第十四章内能的利用测试题（有答案）人教版2023-2024学年度九年级物理上册

第十四章测试题（后附答案）
(时间：90分钟　　满分：100分)
　　　　　　　　　　　 　　　　　　
一、选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分)
1．下列机器中不属于热机的是( )
A．火箭发动机 　 B．柴油机 　C．蒸汽机 D．洗衣机
2．下列关于能量转化的说法中正确的是( )
A．钻木取火——内能转化为机械能
B．水力发电——机械能转化为电能
C．手机充电——化学能转化为电能
D．植物的光合作用——化学能转化为光能
3．如表是一些燃料的热值(J/kg)，下列判断正确的是( )
无烟煤 3.4×107 煤油 4.6×107
焦炭 3.0×107 汽油 4.6×107
酒精 3.0×107 液态氢 1.4×108
A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃烧2 kg无烟煤放出的热量，一定比燃烧2 kg酒精放出的热量多
C.现代火箭使用液态氢作燃料，是因为它具有较大的热值
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
4．如图所示是四冲程汽油机工作时某个冲程的示意图，下列说法正确的是( )
A.该冲程和它的下一冲程都靠飞轮惯性完成
B．该冲程汽缸内的物质只有空气
C．该冲程中内能转化为机械能
D．该冲程汽缸内物质的内能在增大
5．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( )
A．温度相同的物体内能一定相等
B．汽油机做功冲程中燃气的内能减小
C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
D．电能可以使灯泡发光，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能
6．如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的橡胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是( )
A.水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
7．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是( )
A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小
D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
8．下列关于热值和热机效率的说法中正确的是( )
A．使燃料充分燃烧，可以增大热值
B．设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施
C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．效率越高的热机，消耗的燃料越少，从而节约能源，减少污染
9．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是( )
A.小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的
10．小明用酒精灯将质量为100 g、初温为20 ℃的水加热到90 ℃(未沸腾)，共燃烧了7 g酒精[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值q酒精＝3×107 J/kg]。则下面说法正确的是( )
A．水吸收的热量是2.94×107 J，加热效率为14%
B．水吸收的热量是2.94×104 J，加热效率为14%
C．水吸收的热量是2.94×107 J，加热效率为1.4%
D．水吸收的热量是2.94×104 J，加热效率为1.4%
二、填空题(本题共8小题，每空1分，共22分)
11．2022年6月5日，神舟十四号完美飞天，振奋国人。火箭通常选用热值较__ __(选填“大”或“小” )的物质作为燃料；在飞船加速上升过程中，它的机械能__ __(选填“增大”“减小”或“不变” )。
12．小华在做如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。在这个过程中，机械能__ __，总的能量__ __。(均选填“守恒”或“不守恒”)
　　　　
13．如图所示，在广口厚玻璃瓶内装入少量的水，塞紧塞子后，用打气筒向瓶内用力打气，瓶塞向上跳起，瓶口有“白雾”出现，“白雾”是水蒸气__ __(填物态变化名称)形成的。瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体温度__ __，内能__ __；其能量转化情况与四冲程汽油机的__ __冲程相同。
14．如图是汽油机两个冲程的示意图，其中__ __图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入汽缸的是__ __(选填“空气”或“汽油和空气”)。汽车发动机用水来冷却，是利用了水的__ __大的特点。
15．目前有一种倍受关注的喷气飞行背包，如图，人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力。该背包每小时消耗5 kg汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为__ __J。汽油燃烧将__ __能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有__ __。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
16．安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。某太阳能热水器内装有质量为100 kg、温度为20 ℃的水，在太阳照射一段时间后，水温升高到60 ℃，则水吸收的热量是__ __J，这些能量相当于完全燃烧__ _m3天然气放出的热量。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
17．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600 r/min，该汽油机1 s对外做功__ _次；若其效率为40%，消耗5 kg的汽油对外做的有用功是__ _J。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
18．小华家在偏远的农村，还没用上天然气，使用的是瓶装液化气。如果每瓶中装入20 kg液化气，液化气的热值取4.2×107 J/kg，则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是__ __J，若放出的热量有50%被利用，在1个标准大气压下可把__ __kg的水从20 ℃加热至沸腾。一次烧水过程中，水烧开后，她看到锅盖向上跳动，其原因是水蒸气的__ __能转化为锅盖的__ __能。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
三、实验探究题(本题共2小题，每小题12分，共24分)
19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾)，立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙和T丙，且有T甲>T乙>T丙。
