综合解析苏科版九年级物理上册《机械能和内能》专题测试练习题（解析版）

苏科版九年级物理上册《机械能和内能》专题测试考试时间：90分钟；命题人：教研组考生注意：1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。第I卷（选择题30分）一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）1、如图所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面上，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B点后到达最高点C点（不计空气阻力）下列分析中不正确的是（）A．小球在A、B两点具有的动能相同B．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vCC．从B点到C点减小的动能全部转化为小球的重力势能D．小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的机械能2、如图是热机四冲程工作原理的示意图，将内能转化为机械能的冲程是（）A． B． C． D．3、下列事例中，属于内能转化为机械能的是（）A．用气筒给自行车打气时，气筒会发热B．开水倒入杯中逐渐冷却C．水壶中水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起D．流星与空气摩擦生热发光4、下列四幅图中，属于利用热传递改变物体内能的是（）A．双手摩擦能发热 B．烧水时水温升高C．锯木材时锯子发烫 D．钻木取火5、关于汽油机和柴油机的区别，下列说法中你认为不妥的是（）A．柴油机比汽油机费用低廉，但比较笨重B．柴油机的效率一般比汽油机的效率高C．一个工作循环中汽油机做功一次，柴油机做两次功D．在构造上，柴油机汽缸顶部有喷油嘴而没有火花塞6、下列说法正确的是（）A．使用天然气做燃料，燃烧越充分，热值越大B．汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能C．汽车发动机采用冷水进行冷却，是利用水的比热容较大的性质D．摩托车上的热机工作时提供动力的是吸气冲程7、如图所示是家居装修的一种空气锤，它是利用压缩空气使活塞迅速推出，产生巨大压力，能将铁钉打入木板，甚至能将混凝土压碎。下列关于空气锤的使用，说法错误的是（）A．压缩空气对外做功时，自身的内能会减小B．空气被压缩时，密度增大，压强增大C．木板可以被铁钉打入，说明力可以改变物体的形状D．反复捶打，铁钉会发热，这与内燃机的做功冲程能量转化相同8、下列关于热现象的一些说法，错误的是（）A．冰熔化成水时，温度不变，内能增大B．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大C．雨水顺着沙粒缝隙渗入土壤属于扩散现象D．刚炒出来的菜散发出浓浓的香味，是因为温度越高，分子热运动越剧烈9、吃牛肉火锅是潮汕地区冬天常见的一种饮食方式。对“吃火锅”的情景分析正确的是（）A．牛肉温度升高，是通过做功的方式来增大内能B．锅边沿冒出的大量“白气”是水蒸气C．“吃火锅时肉香扑鼻”说明分子在不停息地做无规则运动D．水温升高，水中含有的热量变大10、有一个转速为3600r/min的四冲程汽油机，如图所示为该汽油机某冲程的示意图，则下列说法不正确的是（）A．汽油机的效率越高，做功越快 B．这是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能C．汽油机的该冲程是靠飞轮惯性完成的 D．汽油机正常工作时1s对外做功30次第Ⅱ卷（非选择题70分）二、填空题（10小题，每小题4分，共计40分）1、汽油机是热机的一种，它把燃料燃烧放出的_____能转化为机械能。如图1所示的是汽油机的工作状态示意图，由图1可以看出，此时它正处在_____冲程。该汽油机的飞轮转速是3600r/min，那么该汽油机每秒钟对外做功_____次。若该汽油机的效率为30%，消耗100g汽油，对外做功_____J。（q汽油=4.6×107J/kg）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的_____较大的特点。气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会_____（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是利用_____的方式改变水的内能的。图2中是汽油机工作时的能量流向图，则其热机效率表示为η=_____。一般的汽油机的效率比柴油机的效率要低一些，主要的原因是_____，火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料_____比较大的特点。2、阅读材料，回答问题。热阻当物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与垂直传导方向的横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料，如果墙壁一侧是高温环境，另一侧是低温环境，墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），则在墙壁中能形成稳定的热量流动，单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。