2024年沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机综合测评试题（含答案解析）

沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机综合测评
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、甲、乙两种金属的比热容之比是，质量之比是。若它们吸收相同的热量后，甲物体的温度升高了10℃，则乙物体的温度升高了（　　）
A．5℃ B．10℃ C．15℃ D．20℃
2、下列实例中，通过做功改变物体内能的是（　　）
A．物体放在取暖器旁温度升高
B．反复弯折铁丝，弯折处温度升高
C．食品放入电冰箱后温度降低
D．医生用冰袋给发热的病人降温
3、五月五，是端午，吃粽子，挂艾草，划龙舟。俗语中包含的物理知识，正确的是（　　）
A．煮粽子是用做功的方法改变粽子的内能
B．煮粽子的水沸腾后，继续吸热温度升高
C．闻到艾草的气味，说明分子在永不停息地做无规则运动
D．划龙舟时，桨对水有作用力，水对桨没有作用力
4、四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（　　）
A．压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B．做功冲程使汽车获得动力
C．排气冲程排出了汽车的尾气 D．吸气冲程吸入气缸的是柴油
5、自2022年秋季开始，劳动课将成为中小学的一门独立课程。课程要求5-6年级的学生要学会做西红柿炒鸡蛋等家常菜。关于炒菜过程中涉及到的物理知识，下列判断正确的是（　　）
A．切西红柿的锋利刀刃可以增大压力 B．用铁锅炒菜是因为铁的比热容大
C．天然气燃烧时将化学能转化为内能 D．炒菜过程中鸡蛋的内能保持不变
6、如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（　　）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
7、下列说法正确的是（　　）
A．0℃的物体内能为零 B．0℃的等质量的水和冰的内能相等
C．同一物体温度升高，内能增大 D．甲传热量给乙，说明甲内能大
8、如图所示，在四冲程汽油机工作过程中，获得动力的冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D． 排气冲程
9、如图所示，炽热的岩浆从覆盖着皑皑白雪的火山上喷涌而出。下列说法正确的是（　　）
A．白雪温度低，内能小 B．岩浆温度高，内能大
C．白雪温度低，分子热运动停止 D．岩浆温度高，分子热运动剧烈
10、下列关于热现象的说法正确的是（　　　）
A．固体很难被压缩，说明固体分子间无间隙
B．内能和温度有关，0 ℃以上的物体才有内能
C．四冲程内燃机的做功冲程将内能转化为机械能
D．扫地时尘土飞扬是因为分子在不停地做无规则运动
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、用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体同时加热，加热过程中，两种液体的温度T随加热时间t变化的图像如图所示，分析图像得出：A液体的比热容______B液体的比热容。（选填“大于”或“小于”）
2、今年6月17日，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，成功以一箭三星的方式发射取得圆满成功，火箭______（选填“是”或“不是”）热机，加速上升阶段，卫星的机械能将______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。运载火箭常选用液氢等作燃料，主要是利用其______大的物理性质。
3、一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了________冲程。如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________方式改变水的内能。
4、人们常用热水袋取暖，这是用___________的方式改变物体的内能；热水袋里装水是因为水具有较大的___________；用水取暖的过程中，水的内能不断___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
5、2021年10月16日，长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星中心发射升空 火箭在加速升空时，其外壳与空气摩擦，内能_______，这是通过________方式改变内能
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、随着人们生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家中。汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。某型号轿车的有关数据如下表：（某标号汽油的热值约为4.5×107J/kg，密度约为0.7×103kg/m3）
发动机最大功率 90kW
