苏科版九年级物理上册第十二章机械能和内能专题练习试卷（含解析）

苏科版九年级物理上册第十二章机械能和内能专题练习
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、工人师傅在用铣床切割金属时会不时往铣刀上洒些水，针对这个现象，下列说法正确的是（　　）
A．洒水给铣刀降温是利用了水比热容小的特点
B．切割时金属会升温，内能的改变是通过热传递方式
C．切割时铣刀会升温，内能的改变是通过热传递方式
D．金属上的水会升温，内能的改变是通过热传递方式
2、如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3、某小组利用酒精灯对500g冰均匀加热，他们每隔相同时间记录一次温度计示数观察物质状态；如图是记录数据绘制的“温度﹣时间”图像，已知c冰=2.1×103J/(kg oC)，c水＝4.2×103J/(kg oC)，由图像可知（　　）
A．水升温比冰慢，说明水的比热容比冰小
B．冰在熔化过程中温度保持不变，内能不变
C．冰熔化过程吸收的热量是1.68×105J
D．在CD段，水吸收的热量是2.1×104J
4、质量相等、初温相同的甲、乙两种不同液体置于相同的容器中，分别用两个完全相同的加热器加热，加热过程中，温度随时间变化的图象如图所示。根据图象可知（　　）
A．甲液体的内能比乙的大 B．温度升高液体分子运动变慢
C．甲液体的比热容比乙的小 D．乙液体的加热时间比甲的短
5、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体的温度升高，一定吸收了热量 B．物体吸收了热量，温度一定升高
C．物体的温度降低，内能一定减小 D．物体的内能增大，温度一定升高
6、关于温度、内能、热量，下列说法中正确的是（　　）
A．一块的铁块，可能不具有内能 B．铝块的内能增加，它一定吸收了热量
C．冰块熔化时温度不变，其内能一定不变 D．温度相同的两杯水，它们的内能可能不同
7、如图所示，上、下两个广口瓶分别装有空气和二氧化氮气体，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃后（　　）
A．二氧化氮向上方扩散，空气不会向下方扩散
B．空气向下方扩散，二氧化氮不会向上方扩散
C．当两种气体分布均匀后，分子就不会向上或向下运动了
D．当两种气体分布均匀后，分子仍会向上或向下不断运动
8、如图所示，2021年6月17日搭载聂海胜、刘伯明和汤洪波三名航天员的神舟十二号飞船加速升空时的情景，下列说法正确的是（　　）
A．火箭的重力势能变大，动能变大，机械能不变
B．火箭的重力势能变大，动能减小，机械能不变
C．火箭的重力势能变大，动能变大，机械能变大
D．火箭的重力势能变大，动能减小，机械能减小
9、下列四幅图中，属于利用热传递改变物体内能的是（ ）
A． 双手摩擦能发热 B． 烧水时水温升高
C． 锯木材时锯子发烫 D． 钻木取火
10、下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体一定比温度低的物体放出的热量多
B．物质的比热容与物体的质量、吸收的热量及温度变化有关
C．物体对外做功，其内能可能减少
D．热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多
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、小明学习了内能的知识后，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，请帮他完成填空。①②选填“转移”或“转化，③④选填“一定”或“不一定”。
①______；②______；③______；④______。
2、如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后，我们观察到红棕色气体逐渐进入上瓶，下瓶中气体颜色逐渐变淡，最后颜色均匀的充满两个瓶子，物理学中把这个现象叫做_________；此现象表明：_________。
3、阅读材料，回答问题。
热阻
当物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与垂直传导方向的横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。
