为_____%。（）
5、如图所示，小强从滑梯上匀速下滑，他感到臀部发热，是______能转化为______能，这是通过______的方式改变物体内能的。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20°C、质量为0.1kg的水，在一个标准大气压下加热，假如完全燃烧酒精1.26g，[水的比热容为4.2×103J/(kg·°C），酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
（1）水温度升高到40°C时吸收的热量；
（2）完全燃烧酒精1.26g时放出的热量；
（3）如果不考虑热量的损失，水完全吸收酒精燃烧放出的热量，问水最后的温度是多少？
2、一水壶中装有体积为2L的水，在液化石油气炉上从20℃加热到100℃，在这过程中，共燃烧了液化石油气42g（壶吸收的热量忽略不计）， [ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)，q气= 4.0×107J/kg] 求：
（1）水共吸收了多少热量？
（2）这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量？
（3）炉子的效率。
3、在抗击新冠肺炎疫情期间，我市借助多功能雾炮车可喷雾、功力强、射程远、可调节、覆盖面积大的优点，将其运用到城市消毒杀菌工作中来，使之成为成为抗击疫情、奋战一线的“防疫战士”。某雾炮车发动机的输出功率为120kW，请根据题意回答下列问题（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，q汽油＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg）。
（1）该车在水平路面上以额定功率匀速行驶5000m用时10min，求此过程该车所受到的阻力大小？
（2）该车完成消毒杀菌工作后返回环卫处，牵引力做了多少功？
（3）若在第2问中的行驶过程消耗汽油的质量是5kg，该车的发动机效率是多少？
4、太阳能热水器是一种利用太阳能的装置，具有节能环保的功能。在物理实践活动中，小闽同学观察到，在晴天时，太阳能热水器工作12h能把贮水箱中质量为100kg、初温为20℃的水加热到90℃。[c水=4.2×103J/(kg ℃)，q天然气=4.2×107J/m3]求：
（1）贮水箱中的水吸收的热量；
（2）若用加热效率为70%的天然气灶加热这些水升高相同的温度，需完全燃烧的天然气的体积。
5、如图，我国是世界上第一个对可燃冰实现安全可控开采的国家；假设可燃冰分解后，可释放出的天然气。（已知，，在一个标准大气压下。）求：
（1）可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量是多少？
（2）若上述热量全部被水吸收，可将温度为35℃、质量为的水加热到多少℃？
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、重庆一种实验小组的同学在实验室研究热学实验：
（1）第一小组的同学想利用图甲所示的装置来探究冰熔化的特点，这个装置是可行的。原因是：在一般情况下，外界的空气温度___________冰的熔点（选填“高于”或“低于”）。他们根据数据绘制了温度随时间变化的图象如图乙所示，该物质在第5min时处于___________（选填“固态”、“液态”或“固液共存态”），C点时的内能___________其B点时的内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）第二小组的同学想利用图丙所示的装置来探究水沸腾的特点，他们测出的水温将___________（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）。萍萍和小越虽然选用的实验装置相同，但将水加热到沸腾用的时间不同，他们绘制的温度随时间变化的图像如图丁所示。分析图象可知：
①萍萍和小越得到b、c两种不同图象的原因可能是水的_________不同；
②当地的气压可能___________（选填“高于”、“低于”或“等于”）一个标准大气压。
2、用如图所示甲、乙两套相同的装置，可完成两个实验：实验一“探究不同物质吸热升温的现象”，实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”。
