第十四章 内能的利用 期末试题选编2021-2022学年河北省各地人教版九年级全一册物理（含答案）

第十四章 内能的利用 综合复习题
一、单选题
1．（2022·河北唐山·九年级期末）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　　）
A．在一个工作循环中工作过程依次是丁、丙、甲、乙
B．飞轮惯性完成冲程的是甲，乙、丁
C．飞轮转速3000r/min，则该汽油机1s能做功25次
D．丁图冲程能量转化：内能转化为机械能
2．（2022·河北石家庄·九年级期末）内燃机的发明，使人类的许多梦想得以实现：飞机、汽车、潜艇、坦克等等，都是在内燃机发明之后才研制成功的。下列有关四冲程内燃机的说法正确的是（　　）
A．汽油机和柴油机吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都通过火花塞点火
C．压缩冲程把内能转化为机械能
D．一个工作循环对外做1次功
3．（2022·河北张家口·九年级期末）下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（　　）
A．在做功冲程中，都是把内能转化为机械能
B．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式
C．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气
4．（2022·河北衡水·九年级期末）如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是：
A．25% B．40% C．75% D．35%
5．（2022·河北唐山·九年级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．柴油机的效率一般低于汽油机的效率
C．热机做的有用功越多，效率就越高
D．热机效率高，将内能转化为机械能的比例就大
6．（2022·河北保定·九年级期末）下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．燃料越多，它的热值就越大
B．燃料燃烧时放出的热量越多，它的热值就越大
C．相同质量的燃料，完全燃烧时放出的热量越多，热值越大
D．同一种燃料，燃烧的情况不同，它的热值就不一样
7．（2022·河北邯郸·九年级期末）图所示为四冲程汽油机的某一个工作冲程。汽油的热值为，下列说法中正确的是
A．此图所示为汽油机的吸气冲程
B．汽油燃烧可以放出的热量为
C．汽油机的效率越高，消耗的汽油就越少
D．质量的汽油完全燃烧，放出的热量
8．（2022·河北唐山·九年级期末）能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法正确的是（　　）
A．核电站中的反应堆是利用核裂变发电的
B．太阳能、风能、天然气都是可再生能源
C．电能是广泛使用的一次能源
D．因为能量转化服从能量守恒定律，所以能源是取之不尽、用之不竭的
9．（2022·河北承德·九年级期末）如图所示是某地区使用的“风光互补”最观照明灯它“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．蓄电池白天充电时，蓄电池将电能转化为化学能
B．利用风力发电时，将电能转化为机械能
C．光电池板工作时，是将太阳能转化为化学能
D．照明灯工作时，是将内能转化为电能
10．（2022·河北保定·九年级期末）下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧过程中燃料的内能转化为化学能
B．北极寒冷的冰川没有内能
C．中国空间站中的水球内部分子间没有作用力
D．同样在阳光照射下，沙子比海水烫是因为水的比热容比沙子大
二、填空题
11．（2022·河北唐山·九年级期末）如图所示，给试管内的水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过______方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能将______（选填“增大”“减小”或“不变”）四冲程内燃机的________冲程与这个原理相同。
12．（2022·河北保定·九年级期末）爸爸驾驶汽车带小明去海边沙滩浴场游泳，汽车是依靠发动机（汽油机）工作时的 ___________冲程获得动力的。内燃机工作时就因 ___________冲程排放的废气对大气造成污染。小明发现沙子烫脚。面海水却是凉凉的，这是因为水的 ___________比沙子的大。
13．（2022·河北承德·九年级期末）一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg）
14．（2022·河北邯郸·九年级期末）有一种“涡轮增压”轿车(T型)，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车(L型)更节能，排气更清洁.同样的汽油(如97#)加在T型轿车内比加在L型轿车内热值________(选填“更大”或“一样大”或“更小”).
