2023-2024学年度沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机定向测评试题（含解析）

沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机定向测评
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、小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。下列说法正确的是(　　)
物质种类 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃）
油 2 1 88
水 2 1 50
A．2min内油吸收的热量为3×104J
B．他使用的酒精灯的加热效率为21%
C．油的末温比水的高，所以吸热能力更强
D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
2、关于温度、热量、内能，下列说法中正确的是（　　）
A．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量多
B．温度相同的物体，内能一定相同
C．铁水很热具有内能，冰块很冷没有内能
D．物体吸收热量，温度不一定升高
3、用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的A、B两种液体加热，加热过程中，温度随时间变化的图像如图所示，从图中看出（　　）
A．液体A的比热容大 B．两种液体的比热容相等
C．液体B的比热容大 D．无法比较
4、下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．柴油机的热机效率通常为100%
D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
5、如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度﹣时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（　　）
A．加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小
B．加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大
C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小
D．吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大
6、汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　）
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
7、小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C．0~8min乙吸收的热量为
D．该酒精灯的加热效率为28%
8、已知铜的比热容大于铅的比热容，质量和初温都相同的铜块和铅块，让它们吸收相同的热量后，将它们相互接触，则
A．热量由铜块传给铅块
B．热量由铅块传给铜块
C．它们间不发生热传递
D．铅块将温度传给铜块
9、汽车发动机用水作冷却液，是因为水的（　　）
A．比热容大 B．密度大 C．体积大 D．内能大
10、用加热器分别给初温相同的甲、乙两种液体加热（c甲＞c乙），两种液体每秒吸收的热量相同，这两种液体的温度加热时间的图线如图所示，下面四个选项正确的是
A．相同时间内甲吸收的热量比乙少
B．相同时间内甲吸收的热量比乙多
C．甲的质量与乙质量相同
D．甲的质量比乙质量少
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、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
2、随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。小林的爸爸最近也购买了一辆轿车。
（1）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。小林又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为100km/h，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/100km，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率为___________%；（已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）。
（2）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染。汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为6m2，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2，如将太阳能转化为电能的效率为15%，则电池的输出功率为___________W，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N，则汽车的行驶速度为___________km/h。
3、在一个标准大气压下做“探究水的沸腾”实验时，把初温为20℃质量为100g的水加热到沸腾，水至少需要吸收______J的热量。如果酒精完全燃烧所放出的热量有40%被水吸收，则需要______g酒精。（c水＝4.2×103J/（kg ℃），q酒＝3.0×107J/kg）
4、请根据如表中提供的信息，回答下列问题：
物质 比热容 J/（kg·℃） 物质 比热容 J/（kg·℃）
银 0.14×103 沙石 0.92×103
水 4.2×103 冰 2.1×103
（1）由于水比沙石的比热容大，相同质量的水和沙石，吸收或放出相等的热量，水升高或降低的温度比沙石______，所以沿海地区的昼夜温差比内陆地区______；（两空均选填“大”或“小”）
（2）一杯质量为0.2kg的水，温度从70℃降到20℃，在此过程中，水放出的热量为______J，水的比热容______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）冷却食品时，0℃的水与0℃的冰相比，用______冷却效果更好，你判断的依据是______。
5、知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。
（1）___________；（2）___________；（3）___________；（4）___________
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、飞机在高空中飞行时，在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧的航空煤油4800kg。已知飞机发动提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg。试求：在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）发动机获得水平推力F是多大？
