九年级上册物理第十四章内能的利用测试卷（含解析）

九年级上册物理第十四章内能的利用测试卷
一、单选题
1．热机的出现改变了世界，最早的热机是（　　）
A．汽油机 B．蒸汽机
C．火箭发动机 D．喷气发动机
2．热机的发明及广泛应用使人类迈入了工业化社会。关于热机，下列叙述合理的是（　　）
A．热机的燃料都是在发动机汽缸内燃烧的
B．热机是利用机械能做功的机械
C．喷气发动机既属于热机也属于内燃机
D．随着技术的改进和革新，热机的效率得以提高，但一定小于100%
3．如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（ ）
A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能
B．香薰液通过热传递增加内能
C．蜡烛燃烧时“流泪”是汽化现象
D．给香薰液加热时，香薰液所含热量变大
4．热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是（ ）
A．酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变
B．一般情况下，汽油机的效率比柴油机的效率高
C．内燃机在做功冲程中，气缸内气体温度升高，内能增大
D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于砂石的比热容比水的比热容小
5．汽油机大多用在一些轻巧的机械上，如图是四冲程汽油机工作时某个冲程的示意图。下列说法正确的是（ ）
A．该冲程需要火花塞点火 B．该冲程汽缸内的压强降低
C．该冲程可以对外做功 D．该冲程将机械能转化为内能
6．关于内燃机， 下列说法正确的是（ ）
A．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
B．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
C．四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能的相互转化
D．只要技术进步， 内燃机的效率可以达到100%
7．甲、乙两种燃料的热值之比为2∶1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为1∶4，那么它们的质量之比为 （ ）
A．1∶2 B．2∶1 C．8∶1 D．1∶8
8．如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机的一个工作循环的正确顺序是ABCD
9．如图是内燃机工作时的某冲程示意图，关于该冲程，下列说法正确的是（　　）
A．吸气冲程中，只有汽油吸入了汽缸
B．压缩冲程中，用做功方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能
D．汽油机转速为1800r/min，该汽油机每秒完成120个冲程
10．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（　　）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．图b中甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的
C．从能量转化角度讲，蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似
D．丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同
二、填空题
11．学习物理概念要注意条件。氢气的热值是1.4×108J/kg，表示1kg的氢气 燃烧放出的热量是1.4×108J；1kg的氢气燃烧一半后剩下氢气的热值为 J/kg。
12．小明家使用太阳灶烧水，某次用太阳灶将100kg，25℃的水加热到95℃，那么这些水吸收的热量为 J；若使用木柴加热这些水，假设木柴完全燃烧放出的热量有100%被水吸收，则需要木柴的质量为 kg。
13．小梦在学习完能量转化知识后，设想了如图所示的方案，先利用水力发电，这样就可以一直循环下去。你认为这个设计方案 （选填“可行”或“不可行”），理由是 。
14．如图所示是空气压缩机，又叫气泵压缩机，原理就是用电动机把空气压缩在钢瓶内留待使用。用气枪打钉子，速度很快，提高了工作效率。一天下班时木工师傅把空气压缩机中多余的气体放掉，气嘴对着地板放气时地板上出现了一堆冰晶，它是空气中的水蒸气 （填物态变化名称）形成的，因为气体膨胀对外做功，气体的内能转化为 能，气体的内能减少，温度降低．这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。
15．如图是四冲程汽油机工作过程中的 冲程；若该汽油机功率为10kW，热机效率为36%，使用的乙醇汽油热值为，则汽油机工作1小时消耗 kg乙醇汽油。
三、实验题
16．如图所示，是研究“做功与内能改变的关系”的实验，玻璃瓶内装有少量的水，用塞子塞紧，并用气筒往瓶内打气，瓶塞就会跳起来。
(1)玻璃瓶内装有少量的水，目的是 。
(2)在这一实验过程中，你应当注意观察的是__________。
A．打气过程
B．打气时瓶内水的情况
C．瓶塞跳起的现象
D．瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象
(3)在你认为应当观察的一项中，你所观察到的现象是 ，该现象说明 和机械能可以相互转化。四冲程汽油机 冲程与上述实验过程中能量的转化是一致的。
17．在如下实验中：
(1)探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，如图所示，让同一铁球从斜面不同高度由静止释放，撞击同一木块，探究木块的动能大小与 的关系；若水平面绝对光滑且足够长，木块被撞后将做 ；
(2)将活塞迅速下压，活塞对 做功（选填“硝化棉”或“筒内空气”），使其内能 （选填“增大”或“减少”），温度升高，硝化棉燃烧；
(3)如图甲是四冲程汽油机 冲程的示意图，其能量转化情况与乙图 （选填：相同或不同）。
18．在“比较不同物质的吸热情况”实验中，把质量相等的水和煤油分别装入两个相同的容器内，如图甲所示，用相同规格的电加热器加热，其温度随时间的变化图像如图乙所示：