房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料，如果墙壁一侧是高温环境，另一侧是低温环境，墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），则在墙壁中能形成稳定的热量流动，单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。
（1）同一物体发生热传导的条件是物体的不同部分之间存在______；热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中______（选填“电流”或“电压”）；
（2）同样形状的材料，导热系数越大，热阻______（选填“越大”或“越小”）；
（3）如题图甲所示，长方体实心铝块的长、宽、高分别为2L、1.5L、3L，当热量从左向右流动时，铝块的热阻为R1，热量从下向上流动时，铝块的热阻为R2，则R1______R2（选填“>”“<”或“=”）；
（4）如图乙所示，墙壁厚度为d，墙壁外侧环境温度为，内侧环境温度为，虚线到内侧墙壁的距离为，热量在墙壁中稳定地流动，单位时间内传到内侧墙壁的热量为Q0，则虚线处的温度为______（用t0表示），若外侧墙壁的环境温度升高到1.2t0，内侧环境温度仍为，则单位时间内传到内侧墙壁的热量为______（用Q0表示）。
4、热熔胶是一种先用热熔胶枪加热使其熔化，再凝固来粘合物体。如图所示热熔胶枪给热熔胶加热，是通过______方式增大热熔胶内能，同时会闻到熔胶的气味，这是______现象。热熔胶被胶枪挤出，并“粘”在物体本上，说明分子间存在______。
5、如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能______（填“增加”或“减少”），空气的内能是通过______方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过______方式改变的。
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、小宇家的太阳能热水器内装有80kg、的水。
（1）若经过一天照射后，温度升高到，求水吸收的热量是多少？
（2）若煤气的热值是4.2×107J/kg，煤气完全燃烧放出热量的80%被水吸收，小宇家利用太阳能热水器，一天可以节约多少煤气？（ ）
2、如图所示，是一款无人驾驶汽车原型图，汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况，使用北斗卫星导航系统进行定位和导航，该款车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离时，消耗汽油2kg，汽油机的效率为30%，在这段行驶过程中，（已知：汽油的热值为4.5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg oC）。求
（1）汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
（2）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量200kg的水吸收，水升高的温度是多少？（水未沸腾）
（3）如果汽油机的效率提高到40%，其他条件都不变，那么汽车在这段路程消耗的汽油是多少？
3、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给60kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了1.2kg的煤。水的比热容为，煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
4、小凡同学所在学校为住校学生提供热水，需要燃烧天然气给锅炉提供热量，每天要将2000kg的水从25℃加热到60℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q气＝3.5×107J/m3]求：
（1）将2000kg的水从25℃加热到60℃需吸收的热量；
（2）如果不考虑热量的损失，每天需至少完全燃烧多少天然气？
5、一台大型推土机的推力约为3×104 N，匀速推土总行程达10 km，消耗柴油约30.3 kg；
（1）求推土机做的功；
（2）消耗柴油放出的热量是多少？
（2）求推土机柴油机的热机效率（q煤油＝4.3×107 J/kg）
-参考答案-
一、单选题
1、D
【解析】
【详解】
A．因为水的比热容较大，升高相同的温度时，吸收的热量多，冷却效果最好，洒水给铣刀降温是利用了水比热容大的特点，故A错误；
