第十三章内能与热机综合能力测试题（有答案）沪科版物理九年级上册

第十三章综合能力测试题（后附答案）
(时间：60分钟　　满分：100分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、填空题(本题共6小题，每空1分，共14分)
1．医院每天都要对公共场所喷洒消毒液来进行消毒杀菌，消毒杀菌过后，大家都闻得到消毒液的味道，这是__ __现象；在治疗高烧病人时，可以采用敷冰袋的方式来退烧，这实际上就是采用__ __的方法来改变物体内能。
2．汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率__ __(选填“升高”“不变”或“降低”)；若发动机里的汽油用掉了一半，剩余的一半汽油热值__ __，比热容__ _。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
3．图中单缸四冲程汽油机正处在__ _冲程，若该汽油机飞轮转速为3600 r/min，则它每秒钟对外做功__ _次。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的__ __较大的特性。
4．“可燃冰”作为一种新型燃料，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，可直接点燃，1 m3的“可燃冰”在常温常压下可释放160 m3的天然气。1 m3的“可燃冰”释放的天然气完全燃烧放出的热量为__ __ J，若该热量全部被水吸收，可将__ __ kg的水从10 ℃加热到90 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.2×107 J/m3，环境为标准大气压]
5．用煤气灶把1 kg、初温为20 ℃的水加热到70 ℃，消耗了10 g煤气。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg，则煤气完全燃烧放出的热量为__ _J，煤气灶烧水的效率为__ _%。
6．对物质属性的研究，给人们的生产生活和科技进步带来了重要影响。物质的属性有许多种，如弹性、导电性、熔点、凝固点、沸点、密度等。请参照示例，通过比较两种物质某一属性的差异，举出一个对应的应用实例。
【示例】属性比较：煤油的凝固点比水的低。
应用实例：通常用煤油作温度计中的测温物质。
属性比较：__ _。
应用实例：__ __。
二、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)
7．下面是研究黑点标注的物体内能改变的情景，通过做功使物体内能增加的是( )
A．把铁丝反复弯折，弯折处变热
B．把钢球放入炉火中，烧一段时间
C．冬天，用热水袋对手进行取暖
D．水烧开时，水蒸气将壶盖顶起
8．下列关于温度、内能和热量的说法，正确的是( )
A．0 ℃的冰没有内能
B．冬天搓手取暖是利用做功来改变内能
C．物体温度越高，所含热量越多
D．物体的机械能越多，其内能就越多
9．春节期间，学校开展了“寻根溯源，记住年味”的活动，如图所示是同学们晒的“年味”照片，下列描述正确的是( )
A．图甲中，玉润饱满的汤圆温度升高时，内能不变
B．图乙中，红糖糍粑入嘴时很烫，是因为糍粑含有的热量很高
C．图丙中，与盒子摩擦引燃的“鞭炮”是通过热传递改变内能
D．图丁中，炖肉时我们在厨房以外的房间可以闻到香味，这是扩散现象
10．如图是四冲程汽油机工作原理示意图，下列说法正确的是( )
A．甲图是吸气冲程，吸入气缸的物质是汽油
B．乙图冲程是通过做功使燃料混合物内能增加
C．丙图冲程中，燃气的内能增加、温度升高
D．甲、丙、丁是辅助冲程，靠飞轮惯性完成
11.如图所示的一款汽车采用了2.0 T涡轮增压汽油发动机，在相同时间内涡轮增压发动机通过压缩空气来增加进气量，可以燃烧更多的燃料，以增加发动机的输出功率，有动力强的优势，更适合高速行驶，关于这款汽车下列说法正确的是( )
A．做功冲程是机械能转化为内能
B．燃料热值越大，燃烧后放出的热量越多
C．涡轮增压发动机因为输出功率高，所以效率也高
D．压缩冲程气缸内气体的内能增大　　
12．将等质量的甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热，记录相关数据，并绘制出温度随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A.加热10 min，甲吸收的热量大于乙吸收的热量
B．甲的熔点为60 ℃
C．乙液体的比热容比甲液体的大
D．乙液体的沸点比甲液体低
13．用两个相同的电热器给质量同为2 kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图所示，据此判断甲物质10 min吸收的热量为[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]( )
A．5.04×105 J B．4.2×105 J
C．2.52×105 J D．条件不足，不能计算
　　　　　,第14题图)
14．一辆汽车使用的是四冲程内燃机，如图甲所示是内燃机的一个冲程，该汽车以恒定的功率在水平公路上做直线运动，其速度随时间变化的关系如图乙所示，汽车在行驶过程中所受阻力不变，为4000 N。内燃机的效率为40%，汽油的热值为4.6×107 J/kg。下列有关叙述正确的是( )
A．图甲冲程中内能转化为机械能
B．汽车一直做匀速直线运动
C．在0～20 s内汽车牵引力所做的功为8×105 J
D．需要燃烧约0.043 kg汽油才能使汽车完成前10 s的运动
三、实验探究题(共28分)
