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内能的利用 章末综合检测试题
2025-2026学年上学期初中物理人教版(2024)九年级全一册
一、单选题
1.有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.机械能和电能可以相互转化,所以能量转化没有方向性
2.蒸汽机的普及和发展使人类社会进入了“蒸汽时代”。下列关于热机的说法正确的是( )
A.热机是利用内能做功的机械
B.所有热机一个完整的工作循环都要经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程,飞轮转3转
C.随着科学技术的发展,热机的效率可以达到100%
D.热机的种类很多,其中汽油机是内燃机,柴油机是蒸汽机
3.关于热机,下列说法中正确的是( )
A.热机的效率可达100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.使燃料燃烧更充分,可以提高热机的效率
4.如图所示是一台单缸四冲程汽油机工作时的四冲程示意图,下列说法正确的是( )
A.甲冲程中具有很明显的机械能转化为内能的过程
B.丁冲程中空气从进气门进入汽缸,汽油从喷油嘴进入汽缸
C.该汽油机在一个工作循环中工作过程依次为丁、丙、甲、乙
D.四冲程中靠飞轮惯性完成的冲程只有乙、丁
5.如图所示是柴油机的示意图,柴油的热值约为4.0×107J/kg。若该柴油机的效率为30%,下列关于柴油机工作过程描述正确的是( )
A.如图所示的是压缩冲程
B.该柴油机消耗0.1kg柴油可以获得1.2×106J的有用功
C.该冲程将内能转化为机械能
D.该柴油机燃料释放的能量绝大部分用于克服机械摩擦
6.关于汽油机和柴油机的构造和工作过程,下列说法正确的是( )
A.汽油机有进气门,而柴油机没有
B.汽油机有火花塞,而柴油机在同一位置则是喷油嘴
C.汽油机一个工作循环有四个冲程,而柴油机则只需二个冲程
D.汽油机和柴油机的做功冲程都是将机械能转化为内能
7.根据热值的物理意义,我们知道,将两瓶相同的酒精合并在一个大瓶里,酒精的热值将( )
A.不变 B.变为原来的2倍
C.变为原来的 D.变为原来的4倍
8.热机广泛应用于现代生活,为了节约能源,各国科学家不断攻坚克难,提高热机效率,关于热机效率的说法正确的是:( )
A.热机做有用功越多,其效率一定越高
B.热机做有用功越快,其效率一定越高
C.热机消耗燃料越少,其效率一定越高
D.无论怎么改进热机,其效率都小于1
9.为了提高热机的效率,你认为下列方法无效的是( )
A.设法有效利用尾气中带走的那部分热量
B.经常对热机进行保养和润滑以减小各种摩擦
C.使燃料尽量充分燃烧提高燃料的利用率
D.更换热值更高的燃料
10.某家用轿车,重为1.5×104N,当车以72km/h的速度匀速直线行驶了1h,消耗汽油5.6kg,期间车受到的阻力为车重的0.08倍。已知汽油的热值为4.6×107J/kg,在此过程中,下列说法正确的是( )
①汽车通过的路程为72000m
②牵引力做功的功率为24000W
③汽油完全燃烧放出的热量为2.576×107J
④汽车发动机的效率为33.54%
A.只有①②③正确 B.只有②③④正确
C.只有①②④正确 D.只有②③正确
二、填空题
11.如图所示,是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达E点后返回,摆球荡起的高度会越来越低,这一过程摆球 (选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。
12.热机在人类生活中发挥着重要的作用,推动了社会的快速发展,现代化的交通运输工具都靠它提供动力。热机工作过程中的能量转化是:燃料的 能燃烧转化成 能,在通过做功转变成 能。