BC．切割时金属会升温，要克服铣刀与金属之间的摩擦做功，是通过做功改变铣刀和金属的内能，故BC错误；
D．洒水后水吸收热量，内能变大，水是通过热传递方式改变其内能的大小，故D正确。
故选D。
2、B
【解析】
【详解】
由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，机械能转化为内能，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3、C
【解析】
【详解】
A．由题知，利用酒精灯对冰均匀加热，即在相同时间内冰吸热相同，由图可知，冰在前5min内温度升高了20℃，水在后10min内升高了20℃，可见升高相同的温度，水吸热时间长，故吸收热量多，而冰化水质量不变，所以由可知水的比热容比冰的比热容大，故A错误，A不符合题意；
B．冰在熔化过程中，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，故B错误，不符合题意；
C．冰的质量为500g=0.5kg，温度变化了20℃，AB阶段5min物质吸收的热量
因为相同时间内物质吸收的热量相同，则BC阶段物质吸收的热量是AB阶段的8倍，BC阶段热量共吸收了
8×2.1×104J=1.68×105J
故C正确，符合题意；
D．冰熔化成水，质量不变，还是0.5kg，在CD段温度变化了20℃，水吸收的热量
故D错误，不符合题意。
故选C。
4、C
【解析】
【详解】
A．甲、乙两种液体质量、状态相同，但是种类不同，温度未指明，所以无法比较甲乙内能的大小，故A不符合题意；
B．温度升高液体分子运动变快，故B不符合题意；
C．甲、乙两种液体质量相等、初温相同，由图象可知，当加热时间相同，即吸收的热量相同时，甲的温度升高得快，利用公式可得，甲液体的比热容比乙的小，故C符合题意；
D．题目未指明甲乙液体的末温，所以甲乙的加热时间无法比较，故D不符合题意。
故选C。
5、C
【解析】
【详解】
A．改变内能的方式：做功和热传递；物体的温度升高，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界物体对它做了功，故A错误；
BD．物体吸收热量，内能增加，但温度不一定变化，如：晶体熔化，内能增加，但温度不变，故B错误，D错误；
C．物体的内能与温度有关，物体的温度降低，内能一定减小，故C正确。
故选C。
6、D
【解析】
【详解】
A．任何物体都具有内能，故A错误；
B．铝块的内能增加，可能是外界对其做功，也可能是吸收了热量，故B错误；
C．冰块熔化时温度不变，但是不断吸热，其内能增加，故C错误；
D．温度相同的两杯水，质量未知，故它们的内能可能相同，也可能不同，故D正确。
故选D。
7、D
【解析】
【详解】
AB．扩散是因为分子在不停地做无规则运动，彼此进入对方的现象，所以空气分子和二氧化氮分子将同时向对方扩散，而不是单向扩散，故AB不符合题意；
CD．分子在永不停息地做无规则运动，即使两种气体分布均匀后，分子还会继续向上或向下运动，故C不符合题意、D符合题意。
故选D。
8、C
【解析】
【详解】
ABCD．物体的动能与物体的运动速度和质量有关：速度越大、质量越大，动能就越大。火箭加速上升时，质量不变，速度变大，所以动能变大；物体的重力势能与物体的高度和质量有关：高度越高、质量越大，重力势能越大。火箭升空，质量不变，高度变大，重力势能变大。物体的机械能等于动能与势能之和，动能和势能都变大，所以机械能变大。故ABD错误，C正确。
故选C。
9、B
【解析】
【详解】
ACD．双手摩擦、锯木柴、钻木取火是彼此摩擦，将机械能转化为内能，是通过做功改变物体内能，故ACD不符合题意；
B．烧水时水温升高是火焰的温度高于水温时依靠热传递实现的，故B符合题意。
故选B。
10、C
【解析】
【详解】
A．放出热量的多少与温度的变化量有关，与温度高低无关，故A错误；
B．比热容是物体本身的一种特性，大小与吸收的热量、物体的质量及温度的变化等无关，与物质的种类有关，故B错误；
C．物体对外做功，则自身内能减少，温度降低，故C正确；
D．由Q放＝mq可知，质量未知，热值大的燃料完全燃烧放出的热量不一定多，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、 转化 转移 不一定 一定
【解析】
【详解】
[1][2]改变物体内能的方法有两种：一是做功；二是热传递。做功是内能和机械能的相互转化，热传递是内能的转移，内能从高温物体传给低温物体。
[3][4]同一物体，温度升高，内能一定增加；但内能增加，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度不变。