百公里耗油（以100km/h速度匀速行驶） 6.0L（93号汽油）
最大车速 170km/h
求：
（1）设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。5kg水在冷却系统中升高50℃，所吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
（2）若轿车以100km/h的速度匀速行驶lh，则轿车消耗了多少千克的汽油？
（3）若轿车发动机的效率是36%，当轿车以100km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少瓦？
2、随着我国生活水平的逐步提高，健康问题已经逐渐成为人们关注的话题，养成良好的生活习惯，也成为人们常见的关注点。其中，每天早晨起来喝一大杯温开水，有助于排泄腹中的宿便，是一种简单而又有效的养生习惯。小明的爸爸每天早晨起来，都会为小明准备一杯温开水。他先将水烧开，再用冷水兑成温开水。【】
（1）将0.5kg，20℃的水烧开，水至少需要吸收热量？（当地大气压为一个标准大气压）
（2）若烧开（1）小问中的水，天然气消耗了0.02m3，天然气的热值是3.36×107J/m3，则烧水时的热效率为多少？
（3）小明的爸爸要用开水和20℃的冷水兑出400g、50℃的温水，需要开水和冷水各多少g？
3、2020年是全面建成小康社会目标实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液化天然气炉。
(1)将初温为的一壶水恰好加热到，需要吸收多少热量？
(2)若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气？（天然气热值为，水的比热容为）
4、如图所示是某品牌的小汽车，下表是小汽车的有关参数。请选择有关参数求解下列问题。求：
（1）小汽车静止在水平路面上时，它对路面的压强；
（2）若小汽车在平直公路上以额定功率匀速行驶，速度为，小汽车行驶过程中受到的阻力；
（3）若该车在同一条平直公路上以额定功率匀速行驶100km，则该汽车发动机的效率。（保留1位小数）
总质量 牵引力的额定功率
每个轮胎与地面的接触面积 每耗油量
汽油密度 汽油的热值 4.6×107J/kg
5、某汽车以100km/h的速度在平直高速公路上匀速行驶10km，消耗了汽油0.5L，汽车发动机功率为12kW。已知：汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。求该汽车匀速行驶10km过程中：
（1）消耗汽油的质量；
（2）发动机所做的功；
（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、某兴趣小组为了比较水和煤油的吸热能力，进行了如下的实验
（1）设计实验：实验装置如图所示；
①该装置除了可以使水和煤油均匀受热以外，最大的好处的可以确保______；
②本实验是通过比较______（选填“加热时间”或“物体升高的温度”）来反映物体吸收的热量。
（2）进行实验：该兴趣小组设计了如下实验步骤，其中存在错误的是______（填序号）；
①在两个同样的试管中分别装入等体积的水和煤油；
②用温度计测量这两种液体的初温；
③每隔0.5min用温度计测出两种液体的温度。
（3）数据分析：
改正错误后，如图是该兴趣小组绘制的“吸收热量﹣时间”和“温度﹣时间”图像，能正确描述这两种液体真实情况的图像是______；
（4）拓展应用：下列事例中，不是利用“水的比热容较大”这一特性的是______。
A．夏天，人们洒水来降温
B．冬天，让热水流过暖气片来取暖
C．汽车司机用水来冷却发动机
D．农民夜间向秧田里灌满水
2、 “探究比较水和沙子吸热能力”实验
（1）吸热的多少无法直接比较，我们必须选用相同规格的加热器，于是可以用加热时间的长短来表示 ___________。
（2）在此实验中所需的测量工具有停表和 ________。
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，_______（选填“水”或“沙子”）升高的温度更少。
（4）要使水和沙子升温相同，应该给水加热时间更长，这说明 ________的吸热能力更强。
（5）细心的同学发现，实验刚开始时，情况与（3）结论不符，你认为可能的原因是_________。
A．沙子比热容小
B．水的比热容大
C．沙子导热性差，受热不均匀
D．水中的温度计碰到了烧杯底部
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
乙物体的温度升高了
故A符合题意。
故选A。
2、B
【详解】
A．在取暖器旁的物体，温度升高，属于热传递改变物体的内能，故A不符合题意；
B．反复弯折铁丝，弯折处发烫，属于做功改变物体的内能，故B符合题意；
C．食品放入电冰箱，温度降低，属于热传递改变物体的内能，故C不符合题意；
D．医生用冰袋给发热的病人降温属于热传递改变物体的内能，故D不符合题意。
故选B。
3、C
【详解】
A．煮粽子时通过热传递的方式使粽子的温度升高，内能增大，故A错误；
B．水沸腾后，继续吸热，但温度保持不变，故B错误；
C．组成物质的分子都在永不停息的做无规则的热运动，之所以闻到艾草的气味，就是组成它分子在永不停息地做无规则运动，故C正确；
