2023-2024学年度沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机达标测试试卷（详解版）

沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机达标测试
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 20分）
一、单选题（10小题，每小题2分，共计20分）
1、在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2、中华文明源远流长，博大精深。古诗词是我国传统文化瑰宝，有的优美词句还与我们物理知识有着联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是（　　）
A．“清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能为零
B．“沙暖睡鸳鸯”，同水相比沙的比热容大些
C．“床前明月光，疑是地上霜”，霜实际是固态，由水蒸气凝华形成
D．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是太阳通过做功方式实现的
3、国家速滑馆在冬奥会历史上首次采用“二氧化碳跨临界直冷制冰”技术。技术原理简化如图，下列说法正确的是（　　）
A．CO2经过压缩机时温度降低 B．CO2经过冷凝器时发生凝华
C．CO2经过膨胀阀时发生升华 D．CO2经过蒸发器时吸收热量
4、初温、质量相等的甲、乙金属块，已知甲的比热容大于乙的比热容，甲乙在吸收相同的热量后相互接触，则下列说法正确的是（　　）
A．热量从甲传递给乙 B．热量从乙传递给甲
C．温度从甲传递给乙 D．温度从乙传递给甲
5、已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），用如图所示的家用电热水壶烧开一壶自来水，水吸收的热量约为（　　）
A．6×104J B．6×105J C．6×106J D．6×107J
6、2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射情景如图，下列描述正确的是（　　）
A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能
C．喷出的燃气主要通过热传递使空气内能增大
D．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
7、如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（　　）
A．试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机做功冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
8、古时候人们常钻木取火，下列情境中改变内能的方式与其相同的是（　　）
A．吃饭时，金属勺放在热汤中会烫手
B．冬天，搓手可以使手暖和
C．发烧时，冷毛巾敷额头可以降温
D．夏天，喝冷饮使人感到凉爽
9、下列现象和推断不符合实际的是（　　）
A．现象：抽去玻璃板，两瓶中的气体都会变成红棕色。推断：分子在不停地做无规则运动
B．现象：稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计示数变大。推断：分子间只有引力没有斥力
C．现象：棉花被点燃。推断：外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高
D．现象：当塞子跳起时瓶内出现白雾。推断：物体对外界做功，物体内能减小，温度降低
10、中华美食与物理知识息息相关，以下分析正确的是（　　）
A．麻花被炸得金黄是因为油的熔点高
B．开大火能使正在沸腾的火锅汤温度升高
C．蒸汤包是通过做功的方式增加汤包的内能
D．烤鸭香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动
第Ⅱ卷（非选择题 80分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。汽油机的压缩冲程是将________能转化为________能，与压缩冲程原理相同的是图________所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是图________。若某机动车转速表上显示发动机转速为2400转/min，则1s内发动机做功_________次。
2、如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术，热熔钻采用耐磨耐高温的硬质材料做成，钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，使钻头与薄板之间剧烈摩擦，用______（选填“做功”或“热传递”）的方式瞬间达到几千摄氏度的高温，将______能转化为______能，由于温度超过金属的熔点，钻头附近的金属迅速______（填物态变化名称），钻头继续向下施加压力，就会贯穿出一个孔。
3、有一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1200r/min。那么该柴油饥每秒完成_____个冲程，做功______次。除做功冲程外，其它三个冲程的完成都是依靠飞轮的_____。
