九上物理期中复习 第12章《机械能和内能》 计算题10题 科普阅读题10题（江苏专用）
一、计算物体温度变化时的吸放热
1．（23-24九年级上·江苏常州·期中）如图所示的太阳能热水器，它的水箱储水质量为120kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1秒钟内得到的太阳辐射能量约为1400J，如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h。求：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？
（2）太阳辐射的能量E为多少？
（3）热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是4.2×103J/(kg℃)]
【答案】（1）2.52×107J；（2）6.3×107J；（3）2.5m2
【详解】解：（1）一箱水需要吸收的热量
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×120kg×(70℃-20℃)=2.52×107J
（2）由
η=×100%
可知
E===6.3×107J
（3）在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1秒钟内得到的太阳辐射能量约为1400J，那么每平方米在5小时内得到的太阳辐射能量
E0=1400J/s×5×3600s=2.52×107J
而将水加热所需的太阳辐射能量E=6.3×107J；则热水器上集热器的面积
S===2.5m2
答：（1）一箱水需要吸收的热量是2.52×107J；
（2）太阳辐射的能量E为6.3×107J；
（3）热水器上集热器的面积至少要2.5 m2。
2．（23-24九年级上·江苏镇江·期中）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有500g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2℃。忽略水的蒸发。
（1）该过程水吸收的热量是多少？
（2）若已知照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？
【答案】（1）；（2）28%
【详解】
解：（1）水吸收的热量
（2）由 知道，照射到水面上的太阳能
水获取太阳能的效率
答：（1）该过程水吸收的热量是4.2×103J；
（2）水获取太阳能的效率是28%。
3．（23-24九年级上·江苏连云港·期中）小明在研究“物质的吸热本领大小”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子和水的温度随加热时间变化的图像如图所示。（已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），牛奶的比热容为2.5×103J/（kg·℃），不计热量损失），请问：
（1）哪个图是沙子吸热升温的图像？
（2）加热2min时，水吸收了多少热量？
（3）吃早饭时，小明用热水加热质量为250g的袋装牛奶，为了使这袋牛奶的温度由12℃升高到42℃，小明至少要用60℃的热水多少千克？
【答案】（1）甲图；（2）4.2×104J；（3）0.25kg
【详解】解：（1）因为沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，沙子的比热容比水小，由可知，沙子温度升得多，所以甲图表示沙子吸热升温的过程。
（2）图乙是水吸热升温的过程，由图乙可知，加热2min时，水的温度由20℃升高到70℃，所以水吸收的热量为
（3）牛奶吸收的热量为
牛奶吸收的热量正好等于热水放出的热量，60℃的热水温度刚好降到42℃，因此水放出的热量为
需要热水的质量为
答：（1）甲图表示沙子吸热升温的过程；
（2）加热2min时，水吸收了4.2×104J；
（3）小明至少要用60℃的热水0.25千克。
二、热值的公式及相关计算
4．（23-24九年级上·江苏宿迁·期中）今年上初三的小雨同学对物理非常感兴趣，在学习了效率相关知识后她想测量家用燃气灶效率，上周末她和爸爸在家对燃气灶烧水的效率展开研究。通过测量发现：将2kg的水，从25℃加热到75℃的过程中，消耗天燃气0.01m3，已知天然气的热值为，求：
（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）此次实验中燃气灶烧水的效率；
（3）实验后爸爸提出，高效燃气灶不仅可以节约燃料，还可以减少气体排放，有利于环境保护。小雨想通过技术改进来提高燃气灶的热效率，请你结合所学知识给她提供一些建议。
【答案】（1）8.4×105J；（2）50％；（3）见解析
【详解】解：（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量
（2）水吸收的热量为
此次实验中燃气灶烧水的效率
（3）提高燃气灶的热效率可以在烧水过程中，给锅加盖，减少水蒸气蒸发带走热量，减少热量损失；使天然气与氧气充分接触，使天然气充分燃烧。
答：（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量8.4×105J；
（2）此次实验中燃气灶烧水的效率50％。
5．（23-24九年级下·江苏盐城·期中）如图所示为某品牌便携式丁烷气炉，其相关参数如表所示。某次在标准大气压下用该燃气炉最大火力将锅内25℃、2kg的水烧开，已知q丁烷=5.0×107 J/kg，C水=4.2×103J/（kg·℃），求：
最大火力 热效率 产品净重 产品毛重
2.5kW 60% 1.5kg 2.0kg
（1）水吸收的热量；
（2）消耗丁烷气体的质量；
（3）加热所需要的时间。
【答案】（1）；（2）21g；（3）420s
【详解】解：（1）在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，所以将水烧开，水的末温是100℃，将2kg、25℃的水烧开需要吸收的热量是
（2）丁烷燃烧放出的热量
完全燃烧丁烷的质量
（3）最大火力时的功率P＝2.5kW，则加热所需要的时间
答：（1）水吸收的热量为；
（2）消耗丁烧气体的质量为21g；
（3）加热所需要的时间是420s。
6．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求：
（1）完全燃烧4.2kg甲醇能放出多少热量？
（2）若4.2kg甲醇完全燃烧释放的热量60%能被水吸收，可以使0.23t初温为20℃的水的温度上升多少℃？
【答案】（1）9.66×107 J；（2）60℃
【详解】解：（1）甲醇完全燃烧放出的热量
（2）水吸收的热量
水的质量
m＝0.23t＝230kg
水升高的温度是
答：（1）甲醇完全燃烧放出的热量为9.66×107 J；
（2）水的温度升高了60℃。
7．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。如图所示是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为1.62×108J，电动机工作时把80%的电能转化为动能后需重新充电；（已知q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求
（1）该汽车以9.6kW的功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力；
（2）该汽车电池充满电后使用，以36km/h的速度在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的路程；
