初中物理九年级全册第14章内能的利用单元综合测试B卷提升篇含解析新版 人教版 12页

1 第十三章《内能》 B 卷（能力提升卷） 班级： 姓名： 学号： 分数： （考试时间：90 分钟 面卷分值：100 分） 一．选择题（共 13 小题，每小题 3 分,共 39 分） 1.（2019 湖北省武汉市）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ） A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 【答案】A 【解析】A 选项中，汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物 进入汽缸，故 A 正确； 2.(2019 常德市)前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制 取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的 “水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是( ) A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一 B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大 C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械 D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高 【答案】D 【解析】A 选项，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时 2 排放物还无污染，无限循环。故 A 选项正确。 B 选项，氢气的热值为 1.4×108J/m3，而且氢气燃烧无污染，氢气是发动机的一种理想燃料。故 B 选项正 确。 C 选项，“水氢发动机”是一种热机，是内能转化为机械能的机器。故 C 选项正确。 D 选项，水制取氢气能源消耗高，转换效率很低。故 D 选项错误。应选 D. 3.（201 9 株洲）一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、 膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（ ） A．进气 B．压缩 C．膨胀 D．排气 【答案】C 【解析】内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过 程中的膨胀过程，能为飞机提供动力。 4.（2019 山东泰安）某载重汽车自重 12t，车轮与地面的总接触面积为 0.5m2，汽车以 72km/h 的速度在平 直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW，每行驶 43s 消耗柴油 700g，柴油的热值为 4.3×107J/kg。 下列说法中（ ） ①完全燃烧 700g 柴油放出的热量为 3.01×109J ②该柴油发动机效率为 30% ③汽车的牵引力为 1.05×104N ④若公路所能承受的最大压强为 8×105Pa，汽车最多能装载 40t 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 【答案】D 【解析】①完全燃烧 700g 干木柴放出的热量：Q 放＝m 柴油 q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①错误； ②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝30%，故②正确； ③汽车速度：v＝72km/h＝72× m/s＝20m/s，由 P＝ ＝ ＝Fv 得，汽车的牵引力：F＝ ＝ ＝1.05×104N，故③正确； ④由 p＝ 得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和：m 总 ＝ ＝ ＝ ＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝m 总﹣m 车＝40t﹣12t＝28t，故④ 3 错误。综上，①④错误，②③正确。 5.（2019 山东临沂)下列过程，属于内能转化为机械能的是（ ） A B C D A.从滑梯上滑下时臀部发热 B.电热水壶烧水 C.内燃机的做功冲程 D.向下压活塞引燃棉花 【答案】C 【解析】A 选项中，小朋友从滑梯上滑下，身体与滑梯接触部分感觉发热，是摩擦做功，将机械能转化为内 能，不符合题意； B 选项中，电热水壶烧水时，电流做功，将电能转化为内能，不符合题意； C 选项中，内燃机的做功冲程，是利用高温高压燃气做功，将内能转化为机械能，符合题意； D 选项中，下压活塞时，活塞对封闭气体做功，机械能转化为内能，不符合题意。 6.（2019 四川省泸州市）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于 2019 年 4 月 20 日将第四十四颗北斗 导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是（ ） A. 火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大 B. 火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能 C. 北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大 D. 北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大 【答案】C 【解析】A 选项中，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 选项中，火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故 B 错误； C 选项中，北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的 总量也增大，故 C 正确； D 选项中，北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故 D 错误。 7.(2019 江西省)如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程， 4 以下与做功冲程最相似的是( ) A. 