（1）同一物体发生热传导的条件是物体的不同部分之间存在______；热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中______（选填“电流”或“电压”）；（2）同样形状的材料，导热系数越大，热阻______（选填“越大”或“越小”）；（3）如题图甲所示，长方体实心铝块的长、宽、高分别为2L、1.5L、3L，当热量从左向右流动时，铝块的热阻为R1，热量从下向上流动时，铝块的热阻为R2，则R1______R2（选填“>”“<”或“=”）；（4）如图乙所示，墙壁厚度为d，墙壁外侧环境温度为，内侧环境温度为，虚线到内侧墙壁的距离为，热量在墙壁中稳定地流动，单位时间内传到内侧墙壁的热量为Q0，则虚线处的温度为______（用t0表示），若外侧墙壁的环境温度升高到1.2t0，内侧环境温度仍为，则单位时间内传到内侧墙壁的热量为______（用Q0表示）。3、如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住。加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出去，这一过程与汽油机的______冲程的能量转化过程相同。酒精的热值是3.0×107J/kg，从开始加热到木塞冲出，燃烧10g酒精，酒精燃烧放出的热量是______J，若水蒸气对木塞做功是3×103J，该装置作为热机的效率是______。4、生活中蕴含着许多物理知识。注射器吸取药液时，药液是在___________的作用下进入注射器的；茶壶的壶嘴和壶身下部是相通的，构成了_________；用毛笔书写时能闻到淡淡的“墨香”，是因为分子在做___________运动。5、汽车发动机冷却系统分为风冷型和水冷型两种。风冷型发动机以空气为冷却介质，当风高速吹过发动机时，利用______的方式改变的发动机的内能；水冷型发动机则是利用水的______较大的特性。某水冷四冲程柴油发动机工作时转速表如图甲所示，则该发动机12s内经历压缩冲程______次，若该柴油机每完全燃烧柴油1kg，输出机械能1.376×107J，则该柴油机的效率为______。如图乙______是某水冷四冲程汽油机中的做功冲程示意图。（q煤油＝4.3×107J/kg）。6、一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，则此时这台汽油机活塞1s对外做功___________次。完全燃烧2kg汽油放出的热量是___________J（）。7、洛阳水席始于唐代，是河南洛阳一带独有的特色传统饮食文化，已有一千多年历史，也是我国迄今保留下来的历史最久远的名宴之一。2020年11月21日，河南洛阳市“焗掌传统水席惠民文化节”开幕。文化节中远远闻到菜肴的香味是_____现象，说明分子在不停地做_____。8、用燃气灶烧水时，天然气燃烧时将化学能转化为______能。将质量为10kg、初温为20oC的水烧开，水吸收的热量为______J；用掉5kg的天然气后，剩下的天然气的热值为______。[标准大气压c水=4.2×103J/（kg•℃），q天然气=7.0×107J/m3]9、小明到海水浴场玩，他光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉，这是因为：水的比热容______（填“大”或者“小”），海水和沙子相比，在吸收相同热量时，沙子的温度变化比海水______（填“大”或者“小”）。10、（1）加热质量为50kg的水，使其温度升高10℃，水吸收的热量为________________J；（2）完全燃烧________________m3的煤气可以放出1.17×107J的热量（c水＝4.2×103J/kg·℃），煤气的热值q＝3.9×107J/m3）三、计算题（5小题，每小题6分，共计30分）1、亮亮家里新安装了一台煤气灶，利用煤气灶烧水，将20kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，需燃烧0.16kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，求：（1）把20kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量是多少？（2）完全燃烧0.16kg煤气放出的热量是多少？（3）煤气灶烧水的效率是多少？2、小凡同学所在学校为住校学生提供热水，需要燃烧天然气给锅炉提供热量，每天要将2000kg的水从25℃加热到60℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q气＝3.5×107J/m3]求：（1）将2000kg的水从25℃加热到60℃需吸收的热量；（2）如果不考虑热量的损失，每天需至少完全燃烧多少天然气？3、一台单缸四冲程柴油机活塞的横截面积为500cm2，活塞的行程是150mm，做功冲程的平均压强是4×105Pa，求：（1）一个做功冲程中气体做的功。（2）若柴油机每分钟完成600个工作循环，则柴油机的功率多大？4、为保护环境，我国多个城市采用了氢燃料新能源公交车代替传统燃油公交车。若某氢能源公交车以150kW的恒定功率匀速行驶50min消耗了5kg的氢燃料。（q氢=1.4×108J/kg）求：（1）完全燃烧5kg的氢燃料放出的热量；（2）公交车行驶50min所做的功；（3）公交车的热机效率。5、某家庭用燃气热水器将质量为10kg，温度为10oC的自来水加热到50oC消耗的天然气体积为0.1m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•oC），天然气的热值为3.2×107J/m3。求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器工作时的效率。-参考答案-一、单选题1、B【解析】【详解】AB．光滑的弧形轨道上不受摩擦力，不计空气阻力，故在A、B、C三点的机械能相同，A、B两点高度相同，重力势能相同，则动能相同，vA＝vB，在C点速度为0，故小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＝vB＞vC，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；C．