（3）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供动能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油（结果保留一位小数）。
【答案】（1）960N；（2）135km；（3）11.3kg
【详解】解：（1）汽车行驶的速度v=36km/h=10m/s，因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，由
可得，所受平均阻力
（2）由题意知，牵引力做的功W′＝80%E，电池最大容量
汽车在电池充满电的情况下以36km/h最多可行驶的路程
（3）汽车的有用能量W＝1.296×108J，由
可得，燃烧汽油所需能量
由
可得，所需汽油的质量
答：（1）所受平均阻力为960N；
（2）最多可以匀速行驶的路程为135km；
（3）燃油汽车需要燃烧11.3kg的汽油。
8．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。已知水的比热容，天然气的热值q＝3.5×107J/m3。求：
（1）该太阳能热水器的效率；
（2）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
【答案】（1）；（2）
【详解】解：（1）水吸收的热量为
每天获得的太阳能为
则太阳能热水器的效率
（2）天然气完全燃烧放出的热量
由可知，需要完全燃烧天然气的体积
答：（1）太阳能热水器的效率为；
（2）需要的天然气。
9．（23-24九年级上·江苏南京·期中）如图所示，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如下表所示：（燃油的热值q=4.6×107J/kg）
WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 53.5t
最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N
发动机的热效率 40% 发动机的推进效率
（1）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为多少？
（2）在上述过程中发动机的推进效率为多少？
【答案】（1）2.3×1011J；（2）50%
【详解】解：（1）完全燃烧5000kg燃油获得的内能
（2）发动机的热效率为40%，则获得的机械能为
AG600以最大速度满载巡航2h，通过的路程为
由表格内容可知，发动机巡航推力F=4.6×104N，以最大速度满载巡航2h的有用功为
发动机的推进效率为
答：（1）燃油完全燃烧获得的内能是2.3×1011J ；
（2）发动机的推进效率是50%。
10．（23-24九年级上·江苏南通·期中）2023年9月，南通建造的远洋货轮“中远337号”出海试航10min，试航过程中平台以10m/s的速度匀速直线航行，航行过程中牵引力为8×106N。已知平台燃油机动力系统效率为40%，q=4.0×107J/kg。求试航过程中；
（1）货轮牵引力做功的功率P；
（2）克服阻力做的功W；
（3）需要燃烧的燃油质量m。
【答案】（1）8×107W；（2）4.8×1010J；（3)3000kg
【详解】解：（1）货轮牵引力做功的功率为
（2）克服阻力做的功为
W=Fs=fs=8×106N×10m/s×10×60s=4.8×1010J
（3）根据可知，燃料完全燃烧放出的热量为
需要燃烧的燃油质量
答：（1）货轮牵引力做功的功率8×107W；
（2）克服阻力做的功4.8×1010J；
（3）需要燃烧的燃油质量3000kg。
三、科普阅读题
11．（23-24九年级上·江苏南通·期中）阅读短文，回答下列问题：
汽油机
汽油发动机是汽车的动力源，如图甲为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）下列关于汽油机的说法中，正确的是
A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
B．汽油在发动机能燃烧越充分，其热值越大
C．汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大
D．使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率
（2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，此时为 冲程，是通过 方式改变燃料的内能；
（3）某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为4500r/min时，该发动机在1s内做功为 J；在每个做功冲程里，发动机做功为 J（保留一位小数）；
（4）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功后，水蒸气温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），这款内燃机的第六冲程可看作四冲程内燃机的 冲程；
（5）全球汽车保有量迅速增长，截止2023年，全球在用的汽车数量已突破15亿辆。汽车的燃料为汽油，每辆汽车每年耗油2100kg，汽车发动机的效率平均值取30%。如果把发动机的效率提高到35%，则每辆车每年节约 kg汽油。
【答案】 D 压缩 做功 8.5╳104J 566.7J 降低 排气 300
【详解】（1）[1] A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，故A错误；
B．热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量的多少和是否充分燃烧无关，故B错误；
C．汽油机的效率越高是指燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大，而与汽油的热值大小无关，故C错误；
D．燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故D正确。
故选D。
（2）[2]由图乙可知，两气门关闭，活塞向上运动，由此可知此冲程是压缩冲程。
[3]在压缩冲程中，活塞对气体做功，将机械能转化为内能来改变燃料的内能。
（3）[4]由图丙可知，由于发动机的功率与转速是一次函数关系，由数学知识可求得
当发动机的转速为4500r/min时，可求得发动机的功率是
[5]由功率的含义可知，发动机1s内做功8.5×104J；由于发动机的转速是4500r/min，1s发动机转动75周，由于发动机是四缸发动机，每转动半周做功1次，所以发动机1s内做功150次，每个做功冲程时发动机做功
（4）[6]在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率。
[7]一个工作循环最后一个冲程是排气冲程，所以为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。
（5）[8]这些燃料完全燃烧放出的热量
Q放=mq= 2.1×103kg×4.6×107J/kg=9.66×1010J
内燃机效率提高前后，有用功不变，则
Q放η1= Q放′η2
提高效率后，做同样的有用功，汽油完全燃烧放出的热量
消耗汽油的质量
节约汽油的质量
m=m-m'=2100kg-1800kg=300kg
12．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）半潜式钻井平台是一种可在深海开采可燃冰的巨型设备，其工作原理图如下图甲，它由平台、立柱和浮箱组成。半潜式钻井平台在海面上通常有两种工作状态：处于上浮状态时，浮箱有少部分露出水面，以便在海上航行；处于半潜状态时，浮箱整体潜入水面以下一定深度，这样的设计增强了开采作业时整个设备抗风浪的能力。
