2020-2021学年人教版九年级物理 第十四章 内能的利用 习题练习

人教版九年级物理
第十四章
内能的利用
习题练习（附答案）
一、单选题
1.如图是四冲程汽油机工作的示意图，其中不是靠惯性完成的是(　　)
A．B．C．D．
2.从本质上来看，内燃机的工作能量来源于(　　)
A．
机械能B．
热能
C．
化学能D．
化学能和热能
3.能量转化与守恒定律是自然界的基本规律之一，关于下列现象中的能量转化，说法正确的是(　　)
A．
发电机工作时，将电能转化为机械能
B．
给手机电池充电，是将化学能转化为电能
C．
电动机工作时，消耗的动能大部分转化为内能
D．
汽油机的做功冲程，主要将内能转化为机械能
4.在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化情况相同的是(　　
)
A．
丙和丁B．
甲和丙
C．
甲和乙D．
乙和丁
5.汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2
g汽油(热值为4.6×107J/kg)获得的机械能是(　　)
A．
2.76×104J
B．
3.22×104J
C．
0.92×104J
D．
2.3×104J
6.甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是(　　)
A．
甲比乙做的有用功少
B．
做相同有用功，甲消耗的燃料多
C．
甲比乙消耗的燃料多
D．
甲热机的功率比乙热机的小
7.下列实例中能量发生了转化的是(　　)
A．
壶中的水吸热升温B．
电饭锅通电发热
C．
抱着热水袋取暖D．
人在阳光照射下感到热
二、多选题
8.(多选题)提高热机效率的有效途径是(　　)
A．
避免使用热机B．
减少热机的各种热损失，保证良好润滑
C．
降低热机的功率
D．
增大受热面积，减小废气带走的内能
三、填空题
9.现在家庭厨房越来越多使用天然气，既方便生活又减少环境污染．每年从塔里木盆地的轮南油气田输送到东部地区的天然气可达1.2×1010m3，若这些天然气完全燃烧放出的热量是________
J．(天然气的热值是4×107J/
m3)
10.长春是汽车城，汽车的发动机是内燃机的一种．如图所示是一个内燃机的能流图，请根据图中的数据计算这个内燃机的效率是________．
11.燃烧300
g酒精放出的热量为4.2×107J，算出酒精的热值为________
J/kg，他查表得出酒精的热值为3.0×l07J/kg，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是________________________________________________________________________(写出一条原因即可)．
12.请阅读下面的介绍，回答相关问题．
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量…….但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路．年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力(即不消耗任何能源)就能自动工作起来的机械装置．他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的．接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题．经过不懈的努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理．
(1)“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了________________________________________________________________________；
(2)你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是：________________________________________________________________________.
13.天燃气热值约3.6×107J/m3，某段时间小秦家用了0.28
m3天然气，这些天然气全部完全燃烧放出的热量是________
J，若放出的热量有50%被利用，在标准大气压下可把________
kg的水从20
℃加热至沸腾
[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]．
四、实验题
14.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量和烧杯内液体的质量也相同．
(1)比较不同燃料的热值，则应选________两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验．
(2)有同学猜想物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关．要研究物体温度升高吸收热量的多少与质量的关系，需要选取质量________(选填“相同”或“不同”)的________(选填“同种”或“不同种”)物质进行研究．
(3)若要研究物体温度升高吸收热量的多少与物质种类的关系，需要选用质量相同的________(选填“同种”或“不同种”)物质进行研究，这种研究物理问题的方法叫________________________________________．
五、简答题
15.能量守恒定律告诉我们：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移或转化过程中其总量保持不变．生活中也一定有这样的例子，请试举两例．
六、计算题
16.一辆小汽车以108
km/h的速度在水平路面上匀速行驶了6.9
min，已知汽车的质量是1400
kg，汽车受到的阻力是汽车重力的0.05倍，汽车在这段时间内消耗了0.63
kg汽油，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，g取10
N/kg，试求汽车发动机的：
(1)牵引力；(2)功率；(3)效率．