鼻孔吸气 B. 气沉丹田 C. 排山倒海 D. 打完收工 【答案】C 【解析】A. 鼻孔吸气，相当于吸气冲程，不符合题意； B. 气沉丹田，相当于压缩冲程，不符合题意； C. 排山倒海，对外做功，相当于做功冲程，符合题意； D. 打完收工，相当于排气冲程，不符合题意； 8. （2019 四川成都）用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热 3min 时各 记录一次温度,如下表所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3，C 水=4.2×103J/(kg.℃), ρ油=0.8×103kg/m3,加热的 效率都为 90%,油的末温没有达到它的沸点。下列说法正确的是（ ） 加热时间（min） 0 3 水的温度（℃） 18 28 油的温度（℃） 18 43 A.这种油的比热容为 1.68×103J/(kg.℃) B.这种油的比热容为 2.1×103J/(kg.℃) C.因为这种油的密度比水小，所以它的比热容比水小 D.加热效率没有达到 100%，是因为电加热器没有把电能全部转化为内能 【答案】C 【解析】利用公式 Q=cm△t，加热时间相同等价于吸收相同热量，可列等式 Q 水=Q 油，注意二者是同体积， 还要用质量密度公式进行代还，可计算出 B 选项。 9.(2019 哈尔滨) 下图事例中，利用热传递改变物体内能的是（ ） A．晃动试管，沙子温度升高 B．烧水使水变热 C．汽油机汽缸内混合物被压缩，温度升高 D．摩擦使笔杆变热 【答案】B 5 【解析】A. 晃动试管，沙子和沙子之间摩擦做功，通过做功的方式改变了沙子的内能，沙子温度升高，故 A 错误； B. 烧水时，水从试管和酒精灯的火焰处吸热，温度上升，是通过热传递的方式改变了物体的内能，故 B 正 确； C. 汽油机汽缸内混合物被压缩，是活塞对混合气体做功改变了内能，故 C 错误； D. 摩擦使笔杆变热，是通过摩擦做功的方式，改变了物体的内能，故 D 错误。 10.（2019 广州）如图所示的摆设，正常运行时，小轮在支架上来回滚动，每次到达的最大高度相同。小 明发现摆设上有一电源，关掉电源后，小轮逐渐停下来（ ） A．小轮滚动过程中没有力对其做功 B．正常运行时，小轮的速度一直不变 C．断电后小轮会停下，说明能量守恒定律不一定成立 D．正常运行时，小轮往返一次，摆设一定需要消耗电能 【答案】D 【解析】A．小轮在滚动过程需要克服摩擦力做功，故 A 错误；B．正常运行时，小轮存在重力势能与动能 之间的转化，所以其速度是不断变化的，故 B 错误；C．断电后小轮会停下，说明小轮的机械能转化成其它 形式的能，在转化过程总的能量保持不变，所以能量守恒定律一定是成立的，故 C 错误；D．小轮在往返过 程需要克服摩擦力做功，从而使机械能减少，但为了使小轮每次到达的最大高度相同，就要使小轮的机械 能保持不变，则需要提供另外一种能量来补偿减少的机械能，而这个另外的能量正是由电源提供的，因此 小轮往返一次，摆设一定需要消耗电能。故应选 D。 11.（2019 黄石）专业蹦床运动逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的表述错误的是（ ） A．下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能 B．运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大 6 C．运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能 D．若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的 【答案】D 【解析】A、下落到蹦床前运动员的质量不变，高度降低，速度变大，故重力势能减少，动能增加，是重力 势能转化为动能。故 A 正确； B、运动员下降到最低点时，蹦床的形变程度最大，所以弹性势能最大。故 B 正确； C、运动员在运动过程中需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为人的内能，所以越跳越低。想弹得 更高，就要增加蹦床的弹性势能，而蹦床的弹性势能是通过消耗人体的能量来获得的。故 C 正确； D、从整个系统来说能力是守恒的。但运动员在运动过程中需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为 人的内能，所以若运动员不发力，不会一直运动下去。故 D 错误。 12．（2019 宁夏）2019 年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了 多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃 离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解析】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为 机械能，相当于内燃机的做功冲程。 13.（2019 鄂州）小曦用高压锅帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识。下列说法不正确的是 A. 高压锅煲汤更快是因为液面上方的压强越大，液体的沸点越高 B. 鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变 C. 煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似 D. 限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠 【答案】B 【解析】A、液体沸点与压强的大小有关，压强越高液体沸点越高，高压锅煲汤更快就是因为液面上方的压 强大，液体的沸点高，故 A 正确； B、正在沸腾的鸡汤，温度虽然不变，但不断吸收热量，所以其内能增加，故 B 错误； C、煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化情况是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似， 故 C 正确； D、限压阀口“烟雾缭绕”，“烟雾”不是气体，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故 D 正确； 7 二．填空题（共 20 个空，每空 2 分，共 40 分） 14．(2019 天津市)如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。 