15．(8分)如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)比较不同物质的吸热情况时，对液体a和b加热相同一段时间，液体a升温多，则液体a吸收的热量__ __(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b吸收的热量。
(2)比较不同燃料的热值，应选择__ __两图进行实验，同时点燃燃料后，需等待燃料__ __(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)，然后通过观察温度计示数变化量来比较两种燃料热值的大小。
(3)若在研究不同燃料的热值实验时，记录数据如下表：
燃料 加热前液体温度(℃) 加热后液体温度(℃) 燃料的热值J/kg
1 15 35 2.4×107
2 15 25 ？
根据表中数据粗略计算，燃料2的热值是__ __J/kg。
16．(8分)为了比较水和空气对牛奶的冷却效果，某小组的同学进行了如下的探究实验：将一盒牛奶分别装入两个相同的瓶中，甲瓶放在水中，乙瓶放在空气中，其他条件均相同，如图所示。实验时，他们每隔一定时间记录一次插在甲、乙两瓶牛奶中的温度计示数，如下表所示。
时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
甲/℃ 70 60 53 47 42 39 37 35 34 33
乙/℃ 70 65 61 58 55 52 50 48 47 46
(1)甲、乙两瓶中的牛奶质量应该__ __。
(2)本次实验中，小王发现__ __的冷却效果更好。
(3)通过分析，小王又发现，甲瓶中牛奶冷却快慢前后不一致，是越来越__ __。
(4)物理学中我们用速度来表示物体运动的快慢。若小王用“冷却速度”来表示物体冷却快慢，则“冷却速度”可以定义为：质量为1千克的物体，__ __叫做冷却速度。
17．(12分)盛夏来临，小明发现人们常常穿浅色的衣服，是不是穿浅色的衣服凉快？小明打算通过比较阳光下衣服的温度来作出判断，即探究衣服温度与颜色的关系。
(1)小明将同款不同色的三件衣服同时放在太阳下晒，对于衣服温度的测量，他提出两个方案。
方案1：用一支温度计在阳光下先后测量三件衣服的温度。
方案2：用三支温度计在阳光下同时测量三件衣服的温度。
你认为方案1是否可行？__ __，并说明理由：__ _；方案2需在实验室同一型号的多支温度计中选取三支，你选取的办法是__ __。
(2)按照正确的方案进行实验，测得数据如表。(环境温度为32 ℃)
白色 黑色 红色
5 min 38.7 ℃ 超过40 ℃ 超过40 ℃
20 min 37.1 ℃ 36.9 ℃ 36.5 ℃
分析数据可知：三种颜色的衣服在短时间内接受阳光照射，温度升高，深色衣服__ __本领强；当衣服温度较高时，向外放热使温度降低，__ __衣服放热本领最强。
(3)夏天在户外穿什么颜色的衣服，请你从物理学的角度提出一条合理建议：__ 。
四、综合应用题(共26分)
18．(14分)某工厂制作了小型的潜水器用于作业，如图为动力装置，是四缸四冲程内燃机带动螺旋桨推动潜水器前进。一个气缸活塞面积是200 cm2，一个冲程活塞运动的距离为0.2 m，做功冲程中燃气对活塞的平均压强是5×106 Pa，曲轴的转速是600 r/min。求：
(1)内燃机获得动力的过程是__ __转化为__ _能。潜水器前进动力是利用__ _原理。
(2)内燃机每分钟做多少焦的功，其功率是多少？
(3)某次作业中完全燃烧耗费燃料50 kg，热机效率为50%，潜水器在水中航行时克服摩擦阻力耗费的能量大约在10%左右，最终潜水器获得的机械能是多少。(q燃料＝4×107 J/kg)
(4)潜水器的材料必须硬度、强度足够大，主要原因是什么？
19．(12分)如图甲所示，一个标准大气压下，普通煤炉把壶内20 ℃、5 kg的水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为28%。为提高煤炉效率，某校创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同、等量水的过程中，还可额外把炉壁间10 kg水从20 ℃加热至40 ℃。[q煤＝3×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]，在以上过程中，求：
(1)普通煤炉把壶内20 ℃、5 kg的水烧开时，水吸收的热量是多少？
(2)普通煤炉完全燃烧煤的质量是多少？
(3)双加热煤炉的烧水效率是多少？
答案：
第十三章综合能力测试题
(时间：60分钟　　满分：100分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．医院每天都要对公共场所喷洒消毒液来进行消毒杀菌，消毒杀菌过后，大家都闻得到消毒液的味道，这是__扩散__现象；在治疗高烧病人时，可以采用敷冰袋的方式来退烧，这实际上就是采用__热传递__的方法来改变物体内能。
2．汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率__降低__(选填“升高”“不变”或“降低”)；若发动机里的汽油用掉了一半，剩余的一半汽油热值__不变__，比热容__不变__。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
3．图中单缸四冲程汽油机正处在__排气__冲程，若该汽油机飞轮转速为3600 r/min，则它每秒钟对外做功__30__次。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的__比热容__较大的特性。
