九年级全一册物理同步精剖细解讲义（人教版）-第14章 内能的利用单元检测（解析版）

第十四章内能的利用单元检测一．选择题（共7小题）1．如图是四冲程汽油机工作的示意图，其中表示内能转化为机械能的冲程的是（）A． B． C． D．【分析】内燃机的一个工作循环有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，其中压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能。【解答】解：内能转化为机械能的是做功冲程：A图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；B图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；C图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。故选：B。【点评】本题考查了内燃机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，以及做功冲程的能量转化，是中考的热点内容。2．星期天，童童在家里帮妈妈烧水，他发现水沸腾时，壶盖被顶起，想到了如图所示四冲程汽油机工作示意图，并且分析得出，与水沸腾时壶盖被顶起原理相同的冲程是（）A． B． C． D．【分析】当对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大；当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小；在内燃机的做功冲程中能量转化关系是内能转化为机械能。【解答】解：水沸腾时壶盖被顶起，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，能量的转化与热机的做功冲程能量转化相同；A、图中汽油机进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；B、图中汽油机两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，即机械能转化为内能，故B不符合题意；C、图中汽油机两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，即内能转化为机械能，故C符合题意；D、图汽油机排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。故选：C。【点评】本题考查了内燃机的四个冲程的判断，解决此题需要结合内燃机的四个冲程工作特点、改变物体内能的方式和能量的转化进行分析解答。3．2023年五一期间，淄博烧烤火出圈，“坐高铁去撸串”等话题不断在社交平台刷屏。如图所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。关于烤羊肉串涉及的物理现象，下列说法中错误的是（）A．肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能 B．肉温度越高，所含热量越多 C．木炭在燃烧的过程中，热值不变 D．很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；（2）热量是过程量，就是说，热量只存在热传递中，只能说吸收或放出热量；热量不是状态量，不能说含有热量；（3）热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关；（4）物质都是由分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动。【解答】解：A、肉在火上烤，火的热量传递给肉，肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能，故A正确；B、热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故B错误；C、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以，燃料在燃烧过程中，质量减小，热值不变，故C正确；D、一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，温度越高，热运动越剧烈，很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动，故D正确。故选：B。【点评】本题综合考查了改变物体内能的方式、分子动理论内容以及对热值的理解等，涉及的知识点多，但都属于基础知识考查范围。4．随着5月28日东航MU9191航班由上海飞抵北京首都国际机场，国产大飞机C919的商业首飞圆满成功，正式走向全球民航市场。关于C919涉及的物理知识，说法正确的是（）A．C919体积大、质量小，密度要比常规材料大 B．C919采用航空煤油做燃料，因为它的比热容较大 C．飞机升空受到的大气压强变大 D．机翼上表面空气流速比下表面流速更快，压强更小【分析】（1）在体积一定时，材料的密度越小，质量越小。（2）热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同；（3）大气压随高度的增加而减小；（4）流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。【解答】解：A、根据知，C919体积大、质量小，密度小，故A错误；B、C919采用航空煤油做燃料，是因为这种煤油的热值较大，故B错误；C、飞机升空高度增加，受到的大气压变小，故C错误；D、机翼上凸下平，机翼上表面空气流速比下表面流速更快，压强更小，故D正确。