15．（2022·河北保定·九年级期末）在热机的各种损失中______带走的能量最多，设法利用这些能量，是提高燃料利用率的重要措施；“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后送入内燃机的进气口，这样做的好处是______（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，______（选填“提高”或“降低”）内燃机的效率。
16．（2022·河北秦皇岛·九年级期末）某品牌汽车在高速公路上以110km/h的速度行驶了100km，共消耗汽油的质量为6kg，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧这些汽油所放出的热量为______J，若此时汽油机曲轴转速为3600r/min，则汽油机每秒内对外做功______次。在刹车的过程中，伴随着能量从机械能转化为内能散失到空气中，此过程能量的总和______（填“增大”、“不变”或“缩小”）。
三、实验题
17．（2022·河北承德·九年级期末）下面是有关热值和比热容的探究实验：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，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，燃料燃烧放出的热量通过______来反映（填写可观察可读取的信息）；
（2）比较不同液体物质吸热升温的特点，应选择______两图进行实验；不同的液体物质升高相同的温度，吸热的多少是通过______来反映的；实验数据整理成如图丁中的图线，可知液体a和液体b的比热容之比是______；
（3）实验中用到的探究方法有哪几种______。
A．控制变量法
B．转换法
C．放大法
D．理想实验法
18．（2022·河北保定·九年级期末）如图所示，为了比较酒精和碎纸片的热值，在相同规格的烧杯中装入质量相等、温度相同的水，将酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧。
（1）实验前，应该控制酒精和碎纸片的 _____相等；
（2）比较甲乙两图中的温度计的示数可知，甲图中水的温度升高的多，说明甲图中的水吸收的热量 _____（“大于”或“小于”）乙图中的水吸收的热量；
（3）该实验可以得出的结论是 _____；
（4）该实验用到的物理方法有 _____和 _____。
19．（2022·河北衡水·九年级期末）小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
（1）你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_____组器材（选填“甲”、“乙”）；
（2）观察甲、乙两图，除了图中相同的器材，还要用到相同的器材是_____；
（3）秒表是用在_____组实验中（选填“甲”、“乙”）。甲组实验是通过_____来反映物质吸收热量的多少，乙组是通过_____来反映燃料放出热量的多少；
（4）购买一盒薯片，设计实验估测薯片的热值，应选用上述_____组（选填“甲”、“乙”）来进行测量，然后将实验结果与包装盒上注明的薯片的热值进行比较是_____（选填“偏大”“偏小”），原因是_________。
四、计算题
20．（2022·河北石家庄·九年级期末）冬天即将来临，学校积极创造条件为学生供应开水．在这个过程中，若用锅炉将300kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了11.2kg的煤[ｃ水=4.2103J/（kg.℃），煤的热值为3107J/kg]，则:
（1）锅炉内300kg的水吸收的热量是多少
（2）此锅炉的效率是多少
（3）某同学从开水房打了3kg的100℃的开水，为了便于使用，他将这100℃的开水和质量为5kg的20℃的冷水混合，若不计混合过程的热损失，则混合后温水的温度为多少
21．（2022·河北保定·九年级期末）某学校九年级物理兴趣小组的同学在研究”砂子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热，他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知酒精的热值是3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗1g酒精。 [水的比热容c=4.2×103J（kg·）]求：
（1）加热满2min时，水吸收的热量。
（2）给水加热的2min时间内，酒精完全燃烧放出的热量。
（3）沙子的比热容。
22．（2022·河北唐山·九年级期末）“绿水青山就是金山银山”，为保护生态环境，利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，这些燃料油完全燃烧释放热量的50%被水吸收，可以使1.5×104kg的水从25℃升高到75℃，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）这些水吸收的热量是多少？
