华师大版科学九年级上册 第7章 内能 单元测试题（含解析）

第7章 内能
一、选择题(每题3分,共45分)
1.对如图1所示四个实验现象的解释,下列叙述不正确的是(　　)
图1
A.图甲:挤压两铅块能使它们“粘”合在一起,主要是由于分子间引力的作用
B.图乙:试管内的水沸腾后,水蒸气将软木塞推出,这是将内能转化为机械能
C.图丙:抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合,说明上面的瓶中空气密度较大
D.图丁:快速下压活塞,硝化棉燃烧起来,是由于对气体做功,气体内能增加,温度上升
2.下列有关能量的说法中正确的是(　　)
A.电风扇工作时,电能主要转化为内能
B.能量在转移、转化过程中总是守恒的,我们无须节约能源
C.太阳能的利用途径有光热转换、光化转换和光电转换,能量在转化过程中总量不断
减少
D.拦河坝可以提高上游水位,利用水的势能和动能,通过水轮发电机转化为电能
3.下列说法中正确的是(　　)
A.一根铁棒很难被拉断,说明铁棒的分子间只存在较大的引力
B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
C.液体容易流动,说明液体的分子间主要是斥力作用
D.气体分子间是不存在分子力的
4.在生产和生活中,常见到“水的比热容较大”这一特性的应用情景,以下事例中与这一特性无关的是(　　)
A.沿海地区的昼夜气温变化比内陆地区小
B.夜间,在秧田里灌水保温
C.发现有人中暑时,常在中暑者的额头上擦冷水降温
D.汽车发动机用水做冷却液
5.依据表格中的数据,下列说法正确的是(　　)
物质
比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×103
煤油
2.1×103
砂石
约0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J
D.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
6.甲、乙两物体吸收相等热量后,甲物体的温度变化量大。如甲物体的比热容为c甲,质量为m甲,乙物体的比热容为c乙,质量是m乙,则下列说法中,一定错误的是(　　)
A.若m甲=m乙,则c甲C.若m甲>m乙,则c甲>c乙 D.若c甲7.如图2所示为海风形成的示意图,海风形成的根本原因是:与海洋相比,陆地
的(　　)
图2
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
8.有两只温度和质量都相同的金属球A和金属球B,现将球A放入盛有热水的杯中,热平衡后水的温度降低了3 ℃;把球A取出,再将球B放入这杯水中,热平衡后,水的温度又降低了3 ℃,不计热损失,则(　　)
A.球A吸收的热量多 B.球B吸收的热量多
C.球A的比热容大 D.球B的比热容大
9.夏天,用橡皮膜封闭一锥形瓶的瓶口,把锥形瓶放在冰水中后,瓶口的橡皮膜会向下凹,如图3所示,则下列说法中正确的是(　　)
图3
A.该瓶内气体温度降低,气体的分子运动变剧烈
B.该瓶内气体质量随体积的减小而减小
C.该瓶内气体放出热量,内能减少
D.该瓶内气体对外做功,内能减少
10.[2020·长沙] “收官之作,星耀全球”。2020年6月23日,“长征三号乙”运载火箭搭载着“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功发射,标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。下列说法正确的是(　　)
A.燃料燃烧时,将化学能转化为内能
B.火箭加速升空时,将动能转化为重力势能
C.卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为机械能
D.卫星与地面之间通过超声波传递信息
11.云中冰粒下落,温度升高变成雨滴。下列说法正确的是(　　)
A.冰粒液化为雨滴
B.雨滴内分子间不存在分子引力
C.雨滴的内能大于同质量冰粒的内能
D.雨滴的内能转化为动能,所以下落得越来越快
12.甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg,三个物体温度都升高1 ℃,吸收的热量如图4所示,以下说法中正确的是(　　)
图4
A.乙的比热容与丙的比热容相等
B.甲的比热容比乙的比热容大
C.甲的温度升高1 ℃需吸收2000 J的热量