13.内燃机是用燃料燃烧的内能来做功的。图甲中问号部分的能量是表示 热量。如图所示的设计是上面水箱里的水冲到叶轮上,带动水泵旋转把下面水箱的水又抽到上面水箱中,从而实现了能量的转化和守恒。这样的设计 实现(填“能”或“不能”)。
14.在标准大气压下,使用煤气灶将2kg水从加热到沸腾,水吸收的热量是 J,该煤气灶烧水的效率是80%,此过程需要完全燃烧 kg的煤气。( ,)
15.烧烤是人类最原始的烹调方式,也是年轻人喜欢的活动之一。在烤肉时,无烟木炭在燃烧过程中将 能转化为内能, 未使用完无烟木炭的热值大小变化情况是 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、计算题
16.如图所示是我国深海“国之重器”———超深水大洋科考钻探船“梦想”号,它以重油为燃料,满载时排开水的质量为42600t。某次航行时,发动机以恒定功率 1.6×108 W匀速行驶了25 min,此过程中完全燃烧重油 2×104 kg。求:(g取10 N/ kg,重油的热值q取 4×107 J/kg)
(1)“梦想”号满载时,受到的浮力;
(2)此次航行过程中,“梦想”号发动机所做的功;
(3)航行过程中发动机的效率。
17.周末,小明爸爸驾驶汽车带他外出游玩,途中汽车匀速直线行驶了30km,用时20min。已知人与汽车的总质量为1500kg,行驶过程中汽车受到的阻力为人与车总重的0.1倍,发动机的效率为30%。汽车在行驶过程中,求:(汽油的热值q取4×107J/kg,g取10N/kg)
(1)汽车的平均速度。
(2)牵引力做的功。
(3)汽车消耗汽油的质量。
四、实验题
18.某实验小组设计了一个实验来比较“煤油和酒精的热值大小关系”。取质量相同的煤油和酒精放在燃烧器内,再取质量、初温相同的水放在完全相同的烧杯内,实验装置如图所示,实验中收集和记录的数据如下表所示。(假设两种装置中均不计热损失)
燃料的种类 燃烧前水的初温/℃ 完全燃烧尽后水的温度/℃
煤油 25 40
酒精 25 35
结合表中数据分析:煤油和酒精热值的比值关系是:q煤油:q酒精= 。
五、科普阅读题
19.阅读短文,回答问题。
喷气发动机
喷气发动机分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机。2023年,我国的长征四号丙运载火箭,成功将一颗卫星送入预定轨道。该运载火箭靠火箭喷气发动机获得推进力。
火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂,不需要外界空气来助燃,其燃料有固体的和液体的。如图甲所示是液体火箭喷气发动机的工作原理示意图,燃料和氧化剂分别装在两个箱子里,由输送系统按时按景地把燃料和氧化剂喷入燃烧室,用电火花点燃,燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出,对火箭产生强大的反冲推力使它前进。
空气喷气发动机本身只携带燃料,需要从外界空气中获得足够的氧来助燃。空气喷气发动机的种类很多,如图乙所示为空气涡轮喷气发动机结构图。工作过程中,机身在空气中高速前进,空气从进气口进入,被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合,由火花塞点火燃烧,产生大量气体向后喷出,冲击燃气轮机叶轮转动,最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出,使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。
(1)火箭喷气发动机工作时,先将燃料的化学能转化为 能,再将其转化为火箭的 能,这个过程中相当于汽油机的 冲程;
(2) (选填“火箭”或“空气”)喷气发动机不能在大气层外工作;