4、普通汽车的动力机械是内燃机。做功冲程里，内能转化为 __________能，压缩冲程里，________能转化为______能；内燃机的效率较低，它在工作过程中，总能量的大半以 _______能的形式散失掉。
5、安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。某太阳能热水器内装有质量为100kg、温度为20℃的水，在太阳照射一段时间后，水温升高到60℃，则水吸收的热量是______J，这些能量相当于完全燃烧______m3天然气放出的热量。[，]
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、太阳能属于清洁且可再生能源，人们可以利用太阳能发电、加热。如图所示，小丽家利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，给家庭供电。已知垂直于太阳光1m2的面积上每秒接收的太阳能为500J，小丽家太阳能电池板面积为10.5m2，太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为20%，当太阳光垂直射向的太阳能电池板时，【水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）】
（1）求1分钟内小丽家太阳能电池板转化的电能；
（2）1分钟内该太阳能电池板转化的电能用热水壶烧水，热水壶的效率为80%，则可将25℃的1kg的水升高到几摄氏度？
2、图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有5L的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/m3，求：
（1）该小厨宝内胆装有水的质量为多少kg？
（2）由图象可知，加热5min，水吸收的热量为多少J？
（3）若水吸收的热量由煤气燃烧来提供，且煤气完全燃烧放出的热量仅75%被水吸收，则至少要燃烧多少m3煤气？
3、安全、清结、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用，一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，吸收的太阳能[]求：
（1）水升高的温度是多少？
（2）这些能量相当于完全燃烧多少天然气放出的热量？[天然气的热值为]
4、如图所示是一款无人驾驶汽车。汽车自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通路况。该款车以一定速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离，消耗汽油4.2kg，此过程该汽车牵引力做功为4.83×107J。求在该过程中：[q汽油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（1）汽油完全燃烧放出的热量；
（2）汽油机的效率；
（3）若汽油机损失的能量用于烧水，可供1000kg水的温度升高多少。
5、质量为2千克的水温度升高5℃，求水吸收的热量Q吸。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小王和小明利用如图两套装置探究“不同物质吸热升温的现象”以及“不同燃料充分燃烧放热的现象”，液体和燃料的质量以及种类根据实验的需要和方便进行正确选取。
（1）在组装器材时应先调节______（选填“A”或“B”）的高度；两个实验中都要控制______（选填“燃料”或“杯中液体”）质量相等；
（2）在探究“不同物质吸热升温”的特点时，物质吸热的多少是通过______反映的；在探究“燃料燃烧放出的热量”燃料放热多少是通过______来反映的。（填写序号）
A．温度计上升的示数 B．加热时间
（3）假设在两个探究中根据所测数据都画出了如图图象（不计热量的损失），则根据图象可计算出，探究“不同物质吸热升温的现象”中，图象一和图象二表示两种物质的比热容之比为______，“不同燃料充分燃烧放热的现象”中，图象一和图象二表示两种燃料的热值之比为______。
2、图甲是小丽同学探究“冰熔化时温度的变化规律”的实验装置图。
（1）如图乙所示，温度计的示数为______；
（2）她将冰熔化的过程绘制成如图丙所示的温度随时间变化的图像。分析图像数据可知，冰是______（选填“晶体”或“非晶体”）；
（3）分析图丙可知，该物质在t1时刻的内能______t2时刻的内能；CD段加热时间是AB段加热时间的2倍，则冰的比热容______水的比热容（两空均选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）当试管中的冰全部熔化成水后，继续用酒精灯加热，试管中的水______沸腾（选填“能”或“不能”）。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机使放电针放电，电火花将汽油点燃，汽油燃烧产生高温高压燃气对软木塞做功，将燃气的内能转化为软木塞的机械能，所以软木塞被冲出。四冲程汽油机的做功冲程也是将燃气的内能转化为活塞的机械能，故这一过程是模拟四冲程汽油机的做功冲程。
故选C。
2、C
【详解】