17.如图所示，简易太阳能热水器受光面积1.2
m2，内装80
kg水，太阳每分钟辐射到1
m2面积上的热量是7.56×104J，如果60%的热量被水吸收，问：
(1)20
℃的水晒3
h后水温是多少摄氏度？
(2)煤气的热值是4.2×107J/kg，若煤气灶的效率为40%，则烧热这些水(达到上一问中水的末温)需燃烧多少煤气？
七、阅读理解题
18.阅读下文，回答文后问题：
如图展示了一个极具想象力的设想，其大意是：上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动；叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动；人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水泵又把流到下面水池水抽到上面的水池中…，只要一开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作．
(1)按要求填写表中空白
(2)这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”．那么，这个装置真的能“永动”吗？为什么？
答案解析
1.【答案】B
【解析】汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能，压缩冲程是依靠飞轮的惯性完成的；二是做功冲程中内能转化为机械能．判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的．A项，图中的气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意；B项，图中的气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的冲程；符合题意；C项，图中的进气门关闭，排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意；D项，图中的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，所以是吸气冲程；是依靠飞轮的惯性完成的冲程；不符合题意．
2.【答案】C
【解析】内燃机工作时，将燃料的化学能通过燃烧燃烧转化为内能，燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能．所以说从本质上来看，内燃机的工作能量来源于燃料的化学能．
3.【答案】D
【解析】A项，发电机工作时，将机械能转化为电能，故A错误；B项，给手机电池充电，是将电能转化为化学能储存在电池中，故B错误；C项，电动机工作时，消耗的动能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，故C错误；D项，汽油机的做功冲程，主要将内能转化为机械能，故D正确.
4.【答案】D
【解析】甲是将机械能转化内能；乙为做功冲程，则为内能转化为动能的过程；丙消耗电能转化为内能，为电能转化为内能的过程；丁通过加热使活塞飞出，为内能转化为动能的过程；
故能量转化相同的为乙与丁．
5.【答案】D
【解析】完全燃烧2
g汽油释放出的热量为：
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.002
kg＝9.2×104J，
各种能量损耗的总和是：
30%＋35%＋10%＝75%，
所以转化为机械能的那部分能量占25%，
获得的机械能为：
E＝η×Q放＝25%×9.2×104J＝2.3×104J.
6.【答案】B
【解析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．甲的效率低，则甲用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比小，即甲对燃料释放的热能的利用率比乙低．
7.【答案】B
【解析】A项，壶中的水吸热升温，是热量发生了传递，属能量的转移，不合题意；B项，电饭锅通电发热，是电流做功，将电能转化为内能，是能量的转化，符合题意；C项，抱着热水袋取暖，是热量发生了传递，属能量的转移，不合题意；D项，人在阳光照射下感到热，是通过热传递使内能增加，属能量的转移，不合题意．
8.【答案】BD
【解析】热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．要提高热机的效率，就要想办法减少热量的损失．A项，不使用热机，并不能提高热机的效率，所以A说法错误；B项，减少热机的各种热损失，保证良好的润滑，可以提高有效利用的能量与总能量之比，所以B说法正确．C项，降低热机的功率不会影响热机效率，所以C说法错误．D项，增大受热面积，减少废气带走的内能，可以减少能量的损失，提高热机的效率，故D说法正确．
9.【答案】4.8×1017J
【解析】已知年输送天然气的体积，根据燃料完全燃烧放出热量公式Q放＝Vq计算完全燃烧所放出的热量．
天然气完全燃烧所放出的热量：
Q放＝Vq＝1.2×1010m3×4×107J/m3＝4.8×1017J.
10.【答案】40%
【解析】由图可知，汽油机转变为有用功的能量：W有用＝1.2×105J,
燃料完全燃烧所释放的能量：W总＝3×105J,
该汽油机的效率：η＝×100%＝×100%＝40%.
11.【答案】1.4×108J/kg　存在热损失(酒精未完全燃烧)
【解析】知道酒精燃烧放出的热量和质量，根据Q＝mq的变形公式q＝求出酒精的热值．
计算的到的酒精热值为：
q＝＝＝1.4×102J/kg.
计算出热值与查表得出的酒精热值偏差较大，可能是存在热损失或酒精未完全燃烧．
12.【答案】能量守恒定律　科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力．
【解析】永动机违背了能量守恒定律；焦耳科学探究的历程给我们的启示：科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力．
13.【答案】1.008×107　15
【解析】(1)天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.28
m3×3.6×107J/m3＝1.008×107J
(2)因为Q吸＝cmΔt，所以
m＝＝＝15
kg.
