第十二章 内能与热机 单元练习（含答案）--2023-2024学年沪粤版物理九年级全一册

第十二章 内能与热机
(时间:85分钟　分值:80分)
一、填空题(共16分,每空1分)
1.我们知道,物体是由大量分子组成的,分子在不停地做　　　　的运动。物理学中,把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的　　　　。
2.端午佳节,粽香千里。煮粽子是通过　　　　的方式来增大粽子的内能;剥开粽叶时,总有米粒粘在粽叶上,这是由于分子间存在　　　　。
3.我国部分卫星发射使用“长征五号”运载火箭,该种火箭通常使用液态氢作为燃料,是因为液态氢具有　　　　(选填“较大”或“较小”)的热值,火箭中的液氢在燃烧一半后,其热值　　　　(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
4.2022年5月10日,“天舟四号”货运飞船通过“长征七号”遥五运载火箭顺利发射,并成功与空间站“天和”核心舱对接。火箭在大气层中高速飞行时,外壳与空气剧烈摩擦,火箭外壳的内能将　　　　(选填“增大”、“减小”或“不变”),其改变内能的方式是　　　　　　　。
5.如图所示,这是路面汽油磨光机,汽油机在工作过程中,压缩冲程将　　　　能转化为内能,若汽油燃烧不充分,热值会　　　　(选填“变大”、“保持不变”或“变小”)。
6.将质量和初温相同的的铝、铜、铁三个球,浸没在沸水中较长一段时间,从沸水中吸收热量最多的是　　　　球,吸收热量最少的是　　　　球。(c铝>c铁>c铜)
7.如图所示,这是一台单缸四冲程汽油机的工作示意图。将内能转化为机械能的是　　　　图;若汽油机飞轮转速为3600 r/min,则汽油机1 s内对外做功　　　　次。
8.某同学做探究“固体M熔化特点”的实验中,结果如图所示。则在BC段M的内能　　　　(选填“增大”、“减小”或“不变”);前2分钟, M吸收的热量为　　　　J[M的质量为100 g,已知图中CD段物质比热容为4×103 J/(kg·℃)]。
二、选择题(共14分,把你认为正确选项的代号填在题后的括号内。第9~12小题,每小题只有一个正确答案,每小题2分;第13、14小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确答案,每小题3分,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
9.下列事例中,利用热传递改变内能的是 (　　)
10.关于热值和热机效率,下列说法正确的是 (　　)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大
C.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
D.热机使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高
11.饺子是我国的传统美食之一。在北京冬奥会期间,许多国外运动员对这一美食赞不绝口。有关煮饺子过程中涉及的物理知识,下列说法正确的是 (　　)
A.饺子皮开裂是因为分子间存在斥力
B.刚从冰箱冷冻室取出的速冻饺子因为温度低而没有内能
C.饺子内能增大是通过热传递方式来实现的
D.饺子煮熟关火后水不再沸腾是因为水分子停止运动
12.请你认真阅读表格,根据表格内容判断,下列说法正确的是 (　　)
燃料 热值
无烟煤 3.4×107 J/kg
酒精 3.0×107 J/kg
氢 1.4×108 J/kg
A.氢的热值比酒精的小
B.用酒精灯烧水时,热损失很大,但酒精的热值不变
C.用1 kg的无烟煤烧水,水可以吸收3.4×107 J的热量
D.0.5 kg的酒精热值为1.5×107 J/kg
13.下列说法正确的是 (　　)
A.甲汽油机的热机效率比乙的高,表明甲做功比乙快
B.煤的热值大于木柴,所以完全燃烧时,1 kg煤比1 kg木柴放出的热量多
C.采取措施使燃料充分燃烧,就可以提高燃料的热值
D.在四冲程内燃机中减少废气带走的热量可以提高热机的效率
14.两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图所示。根据图线可知下列说法正确的是 (　　)
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
C.加热时间相同,甲液体的末温高于乙液体的末温
D.加热时间相同,甲液体比乙液体温度升高得少
三、计算题(共22分,第15、16小题各7分,第17小题8分)
15.2021年9月17日13时34分,“神舟十二号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱重返地球时,为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁,返回舱表面涂有防热材料。返回舱的总质量为3×103 kg,表面防热材料的质量为500 kg,比热容为4×103 J/(kg·℃),回答下列问题:(g取10 N/kg)
(1)返回舱进入地球大气层时与大气剧烈摩擦,它的能量转化情况是怎么样的
(2)返回舱在大气层中下落1000 m,重力做功多少
(3)若返回舱进入大气层后,下落时重力势能转化的内能,其中40%被防热材料吸收,则防热材料温度升高了多少(材料状态不变)
16.小明去遂川汤湖泡温泉时发现,有一口自喷状态地热水出水口,出水温度为90 ℃,出水流量为150 m3/h。
(1)求每小时流出的地热水温度降低到50 ℃所放出的热量。
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,每小时需要天然气释放多少热量
(3)利用上述地热能供暖,每小时可以节约多少天然气 [ρ水=1.0×103 kg/m3, c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4×107 J/m3]
17.随着科技的发展和环保意识的增强,氢燃料新能源公交车已在多地投放使用。氢燃料具有清洁无污染、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]
(1)求质量为300 g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,求水升高的温度。
(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率做匀速行驶,如果300 g的氢燃料完全燃烧获得热量和公交车所做的功相等,求这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。
四、实验与探究题(共28分,每小题7分)
18.如图所示,在“探究不同物质的吸热能力”时。
(1)如图所示,在安装器材时,应按　　　　　　 (“自下而上”或“自上而下”)的顺序。
(2)实验时,在两支相同的试管中分别装入温度相同、　　　　(选填“体积”或“质量”)相同的水和煤油,用一个酒精灯同时对两支试管加热。
(3)用同一个酒精灯,加热相同的时间,是为了使水和煤油　　　　相同,从而通过观察　　　　　　　　　　　来比较水和煤油吸热能力的强弱。
