2025沪科版九年级物理全一册单元测试卷（有解析）--第十三章 内能与热机

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2025沪科版九年级物理全一册
第十三章　内能与热机
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.一瓶酒精用掉一半,与用掉前相比,剩下半瓶酒精的热值　　　　.
2.2022年12月4日晚上,“神舟十四号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆.如图所示,飞船返回舱高速进入大气层后,因与大气层发生剧烈摩擦,其外表温度会变得很高,甚至达到2 000 ℃而“燃烧”起来,这是通过　　　　方式改变返回舱的内能.
　　　　
3.停在月球表面上的“玉兔2号”月球车结束了寒冷且漫长的月夜休眠,受光照自主唤醒,监测发现月球表面昼夜温差达300多摄氏度,说明月面土壤的比热容　　　　(选填“较大”“较小”或“不确定”).
4.如图所示是一种枪式空气锤,它的工作原理是利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体.压缩空气推动锤头运动时,能量转化情况是　　　　　　　　　　.
　　　
5.如图所示,小明在吹气球时,被吹大了的气球没能用手握住,呼啸着飞了出去,若他及时捡拾起气球,将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比　　　　(选填“变高”或“变低”)了.
6.小海将质量和初温相同的分别用铁、陶瓷两种材料制成的勺子(c铁7.一个标准大气压下,质量为2 kg、初温为25 ℃的水吸收6.72×105 J的热量后,其温度为　　　　℃.[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
8.为了合理利用能源,人们一直在努力提高热机效率,以下是一些提高热机效率的方法:①尽量减少各种热损;②加润滑油减少机器各部件之间的摩擦;③使用热值高的燃料.其中合理的是　　　　.
9.a、b两种燃料的质量之比为3∶2,在完全燃烧后它们放出的热量之比为4∶3,则它们的热值之比为　　　　.
10.生态文明建设“十四五”规划中提出全面垃圾分类和垃圾处理.某种技术可将有机垃圾制成燃烧油,1吨有机垃圾可制成半吨燃烧油,燃烧油的热值为4.2×107 J/kg,利用1吨有机垃圾制成的燃烧油对水进行加热,其效率为40%,这些热量可以使　　　　t的水温度升高50 ℃.[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
11.如图所示的四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,下列说法不正确的是 (　　)
A.“试弓定力”中弯曲的弓弦具有弹性势能
B.“赶稻及菽”中石磙与地面摩擦时石磙的内能减小
C.“透火焙干”是通过热传递的方式增加物体的内能的
D.“炒蒸油料”中在同一灶台上同时炒和蒸可提高能源利用率
12.车辆紧急刹车时,刹车片迅速夹紧车轮(不考虑刹车片的磨损),会导致刹车片温度升高,最终车辆停止运动.下列有关说法正确的是(　　)
A.由于车辆停止,刹车片内能为零
B.由于温度升高,刹车片内能增加
C.由于质量没改变,刹车片的内能不发生变化
D.车辆在减速过程中,内能一定减少
13.2023年1月22日,一座占地面积几乎有伦敦那么大的冰山从南极洲的布伦特冰架上脱落.下列关于冰山描述正确的是(　　)
A.白天在太阳的照射下,冰山熔化成水,傍晚气温下降,水又凝华成冰
B.由于冰山的温度很低,所以冰山的内能很小
C.0 ℃的冰熔化成0 ℃的水,其内能变大
D.不管是白天还是傍晚,冰山的温度始终是0 ℃
14.由于水的比热容比砂石和干泥土的大,所以在沿海地区陆地表面的气温比海面的气温昼夜变化显著,因此(　　)
A.白天和夜晚的风通常是从海面吹向陆地
B.白天和夜晚的风通常是从陆地吹向海面
C.白天的风通常是从海面吹向陆地,夜晚的风却是从陆地吹向海面
D.白天的风通常是从陆地吹向海面,夜晚的风却是从海面吹向陆地
15.关于热机,下列说法正确的是 (　　)
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中,将柴油和空气的混合气吸入汽缸
C.柴油机上安装一个笨重的飞轮,是为了提高它的效率
D.四个冲程中,做功冲程是唯一一个对外做功的冲程
16.小明在家烧水时发现,水在高温时散热快,低温时散热慢.查阅资料,他家的燃气灶用不同火力加热时,耗气量如下:
火力大小 水的质量m/kg 水的初温t0/℃ 水的末温t/℃ 消耗的燃气体积V/m3
大火 4 26 50 0.045 3
中火 4 26 50 0.027 8
综合分析以上信息,关于小明家的燃气灶,以下说法正确的是 (　　)
A.从节能的角度,小明家燃气灶烧开水的策略为先大火后中火
B.当水温从26 ℃升到50 ℃时,用中火燃气的热值高
C.当水温从26 ℃升到50 ℃时,用中火燃气灶的效率高
D.当水温从26 ℃升到50 ℃时,用中火和大火,燃气完全燃烧放出的热量相等
17.小博根据图中提供的信息得出了以下四个结论,其中不正确的是 (　　)
A.质量相等的不同种物质升高相同的温度时吸收的热量不同,说明不同种物质的吸热能力一般不同
B.四种物质中铁的比热容最小
C.质量相等的沙子和铁,降低相同的温度,沙子放出的热量大于铁放出的热量
D.铁块和铝块升高相同的温度,一定吸收相等的热量
三、实验题(第18小题4分,第19小题4分,第20小题8分,共16分)
18.如图所示是研究做功与内能改变的一个实验装置,玻璃瓶内装入少量的水,用塞子把瓶口塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强增大到一定程度时,瓶塞会从瓶口跳起来.
