2024北师版九年级物理全一册单元测试卷--第十章机械能、内能及其转化测试卷（有答案）

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2024北师版九年级物理全一册单元测试卷
第十章　机械能、内能及其转化
时间:60分钟　 满分:100分
题号 一 二 三 四 评价
错题
一、填空题(每空2分,共34分)
　　　　　　 　　　　　　　　　　
1.去烧烤店烤肉时,烤肉香味四溢说明　　　　　　　　　　　　　;如果没有及时吃,烤肉晾凉了香味就不太浓郁了,这说明　　　　越高,扩散现象越明显.
2.(2021·辽宁沈阳期中)如图所示,小亮在玩蹦蹦杆,杆中的弹簧向上弹起的过程中(未离开地面),小亮的重力势能　　　　,弹簧的弹性势能　　　　.(均选填“增大”“减小”或“不变”)
3.(2021·江西宜春一模)如图所示,小宇做了一个简单的思维导图来弄清楚“热量”“内能”与“温度”的关系.图中①处应为　　　　,②处应为　　　　,③处应为　　　　(后两空均选填“一定”或“不一定”).
4.现在有一种先进的焊接技术,叫“旋转焊接”.如图所示,不旋转的铝件在强大压力的作用下顶住高速旋转的铜件,通过　　　　　(选填“做功”或“热传递”)的方式使两者接触处的温度急剧升高,　　　　　增大,这样铜件和铝件接触处的分子相互渗透,由于分子间　　　　的作用,两者会紧密结合在一起,这就是先进的“旋转焊接”技术.
5.星期天,小明同学在父母的协助下,从早上七点开始每隔半小时对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘制成温度—时间图像,如图所示.由图可以看出水温随时间变化的图线是　　　　(选填“甲”或“乙”),原因是　　　　　　　　.
6.(2021·江苏南京玄武区期中)2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭发射成功.火箭加速上升过程中,火箭燃料燃烧时将　　　　能转化为内能,卫星的动能　　　　,机械能将　　　　.(后两空均选填“增大”“减小”或“不变”)
7.某种单缸四冲程汽油机满负荷工作时的一个做功冲程可对外做功150 J,飞轮的转速是1 500 r/min,该汽油机每分钟消耗10 g汽油.该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率是　　　　.若将该汽油机的效率提高5%,则其满负荷工作5 h可以节省汽油　　　　kg.(汽油的热值取4.5×107 J/kg)
二、选择题(每小题3分,共24分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分)
8.(2021·山西太原二模)分子很小,看不见摸不着,但我们可以通过一些现象来认识分子.下列认识正确的是 (　　)
A.雾霾弥漫——分子在不停地做无规则运动
B.海绵容易被压缩——分子间有间隙
C.破镜难圆——分子间有斥力
D.两滴水银自动合为一大滴——分子间有引力
9.如图所示为四冲程汽油机的压缩冲程的示意图,此冲程中活塞会压缩其上方汽缸中的封闭气体,下列相关说法正确的是 (　　)
A.该冲程中活塞上方气体的密度减小
B.该冲程中活塞上方气体的压强不变
C.该冲程中活塞上方气体的温度升高
D.该冲程中内能转化为机械能
10.(2022·江苏宜兴期中)一架飞机在某一高度水平匀速飞行,边飞行边用降落伞投下物资,在这个过程中,关于飞机能量的说法正确的是(　　)
A.飞机的重力势能保持不变
B.飞机的动能保持不变
C.飞机的动能减小了
D.飞机的机械能保持不变
11.(2022·福建南平模拟)根据表中几种物质的比热容判断,下列说法不正确的是 (　　)
物质 比热容c
煤油 2.1×103 J/(kg·℃)
水 4.2×103 J/(kg·℃)
砂石 0.92×103 J/(kg·℃)
冰 2.1×103 J/(kg·℃)
A.北方楼房中的暖气用水作为介质,利用了水的比热容较大的特性
B.固体的比热容一定小于液体的比热容
C.质量相等的水和煤油温度都升高5 ℃,水吸收的热量比煤油多
D.同一种物质,所处的状态不同,比热容可能不同
12.为了合理利用能源,人们一直在努力提高热机效率,以下是一些提高热机效率的方法:①尽量减少各种热损;②加润滑油减少机器各部件之间的摩擦;③使用热值高的燃料.其中合理的一组是 (　　)
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