故选：D。【点评】本题考查密度的应用、热值、流体流速与压强的关系、流体压强与流速的关系等知识，是一道综合题目，难度不大。5．下列说法正确的是（）A．静止的物体一定不具有能 B．运动的物体由于没有对别的物体做功，所以不具有能 C．只有物体被举高了才具有能 D．做功的物体一定具有能【分析】（1）一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领；（2）物体由于被举高而具有的能是重力势能；（3）物体由于运动的而具有的能是动能。【解答】解：A、静止的物体可能具有重力势能，故A说法不正确；B、运动物体具有动能，故B说法不正确；C、被举高的物体具有重力势能，没举高的物体也可能具有其他形式的能，故C说法不正确；D、能反映了物体做功的本领，能做功说明物体一定具有能，故说法正确。故选：D。【点评】本题考查了学生对动能、重力势能和能的概念的理解和掌握，属于基础题目，学生应当熟练掌握。6．近来杭州地区经常停电，一些饭店和工厂购买一种汽油发电机，从能量转化角度看，“汽油发电机”把（）A．化学能转化为电能 B．电能转化为机械能 C．热能转化为电能 D．机械能转化为光能【分析】“汽油发电机”消耗的是汽油，发出来的是电，根据汽油所具有的能量，可判断出其工作时的能量转化情况。【解答】解：“汽油发电机”消耗的是汽油，汽油具有化学能，通过燃烧将化学能转化为内能，再进一步转化为发电机的机械能，最后转化为电能。对照选项可知，只有A的说法完全符合题意。故选：A。【点评】本题考查了汽油发电机中能量的转化情况，分清各个环节所具有的能量是解决该题的关键。7．下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是（）A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．热量可以自发从高温物体传递给低温物体，却不能自发从低温物体传递到高温物体 C．动能可以和重力势能相互转化 D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能【分析】能量可以从某一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变，能量转化具有方向性。【解答】解：A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A错误；B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B正确；C．动能可以和重力势能相互转化，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C错误；D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故D错误。故选：B。【点评】本题考查能量守恒定律及能量传递的方向性，能量守恒定律告诉我们能量总量是不变的，但方向性告诉我们有些有用能量会越来越少的。二．填空题（共7小题）8．一台单缸四冲程汽油机，如图所示的汽油机正处于压缩冲程：在此过程中燃气的内能增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【分析】根据气门的开关和活塞的运动情况判断冲程的名称，进而得出内能的变化。【解答】解：如图所示，汽油机的进气门、排气门均关闭，且活塞向上运动，所以该冲程属于压缩冲程，此冲程中机械能转化成内能，燃气的内能增大。故答案为：压缩；增大。【点评】本题主要考查学生对热机工作循环中各冲程情况的了解，难度不大，属于基础知识的考查。9．如图1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，这一过程是内能转化为机械能，内能减小（选填“增大”、“减小”或“不变”），图2中乙汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。【分析】解决此题要知道做功可以改变物体的内能：当对物体做功时，机械能转化为内能，当物体对外做功时，内能转化为机械能；四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。【解答】解：当试管内水被酒精灯加热后，水蒸气的内能逐渐增大，最后会把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为了塞子的机械能，内能减小；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，图2乙中，气缸两个气门关闭，电火花点火，活塞向下运动，所以是做功冲程。故答案为：减小；乙。【点评】该题考查热机工作时的内能转化以及汽油机的四个冲程，属于识记内容，难度不大。10．如图为汽油机的压缩冲程；若汽油机效率是25%，完全燃烧2kg汽油放出的热量可以对外做功2.3×10⁷J（已知汽油热值为4.6×107J/kg）。【分析】根据图中两个阀门的状态和活塞的运动情况判断属于哪个冲程；根据Q放＝mq计算完全燃烧2kg汽油放出的热量，根据W＝Q放η计算次汽油机可以对外做的功。【解答】解：图中汽油机的两个阀门关闭，活塞上移，是压缩冲恒；完全燃烧2kg汽油放出的热量Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，可以对外做的功W＝Q放η＝9.2×107J×25%＝2.3×107J。故答案为：压缩；2.3×107。【点评】本题考查了热机的工作情况和关于热机效率的计算，属于基础题，要求掌握。11．如图所示，是一款小型制冷空调风扇。在扇叶下方的水箱中加有冰块，冰块在水箱中因室温较高会发生熔化现象。