（1）有报道说“可燃冰体积小，蕴含大量能量”，这句话是指可燃冰具有较高的 ；不计加热过程中的能量损失，的可燃冰完全燃烧放出的热量可以使 的水温度升高；
（2）如图乙所示平台上起重机的钢丝绳正在将一根横放在水平甲板上的粗细均匀钢管从一端吊起；
①把图中的钢管看做一个杠杆，在图乙中画出杠杆所受阻力；
②整根钢管长度为，质量为。钢丝绳拉着钢管的右端上升后，接着又水平移动，不计摩擦力，在整个过程中钢丝绳拉力做了多少功？
【答案】 热值 见解析 46200
【详解】（1）[1]可燃冰为燃料、表示燃料放热能力强弱的物理量为热值，因此可燃冰具有较大的热值。
[2]0.3m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为
则这些热量可知让升高1℃水的质量为
（2）[3]把图中的钢管看做一个杠杆，则钢管的左端为支点，钢管受到的重力为阻力，作图为
[4]如上图，根据杠杆的平衡条件
因为所以
在没有吊起来之前，钢丝绳的拉力做的功为
钢管被吊起以后，其右端上升又上升了27m，该过程中拉力做的功
在整个过程中钢丝绳拉力做的功为
13．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）小刚学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆，而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液，发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率η等于输出轴功率P输出与输入轴功率P输入的比值，即。
（1）小刚爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，此时液力变矩器的η= ，若等红灯时发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中50%被传动液吸收。则等红灯的l0s内，变矩器中2.5kg的传动液将升温 ℃；[]
（2）由于转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动 （选填“升高”或“降低”）转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上力之比为3︰3，输出轴与输入轴转动速度之比为4︰5，则此时变矩器的传动效率为 ；
（3）为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆。而是通过 来实现“柔性连接”，发动机带动 ，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。
【答案】 0 1 降低 液力变矩器 输入轴和泵轮转动
【详解】（1）[1]由题可知，传动效率η等于输出轴功率P输出与输入轴功率P输入的比值，发动机运转着但输出轴停止了转动，说明输入轴功率不为0，输出轴功率为0，所以此时液力变矩器的效率为0。
[2]由题可知，等红灯的l0s内，被传动液吸收的内能为
则变矩器中2.5kg的传动液将升高的温度为
（2）[3]由题可知，功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，在输入功率不变的条件下，当车辆需要更大动力时，就需要降低转动速度。
[4]已知转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，则变矩器的传动效率为
（3）[5][6]阅读材料可知，为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆，而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液，发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。
14．（23-24九年级上·江苏徐州·期中）阅读短文，回答文后问题。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有风力发电机。
风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转生成绿色电力。“海油观澜号”深远海浮式风电平台年发电量将达2.2×107kW·h。（1kW·h=3.6×106J）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① ，② ；
（2）每年的发电量相当于 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q取4.4×107J/kg）；
（3）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图丙）。两种方式相比较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 。
【答案】 机械能/动能 电能 1.8×106kg 吃水深度较浅，适用海域范围较广
【详解】（1）[1][2]物体由于运动而具有的能称为动能，机械能是动能和势能之和。叶片在风的作用下旋转，将风能转化成机械能（或动能），经过发电机转子高速旋转后转化成电能。
（2）[3]每年发电量为
需要天然气的质量为
（3）[4]结合材料和图片可看出，“半潜式”底部有一个三角形浮式基础，与单柱式相比，吃水深度较浅，适用海域范围更广。
15．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）小明学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆。而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液，发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率等于输出轴功率与输入轴功率的比值，即。
（1）小明爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，此时液力变矩器的 。若等红灯时发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中50%被传动液吸收。则等红灯的10s内，变矩器中5kg的传动液将升温 ℃；[]
（2）由于转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动 转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上力之比为，输出轴与输入轴转动速度之比为，则此时变矩器的传动效率为 。
【答案】 0 0.25 降低 80%
【详解】（1）[1][2]小明爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，即此时的输出功率为零，由可知，此时液力变矩器的η＝0；等红灯时由传动液所受的阻力做功为
所以等红灯时传动液吸收的热量为
所以升高的温度为
（2）[3][4]已知转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，即，所以当车辆需要更大动力F时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动降低转动速度v而获得更大的输出动力；此时变矩器的传动效率为
16．（23-24九年级上·江苏扬州·期中）阅读短文，回答问题
气动加热