D.甲、乙的温度都降低1 ℃,乙比甲放出的热量多
13.用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图5所示是A和B的温度随加热时间变化的图像,下列说法正确的是(　　)
图5
A.A的比热容与B的比热容之比为2:1
B.A的比热容与B的比热容之比为2:3
C.都加热t时间,B吸收的热量比A吸收的热量多
D.A和B升高相同的温度,B吸收的热量较多
14.在图6所示的绝热装置中有一双层金属容器。在内层容器中倒入温度为80℃的水,用温度计Ⅰ测量其温度;在外层容器中倒入相同质量、温度为20℃的水,用温度计Ⅱ测量其温度。如果认为热传递只在双层容器内部进行,那么根据每隔相等时间记录的两支温度计的示数,可绘制出热水的降温图线(用虚线表示)和冷水的升温图线(用实线表示)。图7中最能反映上述两个容器内水温变化的图像是(　　)
图6

图7
15.某载重汽车的质量为12 t,车轮与地面的总接触面积为0.5 m2,汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速直线行驶时,柴油发动机的功率为210 kW,每行驶43 s消耗柴油700 g,柴油的热值为4.3×107 J/kg。下列说法中正确的是(g取10 N/kg) (　　)
①完全燃烧700 g柴油放出的热量为3.01×109 J
②该柴油发动机的效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104 N
④若公路所能承受的最大压强为8×105 Pa,则汽车最多能装载40 t的货物
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.只有①③正确 D.只有②③正确
二、填空题(共22分)
16.(2分)如图8所示为两个容积相同的保温杯,现给两保温杯同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁比乙杯热,由此可判断　　　　杯的保温性能更好。杯壁变热是通过　　　　的方式改变了它的内能。?
图8
17.(2分)大多数汽车防冻冷却液是以水和乙二醇为原料混合而成的,其中主要成分是水,这是利用了水的　　　　　　　　　的特点。配制防冻冷却液时将乙二醇加入水中,二者混合后实际的总体积小于混合前水和乙二醇的总体积,这说明分子是运动的,同时也说明　　　　　　　　　　。?
18.(2分)生活中许多现象都可以用我们所学的物理知识解释,例如腌制鸭蛋使盐进入鸭蛋中是一种　　　　现象,烧水煮鸭蛋是利用　　　　　的方式改变鸭蛋内能的。?
19.(2分)在汽油机压缩冲程中,是通过　　　　的方式增加燃气的内能的。汽油机的转速为3000 r/min,则1 s内汽油机对外做功　　　　次。
20.(6分)夏天,晒了一天的海滩,发现沙子比海水温度高,说明　　　　　　　　　　　　　　　　　。质量均为1 kg,初温均为20 ℃的甲、乙两种液体,经同一加热器加热相同时间后,甲液体升温到50 ℃,乙液体升温到80 ℃。那么甲液体的比热容　　　　(填“大于”或“小于”)乙液体的比热容,若其中一种液体是水,那么另一种液体的比热容是　　　　J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
21.(4分)上课时老师给同学们演示了“水也能使某些液体沸腾”的实验。将适量的乙醚倒入试管中,塞上木塞,然后浸入盛有热水的烧杯中,如图9 甲所示。一会儿,观察到试管中的乙醚沸腾起来,接着听到“砰”的一声,木塞冲出了试管口。
图9
(1)烧杯中温度计示数如图乙所示,则热水的温度为　　　　℃。?
(2)从实验中可知乙醚的沸点　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)热水的温度。?
(3)木塞冲出试管口的瞬间,乙醚的温度降低,内能　　　　(填“增大”或“减小”),这是通过　　　　的方式改变乙醚内能的。
22.(4分)合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,某城镇每天产生50 t生活垃圾,则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为　　　　J。在标准大气压下,这些热量的30%被500 m3、30 ℃的水吸收,则水温能升高　　　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]?