【答案】（1）做功 ; (2) 机械。 【解析】由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程 把燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 15.（2019 年广州市）（1）完全燃烧 1.4g 酒精释放的热量是完全燃烧 0.7g 酒精释放热量的_______倍，0.7g 酒精完全燃烧释放的热量是 2.1×104J。这些热量全部被 100g 的液体 A 吸收，液体的温度升高了 50℃；完 全燃烧 1.4g 酒精释放的热量全部被 200g 的液体 A 吸收，液体的温度升高了△t=_______℃（不考虑散热）。 （2）现用图 23 所示装置加热 200g 的液体 A，燃烧了 1.4g 酒精，液体升高的温度小于△t，有哪些原因会 导致这个结果？_______________________________ 【答案】(1)2 ；(2)50 ；(3) 酒精没有完全燃烧。 【解析】（1）根据 Q=qm，在热值一定的情况下，燃料完全燃烧释放的热量跟其质量成正比，所以完全燃烧 1.4g 酒精释放的热量是完全燃烧 0.7g 酒精释放热量的 2 倍；设 0.7g 酒精完全燃烧放出的热量为 Q1，吸收 热量的液体 A 的质量为 m1，升高的温度为△t1，则有 11A1 ΔtmcQ  ①；设完全燃烧 1.4g 酒精放出的热量 为 Q2，吸收热量液体 A 的质量为 m2，则有 ΔtmcQ 2A2  ②；由题意及上面分析知，Q2=2Q1，m2=2m1，则②： ①即 11A 2A 1 2 Δtmc Δtmc Q Q  得 1 1 t t 1   即 ℃50tt 1  。（2）实际燃烧 1.4g 酒精，液体 A 升高的温度小于△t， 原因可能有：酒精没有完全燃烧、酒精燃烧放出的热量没有全部被液体吸收、液体 A 边吸收热量边蒸发带 走了热量等。 16.（2019 四川眉山市）家庭中使用电热壶烧开水，能量的转化是______；若 4.2×105J 的热量被水全部吸 8 收，在 1 个标准大气压下，能将 2kg、20℃的水加热到______℃．[c 水=4.2×103J/（kg℃）] 【答案】(1)电能转化为内能 ;(2) 70 【解析】 使用电热壶烧开水时，消耗电能，使电热丝和水的内能增大，即将电能转化为内能； 由 Q 吸=cm△t 可得，水升高的温度：△t= ==50℃； 已知水的初温为 20℃，则水吸热后温度将升高到： t=t0+△t=20℃+50℃=70℃。 17.（2019 四川眉山市）发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以 92 号汽油为燃料的内燃机，其一 个工作循环的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。 1min 内完成的 工作循环数 2400 次 汽缸内汽油和空气 混合气体的密度 1.3kg/m3 汽缸的工作容积 2.0L 汽油的热值 4.6×107J/kg 发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1 单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是______，燃料完全燃烧放出的热量是 ______J。 【答案】(1)乙甲丁丙; (2) 9.2×103 【解析】 （1）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程； 乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程； 丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程； 丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程； 故排序为：乙甲丁丙。其中做功冲程内燃机给汽车提供动力。 （2）汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积，即 V=V 容=2L=2×10-3m， 9 由ρ= 得，汽油和空气混合气体的质量：m=ρV=1.3kg/m3×2×10-3m3=2.6×10-3kg， 因为空燃比是 12：1，所以汽油的质量：m 汽油= m= ×2.6×10-3kg=2×10-4kg， 完成一个工作循环时，汽油燃烧释放的热量：Q 放=m 汽油 q=2×10-4kg×4.6×107J/kg=9.2×103J。 18.（2019 四川德阳市）用天燃气烧水，水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽 油机的______冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天燃气把 3kg 的水从 20℃加热至刚沸腾时，水吸收 了______J 的热量。[c 水=4.2×103J/（kg℃）] 【答案】(1)做功 ;(2) 1.008×106 【解析】（1）水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能， 这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能； （2）在标准大气压下水的沸点为 100℃，即水的末温为 100℃， 水吸收的热量为： Q 吸=c 水 m 水△t=4.2×103J/（kg℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×106J。 19.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾，水吸收的热量是_____J。 小明家天然气热水器的热效率是 84%，他某次洗澡，耗水 40kg，自来水进热水器的温度是 24℃，出热水器 的温度是 40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比热容是 4.2×10³ J/(kg℃)，天然气的热 值是 3.2×107J/m3。 【答案】 (1). 3.36×105 ; (2). 0.1 【解析】一个标准大气压下水的沸点是 100℃，则将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾需要吸收的热量是 Q=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105 J；初温为 24℃，质量为 40kg 的自来水温 度升到 40℃需要吸收的热量为 Q 吸=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106 J，因天 然气热水器的热效率是 84%，根据η= Q Q 吸 放 ，则天然气需要放出的总热量为 Q 放= Q  吸 = 62.688 10 J 84%  =3.2×106 J。