(1)除了图中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和 ；
(2)加热到5min时，煤油吸收的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）水吸收的热量；
(3)根据图像可知：煤油的比热容为 J/（kg·℃），已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。如果只将甲图中煤油的质量减小为原来的二分一，不考虑能量损失，再绘制一条煤油温度随时间变化的图像，则图像在图乙中的 （选填“①”或“②”）区域；
(4)若用如图所示装置来探究不同燃料放热能力的差异，两烧杯内装有质量和初温均相等的水，燃料燃烧放出热量的多少是通过 （选填“燃烧时间”或“水升高的温度”）来反映的，通过该实验测出的燃料热值比真实值偏 （选填“大”或“小”）。
四、综合题
19．阅读短文，回答问题。
热岛效应
如今的人们会感觉到城市的温度高于郊区，这就是常说的热岛效应。分析城市“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具、电气设备和人群排放大量的热量；二是建筑群、马路中的矿石、水泥，在相同的日照条件下温度上升更快；三是城区内自然水域的面积小，水的蒸发少，降温作用减弱；四是城区内楼群林立，难以形成空气对流。
为了改善城市的人居环境，人们应采取一些有效的措施，例如植树造林，提高资源利用率，更多地利用太阳能、水能、风能，都可以控制环境的热污染。
(1)在我国，随着轿车大量的走进家庭，热污染更加严重。汽油机是工农业生产中常用的热机，小白同学阅读了某型号汽车发动说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为 %，汽油的热值为4.6×107J/kg，则在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放热 J，这些热量通过该汽油机转化的能对外做有用功 J；汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m的汽油，能使汽车前进的距离s＝ （用给出物理量的符号表示距离s的表达式，汽油的热值在本小题中用q表示）；
(2)建筑群、马路中的矿石、水泥的 小，在相同的日照条件下温度上升更明显；
(3)城区某处湿地路灯采用风能、太阳能路灯照明，太阳能电池板将 能转化成 ，减少对环境的热污染。
20． 随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具，某物理小组的同学在社会实践活动中。通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间的能量流向图，如题23图所示，请你参与讨论下列有关问题。
(1)汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片喷水，这是通过 方式改变刹车片的内能。
(2)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 （选填“升高”、“不变”或“降低”），汽油在不充分燃烧时其热值 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
(3)汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是 1800r/ min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程，靠飞轮惯性完成 个冲程。
(4)若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该汽车的能量转化效率为 。
(5)截至2022年，我国汽车的保有量已突破3亿辆，每年共耗油约 汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高2%，则我国每年可以节约 kg燃油，从而减小碳排放，为环保作出贡献。
21．燃气热水器以天然气作为燃料，通过燃烧加热的方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的，无需储水。如图所示为小明家新安装的燃气热水器，其加热功率为1.5×104W，标注的能效等级为二级。某次洗澡时，该热水器工作16min，花洒的出水量为5kg/min，洗澡水温为40℃，未加热前水的初温为4℃。[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)]则：
(1)燃气热水器工作过程中，将天然气的化学能转化为水的 ；
(2)若洗澡前后燃气表上显示的剩余气量分别为165.50m3和165.14m3，该过程中仅洗澡消耗燃气且燃气完全燃烧，则该燃气的热值是多少
(3)下表为国家规定的燃气热水器能效等级的热效率范围，请通过计算帮小明判断该款热水器的能效等级是否达标。
热效率（） ≥96% 88%≤<96% 84%≤<88%
能效等级 一级能效 二级能效 三级能效
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参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B D D B D C C C
1．B
【详解】热机是指各种利用内能做功的机械，17世纪人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机；内燃机、喷气发动机、火箭发动机都是19实际后期发明出来的，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．D
【详解】A．直接在发动机气缸内燃烧燃料从而产生动力的热机叫内燃机，故A错误；
B．热机是把内能能转为机械能的机器，故B错误；
C．喷气发动机是通过高速喷射燃气来产生推力，推动机身前进，所以虽然喷气发动机属于热机，但它并不属于内燃机，故C错误；
D．热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功，同时也存在热散失，并且废气带走大部分能量，所以热机的效率不能达到100%，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．蜡烛燃烧过程中将化学能转化为内能，故A错误；