三、实验探究题(每空2分,共16分)
23.观察如图10所示实验,完成填空。
图10
(1)如图甲所示,向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置,再注入酒精直至充满。封闭管口,并将玻璃管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察液面的位置,混合后与混合前相比,二者总体积变　　　　。?
(2)图乙是　　　　现象,说明　　　　　　　　　　　　　　　　。图丙是同时把一滴墨水分别滴入质量相同的冷水和热水中的情况,此实验说明　 。?
(3)如图丁所示,玻璃板与水面接触,用弹簧测力计将其拉离水面,在离开水面时,观察到弹簧测力计示数变大,离开水面后其示数变小。该实验说明　 。 ?
24.为了比较甲、乙两种不同液体的吸热情况,某同学做了如图11 所示的探究实验,并在实验过程中记录了下表中的数据。
图11
物质
质量/g
温度升高10 ℃
所需时间/s
温度升高20 ℃
所需时间/s
温度升高30 ℃
所需时间/s
液体甲
30
96
202
323
液体乙
30
64
133
212
(1)进行该实验时,在两个相同的烧杯中分别装上质量、初温都相同的液体甲和液体乙,并用两个相同的酒精灯对其加热,这其中运用了常用的科学方法,即　　　　　　　。?
(2)在该实验中利用了“转化”思想,即用加热时间的长短来表示液体甲和液体乙　　　　　　　　　　。?
(3)对表中数据进行分析,可知液体乙的比热容　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)液体甲的比热容。
四、解答题(共17分)
25.(9分)2019年5月6日,聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是未来最理想的能源之一,求:[c水=4.2×107 J/(kg·℃),q氢=1.4×108 J/kg]
(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收,则水升高的温度是多少。
(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速直线行驶,如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
26.(8分)“创新”小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图12所示是加热电路原理图,电源电压为100 V,加热电阻R1与R2的阻值均为100 Ω,电路低温挡除雾,高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试,开启除霜模式加热后视镜1 min,用温度传感器测得其温度升高了6 ℃。求:[查资料得:后视镜玻璃质量约0.5 kg,玻璃的比热容约0.8×103 J/(kg·℃)]
(1)除霜模式下,电路中的电流。
(2)除霜模式下,电路的加热效率。
图12
答案
1.C　[解析] 图甲,挤压两铅块能使它们“粘”合在一起,主要是由于分子间引力的作用;图乙,试管内的水沸腾后,水蒸气将软木塞推出,这是将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能;图丙,抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合,说明分子在不停地做无规则运动;图丁,快速下压活塞,硝化棉燃烧起来,是由于外界对气体做功,气体内能增加,温度上升。
2.D　[解析] 电风扇工作时电能主要转化成机械能;能量在转移、转化过程中总是守恒的,但能量的转化和转移具有方向性,所以我们要节约能源;太阳能的利用途径有光热转换、光化转换和光电转换,能量在转化过程中总量保持不变;拦河坝可以提高上游水位,利用水的势能和动能,通过水轮发电机转化为电能。
3.B
4.C　[解析] 因为水的比热容大于砂石的比热容,相同质量的水和砂石吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少,所以沿海地区昼夜温差比内陆地区小;因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以晚上向秧田里灌水,水可以放出更多的热量,以防冻坏秧苗;发现有人中暑时,常在其额头上擦冷水,是利用水蒸发吸收热量,达到降温的目的,不是利用水的比热容较大的特点;因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度时,水吸收的热量多,所以用循环水冷却汽车发动机。
