难点详解北师大版九年级物理 第十章 机械能、内能及其转换专题攻克试卷（含解析）

九年级物理机械能、内能及其转换专题攻克
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、如图所示，在烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现白雾。下列解释正确的是（　　）
A．通过打气筒压缩瓶内空气做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，空气液化成白雾
D．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾
2、下列有关热机的说法正确的是（　　）
A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质
B．内燃机的做功冲程是机械能转化为内能的过程
C．汽油机以汽油为燃料，无污染
D．热机的使用缓解了城市的热岛效应
3、甲、乙两物体质量都为1kg，丙物体质量为2kg，三个物体温度都升高1℃，吸收的热量如图。以下说法正确的是（　　）
A．乙的比热容与丙的相等
B．甲的比热容比乙的大
C．甲的温度升高1℃，需吸收2000J的热量
D．甲、乙的温度都降低1℃，乙比甲放出的热量多
4、下列有关热机的说法中不正确的是（　　）
A．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性
C．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
D．热机的大量使用会造成环境污染
5、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能不变
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．物体的温度越高，所含热量越多
6、气球被压进某种气体。松开气孔，球内气体被气球压出球外，气球同时在空气中到处乱窜，在此过程中（　　）
A．气球的能量在减少
B．气球的动能转化为球内气体的内能
C．气球做的是热运动
D．气体被气球压出后，其分子间距变小
7、如图所示，直升飞机向地面空投物资时，物资在空中匀速下落的过程中（　　）
A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，机械能不变
C．动能不变，机械能增加 D．动能减少，机械能减少
8、关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（ ）
A．热量可以从内能少的物体传递到内能多的物体
B．0℃的冰水混合物内能为零
C．冰在熔化过程中吸收热量，温度和内能均不变
D．水的温度越高，所含热量越多
9、牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（　　）
A．重力势能转化为动能，动能增加
B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加
D．无能量的转化，重力势能和动能不变
10、利用如图甲所示的实验装置比较不同物质吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热，得到温度随时间变化的图象如图乙所示。下列说法错误的是(　　)
A．升温较快的是甲，吸热能力较强的是甲
B．实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的
C．应在两个相同的烧杯中加入质量相同的水和食用油
D．分析图乙可得食用油的比热容为2.8×103J/(kg·℃)
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、烧杯中装有0.1kg的水,用酒精灯给水加热,使水温升高30℃,则水吸收的热量为　 　J,水吸收的热量　 　 (选填“大于”“等于”或“小于”)酒精燃烧所放出的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
2、明朝时我国发明一种叫“火龙出水”的火箭，以黑火药为燃料；点火后，燃料的　 　能转化为　 　能，再转化为火箭的机械能，使火箭运动；现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的　 　大。
3、水沸腾时如果继续吸热，则温度　 　；灶上的锅中装有2kg初温30℃的水，当水吸收了7.56×105J的热量后，水温升高了　 　℃（当地为标准大气压）。
4、为比较不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质A和B，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，它们吸收的热量QA　 　QB（选填>，=，<），温度随时间的变化图象如图所示．在实验中必须使用的测量工具有钟表，天平和　 　；由图象可判断　 　 物质的比热容大．　 　适合做冷却液.
5、某单缸四冲程的内燃机转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为　 　次，完成　 　个工作冲程。
三、计算题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、水壶里装有2kg、20 ℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107J/m3，大气压强为1个标准大气压，c水＝ 求：
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）若烧开这壶水消耗的天然气是0.021 m3，则天然气炉具的效率是多少？
2、为减少空气污染，部分公交车改用液化天然气为燃料，其主要成分就是甲烷。一辆公交车满载乘客时总质量是5×103kg，若14m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶90min。且满载匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.06倍。(g=10N/kg,甲烷的热值3.6×107J/m3,求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；