当扇叶转动时水箱喷嘴会喷出水雾，水“雾”在风力作用下会加快发生汽化现象，这两种物态变化都会吸收大量的热量，达到降低室温的效果。若加入冰块质量为100g，在室温下从﹣10℃升温到0℃用时10min，然后又经过20min全部变成水，那么冰在熔化时从室内至少吸收了4.2×103J的热量，c水＝4.2×103J/（kg•℃），c冰＝2.1×103J/（kg•℃）；冰升温过程中吸收热量如果由热值为3×107J/kg的木材完全燃烧提供，那么需要木材质量至少为0.07g。【分析】（1）物质由固态变为液态的过程中叫做熔化；物质由液态变为气态的过程中叫做汽化；熔化和汽化过程中都要吸收热量；（2）根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出冰由﹣10℃升高到0℃吸收的热量；相同的热源，物质在相同的时间吸收的热量相同，据此可知冰变为水需要吸收的热量，最后求出30min里冰从室内至少吸收的热量。【解答】解：（1）冰块在水箱中因室温较高会变成水，冰变为水的过程叫做熔化，熔化过程要吸收热量；水“雾”在风力作用下由液态变为气态，发生了汽化现象，汽化过程要吸收热量；（2）冰由﹣10℃升高到0℃吸收的热量：Q吸＝c冰m（t﹣t0）＝2.1×103J/（kg•℃）×100×10﹣3kg×[0℃﹣（﹣10℃）]＝2.1×103J，由于相同的热源，物质在相同的时间吸收的热量相同，所以冰熔化成水的过程中冰吸收的热量：Q吸′＝2Q吸＝2×2.1×103J＝4.2×103J；根据燃烧放热公式得，冰升温过程中吸收热量如果由热值为3×107J/kg的木材完全燃烧提供，那么需要木材质量至少为：m＝＝7×10﹣5kg＝0.07g，故答案为：熔化；汽化；吸收；4.2×103；0.07。【点评】本题考查对物态变化的认识和理解、热量的计算，难度不大。12．如图所示，是太阳能LED照明路灯，白天太阳能电池板将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，供夜晚路灯照明。LED灯是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成光能。【分析】太阳能电池板把太阳能转化为电能，蓄电池充电时把电能转化为化学能，放电时把化学能转化为电能。【解答】解：太阳能电池板将太阳能转化电能；蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来。在夜晚时蓄电池对路灯供电照明，将化学能转化为电能。故答案为：化学；光。【点评】本题考查了太阳能电池板与蓄电池的能量转化，是一道基础题，知道转化前后能量存在的形式，是正确解题的关键。13．如图所示是小朋友玩摔炮的情景。摔炮与地面发生碰撞时，通过做功的方式使它的内能增大，导致火药爆炸。爆炸时火药的化学能转化为其他形式的能量，爆炸过程遵循（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。【分析】（1）改变物体内能的方式有两种，分别是做功和热传递。对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减小。（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。（3）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。【解答】解：鞭炮与地面发生碰撞时，对鞭炮做功，内能增加，温度升高，导致火药爆炸。爆炸时火药的化学能转化为其他形式的能量，爆炸过程遵循能量守恒定律。故答案为：做功；化学；遵循。【点评】本题考查了做功改变物体内能、能量的转化、能量守恒定律等，并能与实际应用相结合，是一道好题。14．能量的转化和转移都是有方向的，例如在热传递过程中，内能只能可以从高温物体转移到低温物体，不能相反，否则就会引起其它的变化，消耗别的能量。【分析】要解答本题需掌握：能量的传递是从高温物体传向低温物体；能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。【解答】解：能量的转移和能量的转化都是有方向性的；在热传递过程中，内能只能可以从高温物体转移到低温；如果要让内能从低温物体转移到高温物体，就要消耗其他形式的能量，例如：冬天，利用空调取暖，就要消耗电能。故答案为：方向；高温；低温物体；能量。【点评】本题主要考查学生对能量的转移和转化是有方向性的理解和掌握，是中考的热点。三．实验探究题（共2小题）15．小箕和小秋为了探究煤油和菜籽油的热值大小关系，组装了如图所示的装置进行实验。实验时煤油和菜籽油的质量（填“质量”或“体积”）应取相同量，实验中应通过温度计示数的变化（填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映煤油和菜籽油放出热量的多少。小琳组装了如图丙所示的装置，烧杯内装的是符合实验条件的煤油，如果想要进一步探究煤油和水的吸热能力，应该与甲（填“甲”或“乙”）装置的实验数据进行比较，这个实验中能反映水和煤油所吸收热量的物理量是加热时间（填“加热时间”或“温度计示数的变化”）。【分析】（1）由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同；由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小；（2）根据控制变量法，分析应该控制的相同量和不同量，从而选择实验装置；（3）根据表格中水升高的温度分析；热源相同，加热时间相同，则放出热量相同。