物体与空气或其他气体做高速的相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程，全称是空气动力加热。高速气流流过物体时，由于气流与物面的强烈摩擦，使边界层内气流温度上升，并对物体加热。在高超声速飞行中，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，是气动加热的主要热源。气动加热会使飞行器结构的刚度下降，强度减弱，并产生热应力、热应变和材料烧灼等现象，同时引起飞行器内部温度升高，使舱内工作环境恶化。这种因气动加热造成的飞行器结构在设计和材料制造工艺上的困难，被称为“热障”。因此，气动加热是超声速流动和高超声速流动研究和飞行器热防护设计中必须考虑的问题。
（1）一般认为飞行器在 的相对运动中会出现“热障”问题，主要是因为这时的温度已经开始影响飞行器的结构；
（2）当战斗机的飞行速度达到高音速时，气流与飞机强烈摩擦，使边界层内气流温度上升，从而使飞机头部温度升高，飞机的 能增加；当战斗机的飞行速度达到超音速时，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，通过 的方式对战斗机加热；
（3）嫦娥五号返回器返回地球时，速度接近11.2km/h（9倍音速），前端温度可达10000℃，它的主要热源是 。
【答案】 高超声速 内 热传递 飞行器周围受剧烈压缩的气体
【详解】（1）[1]飞行器在大气层中运动时，由于与空气摩擦会产生大量的热，此时将机械能转化为内能，使飞船温度上升，故一般认为飞行器在高超声速的相对运动中会出现“热障”问题。
（2）[2]当战斗机的飞行速度达到高音速时，气流与飞机强烈摩擦，将机械能转化为内能，飞机的内能增加。
[3]当战斗机的飞行速度达到高音速时，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，高于战斗机的温度，热量从高温物体转移到低温度，故是通过热传递的方式对战斗机加热。
（3）[4]在高超声速飞行中，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，周围空气将热量传给飞船。故它的主要热源是飞行器周围受剧烈压缩的气体。
17．（23-24九年级上·江苏南通·期中）阅读短文，回答问题：
科技助力绿色冬奥
北京2022年冬奥会秉承“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念的具体体现，是氢能源应用的缩影。
冬奥会上“氢燃料电池汽车”是一道亮丽的风景线，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电推动汽车。氢燃料动力的燃料电池释放出能量的60%给汽车提供动力。这种汽车以100km/h的速度行驶时，耗氢4.2kg/100km。
北京冬奥会火炬“飞扬”，由碳纤维制成轻而牢固。手持火炬内部空间狭小，它采用的氢作为燃料，研发团队用高压将12g氢气压缩进氢气瓶，燃烧时减压阀将瓶内氢气从4.2×107Pa减至近标准大气压，且能保持稳定流量。
[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]
（1）关于“氢燃料电池汽车”，下列说法错误的是 ；
A．行驶过程中轮胎发热，其内能一定增大
B．方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力
C．使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力
D．汽车遇到紧急情况刹车时，人会向前倾倒
（2）研究人员对“氢燃料电池汽车”以最高车速测试时，氢燃料电池发电推动汽车将 能转化为电能后再转化为 能。当汽车以100km/h行驶时，汽车克服阻力做功的功率为 W；
（3）如表为0℃时1kg氢气的体积与气压的关系。
气压p/×106Pa 10 20 30 40 50
体积V/×103mL 112.0 56 37.3 28.0 22.4
根据表格，你能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成 关系（选填“正比”或“反比”）；若冬奥火炬“飞扬”储存温度为0℃的12g氢气，氢气瓶的容积为 mL；（在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比）
（4）火炬“飞扬”某次试用400s，匀速喷出的氢气完全燃烧能使3kg的水温升高40℃，则水吸收的热量为 J；减压阀喷口的横截面积为0.5×10﹣4m2，氢气经喷口时喷出的速度为5m/s，喷出的氢气密度为0.09kg/m3，则400s内燃烧氢气的质量 kg，加热水的效率为 %。
【答案】 C 化学 机械 9.8×104 反比 320.4 5.04×105 9×10﹣3 40
【详解】（1）[1]A．行驶过程中地面对轮胎的摩擦力对轮胎做功使轮胎发热，轮胎的内能一定增大，故A正确，A不符合题意；
B．在压力不变时，使接触面变粗糙可以增大摩擦力，方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力，故B正确，B不符合题意；
C．使轮胎形变的力是地面对轮胎的压力，故C错误，C符合题意；
D．刹车前，汽车和乘客共同以较大的速度向前行驶，当突然刹车时，人的下半身由于阻力作用突然减慢速度，而上半身由于惯性还要保持原来较大的速度向前运动，因此车上的人会向前倾倒，故D正确，D不符合题意。
故选C。
（2）[2][3]氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电是化学能转化为电能，电动机推动汽车是电能转化为机械能。
[4]消耗氢燃料产生的热量
有用功
汽车行驶100km的时间
功率
（3）[5]由表格数据可知，0℃时1kg氢气的体积与气压的乘积
为定值，所以能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成反比关系。
[6]瓶内气压为4.2×107Pa，温度为0℃时1kg氢气的体积和气压的关系
解得
在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比，0℃的12g氢气在氢气瓶内的体积即氢气瓶的容积
（4）[7]3kg的水温升高40℃吸收的热量
[8]400s内喷出的氢气的体积
400s内内喷出的氢气的质量
[9]消耗氢燃料产生的热量
则加热水的效率为
18．（23-24九年级上·江苏扬州·期中）阅读短文，回答问题
我国自主研制生产的一种混合动力环保汽车，该汽车使用的动力系统中包括高效的电动机、发电机和蓄电池，具有省油、能量利用率高等特点；可以用蓄电池或内燃机单独驱动车辆前进，也可以用蓄电池和内燃机共同驱动车辆前进。在某次水平道路测试中，该车匀速行驶200km，共消耗汽油10L。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量驱动车辆前进，又向蓄电池充电。
（1）汽车在上坡时，将挡位换成低速挡，以减小行驶的速度，这样做的目的是 。
A．安全
B．省油
C．增大爬坡的牵引力
D．减小摩擦
（2）当汽车车轮通过一石块时，可将石块与车轮的接触点看作是支点，如图乙所示，F1为车轮受到的推力，F2为阻力。分析可知，石块高度越高（不高于车轮半径），需要的推力 （越大/越小）。
（3）在水平道路匀速行驶测试中，若平均阻力为300N且该车内燃机的效率为30%，则汽车牵引力所做的功为 J，汽油完全燃烧放出的热量为 J，此过程最终使蓄电池增加 J的能量。（忽略蓄电池和电动机的能量损失，ρ汽油＝0.7×103kg/m3，q汽油＝4.6×107J/kg）
【答案】 C 越大 6×107 3.22×108 3.66×107
【详解】（1）[1]由
变形可得可知，汽车的最大功率一定时，减小行驶速度，可以获得更大的牵引力，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（2）[2]车轮通过石块时，支点为车轮与石块的接触处（下图中的O点），从支点O向阻力F2、动力F1的作用线作垂线，支点O到垂足的距离为相应的力臂L2、L1，如图所示
