第十四章 内能的利用 期末试题选编 2021－2022学年湖南省各地人教版物理九年级全一册（含答案）

第十四章 内能的利用
一、单选题
1．（2022·湖南株洲·九年级期末）汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2022·湖南湘西·九年级期末）关于如图所示的实验，下列说法不正确的是( )
A．这个实验说明物体的内能可用来对外做功
B．对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加
C．此过程中水蒸气的内能转化为木塞的机械能
D．这个实验基本反映出了热机的工作原理
3．（2022·湖南邵阳·九年级期末）有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果．在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
4．（2022·湖南株洲·九年级期末）小明阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法错误的是（　　）
A．发动机在做功冲程把内能转化为机械能
B．该内燃机的效率为30%
C．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却
D．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量
5．（2022·湖南永州·九年级期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（　　）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变小，大气压将空气压入汽缸
6．（2022·湖南常德·九年级期末）图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
7．（2022·湖南衡阳·九年级期末）在自然界能量的转化是非常普遍的，下列能量转化说法正确的是（　　）
A．钻木取火， 机械能转化成化学能
B．植物的光合作用，光能转化成内能
C．蓄电池放电，电能转化成内能
D．电热毯工作时，电能转化成内能
8．（2022·湖南湘潭·九年级期末）下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是
A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷 B．闭合开关后，灯泡发光
C．烧水时，水蒸气顶起壶盖 D．给电动自行车的蓄电池充电
二、填空题
9．（2022·湖南邵阳·九年级期末）汽油机在压缩冲程中，是通过_________ 方式增加燃气的内能。某汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功________ 次。
10．（2022·湖南长沙·九年级期末）第七届世界军人运动会开幕式上，主火炬塔的点燃采用“水火交融”的方式点燃，让现场观众无不惊叹！其实火炬燃烧的是天然气，天然气密度小，通过水这一介质把燃气托到水柱的上方进行燃烧，天然气燃烧时将燃料的_____能转化为内能和光能。若水池中有质量为1t的20℃水，这个过程中水的温度升高20℃，则水吸收热量为_____J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
11．（2022·湖南永州·九年级期末）一台单缸四冲程柴油机在工作运行中，共消耗了5kg的柴油，这些柴油完全燃烧放出的热量是 ______ J，若此柴油机只做了6.27×107 J的有用功，则它的热机效率为 ______ 。（q柴油＝3.3×107 J/kg）
12．（2022·湖南湘西·九年级期末）走进加油站，会闻到一股汽油味，这是因为汽油分子在___________，完全燃烧10g汽油可以放出___________J的热量（汽油的热值为4.6×107J/kg）。
13．（2022·湖南长沙·九年级期末）如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图。
（1）与压缩冲程原理相同的是______图所示的演示实验；
（2）在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全。因此汽油机的效率______（选填“＞”、“＝”或“＜”）蒸汽机的效率。
三、实验题
14．（2022·湖南邵阳·九年级期末）物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领，应选 ________ 两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较 ________ ．
(3)为了比较不同燃料的热值应选 ________ 两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值 ________ ．
15．（2022·湖南永州·九年级期末）小华用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力。
（1）本实验需要用到天平这一测量工具，目的是控制水和煤油的___________相同；
（2）加热10min，水吸收的热量___________（填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的热量；
（3）根据实验数据，小华作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像（如图乙），由图像可知，煤油的比热容是___________J/（kg ℃）[c水=4.2×103J/（kg ℃）] ；
（4）若本实验共消耗酒精25g，则这些酒精完全燃烧放出的热量是___________J。（q酒精=3.0×107J/kg）。
16．（2022·湖南岳阳·九年级期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 ___________两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 ___________两图进行实验；
（2）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为 ___________J，燃料2的热值是 ___________J/kg；