D．物体间力的作用是相互的，划龙舟时，桨对水有作用力，同时水对桨也有作用力，故D错误。
故选C。
4、D
【详解】
A．压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。故A正确，不符合题意；
B．做功冲程中，燃气推动活塞，内燃机对外做功，使汽车获得动力。故B正确，不符合题意；
C．排气冲程中，做功完毕的燃气被排出内燃机，汽车排出尾气。故C正确，不符合题意；
D．柴油机吸气冲程吸入气缸的只有空气，在压缩冲程末喷油嘴向气缸内喷入柴油。故D错误，符合题意。
故选D。
5、C
【详解】
A．刀刃非常锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强的，故A错误；
B．用铁锅炒菜，是因为铁的导热能力强，故B错误；
C．天然气燃烧时，消耗化学能，得到内能，将化学能转化为内能，故C正确；
D．炒菜过程中，鸡蛋吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加了内能，故D错误。
故选C。
6、B
【详解】
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变，故A错误；
B．实验过程中加热试管使水沸腾，试管内的水吸收热量，这是通过热传递使试管内水的内能增大，故B正确；
C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；
D．“白气”使小叶轮转动的过程是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程，故D错误。
故选B。
7、C
【详解】
A．一切物体都有内能，故0℃的物体也有内能，即0℃的物体内能不为零，故A错误；
B．水结成冰时，要放出热量，内能减小，所以质量相等的0℃的水的内能大于0℃的冰的内能，故B错误；
C．同一物体，质量一定，温度升高，其内能增大，故C正确；
D．甲物体传递了热量给乙物体，说明甲物体的温度高，不能说明甲内能大。故D错误。
故选C。
8、C
【详解】
四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故C符合题意；故ABD不符合题意。
故选C。
9、D
【详解】
A．内能和质量温度都有关，白雪温度低，内能不一定小，故A错误；
B．内能和质量温度都有关，岩浆温度高，内能不一定大，故B错误；
C．白雪温度低，分子热运动的不剧烈，不是停止，故C错误；
D．分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动的越剧烈，岩浆温度高，分子热运动剧烈，故D正确。
故选D。
10、C
【详解】
A．由于构成物质的分子间有间隙，且分子之间存在斥力，所以，固体难以被压缩，故A错误；
B．一切物体都具有内能，0℃以下的物体也有内能，故B错误；
C．四冲程内燃机的做功冲程中，是将内能转化为机械能，压缩冲程中是将机械能转化为内能，故C正确；
D．扫地时尘土飞扬是固体小颗粒的运动，不能说明分子在永不停息地做无规则运动，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、小于
【详解】
[1]用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体同时加热，加热相同的时间，两种液体吸收的热量相同，从图像可知，吸收相同的热量，A液体温度变化的快，B液体温度变化的慢，可知A液体的比热容小于B液体的比热容。
2、 是 增大 热值
【详解】
[1]热机是将内能转化为机械能的机器，火箭是热机的一种。
[2]火箭加速上升阶段，卫星的质量不变、速度增大，动能增大，质量不变、高度增大，重力势能增大，卫星的机械能增大。
[3]运载火箭常选用液氢、煤油等作燃料，选择依据主要是密度小、热值大。
3、 60 做功 内 机械 排气 热传递
【详解】
[1]内燃机正常工作时的转速为1800r/min=30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程。
[2][3][4]如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放出电火花，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
[5]接下来应该将燃烧后的废气排出，所以接下来应该处于排气冲程。
[6]气缸外有一个水套，气缸被水包围着，水从气缸吸收热量，温度升高，水的内能会增大，这是通过热传递的方式改变水的内能。
4、 热传递 比热容 减小
【详解】
[1]人们用热水袋取暖时，人体从热水袋吸收热量，使得人体内能增大，温度升高，这是通过热传递的方式来改变物体的内能。
[2]因为水相对于其他物质来说，比热容较大，在质量相同、降低温度相同时，水比其他物质放出的热量更多，所以热水袋里要装水。
[3]用水取暖的过程中，人体从热水袋吸收热量，使得人体内能增大，水的内能不断减小，热量从热水袋传递给人体。
5、 增加 做功
【详解】
[1][2]火箭在加速升空时，其外壳与空气摩擦，摩擦生热，使它的内能增加，这是通过做功的方式改变内能。
三、计算题
1、（1）1.05×106J；（2）4.2kg；（3）1.89×104W
【详解】
解：（1）5kg水在冷却系统中升高50℃，所吸收的热量