（2）若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收，则能将多少千克的水从20℃加热到刚沸腾。（标准大气压下）
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
3、我国在南海开采的可燃冰是一种清洁无污染、储量巨大的新型能源。可燃冰的热值是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。[c水＝4.2×10J/(kg ℃)；天然气的热值q天然气＝4.2×107J/m3]。求：
（1）完全燃烧0.01m3的可燃冰放出的热量；
（2）若这些热量的30%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度。
4、攀枝花市被誉为“阳光花城”，阳光资源丰富。某同学将装有0.35kg、28℃的水的瓶子放在阳光照射的水平地面上。经过一段时间后，测得水温为38℃．已知水面距瓶底的高度为0.16m，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g取10N/kg。求：
（1）水对瓶底的压强；
（2）瓶中的水吸收的热量。
5、某饭店用燃气灶烧水，将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，该燃气灶烧水时的效率为20%．已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg．求：
（1）水吸收的热量；
（2）实际消耗的煤气为多少千克？
（3）为了节约能源，饭店对燃气灶进行了改进，使燃气灶的效率得到了提高．在同样的条件下将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，比原来节省0.04kg的煤气，则现在煤气灶烧水时的热效率是多少？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、为比较两种液体的吸热能力，小军用图甲中两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和秒表。收集的实验数据记录如表。
质量（g） 初始温度（℃） 加热时间（min） 最终温度（℃）
液体1 50 20 5 45
液体2 50 20 5 68
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是　 　℃；
（2）实验中，用　 　（选填“加热时间”或“温度变化量”）间接反映液体吸收热量的多少，相同时间内，两者吸收的热量　 　（选填“一样多”、“液体1多”或“液体2多”），这种方法在物理学中叫作　 　法；（选填“转换”或“控制变量”）
（3）通过分析表中数据可知，相同时间内，液体　 　吸热升温慢，液体　 　的吸热能力较强。物理上用比热容来描述物质的吸热能力。（选填“1”或“2”）
2、利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”．操作如下：
（1）在两烧杯中分别装入初温度相同且　 　（选填“质量”或“体积”）相等的沙子和水；
（2）用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图象，如图丙所示；实验中，是通过比较　 　（选填“升高的温度”或“加热时间”）来间接反映沙子和水吸收的热量；
（3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是　 　；比热容较大的是　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】A．瓶底的水汽化会形成水蒸气，而白雾是水蒸气液化形成的，A不符合题意；
B．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能会减小，而不是增大，B不符合题意；
C．瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，水蒸气液化成白雾，而不是空气液化成白雾，C不符合题意；
D．瓶内的空气膨胀对外做功，空气内能减小，空气中的水蒸气液化成白雾，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】气体对外界做功物体的内能减小，温度降低，水蒸气液化为小水滴。
2、【答案】A
【解析】【解答】A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质，一般用水，是因为水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量，A符合题意；
B．内燃机的做功冲程是内能转化为机械能的过程，B不符合题意；
C．汽油燃烧时产生的废气会污染空气，C不符合题意；
D．热机会产生大量的废气，排放大量的热量，是加剧城市的热岛效应的原因之一，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】水的比热容大，在同等情况下，可以吸收更多的热量。
做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
3、【答案】B
【解析】【解答】AB．由图象可知
根据
可得
由于乙的质量小于丙的质量，升高的温度相同，乙和丙吸热相同，可知乙的比热容大于丙的比热容；甲、乙的质量相同，升高的温度相同，可知甲的比热容比乙的比热容大，A不符合题意，B符合题意；
C．由图象可知，甲的温度升高1℃，需吸收3000J的热量，C不符合题意；
D．甲、乙的质量相同，因甲的比热容比乙的比热容大，则甲、乙的温度都降低1℃时，由
可知，甲比乙放出的热量多，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量和温度差相同的同种物质，比热容越大吸收热量越多；热量和温度差相同时，质量越大，比热容越小。
4、【答案】A
【解析】【解答】A.用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，A错误，符合题意；
B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性，B正确，不符合题意；