B．做功和热传递是改变内能的两种方法，香蕉液通过热传递增加内能，故B正确；
C．蜡烛燃烧时“流泪”是蜡烛由固态转化为液态，属于液化现象，故C错误；
D．给香薰液加热时，香薰液内能增加，热量是过程量，不能说香薰液所含热量变大，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】A．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量大小无关，酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变，故A正确；
B．一般情况下，柴油机做有用功的能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值较高，所以汽油机的效率比柴油机低，故B错误；
C．内燃机在做功冲程中，气缸内气体温度降低，内能减小，故C错误；
D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，原因内陆地区多砂石，沿海地区多水，砂石的比热容比水的比热容小，同样受冷和受热时砂石的温度变化大、水的温度变化小，故D正确。
故选 D。
5．D
【详解】如图，此时两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程。
A．该冲程活塞压缩缸内气体，不需要火花塞点火，故A错误；
B．该冲程汽缸内的气体质量不变，体积减小，温度升高，压强增大，故B错误；
CD．该冲程活塞压缩缸内气体，对气体做功，将机械能转化为内能，该冲程不对外做功，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．汽油机是通过火花塞点火，而柴油机是由喷油嘴喷出雾状柴油而燃烧；故A错误；
B．压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，使得气体的内能增大，温度升高，是通过做功的方式增大缸内气体的内能，故B正确；
C．压缩冲程中活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程中高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故C错误；
D．不管技术怎么进步，内燃机的效率都不能达到100%，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】它们的质量之比为
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
8．C
【详解】AB．图a中的弹射装置工作时，气缸内的蒸汽体积膨胀，推动活塞对外做功，将内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，对外输出机械能，从而推动活塞使舰载机获得牵引力，故AB正确，不符合题意；
C．图b中的C图，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程，将内能转化为机械能，从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图C所示的原理相似，故C错误，符合题意；
D．图A，进气门打开，排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；图B，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程；图C，由以上解析可知，为做功冲程；图D，进气门关闭，排气门打开，活塞上行，为排气冲程；汽油机的一个工作循环的正确顺序是ABCD，故D正确，不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】A．吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B．压缩冲程中，活塞压缩缸内气体做功，用做功方式使汽缸内气体的内能增大，故B错误；
C．汽油机的效率较低，做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能，故C正确；
D．汽油机转速为
1800r/min=30r/s
该汽油机每秒完成15个工作循环，60个冲程，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】A．图a中，蒸汽体积膨胀时，将内能转化为活塞的动能，从而推动活塞运动，使舰载机获得牵引力，故A正确，不符合题意；
B．图b中，甲的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，依靠飞轮惯性运转，故B正确，不符合题意；
C．图乙中，两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，将机械能转化为内能，与蒸气弹射装置工作时的原理不相同，故C错误，符合题意；
D．丙冲程中，两个气门关闭，活塞下行，是做功冲程，将内能转化为机械能，烧水时，水蒸气把壶盖顶起来是将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，所以两者能量转化相同，故D正确，不符合题意。
故选C。
11． 完全 1.4×108
【详解】[1]根据热值的定义可知，氢气的热值为1.4×108J/kg，它表示的意思是1千克的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J。
[2]热值是燃料的特性，不随质量改变而改变，因此用掉一半，剩下氢气的热值仍然不变，仍为1.4×108J/kg。
12． 2.45
【详解】[1]这些水吸收的热量为
[2]木柴完全燃烧放出的热量
需要木柴的质量为
13． 不可行 违背了能量守恒定律
【详解】[1][2]不可行，因为在能量转化的过程中，总有一部分能量损耗，所以抽水机所消耗的电能不可能全部转化为水的机械能。
14． 凝华 机械 做功
【详解】[1][2]空气压缩机中的气体喷出时，压缩空气对外做功，内能转化为机械能，气体的内能减小，温度降低，使空气中的水蒸气凝华为小冰晶，地板上出现了一堆冰晶。