（1）进行实验一时，烧杯中应装入质量______（选填“相等”或“不等”）的______（选填“同种”或“不同种”）的液体，可以通过______（选填“升高的温度”或“加热时间”）来比较两种液体吸收热量的多少；
（2）进行实验二时，______（选填“需要”或“不需要”）记录燃料充分燃烧所用时间。
3、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）除了如图所示的器材外，还需要______和______；
（2）如果给水和食用油加热相同时间，是通过比较______来研究水和食用油吸热能力的差异；
（3）从上面表格中的数据可以知道______吸热能力强（选填“水”或“食用油”）；
（4）如果要使水和食用油升高相同温度，就要给______加热更长的时间（选填“水”或“食用油”）；此时水吸收的热量_______食用油吸收的热量（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A.．尘土是由许多分子组成的土的颗粒，不是单个的分子，是宏观物体的机械运动，不是分子在不停的做无规则运动，故A错误；
B．5mL水与5mL酒精混合后总体积小于10mL，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故B正确；
C．将石块研磨成粉状，是物理变化，属于宏观物质的变化，分子的大小没有变化，故C错误；
D．分子总是在不停地运动的，水结成冰，分子仍是在不停地运动的，故D错误。
故选B。
2、D
【详解】
由Q=cmΔt可知，质量相同的水和食用油放出相同的热量，由于水的比热容比食用油大，因此水的温度降低得少，食用油温度降低得多，由于不知道水和食用油的初温，因此不能确定水和食用油的末温高低，故ABC错误，D正确。
故选D。
3、A
【详解】
A．返回舱在进入大气层过程中，和空气摩擦，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能的，故A正确；
B．在整个过程中，减少的重力势能会有一部分转化为动能，不是全部转化成内能，故B错误；
C．在进入大气层过程中，速度虽然变大，但质量因烧蚀在不断减小，所以动能不能确定；同时高度降低，重力势能一定减小，故C错误；
D．由于返回舱克服空气的摩擦阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以其机械能减小，故D错误。
故选A。
4、A
【详解】
A．灰尘飞舞是机械运动，不是微观运动，故A错误，符合题意；
B．物质由分子或原子组成，原子由原子核及核外电子组成，故B正确，不符合题意；
C．从远处闻到花香说明分子在永不停息地做无规则运动，故C正确，不符合题意；
D．行驶中的汽车具有动能，故D正确，不符合题意。
故选A。
5、C
【详解】
煤炭是燃料，利用煤炭燃烧，将化学能转化为内能，从而加以利用，故热值来检验煤炭是最科学的方法。
6、AC
【详解】
A．物体是由大量分子组成的，分子由原子组成，原子由更小的原子核和核外电子组成，故A正确；
B．所有物体的分子间同时存在相互作用的引力和斥力，故B错误；
C．由Q=mq知，质量相等的不同燃料完全燃料放出的热量越多，其热值越大，故C正确；
D．沙石的比热容小于水的比热容，质量相等的水和沙石吸收相等的热量，则沙石的温度升得更多，故D错误。
故选AC。
7、B
【详解】
搓手时感觉手变热，是克服摩擦做功，使手的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同；吸气冲程和排气冲程没有能量转化，做功冲程内能转化为机械能与题意不符。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8、C
【详解】
AC．由于物体温度升高，内能增大，所以，泡在热水中的脚温度升高，内能增大，故A错误，C正确；
B．热量是过程量，不能说含有，故B错误；
D．比热容是物质的一种特性，与物质的状态有关，与温度无关，故D错误。
故选C。
9、B
【详解】
A．一杯水倒出一半，杯内的水的比热容不变，因为比热容与物质的种类及状态有关，与质量无关，故A错误；