5.D　[解析] 比热容是物质的一种特性,与质量无关,一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容不变;由Δt=Q放cm可知,Q放相等时,物体降低的温度与质量和物质种类有关,未知质量不能比较降低的温度;水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),表示质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量是4.2×103 J;由Q吸=cmΔt可知,水和煤油的质量、吸收热量相等,由于煤油的比热容小,则温度升高较多。
6.C　[解析] 甲物体吸收的热量Q甲=c甲m甲Δt甲,乙物体吸收的热量Q乙=c乙m乙Δt乙,由题知,甲、乙两物体吸收相等的热量,即:Q甲=Q乙,则c甲m甲Δt甲=c乙m乙Δt乙,因为甲物体的温度变化量大,即Δt甲>Δt乙,所以c甲m甲若m甲=m乙,由上式可知c乙c甲>1,则c甲若c甲=c乙,由上式可知m甲m乙<1,则m甲若m甲>m乙,由上式可知c乙c甲>m甲m乙>1,则c甲因为c甲m甲m乙。
7.A　[解析] 水的比热容比泥土、砂石的比热容大,白天,太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量,海水温度上升慢,陆地温度上升快,陆地上方热空气上升,微风从海洋吹向陆地,形成海风;而夜晚,陆地和海水放出相同的热量,海水温度降低得少,海面气温较高,空气上升,风就从陆地吹向海洋,形成陆风。
8.D　[解析] 先后将A、B两球投入同一杯水中,A、B物体吸收热量、温度升高,水放出热量、温度降低;由题知,两次水降低的温度相同,也就是水放出的热量相同,则A、B两球吸收的热量相同;A、B两球的质量相等、初温相同,A、B两球吸收相同的热量后,B球的末温比A球的末温低3 ℃,即B球升高的温度少,根据Q=cmΔt知B球的比热容大。
9.C
10.A　[解析] 燃料燃烧时,将化学能转化为内能;火箭在加速上升的过程中,利用内能做功,将内能转化为动能和重力势能;卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为电能;卫星与地面之间通过电磁波传递信息。
11.C　[解析] 下落过程中冰粒熔化为雨滴;雨滴内分子间存在分子引力;冰粒吸热熔化为雨滴,则雨滴的内能大于同质量冰粒的内能;雨滴下落过程中,重力势能转化为动能,所以下落得越来越快。
12.B　[解析] 根据Q=cmΔt可知,乙、丙吸收的热量和温度变化相同,乙的质量小,则乙的比热容比丙的比热容大。根据Q=cmΔt可知,甲、乙质量相等,温度变化相同,甲吸收的热量比乙多,因此甲的比热容比乙的比热容大。从图像可看出,甲的温度升高1 ℃需吸收3000 J的热量。根据B选项分析可知,甲、乙的温度都降低1 ℃,甲比乙放出的热量多。
13.A　[解析] 在时间t内,用相同的电加器加热,则吸收的热量相同,A的温度变化ΔtA=20 ℃,B的温度变化ΔtB=40 ℃,A、B的质量相同,由Q吸=cmΔt得c=QmΔt,则cA????cB=ΔtB????ΔtA=2????1。
在相同时间t内,电加热器放出的热量相同,则A、B吸收的热量相同。
由图可知,A、B升高相同的温度,加热A的时间长,A吸收的热量多。
14.D
15.D　[解析] 完全燃烧700 g柴油放出的热量:Q放=m柴油q=0.7 kg×4.3×107 J/kg=3.01×107 J;柴油发动机做功:W=Pt=210×103 W×43 s=9.03×106 J,柴油发动机的效率:η=WQ放×100%=9.03×106J3.01×107J×100%=30%;汽车的速度:v=72 km/h=72×13.6 m/s=20 m/s,由P=Wt=Fst=Fv得,汽车的牵引力:F=Pv=210×103W20 m/s=1.05×104 N;由p=FS得,公路所能承受的最大压力:F压=pS=8×105 Pa×0.5 m2=4×105 N,汽车与最多能装载的货物的质量之和:m总=G总g=F压g=4×105N10 N/kg=4×104 kg=40 t,汽车最多能装载货物的质量:m=m总-m车=40 t-12 t=28 t。
