第十四章 内能的利用 单元练习（含答案）2023-2024学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用
(时间:85分钟　满分:80分)
姓名:　　　　　　　班级:　　　　　　　学号:　　　　
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、填空题(共16 分,每空1分)
1.沏茶、饮茶已经成为了很多人的一种生活习惯。用热水泡茶时,能闻到茶香,是由于茶叶分子的　　　　,泡茶过程中通过　　　　的方式改变了茶叶的内能。
2.2022年6月5日,搭载着“神舟十四号”载人飞船的“长征二号”F火箭成功发射。火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为　　　　能,此能量转化过程与四冲程汽油机的　　　　冲程相同。
3.如图,这是汽油机工作过程中的　　　　冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600 r/min,则该汽油机每秒内对外做功　　　　次。
4.如图,这是我国古代人民发明的取火器的模型图,把木制推杆迅速推入牛角套筒时,杆前端的艾绒立刻燃烧起来,这是通过　　　　的方式,使筒内空气内能　　　　,温度升高,达到艾绒的着火点。
5.汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是因为水的　　　　较大。汽油的热值是4.6×107 J/kg。0.5 kg汽油完全燃烧放出的热量是　　　　J。
6.如图,这是研究不同燃料燃烧时释放热量能力大小时,得到的甲、乙、丙三种燃料所释放的热量与其质量的关系图像。该图像说明,同种燃料的热值　　　,不同燃料的热值　　　。
7.夏天,军军给玉涵开汽水时,发现瓶口出现“白雾”,这是瓶内的气体冲出时,内能转化为　　　　
能,使气体的内能减小,温度　　　　(选填“升高”或“降低”),水蒸气液化而产生的现象。
8.如图所示,2022年北京冬奥会主火炬以“微火”取代熊熊燃烧的大火,传递低碳、环保的绿色奥运理念,实现了奥运会历史上的一次点火创新。“微火”由清洁氢能源作为燃料。氢燃料流量约为1.2 m3/h。氢气的热值为1.4×108 J/kg表示的物理意义是　　　　　　　　　　　　。若氢气的密度取0.09 kg/m3,每小时流过的氢气完全燃烧放出　　　　J的热量。
二、选择题(共14 分,把你认为正确选项的代号写在答题卡的相应位置上。第9~12 小题,每小题只有一个正确选项,每小题2 分;第13、14 小题为多项选择,每小题有两个或两个以上正确选项,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.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是 (　　)
A.物体吸收热量,温度不一定升高
B.热值大的燃料燃烧时放出的热量比热值小的燃料多
C.对物体做功,物体的内能一定增大
D.热量只能从内能多的物体传给内能少的物体
10.内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为 (　　)
A.7% B.28%
C.31% D.34%
11.2022年北京冬奥会钢架雪车项目,线路长1350 m,全程设有18个弯道,弯道的半径不小于20 m,线路的平均坡度4~8度,起点与终点的垂直高度差为150 m,如图所示,这是运动员正在进行钢架雪车比赛,则运动员在完成全程比赛的过程中,下列说法不正确的是 (　　)
A.以钢驾雪车为参照物,运动员是静止的
B.运动员受到的是非平衡力的作用
C.在进行比赛过程中运动员的机械能是守恒的
D.在比赛进行的过程中存在和汽油机压缩冲程相同的能量转化形式
12.爆米花的制作过程:将玉米粒放在铁质的密闭容器内进行加热,当容器内的压强达到一定数值时,迅速打开容器盖,“砰”的一声,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。关于爆米花的制作过程,下列说法正确的是 (　　)
A.容器内气体的内能是通过做功的方式改变的
B.加热过程中,容器内气体的内能增大,温度升高
C.打开容器盖,容器内的气体膨胀,对外做功,内能增大
D.刚做好的爆米花温度很高,主要是因为玉米粒不断与容器内壁摩擦
13.对于如图所示的实验,下列说法正确的是 (　　)
A.甲图:用橡皮条摩擦铜管,铜管的温度升高,这是通过做功使铜管的内能增大
B.乙图:水蒸气将橡皮塞顶出,说明水蒸气对橡皮塞做功,水蒸气的内能增大
C.丙图:墨水在热水中比在冷水中扩散显著,说明分子无规则运动的剧烈程度与温度有关
D.丁图:抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合均匀,这属于扩散现象
