第十四章内能的利用（含解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第十四章内能的利用
一、单选题：本大题共9小题，共18分。
1.如图所示为四冲程内燃机工作示意图，这四个冲程中活塞和曲轴的位置，进气门、排气门的开闭情况有误的是( )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
2.下列属于机械能转化为内能的实例的是( )
A. 陨石坠入大气层剧烈燃烧 B. 运载“神舟”飞船的火箭点火升空
C. 操场边的石凳被晒得发烫 D. 汽车汽缸内的燃气推动活塞运动
3.热机的效率是热机性能的重要指标，提高热机效率有利于节约能源，减少污染。下列有关热机效率的说法中正确的是( )
A. 蒸汽机的效率高于 B. 柴油机的效率高于
C. 汽油机的效率高于 D. 内燃机的效率高于蒸汽机
4.下列有关说法正确的是( )
A. 压缩冲程中柴油机气缸里的气体内能减小
B. 物体吸收热量后，内能增大，温度一定升高
C. 搓手时感到暖和是因为产生了热量
D. 给手机充电时是将电能转化为化学能
5.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是( )
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零 B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧情况无关 D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
6.以下机械不属于热机的是( )
A. 蒸汽机 B. 火箭 C. 洗衣机 D. 汽油机
7.下列关于能量转化、转移现象的说法，错误的是( )
A. 植物进行光合作用时，光能转化为化学能 B. 酒精燃烧时，机械能转化为内能
C. 电动机工作时，电能主要转化为机械能 D. 用热水袋取暖，内能发生了转移
8.关于热机效率，下列说法正确的是( )
A. 热机做的有用功多，效率一定高
B. 热机使用的燃料热值越大，它的效率越高
C. 热机在单位时间内耗费的燃料少，效率一定高
D. 减少热机运转过程中的能量损失可以提高热机的效率
9.下图中，内能转化为机械能的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题：本大题共7小题，共14分。
10.内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的__________冲程，该冲程的能量转化是将__________能转化为__________能。汽车发动机用水来冷却，是利用了水的__________大的特点。
11.用天然气灶烧水的过程是通过__________的方式改变水的内能。在标准大气压下，将5kg初温为的水烧开，需吸收热量__________J。若这些热量由酒精燃烧提供，需要完全燃烧__________ g酒精。[水的比热容，酒精的热值
12.“摩擦生热”的实质是________能转化为________能；而“燃烧”过程的实质是燃料的________能转化为________能，也就是通常所说的“燃料燃烧________选填“吸收”或“放出”热量”。
13.图是四冲程内燃机工作循环中的________冲程，若此内燃机1 s内对外做功20次，则飞轮转速是________。
14.用煤气灶把初温为，质量为2kg的水加热到，水吸收的热量为______ J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧______ kg的煤气。事实上，将这壶水加热到需要的煤气质量更______。[水的比热容为，煤气的热值为
15.如图所示，在内燃机中燃料不能完全燃烧。若燃料完全燃烧释放的能量用字母E表示，对外做有用功的能量用表示，则热机的效率可表示为________________。
16.如图所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，说明小球在弹跳的过程中，机械能________了，这是因为小球在弹跳过程中要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为________能。
三、实验探究题：本大题共3小题，共18分。
17.小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q，图中A为穿有小木根的容器内装有水，B为下部开了许多通气孔的罩子。
除了图中的实验器材，还需要的测量工具是__________和__________。
小华设计的测量数据如下，其中多余的是__________。
A.测出容器中水的质量
B.测出容器中水升高的温度
C.测出蜡烛燃烧的质量
D.测出蜡烛燃烧的时间t
蜡的热值q的表达式为__________用测量量和已知量的符号表达。
小华通过本实验测出的热值会比真实值偏__________，造成这一偏差的原因是__________写出一点。
18.老师用图所示实验装置加热试管使水沸腾时，发现试管上方的小风车开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
图实验中内能转化为___________。
图实验中能量转化方式与图中汽油机的___________选填“甲”“乙”“丙”或“丁”冲程相同。
19.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
