第十四章 内能的利用 期末复习题 2022-2023学年人教版物理九年级全一册（山东地区专版）（含解析）

内能的利用
一、单选题
1．如图是内燃机某冲程的工作示意图，四个事例中能量转化与之相同的是（　　）
A．瓶塞冲出 B．搓手取暖
C．压缩气体 D．钻木取火
2．如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（　　）
A． B． C． D．
3．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　　）
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．一个工作循环对外做功一次
D．压缩冲程中将内能转化为机械能
4．小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C．0~8min乙吸收的热量为
D．该酒精灯的加热效率为28%
5．利用一燃气热水器对、20℃的水进行加热时，完全燃烧了的煤气。已知水的比热容为4.2，煤气的热值为，该热水器烧水的效率是50%。下列说法中（　　）
①煤气完全燃烧放出的热量是
②水吸收的热量是
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有②③④正确
6．一杯酒精用掉一半，剩下一半的酒精的质量、密度、比热容和热值的情况是（ ）
A．质量.密度.比热容和热值不变
B．质量和密度变为原来的一半，比热容和热值不变
C．质量和热值变为原来的一半，密度和比热容不变
D．质量变为原来的一半，密度.比热容和热值不变
7．2021年4月29日，长征5号B运载火箭搭载着中国空间站天和核心舱一飞冲天。长征5号B运载火箭使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的（　　）
A．热值大 B．沸点低 C．密度小 D．凝固点低
8．将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法正确的是（　　）
A．水将温度传给了玻璃杯
B．水含有的热量减少
C．玻璃杯增加的内能大于水减少的内能
D．能的总量保持不变
9．关于如图所示实验，下列说法错误的是（　　）
A．酒精灯燃烧，将化学能转化为内能
B．利用酒精灯给水加热是通过热传递的方式增大了水的内能
C．水蒸气对木塞做功的过程中，水蒸气内能增加
D．图示过程与内燃机的做功冲程原理相似
10．2021年9月30日9时47分，世界首个非补燃压缩空气储能电站——江苏金坛压缩空气储能向国家电网发出第一度电。该技术是用电网过剩或非峰值电能将空气压缩至高压状态，并储存至地下盐穴；在高峰用电时，再将压缩空气加以释放做功发电。储能过程的能量转化是（　　）
A．电能转化为机械能再转化为化学能 B．电能转化为机械能再转化为内能
C．电能转化转内能再转化为化学能 D．机械能转化为电能再转化为机械能
二、填空题
11．一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为2 400 r/min，该汽油机每秒钟做功______次．如图所示的汽油机正处于______冲程．
12．如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是 _____冲程，在这个过程中，是通过 _____的方式使气缸内的气体内能 _____（选填“增大”“不变”或“减小”）。汽油的热值是4.6×106J/kg，则完全燃烧500g汽油，可放出 _____J的热量。
13．某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000J，输出的动能为300J。则输出的内能和声能共计______J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为______。
14．使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是_______J：若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气_______m3。（水的比热容为4．2103J/（kg·℃），天然气热值为4.2107/m3）
15．一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000 r/min，则1 s对外做功 ______ 次．若其效率为30%，消耗100 g汽油，对外做功 ______ J。若水箱中5 kg水由20 ℃升高到100 ℃，水吸收 ______ J热量．[q汽油＝4.6×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
16．2021年12月23日18时12分，中国在文昌发射场用长征七号改运载火箭，成功将试验十二号卫星01星、02星发射升空，火箭上升时燃气的内能转化为火箭的 ______能。
三、实验题
17．小明采用如图所示的装置进行进行探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
酒精 25 65
纸片 25 44
（1）探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和水的 _____（选填“初始温度”、“质量”）一定要相等。
（2）实验后，可以通过比较 _____（填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。
（3）从表格中数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，_____放出的热量多。