(3)如图乙所示的空气涡轮喷气发动机工作过程中,气体温度是不断变化的。下列图像中,能大致反映气体的温度随时间变化的是________。
A. B.
C. D.
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A D A B B A D D C
1.C
【详解】A.电烤炉取暖,电烤炉消耗电能转化为内能,然后内能转移到人体,故A错误;
B.钻木取火,是通过做功的方式,将机械能转化为内能,故B错误;
C.中医提倡的热水泡脚,脚从热水中吸收热量,因此是通过热传递的方式增大脚部的内能,故C正确;
D.机械能和电能虽然可以相互转化,但能量转化具有方向性。例如:热传递的方向性,热量只能自发地从高温物体传向低温物体,而不能自发地从低温物体传向高温物体,如:冬天用温热的手接触冰冷的物体,手上的内能会转移到物体上,而不会出现物体的内能自动转移到手上使手更热的情况,故D错误。
故选C。
2.A
【详解】A.热机是指利用燃料燃烧获得内能,通过对外做功转化成机械能的装置,即是利用内能做功的机械,故A正确;
B.四冲程内燃机一个完整的工作循环要经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程,飞轮转2转,对外做功一次,故B错误;
C.在热机中,总存在着热量损失,效率不可能达到100%,故C错误;
D.汽油机和柴油机都是内燃机,故D错误。
故选A。
3.D
【详解】A.热机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功,无法使热机的效率达到100%,故A错误;
B.蒸汽机、汽轮机、柴油机、汽油机等都属于热机,故B错误;
C.热机排气冲程中排出废气,故C错误;
D.使燃料燃烧更充分,相同质量燃料燃烧放出的热量多,损失的热量就少,可利用的能量就越多,故可以提高热机的效率,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】A.甲图:两气门都关闭,活塞向上运行,压缩气体做功,将机械能转化内能,是压缩冲程,故A正确;
B.丁图:进气门打开,活塞向下运行,吸入空气和汽油的混合气体,是吸气冲程,汽油机没有喷油嘴,故B错误;
C.丙图:两气门都关闭,活塞向下运行,内能转化为机械能,是做功冲程,为汽车提供动力;乙图:排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程; 故汽油机的四个冲程依次是吸气冲程、压冲程、做功冲程、排气冲程,即丁、甲、丙、乙;故C错误;
D.在汽油机的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,即依靠飞轮惯性完成的冲程是:甲、乙、丁,故D错误。
故选A。
5.B
【详解】AC.图中的冲程中,进气门打开,活塞向下运动,是吸气冲程,在吸气冲程中没有能量的转化,故AC错误;
B.柴油完全燃烧放出的热量
由 知道,该汽油机对外做的有用功
故B正确;
D.柴油机的效率为30%,柴油机燃料释放的能量少部分转化为机械能,燃料燃烧放出的热量中,一部分用来克服机件摩擦,一部分由机件直接向外散热,废气的温度很高,带走了大部分的热量,故D错误。
故选B。
6.B
【详解】汽油机和柴油机都有进气门和排气门,故A错误;柴油机汽缸顶端有个喷油嘴;汽油机顶端是火花塞,故B正确;汽油机和柴油机一个工作循环都有四个冲程,故C错误;汽油机和柴油机的做功冲程都是将内能转化为机械能;故D错误,故选B.
7.A
【详解】将两瓶相同的酒精合并在一个大瓶里,酒精的质量变大,但热值与物体质量无关,与物质的种类有关,酒精种类没有发生变化,则热值不变。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.D
【详解】A.热机效率由有用功和燃料完全燃烧放出的能量共同决定。仅知道热机做有用功越多,若燃料完全燃烧放出的能量也很大,根据公有,其效率不一定高,故A错误;
B.热机做有用功越快,说的是热机的功率大,功率是表示做功快慢的物理量,而热机效率与做功快慢无关,故B错误;
C.热机消耗燃料越少,若做的有用功也很少,根据效率公式,其效率不一定高,因为不知道有用功和燃料完全燃烧放出能量的比例关系,故C错误;
D.在热机工作时,由于存在热量散失、克服摩擦做功等情况,燃料不可能完全燃烧,燃烧放出的能量也不能全部用来做有用功,即有用功总是小于燃料完全燃烧放出的能量,所以热机效率始终小于1,故D正确。
故选D。
9.D
