第十三章 内能与热机 单元练习（含答案）2023-2024学年沪科版九年级全一册物理

第十三章 内能与热机
(时间:75分钟　分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.北京冬奥会的火炬中使用的燃料是氢,查阅资料得知氢的热值较大且为1.4×108 J/kg,该热值的物理意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.如图所示,这是一台四冲程汽油机工作中某一时刻的示意图,在此冲程中发生的能量转化是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.湿地公园既能美化城市环境,又能调节气温。湿地能调节气温是利用水的　　　　较大的特点。
4.如图所示,一只瓶子内装一些铁屑。不停地振荡铁屑,其温度会升高。从改变物体内能的方式来看,这是通过　　　　的方式来增大铁屑的内能。
5.汽油机和柴油机在工作过程中有较多不同,如汽油机在压缩冲程末会由火花塞点火,使汽油燃烧而引发做功冲程,而柴油机在压缩冲程末会从　　　　中喷出雾状柴油,使柴油燃烧而引发做功冲程。
6.质量相等的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲升高的温度比乙升高的温度高,则相同质量的甲、乙两种液体降低相同的温度时,　　　　放出的热量多。
7.我国研发制造的大容量海上风电机组、超长叶片、漂浮式风电机组、长距离输电工程等一系列海上风电关键技术均取得重要突破,技术创新能力处于全球第一梯队。某台风电机发电1.8×107 J,若通过燃烧煤来获得这些电能,则至少需要完全燃烧　　　　kg的煤。(煤的热值取3.0×107 J/kg)
8.某单缸四冲程内燃机,在1 min内曲轴转动3000圈,做功冲程推动活塞一次做功1200 J,该内燃机工作时的功率是　　　　W。
9.如图所示,这是小聪同学探究某种物质熔化过程中物质温度随时间变化的图像,由图像可知,该物质固态时的比热容c1和液态时的比热容c2之比c1: c2=　　　　。
10.将一杯热水倒入容器内的冷水中,冷水温度升高10 ℃,又向容器内倒入同样一杯热水,冷水温度又升高6 ℃,则一杯热水的质量m与容器内冷水的质量m2之比m1∶m2=　　　　。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.下列机器中,不属于热机的是 (　　 )
A.洗衣机 B.柴油机 C.火箭 D.蒸汽轮机
12.下图为汽油机工作时的四个冲程,能使汽车获得动力的冲程是 (　　 )
13.下列做法中,属于通过热传递改变物体内能的是 (　　 )
A.钻木取火
B.锯木头时,锯片发热
C.卫星进入大气层时外壳发热
D.高温铸铁件放入冷水中,水温升高
14.礼花喷射器结构如图,气罐内有高压气体,气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀,气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是 (　　 )
A.罐内气体分子无规则运动加剧
B.罐内气体对外做功,内能减少
C.罐内气体通过热传递的方式改变了其内能
D.该过程能量转化的方式与汽油机压缩冲程相同
15.如图所示,山粉圆子烧肉是安徽安庆传统的地方名菜,口感粘而不稠,油而不腻。下列关于山粉圆子烧肉制作过程中涉及的热学知识错误的是 (　　 )
A.将肉放在锅内翻炒主要是通过做功的方式改变其内能的
B.将和好的白色山粉做成圆子放到肉旁用小火焖上一段时间,山粉圆子内部都变成了酱色,这是扩散现象
C.制作的过程中,香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动
D.揭开锅盖,锅面上“白气”环绕,是发生了液化现象
16.汽车发动机一般是汽油机,汽油的热值为4.6×107 J/kg,若某内燃机的能量流向如图所示,则下列说法正确的是 (　　 )
A.换用热值较大的燃料,热机效率会提高
B.1 kg的汽油燃烧能够释放4.6×107 J的能量
C.该汽油机的效率为30%
D.如果改进技术,汽油机的效率就可以达到100%
17.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　 )
A.内能越大的物体所含有的热量一定越多
B.温度相同的两物体接触时不发生热传递
C.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
D.同一物体内能减少,它的温度一定降低
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题6分,共16分)
18.在物理课上,老师准备的两个实验装置如图所示,其中甲装置是一个配有活塞的厚玻璃筒,里面放一小团硝化棉,乙装置中平底烧瓶内装了少量的水。
【实验现象】(1)甲装置演示的实验:迅速压下活塞时,玻璃筒内的棉花燃烧起来。
(2)乙装置演示的实验:用打气筒往烧瓶内打几下气后,可看到塞子跳起来,同时烧瓶中出现白雾。
【分析与结论】(1)对于甲装置:迅速压下活塞时,发生的能量转化是　　　　　　　　(要求说明哪个物体的什么形式的能量转化为哪个物体的什么形式的能量)。
(2)甲、乙两装置的实验现象说明了　　　　　　　　。
19.为了比较酒精和汽油的热值大小,小明做了以下实验。