(1)组装上图装置时应__ __(选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)在实验中，三个烧杯中a、b液体的__ __(选填“质量”或“体积”)必须相同。
(3)比较不同物质的比热容，应选择__ __两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca__ _(选填“>”“＝”或“<”)cb。
(4)比较不同物质的热值，应选择__ __两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1_ __(选填“>”“＝”或“<”)q2。
20．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小，实验装置如图甲、乙所示。
(1)为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有：__ __、_ _ __等。
(2)实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是__ __J/kg。
燃料 加热前水 温/℃ 燃料燃尽时 水温/℃ 燃料的热 值/(J·kg－1)
酒精 15 35 2.4×106
碎纸片 15 25 ？
(3)小方同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？__ __(选填“能”或“不能”)，理由：__ _，为避免这种情况的出现，你可以对他提出什么改进建议？__ _。
四、综合应用题(本题共2小题，第21小题10分，第22小题14分，共24分)
21．某物理兴趣小组的同学，用天然气给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若天然气的烧水热效率是50%。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值约为4×107 J/m3]求：
(1)经过6 min时间加热，水所吸收的热量是多少？
(2)6 min时间内，使用天然气多少m3
22．氢燃料新能源公交车具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)；q氢＝1.4×108 J/kg]求：
(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收，则水升高的温度。
(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得的热量有50%用来做有用功，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间？
答案：
第十四章测试题（教师版）
(时间：90分钟　　满分：100分)
　　　　　　　　　　　 　　　　　　
一、选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分)
1．下列机器中不属于热机的是( D )
A．火箭发动机 　 B．柴油机 　C．蒸汽机 D．洗衣机
2．下列关于能量转化的说法中正确的是( B )
A．钻木取火——内能转化为机械能
B．水力发电——机械能转化为电能
C．手机充电——化学能转化为电能
D．植物的光合作用——化学能转化为光能
3．如表是一些燃料的热值(J/kg)，下列判断正确的是( C )
无烟煤 3.4×107 煤油 4.6×107
焦炭 3.0×107 汽油 4.6×107
酒精 3.0×107 液态氢 1.4×108
A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃烧2 kg无烟煤放出的热量，一定比燃烧2 kg酒精放出的热量多
C.现代火箭使用液态氢作燃料，是因为它具有较大的热值
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
4．如图所示是四冲程汽油机工作时某个冲程的示意图，下列说法正确的是( D )
A.该冲程和它的下一冲程都靠飞轮惯性完成
B．该冲程汽缸内的物质只有空气
C．该冲程中内能转化为机械能
D．该冲程汽缸内物质的内能在增大
5．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( B )
A．温度相同的物体内能一定相等
B．汽油机做功冲程中燃气的内能减小
C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
D．电能可以使灯泡发光，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能
6．如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的橡胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是( B )
A.水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能
增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水
蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
7．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是( D )
A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小
D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
8．下列关于热值和热机效率的说法中正确的是( B )
A．使燃料充分燃烧，可以增大热值
B．设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施
C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．效率越高的热机，消耗的燃料越少，从而节约能源，减少污染
9．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是( C )
A.小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的
10．小明用酒精灯将质量为100 g、初温为20 ℃的水加热到90 ℃(未沸腾)，共燃烧了7 g酒精[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值q酒精＝3×107 J/kg]。则下面说法正确的是( B )
A．水吸收的热量是2.94×107 J，加热效率为14%
B．水吸收的热量是2.94×104 J，加热效率为14%
C．水吸收的热量是2.94×107 J，加热效率为1.4%
D．水吸收的热量是2.94×104 J，加热效率为1.4%
二、填空题(本题共8小题，每空1分，共22分)
11．2022年6月5日，神舟十四号完美飞天，振奋国人。火箭通常选用热值较__大__(选填“大”或“小” )的物质作为燃料；在飞船加速上升过程中，它的机械能__增大__(选填“增大”“减小”或“不变” )。
12．小华在做如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。在这个过程中，机械能__不守恒__，总的能量__守恒__。(均选填“守恒”或“不守恒”)