14.【答案】(1)甲、乙　甲、丙　(2)不同，同种　(3)不同种，控制变量法．
【解析】(1)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，应选择甲、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，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验．
(2)猜想物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关．要研究物体温度升高吸收热量的多少与质量的关系，需要选取质量不同的同种物质进行研究．
(3)若要研究物体温度升高吸收热量的多少与物质种类的关系，需要选用质量相同的不同种物质进行研究，这种研究物理问题的方法叫控制变量法．
15.【答案】利用热水袋放热使人取暖，属于能量的转移　太阳能热水器在阳光的照射下转化为热能储存在水中，属于能量的转化
【解析】利用热水袋放热使人取暖，属于能量的转移；太阳能热水器在阳光的照射下转化为热能储存在水中，属于能量的转化等．
16.【答案】解：(1)汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的阻力：
f＝0.05G＝0.05mg＝0.05×1400
kg×10
N/kg＝700
N,
因汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，发动机的牵引力：
F＝f＝700
N；
(2)汽车行驶的速度：
v＝108
km/h＝30
m/s,
汽车发动机的功率：
P＝Fv＝700
N×30
m/s＝2
1000
W＝21
kW；
(3)由p＝可得，发动机做的功：
W＝Pt＝2
1000
W×6.9×60
s＝8.694×106J,
汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝m′q＝0.63
kg×4.6×107J/kg＝2.898×107J,
汽车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝30%.
答：(1)汽车发动机的牵引力为700
N；
(2)汽车发动机的功率为21
kW；
(3)汽车发动机的效率为30%.
【解析】(1)根据f＝0.05G求出汽车受到的阻力，汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力，二力大小相等；
(2)知道汽车牵引力的大小和行驶的速度，根据p＝＝＝Fv求出汽车发动机的功率；
(3)根据W＝Pt求出发动机做的功，根据Q放＝mq求出燃料完全燃烧释放的热量，利用η＝×100%求出效率．
17.【答案】解：(1)∵太阳每分钟辐射到1
m2面积上的热量是7.56×104J,
∴太阳能热水器3
h得到太阳的辐射热量为：Q＝1.2
m2×3×60
min×7.56×104J/(m2·min)＝16329600
J,
而Q吸＝Qη＝16329600
J×60%＝9797760
J,
又∵C＝4.2×103J/(kg·℃)，m＝80
kg,
∴Δt＝＝＝29.2
℃，
从而可知t＝Δt＋t0＝29.2
℃＋20
℃＝49.2
℃.
(2)∵Q吸＝9797760
J，η热＝40%，
∴煤气燃烧放出的热量为：
Q放＝＝＝24494400
J,
又∵q气＝4.2×107J/kg,
∴m气＝＝＝0.5832
kg.
答：(1)20
℃的水晒3
h后水温是49.2
℃.(2)烧热这些水需燃烧0.5832
kg煤气．
【解析】(1)已知太阳每分钟辐射到1
m2面积上的热量是7.56×104J，便可以计算出太阳能热水器3
h得到太阳的辐射热量Q，已知60%的热量被水吸收，从而可利用公式Q吸＝Qη求出水吸收的热量，已知水的质量和比热容，可利用公式Δt＝计算出温度变化，已知水的初温，可利用公式t＝Δt＋t0计算出末温．
(2)已知水吸收的热量和煤气灶的效率，可利用公式Q放＝计算出煤气燃烧放出的热量，已知煤气的热值，可利用公式m气＝计算质量．
18.【答案】(1)
(2)不能；不遵循能量守恒．
【解析】(1)上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动是重力势能转化为动能；人们利用打磨轮打磨工件是机械能转化为内能；(2)这个装置不能能“永动”，由于从上面流到下面水池过程中，由于用来打磨物体消耗能量，故流下来的水不能全部被抽送到上面的水池中．即流下来的水要比抽上去的水多，随着时间的推移，上面水池中的水越来越少，一定时间后便不再有水从上面流下来，所以这个装置不能够“永动”．