（2）这种燃料油的热值是多少J/kg？
23．（2022·河北邯郸·九年级期末）某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100kg的水从18 oC加热到58 oC。若天然气完全燃烧放出热量的70%被水吸收，则[已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg oC)，天然气的热值q天然气＝4.0×107J/m3]
（1）水吸收的热量是多少？
（2）热水器平均每天消耗多少天然气？
24．（2022·河北沧州·九年级期末）质量为50kg的铜块，温度由30℃升高到90℃。[已知焦炭的热值是3.0×107J/kg，铜的比热容是0.39×103J/(kg ℃)]求：
（1）需要吸收的热量；
（2）若是用燃烧焦炭给铜块加热，已知焦炭完全燃烧时放出的热量只有50%被铜块吸收，需要燃烧焦炭的质量。
25．（2022·河北张家口·九年级期末）小明向一个纸杯内倒入初温为50℃，质量为100g的水，用酒精灯加热，经过10分钟后水吸收的热量为2.52×104J。已知：水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，酒精的热值为3×107J/kg。（标准大气压下）求：
（1）10分钟内水温升高了多少摄氏度；
（2）酒精灯烧水时的热效率为20%，则在烧水的过程中消耗了多少克酒精？
参考答案：
1．C
【解析】A．甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程；丙图中排气门开启，进气门关闭，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；所以正确的排序是乙、丁、甲、丙，故A错误；
B．内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机器获得动力，内能转化为机械能，其它三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成，即依靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁，故B错误；
C．四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该飞轮1s转50圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转50圈，共25个工作循环，共100个冲程，共做功25次，故C正确；
D．丁图是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】A．柴油机和汽油机在工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误；
B．汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压燃式点火的，故B错误；
C．压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，机械能转化为内能，故C错误；
D．四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环，四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴连杆转两周，飞轮转两周，只有做功冲程对外做功一次，故D正确。
故选D。
3．A
【解析】A．汽油机和柴油机都属于热机，工作时都将内能转化为机械能，故A正确；
BC．柴油机顶端是一个喷油嘴，没有火花塞，因此柴油机的点火方式是压燃式，汽油机顶端是火花塞，点火方式是点燃式，故BC错误；
D．因为柴油机的顶端有喷油嘴，所以吸气冲程只需吸入空气；汽油机顶端没有喷油嘴，只有火花塞，吸气冲程需要吸入空气和汽油的混合物，故D错误。
故选A。
4．D
【解析】内燃机的效率是用来做有用功的那部分能量占总能量的比例，所以热机的效率为100%-25%-40%=35%；故应选D．
5．D
【解析】A．热机消耗的燃料量与效率没有必然关系，故A错误；
B．柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，所以柴油机的效率比汽油机的效率高，故B错误；
CD．根据可知，热机做的有用功占比越大，效率才越高，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【解析】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，例如一堆煤和一块同样煤的热值相同，故A错误；
BD．热值就是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，与燃烧情况无关，故BD错误；