[3]汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，将内能转化为机械能，气体的内能减小，空气压缩机放气的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
15． 压缩 2.5
【详解】[1]如图，两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程。
[2]汽油机做的有用功为
乙醇汽油完全燃烧放出的热量为
消耗乙醇汽油的质量为
16．(1)增加水蒸气含量，使实验效果明显
(2)D
(3) 瓶内出现白雾 内能 做功
【详解】（1）玻璃瓶内装入少量的水，用打气筒往瓶内打气，瓶内气体温度升高，瓶内水汽化，产生大量的水蒸气，使实验效果明显。
（2）当气体对瓶塞做功，瓶塞跳起时，观察水蒸气的液化现象，所以本实验需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象，故选D。
（3）[1]当瓶内气体冲开瓶塞时，因为瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化形成白雾。
[2]内能减少转换为物体的机械能，该现象说明内能和机械能可以相互转化。
[3]内能减少转换为物体的机械能，四冲程汽油机做功冲程与上述实验过程中能量的转化是一致的。
17．(1) 速度 匀速直线运动
(2) 筒内空气 增大
(3) 压缩 相同
【详解】（1）[1]将同一铁球从斜面不同高度由静止释放，小球达到水平面时的初速度不同，所以探究的是动能大小与速度的关系。
[2]若水平面绝对光滑且足够长，由牛顿第一定律可知，木块被撞后将做匀速直线运动。
（2）[1][2]将活塞迅速下压，活塞压缩筒内空气，即活塞对筒内空气做功，机械能转化为内能，空气温度升高，发生热传递，硝化棉的温度升高，温度达到着火点，硝化棉燃烧。
（3）[1][2]图中两侧阀门关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，所以是压缩冲程，能量转化情况与乙图相同。
18．(1)秒表
(2)等于
(3) ①
(4) 水升高的温度 小
【详解】（1）根据题意可知，实验中得到如图乙所示的温度随时间的变化图像，说明实验中需要测量时间的工具，即需要秒表。
（2）根据转换法，加热5min，加热时间相同，电加热器放出的热量相同，煤油和水吸收的热量相等，即煤油吸收的热量等于水吸收的热量。
（3）[1]根据实际可知，水的比热容较大，水和煤油升高相同的温度，水吸收的热量多，因此对水加热的时间更长，故水的温度随时间变化的图像是②，煤油的温度随时间变化的图像是①；当加热相同时间5min时，质量相等的水和煤油吸收的热量相同，水的温度升高20℃，煤油的温度升高40℃，根据可得
所以，煤油的比热容为
[2]如果只将甲图中煤油的质量减小为原来的二分一，不考虑能量损失，当加热相同的时间时，煤油吸收的热量不变，根据可知，质量减小为原来的二分一，煤油的温度的变化量（增加量）为原来的两倍，所以，再绘制一条煤油温度随时间变化的图像，该图像应在图乙中的①区域。
（4）[1]在探究不同燃料放热能力的差异实验中，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，根据，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，故燃料燃烧放出热量的多少是通过水升高的温度来反映的。
[2]根据求出水吸收的热量，即燃料燃烧放出的热量，再根据求出燃料的热值；但实际上燃料燃烧放出的热量不能全部被水吸收，因此得出的Q放比实际值偏小，则计算出的热值比真实值偏小。
19．(1) 30 9.2×107 2.76×107
(2)比热容/比热
(3) 太阳 电能
【详解】（1）[1]内燃机的效率等于有用功占燃料燃烧放出热量的百分比，由图可知，输出的有用功占燃料燃烧放出热量的百分比为
所以内燃机的效率为30%。
[2]在汽油机内完全燃烧2kg汽油放出热量
[3]有用功
[4]有用功为
燃料放出的热量为
机械效率为
故汽车前进的距离为
（2）筑群、马路中的矿石、水泥的比热容小，由可知，在质量相同时，在相同的日照条件下，即吸收相同的热量，筑群、马路中的矿石、水泥的温度变化量大，即温度升高得更多。
（3）[1][2]太阳能电池板由半导体材料制成，可将太阳能转化为电能。
20．(1)热传递
(2) 降低 不变
(3) 15 45
(4) 12.5%
(5)3×1010
【详解】（1）改变物体的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。防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水，利用水的比热容较大，相同情况下能吸收更多的热来降低刹车片的温度，这是通过热传递的方式改变刹车片的内能。
（2）[1]汽油在发动机内燃烧不充分时消耗燃料质量增加，由Q放=mq可知，消耗能量将会增加，又根据
有用功的占比下降，故热机的机械效率降低。
[2]热值是燃料的一种性质，与燃料是否完全燃烧无关，故汽油在发动机内燃烧不充分会冒“黑烟”，但汽油的热值不变
（3）[1][2]单缸四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功。已知四冲程汽油机工作时曲轴转速是
1800r/min=30r/s
所以此汽油机每秒转30圈，可完成15个工作循环，60个冲程，对外做15次功。内燃机的做功冲程不靠飞轮惯性完成，其余三个冲程靠飞轮惯性完成，故每秒靠飞轮惯性完成
60-15=45
个冲程。
（4）由题意知，汽车的能量转化效率为
（5）因为内燃机效率提高2%，所以此时内燃机的效率
η2=η1+2%=30%+2%=32%由
可得：W有=ηqm，因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车的有用功：η1qm1=η2qm2，则
则汽车每年节约燃油
21．(1)内能
(2)4×107J/m3
(3)能效等级不达标
【详解】（1）燃气热水器工作过程中燃烧天然气，将天然气的化学能转化为水的内能。
（2）洗澡过程中使用燃气的体积为
洗澡时加热水时燃气释放的热量为
燃气的热值为
（3）由题可知，洗澡时所用水的质量为
洗澡时加热的水所吸收的热量为
则热水器的热效率为
对比表格数据可知，这款燃气热水器为三级能效等级，能效等级不达标。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页