第2讲《内能的利用》全国初中九年级《物理》竞赛试题讲练

PAGE1试卷第=page11页，共=sectionpages33页第2讲《内能的利用》全国初中物理竞赛试题精编一、单选题1．（2007九年级·上海·竞赛）下列过程中，能把机械能转化为内能的过程是（）A．流星在进入大气层后快速下落被烧毁 B．用煤气取暖器取暖C．用太阳灶加热水至沸腾 D．用电饭锅煮饭【答案】A【知识点】做功改变物体的内能、热传递改变物体的内能、能量的转化【详解】A．流星在进入大气层后快速下落被烧毁，是流星雨空气摩擦，将机械能转化为内能，故A符合题意；B．用煤气取暖器取暖，燃烧煤气，在燃烧时是将化学能转化为内能，故B不符合题意；C．用太阳灶加热水至沸腾属于热传递改变内能，将太阳能转化为内能，故C不符合题意；D．用电饭锅煮饭，把电能转化为内能，故D不符合题意。故选A。2．（2007九年级·上海·竞赛）两个完全相同的实心球，甲球放在桌面上，乙球悬挂在绳上，使它们吸收热量从同样初温升高相同温度，则正确的判断是（

）A．两球吸收的热量相等 B．甲球吸收的热量比乙球多C．甲球吸收的热量比乙球少 D．以上情形都有可能【答案】B【知识点】能量的转化、计算物体温度变化时的吸放热【详解】若不考虑热膨胀，两球质量相同、升高的温度相同、比热容相同，由吸热公式Q=cm△t可知两球吸热相同。但两球受热后，体积都要膨胀，甲球因放在不导热的桌面上，受热膨胀后，球的重心升高，要克服重力做功而耗费一部分能量；所以用来提高球体温度的能量就减少了一些，甲球吸热后内能的增量就减少了一些。乙球情况刚好与甲球相反，乙球重心的下降引起乙球重力势能的减少，重力对乙球做了功，所以乙球内能的增量要大于“供给的热量”，而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的，所以△t甲＜△t乙因此升高相同的温度，甲吸收的热量要多一些。故选B。3．（2007九年级·上海·竞赛）下列事实中，最能说明燃料燃烧所放出的热量跟燃料的种类有关的是（）A．2克酒精完全燃烧比2克木柴完全燃烧放出的热量多B．2克酒精完全燃烧比1克汽油完全燃烧放出的热量多C．2克酒精完全燃烧比1克酒精完全燃烧放出的热量多D．3克酒精完全燃烧比2克烟煤不完全燃烧放出的热量多【答案】A【知识点】热值的概念、单位和物理意义【详解】要比较不同燃料燃烧所放出的热量跟燃料的种类有关，需要控制完全燃烧的质量相同。A．完全燃烧酒精和木柴的质量相同，故A符合题意；B．完全燃烧酒精和汽油的质量不同，故B不符合题意；C．同种燃料不能得出完全燃烧放出的热量跟燃料种类有关的结论，故C不符合题意；D．完全燃烧酒精和烟煤的质量不同，故D不符合题意；故选A。4．（2007九年级·上海·竞赛）汽油的燃烧值是11000卡/克，为了获得132×106千卡的热量，需要完全燃烧汽油（）A．12×103克 B．12×106克 C．12×106千克 D．12×109千克【答案】B【知识点】热值的公式及相关计算【详解】依题意得，需要完全燃烧汽油的质量为故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．（2023九年级上·山东济南·竞赛）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（）A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的温度升高C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，机械能转化为内能D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，可以对外提供动力【答案】D【知识点】热机工作过程中的能量转化、通过做功改变物体内能时，能量的转化【详解】A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，温度降低，故B错误；C．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C错误；D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。故选D。6．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）据统计日军在侵华战争里动用大量轻中型坦克装备：有94式轻型坦克（产量843辆），95式轻型坦克（2375辆），97式中型坦克（2123辆，太平洋战场和中国战场），89式中型坦克（数量不明），这些坦克在十多年抗日战争里肆虐中国战场，夺去了大量我国军民的生命。下列说法正确的是（）

A．水平地面上匀速行驶的坦克不受摩擦力的作用B．宽大的履带是通过增大受力面积的方法，减小对受力面的压强C．坦克的行进速度缓慢，所以它的惯性小D．坦克的动力来源于内燃机，内燃机的做功冲程将机械能转化为内能【答案】B【知识点】二力或多力平衡问题、惯性的概念、热机工作过程中的能量转化、减小压强的方法及生活中的实例【详解】A．坦克在地面上匀速行驶，其在水平方向上受到牵引力和地面的摩擦力作用，这两个力二力平衡，故A错误；B．坦克的履带设计的的十分宽大，目的是当压力一定是，通过增大受力面积的方法，减小对受力面的压强，故B正确；C．物体惯性的大小只与物体的质量有关，与物体运动快慢无关，故C错误；D．内燃机做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，故D错误。故选B。7．（2023八年级下·湖北黄石·竞赛）目前，男子撑杆跳世界纪录（6．18m）比跳高世界纪录（2．45m）高很多，从能量的角度分析，原因之一是在“举腿引体”过程中（）