（4）通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是 _____（填“相同”或“不同”）的。
（5）在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比称为热值，用q表示，这里定义热值的方法，我们称之为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性。下列几个用比值法定义，并反映物质属性的物理量有：_____（填写序号）。
①速度 ②功率 ③比热容 ④压强
18．用下图所示装置探究煤油和菜籽油的热值大小，并每隔1min记录杯中水的温度，数据见下表。
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/°C 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/°C 25 26 27 28 29 30 31
（1）应按照________（选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序组装实验装置；
（2）为保证实验结论可靠，本实验必须控制两套装置中_______（选填“水的质量”或“油的质量”）相同；
（3）比较实验数据可知，_________油的热值较大；
（4）小明实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中油的质量，利用公式计算出了水吸收的热量，并以此计算出煤油和菜籽油的热值；他的计算结果是________（选填“可靠”或“不可靠”）的。
四、计算题
19．小琦家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射水温由原来的25℃升高到45℃（已知:水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg、水的密度ρ=1.0×103kg/m3）。问:
（1）在这4h内水吸收的热量为多少焦耳
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克的焦炭
20．一辆小轿车，质量为1.8t，车轮与地面总接触面积为1000cm2，小轿车发动机的效率是20%，它在平直公路上匀速行驶时的牵引力为644N（空气阻力不计，汽油热值q=4.6×107J/Kg，g=10N/kg）。求：
（1）该小轿车静止时对水平地面的压强为多少？
（2）该小轿车在平直公路上匀速行驶100km消耗多少kg汽油？
21．“可燃冰”，专家们称之为“天然气水合物”或“甲烷水合物”，是水和天然气在高压和低温条件下混合产生的一种固态物质，外貌类似冰或固体酒精，点火即可燃烧。而且燃烧后不产生任何残渣和废气，且储量巨大，因此被国际公认为石油等的接替能源。1m3可燃冰可释放出160~180m3的天然气。请计算：
（1）完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为？
（2）若这些热量全部被水吸收，可以将质量为多少千克的水由20℃加热到70℃？[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
22．2019年1月，搭载中国当年首颗卫星“中星2D的长征三号乙运载火箭成功发射升空。铍是一种高效率的火箭燃料，铍在燃烧时能释放出巨大的能量[已知：q铍=6.3×107J/kg；c水=4.2×103J/(kg·℃)]。求：
(1)5kg铍完全燃烧放出的热量多少J？
(2)若这些热量的60%被水吸收，可以使多少kg的水的温度升高50℃。
五、综合题
23．阅读下列材料，回答问题。
混合动力汽车
混合动力汽车一般是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的内燃机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。它既有传统汽车的内燃机、变速箱、传动系统、油路、油箱，也有电动车的电池、电动机、控制电路。混合动力汽车根据有无外接充电电源可分为插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。插电式混合动力汽车的电池容量比较大，有充电接口。如果每次都是短途行驶，有较好的充电条件，插电混合动力汽车可以不用加油，当作纯电动车使用，具有电动车的优点。而非插电式混合动力，电池容量比较小，没有充电接口，必须加油，通过内燃机驱动发电机来给电池充电。
国民品牌比亚迪“秦”属于插电式混合动力车。在110kW电机和内燃机共同驱动下，“秦”的最高时速可达185km/h，0到百公里加速时间仅为6.9秒。纯电动最大续航里程为100km。
比亚迪“宋DM”属于非插电式混合动力汽车。启动时，仅依靠电动机的动力即可启动汽车，此时内燃机并未启动，而进一步加速时内燃机介入，此时这款混合动力系统将充分发挥内燃机和电动机双方的动力，实现强劲动力；当车辆进入正常行驶状态时，系统将自动调节，均衡地使用内燃机和电动机。车辆轻载行驶时，内燃机向车辆提供驱动功率，同时内燃机输出的多余功率驱动发电机，经功率转换器为蓄电池充电；而当车辆减速时，内燃机自动停止运转，电动机作为发电机回收了部分能量，转化为电能储存在电池中，为未来驾驶提供动力。
（1）混合动力汽车在纯电动工作模式下，是 ___________能转化为汽车机械能，在完全非电动模式下，是 ___________能转化为汽车机械能。
（2）关于宋DM混合动力汽车，下列说法错误的是 ___________。
A．根据需要，电动机和内燃机可以联合驱动提高车辆动力
B．在车辆减速、制动时，由发电机切换为电动机
C．根据需要，内燃机可以停止运转，单独依靠电动机行驶
D．轻载行驶时，燃料的化学能主要转化为汽车行驶的动能和蓄电池储存的电能
（3）与相同功率的传统燃油车相比，非插电式混合动力汽车的油耗较 ___________（选填“高”或“低”）。