由图可知，石块高度越高（不高于车轮半径），动力臂L1越小、阻力臂L2越大，阻力F2不变，
由杠杆平衡条件的变形式可知，F1越大，即所需推力越大。
（3）[3]由题可知，汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小是相等的，则汽车测试时受到的牵引力
汽车牵引力做的功
[4]消耗汽油的体积
由可知，汽车消耗汽油的质量
汽油完全燃烧放出的热量
[5]由可得，内燃机输出的有用能量
最终蓄电池增加的能量
19．（23-24九年级上·江苏盐城·期中）阅读短文，回答下列问题：
喷气发动机
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。广泛用作飞行器的动力装置。
如图甲为涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更大的推进力。
如图乙为火箭发动机的工作原理图，火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂，而涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气，所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机。
2019年3月24日，由中国航天科技集团有限公司六院研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器—涡轮泵联动试验取得圆满成功（如图丙），标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。
2019年10月5日02时51分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。
（1）喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为 ，来提供动力；
（2） （选填“涡轮喷气”或“火箭”）发动机不能在大气层外工作；
（3）长征四号丙运载火箭使用的燃料主要是液态氢，随着液态氢的不断消耗，其热值将 ；
A．减小
B．不变
C．增大
D．都有可能
（4）假设我国500吨级重型运载火箭某次发射平均推力约为8×106牛，将起飞质量5000多吨的火箭在100秒的时间内推到约6×104米的高度，同时最大速度达到3千米/秒。则火箭发动机推力的平均功率约为 W；
（5）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，图中能大致反应燃气温度随时间而变化的是 。
【答案】 机械能 涡轮喷气 B 4.8×109 C
【详解】（1）[1]由题意知，喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机，广泛用作飞行器的动力装置，因此，喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
（2）[2]由题意知，涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作，不能在大气层外工作。
（3）[3]热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量等无关，故随着液态氢的不断消耗，其热值将不变。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（4）[4]推力做功为
W=Fs=8×106N×6×104m=4.8×1011J
推力的平均功率约为
（5）[5]从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，燃气的内能变小，燃气温度降低，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
20．（23-24九年级上·江苏盐城·期中）阅读短文，回答问题。
神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆
北京时间2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。现场医监医保人员确认，航天员翟志刚、王亚平、叶光富身体状态良好，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。
神舟十三号本次返回地球，使用了黑科技——快速返回技术。载人飞船从脱离太空站到返回地球只用了8小时，比神舟十二号飞船返回的时间缩短了20小时。那么神舟十三号有什么特别之处呢？其实要想快速返回，最重要的就是让飞船在一定程度上尽快减速着陆，这就需要推进舱的动力足够大，除此之外还有一个比较重要的就是推进舱的点火速度要快。这两个问题解决了，飞船的返回时间就可以大大缩短。
神舟十三号在太空中的外形结构如图所示，由轨道舱与返回舱（可载人）以及推进舱所组成。轨道舱可以与太空站相连，返回舱与推进舱相连。
神舟十三号飞船与太空站分离后，先围绕地球5圈做近似的圆周运动，调整运动状态。9时06分，飞船在距离地面约145km处，收到从北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令，神舟十三号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离（轨道舱自行穿越大气层而销毁）；然后飞船穿越大气层不断减速，于09时30分，在距离地面约10km时，飞船制动发动机点火，返回舱与推进舱分离；再接着返回舱开始做直线运动，通过大气的摩擦、降落伞以及各种减速科技让飞船不断减速；最后飞船下降到距离地面1m时，4台反推发动机同时点火，向地面方向喷出高温燃气，使飞船获得一个竖直向上的阻力，飞船再一次减速，返回舱最终成功匀速着陆。
（1）神舟十三号在绕地球做圆周运动过程中，返回舱相对轨道舱是 的（选填“运动”或“静止”）；飞船受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用；
（2）返回舱进入地球大气层与大气剧烈摩擦，通过 方式增加了返回舱表面的内能，该过程与内燃机的冲程能量转化相同；
（3）距地面10km至着陆的过程中，返回舱的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）；
（4）在太空站内，下列说法错误的是 ；
A．可以利用天平测量物体的质量
B．飞船舱内气压大于外界气压
C．可以用弹簧做成的拉力器锻炼身体
D．探究乒乓球是否受到浮力的实验中，发现乒乓球可以静止于水中任意位置
（5）神舟十三号返回舱在预定区域安全降落。从返回舱距地面10km做直线运动开始计时到成功匀速着陆，返回舱的动能与其下降高度的关系图像中，大致正确的是 。
A．B．C．D．
【答案】 静止 非平衡力 做功 不守恒 A A
【详解】（1）[1]神舟十三号在绕地球做圆周运动过程中，返回舱相对轨道舱的位置没有发生改变，所以是静止的。
[2]由于飞船运动的方向不断改变，即处于非平衡状态，所以飞船受到非平衡力的作用。
（2）[3]返回舱进入地球大气层与大气剧烈摩擦，这是通过做功的方式增加了返回舱表面的内能，即机械能转化为内能，该过程与内燃机的做功冲程相同。
（3）[4]距地面10km至着陆的过程中，飞船克服空气的摩擦力做功，使部分机械能转化为内能，所以飞船的机械能减少，故距地面10km至着陆的过程中，返回舱的机械能不守恒。
（4）[5]A．太空站内物体处于“失重”状态，无法利用天平测量物体的质量，故A错误，符合题意；
B．太空中舱外气压为零，舱内气压与地球表面的大气压相当，因此，飞船舱内气压大于外界气压，故B正确，不符合题意；
C．太空站内物体处于“失重”状态，但不影响弹力的存在，因此，可以用弹簧做成的拉力器锻炼身体，故C正确，不符合题意；