【详解】ABC.热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比;所以,设法有效利用尾气中带走的那部分热量,减少能量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦,都可以增大有效利用的能量,提高热机的效率。故ABC不符合题意;
D.热机的效率与燃料的热值没有关系,提高燃料的利用率是提高热机效率的关键,故D符合题意。
故选D。
10.C
【详解】①汽车的速度为
v=72km/h=20m/s
根据可知,汽车通过的路程为
s=vt=20m/s×3600s=72000m
故①正确;
②汽车在水平面上做匀速直线运动,受到的牵引力好摩擦力是一对平衡力,则
F=f=0.08G=0.08×1.5×104N=1200N
牵引力做功的功率为
故②正确;
③则消耗的燃油完全燃烧放出的热量为
Q放=qm=4.6×107J/kg×5.6kg=2.576×108J
故③错误;
④汽车牵引力做的功为
W=Fs=1200N×72000m=8.64×107J
汽车发动机的效率为
故④正确。
故选C。
11.遵循
【详解】能量不会凭空产生或消失,只是发生了转化或转移,摆球从A点由静止释放,到达E点后返回,摆球荡起的高度会越来越低,是因为在摆动过程中克服摩擦做功,部分机械能转化为内能,但能量的总和不变,所以仍遵循能量守恒定律。
12. 化学 内 机械
【详解】[1][2][3]热机工作时需要燃料,即通过燃料燃烧将化学能转化为内能,而后通过内能做功,即将内能转化为机械能。
13. 高温废气带走的 不能
【详解】[1]内燃机在工作过程中,有很大一部分能量以热量的形式散发到空气中,用来做有用功的能量只占总能量的一部分,故图中燃料的内能为总能量,有用机械能是有用能量,所以问号部分的能量表示散发热量。
[2]图乙中的设计不消耗能量的机器对外做功违背了能量的转化和守恒定律,而且任何机械都要损耗一部分能量,故这样的设计不能实现。
14. 6.72×10 0.02
【详解】[1]水吸收的热量
[2]该煤气灶烧水的效率是80%,根据可得需要完全燃烧煤气放出的热量
所以需要完全燃烧煤气的质量
15. 化学 不变
【详解】[1]木炭在燃烧过程中,消耗化学能,产生内能,将化学能转化为内能。
[2]热值是燃料的一种特性,它代表燃料性能的优劣,热值的大小与燃料的种类有关,与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关。无烟木炭在燃烧过程中,质量减小,热值不变。
16.(1)4.26×108 N
(2)2.4×1011 J
(3)30%
【详解】(1)“梦想”号满载时排开水的质量为42600t,它满载时排开水所受的重力
由阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体所受的重力,所以“梦想”号满载时受到的浮力为
(2)由 可得,此次航行过程中发动机所做的功为
(3)航行过程中,重油完全燃烧放出的热量为
发动机的效率为
17.(1)
25m/s
(2)
(3)
3.75 kg
【详解】(1)汽车的平均速度
(2)人与汽车的总重力
匀速行驶时牵引力
牵引力做功
(3)汽油完全燃烧释放的总热量
消耗汽油质量
18.3∶2
【分析】不计热量损失,煤油放出的热量等于水吸收的热量,同样酒精放出的热量也等于水吸收的热量,即可求出煤油和酒精的热值比。
【详解】设图甲、乙中水的质量为m,煤油和酒精的质量为m′,水的比热容为c,图甲中水吸收的热量等于煤油燃烧放出的热量
cm(t2﹣t1)=q煤油m′
图乙中水吸收的热量等于酒精燃烧的放出热量
cm(t4﹣t3)=q酒精m′煤油和酒精热值的比值关系
19.(1) 内 机械 做功
(2)空气
(3)C
【详解】(1)[1][2][3]喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能,燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出,对火箭产生强大的反冲推力使它前进,内能再转化为机械能,故这个过程中相当于汽油机的做功冲程。
(2)空气喷气发动机本身只携带燃料,需要从外界空气中获得足够的氧来助燃,大气层外没有足够的氧气,故空气喷气发动机不能在大气层外工作。
(3)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,燃气温度降低,即气体温度先升高后降低,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
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