B．水的比热容大于砂石的比热容，则质量相等的水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较少，故B正确；
C．水的比热容表示水的温度升高或降低1℃时，吸收或放出的热量为4.2×103J/(kg·℃)，故C错误；
D．水的比热容大于煤油的比热容，则相等质量的水和煤油，吸收相等热量，煤油升温较多，而两者质量不等时，无法比较温度变化的多少，故D错误。
故选B。
10、B
【详解】
A．一切物体都是有内能的，与物体温度无关，故A错误；
B．火锅的分子不断运动，所以能闻到火锅的香味，故B正确；
C．藕片温度升高，内能也随之增加，故C错误；
D．通过向下层加水，使发热包膨胀升温，是发热包内物质的化学能转化为内能的过程，故D错误。
故选B。
二、填空题
1、乙、丁、甲、丙 压缩
【详解】
[1][2]根据示意图特点，甲图中活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，改冲程将内能转化为机械能；乙图中活塞向下运动，进气门打开，是吸气冲程；丙图中活塞向上运动，排气门打开，是排气冲程；丁图中活塞向上运动，进气门排气门都关闭，是压缩冲程，改冲程将机械能转化为内能；因此内燃机四冲程排序为乙、丁、甲、丙。
2、增大 热传递 做功
【详解】
[1][2][3]用砂纸反复打磨木棒是通过做功的方式让木棒的内能增大，温度升高，将木棒放到火焰烧烤是通过热传递的方式增大木棒的内能，温度升高，所以做功和热传递都能改变物体的内能。
3、做功 内
【详解】
[1]如图，进气门、排气门都关闭，火花塞点火，此冲程为做功冲程。
[2]做功冲程中高温高压的燃气推动活塞向下运动，燃气对活塞做功，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能。
4、乙 25 1000 40
【详解】
[1]图A塞子被顶出的过程是内能转化为机械能的过程，其能量转化和内燃机的做功冲程相同；对比B图的四个冲程，乙冲程进排气门同时关闭，活塞向下运动，所以乙冲程是做功冲程，故塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的乙冲程能量转化过程。
[2]如图C，柴油机每分钟转3000转，则每秒转50转，每两转做一次功，故每秒做功25次。
[3]该单缸的功率为
每个做功冲程里该单缸对外做功为
[4]每个做功冲程消耗柴油的质量为
每个做功冲程柴油完全燃烧放出的热量是
该做功冲程的热机效率为
5、机械 内 做功
【详解】
[1][2][3]改变物体内能的方法是做功和热传递。小强在下滑过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，臀部内能增加，温度升高，所以有灼热的感觉，这是通过做功的方式改变了他的内能。
三、计算题
1、（1）8.4×103J；（2）3.78×104J；（3）100°C
【详解】
解：（1）水由t-=20°C升温到t0=40°C吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·°C）×0.1kg×(40°C-20°C)=8.4×103J
（2）1.26g酒精完全燃烧释放的热量
Q放=m酒精q=1.26×10-3kg×3.0×107J/kg=3.78×104J
（3）在不考虑热量损失的情况下时，水吸收的热量
Q′=Q放=3.78×104J
由Q=cmΔt可得，水升高的温度为
最终水的温度为
t′=t0+Δt=20°C+90°C=110°C
1标准大气压下，水的沸点是100°C，所以水的末温是100°C，水实际升高的温度为80°C。
答：（1）水温度升高到40°C时吸收的热量是8.4×103J；
（2）完全燃烧酒精1.26g时放出的热量是3.78×104J；
（3）如果不考虑热量的损失，水完全吸收酒精燃烧放出的热量，水最后的温度是100°C。
2、（1）6.72×105J；（2）1.68×106J；（3）40%
【详解】
解：（1） 根据题意知道，水壶中水的体积
2L=2000ml=2000cm3
水的质量为
m=ρV=1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
（2）燃烧的液化石油的质量
m气=42g=0.042kg
这些液化石油气完全燃烧放出的热量
Q放=mq=0.042kg×4×107J/kg=1.68×106J