C.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，C正确，不符合题意；
D.热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源，D正确，不符合题意.
故答案为：A
【分析】内燃机是一种把内能转化为机械能的装置，内燃机的效率为机械能与燃料完全燃烧释放的热量的比值，减少能量损耗、使燃料充分燃烧可以提高效率，但效率不会达到100%。
5、【答案】C
【解析】【解答】A．内能由分子动能和分子势能决定，温度高的物体，分子动能大，但分子势能不知道，因此温度高的物体内能不一定大，温度低的物体内能不一定小，A不符合题意；
B．冰在熔化成水的过程中吸收热量，温度不变，内能增大，B不符合题意；
C．内能小的物体可能温度很高，热量是从高温物体传向低温物体，因此内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，C符合题意；
D．温度是状态量，而热量是过程量，两者不能相提并论，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热传递的条件是从高温物体传向低温物体；物体的内能和物体的质量、温度、状态有关。
6、【答案】A
【解析】【解答】A．球内气体被压出的过程中，气球对气体做功，所以其能量减少，A符合题意；
B．气体被压出时，气球对气体有力的作用，同时气体对气球也有力的作用，所以气球在空中乱窜，气球的动能是气体的内能转化而来的，B不符合题意；
C．气球所做的运动是肉眼能看到的，不是热运动，而是机械运动，C不符合题意；
D．气体被压出后，体积变大，所以分子单摆间距变大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】做功可以改变物体的内能，外界对物体做功物体的内能增加，物体对外界做功物体的内能减小。
7、【答案】A
【解析】【解答】物体匀速下落由于质量和速度不变，所以动能不变；高度变小，重力势能变小。而机械能等于动能和势能的总和，所以机械能减小。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。注意分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
8、【答案】A
【解析】【解答】A.热量总是从温度高的传到温度低的，温度高的，内能不一定大，故正确。
B.内能是构成物质的所有分子的动能和势能，分子动能受温度影响，温度高，动能大，温度低，动能小，所以0℃，也有内能，故错误。
C.冰在熔化过程中，吸热，内能增加，温度不变，故错误。
D.水的温度越高，内能越大，不能说所含热量，故错误。
故答案为：A
【分析】热量总是从温度高的传递到温度低的，内能的含义是构成物质的所有分子的动能和势能之和。热量不能说含有。
9、【答案】A
【解析】【解答】苹果从树上落下过程中，质量不变，速度变大，故动能增加，同时其高度降低，故重力势能减小，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大；处在高处物体具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，物体的重力势能就越大；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。
10、【答案】A
【解析】【解答】A：升高相同的温度，升温较快的是甲，根据Q吸=cmΔt，没有说质量关系，故错误，符合题意。
B：实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的，故正确，不符合题意。
C：利用控制变量法，应在两个相同的烧杯中加入质量相同的水和食用油，故正确，不符合题意。
D：升高相同的温度，根据Q吸=cmΔt，水是3min=c水mΔt，食用油是2min=c食用油mΔt，分析图乙可得食用油的比热容为2.8×103J/(kg·℃)，故正确，不符合题意。
故答案为：A
【分析】实验中物体吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的，根据Q吸=cmΔt分析吸热情况。
二、填空题
1、【答案】1.26×104；小于
【解析】【解答】已知m水=0.1kg，Q吸=c水m水(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×30℃=1.26×104J，由于支架、烧杯等均吸收热量，还有部分热量要散失到空气里，所以真正被水吸收的热量小于酒精燃烧放出的热量．
【分析】根据比热容、质量和温度差，计算吸收的热量；燃料燃烧加热物体时，存在能量损失。
2、【答案】化学；内；热值
【解析】【解答】火箭以黑火药为燃料，点火后，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能对外做功，内能转化为机械能。
现代火箭采用液态氢做燃料，是因为它的热值大，燃烧相同质量的燃料，它放出的热量较多。
【分析】根据燃料燃烧时的能量转化及其方向性做出解答；液态氢的热值比较大。
3、【答案】不变；70
【解析】【解答】水沸腾时如果继续吸热，温度保持在沸点不变。水温升高了
但是水沸腾的温度为100℃，故水的温度只能到达100℃，水温升高了
故水温升高了 70 ℃ 。
【分析】（1）水达到沸点时，继续吸热，温度保持不变；
（2）已知水的质量、初温、吸收的热量，运用Q=cm(t末-t初）求出t末，然后运用t末-t初求出升高的水温大小。
4、【答案】=；温度计；B；B
【解析】【解答】相同的酒精灯在相同时间产生的热量相同，所以加热相同的时间，它们吸收的热量QA=QB；因为实验中还需要测量物体的温度，所以必须使用的测量工具有钟表，天平和测量温度的工具 温度计；在横轴上任取一点，保证加热时间相同，也就保证了两种物质吸收相同的热量；作纵轴的平行线，与A. B有两个交点，由图线可知A的温度升得更高；根据Q吸=cm(t t0)，吸收的热量相等，质量相等，初温相等，B的末温低说明B的比热容大。B的比热容大在其他条件相同的情况下，B吸收的热量更多，所以B适合做冷却液。
【分析】利用相同的加热器加热相同时间，物体吸收热量相同；使用时需要利用温度计测量温度；质量和吸收热量相同时，温度变化越小，比热容越大。
5、【答案】15；60
【解析】【解答】飞轮的转速是1800r/min=30r/s
