2024-2025学年人教版物理九年级《内能的利用》单元情境测试A卷（解析版）

2024-2025学年人教版物理九年级全册单元及期末考试核心素养情境AB卷

03.《内能的利用》单元情境测试A卷

本套试卷有五道大题26小题，试卷满分100分，答题时间90分钟

一、选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）

1.内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（）

【答案】D

【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结

合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。故选D。

2.（2024山东临沂）2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油

机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下图所示内燃机的四个冲程,

气缸内气体的内能最小的是（）

【答案】D

【解析】A.如图，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程，缸内气体推动活塞对外做功；

B.如图，进气门关闭，排气门打开，为排气冲程；

C.如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，活塞压缩缸内气体，对气体做功，机械能

转化为内能；

D.如图，进气门打开，排气门关闭，为吸气冲程；

顺序为吸气、压缩、做功、排气，压缩冲程后气体温度都对吸气冲程中气体的温度高，故吸

气冲程中气缸内气体的内能最小，故D符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

3.（2024江苏连云港）下列关于燃料的热值说法正确的是（）

A.燃料燃烧越充分，其热值越大

B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少

C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小

D.焦炭的热值是3.0X1（）7"kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0x107J的热量

【答案】D

【解析】A.燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误；

B.根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误；

C.一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C错误；

D.焦炭的热值是3.0xl07j/kg,它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是

3.0xl07J,故D正确。

故选D。

4.（2024齐齐哈尔市）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（）

A,加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦

B.通过改进可以使汽油机的效率达到100%

C.除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的

D.若飞轮的转动速度为1200r/min,则该汽油机每秒钟对外做功40次

【答案】AC

【解析】A.加入润滑油使各零部件彼此分离，可以减小汽油机零部件间的摩擦，故A正确;

B.热机在工作时，总要克服机器零件间的摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热效率

总小于1（100%）,故B错误；

C.四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的；在内燃机

工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它冲程是靠飞轮的惯性来工作的，故c正确;

