2020—2021学年北师大版九年级物理全册第十章 机械能单元测试题（含答案）

第十章
机械能
一、选择题(每题4分,共40分)
1.关于分子动理论,下列说法正确的是
(　　)
A.打开香水瓶,不久满屋子里都能闻到香气,说明分子在永不停息地做无规则的运动
B.打扫教室地面时,看到灰尘在空中飞舞,说明分子在永不停息地做无规则的运动
C.酒精和水混合后总体积减小的实验说明分子间有引力
D.堆在墙角的煤会使墙体内部变黑,说明分子间有引力
2.如图1所示是过山车向下“俯冲”的情景,关于过山车加速下降过程中的机械能,下列分析正确的是
(　　)
图1
A.动能增大,重力势能增大
B.动能减小,重力势能增大
C.动能减小,重力势能减小
D.动能增大,重力势能减小
3.下列现象中,利用热传递使加点物体的内能减小的是
(　　)
A.来回弯折的铁丝温度会升高
B.冬季用热水袋取暖,手会感觉暖和
C.冬天手接触冰块会觉得很冷
D.自行车轮胎放气时,气门嘴处温度会降低
4.如图2所示是四冲程汽油机的剖面图,下列关于其四个冲程的描述正确的是
(　　)
图2
A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸
B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分
5.下列有关热机的说法中错误的是
(　　)
A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B.为了防止热机过热,通常用水来降温,是利用水的比热容较大的特性
C.可以采用增大热机功率的方法来提高热机的效率
D.热机的大量使用会造成环境污染
6.羽毛球比赛中,空中飞行的羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等,相比A点,羽毛球在B点时
(　　)
A.机械能较小,重力势能较大
B.机械能较大,重力势能较大
C.机械能较小,重力势能较小
D.机械能较大,重力势能较小
7.如图3所示为注射器,小芳迅速下压活塞,注射器内密封的气体温度升高。此过程中密封气体的
(　　)
图3
A.内能增加
　　　　
B.分子动能减小
C.分子热运动的速度减小
D.内能转化为活塞的机械能
8.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是
(　　)
A.0
℃的冰块内能为零
B.汽油机的做功冲程中,汽缸内燃气的内能增加
C.存在温度差的两个物体相互接触时会发生热传递
D.出笼的馒头变凉的过程中,其所含的热量在减少
9.小叶同学用酒精灯对冰块进行加热,研究冰的熔化现象。图4中,甲、乙两条图线中的一条是他依据实验数据绘制而成的。已知m冰=0.1
kg,c水=4.2×103
J/(kg·℃),c冰=2.1×103
J/(kg·℃)。下列分析正确的是
(　　)
图4
A.小叶依据实验数据绘制的是乙图线
B.0~1
min内冰块吸收的热量为2.1×103
J
C.1~3
min内温度不变,说明冰块没有吸收热量
D.如果酒精完全燃烧,酒精灯的加热效率可以达到100%
10.某品牌的无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9
km,用时5
min
45
s,消耗燃油1.5
kg,已知汽车的牵引力是2000
N,燃油的热值为4.6×107
J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是
(　　)
①汽车的行驶速度是20
km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107
J
③汽车牵引力做功的功率是30
kW
④汽车发动机的效率是20%
A.只有①和②
　　　　　
B.只有②和③
C.只有①和④
　　　　　
D.只有②和④
二、填空题(每空2分,共28分)
11.“烧烤”是年轻人喜欢的一种美食。空气中弥漫着“肉香”味,这是分子　　　　　　的结果;食物烤熟是通过　　　　　　的方式改变其内能的。?
12.我国北方冬季房屋内多靠“暖气”取暖。“暖气”中用水作为运输能量的物质,是因为水的
　　　　　　较大;用天然气代替煤做燃料来给水加热,是因为天然气的　　　　较高,且清洁、污染小。?
13.如图5所示,跳水运动员为获得充足的空间滞留时间,都会在跳水前先用力下压跳板,以便利用跳板的　　　　让自己上升得更高。不计空气阻力,运动员从离开跳板到入水的过程中,　　　　(选填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大。?
图5
14.在水平地面上铺一张纸,将两个大小相等、弹性相同、质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑,让它们从相同高度处由静止下落,在纸上留下如图6所示的黑色圆斑,分析图中两个圆斑的大小,可推断:mA　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)mB,皮球落地后反弹的高度比原来下落时的高度低,由此判断,皮球的机械能总量　　　(选填“不变”“减少”或“增加”)。?