13.(2022·江西南昌模拟)用相同的加热装置对a、b两种物质进行加热时,它们的温度随时间变化的图像如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.如果a、b是同种物质,则a的质量更小
B.如果a、b质量相等,则a的吸热能力更强
C.加热过程中通过做功改变了a、b的内能
D.温度从t1升高到t2时,a、b吸收的热量Qa=Qb
14.(多选)如图所示为一种非常刺激的游戏项目——云霄飞车.游戏中通常先由电动机将设备和人匀速提升到最高处后释放,人随设备飞速滑落并依次绕过不同的轨道.下列说法正确的是(　　)
A.在轨道的最低点,人的重力势能最小
B.在轨道的最高点,人的动能最大
C.在轨道上加速滑落过程中,人的重力势能减小,动能增大
D.电动机将设备和人匀速提升的过程中,人的机械能不变
15.(多选)下列关于图示现象的说法正确的是 (　　)
甲　　　　　　乙　　　　　 丙　　　　　丁
A.甲图:抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合,这是气体的扩散现象
B.乙图:试管内的水沸腾后,软木塞从试管口飞出时,软木塞的机械能转化为内能
C.丙图:缓慢向上拉与水面接触的玻璃板,弹簧测力计示数变大,说明分子间存在斥力
D.丁图:把活塞迅速向下压,浸透了乙醚的棉花球会燃烧起来,这是因为活塞压缩气体做功,气体内能增加,温度升高
三、实验探究题(共20分)
16.(5分)某实验小组的同学研究物体重力势能的大小与哪些因素有关.他们利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的圆柱体设计并进行了如图所示的实验.
(1)实验中通过观察　　　　　　　　　　来判断物体重力势能的大小.
(2)要探究重力势能大小与高度的关系,应选择　　　　　　两图所示的实验进行分析比较.
(3)图乙和图丙所示的实验探究的是重力势能大小与　　　　的关系,若图丙中小方桌下陷更深,则可初步得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　.
17.(5分)为了探究物体的动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置,并进行了实验.
(1)如图甲,分别让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止释放,然后让小球撞击放在同一水平面上同一位置的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后停了下来.分析图中的现象,你能得出的结论是:速度相同时,物体的　　　　　　越大,动能越大.
(2)如图乙,让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止释放,然后小球分别撞击放在同一水平面上同一位置的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后停了下来.分析图中的现象,你能得出的结论是:质量相同时,物体的　　　　　　越大,动能越大.
(3) 实验结束后,同学们联想到在许多交通事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,那么在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大 于是他们又找来测速仪,结合上述实验装置进行了实验测定,得到的数据如下表.
实验 序号 小球的质 量m/g 小球撞击木块前的 速度v/(m·s-1) 木块被撞后运 动的距离s/m
1 30 1 4
2 30 2 16
3 60 1 8
①为了探究“超载”的安全隐患,应选择　　　　两个序号的实验进行比较;
②为了探究“超速”的安全隐患,应选择　　　　两个序号的实验进行比较;
③分析表格中对应的实验数据可知:　　　　对物体的动能大小的影响可能更大,当发生交通事故时,由此造成的危害可能更严重.
18.(10分)在一节物理社团活动课中,小明同学与小芳同学要比较甲、乙两种液体的比热容大小,他们准备了两只相同的烧杯,分别装入了初温和质量相同的甲、乙两种液体.
(1)在两种液体都不沸腾的前提下,小明认为要把甲、乙两种液体加热到相同的温度然后进行比较,小芳认为要加热相同的时间然后进行比较,你的看法是　　　　　　(选填“仅小明的方法可行”“仅小芳的方法可行”或“两种方法都可行”).
(2)本次实验采用的科学方法有　　　(多选,填选项前的字母).
A.控制变量法 B.转换法
C.等效替代法 D.类比法
(3)所选择的两个酒精灯的要求是　　　　　　　　　　　.
(4)如表所示是某次实验记录的数据.
