第12章机械能和内能章节练习（提优练）---2024-2025学年苏科版九年级物理上学期

第12章机械能和内能章节练习 知识点题型分布： 考点1：动能 势能 机械能 考点2：内能和热传递相关内容 考点3：物质的比热容 考点4：机械能与内能的相互转化 1、 选择题 1．第24届冬奥会在北京—张家口成功举办。如图所示，当运动员穿着滑雪板在水平雪地进行滑行训练时，下列说法中正确的是（　　） A．以滑雪板为参照物，运动员是运动的 B．运动员滑雪过程中机械能保持不变 C．雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是相互作用力 D．滑雪板受到的重力和滑雪板对运动员的支持力是一对平衡力 2．搭载天舟六号货运飞船的火箭加速升空过程中，天舟六号货运飞船的（　　） A．动能减小，重力势能增大B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能增大D．动能不变，重力势能不变 3．下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，对外做功的冲程是 A．B．C．D． 4．在下列过程中，属于通过热传递使物体内能减少的是 A．用天然气烧水，水温不断升高       B．用打气筒打气，气筒壁发热 C．装入暖水瓶内的开水过一段时间会变凉     D．用锯条锯木头时，锯条发热 5．下图为汽油机工作时的四个冲程，能使汽车获得动力的冲程是（　　） A．B．C．D． 6．如图，2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。长征二号F遥十七运载火箭用液氢作为燃料是利用液氢具有（　　） A．较大的比热容 B．较高的热值 C．较小的密度 D．较低的沸点 7．将60℃的铁块投入到40℃的水中，最终铁块与水具有相同的（　　） A．热量 B．内能 C．温度 D．比热容 8．关于汽油的比热容与热值，下列说法中正确的是（　　） A．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量 B．汽油燃烧完一半，质量与体积变小，但剩下汽油的比热容与热值均不变 C．汽油不燃烧时，热值为0，但比热容不为0 D．夏天人们喜欢往地上洒水降温，是利用水的比热容较大的性质 9．北京冬奥会的成功举办，大大激发了国民参与冰雪运动的热情。某滑雪爱好者从雪坡高处的A点由静止自由滑下，经坡底的B点后，继续在水平滑道上滑行，最后停在C点。关于滑雪者的机械能，下列分析正确的是（　　） A．在A点动能为零，重力势能最大 B．从A到B的过程中动能转化为重力势能 C．从B到C的过程中动能逐渐增大 D．从A到C的过程中机械能不变 10．下落在水平地板上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。如图所示是小球弹跳的频闪照片，位置1是释放点，位置3是小球与地板的第一次的碰地点。小球在4、5位置的高度一样。下面说法正确的是（　　） A．小球由位置1下落到位置2的过程中，重力势能减小，机械能不变 B．小球在位置3与地板撞击过程中会有机械能损失 C．小球在位置4和位置5时重力势能相同，机械能也相同 D．小球在位置4的动能等于小球在位置5的动能 2、 填空题 11．中考体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。由于受到空气阻力，实心球在上升过程中，它的机械能和动能均不断减小，在最高点时，球的动能 （选填“大于”或“等于”）零。 12．如图所示，2023年10月26日，搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F”遥十七运载火箭，在酒泉发射升空。火箭采用液态氢为燃料是因为氢的 （填“比热容”或“热值”）大。火箭发动机工作时将内能转化成了 。 13．如图所示，在试管内装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，此时水蒸气的温度会 （选填“升高”或“降低”）。水蒸气冲开瓶塞的过程，水蒸气的内能转化成木塞的 。该过程相当于内燃机的 冲程。如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率等于 。 14．汽油机的四个冲程分别是：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程与排气冲程。其中 ，燃料燃烧，产生高温高压气体，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动转轴转动。 15．如图是吴力同学在复习内能知识时所作的部分知识网络图，完成下列填空： ①处表示改变内能的方法：① ； ②处填写热量计算的公式：② ； ③处表示做功与能量转化之间的关系：③ （填“因果”、“并列”或“从属”）。    16．电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远（如图），此过程中酒精的化学能转化为盒内气体的 能，再转化成盒盖的 能．实验时在盒内滴入2×10-4kg酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是 J．(q酒精=3×107J/kg) 17．2024年6月10日，传统节日端午节，湖南新闻联播播放湘西凤凰“抢鸭子”传统民俗的热闹场景。