比较不同燃料的热值，应选择___________两图进行实验，实验时要观察______________________来比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择___________两图进行实验，实验通过______________________反映物质吸热的多少。
比较不同物质的比热容，选用合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量___________选填“大于”或“小于”液体b吸收的热量。
若图甲烧杯中为50 mL的水，10 g酒精完全燃烧后水温升高了，若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是___________。
小红同学用同样的装置进行实验，发现在燃料燃尽之前水就沸腾了，无法比较出两种燃料的热值。为避免出现小红同学实验的情况，请提出一条改进建议：____________________________________________________________________________。
四、计算题：本大题共2小题，共16分。
20.如图所示，重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2 kg、初温为的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容视为水的比热容求：
鱼汤所吸收的热量为多少？
若鹅卵石放出的热量全部被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要多少天然气？
21.某学校需要把1000 kg的水从加热到，求：
这些水吸收的热量。
若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少立方米的天然气。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，根据图中曲轴的位置可知，活塞向下运动，故A正确；压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞应该向上运动，根据图中曲轴的位置可知，此时活塞向下运动，故B错误；做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动，故C正确；排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，故D正确。本题选错误的，故选B。
2.【答案】A
【解析】1改变内能的方式有两种，做功和热传递．2摩擦生热是机械能转化为内能．3在做功冲程中，燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能．4火箭升天是内能转化为机械能
A.陨石坠入地球大气层成为流星，是陨石和空气摩擦生热的过程，是机械能转化为内能的过程．符合题意
B.点燃的火箭飞向太空，燃料燃烧放出的内能转化为机械能．不符合题意
C.石凳被晒得发烫，是内能的一种转移．不符合题意．不符合题意
D.内燃机的活塞在燃气推动下运动，将内能转化为机械能
3.【答案】D
【解析】解：A、在热机中，蒸汽机的效率最低，一般在左右，故A错误；
B、柴油机的效率一般在左右，达不到，故B错误；
C、汽油机的效率一般在左右，达不到，故C错误；
D、内燃机包括汽油机、柴油机等，内燃机的效率普遍高于蒸汽机，故D正确。
故选：D。
热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。根据对汽油机、柴油机、蒸汽机效率的了解可做出判断。
本题主要考查了对热机的效率的认识，了解汽油机、柴油机、蒸汽机的效率是正确判断的关键。
4.【答案】D
【解析】解：A、压缩冲程中，机械能转化为内能，柴油机气缸里的气体内能增大，故A错误；
B、物体吸收热量后，内能增大，但温度不一定升高，如晶体在熔化时，吸收热量，温度不变，故B错误；
C、搓手时感到暖和，这是克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，但并不是产生了热量，热量只能说吸收或放出热量，故C错误；
D、给手机充电时是将电能转化为化学能储存起来，故D正确。
故选：D。
在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；
内能的大小跟物质的质量、温度、状态有关；
改变物体内能有做功和热传递两种方式，做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程；
根据充电时能量的转化分析解答。
此题考查的知识点比较多，有热机的工作过程、内能、温度、热量的关系、能量的转化等知识，要求学生掌握知识点要全面，能够灵活运用物理知识来分析问题。
5.【答案】C
【解析】【分析】
某种燃料完全燃烧放出的热量和质量的比值叫热值；热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；
根据分析燃料燃烧放出热量多少的影响因素。
本题主要考查的是学生对燃料热值是燃料特性的理解和掌握，常见题目。
【解答】
热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，与燃料是否完全燃烧无关，与产生的热量无关，故AB错误、C正确；
由可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。
6.【答案】C
【解析】解：洗衣机是利用电能来获得动力，不符合热机的特点；火箭、汽油机和蒸汽机都是把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点。