A．利用了人体的惯性B．人体的生物能转化为了重力势能C．人体的重力势能转化为了动能D．人体的动能转化为了撑杆的弹性势能【答案】B【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、动能和势能的转化、重力势能的概念及影响因素、能量的转化、惯性的利用及危害防止【详解】A．在“起跳”的过程中，利用了人体的惯性，运动员继续向前运动；但在举腿引体的过程中，利用的是能量的转化，不是利用惯性，故A不符合题意；BCD．撑杆的弹性势能转化为人的动能，人在上升的过程中，人的速度变小，质量不变，动能减小，人的质量不变，高度变大，重力势能变大，动转化为了重力势能；在举腿引体的过程中，人的生物能转化为人的重力势能，使得人继续向上运动，所以跳的更高，故B符合题意，CD不符合题意。故选B。8．（20-21九年级·广东惠州·自主招生）下列有关物理学知识正确的是（）A．踢出去的足球继续运动是因为受到惯性的作用B．0℃的冰熔化成的0℃的水，内能增大C．一个鸡蛋的重力约为1ND．燃料的质量越大，燃料的热值越大【答案】B【知识点】重力的计算与估算、生活中的惯性现象、影响物体内能大小的因素、热值的概念、单位和物理意义【详解】A．踢出去的足球能继续运动是因为足球具有惯性，惯性是物体的一种性质，不是力，不能说受到惯性作用，故A错误；B．0℃的冰熔化成的0℃的水，吸收热量，内能增大，故B正确；C．一个鸡蛋的质量大约50g=0.05kg，所受的重力约为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N故C错误；D．燃料的热值是燃料的一种性质，与质量、体积无关，故燃料的质量越大，燃料的热值不变，故D错误。故选B。二、多选题9．（2020九年级·江西南昌·竞赛）嫦娥四号卫星由长征三号乙运载火箭发射，在2019年1月3日登陆月球背面，实现人类首次在月球背面软着陆，并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。下列说法正确的是（）A．长征三号乙运载火箭的燃料为液态氢，主要是利用其比热容大的特性B．火箭上升时，燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能C．卫星上的摄像机镜头相当于凸透镜，拍摄时所成的像都是倒立的D．卫星在着陆时没有使用降落伞减速，是因为月球附近没有大气的缘故【答案】BCD【知识点】照相机、热值的概念、单位和物理意义、人造卫星、天体运动等的能量转化、力作用的相互性【分析】(1)热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小；(2)根据消耗能量与得到能量是什么来判断能量的转化情况；(3)摄像机是根据物距大于2倍焦距时成倒立、缩小实像的原理制成的，此时像距处于1倍、2倍焦距之间；(4)使用降落伞降落时，空气对降落伞有阻力作用，使降落的物体减速降落，月球上没有空气，降落伞不能工作。【详解】A．发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A错误；B．火箭升空的过程中，燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能，故B正确；C．使用摄像机时，物距大于2f，像距大于f而小于2f，镜头就相当于一个凸透镜，并且所成的像是缩小倒立的实像，故C正确；D．探测器在月球上空降落时，靠变推力发动机产生向下的推力实施减速下降，因为月球周围是真空，没有空气，所以月球着陆器不能利用降落伞进行月面着陆，故D正确。故选BCD。三、填空题10．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）

(1)在矿泉水瓶中留有少量水，拧紧瓶盖，用力扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图甲）。此过程能量转化与四冲程内燃机的冲程能量转化相似。(2)如图乙，在矿泉水瓶的a，b两处各扎一个小孔，向瓶中注水后，观察到水从b孔喷出的距离较远，这是由于，水产生的压强越大。(3)在两个完全相同的矿泉水瓶中装入体积均为200mL的不同液体，分别放在已调平的天平的左右盘上，移动游码，天平重新平衡时如图丙所示，已知B液体为水，水的密度为1g/cm3，则甲瓶液体密度为kg/m3。【答案】(1)做功(2)液体压强随深度的增加而增大(3)1.02×103【知识点】只用天平（及辅助工具）测量物体的密度、液体压强的特点及其应用、热机工作过程中的能量转化、汽油机的构造与工作过程【详解】（1）图甲用力扭转瓶子时，压缩瓶内气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能，当瓶盖被瓶内的气体冲出时，瓶内气体对瓶盖做功，将内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。（2）如图乙，在塑料矿泉水瓶的a、b两处各扎一个小孔，向瓶中注水后，观察到两孔都有水喷出，读图可知b孔处水的深度较大，因为液体压强随深度的增加而增大，所以b孔水喷出的距离比a孔喷出的距离远。（3）由题意可知，甲瓶液体的体积等于水的体积，均为由可知，水的质量为由丙图可知，标尺的分度值为0.2g，游码在标尺上的读数为4g。且由图可知则液体的质量为则甲瓶液体密度为11．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）2021年7月21日是中国共产党建党100周年，100年来风云激荡，中国共产党带领中国人民，在瞬息万变国际格局中发展中国实力。