（苏科版）初中物理九年级上册：第十二章 机械能和内能 单元测试 (含答案)

第十二章综合测试

1.已知物体动能的表达式为&.=；〃?，，重力势能表达式为综=，咫〃。如图所示，小明从高出地面3m的

位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求：

Ax/m

¥I/、

5m

3m

I

(1)小球抛出时的出手速度%;

(2)小球落地时的速度”

2.一个做机械运动的物体，其动能为势能的3倍，且总的机械能为I6J,求其动能和势能分别.为多少?

3.已知物体的重力势能表达式为％=〃?#?,动能表达式为耳=0.5"/；其中〃?为物体的质量，力为物体距

离水平地面的高度，u为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从

距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个

过程中机械能守恒。求：

(1)物体被抛出时的重力势能纥和动能EH;

(2)物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；

(3)物体落地前瞬间的动能々2。

4.某物理兴趣小组的同学，川煤炉给100kg的水加热，同事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4.2x16J(kgC),煤的热值约为

3x107J/kg,求：

温度/C

80

70

6时间/min

(I)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。

5.如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解

周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L。假设

燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%,那么，在这段运动过程中，（汽油的密度为O.8xl（）'kg/m3,汽油的

热值为4.5x1(>J/kg)求:

（1）汽油完全燃烧放出的热量;

（2）汽车行驶时受到的阻力。

（3）汽车的输出功率。

6.一辆汽车为某高速公路做通车测试。汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段，消耗汽油3kg,

发动机的效率是30%。求：（g取ION/kg,汽油的热值q=4.6xl（）7J/kg）

（1）汽车行驶时间；

（2）若这些热量由热值是30x10?J/kg的焦炭提供，至少需要燃烧多少千克的焦炭？

9.一款无人驾驶汽车在测试时以？2km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了4.5km,消耗汽油1kg,汽

油机的效率为30%,废气带走的能审占汽油完全燃烧放出的热量的42%,那么，在这段行驶过程中，

（夕汽油=4.5xl（）7J/kg）求：

（1）在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20℃的水吸收，水温能升高

到多少摄氏度？

（2）汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW?

10.2020年担全面建成小康社会目标实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液化天然气炉。

（1）将2kg初温为20C的•壶水恰好加热到100C,需要吸收多少热量？

（2）若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气？

（天然气热值为4.2x1O'j/m3,水的比热容为4.2x103j/（kg口。C））

11.工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到炉火中充分燃烧，然后

将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1kg,温度为20℃,放入836℃的炉火中燃烧

足够长时间，迅速取出放入5kg、20C的水中冷却。最后与水达到共同的温度（不计过程中的热量损失，

c水=4.2x103j/（kg口。C））,c合金钢90%3（□℃））求：

（1）此刀具在火炉中吸收了多少热量？

（2）淬火后水的温度为多少摄氏度？

12.学校物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给

质量都是200g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示,已知酒精的

热值是3.0xl（）7J/kg,水的比热容是4.2xl03j/（kgLTC）,加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。那么请

问：

（1）图中是沙子吸热升温的图像；

（2）加热满2min时，水吸收了多少热量________?

（3）给水加热持续了10min时间，所消耗了酒精如果完全燃烧将放出多少热量________?

（4）试求出沙子的比热容。

13.小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间的关系图线（如图

所示）。实验时，冰的质量为0.5kg,相同时间内水和冰吸收的热量相同，水的比热容为4.2xl（fj/（kgg）。

温度/℃

10152025303540455055

时间/min

（1）根据图线求CD段水和A8段冰吸收的热量分别是多少？

（2）求冰的比热容。

14.小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.ZxlCjakgETC）,他想估算一下自己家每天烧水

做饭需要的热最。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，

相当于每天将30kg20℃的水烧产。

（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？

（2）如果普通煤的热值为3xIO,J/kg,从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤?

（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝燥，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用燥2kg,由此

小明计算出他家煤炉的效率只有16.5%。你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？

（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？

15.随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多

少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20C的水，大火加热直至沸腾。又在物理

书中查到天然气热值为8x10,J/m\［气压为I标准大气压；c水=4.2x103j/(kgTC)］

(1)烧开这壶水，水需要吸收多少热量？

(2)如果小明家天然气炉具的效率是40%,烧开这壶水，需要燃烧多少n?的天然气？

16.已知天然气的热值为3.8x10?J/m‘，水的比热容为4.2X105J/(kgTC)。求：

(1)完全燃烧1.4x10-2n?天然气放出多少热量？

(2)若某天然气灶的效率为60%,则这些天然气可将质量为3.8kg,初温为25℃的水加热到多少。C?(当

地的大气压强为I标准大气压)