D．探究乒乓球是否受到浮力的实验中，由于水和乒乓球都处于“失重”状态，因此，会发现乒乓球可以静止于水中任意位置，故D正确，不符合题意。
故选A。
（5）[6]回舱减速下降的过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小，后来做匀速运动，所以动能不变，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页九上物理期中复习 第12章《机械能和内能》 计算题10题+科普阅读题10题（江苏专用）
一、计算物体温度变化时的吸放热
1．（23-24九年级上·江苏常州·期中）如图所示的太阳能热水器，它的水箱储水质量为120kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1秒钟内得到的太阳辐射能量约为1400J，如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h。求：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？
（2）太阳辐射的能量E为多少？
（3）热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是4.2×103J/(kg℃)]
2．（23-24九年级上·江苏镇江·期中）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有500g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2℃。忽略水的蒸发。
（1）该过程水吸收的热量是多少？
（2）若已知照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？
3．（23-24九年级上·江苏连云港·期中）小明在研究“物质的吸热本领大小”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子和水的温度随加热时间变化的图像如图所示。（已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），牛奶的比热容为2.5×103J/（kg·℃），不计热量损失），请问：
（1）哪个图是沙子吸热升温的图像？
（2）加热2min时，水吸收了多少热量？
（3）吃早饭时，小明用热水加热质量为250g的袋装牛奶，为了使这袋牛奶的温度由12℃升高到42℃，小明至少要用60℃的热水多少千克？
二、热值的公式及相关计算
4．（23-24九年级上·江苏宿迁·期中）今年上初三的小雨同学对物理非常感兴趣，在学习了效率相关知识后她想测量家用燃气灶效率，上周末她和爸爸在家对燃气灶烧水的效率展开研究。通过测量发现：将2kg的水，从25℃加热到75℃的过程中，消耗天燃气0.01m3，已知天然气的热值为，求：
（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）此次实验中燃气灶烧水的效率；
（3）实验后爸爸提出，高效燃气灶不仅可以节约燃料，还可以减少气体排放，有利于环境保护。小雨想通过技术改进来提高燃气灶的热效率，请你结合所学知识给她提供一些建议。
5．（23-24九年级下·江苏盐城·期中）如图所示为某品牌便携式丁烷气炉，其相关参数如表所示。某次在标准大气压下用该燃气炉最大火力将锅内25℃、2kg的水烧开，已知q丁烷=5.0×107 J/kg，C水=4.2×103J/（kg·℃），求：
最大火力 热效率 产品净重 产品毛重
2.5kW 60% 1.5kg 2.0kg
（1）水吸收的热量；
（2）消耗丁烷气体的质量；
（3）加热所需要的时间。
6．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求：
（1）完全燃烧4.2kg甲醇能放出多少热量？
（2）若4.2kg甲醇完全燃烧释放的热量60%能被水吸收，可以使0.23t初温为20℃的水的温度上升多少℃？
7．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。如图所示是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为1.62×108J，电动机工作时把80%的电能转化为动能后需重新充电；（已知q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求
（1）该汽车以9.6kW的功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力；
（2）该汽车电池充满电后使用，以36km/h的速度在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的路程；
（3）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供动能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油（结果保留一位小数）。
8．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。已知水的比热容，天然气的热值q＝3.5×107J/m3。求：
（1）该太阳能热水器的效率；
（2）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
9．（23-24九年级上·江苏南京·期中）如图所示，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如下表所示：（燃油的热值q=4.6×107J/kg）
WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 53.5t
最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N
发动机的热效率 40% 发动机的推进效率
（1）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为多少？
（2）在上述过程中发动机的推进效率为多少？
10．（23-24九年级上·江苏南通·期中）2023年9月，南通建造的远洋货轮“中远337号”出海试航10min，试航过程中平台以10m/s的速度匀速直线航行，航行过程中牵引力为8×106N。已知平台燃油机动力系统效率为40%，q=4.0×107J/kg。求试航过程中；
（1）货轮牵引力做功的功率P；
（2）克服阻力做的功W；
（3）需要燃烧的燃油质量m。
三、科普阅读题
11．（23-24九年级上·江苏南通·期中）阅读短文，回答下列问题：
汽油机
汽油发动机是汽车的动力源，如图甲为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）下列关于汽油机的说法中，正确的是
A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
B．汽油在发动机能燃烧越充分，其热值越大
C．汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大
D．使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率
（2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，此时为 冲程，是通过 方式改变燃料的内能；
（3）某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为4500r/min时，该发动机在1s内做功为 J；在每个做功冲程里，发动机做功为 J（保留一位小数）；
