人教版物理九年级全册考点大串讲 专题02 内能的利用（专题限时练）（含解析）

2022-2023学年全一册专题限时练测试卷（人教版）

专题二  内能的利用

九年级 物理·全解全析

一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。

1．如图，某一台单缸四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图冲程汽油和空气的混合物进入汽缸

B．乙图冲程能获得动力

C．丙图冲程有明显机械能转化为内能的过程

D．丁图冲程存在内能转化为机械能的过程

【答案】A

【解析】A．甲图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机吸气冲程，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；

B．乙图中，两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将活塞机械能转化为气体内能，故B错误；

C．丙图中，两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将气体的内能转化为活塞机械能，故C错误；

D．丁图中，排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，此冲程没有能量转化，故D错误。

故选A。

2．关于热和能，下列说法中正确的是（　　）

A．热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体

B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能不变

C．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能

D．物体内能增加，可能是外界对物体做了功

【答案】D

【解析】A．发生热传递时，传递的是热量而不是温度，热量总是从高温物体传递给低温物体，故A错误；

B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收热量，温度不变，内能增加，故B错误；

C．内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C错误；

D．物体内能增加，可能是外界对物体做了功，也可能是物体吸收了热量，故D正确。

故选D。

3．内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（　　）

A．7% B．28% C．31% D．34%

【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。

4．2022年5月10日，搭载天舟四号货运飞船的长征七号运载火箭，在我国文昌航天发射场升空，成功进入预定轨道。长征七号运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有（　　）

A．较大的比热容 B．较低的沸点

C．较大的热值 D．较小的质量

【答案】C

【解析】A．比热容是表示物质吸热或散热能力的物理量。比热容大表示吸热或散热能力强。故A不符合题意；

B．沸点是液体沸腾时的温度。沸点低说明该液体容易沸腾。故B不符合题意；

C．热值是燃料的一种特性，热值大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放的热量更多。运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，是因为液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，能够释放更多的热量，故C符合题意；

D．物体所含物质多少叫做质量。质量小表示所含物质较少。故D不符合题意。

故选D。

5．依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　）

A．天然气燃烧越充分，其热值越大

B．发生热传递时，温度从高温物体传递给低温物体

C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大

D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能

【答案】C

【解析】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；

B．发生热传递时，是高温物体释放热量传递给低温物体，而不是温度，故B错误；

C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大，与其他相同质量的物质相比，升高相同的温度，吸收更多的热量，故C正确；

D．任何物体都有内能，炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能，故D错误。

故选C。

6．在如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量变化情况，下列说法中正确的是（　　）

A．滚摆下降时，动能减小，重力势能增加

B．滚摆运动时，有部分机械能转化为内能

C．滚摆运动至最低点时，动能为零

D．滚摆运动至最高点时，若一切外力消失，滚摆将会继续向上运动

【答案】B

【解析】A．滚摆下降时，质量不变，越滚越快（速度增大），动能增大；同时高度减小，重力势能减小，故A错误；

B．滚摆运动时，与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，故B正确；

C．滚摆运动至最低点时，其速度最大，所以动能最大，故C错误；

D．滚摆运动至最高点时，速度为零（瞬间静止），此时若一切外力突然消失，滚摆会保持静止状态，不可能再继续向上转动，故D错误。

故选B。

7．水煎包是一种特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色泽金黄，一面焦脆，三面嫩软，皮薄馅大，香而不腻，在水煎包的制作过程中，以下说法正确的是（　　）

①水煎包“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动

②水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低

③木柴燃烧时将化学能转化为内能

④往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，“白气”是水汽化形成的

⑤锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气的内能转化为锅盖的机械能

A．①③⑤ B．①②⑤ C．①④⑤ D．②③④

【答案】A

【解析】①水煎包“香气四溢”，香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故①正确；

②油的沸点通常高于水的沸点，所以可达到更高的温度，即水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点高，而不是低，故②错误；