(1)玻璃瓶内装入少量水的目的是　 .
(2)请分析该实验产生的现象及原因　 .
19.为了探究不同物质的吸热能力,某互助小组设计了如图甲所示的实验装置.
(1)选用相同电加热器的目的是使水和煤油在相同时间内　　　　　　　　　　(不考虑电热器插入深度对加热效果的影响).
(2)相同质量的水和煤油的温度随时间的变化情况如图乙所示,根据图乙可判断出物质　　　(选填“水”或“煤油”)吸热能力强.
20.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明采用如图所示的装置进行实验:他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中并点燃,分别给两个相同的、装有等质量水的烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全燃烧.
(1)小明设计了一个记录实验数据的表格,其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完整.
　　温度 燃料　　 加热前的水温/℃ ①　　　
10 g酒精
②　　　
(2)实验结束后,小明根据实验数据利用公式Q=cmΔt算出了水吸收的热量,结合“10 g酒精”这一数据,算出了酒精的热值,请问这样算出的酒精热值准确吗 　　　　.请说明理由:　
　.
四、计算与推导题(第21小题5分,第22小题7分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.(2023·广西贵港期末)用天然气灶给水加热,在1标准大气压下,把质量为10 kg、温度为15 ℃的水加热到沸腾.求:
(1)水吸收了多少热量 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)若不计热量损失,需要燃烧多少的天然气 (q天然气=4×107 J/m3)
22.某单缸四冲程汽油机活塞的横截面积为5×10-3 m2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是80 mm.满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105 Pa,曲轴转速为2 400 r/min,当汽油机满负荷工作时:
(1)求做功冲程中燃气对活塞的平均压力;
(2)求汽油机的平均功率;
(3)若汽油机在吸气冲程中吸入汽油的质量为3.6×10-5 kg,汽油的热值取4.5×107 J/kg,则该汽油机的效率为多大 (结果精确到0.1%)
第十三章　内能与热机
11 12 13 14 15 16 17
B B C C D C D
1.不变
【解析】燃料的热值是燃料的特性,不随燃料质量的改变而改变,所以一瓶酒精用掉一半后,剩余酒精的热值不变.
2.做功
【解析】飞船返回舱与大气层相互摩擦,消耗自身的机械能,使自己的温度升高,即得到了热能,这属于能量的转化,这是利用做功的方式改变内能.
3.较小
【解析】根据Q=cmΔt可知,当物质的质量一定,吸收或放出热量一定时,物质的比热容越小,所引起的温度变化越大,月球表面昼夜温差达300多摄氏度,故可判断月面土壤的比热容较小.
4.内能转化为机械能
【解析】压缩空气推动锤头运动时,是通过做功的方式将自身的内能转化为锤头的机械能,空气的内能减小,锤头的机械能增大.
5.变低　
【解析】小明在吹气球时,被吹大了的气球没能用手握住,呼啸着飞了出去,此时气球内的气体对外做功,把气体的内能转化为气球的机械能,气体的内能减小,温度降低,所以会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比变低了.
6.陶瓷
7.100
【解析】由Q吸=cmΔt得,Δt===80 ℃;理论上水的末温t=Δt+t0=80 ℃+25 ℃=105 ℃,在一个标准大气压下,水的沸点为100 ℃,水的温度升高到100 ℃将不再上升,则水的实际末温为100 ℃.
8.①②
【解析】燃料的热值高低不会影响热机的效率,③不合理;通过减少各种热损、加润滑油等可以减少能量损失,从而提高热机效率,①②合理.
9.8∶9
【解析】a、b两种燃料的质量之比ma∶mb=3∶2,在完全燃烧后它们放出的热量之比Qa∶Qb=4∶3,由q=可知,它们的热值之比qa∶qb=∶=×=×=.
10.40
【解析】由题意可知,1吨有机垃圾可制燃烧油的质量为m=0.5 t=500 kg,1吨有机垃圾制成的燃烧油产生的热量为Q放=mq=500 kg×4.2×107 J/kg=2.1×1010 J,水吸收的热量为Q吸=ηQ放=40%×2.1×1010 J=8.4×109 J.根据Q=cmΔt可得,加热水的质量为m'===4×104 kg=40 t.
11.B　石磙与地面摩擦时通过做功的方式使石磙的内能增加了,B错误.