因为飞轮转动两圈对外做功1次，所以该内燃机每秒对外做功15次，飞轮转2圈，完成4个冲程，所以完成60个冲程。
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
三、计算题
1、【答案】（1）解：水吸收的热量
答：烧开这壶水，水需要吸收6.72×105J的热量
（2）解：天然气完全燃烧释放的热量
天然气炉具的效率
答：若烧开这壶水消耗的天然气是0.021 m3，则天然气炉具的效率是40%。
【解析】【分析】（1）根据比热容、质量和温度差的乘积，计算热量多少；（2）利用燃料的体积和热值的乘积计算热量，吸热和总热的比值计算热效率。
2、【答案】（1）解：公交车匀速行驶90min的路程s=vt=36km/h×1.5h=54km=5.4×104m
公交车匀速行驶，牵引力等于受到的阻力F=f=0.06mg=0.06×5×103kg×10N/kg=3×103N
公交车牵引力所做的功W=Fs=3×103N×5.4×104m=1.62×108J
这段时间内公交车牵引力所做功的功率P= = =3×104Ｗ=30kW
即公交车牵引力所做功的功率为30kW。
答：这段时间内公交车牵引力所做功的功率为30kW；
（2）解：14m3甲烷气体完全燃烧放出的热量Q放=Vq=3.6×107J/m3×14m3=5.04×108J
由题意知甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，即Q吸= Q放==5.04×108J
则由公式Q吸=cm（t-t0）可得加热水的质量为m= = =1500kg
即能将1500kg的水从20℃加热到刚沸腾。
答：若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收，则能将多少1500kg的水从20℃加热到刚沸腾；
（3）解：公交车发动机的效率η = ≈32.1%
即这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
答：这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
【解析】【分析】（1）利用s=vt求得公交车匀速行驶90min的路程，在结合公交车的运动状态可知F=f，进一步利用W=Fs求得公交车牵引力所做的功，进而利用P= 求得这段时间内公交车牵引力所做功的功率。
（2）利用Q放=Vq求得甲烷气体完全燃烧放出的热量，被水完全吸收，由公式Q吸=cm（t-t0）可得加热水的质量。
（3）利用η 求得公交车发动机的效率。
3、【答案】（1）解：由题意可得，可燃冰的热值
“可燃冰”完全燃烧放出的热量
答： 可燃冰完全燃烧放出的热量为
（2）解：由 得，被水吸收的热量
由 △ 可得，水升高的温度△
答：水升高的温度为 。
【解析】【分析】（1）根据题意求解可燃冰的热值，结合可燃冰的体积和热值求解可燃冰的燃烧释放的热量；
（2）可燃冰的燃烧释放的热量乘以加热效率即为水吸收的热量，结合水的质量和吸收的热量，利用比热容公式求解水温度的变化量即可。
4、【答案】（1）解：水对瓶底的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1.6×103Pa
答：水对瓶底的压强为1.6×103Pa。
（2）解：瓶中的水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.35kg×（38℃﹣28℃）＝1.47×104J
答：瓶中的水吸收的热量为1.47×104J。
【解析】【分析】（1）利用 p＝ρ水gh 求得 水对瓶底的压强 .
（2）利用 Q吸＝c水m（t﹣t0） 求得 瓶中的水吸收的热量 .
5、【答案】（1）解：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg. ℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106J
（2）解：由 可得，燃气燃烧放出的热量为：
；
实际消耗的煤气质量为：
（3）解：改进后燃烧煤气的质量为m'=0.2kg-0.04kg=0.16kg，
放热为：Q放'=m'q=0.16kg×4.2×107J/kg=6.72×106J，
现在燃气灶的热效率为：
【解析】【分析】（1）根据水的比热容、质量和温度差的乘积计算水吸热的多少；
（2）根据水的吸热和燃气灶的效率计算燃料放出的总热量，结合燃气的热值计算消耗的燃气的质量；
（3）根据节约的质量计算消耗的燃气的质量，结合燃气的热值计算放热的多少，水的吸热和燃气放热的比值计算热效率。
四、实验探究
1、【答案】（1）26
（2）加热时间；一样多；转换
（3）1；1
【解析】【解答】(1)由图可知，温度的分度值为1℃，此时温度为26℃。(2)同一热源在相等时间内放出相等的热量，被液体吸收，所以用加热时间来反映液体吸收热量的多少。两种液体用相同的热源进行加热，两热源在相等时间内放出相等的热量，被液体吸收，所以两种液体在相同的时间内吸收的热量一样多。把不便测量的热量转换成加热时间来进行测量，这里用到了转换法。(3)由表中数据可知，5min内，液体1温度升高了25℃，液体2温度升高了48℃，所以液体1吸热升温慢。质量相等的液体，吸收相等热量的情况下，液体1温度变化较小，所以液体1的吸热能力强。
【分析（1）根据温度计中液柱位置测量温度；（2）利用相同的加热器，通过加热时间，表示吸收热量；这是转换法；（3）通过温度差判断温度变化大小；质量和吸收热量相同时，温度差较小的物体比热容大。
2、【答案】（1）质量
（2）加热时间
（3）沙子；水
【解析】【解答】(1)为了研究水与沙子比热的大小，实验时，要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)根据转换法，实验中，是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少；(3)分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，吸收相等热量，升温较快的是沙子，水升温慢；由c= 可知，水的比热容较大。
【分析】要研究水与沙子比热的大小，实验时，要控制水与沙子的初始温度、质量相等，通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少，质量相等的沙子和水，吸收相等热量，升温较快的是沙子，水升温慢，所以水的比热容较大.