③燃料燃烧是能量的转化过程，木柴燃烧时将化学能转化为内能，故③正确；

④往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，这是由于水蒸气液化形成的，故④错误；

⑤锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气对外做功，将自身的内能转化为机械能，故⑤正确。以上说法正确的是①③⑤，故A符合题意，BCD不符合题意。

故选A。

8．人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（　　）

A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能

B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能

C．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能

D．秋千向下摆的过程中，是动能转化为重力势能

【答案】C

【解析】A．用天然气灶炒菜，是化学能转化为内能，故A错误；

B．电梯运行过程中，是电能转化为机械能，故B错误；

C．用太阳能电池板，利用太阳光发电，是太阳能转化为电能，故C正确；

D．秋千向下摆的过程中，是重力势能转化为动能，故D错误。

故选C。

9．为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104m2，年发电量3×106kW·h。若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J／kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为(  )

A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg

【答案】D

【解析】由题知，利用太阳能年发电量

∵

∴用火力发电需要煤炭

即：每年可节约煤炭1.2×106kg。

故选D。

【点睛】本题是一道电学与热学的综合应用题。与生活相连，加强了学生的节能环保意识。注意计算时的单位变换要正确。

10．某同学在研究“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用完全相同的方式分别质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图a、图b所示。已知酒精的热值q＝3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容 ，则下列说法正确的是（　　）

A．沙子的吸热能力大于水的吸热能力

B．加热2min时间内水吸收的热量Q吸水为4.2×105J

C．这2min时间内酒精灯的加热效率η为40%

D．沙子的比热容c沙约为

【答案】D

【解析】A．由图像知加热相同的时间水和沙子吸收的热量相同，沙子的温度升高的多，根据 可知，水的比热容大，水的吸热能力大于沙子的吸热能力，故A错误；

B．由图b可知，加热2min水温度升高

则加热2min时间内水吸收的热量

故B错误；

C．因为酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精，加热2min时间内消耗酒精的质量

则酒精完全燃烧放出的热量

酒精灯的加热效率

故C错误；

D．因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，则在2min的时间内，沙子吸收的热量

由图a可知加热2min，沙子的温度从20上升到250，即

沙子的质量

由可得，沙子的比热容

故D正确。

故选D。

第Ⅱ卷

二、填空题。（每空2分，共20分）

11．在四冲程内燃机的做功冲程中，将内能转化为________能。

【答案】机械

【解析】四冲程内燃机包括四个冲程即吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化成内能，而内燃机的做功冲程是高温高压的燃气推动活塞运动，将燃气的内能转化成活塞的机械能，即是将内能转化成机械能。

12．烧开一锅水，需要吸收完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量，这些热量若采用天然气加热，需要完全燃烧_______的天然气（已知 ， ）。

【答案】0.03

【解析】完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量

根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量

由可知，完全燃烧天然气的体积

13．小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将的水从加热到，消耗了天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为，天然气的热值为，则此次燃气灶烧水的效率为______。

【答案】

【解析】水吸收的热量为

天然气放出的热量为

燃气灶烧水的效率为

14．如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程 ___________（选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律。

【答案】符合

【解析】[1]摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。

15．内燃机一个工作循环有四个冲程，四冲程汽油机的汽缸顶部有___________（选填“火花塞”或“喷油嘴”）；若某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，则该汽油机飞轮的转速为___________r/min。

【答案】     火花塞     2400

【解析】[1]汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有一个火花塞，柴油机顶部有一个喷油嘴。

[2]某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，活塞经过80冲程，飞轮转40圈，单缸四冲程内燃机飞轮的转速

16．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是_________J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气_________m3。[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气热值为4.0×107J/m3]