D.若一台汽油机的转速是1200r/min=20r/s,表示每秒飞轮转动20圈，因为一个工作循环

飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以，1s内飞轮转20圈，活塞往复运动20

次，共10个工作循环，40个冲程，做功10次，故D错误。

故选ACo

5.（2024陕西）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程

是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃

烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法

正确的是（）

A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高

B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大

C.压气机压缩空气，空气的内能减小

D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能

【答案】A

【解析】A.使燃料燃烧越充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确；

B.热值是燃料的一种特性，大小取决于燃料的种类，与其它因素无关，燃料和压缩空气混

合后，燃料的热值不变，故B错误；

C.压气机压缩空气，压气机对空气做功，空气的内能增大，故C错误；

D.高温高压气体推动涡轮转动时，消耗内能，将内能转化为机械能，故D错误。

故选Ao

6.（2024四川眉山）热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是（）

A.酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变

B.铁块很难被压缩，说明固体分子之间不存在间隙

C.内燃机在做功冲程中，气缸内气体温度升高，内能增大

D.内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于砂石的比热容比水的比热容大

【答案】A

【解析】A.酒精燃烧过程中越来越少，所以质量减少，燃料的热值只与燃料的种类有关,

与质量无关，所以热值不变，故A正确；

B.铁块很难被压缩，是因为铁块被压缩时，分子间距变小，由于分子间存在相互的斥力,

致使铁块很难被压缩，故B错误；

C.内燃机在做功冲程中，气缸内气体对活塞做功，内能减小，故C错误；

D.内陆地区和沿海地区相比，内陆地区砂石的比热容小，在相同的吸放热条件下，砂石的

温度变化大，故D错误。

故选Ao

7.下列关于内能、热量和热机的说法正确的是（）

A.（TC物体内能一定为零

B.物体的内能增加一定是从外界吸收热量

C.热机的功率越大效率越高

D.柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能

【答案】D

【解析】A.一切物体在任何温度时都有内能，0。（2物体内能不为零，故A错误；

B.物体内能增加，可能是吸热，可能是外界对物体做功，故B错误；

C.热机的功率和效率没有必然联系，功率大，效率不一定高，故C错误；

D.柴油机的压缩冲程是将机械能转化为内能，故D正确。故选D。

8.下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（）

A.燃料燃烧时发热

B.用热水袋取暖

C.钻木取火

D.电动机带动水泵把地下水送到地面

【答案】B

【解析】A.燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意；

B.用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移,

故B符合题意；

C.钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意；

D.电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转

化，故D不符合题意。故选B。

9.关于能量守恒定律，下列说法正确的是（）

A.能量可以凭空消失

B.能量可以凭空产生

C.能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变

D.热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律

【答案】C

【解析】ABC.由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从

一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C

正确；

D.能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒

定律，故D错误。故选C。

10.（2024青海省）与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的

主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42X103kg/m3,热值为

7

5.0xl0J/kgo酒精的密度为0.8X103kg/m3,热值为3.0xl（）7j/kg,下列关于液态甲烷和酒精

的叙述正确的是（）

A.酒精的密度比液态甲烷的密度小

B.液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能

C,相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大

D.10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0xl08j

【答案】D

【解析】A.液态甲烷密度约为0.42xl03kg/m3,酒精的密度为0.8xl03kg/m3,酒精的密度比

液态甲烷的密度大，故A错误；

B.液态甲烷燃烧时，化学能转化为内能，故B错误；

C.酒精的密度比液态甲烷的密度大，根据加=2匕，相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲

烷的质量较小，故C错误；

D.10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为

78

。放=机q甲烷=10kgx5.0xl0J/kg=5.0xl0J

故D正确。

故选D。

二、填空题（本大题有10小题，每空1分，共22分）

11.（2024黑龙江龙东）汽油机将内能转化为机械能的是冲程，某单缸四冲程汽油

机飞轮转速是2400r/min,则此汽油机每秒对外做功次。

【答案】做功20

【解析】汽油机的做功冲程是通过气体对外做功将内能转化为机械能的。

汽油机的转速为2400r/min,说明Is内汽油机曲轴的转动次数等于40r,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40次，故对外做功20次。

12.如图所示是一台四冲程内燃机的（选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程是

通过（选填“做功”或“热传递”）的方式改变气缸内气体的内能。

【答案】压缩做功

【解析】由图可知，内燃机的进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的气体,

对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能增大。因此图中是一台四冲程内燃机的压缩

冲程，这个冲程是通过做功的方式改变气缸内气体的内能。

13.（2022广东）图表示四冲程汽油机处于冲程。汽车尾气带走的能量________（选

填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有O

【答案】排气不能方向性

【解析】由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。

燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料

的化学能，这是因为能量的转化具有方向性。

14.（2024江西）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过

的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体

转移，说明能量在转移过程中具有性。

【答案】热传递方向

【解析】用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，是热汤中的内能转移到金属勺，这是通

过热传递的方式改变物体的内能。

内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，不能自动从低温物体转移到高温物体，这说明

能量在转移过程中具有方向性。

15.我市在“创建文明城市”活动中，同学们在老师的带领下一起到居民小区劳动。“小广

告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在_____;用钢丝球清除“小广告”，过了

一会儿钢丝球发热，这是通过方式改变内能的，其能量转化方式与热机中的冲

程相同。

【答案】引力做功压缩

【解析】分子之间存在相互作用的引力和斥力，“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因

为分子间存在引力。

清除“小广告”时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这是通过做功方式改变内能的。

四冲程热机工作循环中，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能，

故能量转化方式与热机中的压缩冲程相同。

16.小红在家用天然气灶烧开水，在标准大气压下，5kg水从20。(2加热至沸腾，完全燃烧了

0」m3的天然气，此过程中，水吸收的热量是J,天然气灶烧水的热效率为o[水

的比热容为4.2xl03j/(kg.℃),天然气的热值为4.0xl07j/m3]