A．任何物体都具有内能，不管温度多低，故雪的温度虽然低，但它的内能不为零，故A错误；
B．水比沙子的比热容大，故B错误；
C．霜是固态的小冰晶，由水蒸气遇冷直接凝华形成，故C正确；
D．大地内能的增加是太阳通过热辐射传给地球的，是通过热传递的方式增加大地的内能，故D错误。
故选C。
3、D
【详解】
A．CO2经过压缩机时，活塞压缩气体，对气体做功，机械能转化为内能，气体内能增加，温度升高，故A错误；
B．气态CO2经过冷凝器变为液态CO2，发生的是液化，故B错误；
C．液态CO2经过膨胀阀变为气态，发生的是汽化，故C错误；
D．液态CO2经过蒸发器变为气态，发生的是汽化现象，汽化吸热，故D正确。
故选D。
4、B
【详解】
AB．初温、质量相等的甲、乙金属块，因甲的比热容大于乙的比热容，由Q=cmΔt可知，甲、乙在吸收相同的热量后，甲的温度变化量小于乙的温度变化量，即甲的末温小于乙的末温，此时让甲、乙相互接触，热量会从温度高的物体传递给温度低的物体，即热量从乙传递给甲，故A错误，B正确；
CD．甲、乙之间发生的是热传递，传递的是热量，而不是温度，故CD错误。
故选B。
5、B
【详解】
这样的壶，装满水，水的质量约为2kg。室温温度约为20℃，将水加热至沸腾，水的温度升高了80℃，根据公式可以计算出水吸收的热量为6.72105J。
选项A、C、D数值差距较大，不符合题意；选项B数值接近，符合题意。
故选B。
6、C
【详解】
A．火箭发射时出现的大量“白气”是由于大量的水蒸气遇到冷空气液化形成的小水珠，属于液化现象，故A错误；
B．火箭点火升空过程中消耗燃料，燃料燃烧释放的内能转化为使火箭升空的机械能，故B错误；
C．喷出的燃气时释放大量热量，主要通过热传递使空气内能增大，故C正确；
D．火箭喷出燃气时，周围空气温度升高，故周围空气分子的热运动加快，故D错误。
故选C。
7、B
【详解】
如图所示实验中，木塞冲出时，是试管内水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，那么水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水珠，于是试管口出现了白雾，而内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，所以这个能量转化与内燃机做功冲程相同，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
8、B
【详解】
常钻木取火，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故是通做功的方式改变内能。
A．吃饭时，金属勺放在热汤中会烫手，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故A不符合题意；
B．冬天，搓手可以使手暖和，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故是通做功的方式改变内能，故B符合题意；
C．发烧时，冷毛巾敷额头可以降温，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故C不符合题意；
D．夏天，喝冷饮使人感到凉爽，只涉及能量的转移，没有涉及能量的转化，故是热传递的方式改变内能，故D不符合题意。
故选B。
9、B
【详解】
A．抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，属于扩散现象，说明气体分子在不停地做无规则运动，故A正确，不符合题意；
B．缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，弹簧测力计示数变大，分子间同时存在引力和斥力，分子间距离较大，表现的是分子间的引力，故B错误，符合题意；
C．将活塞迅速下压，压缩气体做功，使筒内的气体内能增大，气体温度升高，达到硝化棉的燃点，使硝化棉燃烧，故C正确，不符合题意；
D．向烧瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小，水蒸气液化形成白雾，说明物体对外界做功，物体内能减小，故D正确，不符合题意。
故选B。
10、D
【详解】
A．麻花被炸得金黄是因为油的沸点高，故A错误；
B．火锅汤沸腾时，温度保持在沸点不变，故开大火时火锅汤温度仍保持在沸点不变，故B错误；
C．蒸汤包时，对汤包进行加热，是通过热传递的方式增加汤包的内能，故C错误；
D．烤鸭香气四溢，是因为分子在永不停息地做无规则运动，分子扩散进人的鼻子，从而闻到烤鸭的香味，故D正确。
故选D。
二、填空题
1、 机械 内 乙 丙 20
【详解】
[1][2]汽油机的压缩冲程是将活塞的机械能转换为燃料的内能。
[3]图甲中，水被加热汽化成水蒸气，水蒸气推动试管向外运动，是内能转化为机械能，乙图中，活塞向下运动压缩筒内空气，活塞的机械能转化为内能，所以与压缩冲程原理相同的是图乙。
[4]汽油机的做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动。而图丙中，两个气门都关闭，活塞向下运动；图丁中，两个气门都关闭，活塞向上运动。所以图丙是做功冲程。
[5]由题意知，发动机1s内转动的圈数
发动机每转动两圈，做功一次，所以1s发动机做功20次。
2、 做功 机械 内 熔化
【详解】
[1]当钻头与薄板相互摩擦时，两者的内能都会增大，温度急剧升高；即摩擦生热是通过做功的方法改变物体的内能的；