故选：C。
热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化即可正确解题。
本题主要考查了对热机的理解，是一道容易出错的题目。
7.【答案】B
【解析】解：A、植物进行光合作用，是将光能转化为化学能储存在植物体内，故A正确；
B、酒精具有化学能，燃烧时将化学能转化为内能，故B错误；
C、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，其工作时消耗电能转化为机械能，故C正确；
D、用热水袋取暖，是内能发生了转移，是通过热传递来改变物体的内能，故D正确。
故选：B。
自然界中存在不同形式的能量，各种能量可以相互转化或转移，人们利用能量的过程就是能量的转化和转移的过程。判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
本题考查了生活中能量的转化和转移的实例，属基础题，难度不大。
8.【答案】D
【解析】解：A、只有在燃料完全燃烧放出的热量一定时，有用功越多，效率才一定高，不知道燃料燃烧放热的情况下，有用功多，效率不一定高，故A错误；
B、热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，与燃料热值的大小无关，故B错误；
C、热机单位时间内耗费的燃料少，但不知道其做的有用功的多少，无法判断其效率的高低，故C错误；
D、燃料完全燃烧放出的热量一定时，减少热机运转过程中的能量损失，则有用功就会变多，因此有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值就会变大，即热机效率会提高，故D正确。
故选：D。
热机效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，比值越大，效率越高。
本题考查了学生对热机效率的理解，属于基础题，难度不大，只需要熟练掌握相关的基础知识。
9.【答案】B
【解析】
A 压缩冲程，机械能转化为内能，A错误
B 用酒精灯加热试管底部，水蒸气将木塞推出去，水蒸气的内能转化为木塞的机械能， B正确
C 从滑梯上滑下，臀部会有灼热感，是机械能转化为内能， C错误
D 电热水壶烧水，是电能转化为内能， D错误
10.【答案】做功 内 机械 比热容
【解析】由图可知，两个气门都关闭，活塞下行，为做功冲程;此过程中，内能转化为机械能;汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容大，这是通过热传递的方式改变内能的。
11.【答案】热传递 56
【解析】用天然气灶烧水，是将天然气燃烧放出的热量传递给水，因此是通过热传递的方式改变水的内能;标准大气压下沸水的温度是，则将水烧开吸收的热量由题可知酒精完全燃烧放出的热量，由可知需要完全燃烧酒精的质量。
12.【答案】机械 内 化学 内 放出
【解析】解：摩擦生热，该过程中消耗机械能，产生内能，所以其实质是机械能转化为内能；
燃料是指在燃烧时能够提供能量的物质，燃料的燃烧是一种化学变化；燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，也就是通常所说的放出热量。
故答案为：机械；内；化学；内；放出。
①改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，摩擦生热属于做功改变物体内能，机械能转化为内能；
②根据燃料的燃烧和燃料进行的化学变化以及能量之间的转化进行分析解答。
本题考查了燃料的燃烧和能量的转化的知识点，相对比较简单，属于基础题。
13.【答案】做功；2400
【解析】【分析】
本题考查了对四冲程热机工作特点的了解；
根据进气门和排气门的状态和活塞运动情况判断是热机的哪个冲程；热机的每个工作循环对外做功1次，飞轮装2周；
【解答】
图中进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，可知这是做功冲程；
内燃机1秒内对外做功20次，说明1s内完成了20个工作循环，则飞轮1s内转动40周，可知飞轮转40周周。
14.【答案】 多
【解析】解：
水吸收的热量：；
由题意可知，，
根据可得，消耗煤气的质量：
。
由于有热损失，则事实上将这壶水加热到需要的煤气质量更多。
故答案为：；；多。
知道水的质量，又知道水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
由题意可知，煤气完全燃烧释放的热量，根据求出消耗煤气的质量；由于有热损失，则需要的煤气质量更多。
本题考查了吸热公式和燃料完全燃烧放热公式的应用，关键是公式及其变形式的灵活运用。
15.【答案】
【解析】【分析】
本题考查热机的效率。
热机效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比。
【解答】
热机效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比;
燃料完全燃烧释放的能量用字母E表示，对外做有用功的能量用表示，则热机的效率为：
16.【答案】减小；内
【解析】【分析】
本题考查影响机械能大小因素，不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
从影响能量大克服摩擦做功，机械能转化为内能。
【解答】
因小球反弹高度逐步降低，所以小球在弹跳的过程中克服摩擦做功，一部分机械能转化内能，机械能逐渐减小。
故答案为：减小；内。