17.小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温为25c的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对

水进行加热。［已知天然气的热值q=8.4xl()7J/m,，水的比热容c水=4.2乂10」/(1^口℃)］求：

(1)烧开1L水，水需要吸收多少热量？

(2)若天然气炉具的效率是30%,则烧开1L水需要完全燃烧多少用的天然气？

第十二章综合测试

答案

1.【答案】(1)小球到达最高点时，动能完全转化为重力势能，则与

即；mg%=〃7gM=3x10N/kgx5m="?x10N/kgx2m

解得%=10m/s

答：小球抛出时的出手速度%为10m/s。

(2)小球落地时，重力势能转化为动能，则阻=且

1,

即〃?x1()N/kgx(5m+3m)=—"旷

2

解得v=4<10m/s

答：小球落地时的速度v为4痴m/s。

2.【答案】设物体的动能为々，则势能约为16J-&,乂因为功能为势能的3倍，所以纥=3(16J-Ej,

解得且=12J,E,,=4Jo

答：其动能为12J和势能为4J。

3.【答案】(1)由题知，物体质量和被抛出时的高度和速度，物体的重力势能：

Ep=mgh=0.4kgx10N/kgx1.5in=6J；

动能&=0.5mgh=0.5x0.4kgx(2m/s)2=0.8J；

答：物体被抛出时的重力势能综为6J,动能&为0.8J；

(2)物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功：Gh=nigh=0.4kgx10N/kgx1.5m=6J；

答：物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W为6J；

(3)物体下落时高度减小，速度增大，所以重力势能转化为动能，落地时高度为0,重力势能全部转化为

动能，所以物体落地前瞬间的动能：纭2=&I+%=°-8J+6J=6.8J

答：物体落地前瞬间的动能々2为68J。

4.【答案】(1)已知煤的质量和热值，利用。=〃均可求得煤完全燃烧产生的热量：

=c/m=2kgx3x\(fJ/kg=6xl0J

答:煤完全燃烧产生的热量6x10,J。

(2)由图知，经过6min间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量;

。收=cmM=4.2x105J/(kgETC)xl00kgx(80℃-20℃)=2.52xIO7J

答：水所吸收的热量2.52x107j。

(3)烧水时的热效率(热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃浇放出的热量之比。

y=-^xlOO%=2?2xl?Jxl00%=42%

7

Q史6xlOJ

答：煤炉烧水时的热效率42%。

5.【答案】(1)解：由P=生，得，

V

消耗汽油的质量为:m=pV=O.8xlO3kg/m3x1.5xIO_3m3=1.2kg；

77

汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2kgx4.5x10J/kg=5.4xI0J

答：汽油完全燃烧放出的热量为£.4xl()7Jo

(2)解：由〃=又w得，

Q

汽油机的有用功：卬=〃9放=30%xIO,J=1.62x107J.

由卬=Fs得汽车发动机的奉引力：F=—=L62xl07」=2025N,

s8x10m

汽车受到的阻力：/=F=2025N

答：汽车受到的阻力为2025N。

(3)解：由u=。得，汽车运动的时间：t=—=—8—=—h=400s

tv72km/h9

汽车的输出功率：

WL62xlO7J.

/?=——=---------=4.05xIiOn4Wv

I400s

答:该汽车的输出功率为4.05xl04W。

6.【答案】⑴汽车通过这段路程所需的时间：”:部厂。5人

答：汽车行驶时间为0.5h。

(2)汽油完全燃烧释放的热量：Q=mq=3kgx4.6x]07J/kg=1.38x10sJ；

答：汽油完全燃烧释放的热量为1.38x10"J。

(3)牵引力所做的功：VV=77e=3O%xl.38xlOsJ=4.14xl07J；

W4I4xIO7I

汽车牵引力做功的功率：P=-=---------=2.3xl04W

t0.5x3600so

答：汽车牵引力做功的功率为2.3x10"W。

7.【答案】(1)水箱装满水时，水的体积匕=100L=100dm3=0.1m\

由°=£得，水的质量：=1.0x103kg/m3x0.1m5=100kg,

由表格中的数据可知，水的初温/0=20℃,末温/=80℃,

37

则水吸收的热量：/0)=4.2x10J/(kg□℃)x100kgx(80℃-20℃)=2.52x10J。

答:太阳能热水器光照10h,水吸收的热量为252x1()7J；

(2)由77="xlOO%得，太阳能热水器10h接受太阳能：Q12-52X1°JJ5X107JO

E7£8=0%==3

答：太阳能热水器10h接受3.15xl()7j太阳能。

8.【答案】(1)解：温泉水放出的热量：QyzA/ugxlO3J；(kgD°C)x2.5xlO4kgx40℃=4.2xl()9J

答：这些温泉水每天放出的热量是4.2x10'」。

(2)解：。放=Q=4.2xltfJ,

所需要焦炭的质量：==[40kg

q3x101J/kg

答：至少需要燃烧140千克的焦炭。

9.【答案】(1)1kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=4=1依x4.5xl0?J/kg=4.5xl()7J