12.B　
选项 分析 正误
A 一切物体在任何情况下都有内能
B 温度升高,质量不变,刹车片内能增加 √
C 刹车片内能增加
D 车辆在减速过程中,内能不一定减少
13.C　水变成冰是凝固现象,A错误;冰山的温度低,但是冰山的质量大,具有的内能很大,B错误;0 ℃的冰熔化成0 ℃的水的过程中需要吸收热量,故内能变大,C正确;根据题中描述可知冰山温度多在0 ℃以下,D错误.
14.C　白天,陆地表面的气温高于海面的气温,陆地表面附近的气压低于海面附近的气压,风从海面吹向陆地;夜晚,陆地表面的气温低于海面的气温,陆地表面附近的气压高于海面附近的气压,风从陆地吹向海面,C正确.
15.D　汽油机顶部有火花塞,柴油机顶部有喷油嘴,A错误;柴油机在吸气冲程中,将空气吸入汽缸,B错误;柴油机上安装笨重的飞轮,是为了靠飞轮的惯性完成吸气、压缩和排气冲程,不是为了提高效率,C错误;四个冲程中,做功冲程是唯一一个对外做功的冲程,其余
　【易错】涉及能量转化的冲程有两个:做功冲程和压缩冲程.
冲程靠飞轮的惯性来完成,D正确.
16.C　由题表可知,质量是4 kg的水,从26 ℃加热到50 ℃时,大火消耗的燃气是0.045 3 m3,中火消耗的燃气是0.027 8 m3,水在高温时散热快,低温时散热慢,所以先用中火节约燃气,故A错误;当水温从26 ℃升到50 ℃时,燃料的热值是不变的,故B错误;同样加热水到相同的温度,大火消耗的燃料多,中火消耗的燃料少,根据效率的定义可知,中火的效率高,故C正确;水温从26 ℃升到50 ℃时,用中火和大火加热,消耗的燃气体积不相等,则燃气完全燃烧放出的热量不相等,故D错误.
17.D　由图知质量相等的不同种物质升高相同的温度时吸收的热量不同,可推测不同种物质吸热能力一般不同,A中说法正确;四种物质中铁升高1 ℃吸收的热量最少,比热容最小,B中说法正确;质量相等的沙子和铁,降低相同温度,沙子放出的热量大于铁放出的热量,C中说法正确;由Q=cmΔt可知,因为不确定铁块和铝块的质量的多少,所以无法比较铁块和铝块吸收热量的多少,D中说法错误.
18.(1)产生大量的水蒸气,当气体对瓶塞做功,瓶塞跳起时,观察水蒸气的液化现象　(2)现象:瓶内出现白雾.原因:气体对外做功,内能减少,温度降低,水蒸气液化
19.(1)吸收相等的热量　(2)水
【解析】(1)实验中选用相同电加热器的目的就是使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量.(2)从题图乙可看出,当水和煤油的温度都由10 ℃升高到30 ℃时,水的加热时间较长,表明水吸收的热量多,水的比热容大,所以其吸热能力强.
20.(1)①加热后的水温/℃　②10 g碎纸片　(2)不准确　酒精完全燃烧放出的热量不能全部被水吸收
【解析】(1)②比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值时,要采用控制变量法,即应使质量相等的酒精和碎纸片完全燃烧.
21.(1)在1标准大气压下,水沸腾的温度为100 ℃,即水的末温为100 ℃,水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-15 ℃)=3.57×106 J (2分)
(2)不计热量损失,则Q放=Q吸=3.57×106 J (1分)
由Q放=Vq可得需要燃烧天然气的体积V天然气===0.089 25 m3 (2分)
22.(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=pS=9×105 Pa×5×10-3 m2=4 500 N (2分)
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=FL=4 500 N×0.08 m=360 J (1分)
已知曲轴转速为2 400 r/min=40 r/s,则活塞每秒往复40次,对外做功20次,汽油机的平均功率P===7 200 W (1分)
(3)汽油机在一个工作循环中完全燃烧汽油放出的热量Q放=qm油=4.5×107 J/kg×3.6×10-5 kg=1 620 J (1分)
故该汽油机的效率η=×100%=×100%≈22.2% (2分)
23.(1)由题图可知,0~2 min内物质处于固态且处于吸热升温过程,m=0.5 kg,c1=2.1×103 J/(kg·℃),Δt1=0 ℃-(-20 ℃)=20 ℃,所以物质吸收的热量Q吸1=c1mΔt1=2.1×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=2.1×104 J (2分)
(2)由题图可知,10~12 min内物质处于液态,t'=2 min,Δt2=10 ℃,因为物质从热源均匀吸热,即吸收热量的多少与吸热时间成正比,所以这段时间内物质吸收的热量也是2.1×104 J,则该物质在液态下的比热容c2===4.2×103 J/(kg·℃) (3分)
(3)由题图可知,该物质的熔化时间t″=10 min-2 min=8 min,故 0.5 kg该物质在熔化过程中吸收的热量Q吸3=2.1×104 J×4=8.4×104 J,该物质的熔化热λ==1.68×105 J/kg (3分)
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