（4）有一辆比亚迪“宋DM”在公路上以20m/s的速度匀速行驶，当驾驶员看到“前方学校”的标志牌时立即减速，速度由20m/s减小到10m/s，已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示。若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所缺少动能的50%，则动力蓄电池获得的电能为 ___________J。
v/m s﹣1 1 2 3 20 30
E/J 6×102 2.4×103 5.4×103 2.4×105 5.4×105
参考答案：
1．A
【详解】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能。
A．试管内气体对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能，符合题意；
B．搓手取暖，克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，不符合题意；
C．用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，不符合题意；
D．钻木取火过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增加，不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程是把水的内能转化为橡皮塞的机械能，与汽油机中的做功冲程能量转化过程相同。A为压缩冲程，B为排气冲程，C为做功冲程，D为吸气冲程。
故选C。
3．C
【详解】A．机械效率高低，只能反映有用功在总功中所占比例的多少，只有在总功一定时，热机效率越高，所做的有用功就越多，故A错误；
B．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，故B错误；
C．汽油机一个工作循环包括四个冲程，只有做功冲程对外做功，因此一个工作循环做功一次，故C正确；
D．汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。 升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J
两种液体在相同时间吸收的热量相同，那么乙在8min内吸收的热量为3.36×104J。乙从20℃升温至100℃，所需时间为4min，吸收的热量
那么乙的比热容
故AB错误，C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量
消耗的酒精放出的热量
Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J
那么酒精灯的加热效率
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】①由知道，煤气完全燃烧放出的热量是
故①错误；
②由于该热水器烧水的效率是50%，所以，水吸收的热量是
故②错误；
③由知道，水温升高了
故③正确；
④加热过程中水的温度升高内能增大，故④错误。
故选B。
6．D
【详解】质量是指物体所含物质的多少；一瓶酒精用去一半后，其质量将减半；酒精的热值、密度、热值，都表示酒精的某种特性，是从不同的角度来描述酒精的特性，一般不发生变化，只与物质的种类和状态有关．故一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精比热容、热值、密度都不变．故选项D正确。
7．A
【详解】B运载火箭使用液态氢作为燃料，因为液态氢热值大，相同质量的液态氢燃烧能够释放更多的能量，故A正确。
故选A。
8．D
【详解】A．温度是指物体冷热的程度，温度不能传递；将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，是水将热量传给玻璃杯，故A错误；
B．热量是一过程量，只能用“吸收”和“放出”描述，不能用“含有”描述，故B错误；
C．将热水倒进玻璃杯中，温度高的热水放出热量，温度低的玻璃杯吸收热量，水的内能减少，玻璃杯的内能增大；此过程中，热水放出的热量会有一部分被空气吸收，玻璃杯不能完全吸收热水放出的热量，所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】A．酒精燃烧时，酒精的化学能转化为内能，故A正确，A不符合题意；
B．利用酒精灯给水加热，水吸收热量，是通过热传递的方式增大了水的内能，故B正确，B不符合题意；
C．水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，水蒸气对外做功，内能会减小，故C错误，C符合题意；
D．燃料燃烧，化学能转化为内能，而后内能转化为机械能，故该过程与内燃机的做功冲程原理相似，故D正确，D不符合题意。
故选C。
10．B
【详解】储能的过程是，用电网过剩或非峰值电能带动压缩机，将空气压缩至高压状态，并储存至地下盐穴；此过程消耗电能，将电能转化为压缩机的机械能，压缩机将机械能转化为高压空气的内能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
11． 20 压缩
【详解】[1]四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮每秒钟转40圈，一个工作循环飞轮转2圈，做一次功，所以该汽油机每秒做功20次；
[2]如图所示，汽油机的进气门、排气门均关闭，且活塞向上运动，所以该冲程属于压缩冲程．
12． 压缩 做功 增大 2.3×107
【详解】[1]图中两气门关闭，活塞向上运动，是汽油机的压缩冲程。
[2]在这一冲程中，活塞压缩燃料混合物，对其做功，涉及能量转化，故是做功的方式改变内能。
