苏科版九年级上册《12.3 机械能与内能的相互转化》同步练习卷

苏科版九年级上册《12.3机械能与内能的相互转化》2023年同步练习卷一、选择题1．如图所示，瓶内有一些水，用带孔的橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气一会儿后，瓶塞跳起，在瓶塞跳起的过程中，下列关于瓶内气体说法正确的是（）A．气体对瓶塞做功，气体的内能减少 B．瓶塞对气体做功，气体的内能减少 C．气体对瓶塞做功，气体的内能增加 D．瓶塞对气体做功，气体的内能增加2．1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后被压缩的空气推动涡轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（）A．当K1关闭，K2开启时，空气的内能转化为海水的机械能 B．当K1关闭，K2开启时，海水的机械能转化为空气的内能 C．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为海水的机械能 D．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能3．如右图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。下列说法正确的是（）A．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图 B．比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图 C．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图 D．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图4．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。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，发动机的实际功率为20kW．若小汽车行驶的路程为108km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%．则关于小汽车在这段路程中，下列说法不正确的是（）A．运动的时间为1.5h B．发动机所做的功为1.08×105kJ C．汽车所受的阻力为1000N D．消耗汽油的质量为5kg5．爆米花是将玉米放入密闭的铁筒内，边用炭火加热边翻动铁筒一段时间，当突然打开铁筒时，随着“砰”的一声，玉米变成了爆米花。下列说法错误的是（）A．加热时，炭火对铁筒进行热传递，使铁筒内能增加 B．加热时，铁筒对玉米粒进行热传递，使玉米粒内能增加 C．翻动铁筒时，铁筒通过摩擦对玉米粒做功，使玉米粒内能增加 D．玉米粒爆开时，玉米粒内高温水分对粒壳做功，使水分内能增加6．如图所示，甲图中活塞迅速下压后棉花燃烧，乙图中点火后盒盖飞出。“活塞压缩空气”和“使盒盖飞出”的两个过程中，对比能量转化情况、改变筒内气体内能的方式和筒内气体内能的变化三个方面，它们（）A．三个方面都相同 B．两个方面相同，一个方面不同 C．有一个方面相同，两个方面不同 D．三个方面都不相同7．如图所示，这款靠牛粪发动的公共汽车创造出123.57km/h常规陆地公交速度纪录。这辆车的动力来自牛粪产生的甲烷。若这辆四轮公共汽车在某段平直公路上匀速行驶7.2km用时6min，消耗甲烷0.75kg，受到的阻力是2×103N（甲烷热值q甲烷＝5.6×107J/kg，g取10N/kg），则这段路程内汽车发动机的效率是（）A．17% B．34% C．51% D．68%8．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的质量为2t，匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，燃油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结果正确的是（）①汽车行驶速度是20km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J③汽车牵引力做功的功率是30kW④汽车发动机的效率是20%A．①和② B．②和③ C．①和④ D．②和④二、填空题9．新农村建设中，国家大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是J．若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把kg的水从20℃加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]．天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值（选填“变大”、“变小”或者“不变”）10．礼花喷射器结构如图甲，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，在该过程中，罐内气体通过的方式改变内能，该过程能量转化方式与汽油机的冲程相同.如图乙为四缸四冲程异步汽油机，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，若某四缸四冲程异步汽油机的转速为1200r/min，则该汽油机1秒对外做功次.11．汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃比（可燃混合气中空气质量与燃油质量之比），某总排量为2.0L的发动机的空燃比为22：1，混合燃气的密度为1.5kg/m3，则发动机做一次功，燃料燃烧产生的热量为J，当发动机曲轴每分钟转速为3000转时，此时汽车输出的机械功率为90kW．则该发动机每秒钟做功次，此时该发动机的效率是%（汽油的热值为4.6×107J/kg）12．