14.做同样的有用功,甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下,下列说法正确的是 (　　)
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3 h 5 kg
乙 2 h 6 kg
　　A.甲的功率小,热机效率低
B.甲做的有用功大,做功快
C.乙的总功大,热机效率低
D.消耗相同量的柴油,乙做的有用功低
三、计算题(共22 分,第15、16 小题各7 分,第17 小题8 分)
15.某学校,需要把1000 kg的水从20 ℃加热到80 ℃,求:[q天然气=4×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)这些水吸收的热量;
(2)若用天然气加热,不计热量损失,需要完全燃烧天然气的体积。
16.某款小排量家用汽车质量为1200 kg,在某次平直道路测试中,该车匀速行驶了50 km,共消耗汽油5 L。
(1)汽车行驶过程中轮胎的温度会发生变化,请说明原因;
(2)在平直道路匀速行驶测试中,若平均阻力为1000 N,牵引力做的功是多少
(3)在平直道路匀速行驶测试中,汽车发动机的效率是多少 (ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg,结果保留整数)
17.如图所示,这是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min,消耗航空燃油1.35 t,飞机发动机的功率为2.25×107 W。求:(航空燃油的热值为4×107 J/kg)
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量;
(2)飞机在航行过程中的阻力;
(3)发动机的效率。
四、实验与探究题(共28分,每小题7分)
18.在做功可以改变物体内能的实验中,老师演示了两个实验。
(1)实验一:如图甲所示,把活塞迅速压下去,观察到硝化棉燃烧,这是因为活塞压缩气体做功,空气的内能　　　(选填“增加”或“减少”),温度　　　(选填“升高”或“降低”),达到棉花着火点。这个过程中是把机械能转化为　　　能,这与四冲程汽油机的　　　　冲程相同。
(2)实验二:如图乙所示,向装有少量水的密闭瓶子内不断打气,使得瓶内的气压增大,当瓶塞跳起来时,可以看到瓶内出现白雾,这是因为水蒸气对瓶塞做功,内能　　　　(选填“增加”或“减少”),温度　　　　(选填“升高”或“降低”),水蒸气　　　　(填一种物态变化)成小液滴。
19.为比较酒精和汽油热值的大小,制定了以下实验方案:
(1)取质量　　　　(选填“相同”或“不相同”)的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯。
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温相同的水加热(烧杯质量相同,如图所示)。
(3)通过观察水温的变化,由此判断两种燃料热值的大小。
请根据上面的设计方案回答:
①如图甲中,温度计的读数是　　　　,当两灯的燃料　　　　(选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧后”),甲装置中温度计的读数是80 ℃,而乙装置温度计的读数是90 ℃,由此判断　　　　的热值比较大;
②实验中燃料燃烧放出的热量,通过　　　　方式使水的内能增大;
③根据Q吸= cm水(t-t0)计算出水吸收的热量,然后利用这个热量计算出汽油的热值,发现结果与资料中给出的汽油热值相比　　　　(选填“偏大”或“偏小”),分析原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　。
20.如图所示,这是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重所受的重力不等,释放后大配重下降,小配重上升;通过反复对调左右两个配重,会使动叶轮不停地转动,从而导致热量计中水的温度上升,实现能量转化。实验中科学家某次测得数据如下:
小配重所受的重力G小=100 N,大配重所受的重力G大=520 N,每升降一次配重各自移动的距离h=1 m,热量计中水的质量m=500 g,升降次数与水温变化的关系如下表:[c水=4.2×103 J/kg·℃]
升降次数 1 2 3 4 5 6
温度变化/℃ 0.20 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18
(1)请计算配重升降一次对动叶轮做功是　　　　J。
(2)水温度升高0.20 ℃相当于吸收了　　　　J的热量。