[3]活塞压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增大。
[4]汽油完全燃烧释放的热量
13． 1700
【详解】[1]由图可知，输入的化学能，输出的动能，输出的内能和声能
[2]小轿车正常工作时的效率
14．
【详解】[1] 水吸收的热量是
故水吸收的热量是。
[2] 若此过程的热效率为40%，则天然气的释放的热量为
则天然气的体积为
则天然气的体积为。
15． 25 1.38×106 1.68×106
【详解】[1]飞轮转速是
3000r/min=50r/s
由于一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，所以，该活塞每秒钟燃气推动活塞往返50次，做功25次；
[2]汽油燃烧放出的热量是
Q=mq=0.1kg×4.6×107 J/kg=4.6×106 J
又因为其效率为30%，所以转化的机械能是
W=4.6×106 J×30%=1.38×106J
[3]水箱中5 kg水吸收的热量是
Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg ℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106 J
16．机械
【详解】当燃料在燃烧时，产生高温高压的燃气，其内部的化学能会转化为内能，而后利用高温高压的燃气推动火箭运动，即将内能转化为火箭的机械能。
17． 质量 水升高的温度 酒精 不同 ③
【详解】（1）[1]由于探究过程中，燃料燃烧放出的热量与燃料的质量和种类有关，要比较酒精和碎纸片的放热多少，应该要控制两套装置中燃料的质量和水的质量一定要相等。
（2）[2]实验中，用酒精和碎纸片燃烧给水加热，可通过水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。
（3）[3]由表格中的数据可知，酒精使水升高的温度更高，所以酒精放出的热量多。
（4）[4]根据实验的数据可得出，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不同的。
（5）[5]根据物理常识可知，速度、功率、比热容和压强都是根据比值定义法定义的，在这其中比热容是物质本身的一种属性，所以可用来鉴别物质，所以①②④不符合题意，③符合题意。
故选③。
18． 自下而上 水的质量 煤 不可靠
【详解】（1）[1]组装实验装置时，为了让实验器材都在合适的位置，要用酒精灯的外焰加热石棉网，温度计玻璃泡在合适位置，不会接触到烧杯底，并且完全浸没在水中，则要求自下而上的顺序组装实验装置。
（2）[2]为保证实验结论可靠，本实验必须控制两套装置中水的质量相同，不是油的质量相同，因为要探究煤油和菜籽油的热值大小，就要比较哪一个放出的热量较多，即比较哪一杯水吸收的热量较多，根据比热容公式可知，水的比热容相同，通过观察温度计的示数可知温度变化量的大小，则要求两杯水的质量相同，这时吸收热量的多少，通过观察温度变化量的大小得知。
（3）[3]观察表中数据可知，甲杯水和乙杯水加热相同的时间，甲杯水升高的温度较大，则甲杯水吸收的热量较多，甲实验中煤油放出的热量较多，根据热值公式可知，煤油的热值较大。
（4）[4]他的计算结果是不可靠的；因为计算出来水吸收的热量，这个热量大小不等于煤油和菜籽油放出的热量，两种油放出的热量，会有损失，不完全被水吸收。
19．（1）；（2）
【详解】解（1）水吸收的热量为
（2）燃烧焦炭所释放的能量
需要燃烧焦炭的质量为
答：（1）在这4h内水吸收的热量为。
（2）需要燃烧的焦炭。
20．（1）1.8×105Pa ；（2）7kg
【详解】解：（1）由题意知轿车质量为
水平地面受到的压力大小等于小轿车重力
压强
（2）有用功
由得
即
由 得
答：（1）该小轿车静止时对水平地面的压强为1.8×105Pa ；
（2）该小轿车在平直公路上匀速行驶100km消耗7kg汽油。
21．（1）6.72×109J；（2）3.2×104kg
【详解】解：（1）天然气完全燃烧所放出的热量
（2）水吸收的热量
由得，水的质量
答：（1）完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为6.72×109J；
（2）若这些热量全部被水吸收，可以将质量为3.2×104kg的水由20℃加热到70℃。
22．(1)3.15×108；(2)900
【详解】(1)5kg铍完全燃烧放出的热量为
(2)由题知，水吸收的热量为
由得，水的质量为
答：(1)5kg的铍完全燃烧放出的热量为3.15×108J；
(2)若这些热量的60%被水吸收，可以使900kg的水的温度升高50℃。
23． 电 内 B 低 9×104
【详解】（1）[1][2]纯电动工作时，电池的化学能转化电能，再转化为机械能；非电动模式工作，汽油机工作，燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能；
（2）[3]A．进一步加速时，系统将充分发挥内燃机和电动机双方的动力，实现强劲动力，故A正确，不符合题意；
B．车辆减速时，内燃机自动停止运转，电动机作为发电机回收能量，即电动机切换为发电机，故B错误，符合题意；
C．车辆减速时，内燃机自动停止运转，电动机作为发电机回收能量，依靠电动机行驶，故C正确，不符合题意；
D．轻载行驶时，内燃机向车辆提供驱动功率，同时驱动发电机给电池充电，即燃料的化学能转化为汽车的动能和蓄电池储存的电能，故D正确，不符合题意。
故选B。
（3）[4]因为混合动力汽车是新型节能汽车之一，与相同功率的传统燃油车相比，非插电式混合动力汽车的油耗较低。
（4）[5]根据表格数据可知，当速度变为10倍时，动能变为100倍，所以10m/s时的动能
当汽车的速度由20m/s减小到10m/s时，动能减小了
又因为动力蓄电池获得的电能为汽车所缺少动能的50%，所以