16.乙　热传递
17.比热容较大　分子之间有空隙
18.扩散　热传递　[解析] 腌制鸭蛋的过程中,盐进入鸭蛋是由于分子在永不停息地做无规则运动,属于扩散现象;烧水煮鸭蛋,鸭蛋从水中吸收热量,温度升高,这是利用热传递的方式改变鸭蛋内能的。
19.做功　25
[解析] (1)压缩冲程中活塞压缩燃气做功,将机械能转化为内能,是通过做功的方式增加燃气内能的;(2)汽油机转速为3000 r/min=50 r/s,说明每秒钟飞轮转过50转,完成25个工作循环,对外做功25次。
20.水的比热容比沙子的比热容大　大于　
2.1×103
[解析] (1)水的比热容较大,同样受热或冷却的情况下,吸收或放出相同热量,相同质量的水和沙子,水的温度变化小,因此,晒了一天的海滩我们会感到沙子比海水温度高。
(2)由题可知,同一加热器加热相同时间时,两种液体吸收的热量相同,乙的温度升高得多;根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、初温相同,吸热也相同的情况下,比热容小的物质升温快,所以,甲的比热容大,乙的比热容小;若其中一种液体是水,因为水的比热容较大,所以甲液体是水。
(3)由Q吸=cm(t-t0)得,c甲m甲(t甲-t0)=c乙m乙(t乙-t0),即4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(50 ℃-20 ℃)=c乙×1 kg×(80 ℃-20 ℃);所以乙液体的比热容为c乙=2.1×103 J/(kg·℃)。
21.(1)60　
(2)小于　
(3)减小　做功
[解析] (1)烧杯中温度计示数如图乙所示,根据温度计读数原则可知,热水的温度为60 ℃。(2)液体沸腾有两个必要条件:①达到沸点;②继续吸热。当两个条件同时具备时液体即可沸腾。若乙醚的沸点等于热水的温度,则乙醚只能达到沸点,不能继续吸热,不会沸腾。乙醚放在热水中能够沸腾,说明乙醚的沸点小于热水的温度。(3)木塞冲出试管口的瞬间,乙醚蒸气对木塞做功,乙醚的内能减小,温度降低,这是通过做功的方式改变乙醚内能的。
22.2.8×1011　40
[解析] (1)50 t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量:Q放=mq=50×140 kg×4.0×107 J/kg=2.8×1011 J。
(2)由ρ=mV得,水的质量:m'=ρ水V=1.0×103 kg/m3×500 m3=5×105 kg,水吸收的热量:Q吸=30%Q放=30%×2.8×1011 J=8.4×1010 J,由Q吸=cmΔt得,水升高的温度:Δt=Q吸c水m'=8.4×1010J4.2×103J/(kg·℃)×5×105kg=40 ℃。
23.(1)小
(2)扩散　分子在不停地做无规则运动
温度越高,分子无规则运动越剧烈
(3)分子间存在引力
24.(1)控制变量法
(2)吸热的多少
(3)小于
25.解:(1)0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量:
Q放=mq氢=0.3 kg×1.4×108 J/kg=4.2×107 J。
(2)水吸收的热量:Q吸=Q放=4.2×107 J,
由Q吸=cmΔt得水升高的温度:
Δt=Q吸c水m'=4.2×107J4.2×103J/(kg·℃)×200 kg=50 ℃。
(3)公交车所做的功:
W=Q放=4.2×107 J,
由P=Wt得公交车行驶的时间:
t=WP=4.2×107J1.4×105W=300 s。
26.解:(1)由图知,只闭合开关S时,两电阻串联;当开关S、S1都闭合时,R2短路,只有R1工作,此时电阻较小,根据P=U2R可知此时电路的功率较大,处于高温除霜模式,除霜模式下,电路中的电流:
I=UR1=100 V100 Ω=1 A。
(2)除霜模式下1 min消耗的电能:
W=UIt时=100 V×1 A×60 s=6000 J,
后视镜玻璃吸收的热量:
Q=cmΔt温=0.8×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×6 ℃=2400 J,
除霜模式下,电路的加热效率:
η=QW×100%=2400 J6000 J×100%=40%。