据组织者介绍，500多只凤凰本地鸭，从高处抛向沱江，会游泳并配有泳衣成年人在河中等待飞下来的鸭子，谁抢得就是谁的。如图为工作人员正把鸭子抛向沱江。鸭子刚离开手翅膀还没展开，鸭子仍能继续运动，是因为鸭子具有 ；鸭子展开翅膀飞行时，鸭子的重力 （填“变大”、“变小”或“不变”）；鸭子下落过程中，鸭子的重力势能 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 18． 把质量为2kg，温度为25℃的水加热到75℃，水吸收这些热量相当于完全燃烧 m3的天然气所放出的热量。（q=3.0×107J/m3） 19．压缩空气动力车。 （1）奇迹将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车。当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示。该现象说明力的作用是 ；还说明力可以改变物体的 。 （2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是 （填“进气”或“排气”）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度 。 20．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。这与图2 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）所示汽油机冲程的能量转化是一致的，该过程称为 冲程，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min该汽油机每秒钟内完成 个冲程，做功 次。 3、 解答题 21．如图，小明用a、b两球探究“物体动能大小与哪些因素有关”。小球质量ma<mb，让小球从同一斜面由静止释放，撞击水平面上的木块。 （1）该实验中物体的动能指 （选填“小球”或“木块”）的动能，其动能大小是通过距离的大小来反映的，此研究方法是 法。 （2）对比甲图和乙图是为了探究动能大小与 的关系。 22．为了比较不同物质的比热容和测量燃料热值的大小，李刚利用如图所示的甲、乙、丙三套完全相同的装置进行实验，燃料的质量都是，烧杯内的液体初温相同。 （1）为了比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验； （2）在做测量不同燃料热值的实验时，他记录的实验数据如表： 燃料 加热前液体温度/ 燃料燃尽时液体温度/ 燃料的热值/（） 1 15 35 2 15 25 ？ 根据表中数据可推理计算出燃料2的热值为 。 23．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下．完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1=h3>h2，mA=mB<mC。 （1）小钢球在滚下斜面的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 来反映的； （2）小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有 ，小木块最终会停下来是因为受到 力的作用； （3）分析比较甲和乙两组实验可知，物体质量相同时，速度越大，动能越 ； （4）分析比较 两组实验可知物体的动能与质量的关系。 24．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入普通家庭。若某轿车以的功率在平直公路上以的速度匀速行驶的路程，消耗了汽油（1L=1dm3）。（已知汽油的密度为、热值为，水的比热容为4.2103J/(kg C)。求： (1)轿车行驶的时间； (2)轿车做的功； (3)这些汽油完全燃烧所产生的热量； (4)汽油机的效率（保留整数）； (5)如果汽油完全燃烧产生的热量中有被水箱中的7kg的水吸收，能使水的温度大约升高多少？ 25．泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.2kg（燃油完全燃烧），燃油热值q＝4×107J/kg，求： (1)专用车牵引力所做的功； (2)燃油放出的热量？ (3)该专用车的热机效率是多少？ (4)宇航员操纵着月球车在月球上行驶时，月球车的动力是由蓄电池提供的，月球车为什么不用内燃机来驱动呢？ 试卷第1页，共3页 1 学科网（北京）股份有限公司 答案解析： 1．C 【详解】A．当运动员穿着滑雪板在水平雪地进行滑行训练时，运动员和滑雪板的位置关系没有变化，即以滑雪板为参照物，运动员是静止的，故A错误； B．运动员水平雪地进行滑雪过程中会受到阻力阻碍其运动，其速度会减小，所以动能减小，高度不变，所以重力势能不变，即机械能减小，故B错误； C．雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力大小相等，方向相反，作用在同一直线，作用在不同物体上，因此是一对相互作用力，故C正确； D．重力是滑雪板受到的力，而支持力是运动员受到的力，二力不是作用在同一物体上，所以重力和支持力不是一对平衡力，故D错误。 故选C。 2．B 【详解】天舟六号货运飞船随火箭一起加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能增大，高度增加，重力势能增大，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．