【答案】1.68x10642%

【解析】水吸收的热量是

0吸=cmAt=4.2x103J/(kg•℃)x5kgx(100℃-20℃)=1.68x106J

天然气完全燃烧释放的热量为

=^KMxlO7J/m3xO.lm3MxlO6J

天然气灶烧水的热效率为

〃=4X100%=1"8义12JX100%=42%

Q放4xlO6J

17.三峡水电站年发电量约为8xl()i0kW-h,合J(用科学计数法表示)。已知燃煤发电

的效率为40%,标准煤的热值为3xl07j/kg,三峡水电站运行一年大约为国家节约万

吨标准煤。

【答案】2.88x10172400

【解析】由lkWh=3.6xlO6J

可知，三峡水电站年发电量约为8xl0i(>kW-h,所以有

8xlOlokW-h=8xlOlox3.6xlO6J=2.88xlO17J

已知燃煤发电的效率为40%,则发出2.88xlO17J的电量需要完全燃烧煤产生的热量是

2.88xl0"j

=7.2X1017J

40%

所需煤的质量是

m=—=J=2.4x1010kg=2.4xl07t

q3X107J

合2400万吨。故三峡水电站运行一年大约为国家节约2400万吨的标准煤。

18.单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1。（2所吸收的热量称为该气体的定

容比热，己知氨气的定容比热为3100J/（kg「C）。如图所示，质量为0.02kg的氨气被密封在

圆柱形气缸内，气缸内氨气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氨气的温度从

2（TC升高到30^时，氨气吸收的热量是Jo撤去力，氯气推动活塞做功，这一过程的

能量转化形式与四冲程汽油机的冲程相同。

A

B

【答案】620做功

【解析】氨气吸收的热量

Q吸=£：心（《0）=3100J/（kg—℃）x0.02kgx（30-20）°C=620J

撤去力，氨气推动活塞做功，将氨气的内能转化为活塞的机械能，这个过程与汽油机的做功

冲程相同。

19.如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推

出。这是通过的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热

传递”）。图（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是

一致的。

【答案】做功乙

【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及

能量的转换，故是做功。

如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙

图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故

图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。

20.如图所示，小雨起床给家人煮汤圆，为将锅中初温为20℃、质量为2kg的水烧开，水

至少需要吸收J的热量，若燃气灶的加热效率为50%,则需要消耗HP的天然气。

【c水=4.2X103J/(kg•℃),q天然气=8.4X107J/m3,水面上方的气压为一个标准大气压】

【答案】6.72X1050.016

【解析】1个标准大气压下，水的沸点是100℃,水至少需要吸收的热量为

35

Q^c*m(t-t0)=4.2X10J/(kg•℃)X2kgX(100℃-20℃)=6.72X10J

根据

〃=%_=Q吸xioo%

Q放夕天然气"

需要消耗天然气的体积为

6.72X105J

y=Q吸_=0.016m3

73

4天然气〃8.4xlOJ/mx50%

三、简答题(本大题有2小题，共8分)

21.(4分)2022年4月16日，神州十三号载人飞船返回舱进入大气层后下落(如图所

示)。接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场预定区内实现软着陆。

(1)返回舱刚进入大气层下落时，机械能大小如何变化，为什么？

(2)反推发动机属于喷气式发动机，反推发动机是否属于热机？

【答案】（1）见解析（2）是

【解析】（1）机械能减小。原因是返回舱刚进入大气层后，降落伞相继打开，临近地面时,

反推发动机启动向下喷气，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，气体给返

回舱一个向上的力，迫使返回舱减速“刹车”，由于速度减小，故动能减小；返回舱下落过

程中高度减小，故重力势能减小；由于返回舱与大气摩擦，机械能转化为内能，故机械能减

小。

（2）热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机都属于热机。

22.（4分）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。

材料一：图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图、汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约