光滑的弧形轨道上不受摩擦力，不需要克服摩擦力做功，因此从B点到C点减小的动能全部铁化为小球的重力势能，故C正确，不符合题意；D．没有克服摩擦力做功，不计空气阻力，机械能守恒，则小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能，故D正确，不符合题意。故选B。2、B【解析】【详解】内燃机的四个冲程中，将内能转化为机械能的冲程是做功冲程。A．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A不符合题意；B．两个气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故B符合题意；C．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故C不符合题意；D．两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D不符合题意。故选B。3、C【解析】【详解】A．用气筒给自行车胎打气过程中压缩空气做功，机械能转化成内能，使气筒发热，故A不符合题意；B．开水倒入杯中逐渐冷却，热水的内能转移到周围空气中，是内能的转移，故B不符合题意；C．水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起，水蒸气的内能转化成壶盖的机械能，故C符合题意；D．流星与空气摩擦生热发光，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故D不符合题意。故选C。4、B【解析】【详解】ACD．双手摩擦、锯木柴、钻木取火是彼此摩擦，将机械能转化为内能，是通过做功改变物体内能，故ACD不符合题意；B．烧水时水温升高是火焰的温度高于水温时依靠热传递实现的，故B符合题意。故选B。5、C【解析】【详解】AB．由于柴油机和汽油机的压缩程度和点燃方式不同，使得柴油机的效率比汽油机的效率高，使用柴油机比汽油机经济，费用低廉，但不如汽油机轻便，故AB不符合题意；C．无论是汽油机和柴油机，一个工作循环中汽油机和柴油机都做一次功，故C符合题意；D．汽油机与柴油机的结构上不同：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴，故D不符合题意。故选C。6、C【解析】【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；B．汽油机的做功冲程是燃气通过做功的方式将内能转化为机械能，故B错误；C．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机冷却用水作为工作物质，故C正确；D．摩托车上使用的是汽油机，汽油机工作时提供动力的是做功冲程，故D错误。故选C。7、D【解析】【详解】A．压缩空气对外做功时，内能转化为机械能，自身的内能会减小，故A正确，不符合题意；B．根据可知，一定质量的空气被压缩时，体积减小，密度增大，压强增大，故B正确，不符合题意；C．铁钉被打入木板，木板的形状发生改变，说明力可以改变物体的形状，故C正确，不符合题意；D．反复敲打铁钉会发热，是将机械能转化为内能的过程，内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故D错误，符合题意。故选D。8、C【解析】【详解】A．冰是晶体，0℃的冰熔化成0℃水，吸收热量，内能增加，但温度不变，故A正确，不符合题意；B．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因是沿海地区多水，内陆地区多砂石，水的比热容比砂石的比热容大，同样受冷和受热时温度变化小，故B正确，不符合题意；C．雨水顺着沙粒缝隙渗入土壤，是水的运动，属于机械运动，所以不是扩散现象，故C错误，符合题意；D．分子在永不停息地做无规则运动，且温度越高，分子热运动越剧烈；故刚炒出来的菜会散发出浓浓的香味，故D正确，不符合题意。故选C。9、C【解析】【详解】A．吃牛肉火锅时，牛肉从水中吸收热量温度升高，这是通过热传递改变物体的内能，故A错误；B．锅边沿冒出的大量“白气”是水蒸气遇到冷的空气，液化成小水珠形成的，故B错误；C．“吃火锅时肉香扑鼻”属于扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故C正确；D．热量是过程量，只能说吸收或放出热量，不能说具有热量，故D错误。故选C。10、A【解析】【详解】A．热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比越大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误，符合题意；B．由图可知，两个气门都是关闭的，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；C．依靠飞轮惯性完成的冲程有：吸气、压缩和排气三个冲程，故C正确，不符合题意；D．转速为3600r/min的四冲程内燃机，则每秒转60圈，两圈做一次功，共做30次功，故D正确，不符合题意。故选A。二、填空题1、内排气301.38×106比热容增大热传递柴油机的压缩冲程中压缩程度比汽油机更大热值【解析】【详解】[1]汽油机工作时，汽油燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，过程中燃料的内能转化为活塞运动的机械能。[2]由图可知，汽油机的进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，气体排出气缸，故该图表示的是汽油机排气冲程。[3]汽油发动机每完成一个工作循环，飞轮转动2圈，对外做功1次。