【解答】解：（1）由于燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和热值有关，所以在设计实验时应控制燃料的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同；由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和初温相等；由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，（2）实验要进一步探究煤油和水的吸热能力，应控制吸收热量相同（燃料相同），煤油和水的质量相等，加热时间相等，比较温度计的示数变化，得出煤油和水吸热能力的大小；故选甲；源相同，通过控制加热时间，控制放出的热量。故答案为：（1）质量；温度计示数的变化；（2）甲；加热时间。【点评】本题是一道关于热值、比热容的实验探究题，知道热值、比热容的意义，会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。16．为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失：（1）实验中应控制燃料燃烧的质量（时间/质量）相同，根据温度计的示数（温度计的示数/加热的时间）比较燃料燃烧放出热量的多少。（2）小明选用了燃料a和燃料b进行实验；当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料b（a/b）的热值大。（3）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙，燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快。分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量大于（大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。（4）你认为根据丙图像（能/不能）比较两种燃料热值的大小。（5）小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出燃料c的热值你认为他的计算结果与真实值相比偏小（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。【分析】（1）实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，看温度计示数的变化来进行比较；（2）根据水温的变化情况判断不同燃料放出热量的多少，从而得出热值的大小关系；（3）根据燃料的燃烧情况分析；（5）要想比较热值的大小，需要两种燃料全部燃烧完，通过水升高的温度的大小来比较热值的大小；（6）实际测量热值时，由于燃料不一定完全燃烧，且放出的热量不可能全部被水吸收，有热量损失，因此测量值会比真实值小。【解答】解：（1）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少；（2）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大；（3）燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快；由图丙可知，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多；（4）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小；（5）由于燃料不一定完全燃烧，且给水加热时有热损失，因此根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量要比燃料c完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出燃料c的热值，要比真实值偏小。故答案为：（1）质量；温度计的示数；（2）b；（3）燃料c的燃烧过程比较快；大于；（4）能；（5）偏小。【点评】用相同质量的燃料燃烧加热水，通过水温的变化比较水吸热多少，通过水吸热多少比较放热多少，从而得出相同质量的燃料燃烧放热多少，即热值的大小，较难理解！四．计算题（共2小题）17．用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量。（2）水吸收的热量。（3）燃气灶烧水的效率。【分析】（1）已知煤气的质量和热值，可利用公式Q放＝mq计算这些煤气完全燃烧放出的热量（总能量）。（2）知道水的比热容、水的质量、水的初温和末温，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算水吸收的热量（有用能量）。（3）求出了水吸收的热量和煤气完全燃烧放出的热量，利用公式η＝计算煤气灶的效率。【解答】解：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝m煤气q＝0.5kg×4.2×107J/kg＝2.1×107J；（2）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（70℃﹣20℃）＝1.05×107J；（3）煤气灶的效率：η＝＝×100%＝50%。答：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量为2.1×107J；（2）水吸收的热量为1.05×107J；（3）燃气灶烧水的效率为50%。【点评】本题考查学生对热传递过程中的吸热公式、燃料燃烧放出热量公式、热效率公式的理解和灵活运用，知道哪些是有用能量、哪些是总能量是关键。18．如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