只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。

材料二：排出的尾气除了CO2，H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳复化合物等有害

气体。

结合材料：

（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。

（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。

汽油蒸发损失2%

•发动机损失11%

/散热器输出功率

13%

损失37%

排气管损

V17%/

汽车行驶时的能耗分配图

【答案】（1）见解析；（2）见解析

【解析】（1）汽车行驶时能量转化分析：汽油的化学能一气体的内能一活塞的动能一汽车的

机械能。

损耗途径分析：绝大部分是以热能形式报失；部分未完全燃烧的碳氢化合物损失；少量汽油

蒸发损失。

（2）技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油能

充分燃烧；研制和使用混合动力或纯电动的新能源汽车。

四、计算题（本大题有2小题，共30分）

23.（9分）（2024苏州）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L

初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃,消耗了25g丁烷气体（水的比热容为

4.2xlO3J/（kg-℃）,丁烷的热值为4.8x107j/kg）。求：

（1）壶中水的质量；

（2）水吸收的热量；

（3）卡式炉的加热效率。

【答案】(1)2kg；(2)6.3X105J；(3)52.5%

【解析】（1）壶中水的质量为

加水=0水曝=1.0xl03kg/m3x2xl0-3m3=2kg

（2）水吸收的热量为

0水=c水加水4水=4.2xl03J/（kg-℃）x2kgx（100-25）℃=6.3xl05J

（3）丁烷放出的热量

0丁烷=机丁烷。「烷=2.5x102kgx4.8xlO7J/kg=1.2xlO6J

卡式炉的加热效率为

77=^^X1OO%=6.3xlO5J

xl00%=52.5%

。丁烷1.2X106J

（1）壶中水的质量为2kg；

（2）水吸收的热量为6.3xl05j；

（3）卡式炉的加热效率为52.5%。

24.（9分）（2024山西）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自

驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km,驾车前往大约需要

4h„（汽油的热值q取4.5xl07j/kg,汽油的密度〃取0.8xl03kg/m3）

（1）求汽车的平均速度。

（2）汽车全程消耗汽油25L,求汽油完全燃烧放出的热量0。

(3)若汽车发动机全程的平均功率为25kW,求汽车发动机的效率。

【答案】(1)90km/h；(2)9xlO8J；(3)40%

【解析】(1)汽车的平均速度

v=£=360km=h

t4h,

(2)全程消耗汽油的体积为

^25L=0.025m3

汽油的质量为

m=p7=0.8x103kg/m3x0.025m3=20kg

汽油完全燃烧放出的热量

2=w^=20kgx4.5xl07J/kg=9xl08J

(3)汽车全程所做的有用功为

^=Pf=25xl03Wx4x3600s=3.6xl08J

则汽车发动机的效率

77=—X100%=JX100%=40%

Q9X108J

答：(1)汽车的平均速度为90km/h；

(2)汽汽油完全燃烧放出的热量为9xl08j；

(3)汽车发动机的效率为40%。

25.(12分)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2kg的煤，水的比热容为

4.2X103J/(kg•℃),煤的热值为3Xl(FJ/kg。

M/8时间，min+，

求：(1)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。

【答案】(1)6X3J；(2)2.52X106J；(3)4.2%。

【解析】(1)燃料完全燃烧产生的热量，直接利用Q&=mq,这个公式热值为J/kg,m是燃料

的质量，单位是kg。Q放=m煤q=2kgX3X107j/kg=6X107j

(2)从图像分析知道经过6min时间加热，水的温度从20℃升高到80℃.水的质量10kg,

水的比热容为4.2X103J/(kg•℃)根据吸收热量公式得到

6

、吸=311水(t-t0)=4.2X103J/(]^.℃)X10kgX60℃=2.52X