再根据燃料放热公式 Q 放=Vq，则消耗天然气为 V= Q q 放 = 6 7 3 3.2 10 J 3.2 10 J / m   =0.1m3。 20.(2019 湖南郴州市)用液化气灶烧水，把 1.5kg 初温为 20℃的水加热到 100℃，需要吸收的热量为 J．若上述过程中完全燃烧了 0.021kg 液化气，且只有 60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。 [c 水＝4.2×103J/（kg℃）] 【答案】：(1)5.04×105；(2)4×107。 10 【解析】解：（1）水吸收的热量： Q 吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J； （2）由题知，Q 吸＝Q 放×60%＝m 液化气 q×60%， 需要液化气的体积： q 液化气＝ ＝ ＝4×107J/kg。 21.(2019 四川遂宁市)为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然 气烧水煮饭，设天然气热值为 4.2×107J/kg，完全燃烧 0.2kg 天然气放出的热量为______J；若这些热量的 25%被 12.5kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到______℃．（c 水=4.2×103J/kg℃） 【答案】(1)8.4×106 ; (2)70. 【解析】（1）完全燃烧 0.2kg 天然气放出的热量： Q 放=mq=0.2kg×4.2×107J/kg=8.4×106J； （2）由题知，水吸收的热量：Q 吸=25%Q 放=25%×8.4×106J=2.1×106J； 由 Q 吸=cm△t 得，水升高的温度：△t= =40℃， 水的末温：t=t0+△t=30℃+40℃=70℃。 22.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为 2kg、初温为 30℃的水加热到 80℃,消耗了 16g 天然气.已知水 的比热容为4.2×103J(kg℃),天然气的热值为4.2×107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J 水吸 收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。 【答案】(1)6.52×105 ; (2) 4.2×105 ; (3)64.4 【解析】(1)Q 放＝m q＝0.016kg×4.2×107J/kg＝6.52×105 J。 (2)Q 吸＝c 水 m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J。 (3) 吸 放 5 5 4.2 10 J 6.52 1 = 0 J = =64.4%Q Q   23.（2019 东营）目前，人类利用核能发电的主要方式是 （选填“核裂变”或“核聚变”）。随着科 技的发展，人类 （选填“会”或“不会”）制造出永动机。 【答案】(1)核裂变；(2)不会。 【解析】核能发电的主要方式是核裂变。核聚变没有核污染，但目前还不能和平利用。 永动机是永远也不会制造出来的，因为它违背能量守恒定律。 三．实验探究题（24 题，第（1）(2)空，每空 2 分，第(3 个)个空 5 分，共 9 分） 11 24.（2019 山东德州）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，烧杯中加入 200g 的水，测得初始温度 为 45℃．如图所示，用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为 ℃，则水吸收的热量为 J，这 些热量相当于完全燃烧 g 酒精放出的热量。（水的比热容 c 水＝4.2×103J/（kg℃），酒精热值 q＝ 3.0×107J/kg） 【答案】(1) 95；(2)4.2×104；(3)1.4。 【解析】解：（1）由图可知，温度计的分度值为 1℃，示数为 95℃； （2）水吸收的热量： Q 吸＝c 水 m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×0.2kg×（95℃﹣45℃）＝4.2×104J。 （3）由题知，Q 放＝Q 吸＝4.2×104J， 由 Q 放＝mq 得，需要完全燃烧酒精的质量：m′=0.0014kg＝1.4g。 四．计算题（25 题第（1）小题 8 分 ；（2）小题没空 2 分，共 12 分.） 25.(2019 湖北省宜昌）近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器 4000 多台。如图所 示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为 3m2，假设某天有效光照时间为 6h，每平方米太阳的平均辐射功 率为 2.4×106J/h，将热水器内初温为 15℃的水温度升高到 70℃．（太阳能热水器的工作效率为 50%） （1）家用燃气热水器的工作效率为 60%，把相同质量的水从 15℃加热到 70℃，使用太阳能热水器可节 约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为 4×107J/kg） （2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用 将太阳能转化为电能； 还有“光化转换”，即通过 将太阳能转化为化学能。 12 【答案】（1）使用太阳能热水器可节约 0.9 千克液化石油气； （2）太阳能电池（光伏电池）；光合作用（植物）。 【解析】解：（1）太阳能热水器接收太阳能：W 太＝2.4×106J/（hm2）×6h×3m2＝4.32×107J， 太阳能热水器的工作效率为 50%，由η100%得，水吸收的热量： Q 吸＝η1W 太＝50%×4.32×107J＝2.16×107J， 都把相同质量的水从 15℃加热到 70℃，则水吸收的热量相同，且家用燃气热水器的工作效率为 60%， 则由η100%得，液化石油气完全燃烧放出的热量：Q 放 3.6×107J， 由 Q＝mq 得，需要燃烧液化石油气的质量：m=0.9kg，所以，使用太阳能热水器可节约 0.9kg 液化石油气。 （2）“光电转换”是通过太阳能电池（光伏电池）把太阳能转化为电能； “光化转换”是通过植物的光合作用把太阳能转化为化学能。