如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值（选填：“大于”、“小于”或“等于”）B燃料的热值，在标准大气压下，若一定质量的B燃料完全燃烧释放的热量为4.9×106J，其中有60%的热量被质量为10kg、初始温度为38℃的水吸收，c水＝4.2×103J/（kg•℃），则水的温度将升高到℃。13．如图所示是某单缸四冲程汽油机的做功冲程，该冲程的能量转化是将能转化成机械能；若该汽油机的汽缸活塞面积为6×10﹣3m2，活塞行程为0.1m，做功冲程燃气的平均压强为6.0×105Pa，飞轮转动的速度是3600revs/min，则汽油机每秒对外做功次，每秒燃气对活塞所做的功为J。14．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。则这些煤完全燃烧产生的热量为；经过6min时间加热，水所吸收的热量为；煤炉烧水时的热效率为。三、实验探究题15．如图所示，在气缸A中密封有被压缩的空气，B是一种被销钉K锁住的活塞，C是一个温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，将看到的现象：（1）活塞将向（填“左”或“右”）运动；（2）温度计的示数将（填“上升”或“下降”），因为气体对做功，气体的内能（填“增大”或“减小”）。16．木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：燃料的质量/g100200300400燃料完全燃烧放出的热量Q木柴/J1.3×1062.6×1063.9×1065.2×106Q焦炭/J3.0×1066.0×1069.0×10612.0×106Q木炭/J3.4×1066.8×10610.2×10613.6×106（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越。（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，和的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是J；如果这些热量完全用于加热水，可使kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热外，还有一部分传给了盛水的容器，还有其他原因是（答一个即可）。[q天然气＝4.2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入来描述，我们总是希望它的值越越好。四、解答题17．小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水，比热容为c水），B为下部开了许多通气孔的罩子。（1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具是和；（2）小华设计的测量数据如下，其中多余的是；A．测出容器中水的质量m1B．测出容器中水升高的温度ΔtC．测出蜡烛燃烧的质量m2D．测出蜡烛燃烧的时间T（3）蜡热值q的表达式为（用测量量和已知量的符号表达）；（4）小华通过本实验测出的热值会比真实值偏，造成这一偏差的原因是（选填一条）。五、计算题18．如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内20℃，5kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为25%，为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，q煤＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），以上过程中，问：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？19．小天收集了一些数据填在下表中，如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的0.1倍，那么在此过程中：（g取10N/kg）品牌型号东风××外形尺寸5×1.9×2.3（m）变速箱A85空车质量1.5吨最高车速120km/h满载时载货量2.5吨空载百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3满载百公里油耗20L燃油热值5×107J/kg（1）该货车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？（2）燃油完全燃烧放出的热量是多少？（3）该货车发动机的效率是多少？20．某品牌轿车的质量为M＝1.5t（含试驾人员），车的钢制外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为η1，若该车在平直道路上匀速行驶受到的阻力为车总重的0.1倍，表显示的油耗为15L/100km。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积、密度为ρ2的新材料（ρ1＜ρ2），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的阻力降低了10%，还将车子的发动机效率提高到了η2。（设改进前后汽车行驶的速度、路况、驾乘人员相同；燃油的密度为0.75×103kg/m3，燃油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：（1）改进前，汽车发动机的效率η1；（2）改进后，汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比（用已知字母表示，不加单位）。