（3）该飞机发动机的热机效率是多大？
2、一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为6.8×106J，这些能量相当于完全燃烧0.2kg的木炭才能得到；若将这些木炭用来烧水，可以使10kg的水温度升高17℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）木炭的热值；
（2）10kg 的水温度升高17℃所吸收的热量；
（3）此炭炉烧水的效率。
3、把一质量为50g的某金属球在1080℃的炉火中加热足够长的时间， 然后迅速投入100g的初温为30℃的某种液体中，达热平衡后金属球的温度变为80℃。已知金属球的比热容为0.42×103J/( kg·℃)，不计热量的损失。
（1）求此过程中，金属球放出的热量；
（2）求该液体的比热容；
（3）若该液体再吸收2.52×103J的热量， 求该液体的末温。
4、某品牌电热水瓶具有加热和电动出水两种功能，其简化电路如图所示，其中R1是额定功率为2000W电热丝，R2是分压电阻，电磁泵铭牌上标有“12V 6W”的字样，已知电磁泵能正常工作。在1标准大气压下，将初温为20℃、质量为2.5kg的水装入电热水瓶，正常加热8min20s将水烧开，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，求该电热水瓶：
（1）此次加热水吸收的热量；
（2）此次加热水的效率；
（3）分压电阻R2的阻值。
5、如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙。R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）。[已知:水的比热容c=4.2103J/（kg·℃），1L=10-3m3]。求：
（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？
（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？
（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少
（4）用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能，实际加热时。3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、 “创新”小组设计了如图甲所示的实验装置，用以比较不同液体吸热能力的差异。实验过程中所使用仪器规格完全相同。
（1）测量出_______相同的两种液体，然后安装仪器，并记下两种液体的初始温度；
（2）小组同学将收集的数据绘制出温度时间关系如图乙，由图象可知：从开始加热到t1时刻，甲、乙吸收热量的关系Q甲______Q乙，甲、乙两种液体比热容大小关系c甲_______c乙。
2、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______。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．由题意可知，油和水的质量相等，都为，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)，2min内水的温度由t0=20℃上升到t=50℃，则水吸收的热量为
2min内油吸收的热量与水吸收的热量相等，则油吸收的热量为
所以2min内油吸收的热量为6.3×103J，故A错误；
B．由题意可知，酒精的热值为q=3×107J/g，加热2min消耗了m酒精=1g=1×10-3kg的酒精，则完全燃烧1g酒精放出的热量为
则酒精灯的加热效率为
故B正确；
C．相同质量和相同初温的油和水吸收相同的热量，末温度越低表示物质吸热能力越强，所以油的末温比水的高，说明油吸热能力更弱，故C错误；
D．物质的吸热能力即比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与其吸收的热量多少无关，故D错误。
故选B。
2、D
【详解】
A．热气腾腾的汤具有较大的内能，热量是过程量，不能用含有来描述，故A错误；
B．内能大小跟质量、温度、状态有关，温度相同的物体，当其它因素不同时，物体的内能不能确定，故B错误；
C．一切物体都具有内能，所以铁水和冰块都具有内能，故C错误；
D．物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，内能增大，但是温度不变，故D正确。
故选D。
3、C
【详解】
根据可知，质量相同时，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的较少，比热容小的，温度升高的多。根据题意，两种液体质量相等，使用完全相同的电加热器加热两分钟，两种液体吸收的热量相等，从图像中可以看出，A液体温度升高的较多，液体B的较少，所以液体A的比热容较小，B的比热容较大。
故选C。
4、B
【详解】
A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C．任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故C错误；
D．热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故D错误。
故选B。
5、D
【详解】
A．加热器相同，说明加热器相同的时间内释放的热量相同，加热时间相同，故吸收的热量是相同的，故A错误；
B．加热时间相同，吸收相同的时间内，a升温快，说明a的比热容比较小，故B错误；
C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，b的比热容大，故C错误；
D．吸收热量相同，b物质的末温度低，升温比较慢，故b的比热容大，故D正确。
故选D。
6、C
【详解】
A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
7、C
【详解】
ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。 升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J
即酒精灯在8min内放出的热量为3.36×104J，那么乙在8min内吸收的热量为3.36×104J。乙从20℃升温至100℃，所需时间为4min，吸收的热量
那么乙的比热容
故AB错误，C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量
消耗的酒精放出的热量
Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J
那么酒精灯的加热效率
故D错误。
故选C。
8、B
解决此题要知道热传递发生的条件是要有温度差；吸收相同的热量后，比热容小的物质温度变化大．
【详解】
因铜块和铅块的质量、初温度均相同，铜的比热容大于铅的比热容，所以当它们吸收相同的热量后，铅块升高的温度值比铜块升高的多，所以铅块的温度比铜块的温度高，当它们接触后，温度高的铅块会向温度低的铜块传递热量．
故选B.
9、A
【详解】