图6
15.如图7甲所示,小明在吹气球时,被吹大了的气球没能被手握住,呼啸着飞了出去,若他及时捡起气球,将会感觉到气球喷气的嘴部温度和原来相比　　　　(选填“变高”“变低”或“没有变化”)了,这是因为当球内气体喷出来时,气球内的压缩空气对外做功,自身内能减小。图　　
　(选填“乙”或“丙”)中汽油机的工作过程与这一情景过程中能量的转化是一致的。若该四冲程汽油机每秒完成20个冲程,则每秒它对外做功　　　　次,飞轮转过　　　　圈。?
图7
16.质量为50
kg的水温度从20
℃升高到50
℃吸收的热量是　　　　J,这些热量如果完全由煤气燃烧来提供,至少需要　　　　kg的煤气。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107
J/kg]?
三、实验探究题(共14分)
17.(6分)在“研究不同物质的温度变化与吸热关系”的实验中,取质量和初温都相同的A、B两种液体,分别装入相同烧杯中,用相同的电热器加热,如图8所示。
图8
(1)图乙为某时刻的温度,其示数为　　　　℃。?
(2)分析图丙可知,吸收相同热量,　　　　液体升温更高;　　　　液体更适合作为汽车发动机的冷却液。?
(3)若A、B两种液体从如图丙所示的初温分别升高到40
℃和35
℃,吸收热量之比为2∶1,则甲、乙液体的比热容之比为　　　　。?
18.(8分)为探究“动能大小的影响因素”,物理小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图9所示的活动。
图9
(1)实验中通过比较木块　　　　　　　　　　来判断钢球动能的大小。?
(2)在图甲和图丙中,使质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下,目的是使钢球撞击木块时的　　　　相同;比较甲、乙两图,得到的结论是　。?
(3)由实验中钢球撞击木块做功,同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景,并猜想到交通事故的危害程度与“超载”和“超速”有关。经过进一步探究,他们获得了以下表格中的数据:
小球
质量/g
高度/cm
木块移动距离/cm
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
请根据上表数据分析,货车超载20%与超速20%两者相比,潜在危害较大的是　
。?
四、简答题(4分)
19.如图10所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,会发生什么现象?请解释所发生的现象。
图10
五、计算题(共14分)
20.(5分)对200
g的水加热,水的沸腾图像如图11所示,请你计算水在AB段吸收的热量。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·°C)]
图11
21.(9分)小明家新买来一台容积为80
L的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后,尝试估测该热水器的热效率。他把“进水量”设置为40
L,“出水温度”设置为40
℃后,开始加热。当水温达到40
℃时,自动停止加热。已知当时自来水的温度是20
℃,加热前天然气表的示数为129.96
m3,停止加热后变为130.06
m3。天然气的热值q天然气=4.2×107
J/m3,水的比热容c水=4.2×103
J/(kg·℃),1
L=10-3
m3。求:
(1)水箱中水的质量。
(2)水箱中水吸收的热量。
(3)该热水器的热效率。
答案
1.A
2.D　[解析]
过山车加速下降时质量不变,速度变大,动能变大;高度降低,重力势能变小。
3.C　[解析]
来回弯折的铁丝温度会升高,是利用做功的方式使机械能转化为内能,铁丝的内能增加,A选项不符合题意;冬季用热水袋取暖,热水袋的温度高,手的温度低,热水袋放热内能减小,手吸热内能增加,是利用热传递的方式使手的内能增加,B选项不符合题意;冬天手接触冰块会觉得很冷,手的温度高,冰块的温度低,冰块吸热内能增加,手放热内能减小,是利用热传递的方式使手的内能减小,C选项符合题意;自行车轮胎放气时,气体通过做功的方式使内能转化为机械能,内能减小,所以气门嘴处温度会降低,D选项不符合题意。
4.A　[解析]
吸气冲程中,汽油机将汽油和空气的混合物吸入汽缸,柴油机只将空气吸入汽缸,A正确;压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能增大,B错误;做功冲程中,燃料释放的能量只有小部分转化为机械能,大部分内能散失,C错误;汽油机的效率约为20%~25%,排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的较大部分,D错误。
5.C
6.C　[解析]
