12.4 机械能与内能的相互转化 2021-2022年苏科版九年级物理同步课时训练作业（word版含答案）

2021-2022年九年级（上）物理同步课时训练作业
12.4 机械能与内能的相互转化
一、单选题（本大题共12小题）
1．摩托车上的热机工作时提供动力的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．一台汽油机的效率是20%，表示它在工作时，燃料燃烧放出的能量，只有20%，用来做（　　）
A．无用功??????????? B．总功?????????? C．有用功?????????? D．无用功
3．下列设备中，没有利用热机的是( )
A． B．C． D．
4．如图,烧瓶内水上方存在着水蒸气,瓶口用软木塞塞住,用小打气筒缓慢向瓶内加压,达到一定程度时塞子跳起来，瓶内出现白雾．下列说法正确的是
A．瓶内出现白雾，是因为瓶子外部温度低
B．出现白雾的过程是一个吸热的物态变化过程
C．该实验能说明气体膨胀对外做功，内能减小
D．这个实验展示了蒸汽机的工作原理
5．关于燃料和热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
6．某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是
A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
7．图所示为四冲程汽油机的一个冲程，下列说法正确的是
A．这是压缩冲程，机械能转化为内能 B．这是压缩冲程，内能转化为机械能
C．这是做功冲程，机械能转化为内能 D．这是做功冲程，内能转化为机械能
8．下列说法中正确的是
A．燃料的热值与燃料燃烧的程度有关?????????????????????? B．燃料的热值与燃料的种类有关
C．燃料的热值与燃料的多少有关????????????????????????????? D．燃料的热值与以上三个因素都有关
9．车辆由于紧急刹车，刹车片迅速夹紧刹车盘（不考虑刹车片磨损），靠刹车片与刹车盘的剧烈摩擦最终使车辆停止运动，导致刹车片和刹车盘温度升高。则下列说法正确的是（　　）
A．车辆停止后，无速度，则刹车片内能为零
B．由于温度升高，刹车片内能增大
C．由于质量没改变，则刹车片内能不发生变化
D．车辆在减速过程中，内能转化成机械能
10．关于热机的效率，下列说法正确的是（）
A．热机做的有用功越多，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机消耗的燃料越多，效率就越低
D．热机内能转化成机械能的百分比越大，效率越高
11．两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
12．汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是
A．温度升高，内能增加，体积减小
B．温度升高，内能增加，体积增大
C．温度降低，内能减少，体积减小
D．温度降低，内能减少，体积增大
二、填空题（本大题共5小题）
13．有一箱木炭，它的质量为10kg，热值为3.4×107J/kg．若用掉一半，剩下木炭的热值为_____，半箱木炭燃烧最多放出热量_____ J．
14．四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的是_____冲程，如果汽油机的转速表显示3000revs/min，那么该汽油机每秒内做_____次功．给汽车加油时能闻到汽油的味道说明_____．
15．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是_________，图中________(选填“甲”或“乙”)是汽油机的工作原理图．
16．质量为2kg的水，温度从40℃升至60℃，会吸收_____J的热量。若这部分热量全部由酒精完全燃烧提供，则需要完全燃烧_____kg的酒精。[c水＝4.2×103J/(kg?℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]
17．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内做功______次，一个工作循环中把机械能转化为内能的是______冲程。
三、计算题（本大题共3小题）
18．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高40℃．求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量有80%被水吸收）
19．现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃），如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。求：
(1)所用热水的质量为多少？
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，气体完全燃烧放出的热量的公式Q=qV，式中V表示燃烧气体的体积）
20．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给20kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：
（1）煤完全燃烧产生的热量．
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量．
（3）煤炉烧水时的热效率．
参考答案
1．C
【解析】在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能．做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力；故选C．
2．C
【解析】热机的效率是有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比，汽油机的效率为20%表示：汽油机工作过程中，用来做有用功的能量占燃料燃烧放出总热量的20%.故选C.
3．D
【解析】图中的火车、飞机、轮船使用机器作为动力，而作为动力的机器需要燃料来工作，故均为利用热机来工作，自行车靠人力驱动，不是利用热机工作，答案选D。
4．C
【解析】A．瓶内出现的白雾是水蒸气遇冷液化成的小水滴，故A不符合题意；
B．瓶内出现白雾是由水蒸气液化形成的，液化放热，故B不符合题意；
C．瓶口塞子跳起来的过程中，气体对外做功，将内能转化为机械能，内能减小，故C符合题意；
D．瓶口塞子跳起来的过程中，水蒸气对塞子做功，将内能转化为机械能，能量转化情况与内燃机做功冲程相同，故D不符合题意．
5．A
【解析】A、燃料的热值与燃料的质量无关，它只与燃料的种类有关，所以A符合题意；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，它只与燃料的种类有关，所以B不符合题意；
C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，所以C不符合题意；
D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，所以D不符合题意．故选A．
6．B
【解析】提高炉子效率主要从尽量让燃料充分燃烧和减小散热来考虑．
AC．都能让燃料更充分燃烧，提高炉子效率；
B．只向炉内多加些煤，燃料不能充分燃烧，无法提高炉子效率；
D．减小散热，提高炉子效率．
7．D
【解析】由图可知，汽油机的火花塞正在打火，所以汽油机正处于做功冲程，在做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，故ABC错、D正确．故选D.