（3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 ___________（大/小），你认为出现这样情况的主要原因是：___________。
燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/J/kg
1 15 35 2.4×106
2 15 25 ？
四、计算题
17．（2022·湖南邵阳·九年级期末）在寒冷的冬天，华华用天然气热水器将质量为80kg、温度为10℃的自来水加热到40℃进行沐浴。如果本次加热消耗了天然气的体积为0.6m3（假设天然气完全燃烧），且已知水的比热容为，天然气的热值为。求：
（1）本次加热天然气放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
18．（2022·湖南湘潭·九年级期末）在一个标准大气压下，把质量是5kg，初温是40℃的水烧开，试求：
（1）水需要吸收多少热量？
（2）如果干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收，需要完全燃烧多少kg的干木柴[干木柴的热值为1.2×107J/kg]？
19．（2022·湖南娄底·九年级期末）对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，更是生态环保的需要。目前我市每天能产生1000t左右的生活垃圾，若进行分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，将还有900t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾，我市规划布局了城市生活垃圾焚烧发电项目，该项目位于蛇形山镇泉塘村生活垃圾处理中心内，占地约80亩，总投资4.73亿元，对娄星区、涟源市和双峰县部分乡镇生活垃圾进行焚烧与热能利用。项目建成投产后，年处理垃圾约29.2万吨，年发电近1.2亿度，可满足四分之一的娄底城区居民用电，将垃圾真正“变废为宝”。经实践检测每完全燃烧1t生活垃圾可发电300kW h。设整个发电过程中的效率为30%，求：
（1）生活垃圾的热值q；
（2）完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开多少吨20℃的冷水。[c水=4.2×103J/(kg ℃)]
参考答案：
1．C
【解析】A．进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故C符合题意；
D．排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【解析】A．图中水蒸气对软木塞做功，说明内能可用来对外做功，该选项说法正确；
B．图示的实验中，软木塞被顶起，蒸气对木塞做功，说明可以利用蒸气的内能来做功，温度降低，内能减小，该选项说法不正确；
C．图中软木塞被蒸气顶起，内能转化为机械能，该选项说法正确；
D．热机就是把内能转化成机械能的装置，此图反应了热机的工作原理，该选项说法正确。
故选B。
3．B
【解析】尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能；尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低，故应选B选项．
4．D
【解析】A．汽车的内燃机只有做功冲程和压缩冲程有能量转化，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，该内燃机的效率
η=100%-(33%+30%+7%)=30%
故B正确，不符合题意；
C．由Q=cmΔt可知，质量相同的不同物质，升高相同温度时，比热容越大的物质，吸收的热量越多；水的比热容较大，因此为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，故C正确，不符合题意；
D．1kg的汽油完全燃烧可以放出4.6×107J的能量，但选项中未明确汽油完全燃烧，因此燃烧1kg的汽油不一定释放4.6×107J的能量，故D错误，符合题意。
故选D。
5．B
【解析】A．汽油机工作时的工作循环分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；吸气冲程时，进气门打开，排气门关闭，空气流入，这个应该是图丁；压缩冲程时，进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，这个应该是图甲；做功冲程时，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，这个应该是图丙；排气冲程时，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，这个应该是图乙；综上所述，按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、甲、丙、乙；故A错误；
B．由上述可知，甲冲程是压缩冲程，机械能转化为内能，故B正确；
C．热值是燃料本身的一种属性，与热机的效率是无关的，故C错误；
D．丁图是吸气冲程，故活塞向下运动气缸内压强变小，大气压将汽油与空气混合物压入气缸，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】光电池板是将光能转化为电能；照明灯是将电能转化为光能；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能；蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能．所以C项正确．
7．D
【解析】A．钻木取火是摩擦生热，将机械能转化成内能，故A错误；
B．植物的光合作用是将光能转化成植物的化学能，故B错误；
C．蓄电池放电的过程中，将化学能转化为电能，故C错误；
D．电热毯工作时，消耗电能，产生内能，将电能转化成内能，故D正确。
故选D。
8．A
【解析】只发生能的转移而不发生能的转化的过程是冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，热量从手传递到金属杆．
9． 做功 25
【解析】[1]汽油机在压缩冲程中，是通过做功 方式增加燃气的内能；