空中飞行的羽毛球需要克服空气阻力做功,会有一部分机械能转化为内能,所以B点的机械能小于A点的机械能;动能和势能统称为机械能,A、B两点的动能相等,故相比A点,羽毛球在B点时的重力势能较小。
7.A　[解析]
注射器内密封的气体温度升高,所以内能增加,故A符合题意;注射器内密封的气体温度升高,分子的热运动更剧烈,分子热运动的速度增大,分子动能增加,故B不符合题意,C不符合题意;该过程是活塞的机械能转化为气体的内能,故D不符合题意。
8.C　[解析]
一切物体都有内能,0
℃的冰块内能不为零,故A错误;在汽油机的做功冲程中,燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀,推动活塞向下运动,内能转化为机械能,内能减小,故B错误;热传递的条件是温度差,存在温度差的两个物体相互接触会发生热传递,故C正确;出笼的馒头变凉的过程中温度降低,内能减小,热量是过程量,不能说“含有”,故D错误。
9.A　[解析]
第1
min内是冰,第3
min后是水,由于冰的比热容小于水的比热容,根据Q=cmΔt可知,相同质量的冰和水吸收相同的热量,冰的温度升高较快,图像更陡,乙图像更准确,故A正确;0~1
min冰的温度升高5
℃,冰吸收的热量Q吸=c冰m冰Δt冰=2.1×103
J/(kg·℃)×0.1
kg×5
℃=1.05×103
J,故B错误;冰是晶体,熔化时吸热,温度不变,1~3
min是冰熔化的过程,不停地吸收热量使冰熔化,故C错误;即使酒精完全燃烧,放出热量的一部分也会散失到空气中,装冰的烧杯也吸收热量,其余的热量被冰吸收,故酒精灯的加热效率不可能达到100%,故D错误。
10.D　[解析]
①汽车的行驶速度:v===72
km/h,故①错误;
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=1.5
kg×4.6×107
J/kg=6.9×107
J,故②正确;
③该汽车牵引力所做的功:W=Fs=2×103
N×6.9×103
m=1.38×107
J,
该汽车牵引力做功的功率:P===40000
W=40
kW,故③错误;
④该汽车的效率:
η=×100%=×100%=20%,故④正确。
11.热运动　热传递　[解析]
空气中弥漫着“肉香”味,这是分子做无规则运动的结果,属于扩散现象;食物烤熟是通过热传递的方式改变其内能的。
12.比热容　热值　13.弹力　入水
14.小于　减少　[解析]
由图可知,皮球在纸上留下的黑色圆斑B较大,说明B球的形变较大,原因是B球的质量较大,两球从同一高度处下落,B球的重力势能较大,皮球与地面接触时,转化的弹性势能大,球的形变大;皮球从某一高度释放,落地后反弹上升,上升的最大高度比释放时的高度低一些,皮球上升过程中,高度增大,所以重力势能增加,皮球的机械能有一部分转化为内能,所以在整个运动过程中的机械能减少。
15.变低　丙　5　10
16.6.3×106　0.15
17.(1)39　(2)B　A　(3)3∶2　
18.(1)被推动距离的远近　
(2)速度　
质量相同的物体,其速度越大,动能越大
(3)超速20%
[解析]
(1)钢球对木块做功的多少反映了钢球动能的大小,而做功的多少可由木块被推动距离的远近来确定。(2)让钢球从同一高度自由滚下,是为了使钢球滚到水平面时的速度相同。在甲、乙两个实验中,控制了质量相同、速度不同,钢球速度越大,木块被钢球推动的距离越远,故所得到的结论是:物体的质量相同时,物体速度越大,动能越大。(3)由表格中对应的实验数据可知速度对物体的动能影响更大,当超速20%发生交通事故时,由此造成的危害更严重。
19.塞子被水蒸气冲出,且管内出现白雾。酒精燃烧时产生的热量传给水和水蒸气,水蒸气的内能增加,通过做功将内能转化为塞子的机械能,使得塞子冲出去;水蒸气对外做功,内能减小,温度降低,发生液化现象,使得管内出现白雾。
20.由图可知,AB段水的温度变化Δt=95
℃-80
℃=15
℃,则AB段水吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×0.2
kg×15
℃
=1.26×104
J。
21.(1)水的体积:V水=40
L=40×10-3
m3=0.04
m3,
由ρ=得,水箱中水的质量:m=ρ水V水=1.0×103
kg/m3×0.04
m3=40
kg。
(2)水箱中水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×40
kg×(40
℃-20
℃)=3.36×106
J。
(3)消耗天然气的体积:V天然气=V2-V1=130.06
m3-129.96
m3=0.1
m3,
这些天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=V天然气q天然气=0.1
m3×4.2×107
J/m3=4.2×106
J,
该热水器的热效率:η=×100%=×100%=80%。