Q吸= c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×50℃=1.05×106J
（2）轿车1h行驶的路程
s=vt=100km/h×1h=100km
根据题意可知，行驶100km耗油
6L=6×10-3m3
耗油的质量为
m=ρV=0.7×103kg/m3×6×10-3m3=4.2kg
（3）汽车运行时间为t=1h，消耗汽油的总热量
Q总=qm=4.5×107J/kg×4.2kg=1.89×108J
有用功
W有=ηQ总=36%×1.89×108J=6.804×107J
发动机的实际功率
答（1）水吸收的热量是1.05×106J；
（2）轿车消耗了4.2kg的汽油；
（3）发动机的实际功率是1.89×104W。
2、（1）；（2）；（3）150g，250g
【详解】
解：（1）水至少需要吸收热量为
（2）消耗了0.02m3天然气放出的热量为
所以烧水时的热效率为
（3）根据题意，可得平衡关系式为
解方程可得
所以热水质量为
答：（1）将0.5kg，20℃的水烧开，水至少需要吸收热量为；
（2）烧水时的热效率为。
（3）小明的爸爸要用开水和20℃的冷水兑出400g、50℃的温水，需要开水和冷水各为150g、250g。
3、 (1)6.72×105J；(2)0.04m3
【详解】
(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
(2)天然气放出的热量
Q放==1.68×106J
需要天然气的体积
=0.04m3
答：(1)水需要吸收6.72×105J热量；
(2)烧开这壶水需要燃烧0.04m3天然气。
4、（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）小汽车静止在水平路面上，重力与支持力是一对平衡力，故有
对路面的压强为
（2）汽车匀速行驶的速度为
汽车匀速行驶，水平方向摩擦力与牵引力是一对平衡力，根据
可得
（3）牵引力所做的有用功为
消耗燃油的质量为
燃油燃烧放出的热量为
该汽车发动机的效率
答：（1）小汽车静止在水平路面上时，它对路面的压强为；
（2）若小汽车在平直公路上以额定功率匀速行驶，速度为，小汽车行驶过程中受到的阻力为；
（3）若该车在同一条平直公路上以额定功率匀速行驶100km，则该汽车发动机的效率为。
5、（1）0.35kg；（2）4.32106J；（3）27%
【详解】
解：（1）汽油的体积
汽油的质量
（2）汽车行驶的时间
发动机所做的功
（3）汽油完全燃烧放出的热量
发动机的效率
答：（1）消耗汽油的质量为0.35kg；
（2）发动机所做的功为4.32× 106J；
（3）发动机的效率为27%.
四、实验探究
1、 相同时间内吸收的热量相等 加热时间 ① C A
【详解】
（1）[1]①由图知，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是：在相同时间内水和煤油吸收的热量相同。
[2]②用同一酒精灯加热，加热时间越长，酒精灯放出的热量越多，水和煤油吸收的热量越多，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间的长短来比较吸热多少。
（2）[3]为比较煤油和水的吸热能力，应使试管中的煤油与水的质量、初温度相同，而不是体积相同，用相同的酒精灯加热，每隔0.5min用温度计测出两种液体的温度，故步骤①错误。
（3）[4]本实验中，两个试管中的煤油和水处于同一杯水中，所以加热条件相同，即两个试管内的煤油和水在相同时间内吸收的热量相同，
AB．A、B两图中，煤油和水吸收热量的图线是重合的，故AB不符合题意；
CD．煤油的比热容小于水的比热容，所以在相同时间内（液体均未沸腾的情况下），水的温度改变量比煤油的小，即在初温相同的情况下，加热相同时间，水的末温低于煤油的末温，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
（4）A．在夏天，人们在地面上洒水时，水蒸发吸热，利用水蒸发可以降温，故A符合题意；
B．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以让流动的热水流过散热器取暖，故B不符合题意；
C．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机用循环水冷却，故C不符合题意；
D．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗，故D不符合题意。
故选A。
2、 吸热的多少 天平、温度计 水 水 C
【详解】
（1）[1]实验时需要使用相同的加热器，相同时间，两个电加热器放出的热量相同，水和沙子吸收的热量也相同，目的是用加热时间反应吸热的多少。
（2）[2]实验时要保证质量相同，需要用到天平，要测量温度，故还需要用到温度计。
（3）[3]质量相同的水和沙子，吸收相同的热量，即沙子升高的温度更高，水升高的温度更低。
（4）[4]水和沙子质量相同，升高相同的温度时，给水加热时间更长，说明水需要吸收更多的热量，所以水的吸热本领更强。
（5）[5]沙子是固体，放在烧杯中加热时，受热不均匀，并且沙子导热性较差，所以加热初期会出现与（3）结论不符，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。