C．相同质量的燃料，完全燃烧时放出的热量越多，热值越大，故C正确．
7．D
【解析】A．进气门和排气门关闭，活塞往上运动，是压缩冲程，故A错误；
B．汽油热值的含义是1kg的汽油完全燃烧放出的热量为，故B错误；
C．汽油机的效率越高，用来做有用功的热量占汽油完全燃烧放出的热量的比率越大，做相同的功油耗越少，但不说明消耗的汽油就越少，故C错误；
D．质量的汽油完全燃烧放出的热量为
故D正确。
8．A
【解析】A．核电站中的反应堆是通过利用可控的核裂变来提供能量进行发电，故A正确；
B．天然气会随着使用逐渐枯竭，属于不可再生能源，故B错误；
C．电能是由其他能源转化而来，属于二次能源，故C错误；
D．能量虽然守恒，但是可利用的能源是有限的， 不是取之不尽、用之不竭，故D错误。
故选A。
9．A
【解析】A．蓄电池白天充电时，蓄电池将电能转化为化学能储存起来，故A符合题意；
B．风能属于机械能的一种，利用风力发电时，将机械能转化为电能，故B不符合题意；
C．光电池板工作时，是将太阳能转化为电能，故C不符合题意；
D．照明灯工作时，是将电能转化为光能，故D不符合题意。
故选A。
10．D
【解析】A．燃料燃烧时将燃料的化学能转化为内能，故A错误；
B．分子都在不停地做无规则运动，所以北极寒冷的冰川具有内能，故B错误；
C．中国空间站中的水球内部分子间存在相互作用力，故C错误；
D．因为水的比热容较大，同样受热或冷却的情况下，吸收或放出相同热量，但水的温度变化比沙小。因此，在受太阳照射条件相同时，沙滩比海水的温度高，故D正确。
故选D。
11． 热传递 减小 做功
【解析】[1]水加热是通过热传递方式使水的内能增加。
[2][3]木塞被推出，是水蒸气木塞对做功，使木塞由静止变为运动，水蒸气的内能减小，木塞的机械能增大，水蒸气的内能转化为木塞的机械能。四冲程内燃机的做功冲程与这个原理相同。
12． 做功 排气 比热容
【解析】[1]在汽油机的一个工作循环中，做功冲程是将内能转化为机械能，为汽车提供动力。
[2]内燃机工作时，排气冲程排放的废气对大气造成污染。
[3]因为海水的比热容比沙子的大，在相同光照下（或吸收相同热量）时，沙子的温度升得比水高。所以沙子很烫脚，而海水却是凉凉的。
13． 30 比热容
【解析】[1]四冲程汽油机的飞轮转速为
3600r/min=60r/s
即在1s内飞轮转60r，汽油机完成了120个冲程，对外做功30次。
[2]这些汽油完全燃烧，可放出热量
[3] 水比热容大，其他条件相同的情况下，可吸收更多的热量，冷却效果更好。
14．一样大
【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以汽油加在T型轿车内比加在L型轿车内热值是相同的，热值是燃料的特性，决定于燃料的种类，与其它因素无关．
故答案为一样大
15． 排出的废气 减小 提高
【解析】[1]在热机的各种损失中，排出的废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
[2]“涡轮增压”技术中，利用热机排出的废气带动涡轮旋转，把废气的一部分内能转化为涡轮的机械能，减小了排出废气带走的能量。
[3]通过涡轮的旋转，将新鲜的空气压缩后又送入内燃机的进气口，涡轮的机械能转化为空气的内能，被内燃机再次利用，提高了内燃机的效率。
16． 2.76×108 30 不变
【解析】[1]汽油完全燃烧产生的热量
[2]四冲程汽油机的飞轮转速是
也就是1s飞轮转动60r，因为完成一个工作循环，要经过四个冲程，燃气对外做功一次，飞轮转动两周，所以该汽油机每秒内完成120个冲程，对外做功30次。
[3]据能量的守恒定律可知，汽车刹车的过程，通过做功，将机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程能量的总和是不变的。
17． 甲、乙 温度计示数的变化 甲、丙 加热时间 1∶2 AB
【解析】（1）[1]比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，根据，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故应选择甲、乙两图进行实验。
[2]燃料燃烧放出的热量通过温度计示数的变化来反映。
（2）[3][4]比较不同液体物质吸热升温的特点，要控制吸热多少与质量相同，只改变物质的种类；为控制吸热相同，由转换法，要选择相同的热源加热相同的时间；故比较不同液体物质吸热升温的特点，应选择甲、丙两图进行实验，不同的液体物质升高相同的温度，根据转换法，吸热的多少是通过加热时间来反映的。
[5]根据如图丁中的图线知，升高80℃，a用时10min，b用时20min，根据转换法，吸热之比为1∶2，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，可知液体a和液体b的比热容之比是1∶2。
（3）[6]根据（2），实验中用到的探究方法为控制变量法和转换法，选AB。
18． 质量 大于 酒精的热值大 控制变量法 转换法