国防是国家生存和发展的保障，建设巩固国防是我国现代化建设的战略任务，是维护国家安全统一和全面构建社会主义和谐社会的重要保障。随着国防投入的增加，中国的新型武器也在这几年出现“井喷”式发展。“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N的作用下，沿水平方向匀速航行360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250kg，已知航空煤油的热值q=4.0×107J/kg，在这一次航行中，求（1）煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，蕴含的物理知识是；（2）求运输机航行的速度；（3）求运输机的功率；（4）求运输机的发动机的热机效率。【答案】力的作用是相互的【知识点】热值的公式及相关计算、力作用的相互性、计算物体运动的速度、热机效率的计算、P=W/t【详解】[1]“运20”在在飞行时，发动机通过航空煤油在气室中燃烧后，向后高速喷出气体，对气体施加了一个向后的力，同时气体对飞机施加一个反方向的推力，飞机因此获得向前的推力，这是利用物体间力的作用是相互的原理。[2]已知运输机航行的路程为s=360km，航行时间t=0.5h，则运输机航行的速度为[3]运输机水平推力做的功为由可得，运输机的功率为[4]由题意知，航空煤油完全燃烧放出的热量运输机发动机的热机效率为12．（2021九年级·广东佛山·竞赛）下图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。排量3.0L输出功率150kW转速6000r/min

（1）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长），转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，单缸排量V=L，该发动机的做功冲程每次做功J。（2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=Pa。【答案】0.75750106【知识点】P=W/t、汽油机的构造与工作过程【详解】（1）[1]由题意知，四个汽缸工作的总和3.0L，则单缸排量[2]转速为6000r/min，即100r/s，单缸四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周，做功一次，所以，单缸四冲程内燃机1s内做功50次，4缸四冲程内燃机1s内做功200次。由可得，发动机在1s内做功W=Pt=150×103W×1s=1.5×105J则每次做功冲程做功（2）[3]燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，则燃气对活塞的压强13．（2023九年级下·安徽安庆·竞赛）如图所示，面积较大的水池内水深为H，水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体物块，物块的一半体积浸在水中。现用力将物块缓慢地压入水中直到池底，则从物块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中，池中水的能量增加了。【答案】2mg（H-a）【知识点】能量守恒定律、阿基米德原理的应用、功的计算和估算、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量【详解】当物块的一半体积浸在水中时，根据物体的浮沉条件可知，此时物块所受的浮力等于其自身重力，即为则有，根据题意可得，。物块完全浸没后所受的浮力为手对物块的压力为则从物块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中，物块下移的距离为压力F所做的功为同时物块由水面下降了H-a，因此势能减少了根据能量守恒可得，压力F对物块做的功和物块下降减少的能量全部用于增加池中的水的能量，则池中水的能量的增加量为14．（2020九年级上·广东佛山·竞赛）如图所示是四冲程汽油机的冲程，在这个冲程中，活塞向（选填“上”或“下”）运动，汽缸内气体的内能将（选填“增大”或“减小”）。【答案】做功下减小【知识点】汽油机的构造与工作过程【详解】[1][2][3]如图所示，四冲程汽油机的火花塞点火，两气门关闭，活塞向下运动，可判断出是做功冲程，汽缸内气体的内能转化为机构的机械能，内能将减小。四、实验题15．（2023九年级下·辽宁阜新·竞赛）小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃煤油2544菜籽油2534（1）为了保证实验结论的可靠，小王同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的相同及两杯水的相同；（2）小王同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，利用此实验方法计算出的热值将比真实值（选填“偏大”、“偏小”）。【答案】质量质量偏小【知识点】比较不同燃料的热值大小、热值的概念、单位和物理意义【详解】（1）[1][2]根据控制变量法原则，实验中除了燃料种类不同外，其他条件都应该保持相同，即煤油和菜籽油的质量及两杯水的质量都应该相同。（2）[3]由于煤油和菜籽油不能完全燃烧，且两种燃料所产生的热量还有一部分泄露到空气中，没有完全被水吸收，所以计算出的热值将比真实值偏小。