(1)取质量相等的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯,其他实验器材完全相同,然后按照　　　　(选填“从上往下”、“从下往上”或“随意”)的顺序安装好实验装置,如图所示。
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相等的水加热。
(3)小明通过观察温度计示数的变化来判断这两种燃料热值的大小。当两灯的燃料全部燃烧完后,甲装置中温度计的读数是80 ℃,而乙装置中温度计的读数是90 ℃。由此判断,　　　　(选填“酒精”或“汽油”)的热值较大。
(4)根据Q吸=c水m水(t-t0)计算出水吸收的热量,再根据公式q汽油=计算出汽油的热值,发现计算结果与汽油热值的真实值相比会　　　　(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
20.某同学在“探究不同物质吸热情况”的实验中,将水和煤油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔2 min记录一次温度。
(1)图甲是这位同学的实验装置,其中有一处明显错误,请指出错误之处:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)纠正错误后继续实验,实验中用　　　　表示物质吸热的多少。
(3)某同学根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化关系的图像。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则煤油的比热容为　　　　J/(kg·℃)。
四、计算题(第21小题5分,第22小题7分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.小明用天然气将质量为2 kg的水从25 ℃加热到75 ℃,完全燃烧天然气放出的热量有20%被水吸收,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为3.5×107 J/m3。求:
(1)这些水吸收的热量。
(2)需要完全燃烧天然气的体积。
22.“运-20”飞机是我国研究制造的新一代大型运输机,具有航程远、载重大、飞行速度快、巡航高度高、低速性能佳等特点。它的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,使发动机获得向前的动力。若“运-20”飞机在高空中飞行时发动机提供的机械功率是3×107 W,沿水平方向匀速航行1 h需要燃烧航空煤油5000 kg。已知飞机航空煤油的热值为4×107 J/kg。试问在这1 h内:
(1)航空煤油完全燃烧放出的热量是多少
(2)该飞机发动机的热机效率是多大
23.有一辆由汽油机提供动力的汽车,该车的输出功率与汽油机转速的关系如图所示。这辆汽车在某次测试时以90 km/h的速度在水平公路上匀速行驶了10 min,消耗了1.1 kg的汽油,此过程中汽油机的转速为2000 r/min。(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/kg)
(1)该汽车在这段时间内行驶了多少路程
(2)该汽车在这段时间做了多少功
(3)此过程中汽油机的效率是多少 (百分数保留到0.1%)
参考答案
1.质量为1 kg的氢完全燃烧放出1.4×108 J的热量
2.机械能转化为内能
3.比热容
4.做功
5.喷油嘴
6.乙
7.0.6
8.3×104
9.1∶2
10.1∶3
11.A　12.D　13.D　14.B　15.A　16.C　17.B
18.(1)活塞的机械能转化为空气的内能
(2)做功可以改变物体的内能
评分标准:每空2分,共4分;有其他合理答案均参照给分
19.(1)从下往上
(3)汽油
(4)偏小
评分标准:每空2分,共6分;有其他合理答案均参照给分
20.(1)没有控制液体的质量相同
(2)加热时间
(3)2.1×103
评分标准:每空2分,共6分;有其他合理答案均参照给分
21.解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(75 ℃-25 ℃)=4.2×105 J　(3分)
(2)完全燃烧天然气放出的热量有20%被水吸收,由η=可知,天然气完全燃烧放出的热量:
Q放===2.1×106 J,需要完全燃烧的天然气的体积V===0.06 m3　(2分)
22.解:(1)航空煤油完全燃烧放出的热量:
Q放=qm=4×107 J/kg×5000 kg=2×1011 J　(3分)
(2)飞机发动机做的功:W=Pt=3×107 W×1×3600 s=1.08×1011 J
该飞机发动机的热机效率:η=×100%=×100%=54%　(4分)
23.解:(1)已知汽车的速度v=90 km/h,行驶的时间t=10 min=h,
由v=可知汽车行驶的路程:
s=vt=90 km/h× h=15 km　(2分)
(2)由图可知,转速为2000 r/min时对应的汽车输出功率P=30 kW=3×104 W,
由P=可得汽油机在此过程做的有用功:
W=Pt=3×104 W×10×60 s=1.8×107 J,　(3分)
(3)1.1 kg汽油完全燃烧产生的热量:
Q放=mq汽油=1.1 kg×4.6×107 J/kg=5.06×107 J
汽油机的效率:
η=×100%=×100%≈35.6%　(3分)