[2]汽油机完成一次循环曲轴转两周，对外做功一次，所以1s内汽油机对外做功的次数为
10． 化学 8.4×107
【解析】[1]天然气燃烧时，消耗了天然气的化学能，获得了内能和光能，将化学能转化为内能和光能。
[2]由题意可知，水的质量为
m=1t=1000kg
水吸收的热量为
11． 1.65×108 38%
【分析】[1]知道柴油的质量和柴油的热值，利用燃料完全燃烧放出的热量公式求出柴油完全燃烧放出的热量。
[2] 根据可求得热机效率。
【解析】[1]柴油完全燃烧放出的热量
[2]热机效率
则它的热机效率为38%。
12． 不停地做无规则运动 4.6×105
【解析】[1]走进加油站时，闻到汽油味，这是因为汽油分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。
[2]汽油完全燃烧时放出的热量
13． 甲 ＞
【解析】（1）[1]甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，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；乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；压缩冲程是将机械能转化为内能，所以与压缩冲程原理相同的是甲图所示的演示实验。
（2）[2]汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，燃料在气缸内部燃烧热量损失少，用来做有用功的能量多，而蒸汽机是燃料在气缸的外部燃烧，热量损失多，用来做有用功的能量少，因此汽油机的效率比蒸汽机更高。
14． 甲、丙 小 甲乙 大
【分析】（1）比较不同物质的吸热本领，应该在保证吸收热量相同时，选择不同种类的液体；
（2）比较比热容的大小通过两种液体升高相同的温度，吸收热量的多少．吸热越多，则比热较大；（3）比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应．不计热量损失，则Q吸＝Q放，根据甲乙两图中温度的变化大小，可知两种相同质量的两种燃料完全燃烧放出热量的多少，根据q＝可分析出热值的大小关系．
【解析】(1)根据控制变量法的思路可知：要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，相同时间吸收的热量相同，所以选择甲丙；(2) 相同时间吸收的热量相同，加热时间较短则液体吸收的热量少，若温度计示数都升高了50℃，根据Q＝cm可知加热时间短的液体比热容较小；(3)比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲乙两图进行实验；若消耗质量相同两种燃料，甲中温度升高较多，不考虑热损失，则说明燃料放出的热量较多，又燃料的质量相同，所以可得燃料的热值较大．
15． 质量 等于 2.1×103 7.5×105
【解析】（1）[1]根据比较不同物质吸热能力的方法，实验中要控制不同物质的质量相同，故本实验需要用到天平这一测量工具，目的是控制水和煤油质量相等。
（2）[2]用相同的酒精灯加热10min放出的热量相同，所以水吸收的热量等于煤油吸收的热量。
（3）[3]根据如图乙作出的水和煤油的温度随加热时间变化的图像可知，水和煤油的温度升高30℃，煤油用时10min，水用时20min，根据Q吸＝c水mΔt，在质量和升高温度相同的情况下，吸热多少与比热容成正比，故煤油的比热容
（4）[4]若本实验共消耗酒精25g，则这些酒精完全燃烧放出的热量是
Q放=mq酒精=25×10-3 kg×3.0×107J/kg=7.5×105J
16． 甲、乙 甲、丙 2.4×104 1.2×106 大 燃料无法完全燃烧以及没有考虑在加热过程中热量的散失
【解析】（1）[1]为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验。
[2]为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验。
（2）[3]完全燃烧10g燃料1放出的热量
Q放=m0q1=10×10-3kg×2.4×106J/kg=2.4×104J
[4]若不计热损失，则
Q放=Q吸
在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须相等；结合表格数据，对燃料1有
cam t1=m1q1
即
cam(35℃-15℃)=m1×2.4×106J/kg
对燃料2有
cam t2=m1q2
即
cam(25℃-15℃)=m1×q2
联立以上两式可得
q2=1.2×106J/kg
（3）[5][6]通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏小，是因为燃料无法完全燃烧以及没有考虑在加热过程中热量的散失。
17．（1）4.2×107J；（2）1.008×107J；（3）24%
【解析】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量为
（2）水吸收的热量为
（3）该热水器工作时的效率为
答：（1）本次加热天然气放出的热量为4.2×107J；
（2）水吸收的热量为1.008×107J；
（3）该热水器工作时的效率为24%。
18．（1）1.26×106J；（2）0.105kg
【解析】解：（1）一个标准大气压下，水的沸点为100℃，故可知把5kg的水烧开，水吸收的热量为
（2）因干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收，故可知干木柴放出的热量为
由Q=qm可得，需要完全燃烧的干木柴的质量为
答：（1）水需要吸收的热量为1.26×106J；
（2）需要完全燃烧的干木柴的质量为0.105kg。
19．（1）3.6×106J/kg；（2）7.5t
【解析】解：（1）每完全燃烧1t生活垃圾可发电
W=300kW h=300×3.6×106J=1.08×109J
由 可知，燃烧1t生活垃圾释放的热量
生活垃圾的热值
（2）由题意可知，水吸收的热量
Q吸=70%Q放=70%×3.6×109J=2.52×109J
1个标准大气压下，水的沸点是100℃，由Q吸=cm(t-t0)可知，冷水的质量
答：（1）生活垃圾的热值q为3.6×106J/kg；
（2）完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开7.5吨20℃的冷水。