已知汽油机转速为n=3600r/min=60r/s因此，汽油机的飞轮每秒转动60圈，汽油机每秒对外做功30次。[4]根据汽油机的工作效率和汽油热值可知，消耗100g（即0.1kg）汽油，汽油机对外做功W=q汽油mη=4.6×107J/kg×0.1kg×30%=1.38×106J[5]由于水的比热容较大，所以相同质量的物质，吸收相同的热量，水的温度升高的小。[6]物体的内能与温度有关，其他条件不变，物体的温度升高，则物体的内能会增大。汽车行驶时水的温度会升高，故水的内能会增大。[7]汽油燃烧使气缸温度升高，且气缸的温度远高于水的温度，所以热量会从气缸传递到水中，正是热量的传递才使得水的内能增加。[8]热机的效率等于热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，即[9]一般的汽油机的效率比柴油机的效率要低一些，主要的原因是柴油机的压缩冲程中压缩程度比汽油机更大，在压缩冲程中储存了一部分能量。[10]相同质量的燃料，氢燃料燃烧释放的热量更多，因此用液态氢作为火箭的燃料。2、温度差电压越小<1.4Q0【解析】【详解】（1）[1]由题意可知，当同一物体的不同部分之间存在温度差时，会发生热传导。[2]由题意可知，温度差是进行热传导的原因，与电压是形成电流的原因类似，故可知温度差相当于电路中的电压。（2）[3]由可知，同样形状的材料，导热系数越大，热阻R越小。（3）[4]由题意可知，热量从左向右流动时，长度L1=2L，横截面积为S1=1.5L×3L=4.5L²热量从下向上流动时，长度L2=3L，横截面积为S2=1.5L×2L=3L²因是同一铝块，导热系数相同，故由可知故可知R1<R2。（4）[5]设虚线处的温度为t，墙壁的横截面积为S，则由题意可知，从外侧环境传到虚线处的热量为从虚线处传到内侧环境的热量为因热量在墙壁中稳定地流动，故可知Q1=Q2，即解得虚线处的温度为[6]设墙壁外侧到墙壁内侧的热阻为R，则由题意可知，墙壁外侧环境温度为t0，内侧环境温度为时，单位时间内传到内侧墙壁的热量为Q0，则有由题意可知，当外侧墙壁的环境温度升高到1.2t0，内侧环境温度仍为时，单位时间内传到内侧墙壁的热量为3、做功3.0×1051%【解析】【详解】[1]木塞冲出时，水蒸气的内能对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能会减小，温度降低，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程。[2]酒精燃烧放出的热量[3]热机的效率4、大气压连通器无规则【解析】【详解】[1]把注射器针头插入药水瓶，把注射器活塞往外拉时，注射器内的气体体积增大，气压减小，药液在管外的大气压的作用下进入注射器；[2]连通器是上端开口，底部相连通的容器，茶壶的壶嘴和壶身构成了连通器；[3]用毛笔书写时能闻到淡淡的“墨香”，这是扩散现象，是因为分子在不停地做无规则运动。5、热传递比热容15032%B【解析】【详解】[1]改变物体内能方法是做功和热传递。风冷型发动机以空气为冷却介质，当风高速吹过发动机时，利用热传递的方式改变的发动机的内能。[2]水冷型发动机则是利用水的比热容比较大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度时，水可以吸收更多的热量。[3]水冷四冲程柴油发动机工作时转速表如图所示，转速为15×100r/min=1500r/min表示1min转1500r，即1秒转25r，因飞轮转2r，经历4个冲程，做功一次，压缩冲程一次，所以飞轮转25r，经历压缩冲程50次，12s内经历冲程为（次）[4]柴油完全燃烧能放出的热量Q放＝mq煤油＝1kg×4.3×107J/kg＝4.3×107J则柴油机的效率[5]如图乙中B图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，火花塞打火，可以判断是做功冲程。6、30【解析】【详解】[1]飞轮转速为3600转/分，则1s内飞轮转动60转；汽油机工作时每四个冲程飞轮转2转，做功1次，因此这台汽油机活塞1s对外做功30次。[2]完全燃烧2kg汽油放出的热量是7、扩散无规则运动【解析】【详解】[1][2]文化节中远远闻到菜肴的香味，香味分子扩散到空气中，人闻到香味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。8、内3.36×1067.0×107J/m3【解析】【详解】[1]天然气燃烧时，消耗了天然气的化学能，获得了内能，即将化学能转化为内能。[2]1标准大气压下水的沸点为100℃，则将质量为10kg、初温为20℃的水烧开，水吸收的热量为[3]因为热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类和状态有关，故用掉5kg天然气后，剩下的天然气的热值不变，仍为7.0×107J/m3。9、大大【解析】【详解】[1][2]根据可知，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度改变较小；水的比热容较大，同样受热的情况下，吸收相同热量，沙子的温度变化比海水大，因此，小明光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉。10、【解析】【详解】[1]水吸收的热量为[2]根据得，需要完全燃烧的煤气的体积为三、计算题1、（1）3.36×106J；（2）6.72×106J；（3）50%【解析】【详解】解：（1）水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(60℃-20℃)=3.36×106J（2）0.16kg煤气完全燃烧放出的热量Q放=m煤q=0.16kg×4.2×107J/kg=6.72×106J（3）煤气灶烧水的效率答：（1）把20kg、20℃的水加热到6