　　　　
13．如图所示，在广口厚玻璃瓶内装入少量的水，塞紧塞子后，用打气筒向瓶内用力打气，瓶塞向上跳起，瓶口有“白雾”出现，“白雾”是水蒸气__液化__(填物态变化名称)形成的。瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体温度__降低__，内能__减小__；其能量转化情况与四冲程汽油机的__做功__冲程相同。
14．如图是汽油机两个冲程的示意图，其中__乙__图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入汽缸的是__汽油和空气__(选填“空气”或“汽油和空气”)。汽车发动机用水来冷却，是利用了水的__比热容__大的特点。
15．目前有一种倍受关注的喷气飞行背包，如图，人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力。该背包每小时消耗5 kg汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为__2.3×108__J。汽油燃烧将__化学__能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有__方向性__。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
16．安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。某太阳能热水器内装有质量为100 kg、温度为20 ℃的水，在太阳照射一段时间后，水温升高到60 ℃，则水吸收的热量是__1.68×107__J，这些能量相当于完全燃烧__0.42__m3天然气放出的热量。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
17．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600 r/min，该汽油机1 s对外做功__30__次；若其效率为40%，消耗5 kg的汽油对外做的有用功是__9.2×107__J。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
18．小华家在偏远的农村，还没用上天然气，使用的是瓶装液化气。如果每瓶中装入20 kg液化气，液化气的热值取4.2×107 J/kg，则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是__8.4×108__J，若放出的热量有50%被利用，在1个标准大气压下可把__1.25×103__kg的水从20 ℃加热至沸腾。一次烧水过程中，水烧开后，她看到锅盖向上跳动，其原因是水蒸气的__内__能转化为锅盖的__机械__能。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
三、实验探究题(本题共2小题，每小题12分，共24分)
19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾)，立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙和T丙，且有T甲>T乙>T丙。
(1)组装上图装置时应__自下而上__(选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)在实验中，三个烧杯中a、b液体的__质量__(选填“质量”或“体积”)必须相同。
(3)比较不同物质的比热容，应选择__甲、丙__两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca__<__(选填“>”“＝”或“<”)cb。
(4)比较不同物质的热值，应选择__甲、乙__两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1__>__(选填“>”“＝”或“<”)q2。
20．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小，实验装置如图甲、乙所示。
(1)为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有：__酒精和碎纸片的质量__、__两杯水的质量__等。
(2)实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是__1.2×106__J/kg。
燃料 加热前水 温/℃ 燃料燃尽时 水温/℃ 燃料的热 值/(J·kg－1)
酒精 15 35 2.4×106
碎纸片 15 25 ？
(3)小方同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？__不能__(选填“能”或“不能”)，理由：__水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少__，为避免这种情况的出现，你可以对他提出什么改进建议？__增加水的质量或减少燃料的质量__。
四、综合应用题(本题共2小题，第21小题10分，第22小题14分，共24分)
21．某物理兴趣小组的同学，用天然气给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若天然气的烧水热效率是50%。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值约为4×107 J/m3]求：
(1)经过6 min时间加热，水所吸收的热量是多少？
(2)6 min时间内，使用天然气多少m3
解：(1)由图可知，经过6 min时间加热，水温从20 ℃上升到80 ℃，水温升高Δt＝80 ℃－20 ℃＝60 ℃；水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×60 ℃＝2.52×106 J
(2)由η＝可知，天然气完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝5.04×106 J；由q＝可知，使用天然气的体积V＝＝＝0.126 m3
22．氢燃料新能源公交车具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)；q氢＝1.4×108 J/kg]求：
(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收，则水升高的温度。
(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得的热量有50%用来做有用功，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间？
解：(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq氢＝0.3 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×107 J
(2)这些热量全部被水吸收，则Q吸＝Q放＝4.2×107 J；由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度Δt＝＝＝50 ℃
(3)由η＝可知，公交车做的有用功W有＝ηQ放＝50%×4.2×107 J＝2.1×107 J；公交车的功率P＝140 kW＝1.4×105 W，由P＝可知，公交车匀速行驶的时间t＝＝＝150 s。