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 甲 20 22 24 26 28
乙 20 21 22 23 24
①看到表格里面的温度变化,小明联想到了速度,老师说过速度概念属于“比值定义法”,它是由路程和时间两个物理量相比得到的一个新的物理量.于是小明提出了一个新的概念“升温速度”,请你试着说一下,在其他条件相同的情况下,升温速度应是　　　　　与　　　　　的比值,它的单位应该是　　　　　.
②在这次实验探究中,比热容大的液体的升温速度较　　　(选填“大”或“小”).
四、综合应用题(共22分)
19.(10分)“运-20”是我国自主研发的大型运输机,如图所示.若运-20在高空中飞行时在恒定的水平推力F的作用下,以720 km/h的速度在水平方向上沿直线匀速航行1 h,需要完全燃烧航空煤油4 800 kg.已知飞机发动机的机械功率是3.2×107 W,航空煤油的热值为4×107 J/kg.试求:
(1)4 800 kg航空煤油完全燃烧放出的热量;
(2)发动机获得的水平推力F;
(3)该飞机发动机的效率.
20.(12分)下面是小明同学做作业时看到的一道试题:
　　我国在南海海域的“可燃冰”试采成功,“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力.同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量为煤气的数十倍,说明“可燃冰”的　　　很大.以十倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为　　　　J.(q煤气取4.2×107 J/kg)
(1)假设这道试题是正确的,请你在横线上填写出题目的答案.
(2)按照上述试题的计算,可燃冰的热值约为氢的热值的三倍,可燃冰真的是一种神奇的非常规能源吗 小明同学对此产生了怀疑.他查找资料得知:可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源,1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气和0.8 m3的水,天然气的热值大约是4×107 J/m3.假设可燃冰的密度与冰的密度差不多,为900 kg/m3,请你据此计算1 kg可燃冰完全燃烧实际约放出的热量,并对上述试题作简单的评价.
8 9 10 11 12 13 14 15
D C C B A A AC AD
1.分子在不停地做无规则运动　温度
2.增大　减小
3.热传递　不一定　一定
【解析】改变物体内能的方式有两种:做功和热传递.同一物体,温度改变时,内能一定改变;但内能
改变时,温度不一定改变,如晶体熔化时,吸收热量,内能增加,温度不变.
4.做功　内能　引力
【解析】当不旋转的铝件顶住高速旋转的铜件时会发生摩擦,摩擦生热,两者接触处的温度升高,内能增大;分子间存在相互作用的引力和斥力,铜件和铝件接触处的分子相互渗透,两者会紧密结合在一起.
5.乙　水的比热容较大
【解析】深水池里的水和陆地上的空气在同样的吸放热条件下,由于水的比热容较大,由Q=cmΔt可知,水的温度变化幅度较小.
6.化学　增大　增大
【解析】燃烧是一种化学变化,燃料燃烧时将化学能转化为内能;卫星随火箭一起加速上升,此过程中卫星质量不变,高度和速度增大,则其动能和重力势能都增大,所以卫星的机械能增大.
7.25%　0.5
【解析】因单缸四冲程汽油机满负荷工作时,一个工作循环飞轮转2转,完成4个冲程,对外做功1次,且飞轮的转速是1 500 r/min,所以该汽油机每分钟对外做功750次,则该汽油机满负荷工作1 min时对外做的功W=150 J×750=1.125×105 J;该汽油机每分钟消耗10 g汽油,10 g汽油完全燃烧释放的热量Q放1=m1q=10×10-3 kg×4.5×107 J/kg=4.5×105 J,则该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率η=×100%=×100%=25%.若将该汽油机的效率提高5%,则汽油机的效率η'=η+Δη=25%+5%=30%,因每分钟需要的机械能不变,所以,每分钟需要汽油完全燃烧释放的热量Q放2= ==3.75×105 J,由Q放=mq可得,每分钟所需汽油的质量m2= == kg= g,则该汽油机满负荷工作5 h可以节省汽油的质量Δm=n(m1-m2)=5×60×(10 g- g)=500 g=0.5 kg.
对汽油机工作过程的理解
8.D　“雾霾弥漫”是固体或液体颗粒的运动,不是分子运动,A错误;海绵容易被压缩,是因为海绵具有多孔结构,不能说明分子间有间隙,B错误;破镜难圆,破掉的镜子分子之间的距离很远,分子间的作用力十分微弱,可以忽略,C错误.