17.【答案】温度计；天平；；；小；蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收
【解析】【分析】
分析清楚图示情景，确定实验原理与实验目的即可正确解题。
实验过程中需要测水的温度、水的质量、蜡烛的质量，据此选择实验器材。
蜡烛释放的热量等于水所吸收的热量，由热量公式与燃烧值公式可以求出蜡烛的燃烧值。
蜡烛燃烧释放的热量没有被水完全吸收，蜡烛可能没有完全燃烧，据此分析燃烧值的测量值与真实值间的关系
【解答】
要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平；
由于燃料的热值与燃烧时间无关，故不必记录燃烧时间，即D属于多余的；
这支蜡烛的热值；
实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。
18.【答案】机械能；丙
【解析】【分析】
瓶内热水蒸发产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对瓶塞做功，内能转化为机械能；汽油机的四个冲程中，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能。
本题考查了改变内能的方法以及四冲程汽油机的知识点，属于基础知识。
【解答】
由图1知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动，这一过程中内能转化为机械能。
甲、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
丙、两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
丁、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
可见，图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的丙冲程相同。
19.【答案】甲、乙 ；液体升高的温度 ；甲、丙 ；加热时间的长短；小于；；
应增大水的质量或减小燃料的质量

【解析】【分析】
本题是一道关于物质比热容和燃料热值的实验，实验中应用了控制变量法和转换法，熟练应用控制变量法、熟练应用燃烧值公式即可正确解题。
燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；
为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；
根据a、b液体吸收热量的多少，判断a、b液体比热的大小，
然后根据比热大小，分析判断质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，a与b吸收热量的关系；
利用密度公式可得酒精的质量，根据水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；
根据公式计算酒精的热值；
液体沸腾后吸热，但温度保持不变，据此进行分析。
【解答】
为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验；
为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间即比较吸收热量的多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；实验是通过加热时间的长短反映物体吸热的多少；
比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等，液体a升温多，由可知，a的比热容小；
a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量；
水的质量为：；
水吸收的热量：，
根据题意可知，，
由可得，酒精的热值为：；
因为水沸腾后吸热，但温度保持不变，则无法比较两燃料燃烧放出热量的多少，所以在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，将不能比较两种燃料的热值；为避免出现在实验中水沸腾的现象，应增加水的质量或减少燃料的质量。
20.【答案】在一标准大气压下水的沸点为，则鱼汤所吸收的热量：
；
鹅卵石放出的热量，
由可得，需要天然气的体积：
。
答：鱼汤所吸收的热量为；
若鹅卵石放出热量的被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要天然气。
【解析】本题考查了吸热公式和效率公式以及燃料完全燃烧释放热量公式的应用，要注意在一标准大气压下水的沸点为。
知道鱼汤的质量和初温、末温在一标准大气压下水的沸点为以及比热容，根据求出鱼汤所吸收的热量；
根据，利用求出需要天然气的体积。
21.【答案】解：
水吸收的热量：；
由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量：，
由得加热这些水所需要天热气的体积：。
答：这些水吸收的热量为；
加热这些水所需要天热气的体积为。
【解析】本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的应用，计算时要注意条件：不计热量损失，。
利用求水吸收的热量；
由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量，再利用求加热这些水所需要天热气的体积。
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