（3）炉子的效率
答：（1）水共吸收热量6.72×105J；
（2）这些液化石油气完全燃烧共放出的热量是1.68×106J；
（3）炉子的效率是40%。
3、（1）1.44×104N；（2）7.2×107J；（3）32%
【详解】
解：（1）已知发动机的输出功率
P＝120kW＝1.2×105W
行驶的路程
s＝5000m
所用的时间为
t＝10min＝600s
根据W=Fs和W=Pt，发动机的牵引力为
因该车在水平路面上匀速行驶，由二力平衡可知该车受到的阻力为
f＝F＝1.44×104N
（2）返回环卫处所用的时间仍为600s，则牵引力做功为
W1＝Pt＝1.2×105W×600s＝7.2×107J
（3）已知消耗汽油的质量是
m＝5kg
则汽油完全燃烧放出的热量为
Q放＝mq汽油＝5kg×4.5×107J/kg＝2.25×108J
则该车发动机的效率为
答：（1）该车所受到的阻力为1.44×104N；
（2）牵引力做功为7.2×107J；
（3）该车的发动机效率是32%。
4、（1）2.94×107J；（2）1m3
【详解】
解：（1）贮水箱中的水吸收的热量为
（2）由可得天然气完全燃烧放出的热量为
由可得需完全燃烧的天然气的体积为
答：（1）贮水箱中的水吸收的热量为2.94×107J；
（2）需完全燃烧的天然气的体积为1m3。
5、（1）7.14×109J；（2）85℃
【详解】
解：（1）由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出200m3天然气，这些天然气完全燃烧产生热量
Q放=Vq天然气=200m3×3.57×107J/m3=7.14×109J
（2）由题知，水吸收的热量
Q吸=Q放=7.14×109J
由Q吸=cm(t-t0)可得将温度为35℃、质量为 3.4×104kg 的水加热到
答：（1）1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是7.14×109J；
（2）若上述热量全部被水吸收，可将3.4×104kg的水从35℃加热到85℃。
四、实验探究
1、高于 固液共存态 大于 偏高 质量 低于
【详解】
（1）[1]图甲装置可探究冰熔化的特点，是因为外界空气温度高于冰的熔点，冰能从外界空气中吸收热量而熔化。
[2]由图乙知，从第2min至33min，冰的温度保持不变，这是熔化过程，处于固液共存状态，所以第5min处于固液共存态。
[3]冰在熔化过程中，温度保持不变，但需持续吸收热量，所以整个过程内能增大，那么C点的内能大于B点的内能。
（2）[4]图丙装置中，温度计的玻璃泡接触烧杯底，这样测得的温度会比水的实际温度高。
①[5]由图丁知，b、c两种情况下，水的初温相同，而加热至沸腾的时间不同，可能是水的质量不同。
②[6]由图丁知，水的温度在98摄氏度时保持不变，此时已沸腾，所以此时水的沸点为98摄氏度，低于标准大气压下的水的沸点100摄氏度，所以当地大气压低于一个标准大气压。
2、相等 不同种 加热时间 不需要
【详解】
（1）[1][2][3]进行实验一时。由控制变量法，烧杯中应装入质量相等的不同种液体；由转换法，可以通过加热时间来比较两种液体吸收热量的多少。
（2）[4]要质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，是用燃料燃烧来加热质量相同的同种液体。因此只需要将燃料充分燃烧，不需要记录燃料充分燃烧所用的时间。
3、秒表 温度计 升高的温度 水 水 大于
【详解】
（1）[1][2]由记录表格可知需要记录加热时间和升高的温度，即需要秒表测时间和温度计测温度的升高。
（2）[3]由数据表知煤油和水的质量、吸收的热量相同（加热时间相同），升高不同的温度与物质的种类有关，即用升高温度的多少，来表示不同物质吸热能力。
（3）[4]水升高的温度
煤油升高的温度
所以
故水的吸热能力强。
（4）[5]由表格数表可知，如果煤油和水都升高25℃，煤油需要加热时间一定小于6分钟，而水加热时间为6分钟，所以升高相同的温度，水加热时间较长一些。
[6]用加热时间长短表示吸热的多少，由数据表煤油和水的质量相同，分析知升高相同的温度，水被加热时间大于煤油被加热时间，即水吸收热量大于煤油吸收的热量。
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