[2][3]此过程中将机械能转化为内能。
[4] 由于温度超过金属的熔点，钻头附近的金属迅速由固态变为液态，即金属被熔化。
3、 40 10 惯性
【详解】
[1][2]单位换算1200r/min=20 r/s，即每秒转20转，1转2个冲程，所以每秒完成40个冲程；四个冲程做一次功，每秒做功10次。
[3]惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，除做功冲程外，其它三个冲程的完成没有动力，都是依靠飞轮的惯性来完成的。
4、 机械 机械 内 内
【详解】
[1][2][3]内燃机共4个冲程，在做功冲程里，气体推动活塞对外做功，内能转化为机械能，压缩冲程里，活塞压缩气体，机械能转化为内能。
[4]内燃机的效率较低，转化为机械能的能量比较少，很大一部分以内能形式散失，无法利用。
5、 1.68×107J 0.4m3
【详解】
[1]水吸收热量为
[2]水吸热等于燃料燃烧放热
可计算得天然气体积为
三、计算题
1、（1）6.3×104J；（2）37
【详解】
解：（1）已知垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，面积为10.5m2的太阳能电池板在1分钟内接收到的太阳能
太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为20%，则通过该太阳能电池板转化的电能
（2）依题意得，水吸收的热量
由得
答：（1）1分钟内小丽家太阳能电池板转化的电能为6.3×104J；
（2）1分钟内该太阳能电池板转化的电能用热水壶烧水，热水壶的效率为80%，则可将25℃的1kg的水升高到37摄氏度。
2、（1）5kg；（2）6.3×105J；（3）0.02m3
【详解】
解：（1）该小厨宝内胆装有水的质量为
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
（2）由图2可知，在5min的加热时间里，水的初温t0=20℃，末温t=50℃，水升高的温度为
Δt=50℃-20℃=30℃
则水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×30℃=6.3×105J
（3）煤气完全燃烧放出的热量
需要煤气的体积
答：（1）该小厨宝内胆装有水的质量为5kg；
（2）由图象可知，加热5min，水吸收的热量为6.3×105J；
（3）若水吸收的热量由煤气燃烧来提供，且煤气完全燃烧放出的热量仅75%被水吸收，则至少要燃烧0.02m3煤气。
3、（1）60℃；（2）1.575m3
【详解】
解：（1）根据公式Q吸=cm t可得，水升高的温度为
（2）天然气放出的热量
Q放=Q吸=6.3×107J
需要天然气
答：（1）水升高的温度是60℃；
（2）这些能量相当于完全1.575m3天然气放出的热量。
4、（1）；（2）；（3）
【详解】
解：（1）汽油完全燃烧放出的热量
（2）汽油机的效率
（3）若汽油机损失的能量用于烧水，则用于烧水的热量为
可供1000kg水的温度升高
答：（1）汽油完全燃烧放出的热量为；
（2）汽油机的效率为；
（3）若汽油机损失的能量用于烧水，可供1000kg水的温度升高。
5、4.2×104J
【详解】
解：水吸收的热量
答：水吸收的热量为。
四、实验探究
1、 A 杯中液体 B A 3:8 2:1
【详解】
（1）[1]组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的A部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的B部分，这样可以避免重复调整。
[2]探究“不同物质吸热升温的现象”以及“不同燃料充分燃烧放热的现象”，实验采用控制变量法，根据和可判断，两个实验都需要控制被中液体质量m相等。
（2）[3]在探究“不同物质吸热升温”的特点时，物质物质吸热的多少是通过加热时间反映的，加热时间越长，反映该物质吸收的热量越多，这是实验中的转换法，故B符合题意。
故选B。
[4]在探究“燃料燃烧放出的热量”燃料放热多少是通过温度计上升的示数来反映的，温度计上升的示数越大，反映燃料放热越多，故A符合题意。
故选A。
（3）[5]“不同物质吸热升温的现象”中，由两种液体温度随时间变化的关系图像，升高10°C，图像一对应的物质加热15分钟；图像二对应的物质加热40分钟，由转换法知，两种物质吸收热量之比为
15min:40min＝3:8
根据Q＝cmΔt，在质量和升高温度相同的情况下，吸热多少与比热容成正比，故图像一和图像二表示两种物质的比热容之比为3:8；
[6] 根据可知，燃料热值，图象一和图象二表示两种燃料的热值之比为
2、 4 晶体 小于 小于 不能
【详解】
（1）[1]观察温度计刻度，该温度计的分度值是1℃，且从下到上示数变小，说明是零下温度，则从0刻度处向下数为4格，则读数为 4℃。
（2）[2]由丙图可知，在t1-t2这段时间内，温度不变，冰具有一定的熔化温度，说明冰是晶体。
（3）[3] t1~t2表示冰在熔化，熔化过程中，要持续吸热，内能增加，但是温度不变，所以t1时刻的内能小于t2时刻的内能。
[4]质量相同的同种物质，处于不同状态时，均升高10℃，水加热时间长，说明吸收的热量多，比热容更大，所以冰的比热容小于水的比热容。
（4）[5]烧杯中的水沸腾后，温度不再升高，试管中的水温能达到沸腾的温度，但不能继续吸热，所以不能沸腾。