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，所以人们用冷水冷却发动机。
故选A。
10、D
（1）根据已知条件，两种液体相同时间吸收热量相同；
（2）根据Q＝cm△t可知，m＝，在相同的时间内在图象找到温度变化的关系和c甲＞c乙推理得结论；
【详解】
由题知，两种液体每秒吸收的热量相同，所以在相同的时间内甲液体和乙液体吸收的热量相同，故AB错误；
在0～90min时间内，甲的温度变化是80℃，乙的温度变化是50℃，相同的时间甲乙吸收相同的热量Q甲＝Q乙，
根据Q＝cm△t可得，m＝，
m甲＝，m乙＝，
又c甲＞c乙，所以m甲小于m乙，故C错误，D正确；
故选D．
二、填空题
1、 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。
2、 32.6% 1080 38.88
【详解】
（1）[1]由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW，每小时对外所做的有用功
行驶100km消耗的汽油是
则完全燃烧释放的热量
发动机的效率
（2）[2]太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2，如将太阳能转化为电能的效率为15%，则电池的输出功率为
[3]因为电能最终转化为机械能的效率为80%，所以
由公式

可得汽车的行驶速度
3、 3.36×104 2.8
【详解】
[1]由题意可知，水的质量m＝100g＝0.1kg，一个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J
[2]由可得，需要的酒精完全燃烧释放的热量
由Q放＝mq可得，需要燃烧酒精的质量
4、 小 小 4.2×104 不变 0℃的冰 见解析
【详解】
（1）[1][2]水的比热容比沙石的比热容大，由Q=cmΔt可知，相同质量的水和沙石，吸收或放出相等的热量时，水升高或降低的温度比沙石小，沿海地区的昼夜温差比内陆地区小。
（2）[3]水放出的热量
Q放=cm(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J
[4]比热容是物质的一种特性，水温度降低、状态不变，则水的比热容大小不变。
（3）[5][6]质量相同的0℃的冰和0℃的水，虽然温度相同，但是0℃的冰变成0℃的水多一个熔化吸热过程，直到冰全部熔化后温度才可能继续上升。所以质量相同的0℃的冰和0℃的水，升高到相同温度，0℃的冰吸热更多一些，故质量相同的0℃的冰冷却效果更好。
5、 能 机械能 内能 动能
【详解】
[1][2][3][4]能量的种类比较多：有光能、机械能、内能等；其中机械能包括动能和势能。
三、计算题
1、（1）1.92×1011J；（2）1.6×105 N；（3）60%
【详解】
（1）煤油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝qm＝4×107J/kg×4800kg＝1.92×1011J
（2）该飞机水平匀速飞行的速度为
v＝720km/h＝200m/s
发动机获得的水平推力为
（3）该飞机沿水平方向匀速航行1h，则发动机做的功为
W＝Pt＝3.2×107 W×1h＝3.2×107 W×3600s＝1.152×1011J
发动机的热效率为
η＝
答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是1.92×1011J；
（2）发动机获得水平推力F是1.6×105 N；
（3）该飞机发动机的热机效率是60%。
2、（1）3.4×107J/kg；（2）7.14×105J；（3）10.5％
【详解】
解：（1）由题可知，完全燃烧0.2kg的木炭放出的能量约为6.8×106J，故木炭的热值为
（2）10kg的水温升高17℃所吸收的热量为
（3）炭炉烧水的效率
答：（1）木炭的热值为3.4×107J/kg；
（2）10kg的水温度升高17℃所吸收的热量为7.14×105J；
（3）此炭炉烧水的效率为10.5%。
3、（1）2.1×104 J；（2）4.2×103 J/(kg·℃)；（3）86℃
【详解】
解：（1）从开始投入某液体中到热平衡的过程中，金属球放出的热量
Q放=c金m金(t金-t)=0.42×103J/(kg·℃)×0.05kg×(1080℃-80℃)=2.1×104J
（2）根据Q放=Q吸=cm(t-t0)可得，该液体的比热容
c== =4.2×103J/(kg ·℃)
（3）若该液体再吸收2.52×103J的热量，则该液体升高的温度
t升== =6℃
所以该液体的末温
t末=80℃+6℃=86℃
答：（1）此过程中，金属球放出的热量是2.1×104J；
（2）该液体的比热容是4.2×103J/(kg·℃)；
（3）该液体的末温是86℃。
4、（1）8.4×105J；（2）84%；（3）416Ω
【详解】
解：（1）加热水吸收的热量为
（2）电热丝消耗电能为
此次加热水的效率为
（3）R2两端的电压为
由题意知，电磁泵铭牌上标有“12V 6W”的字样，由公式P=UI可知，电磁泵能正常工作时的电流为
分压电阻R2的阻值为
答：（1）此次加热水吸收的热量为8.4×105J；
（2）此次加热水的效率为84%；
（3）分压电阻R2的阻值为416Ω。
5、（1）48.4Ω；（2）10000J；（3）525000J；（4）0.8kW
【详解】
（1）当温度较低时，温控器S处于闭合状态，而R0短路，电路为R的简单电路，电路电阻较小，根据P=可知，电水壶处于加热状态，由表中数据知加热功率为1000W，由P=UI=得，加热电阻的阻值为
R====48.4Ω
即加热器的阻值是48.4Ω。
（2）若正常工作时，对加热器通电10s产生的热量
Q=W=P加热t=1000W×10s=10000J
即加热器通电10s产生的热量是10000J。
（3）一满壶水的质量
m=V=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg
水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2103J/（kg·℃）×2.5kg×(75℃-25℃)=525000J
即水吸收的热量是525000J。
（4）电热水壶消耗的电能
W= kWh=0.04 kWh
电热水壶的实际功率
P===0.8 kW
即电路消耗的实际功率是0.8 kW。
答：（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是48.4Ω；
（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是10000J；
（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是525000J；
（4）此时电路消耗的实际功率是0.8 kW。
四、实验探究
1、 质量 =#等于 <#小于
【详解】
（1）[1]比较不同液体吸热能力的差异，变量是液体的种类，那么其他影响吸收热量的多少的量需要保持相同，故两种液体的质量一定要控制相同。
（2）[2][3]所使用仪器规格完全相同，保证了两种液体在相同的时间内吸收的热量相同，故加热时间相同时，两种液体吸收的热量相同；吸收相同的热量，质量相同，甲的升温比较快，由Q=cmΔt得甲的比热容比较小。
2、 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