五、科普阅读题16．（2022九年级上·江苏南京·竞赛）阅读短文——牛顿冷却定律，回答文后问题：当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为q=k（t物-t环），其中k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时同也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量；（1）散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是；A．速度B．密度C．功率D．效率（2）一个物体温度为30℃，周围环境温度保持20℃不变，此时物体的放热快慢为q，当物体温度降低到29℃时，散热快慢为；（3）如图甲所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是30℃，周围环境温度保持20℃不变，保温杯散开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），盐水的密度为1.1×103kg/m3，则盐水的比热容为J/（kg·℃）。【答案】C3.5×103【知识点】热传递改变物体的内能、热值的公式及相关计算、计算物体温度变化时的吸放热【详解】（1）[1]物体向周围散热，物体的内能转移到周围温度较低的物体上，内能减小，这种方式叫热传递。（2）[2]q是表示散热快慢的物理量，速度是表示物体运动快慢的物理量，功率是表示做功快慢的物理量，这三者的物理意义接近，速度单位m/s。功率单位与散热快慢单位都是J/s。因此只选C，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。（3）[3]当物体温度为30℃，周围环境温度为20℃时，根据牛顿冷却定律可得物体的散热系数当物体温度降低到29℃时，散热快慢为（4）[4]由图乙可知，水从30℃降到25℃放出的热量为盐水从30℃降到25℃放出的热量为其中水和盐水降温时间分别为24min和22min，盐水和水的体积相同，所以放出的热量之比为可求得盐水的比热容为3.5×103J/（kg·℃）。六、计算题17．（2022九年级下·福建三明·竞赛）为解决发动机的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水注入与发动机接触的水冷管中，冷水吸热升温后被排出，使机器工作温度保持稳定。发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，余下热量全部由水冷管带走。发动机功率为P、效率为η，每秒从水冷管入口处通入体积为V温度为t0的冷水。已知水的比热容为c，密度为ρ。求：(1)该发动机每秒通过空气自然散发的热量；(2)水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量；(3)水冷管出口处的水温。【答案】(1)(2)(3)【知识点】计算物体温度变化时的吸放热、热机效率的计算、P=W/t【详解】（1）由题知，发动机散热通过空气自然散热和冷水吸热后排出实现，发动机输入功率为P、效率为η，设每秒散热为Q，E为输入能量，输入能量为E=Pt发动机输入能量一部分转化为有用能量，一部分通过散热向外排出，即E=W+Q由知发动机每秒产生热量为因为发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，所以发动机每秒通过空气自然散发的热量为（2）散热时所以水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量（3）设水冷管出口处水温为T，由和可得，冷水每秒从发动机吸收热量为所以解得18．（2020九年级上·广东佛山·竞赛）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的做功效率为25%，小汽车发动机所做的功是1×108J。求小汽车在这段路程中：(1)运动的时间；(2)消耗汽油的质量；(3)小汽车发动机的功率。【答案】(1)1.4h；(2)8.7kg；(3)20kW【详解】(1)小汽车运动速度为v=72km/h=20m/s，由速度公式可知运动的时间为(2)汽油放出的热量为由热值公式可知消耗汽油的质量为(3)小汽车发动机的功率为答：(1)运动的时间为1.4h；(2)消耗汽油的质量为8.7kg；(3)小汽车发动机的功率为20kW。七、综合题19．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）2024年2月23日，我国使用长征五号遥七运载火箭成功将通信技术试验卫星十一号发射升空，龙年首次发射任务获得圆满成功。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料，液态每作为助燃剂，液态氢的热值为J/kg。(1)火箭里的液态氢和液态氧是采用降低温度和的方式使气体液化的；(2)某火箭发射时携带kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？(3)若放出的热量有20%被水吸收，则能将质量为kg，初温为10℃的水加热至多少摄氏度？[已知当地大气压为1标准大气压，](4)氢能源车的发动机工作时氢燃料在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1.5kg氢燃料，求该发动机的效率。【答案】(1)压缩体积(2)(3