苏科版九年级上册《12.3机械能与内能的相互转化》2023年同步练习卷参考答案与试题解析一、选择题1．【解答】解：向瓶内打气，瓶塞跳起时，在瓶塞跳起的过程中，瓶内气体对瓶塞做功，气体一部分内能转化为瓶塞的机械能；故A正确，BCD错误。故选：A。2．【解答】解：AB、当K1关闭，K2开启时，海水下降，气室体积增大，内部气体的压强减小，将空气“吸入”气室，没有能量的转化；故AB错误；CD、当K1开启，K2关闭时，海水上升，气室体积减小，内部气体的压强增大，压缩后将空气推入工作室，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故C错误，D正确。故选：D。3．【解答】解：AB、为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和丙两图进行实验，故B正确，A错误。CD、为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和乙两图进行实验，故CD错误；故选：B。4．【解答】解：A、根据公式v＝可知，汽车的运动时间为：t＝＝＝1.5h＝5400s，故A正确；B、发动机所做的功为：W＝Pt＝20000W×5400s＝1.08×108J＝1.08×105kJ，故B正确；C、汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，根据公式P＝＝Fv可知，汽车的牵引力：F＝＝＝1000N，根据二力平衡的条件汽车汽车所受的阻力为f＝F＝1000N，故C正确；D、汽油完全燃烧释放的热量Q＝mq，又因为Q＝，所以m＝＝＝≈9.4kg，故D错误。故选：D。5．【解答】解：AB、加热时，炭火对铁筒进行加热，是通过热传递改变铁筒内能的，铁筒的温度升高，通过热传递的方式将是玉米粒的内能增大，故AB正确；C、翻动铁筒时，铁筒是通过摩擦对玉米粒做功，使玉米粒内能增，故C正确；D、玉米粒内高温水分对粒壳做功，玉米粒内能会减少，故D错误；故选：D。6．【解答】解：图甲中，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，是将机械能转化为内能的过程；图乙中，当按动电火花发生器的按钮时，酒精燃烧后的燃气对盒盖做功，盖子飞出去，将燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的内能减小；在“活塞压缩空气”过程中是机械能转化为内能，“使盒盖飞出”过程中是内能转化为机械能；改变筒内气体内能的方式都是做功；甲图筒内气体内能增大，乙图筒内气体内能减小，以上三个方面有一个方面相同，两个方面不同，故C正确、ABD错误。故选：C。7．【解答】解：因公交车在某段平直公路上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力：F＝f＝2×103N，牵引力做的功：W＝Fs＝2×103N×7.2×103m＝1.44×107J，甲烷完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝0.75kg×5.6×107J/kg＝4.2×107J，发动机的效率：η＝×100%＝×100%≈34%。故选：B。8．【解答】解：①汽车行驶的时间为：t＝5min45s＝345s，汽车的行驶速度为：v＝＝＝20m/s＝72km/h，故①错误；②消耗的燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J，故②正确；③汽车匀速行驶时所受牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以汽车匀速行驶时所受牵引力为：F＝f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×2×103kg×10N/kg＝2×103N，汽车牵引力做功的功率是：P＝＝＝Fv＝2×103N×20m/s＝4×104W＝40kW，故③错误；④该汽车牵引力所做的功为：W＝Fs＝2×103N×6.9×103m＝1.38×107J，汽车发动机的效率η＝×100%＝×100%＝20%，故④正确。故选：D。二、填空题9．【解答】解：（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量：Q放＝mq＝10kg×4.2×107J/kg＝4.2×108J，（2）由题知，水吸收的热量：Q吸＝Q放×40%＝4.2×108J×40%＝1.68×108J，由Q吸＝c水m水（t﹣t0）得水的质量：m水＝＝＝500kg。（3）热值是燃料的一种特性，与质量的大小无关。当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变。故答案为：4.2×108；500；不变。10．【解答】解：（1）在喷出礼花的过程中，罐内的压缩气体对礼花做功，气体内能转化为礼花的机械能，故是通过做功的方式改变内能，该过程能量转化方式与汽油机的做功冲程相同；（2）由题目可知，四缸四冲程异步汽油机在1min内飞轮转动了1200圈，又因在飞轮转动的每半圈里，都有一个汽缸在做功，则汽油机1min对外做功的次数为1200×2＝2400，所以汽油机1s对外做功的次数为2400÷60＝40。故答案为：做功；做功；40。11．【解答】解：（1）一个工作循环吸入混合物的体积：V＝2L＝2×10﹣3m3；一个工作循环吸入混合物的质量：m混＝ρ混V＝1.5kg/m3×2×10﹣3m3＝3×10﹣3kg；一个工作循环吸入汽油的质量m油＝m混＝×3×10﹣3kg＝×10﹣3kg；发动机做一次功，燃料燃烧产生的热量为：Q放＝qm油＝4.6×107J/kg××10﹣3kg＝6×103J；（2）汽油机的转速为3000r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数等于50次，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动50次，对外做功25次；（3）1s内高温高压的燃气推动活塞做功25次，1s内汽油燃烧释放的热量：Q放总＝25Q放＝25×6×103J＝1.5×105J，根据公式P＝可知，发动机1s做功为：W＝Pt＝9×104W×1s＝9×104J；该车发动机的效率：η＝＝×100%＝60%。