B 【详解】A．图中气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程，故A不符合题意； B．图中气门都关闭，活塞向下运行，汽缸容积增大，是做功冲程，故B符合题意； C．图中排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程，故C不符合题意； D．图中进气门打开，活塞向下运行，汽缸容积增大，是吸气冲程，故D不符合题意。 4．C 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递． A. 用天然气烧水，水吸收了热量，水温不断升高，是通过热传递的方式增加了内能； B. 用打气筒打气，克服摩擦做功，气筒壁发热，是做功的方式增加了气筒壁内能； C. 装入暖水瓶内的开水过一段时间会变凉，是热水通过热传递的方式内能减少了，符合题意； D. 用锯条锯木头时，克服摩擦做功，锯条发热，是做功的方式增加了内能； 故选C． 5．B 【详解】能使汽车获得动力的冲程是做功冲程，做功冲程火花塞点火，将内能转化为机械能。图A中进气门打开，是吸气冲程，图B中两侧气门关闭，火花塞点火，属于做功冲程；图C中排气门打开，属于排气冲程，图D中两侧气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程。 故选B。 6．B 【详解】长征二号F遥十七运载火箭用液氢作为燃料是利用液氢具有较高的热值，质量相同的液氢和其它燃料相比，完全燃烧时可以放出更多热量，有利于火箭升空，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．C 【详解】A．热量是指热传递过程中传递能量的多少，是过程量，所以不能说铁块与水具有相同热量，故A错误； B．热平衡时，铁块和水的内能大小不一定相同，故B错误； C．将60℃的铁块投入到40℃的水中，二者之间发生热传递，热平衡时，它们达到相同的温度，即最终铁块与水具有相同的温度，故C正确； D．铁块与水是不同的物质，它们的比热容是不同的，故D错误。 故选C。 8．B 【详解】A．汽油的热值是4.6×107J/kg，说明完全燃烧1kg汽油完全燃烧所放出的热量是4.6×107J，故A错误； BC．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、燃烧放出热量的多少等均无关；比热容大小只与物质的种类和状态有关，与物质的质量无关，汽油燃烧完一半，质量与体积变小，但剩下汽油的比热容与热值均不变，燃料的热值不可能为0，故B正确，C错误； D．夏天人们喜欢往地上洒水降温，是利用水汽化吸热的性质，故D错误。 故选B。 9．A 【详解】A．由图可知，在A点时高度最高，重力势能最大，此时滑雪者的速度为零，动能为零，故A正确； B．从A到B的过程中，滑雪者的质量不变，高度降低，重力势能减少，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故B错误； C．从B到C的过程中，由于滑雪者受到地面的阻力，速度减小，质量不变，所以动能逐渐减小，故C错误； D．从A到C的过程，克服摩擦做功，所以一部分机械能转化为内能，故机械能减小，故D错误。 故选A。 10．B 【详解】A．小球由位置1下落到位置2的过程中，与空气摩擦做功，将部分机械能转化为内能，机械能减小，故A错误； B．由开始下落（位置1）到撞击地板（位置3），再反弹到最高点可知，后者高度较低，则小球在位置3与地板撞击过程中一定有机械能损失，故B正确； CD．小球在位置4和位置5时，到地板的高度相同，则重力势能相同，针对小球在位置4、5两点到各自的最高点不同，研究位置4、5两点的速度可认为均是从各自最高点运动到4、5两点的，由于在位置4时小球下落的高度大于在位置5时小球下落的高度，所以小球在位置4的速度大于在位置5的速度，即位置4的动能大于位置5的动能，所以它们的机械能不同，故CD错误。 故选B。 11．大于 【详解】由于实心球在最高点时，仍有向前的速度，所以其动能大于零。 12． 热值 机械能 【详解】[1]火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，由可知，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。 [2]火箭升空过程中，火箭的机械能增大，是燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能。 13． 降低 机械能 做功 30% 【详解】[1]如图所示，加热使水沸腾，水蒸气膨胀，对木塞做功，水蒸气的内能减小， 温度会降低。 [2]木塞获得机械能飞出去，水蒸气的内能转化为活塞的机械能。 [3]由于内燃机做功冲程中将内能转化为机械能，故上述实验过程中相当于内燃机的做功冲程。 [4]由图可知热机的效率 η=100%-33%-30%-7%=30% 即热机效率等于30%。 14．做功冲程 【详解】内燃机工作时，依次完成“吸气”、“压缩”、“做功”、“排气”四个冲程，活塞先由汽缸的顶部开始运动，自一端到另一端就完成了一个冲程；故到了压缩冲程，活塞也就自底部向上运动，将混合气压缩，对混合气做功，导致混合气内能增加，温度升高；压缩冲程完成后，火花塞发出的电火花将混合气点燃，燃气膨胀对外做功；即做功冲程产生高温高压燃气推动活塞做功，致使曲轴转动。 15． 热传递 因果 【详解】①[1]改变物体内能的方式有做功和热传递两种，图中改变的下面是做功。 ②[2]热量的计算公式：，所以②处填。 ③[3]物体对外做功，内能减少，物体内能增加，说明做功与能量转化之间是因果关系。 16． 内 机械 6000 【详解】根据题意知道，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，即此过程中酒精的化学能转化为盒内气体的内能，再转化成盒盖的机械能；由：Q放=mq知道，酒精完全燃烧放出的热量是：Q放=mq=2×10-4kg×3.0×107J/kg=6000J． 17． 惯性 不变 变小 【详解】[1]鸭子刚离开手时，虽然翅膀还没展开，但它仍能继续运动。这是因为鸭子具有惯性，惯性是物体保持其运动状态不变的性质。即使外部力量（如手的推力）消失，鸭子也会因为惯性而保持原来的运动状态，即继续向前飞行。 [2]鸭子展开翅膀飞行时，其质量并没有发生变化。重力是地球对物体的吸引力，它的大小与物体的质量成正比。因此，鸭子的重力在展开翅膀飞行时并不会变大或变小，而是保持不变。 [3]鸭子下落过程中，其高度在不断降低。重力势能是物体由于被举高而具有的能量，它的大小与物体的质量和高度都有关。在质量不变的情况下，高度降低意味着重力势能会变小。因此，鸭子下落过程中，其重力势能是变小的。 18．0.014 【详解】水吸收的热量为 Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(75℃-25℃)=4.2×105J 由题知，Q放=Q吸，则由Q放=qV可得需要天然气的体积为 19． 相互的 运动状态 进气 降低 减小 【详解】（1）[1][2]当气球向右喷气时，对给周围的空气有一个向右的力，由于物体间力的作用是相互的，空气也给气球有一个向左的力，所以静止的小车向左运动起来，该现象说明力的作用是相互的，还说明力可以改变物体的运动状态。 （2）[3][4]如图乙所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，钢瓶内压缩空气的内能减少，温度降低。 [5]汽车行驶一段路程后，压缩空气的质量减小，体积不变，由知钢瓶内压缩空气的密度减小。 20． C 做功 40 10 【详解】[1][2] 图1中，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，能量转化是水蒸气的内能转化为塞子的机械能，图2中C是汽油机火花塞点火高温高压燃气推动活塞做功，能量转化也是燃气内能转化为塞子机械能。此冲程称为做功冲程。 [3][4] 一台单缸四冲程汽油机，一个工作循环飞轮转2转，飞轮转速是1200r/min，1s飞轮转20转，进行了10个工作循环，一个工作循环有四个冲程，做一次功，所以该汽油机每秒钟内完成40个冲程，做功10次 21． 小球 转换 速度 【详解】（1）[1][2]实验中小球从斜面下滑，所以探究物体的动能指的是小球的动能，在实验中我们是通过观察木块移动的距离长短来判断小球动能大小，这利用到的物理学研究问题的方法是转换法。 （2）[3]对比甲、乙两图可知，小球选用的都是a球，即小球的质量相同，小球在斜面上的高度不同，所以小球到达水平面时的速度不同，因此，这探究的是动能大小与速度的关系。 22． 甲、丙 【详解】（1）[1]为了不同物质的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验。 （2）[2]完全燃烧10g燃料1放出的热量 燃烧燃料2和燃烧燃料1相比，液体升高的温度为1比2，液体吸收热量为1比2，即燃料完全燃烧放出热量1比2，所以热值为1比2，由此得出燃料2的热值是。 23． 重力势 木块移动的距离大小 惯性 摩擦 大 甲丙 【详解】（1）[1][2]小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程，其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的。 （2）[3][4]小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有惯性，小木块最终会停下来是因为受到摩擦力的作用。 （3）[5]分析比较甲和乙两组实验知道，物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （4）[6]甲丙两组实验中物体的质量不同，其高度相同，故由甲丙实验可以知道物体的动能与质量的关系。 24．(1)500s；(2)1；(3)3.22；(4)；(5)46 【详解】(1)根据可得轿车行驶的时间为 (2)根据可得轿车做的功为 (3)根据可得汽油的质量为 这些汽油完全燃烧所产生的热量为 (4)汽油机的效率为 (5)水箱中水吸收的热量为 根据可得水温度升高为 答：(1)轿车行驶的时间为500s； (2)轿车做的功为1； (3)这些汽油完全燃烧所产生的热量为3.22； (4)汽油机的效率为； (5)能使水的温度大约升高46。 25．(1)1.68×107J (2)4.8×107J (3)35% (4)答案见解析 【解析】【小题1】 因为专用车匀速直线行驶，车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以牵引力 牵引力所做的功为 【小题2】 消耗的燃油完全燃烧放出的热量为 【小题3】该专用车的热机效率为 【小题4】内燃机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为月球车的机械能，在月球上无空气，内燃机的燃料无法燃烧，因此无法正常工作。 $$