【解析】（1）[1]本实验是为了比较酒精和碎纸片的热值，根据控制变量法可知，实验前，应该控制酒精和碎纸片的质量相同。
（2）[2]甲、乙装置中水的质量和初温相同，而甲图中水的温度升高的多，根据公式Q吸=cm（t1-t0）可知，甲图中的水吸收的热量大于乙图中的水吸收的热量。
（3）[3]因为甲图中的水吸收的热量大于乙图中的水吸收的热量，说明燃烧相同质量的酒精和碎纸，酒精放出的热量多，酒精的热值大。
（4）[4][5]由（1）可知，实验中采用了控制变量法，在实验中，我们通过水的温度的变化来判定燃料热值的大小，这里采用的是转换法。
19． 乙 天平 甲 加热时间的多少 水温升高的度数或水温的变化 乙 偏小 见解析
【解析】（1）[1]研究不同燃料燃烧放热能力应选用不同的燃料，因此选乙组器材实验。
（2）[2]观察甲、乙两图，实验中需控制沙子和水的质量相等，因此还要用天平称质量，即要用到相同的器材是天平。
（3）[3][4][5]甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少，因此秒表用在甲装置中；乙组是通过水温升高的度数或水温的变化来反映燃料放出热量的多少。
（4）[6][7][8]由可知，要估测薯片的热值，需根据Q=cmΔt求出液体吸收的热量，因此应选用上述乙来进行测量；在薯片质量一定时，因为薯片没有完全燃烧且薯片燃烧后有一部分热量散失，所以所测热值偏小。
20．(1) 1.008×108J；(2) 30%;(3) 50℃
【解析】(1)锅炉内300kg的水吸收的热量：
Q吸=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×300kg×(100℃ 20℃)=1.008×108J，
(2)11.2kg煤完全燃烧放出的热量：
Q放=m煤q=11.2kg×3×107J/kg=3.36×108J；
此锅炉的效率：
η==×100%=30%；
(3)设冷水温度从t01升高到t，吸收的热量为Q1；热水温度从t02降低到t，放出的热量为Q2；
由于不计热损失，所以Q1= Q2，
即：
cm1（t-t01）=cm2（t02-t）
即：
4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（t-20℃）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃-t）
解得：
t=50℃．
答：(1)锅炉内200kg的水吸收的热量是1.008×108J；
(2)此锅炉的效率是30%;
(3) 混合后温水的温度为50℃．
21．（1）；（2）；（3）
【解析】解：（1）图a表示的是沙子吸热升温的过程，因为沙子和水的质量相等，沙子的比热容比水小，吸收相同热量时（加热相同时间），由 可知，沙子的温度升高得多，则图b表示的是水吸热升温的过程。水的质量
由题和图像可知，水的温度变化量
加热满2min时，水吸收的热量
（2）加热时酒精灯平均每分钟消耗1g酒精，则加热2min时间消耗酒精的质量为
这些酒精完全燃烧放出的热量为
（3）选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热，相同时间内酒精燃烧放出的热量相同，在2分钟的时间内，
由图知，加热满2min，沙子的温度从20上升到250，则
沙子的质量
沙子的比热容为:
答：（1）水吸收了的热量为；
（2）酒精完全燃烧将放出的热量；
（3）沙子的比热容为。
22．（1）3.15×109J；（2）4.5×107J/kg
【解析】解：（1）水升高的温度为
水吸收的热量是
（2）水吸热效率为50%，则燃烧放热
燃料油的热值是
答：（1）水吸收的热量是；
（2）燃料油的热值是。
23．（1）1.68×107J；（2）0.6m3
【解析】解：（1）水吸收的热量
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(58℃﹣18℃)＝1.68×107J
（2）由于天然气完全燃烧放出热量的70%被水吸收，根据可知，天然气完全燃烧放出热量
由Q放＝Vq可知，消耗天然气的体积
答：（1）水吸收的热量是1.68×107J；
（2）热水器平均每天消耗0.6m3天然气。
24．（1）1.17×106J；（2）0.078kg
【解析】（1）铜块吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=0.39×103J/(kg·℃)×50kg×(90℃-30℃)=1.17×106J
（2）由
可得，焦炭完全燃烧放出的热量
由
Q放=mq
可得，需要燃烧焦炭的质量
答：（1）铜块吸收的热量为1.17×106J；
（2）需要燃烧0.078kg的焦炭。
25．（1）50℃；（2）4.2g
【解析】解：（1）由可得
由于水的沸点在标准大气压下为100℃，所以水温升高了50℃。
（2）酒精完全燃烧放出的热量
消耗的酒精为
答：（1）10分钟内水温升高了50摄氏度；
（2）酒精灯烧水时的热效率为20%，则在烧水的过程中消耗了4.2g酒精。