9.C　压缩冲程中活塞向上运动,汽缸内气体质量不变,体积减小,所以密度变大,内部气体压强变大,A、B均错误;压缩冲程中活塞的机械能转化为气体的内能,所以气体温度升高,C正确、D错误.
10.C　飞机的速度不变、质量减小,则动能减小,所处高度不变,则重力势能减小.综上分析可知,飞机的机械能减小,故C正确.
11.B　由题表可知,固态的冰与液态的煤油的比热容相等,故B中说法不正确.
12.A　燃料的热值高低不会影响热机的效率,③不合理;通过减少各种热损、加润滑油等可以减少能量损失,从而提高热机效率,①②合理.故选A.
13.A　如果a、b是同种物质,其比热容相同,由图像可知,加热相同的时间(即吸收的热量相同),a的温度升高得多,说明a的质量小,故A正确.如果a、b质量相等,加热相同的时间(即吸收的热量相同),a的温度升高得多,说明a的比热容小,即a的吸热能力更弱,故B错误.在加热过程中,利用热传递的方式改变了a、b的内能,故C错误.由图像可知,温度从t1升高到t2时,a的加热时间短,说明a吸收的热量少,即Qa14.AC　在轨道的最低点时,人的质量不变,人所处的高度最低,重力势能最小,A正确;在轨道的最高点时,人的质量不变,人所处的高度最高,重力势能最大,但动能不是最大的,B错误;在轨道上加速滑落过程中,人的质量不变,高度降低、速度增大,故人的重力势能减小,动能增大,C正确;电动机将设备和人匀速提升的过程中,人的质量不变,速度不变,动能不变,高度增大,重力势能增大,故人的机械能增大,D错误.
判断机械能是否变化的方法
1.只有重力而无其他外力的情况下,物体的机械能总量不变,动能和势能相互转化.
2.有外力的情况下,物体的机械能可能发生变化,此时可根据“机械能的大小=动能的大小+势能的大小”判断.例如,若物体的质量和速度不变,高度增加,则动能不变,重力势能增大,机械能增大.
15.AD
16.(除标注外,每空1分)(1)小方桌在沙子中下陷的深度　(2)甲、乙　(3)质量　所处高度一定时,物体的质量越大,其重力势能越大(2分)
17.(每空1分)(1)质量　(2)速度　(3)①1、3　②1、2　③速度
18.(除标注外,每空1分)(1)两种方法都可行　(2)AB(2分)　(3)规格相同　(4)①升高的温度　加热时间　℃/min(或℃/s)(2分)　②小(2分)
【解析】(2)该实验中要控制两种液体的质量、加热条件等相同,这是控制变量法的应用;在控制两种液体的质量、加热条件、加热时间相同时,通过比较两种液体温度升高的多少来比较吸热能力的大小,这是转换法的应用.(3)根据控制变量法的要求,实验中应选用相同规格的酒精灯进行加热.(4)②根据实验数据可知,乙的比热容较大,相同时间内升高的温度较小,即乙的升温速度较小.
19.(1)航空煤油完全燃烧放出的热量Q放=qm=4×107 J/kg×4 800 kg=1.92×1011 J (2分)
(2)运-20在水平方向上沿直线匀速航行的速度v=720 km/h= m/s=200 m/s(1分)
由P===Fv得,发动机获得的水平推力F===1.6×105 N(3分)
(3)该飞机在水平方向上沿直线匀速航行1 h,1 h=3 600 s
则发动机做的有用功W=Pt=3.2×107 W×3 600 s=1.152×1011 J (2分)
发动机的效率η==×100%=60% (2分)
20.(1)热值(2分)　4.2×108(2分)
(2)因为天然气的热值大约是4×107 J/m3,而1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气,所以1 m3可燃冰完全燃烧可以放出的热量大约是Q放=qV=4×107 J/m3×164 m3=6.56×109 J (2分)
1 m3可燃冰的质量大约是m=ρV=900 kg/m3×1 m3=900 kg (2分)
所以1 kg可燃冰完全燃烧放出的热量为×1 kg≈7.3×106 J (2分)
根据计算可得可燃冰的热值大约是7.3×106 J/kg,比常规燃料的热值还小得多,所以上述试题是错误的. (2分)
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