【答案】     6.72×105     0.042

【解析】[1]由题意可知，水的质量为

m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg

所以将初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是

[2]若煤气灶效率为40%，则煤气完全燃烧释放的热量为

所以需要煤气的体积为

17．如图所示是世界上早期蒸汽汽车的模型，蒸汽汽车中的燃料燃烧将化学能转化为水和水蒸气的 ______ ，再转化为汽车的 ______ 能，使汽车前进。

【答案】     内能     机械

【解析】[1][2]燃料燃烧放出热量，是化学能转化为内能，水吸收热量，内能增加；水蒸气通过对外做功，再将内能转化为机械能，推动蒸汽汽车前进。

三、实验探究题（每空2分，共20分）

18．小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他组装了如图2所示的装置进行实验，记录结果如下表。

（1）为了保证实验结论的可靠性，小明同学选择了两套相同的装置，在实验中还应控制相同的量有：_____________、______________。

（2）你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。

【答案】     水的质量     煤油和菜籽油燃烧的质量     煤油

【解析】（1）[1][2]由题可知，还需要控制水的质量相同，煤油和菜籽油燃烧的质量相同，本实验不需要控制加热时间。

（2）[3]根据表格可知，煤油加热的水升高的温度高，则吸收热量多，表明燃烧相同质量的煤油和菜籽油，煤油放出的热量多，故煤油热值大。

19．如图所示，甲、乙、丙三个装置完全相同，加热器内燃料的质量都相等且充足，烧杯内液体的质量、初温相同。

（1）若探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出热量”，应选择______两图进行实验；该实验过程中，燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较______（选填“温度计的示数”或“加热时间”）来判断的；

（2）若探究“不同物质吸热升温的特点”，应选择______两个图进行实验；该实验过程中，下列做法和要求中需要注意的有哪些______。

A．选用相同的烧杯

B．烧杯中分别装入相同体积的不同液体

C．相同质量的燃料

D．尽量使用外焰加热

【答案】     乙、丙     温度计的示数     甲、乙     AD

【解析】（1）[1][2]为了比较不同燃料燃烧时放出热量，要选择不同燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，由可知，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值的大小，应选择乙和丙两图进行实验。

（2）[3]为了比较不同物质吸热升温的特点，需要燃烧相同的燃料，使两种物质相同时间内吸收相同的热量，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，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和乙两图进行实验。

[4]实验过程中，为得到正确的结论，必须选择相同的烧杯，防止因为烧杯的吸热和导热不同而产生较大的影响；烧杯中分别装入相同质量的不同液体，不是相同体积；探究“不同物质吸热升温的特点”时，燃料的质量不一定要相同，足够燃烧就可以；用酒精灯加热时要尽量使用外焰加热；故BC不符合题意，AD符合题意。

故选AD。

20．如图，将少许易燃硝化棉放入透明有机玻璃筒内，用活塞将筒口密封住，然后将活塞迅速压下，当活塞压至接近底部时，发现硝化棉起火燃烧。

（1）实验中，根据______现象可知筒内空气的内能增加了。当活塞压下时，筒内空气分子间的斥力______（选填“增大”或“减小”）

（2）该实验证明：用______的方式能改变物体的内能。从能的转化角度分析，上述过程类似于四冲程内燃机工作时的______冲程。

【答案】     硝化棉起火燃烧     增大     做功     压缩

【解析】（1）[1]将活塞迅速压下，当活塞压至接近底部时，发现硝化棉起火燃烧；硝化棉起火燃烧，说明筒内空气温度升高了、内能增大了。

[2]当活塞压下时，空气分子间的距离减小，同时我们感觉到越往下压缩越费力，这是由于筒内空气分子间斥力增大的缘故。

（2）[3]在下压活塞时，活塞压缩筒内空气做功，机械能转化为内能，筒内空气的内能增大，说明用做功的方式能改变物体的内能。

[4]内燃机在压缩冲程中活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；它们的能量转化情况相同，即上述过程类似于四冲程内燃机工作时的压缩冲程。