水吸收的热量为Q殴=42%x4.5xl0?J=1.89xl07J

水升高的温度%=9=-----管叫二-------=90℃

cm4.2x103J/(kg□℃)x50kg

i标准大气压下水的沸点是ioo℃,故温度为2(rc?的水吸收这些热量后，水温能升高到ioo"c.

答：在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20℃的水吸收，水温能升高

到100C：

(2)汽油机的效率为30%,则汽油机对汽车做的有用功叱:用=〃％=30%x4.5xl()7J=1.35xl()7j

汽车在平直的公路上匀速行驶时间，J=4、=00625h=225s

v72km/h

则汽车发动机的输出功率为P=乎=「黑,」=60000W=60kW

答：汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为60kW。

10.【答案】(1)吸收的热量为4=a〃A/=4.2xl03j/(kgLTC)x2kgx(100℃-20℃)=6.72x]05j；

答：需要吸收6.72x10,J热量。

(2)燃料产生的热量为。总=半=」=1.68x106j；

消耗的燃料的体积为丫旦=I"''，、=o.O4m3

(I4.2xlO7J/m5

答：烧开这壶水需要燃烧0。4m3天然气。

11.【答案】(1)解：将刀具放入836℃的炉火中搬烧足够长时间，其末温/=836℃,则刀具在炉火中吸收

的热量：="心=0.42x1O'J./(kg□℃)xlkgx(836℃-20℃|=3.4272xlO5J

答：此刀具在火炉中吸收了3.4272x10$J热量。

(2)解：由题，将煨烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温度，设为

不计过程中的热损失,则Q水吸=放，即：c水小水(，'T；)=%全钢m合金钢

4.2xlO3J/(kg□℃)x5kgx(rz-20℃)=0.42x1(fJ/(kgJC)x1kgx(836℃-t'),

解得：r=36℃。

答：淬火后水的温度为36摄氏度。

12.【答案】(1)a

(2)42000J

(3)2.4xl()5J

(4)913J/(kgD℃)

13.【答案】冰的质量为0.5kg,冰熔化成水，状态变化，质量不变，水的质量是0.5kg

由图象知，在C力段，水从0℃升高到20℃,

水吸收的热量：。水吸==4.2x103J/(kg□℃)x0.5kgx20eC=0.42x105J；

由图象知，在AB段，冰从-20℃升高到0℃,即4区=0℃-(-20℃)=20℃,

冰的吸收的热量为：Q水吸=与"("冰)=05kgx2.1xl(fJ/(kga℃)x20℃=2.1xl04J

答：CO段水吸收的热量为4.2xl()4J,43段吸收的热量为2.1x10"J。

(2)在CQ段，水从0℃升高到20℃,需要的时间是lOmin,水吸收的热量为：Q水吸=1.68x10$J,

由题意知，相同时间冰和水吸收的热量相同，由图象可知，冰从-20℃吸收热量升高到0℃,需要了5min,

冰吸收的热量：Q阚“收=2x4.2xl04J=2.1xl04J

一＜中双2〜小咏2

由Q娱=C7必，得，冰的比热容：

2.1xl04J

=2.1xl03J/(kg0℃)

0.5kgx20c

答：冰的比热容是2.1xl()3j/(kgTC)。

14.【答案】(I)水吸收的热量：=owA/=4.2xltfJ/(kg[TC)x30kgx(100℃-20℃)=1.008xl07J：

(2)由题知，Qw=Qw，•:Q放=n/q,.•./=生」=0.336kg；

q3x1()J/kg

(3)一方面煤不能完全燃烧、另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了；

(4)不安全，易煤气中毒、易引发火灾；大气污染严重，不卫生等。

15.【答案】(1)解：由0=，可得，壶内水的质量

3333

w=pV=1.01xl0kg/mx2xiom=2kg

烧开这壶水，需要吸收的热量a=5加=4.2xl(yMkgbqxZ