4．“可燃冰”作为一种新型燃料，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，可直接点燃，1 m3的“可燃冰”在常温常压下可释放160 m3的天然气。1 m3的“可燃冰”释放的天然气完全燃烧放出的热量为__6.72×109__ J，若该热量全部被水吸收，可将__2×104__ kg的水从10 ℃加热到90 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.2×107 J/m3，环境为标准大气压]
5．用煤气灶把1 kg、初温为20 ℃的水加热到70 ℃，消耗了10 g煤气。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg，则煤气完全燃烧放出的热量为__4.2×105__J，煤气灶烧水的效率为__50__%。
6．
属性比较：__水的比热容较大__。
应用实例：__利用水来作为汽车发动机的冷却剂__。
7．( A )
8．( B )
9．( D )
10．( B )
11．( D )
12．( C )
13．( C )
14．( D )
15．
(1)比较不同物质的吸热情况时，对液体a和b加热相同一段时间，液体a升温多，则液体a吸收的热量__等于__(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b吸收的热量。
(2)比较不同燃料的热值，应选择__甲、乙__两图进行实验，同时点燃燃料后，需等待燃料__全部燃烧__(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)，然后通过观察温度计示数变化量来比较两种燃料热值的大小。
(3)若在研究不同燃料的热值实验时，记录数据如下表：
根据表中数据粗略计算，燃料2的热值是__1.2×107__J/kg。
16．
(1)甲、乙两瓶中的牛奶质量应该__相等__。
(2)本次实验中，小王发现__水__的冷却效果更好。
(3)通过分析，小王又发现，甲瓶中牛奶冷却快慢前后不一致，是越来越__慢__。
(4)物理学中我们用速度来表示物体运动的快慢。若小王用“冷却速度”来表示物体冷却快慢，则“冷却速度”可以定义为：质量为1千克的物体，__单位时间内温度下降的度数__叫做冷却速度。
17．(1)小明将同款不同色的三件衣服同时放在太阳下晒，对于衣服温度的测量，他提出两个方案。
方案1：用一支温度计在阳光下先后测量三件衣服的温度。
方案2：用三支温度计在阳光下同时测量三件衣服的温度。
你认为方案1是否可行？__不可行__，并说明理由：__在不同时间段内衣服温度的变化可能不同__；方案2需在实验室同一型号的多支温度计中选取三支，你选取的办法是__用三支温度计同时测量相同液体的温度计，如果升高的温度相同，则三支温度计的准确程度相同__。
(2)按照正确的方案进行实验，测得数据如表。(环境温度为32 ℃)
分析数据可知：三种颜色的衣服在短时间内接受阳光照射，温度升高，深色衣服__吸热__本领强；当衣服温度较高时，向外放热使温度降低，__红__衣服放热本领最强。
(3)夏天在户外穿什么颜色的衣服，请你从物理学的角度提出一条合理建议：__选择深色衣服__。
18．
(1)内燃机获得动力的过程是__内能__转化为__机械__能。潜水器前进动力是利用__物体间力的作用是相互的__原理。
(2)内燃机每分钟做多少焦的功，其功率是多少？
(3)某次作业中完全燃烧耗费燃料50 kg，热机效率为50%，潜水器在水中航行时克服摩擦阻力耗费的能量大约在10%左右，最终潜水器获得的机械能是多少。(q燃料＝4×107 J/kg)
(4)潜水器的材料必须硬度、强度足够大，主要原因是什么？
解：(2)燃气对活塞的平均压力F＝pS＝5×106 Pa×200×10－4 m2＝1×105 N；一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝1×105 N×0.2 m＝2×104 J；曲轴每转两圈对外做功一次，所以1 min转动600周，要做功300次，共有四个气缸，所以内燃机每分钟做的功W′＝4×300×2×104 J＝2.4×107 J；内燃机的功率P＝＝＝4×105 W
(3)完全燃烧50 kg燃料放出的热量Q放＝mq燃料＝50 kg×4×107 J/kg＝2×109 J，潜水器获得的机械能W＝2×109 J×50%×(1－10%)＝9×108 J
(4)液体内部压强随深度的增加而增大，潜水器在海底受到的压强特别大，因此潜水器的材料必须硬度、强度足够大
19．
解：(1)1标准大气压下水的沸点为100 ℃，把壶内20 ℃，5 kg的水烧开，水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt1＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J
(2)普通煤炉的烧水效率为28%，由η＝×100%可得，煤完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝6×106 J，由Q放＝mq可得，普通煤炉完全燃烧煤的质量m煤＝＝＝0.2 kg
(3)由题可知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10 kg水从20 ℃加热至40 ℃，则炉壁间水吸收的热量Q吸′＝c水m水′Δt2＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×105 J，而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，所以，双加热煤炉中水吸收的总热量Q吸总＝Q吸＋Q吸′＝1.68×106 J＋8.4×105 J＝2.52×106 J；由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，所以，双加热煤炉的烧水效率η′＝×100%＝×100%＝42%