四、计算题：本题共3小题，共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

21．(9分)某新型汽车，它的油箱最大可加40kg燃油，它行驶时所受阻力的大小与速度的关系见表

已知汽车发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，汽车使用的燃油的热值为4.5×107J/kg；求：

（1）当汽车以20m/s的速度行驶时，汽车发动机的输出功率是多少千瓦；

（2）汽车油箱中加满燃油，这些燃油完全燃烧获得的能量是多少焦；

（3）汽车油箱加满燃油，并且以30m/s的速度行驶时，汽车的最大行驶里程是多少。

【答案】（1）2.4kW；（2）1.8×109J；（3）2×103km

【解析】解：（1）由表格数据可知，当汽车以20m/s的速度行驶时的阻力

f＝1.2×102N

根据二力平衡条件可知，牵引力为

汽车发动机的输出功率

（2）这些燃油完全燃烧获得的能量

（3）已知发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，则有用功

根据表格查出30m/s时的阻力为

f′＝2.7×102N

则根据

可得

答：（1）当汽车以20m/s的速度行驶时，汽车发动机的输出功率是2.4kW；

（2）汽车油箱中加满燃油，这些燃油完全燃烧获得的能量是1.8×109J；

（3）汽车油箱加满燃油，并且以30m/s的速度行驶时，汽车的最大行驶里程是2×103km。

22．(9分)某小组同学用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg。求：

（1）此过程中水吸收的热量；

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；

（3）酒精灯烧水时的热效率。

【答案】（1）2.52×104J；（2）1.26×105J；（3）20%。

【解析】（1）水的质量为

水吸收的热量

（2）酒精完全燃烧产生的热量

（3）酒精灯烧水时的热效率

答：（1）此过程中水吸收的热量是2.52×104J；

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量是1.26×105J；

（3）酒精灯烧水时的热效率是20%。

23．(12分)在冬天的时候一家人聚在一起吃上一顿美美的火锅不是一种很让人舒心的事情吗？爱吃火锅的细心食客不难发现，现在市里一些火锅店、饭店、酒店等都选用了一种配备丁烷气罐的一种新型便携式的燃气炉。丁烷气罐外形小巧，火力也很大，最重要的是方便干净，适用于短时间内吃火锅的顾客，也适用于野外郊游野炊用。如图所示为亨味达牌便携式丁烷气炉。[q丁烷=5.0×107J/kg，c合金=0.8×103J/(kg·℃)]

其参数如表

某火锅店使用此燃气炉给顾客煮羊肉，盛肉的锅为1kg的合金锅，其内装有20℃、2kg的温水。计算结果保留小数点后两位

（1）完全燃烧0.2kg的丁烷气体可释放出多少J的热量？

（2）要使锅内的水烧开（当地为1标准大气压），水和锅一共需要吸收多少J的热量？

（3）若燃气炉以最大的火力工作，要把锅内的水烧开，燃气要持续燃烧多少h？

【答案】（1） 1.0×107 J； （2） 7.36×105 J；（3） 0.12h

【解析】解：（1）完全燃烧0.2kg的丁烷气体放出的热量

（2）在一个标准大气压下，水的沸点是，所以将2kg、的水烧开，水的末温是，2kg、的水烧开需要吸收的热量

合金锅吸收的热量

水和锅一共吸收的热量

Q总=Q水吸+Q锅吸=6.72×105J+6.4×104J=7.36×105J

（3）燃气燃烧放出的热量

完全燃烧燃气的质量

由250g猛火力燃烧可知，猛火力燃烧燃气250g的时间是，所以猛火力燃烧燃气的速度是

燃气炉以最大的火力工作，要把锅内的水烧开，燃气要持续燃烧的时间

答：（1）完全燃烧的丁烷气体放出的热量是。

（2）水和锅一共吸收的热量是。

（3）燃气炉以最大的火力工作，要把锅内的水烧开，燃气要持续燃烧的时间为。