(3)在该实验中　　　　转化为　　　　能,根据第一组数据减小的机械能　　　　(选填“大于”、“小于”或“等于”)增加的内能。
(4)本实验中的误差来源于　　　　　　　　　　　　(写出一条即可)。
(5)焦耳在这个实验的基础上继续研究,率先提出了　　　定律。
21.某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值g,图中A为穿有小木棍的容器(内装有水),B为下部开了许多通气孔的罩子。
(1)观察实验装置可知,实验小组的同学是通过测量A容器中　　　　和　　　　间接测量蜡烛燃烧放出的热量。
(2)要完成本实验,除了图中的实验器材,还需要的测量工具是　　　　和　　　　。
(3)某次实验测得的数据如表,则粗略测得这支蜡烛的热值q=　　　　J/kg。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
物理量 测量值
容器中水的质量m/g 150
容器中水的初温t1/℃ 25
容器中水的末温t2/℃ 37
燃烧前蜡烛的质量m1/g 20.6
燃烧后蜡烛的质量m2/g 20
(4)本实验测出的热值会比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”),造成这一偏差的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出一条即可)。
第十四章 内能的利用
参考答案
1.无规则运动　热传递
2.机械　做功
3.做功　30
4.做功　增大
5.比热容　2.3×107
6.相同　不同
7.机械　降低
8.1 kg氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108 J　1.512×107
9.A　10.D　11.C　12.B　13.ACD　14.CD
15.解:(1)水吸收的热量:
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1000 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.52×108 J　(4分)
(2)由题知,不计热量损失,天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Q吸=2.52×108 J
由Q放=Vq得,加热这些水所需要天然气的体积:
V===6.3 m3　(3分)
16.解:(1)轮胎与地面摩擦,通过做功的方式改变了内能,因此轮胎温度上升　(2分)
(2)汽车匀速直线行驶测试中,若平均阻力为1000 N,则牵引力F=f=1000 N,牵引力做功:
W=Fs=1000 N×50×103 m=5×107 J　(2分)
(3)牵引力做功为有用功,则W有用=5×107 J。汽油完全燃烧释放的能量为总功:
W总=Q=q汽油m汽油=q汽油V汽油ρ汽油=4.6×107 J/kg×5×10-3 m3×0.7×103 kg/m3=1.61×108 J
汽车发动机的效率:
η=×100%=×100%≈31 %　(3分)
17.解:(1)已知消耗的航空燃油的质量m=1.35 t=1350 kg,航空燃油的热值q=4×107J/kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=qm=4×107 J/kg×1350 kg=5.4×1010 J　(2分)
(2)已知飞机发动机的功率P=2.25×107 W,飞机匀速航行的速度v=270 km/h=75 m/s,由P===Fv可知飞机航行过程中的牵引力:
F===3×105 N
由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力:
f=F=3×105 N　(3分)
(3)由P=可知飞机发动机做的功:
W=Pt=2.25×107 W×20×60 s=2.7×1010 J
则发动机的效率:
η=×100%=×100%=50%　(3分)
18.(1)增加　升高　内　压缩
(2)减少　降低　液化
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)相同
(3)①56 ℃　完全燃烧后　汽油　②热传递　③偏小　存在热损失,水吸收的热量小于汽油完全燃烧放出的热量
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)420
(2)420
(3)机械能　内　等于
(4)克服摩擦做功
(5)能量守恒
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)水升高的温度　水的质量
(2)天平　温度计
(3)1.26×107
(4)偏小　蜡烛燃烧放出的热量没有完全被水吸收
评分标准:每空1分,共7分,有其他合理答案均参照给分