故答案为：6×103；25；60。12．【解答】解：（1）如图，取相同质量m0，由图可知，QA＜QB因为q＝可知，qA＜qB；（2）由η＝得，水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝60%×4.9×106J＝2.94×106J；由Q吸＝cmΔt得水升高的温度：Δt＝＝＝70℃，水的末温t＝t0+Δt＝38℃+70℃＝108℃，在标准大气压下水的沸点为100℃，因此水的温度将升高100℃。故答案为：小于；100。13．【解答】解：汽油机的做功冲程，消耗内能，产生机械能，将内能转化为机械能。燃气对活塞的平均压力为F＝pS＝6.0×105Pa×6×10﹣3m2＝3600N活塞做功一次的路程s＝0.1m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝3600N×0.1m＝360J飞轮转动的速度是3600revs/min＝60revs/s飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动60周，要对外做功30次，燃气对活塞做的总功为W总＝W×30＝360J×30＝10800J故答案为：内；30；10800。14．【解答】解：（1）煤完全燃烧产生的热量：Q放＝mq＝0.2kg×3×107J/kg＝6×106J；（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×106J；（3）煤炉烧水时的热效率：η＝＝＝42%。故答案为：6×106J；2.52×106J；42%。三、实验探究题15．【解答】解：（1）当拔去销钉后，气缸内的空气膨胀推动活塞向右运动；（2）气体对活塞做功，将内能转化为机械能，气体的内能减少，温度降低，导致了温度计的示数下降。故答案为：（1）右；（2）下降；活塞；减小。16．【解答】解：（1）由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多；（2）由表格中数据可知，对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，即放出热量与质量的比值不变；物理学中用热值表示燃料的这一特性；（3）完全燃料0.01m3的天然气放出的热量：Q放＝Vq＝0.01m3×4.2×107J/m3＝4.2×105J；由题知Q吸＝Q放，由Q吸＝cmΔt得，水的质量：m＝＝＝10kg；天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收；（4）为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入的是热效率的概念，我们总是希望它的值越大越好。故答案为：（1）不同；多；（2）完全燃烧放出的热量；质量；热值；（3）4.2×105；10；热量散失到空气中；（4）热效率；大。四、解答题17．【解答】解：（1）要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平；（2）由于燃料的热值与燃烧时间无关，故不必记录燃烧时间，即D属于多余的；（3）这支蜡烛的热值q＝＝＝；（4）实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。故答案为：（1）温度计；天平；（2）D；（3）q＝；（4）小；蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收。五、计算题18．【解答】解：（1）1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，5kg水烧开，水吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt1＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J；普通煤炉的烧水效率为25%，煤完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝6.72×106J，由Q放＝mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量：m煤＝＝＝0.224kg；（2）由题可知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量：Q吸′＝c水m水′Δt2＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×105J，而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，所以，双加热煤炉中水吸收的总热量：Q吸总＝Q吸+Q吸′＝1.68×106J+8.4×105J＝2.52×106J；由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，所以，双加热煤炉的烧水效率：η′＝＝×100%＝37.5%。答：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量为0.224kg；（2）双加热煤炉的烧水效率为37.5%19．【解答】解：（1）满载货物时货车的总质量：m＝m车+m货＝1.5t+2.5t＝4t＝4×103kg，货车的总重力：G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N，由题意知，货车受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×4×104N＝4×103N，因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶，所以，根据二力平衡条件可知，该货车受到的牵引力：F＝f＝4×103N。匀速行驶100km，牵引力所