（4）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功后，水蒸气温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），这款内燃机的第六冲程可看作四冲程内燃机的 冲程；
（5）全球汽车保有量迅速增长，截止2023年，全球在用的汽车数量已突破15亿辆。汽车的燃料为汽油，每辆汽车每年耗油2100kg，汽车发动机的效率平均值取30%。如果把发动机的效率提高到35%，则每辆车每年节约 kg汽油。
12．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）半潜式钻井平台是一种可在深海开采可燃冰的巨型设备，其工作原理图如下图甲，它由平台、立柱和浮箱组成。半潜式钻井平台在海面上通常有两种工作状态：处于上浮状态时，浮箱有少部分露出水面，以便在海上航行；处于半潜状态时，浮箱整体潜入水面以下一定深度，这样的设计增强了开采作业时整个设备抗风浪的能力。
（1）有报道说“可燃冰体积小，蕴含大量能量”，这句话是指可燃冰具有较高的 ；不计加热过程中的能量损失，的可燃冰完全燃烧放出的热量可以使 的水温度升高；
（2）如图乙所示平台上起重机的钢丝绳正在将一根横放在水平甲板上的粗细均匀钢管从一端吊起；
①把图中的钢管看做一个杠杆，在图乙中画出杠杆所受阻力；
②整根钢管长度为，质量为。钢丝绳拉着钢管的右端上升后，接着又水平移动，不计摩擦力，在整个过程中钢丝绳拉力做了多少功？
13．（23-24九年级上·江苏淮安·期中）小刚学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆，而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液，发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率η等于输出轴功率P输出与输入轴功率P输入的比值，即。
（1）小刚爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，此时液力变矩器的η= ，若等红灯时发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中50%被传动液吸收。则等红灯的l0s内，变矩器中2.5kg的传动液将升温 ℃；[]
（2）由于转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动 （选填“升高”或“降低”）转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上力之比为3︰3，输出轴与输入轴转动速度之比为4︰5，则此时变矩器的传动效率为 ；
（3）为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆。而是通过 来实现“柔性连接”，发动机带动 ，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。
14．（23-24九年级上·江苏徐州·期中）阅读短文，回答文后问题。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有风力发电机。
风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转生成绿色电力。“海油观澜号”深远海浮式风电平台年发电量将达2.2×107kW·h。（1kW·h=3.6×106J）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① ，② ；
（2）每年的发电量相当于 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q取4.4×107J/kg）；
（3）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图丙）。两种方式相比较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 。
15．（23-24九年级上·江苏无锡·期中）小明学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，其发动机并不直接将动力输给车辆。而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液，发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率等于输出轴功率与输入轴功率的比值，即。
（1）小明爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，此时液力变矩器的 。若等红灯时发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中50%被传动液吸收。则等红灯的10s内，变矩器中5kg的传动液将升温 ℃；[]
（2）由于转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动 转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上力之比为，输出轴与输入轴转动速度之比为，则此时变矩器的传动效率为 。
16．（23-24九年级上·江苏扬州·期中）阅读短文，回答问题
气动加热
物体与空气或其他气体做高速的相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程，全称是空气动力加热。高速气流流过物体时，由于气流与物面的强烈摩擦，使边界层内气流温度上升，并对物体加热。在高超声速飞行中，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，是气动加热的主要热源。气动加热会使飞行器结构的刚度下降，强度减弱，并产生热应力、热应变和材料烧灼等现象，同时引起飞行器内部温度升高，使舱内工作环境恶化。这种因气动加热造成的飞行器结构在设计和材料制造工艺上的困难，被称为“热障”。因此，气动加热是超声速流动和高超声速流动研究和飞行器热防护设计中必须考虑的问题。
（1）一般认为飞行器在 的相对运动中会出现“热障”问题，主要是因为这时的温度已经开始影响飞行器的结构；
（2）当战斗机的飞行速度达到高音速时，气流与飞机强烈摩擦，使边界层内气流温度上升，从而使飞机头部温度升高，飞机的 能增加；当战斗机的飞行速度达到超音速时，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，通过 的方式对战斗机加热；
（3）嫦娥五号返回器返回地球时，速度接近11.2km/h（9倍音速），前端温度可达10000℃，它的主要热源是 。
17．（23-24九年级上·江苏南通·期中）阅读短文，回答问题：
科技助力绿色冬奥
北京2022年冬奥会秉承“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念的具体体现，是氢能源应用的缩影。
冬奥会上“氢燃料电池汽车”是一道亮丽的风景线，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电推动汽车。氢燃料动力的燃料电池释放出能量的60%给汽车提供动力。这种汽车以100km/h的速度行驶时，耗氢4.2kg/100km。
北京冬奥会火炬“飞扬”，由碳纤维制成轻而牢固。手持火炬内部空间狭小，它采用的氢作为燃料，研发团队用高压将12g氢气压缩进氢气瓶，燃烧时减压阀将瓶内氢气从4.2×107Pa减至近标准大气压，且能保持稳定流量。
[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]
（1）关于“氢燃料电池汽车”，下列说法错误的是 ；