8．B
【解析】A. 热值是1kg某种燃料完全燃烧放出的能量．热值的大小与燃料的燃烧程度无关，所以选项A的说法不正确．B. 热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，不同种类的燃料其热值一般不同，所以选项B的说法正确．C. 燃料的热值与燃料的多少无关，所以选项C的说法不正确．D. 燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关，所以选项D的说法不正确．故选B.
9．B
【解析】A．一切物体均有内能，刹车片内能不可能为零，故A错误；
B．刹车片与刹车盘的剧烈摩擦最终使车辆停止运动，摩擦做功，机械能转化为内能，刹车片的温度升高、内能增大，故B正确；
C．内能与温度也有关系，刹车片的质量没改变但内能改变，故C错误；
D．车辆在减速过程中，通过摩擦做功的方式，机械能转化成内能，故D错误。
故选B。
10．D
【解析】
热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，则效率越高．热机的有用功多，但与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故A错误；功率是表示物体做功快慢的物理量，与效率无关，故B错误；热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量不一定多，故C错误；热机内能转化成机械能的百分比越大，说明热机的效率越高，故D正确，故选D．
11．A
【解析】在有用功相同时，效率越低，消耗的燃料越多；由于不知道两台柴油的做功时间，所以无法比较功率的大小；效率指的是有用功占总功的比重，与燃料的多少无关；功率相同的甲乙两台柴油机，由于不知道两台柴油的做功时间,无法比较消耗的柴油；应选A．
12．A
【解析】汽油机在压缩冲程中，气缸中空气的温度升高、内能增加和体积变小，故应选A．
13．3.4×107J/kg 1.7×108
【解析】[1]热值是燃料的特性，不随质量改变而改变，因此用掉一半，剩下木炭的热值仍然是3.4×107J/kg；
[2]半箱木炭的质量为5kg，所以半箱木炭燃烧最多放出热量：
Q＝qm＝3.4×107J/kg×5kg＝1.7×108J
14．做功 25 分子不停地做无规则运动
【解析】[1]做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，燃气的内能减小，活塞机械能增加，即将内能转化为机械能；
[2]汽油机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，3000r/min＝50r/s，即每秒飞轮转50圈，完成25个工作循环，对外做功25次．
[3]汽车加油时能闻到汽油的气味，这是扩散现象，是因为汽油分子不停地做无规则运动．
15．化学能转化为内能再转化为机械能 乙
【解析】蒸汽机和汽油机都属于热机，是将内能转化为机械能的机器．由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，则水蒸气对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程反映了蒸汽机的工作原理；在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同．
16．1.68×105 5.6×10-3
【解析】[1]质量为2kg的水，温度从40℃升至60℃，会吸收热量为
false
[2]若这部分热量全部由酒精完全燃烧提供，根据Q吸=Q放，可得需要完全燃烧的酒精质量为
false
17．10 压缩
【解析】[1]一个工作循环中飞轮转动2圈才做功1次，所以汽油机每分钟可以做功600次，每秒钟做功10次。
[2]内燃机压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，将机械能转化为内能。
18．（1）1.68×107J；（2）2.1×107J；（3）80%；（4）0.4kg．
【解析】
(1)热水器中的水吸收的热量：Q＝cm(t?t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×100kg×40℃＝1.68×107J，(2)热水器5小时内接收到的太阳能：E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J；(3)热水器的效率：η＝false＝80%(4))∵煤气燃烧放出的热量80%被水吸收，∴煤气燃烧放出的热量：Q放＝false＝2.1×107J，∵Q＝mq∴完全燃烧煤气的质量：煤气燃烧放出的热量全部被水吸收,即Q放＝Q＝1.68×107J，由Q＝mq可知完全燃烧煤气的质量：
m′＝false ＝false＝0.4kg.
19．(1)50kg；(2)6.3×106J；(3)0.225m3
【解析】(1)所用热水的质量为
false
(2)水从热水器中吸收热量为
false
(3)天然气完全燃烧释放热量为
false
需要消耗的天然气为
false
答：(1)所用热水的质量为50kg；(2)水从热水器中吸收热量为6.3×106J；(3)需要消耗多少0.225m3的天然气。
20．（1）6×107J；（2）5.04×106J（3）8.4%．
【解析】
解：（1）煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=3kg×3×107J/kg=9×107J；
（2）Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（80℃﹣20℃）=5.04×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率η=×100%=×100%=5.6%．
答：（1）煤完全燃烧产生的热量为9×107J；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为5.04×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率为5.6%．