2、 扩散现象 分子在永不停息的做无规则运动
【解析】
【详解】
[1]抽掉玻璃板后，我们观察到红棕色气体逐渐进入上瓶，下瓶中气体颜色逐渐变淡，最后颜色均匀的充满两个瓶子，是因为下面的二氧化氮气体分子和空气分子，不断做无规则运动，二氧化氮气体分子扩散空气分子中，空气分子扩散到二氧化氮气体分子，此现象叫做扩散现象。
[2]扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果，扩散运动表明分子在永不停息做无规则运动。
3、 温度差 电压 越小 < 1.4Q0
【解析】
【详解】
（1）[1]由题意可知，当同一物体的不同部分之间存在温度差时，会发生热传导。
[2]由题意可知，温度差是进行热传导的原因，与电压是形成电流的原因类似，故可知温度差相当于电路中的电压。
（2）[3]由可知，同样形状的材料，导热系数越大，热阻R越小。
（3）[4]由题意可知，热量从左向右流动时，长度L1=2L，横截面积为
S1=1.5L×3L=4.5L
热量从下向上流动时，长度L2=3L，横截面积为
S2=1.5L×2L=3L
因是同一铝块，导热系数相同，故由可知
故可知R1（4）[5]设虚线处的温度为t，墙壁的横截面积为S，则由题意可知，从外侧环境传到虚线处的热量为
从虚线处传到内侧环境的热量为
因热量在墙壁中稳定地流动，故可知Q1=Q2，即
解得虚线处的温度为
[6]设墙壁外侧到墙壁内侧的热阻为R，则由题意可知，墙壁外侧环境温度为t0，内侧环境温度为时，单位时间内传到内侧墙壁的热量为Q0，则有
由题意可知，当外侧墙壁的环境温度升高到1.2t0，内侧环境温度仍为时，单位时间内传到内侧墙壁的热量为
4、 热传递 扩散 引力
【解析】
【详解】
[1]热熔胶枪通电后会产生热量，再利用热传递的方式，使固体胶棒吸收热量，内能增大，温度升高。
[2]热熔胶枪给热熔胶加热时，会闻到熔胶的气味，这是熔胶的气味分子做无规则运动的结果，属于扩散现象。
[3]热熔胶被胶枪挤出，并“粘”在物体上，说明分子间存在引力。
5、 增加 做功 热传递
【解析】
【详解】
[1][2]迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方法增大空气内能。
[3]当温度达到棉花的燃点时，棉花就会燃烧，这是通过热传递的方式增加棉花的内能的。
三、计算题
1、（1）1.68×107J；（2）0.5kg
【解析】
【详解】
解：（1）水吸收的热量为
（2）煤气完全燃烧放出热量的80%被水吸收，即；则煤气完全燃烧放出的热量为
由可得需要煤气的质量
答：（1）水吸收的热量是1.68×107J；
（2）一天可以节约煤气0.5kg。
2、（1）9×107J；（2）45oC；（3）1.5kg
【解析】
【详解】
解：（1）汽油完全燃烧放出的热量
（2）由题知，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，且这些能量全部被水吸收，则水吸收的热量
由得水升高的温度
（3）由题意可知，两种情况下汽车所做的有用功W相同，由
可得
即
所以效率提高后消耗汽油的质量
答：（1）汽油完全燃烧放出的热量为9×107J；
（2）水升高的温度为45℃；
（3）如果汽油机的效率提高到40%，其他条件都不变，那么汽车在这段路程消耗的汽油为1.5kg。
3、（1）3.6×107J；（2）1.512×107J；（3）42%
【解析】
【详解】
解：（1）1.2kg煤完全燃烧释放的热量为
（2）由图像知，经过6min时间加热，水温度从20℃升高到80℃，水吸收的热量为
（3）锅炉的效率为
答：（1）煤完全燃烧放热为3.6×107J；
（2）水吸收的热量为1.512×107J；
（3）锅炉烧水的效率是42%。
4、（1）2.94×108J；（2）8.4m3
【解析】
【详解】
解：（1）2000kg的水从25℃加热到60℃，水吸收的热量为
（2）若不考虑热量的损失，则天然气完全燃烧放出的热量为
Q放＝2.94×108J
由Q放＝qV可知每天至少完全燃烧天然气的体积为
答：（1）将2000kg的水从25℃加热到60℃需吸收的热量为2.94×108J；
（2）如果不考虑热量的损失，每天需至少完全燃烧8.4m3天然气。
5、（1）3×108J；（2）1.3029×109J；（3）23%
【解析】
【详解】
解：（1）根据可知，推土机所做的功为
（2）根据可知，消耗柴油放出的热量为
（3）根据可知，推土机柴油机的热机效率为
答：（1）推土机做的功为3×108J；
（2）消耗柴油放出的热量是1.3029×109J；
（3）推土机柴油机的热机效率为23%。