A．行驶过程中轮胎发热，其内能一定增大
B．方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力
C．使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力
D．汽车遇到紧急情况刹车时，人会向前倾倒
（2）研究人员对“氢燃料电池汽车”以最高车速测试时，氢燃料电池发电推动汽车将 能转化为电能后再转化为 能。当汽车以100km/h行驶时，汽车克服阻力做功的功率为 W；
（3）如表为0℃时1kg氢气的体积与气压的关系。
气压p/×106Pa 10 20 30 40 50
体积V/×103mL 112.0 56 37.3 28.0 22.4
根据表格，你能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成 关系（选填“正比”或“反比”）；若冬奥火炬“飞扬”储存温度为0℃的12g氢气，氢气瓶的容积为 mL；（在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比）
（4）火炬“飞扬”某次试用400s，匀速喷出的氢气完全燃烧能使3kg的水温升高40℃，则水吸收的热量为 J；减压阀喷口的横截面积为0.5×10﹣4m2，氢气经喷口时喷出的速度为5m/s，喷出的氢气密度为0.09kg/m3，则400s内燃烧氢气的质量 kg，加热水的效率为 %。
18．（23-24九年级上·江苏扬州·期中）阅读短文，回答问题
我国自主研制生产的一种混合动力环保汽车，该汽车使用的动力系统中包括高效的电动机、发电机和蓄电池，具有省油、能量利用率高等特点；可以用蓄电池或内燃机单独驱动车辆前进，也可以用蓄电池和内燃机共同驱动车辆前进。在某次水平道路测试中，该车匀速行驶200km，共消耗汽油10L。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量驱动车辆前进，又向蓄电池充电。
（1）汽车在上坡时，将挡位换成低速挡，以减小行驶的速度，这样做的目的是 。
A．安全
B．省油
C．增大爬坡的牵引力
D．减小摩擦
（2）当汽车车轮通过一石块时，可将石块与车轮的接触点看作是支点，如图乙所示，F1为车轮受到的推力，F2为阻力。分析可知，石块高度越高（不高于车轮半径），需要的推力 （越大/越小）。
（3）在水平道路匀速行驶测试中，若平均阻力为300N且该车内燃机的效率为30%，则汽车牵引力所做的功为 J，汽油完全燃烧放出的热量为 J，此过程最终使蓄电池增加 J的能量。（忽略蓄电池和电动机的能量损失，ρ汽油＝0.7×103kg/m3，q汽油＝4.6×107J/kg）
19．（23-24九年级上·江苏盐城·期中）阅读短文，回答下列问题：
喷气发动机
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。广泛用作飞行器的动力装置。
如图甲为涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更大的推进力。
如图乙为火箭发动机的工作原理图，火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂，而涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气，所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机。
2019年3月24日，由中国航天科技集团有限公司六院研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器—涡轮泵联动试验取得圆满成功（如图丙），标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。
2019年10月5日02时51分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。
（1）喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为 ，来提供动力；
（2） （选填“涡轮喷气”或“火箭”）发动机不能在大气层外工作；
（3）长征四号丙运载火箭使用的燃料主要是液态氢，随着液态氢的不断消耗，其热值将 ；
A．减小
B．不变
C．增大
D．都有可能
（4）假设我国500吨级重型运载火箭某次发射平均推力约为8×106牛，将起飞质量5000多吨的火箭在100秒的时间内推到约6×104米的高度，同时最大速度达到3千米/秒。则火箭发动机推力的平均功率约为 W；
（5）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，图中能大致反应燃气温度随时间而变化的是 。
20．（23-24九年级上·江苏盐城·期中）阅读短文，回答问题。
神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆
北京时间2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。现场医监医保人员确认，航天员翟志刚、王亚平、叶光富身体状态良好，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。
神舟十三号本次返回地球，使用了黑科技——快速返回技术。载人飞船从脱离太空站到返回地球只用了8小时，比神舟十二号飞船返回的时间缩短了20小时。那么神舟十三号有什么特别之处呢？其实要想快速返回，最重要的就是让飞船在一定程度上尽快减速着陆，这就需要推进舱的动力足够大，除此之外还有一个比较重要的就是推进舱的点火速度要快。这两个问题解决了，飞船的返回时间就可以大大缩短。
神舟十三号在太空中的外形结构如图所示，由轨道舱与返回舱（可载人）以及推进舱所组成。轨道舱可以与太空站相连，返回舱与推进舱相连。
神舟十三号飞船与太空站分离后，先围绕地球5圈做近似的圆周运动，调整运动状态。9时06分，飞船在距离地面约145km处，收到从北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令，神舟十三号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离（轨道舱自行穿越大气层而销毁）；然后飞船穿越大气层不断减速，于09时30分，在距离地面约10km时，飞船制动发动机点火，返回舱与推进舱分离；再接着返回舱开始做直线运动，通过大气的摩擦、降落伞以及各种减速科技让飞船不断减速；最后飞船下降到距离地面1m时，4台反推发动机同时点火，向地面方向喷出高温燃气，使飞船获得一个竖直向上的阻力，飞船再一次减速，返回舱最终成功匀速着陆。
（1）神舟十三号在绕地球做圆周运动过程中，返回舱相对轨道舱是 的（选填“运动”或“静止”）；飞船受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用；
（2）返回舱进入地球大气层与大气剧烈摩擦，通过 方式增加了返回舱表面的内能，该过程与内燃机的冲程能量转化相同；
（3）距地面10km至着陆的过程中，返回舱的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）；
（4）在太空站内，下列说法错误的是 ；
A．可以利用天平测量物体的质量
B．飞船舱内气压大于外界气压
C．可以用弹簧做成的拉力器锻炼身体
D．探究乒乓球是否受到浮力的实验中，发现乒乓球可以静止于水中任意位置
（5）神舟十三号返回舱在预定区域安全降落。从返回舱距地面10km做直线运动开始计时到成功匀速着陆，返回舱的动能与其下降高度的关系图像中，大致正确的是 。
A．B．C．D．
试卷第1页，共3页
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