(4)通过分析实验数据可知,相同的时间里煤油升高的温度大,表明　　　　(选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
(5)本实验采用的物理研究方法是　　　　　　法和　　　　法。
19.小红同学做“探究不同物质吸热能力大小”的实验。她先将石棉网放在铁圈上,然后将质量相等的沙子和水分别装在相同的烧杯中,测出沙子和水的初温,并同时将烧杯放在石棉网上,再用相同的酒精灯加热并不断搅拌,每隔0.5 min记录一次温度,实验记录如表所示。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
温度/℃ 沙子 20 22 24 28 32 36 40 44 48
水 20 20.5 21 22 23 24 25 26 27
(1)实验中用　　　　间接反映液体吸收热量的多少,这种研究方法是　　　　法。
(2)如果使质量和初温都相同的沙子和水最后温度相同,则沙子吸收的热量　　　　(选填“大于”、“小于”或“等于”)水吸收的热量,该实验表明　　　　(选填“沙子”或“水”)的吸热的能力更强。物理上用　　　　这个物理量来描述物质的吸热能力。
(3)给1 kg某物质加热时温度随时间变化的图像如图丙所示,设物质在相同时间内从热源吸收的热量恒定不变,根据图像解答下列问题:
(a)由图知该物质是　　　　(选填“晶体”或“非晶体”);
(b)该物质在固态和液态两种状态下相比,　　　　态时的吸热能力更强。
20.如图所示,甲、乙、丙三个实验装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内液体的质量都相等。
(1)安装甲图中实验器材时,应按照　　　　(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行安装。
(2)“比较不同燃料的热值”应选择　　　　两个装置, “比较不同物质的比热容”应选择　　　　两个装置。在“比较不同物质的比热容”的实验中,液体吸收热量的多少,是通过　　　　来反映的;在“比较不同燃料的热值”的实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少,是通过　　　　来反映的。
(3)比较不同物质的比热容,选用上图合适装置加热相同一段时间后,绘制出温度-时间图像如图丁,由图像可比较出液体a的比热容　　　　液体b的比热容。在液体a和液体b中,选择　　　　作为汽车发动机的冷却剂较好。
21.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置(假设相同时间内消耗的燃料质量相同),并每隔1 min记录一次杯中水的温度(见下表)。
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有　　　　和水的　　　　　　　　。
(2)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是　　　　　　。
(3)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量,并根据记录的数据,利用公式Q吸=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。其实他计算的热值不可靠,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)他又用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图丙所示。已知甲的比热容是1.8×103 J/(kg·℃),则乙的比热容是　　　　J/(kg·℃)。
①如果甲、乙为同种液体,则　　　　液体的质量较大;
②此实验中,甲、乙吸热的多少是通过　　　　　　(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
参考答案
1.无规则　内能
2.热传递　引力
3.较大　不变
4.增大　做功
5.机械　保持不变
6.铝　铜
7.丙　30
8.增大　2×103
9.C　10.C　11.C　12.B　13.BD　14.AD
15.解:(1)返回舱进入地球大气层时与大气剧烈摩擦,克服摩擦做功,通过做功方式增加了返回舱表面的内能,这个过程是将机械能转化为内能　(2分)
(2)返回舱的总重力:G=mg=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N
重力所做的功: W=Fs=Gh=3×104 N×1000 m=3×107 J　(2分)
(3)防热材料吸收的热量: Q吸=40%×W=40%×3×107 J=1.2×107 J
由Q吸=cmΔt可知,防热材料升高的温度:Δt===6 ℃　(3分)
16.解:(1)已知出水流量为150 m3/h,
由ρ=得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×150 m3=1.5×105 kg　(1分)
水放出的热量:
Q=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5×105 kg×(90 ℃-50 ℃)=2.52×1010 J　(2分)
(2)天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,由η=得,天然气需要放出的热量:
Q'===2.8×1010 J　(2分)
(3)由Q'=Vq得,天然气的体积:
V===700 m3。　(2分)
17.解:(1)300 g的氢燃料完全燃烧放出的热量:
Q放=q氢m=1.4×108 J/kg×300×10-3 kg=4.2×107 J　(2分)
(2)由题可知水吸收的热量: Q吸=Q放=4.2×107 J,
由Q吸=cmΔt可知,水升高的温度:
Δt===50 ℃　(3分)
(3)300 g的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则W=Q放=4.2×107 J;已知该氢能源公交车的功率P=140 kW=1.4×105 W　(1分)
由P=可知匀速行驶的时间:
t===300 s　(2分)
18.(1)自下而上
(2)质量
(3)吸收的热量　 温度计的示数
(4)水
(5)转换　控制变量
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
19.(1)加热时间　转换
(2)小于　水　比热容
(3)(a)晶体　(b)液
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
20.(1)自下而上
(2)甲、乙　甲、丙　加热时间　温度计示数的变化
(3)小于　b
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
21.(1)加热时间　质量和初温
(2)煤油
(3)燃料不能完全燃烧或燃料燃烧后放出的热量不可能全部被水吸收
(4)2.4×103
①乙
②加热时间
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分