第十四章 内能的利用 单元练习-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 一、单项选择题 1.下列汽油机工作的四个冲程中,做功冲程是( ) A. B. C. D. 2.有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( ) A.电烤炉取暖,是电能转移到人体 B.钻木取火,是内能转化为机械能 C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能 D.机械能和电能可以相互转化,所以能量转化没有方向性 3. 如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车,同时使用电动机和内燃机,其内燃机热效率最高可达43%;此外,其拥有快捷语音助手,可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车,不是其提升热机效率的方法有( ) A.尽量使用热值大的燃料 B.优化冲程控制,让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全 C.使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D.车型设计中,采用高效传动和轻量化车身,进而减重 4.2025年3月12日凌晨,长征八号遥六运载火箭以“一箭十八星”的方式,在海南商业航天发射场将千帆星座第五批组网卫星送入预定轨道。下列分析正确的是( ) A.发射塔周围的“白气”是由水蒸气汽化形成的 B.火箭上升时外壳温度升高,外壳具有的内能减小 C.发射火箭与热机做功冲程的能量转化都是内能转化为机械能 D.火箭燃料相对于生活中常见的燃料密度、热值均较小 5.关于能量的转化,下列说法正确的是( ) A.给手机充电时,化学能转化为电能 B.汽车紧急刹车路面上会留下清晰的刹车痕迹,机械能转化为内能 C.地球卫星在太空中由近地点向远地点运动的过程中,重力势能全部转化为动能 D.飞船返回舱进入大气层后下落的过程中,重力势能减小、动能增加,机械能守恒 6.小华用塑料矿泉水瓶子进行了如下实践探究实验:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图a);扭转瓶子压缩瓶内的气体(如图b);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图c)。图b和图c所示的过程分别与下列所示的四冲程内燃机示意图中相对应的两个冲程是( ) A.甲和乙 B.丁和乙 C.丙和甲 D.丁和甲 7.如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是( ) A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁 B.图乙冲程是做功冲程 C.图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 D.图丁冲程是机械能转化为内能的过程 8.2025年4月24日下午17时17分在酒泉卫星发射中心,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号F遥二十”运载火箭成功将飞船送入预定轨道。下列分析正确的是( ) A.火箭发动机不属于热机 B.“神舟二十号”预定轨道到地面的距离约为359000nm C.火箭在加速上升过程中,离开大气层前受到的大气压不变 D.火箭上升过程中有能量损失,仍遵循能量守恒定律 二、填空题 9.《天工开物》中记载的“透火焙干”是造纸的一道工序,其做法是将刚生产出的湿纸张贴在烤火的墙上,如图所示。湿纸之间难以分开是因为分子间有 ;将湿纸“焙干”,燃料燃烧时将 能转化为内能。 10.汽油通常从石油中提炼而成,10kg汽油完全燃烧放出的热量是 J。如图为某汽油机工作时的能量流向图,其消耗10kg汽油输出的有用功可以让质量为1000kg、初温为20 的水升高到 。(汽油的热值, 11.熨斗古代亦称“火斗”,最早出现于西汉,以青铜质地为主,在熨斗里加入温度高的 水来熨平衣物,这是通过 方式改变衣物内能的;将质量为1kg,温度为20 水加热至100 倒入熨斗里来熨平衣物,水需要吸收 J的热量;若上述这些热量由燃烧焦炭提供,且焦炭完全燃烧放出的热量有40%被水吸收,则需完全燃烧 kg 的焦炭. [水的比热容为4.2 103J/(kg ), 焦炭热值为3 107J/kg]。 12.随着我国人民生活水平的不断提高,汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机,是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时,克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量,都不能再自动地用来驱动汽车,这是由于能量转化具有 ,而我们所能利用的能源是有限的,所以需要节约能源。 13.如图所示,工作中的四冲程汽油机把 能转化为 能。沙漠地区昼夜温差大,主要原因是砂石的比热容较小;初温为20 、质量为50kg的砂石温度升高到100 ,吸收的热量为 J。[砂石的比热容为] 三、实验题 14.根据图所示实验回答下列问题。 (1)如图所示,在试管中装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出。加热时是通过 方式改变水内能的;水蒸气把塞子冲出去过程中的能量转化和四冲程汽油机的 冲程相同; (2)如图所示,用酒精灯、烧杯、试管、温度计等器材比较水和煤油的吸热情况。试管中的水和食用油的 相同,加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的,煤油的温度升高的多,说明 的比热容大。 四、计算题 15.某中学为学生供应开水,用锅炉将200kg的水从25 加热到100 ,燃烧了6kg的无烟煤。无烟煤的热值是3.4 107J/kg。求: (1)锅炉内的水吸收的热量是多少? (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? (3)此锅炉的效率是多少? (4)试分析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些? 16.小林同学想购买一款户外分体式燃气炉去户外野炊,图甲是某品牌的宣传图,其中“火力3000 W”的字样是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 3000 J的热量。通过商家了解,在标准大气压下,用该燃气炉将1.25kg水从40 加热到沸腾用时250s。[水的比热容为4.2 103J(kg )] 烹饪项目 每次耗时/ min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 2 烧水 8 2 (1)燃气炉烧水时的效率是多少? (2)查阅说明书得知“燃气炉火力[单位:瓦(W)]与耗气量[消耗燃气质量与时间的比,单位:千克/时(kg/h)]之比为10000 W h/ kg,则该燃气炉所使用燃料的热值是多少? (3)上表是小林在这次户外野炊时的烹饪规划,按照规划他至少应携带几个如图乙所示的新储气罐? 试卷第1页,共3页 试卷第1页,共3页 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 答案解析部分 1.C 【解析】【解答】A.图中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运行,是吸气冲程,故A不符合题意。 B.气门都关闭,活塞向上运行,汽缸容积减小,是压缩冲程,故B不符合题意; C.气门都关闭,火花塞打火,活塞向下运行,汽缸容积增大,是做功冲程,故C符合题意; D.排气门打开,进气门关闭,活塞向上运动,汽缸容积减小,是排气冲程,故D不符合题意。 故选C。 【分析】根据汽油机的气门状态和活塞运行方向, 判断冲程。 2.C 【详解】A.电烤炉取暖,电烤炉消耗电能转化为内能,然后内能转移到人体,故A错误; B.钻木取火,是通过做功的方式,将机械能转化为内能,故B错误; C.中医提倡的热水泡脚,脚从热水中吸收热量,因此是通过热传递的方式增大脚部的内能,故C正确; D.机械能和电能虽然可以相互转化,但能量转化具有方向性。例如:热传递的方向性,热量只能自发地从高温物体传向低温物体,而不能自发地从低温物体传向高温物体,如:冬天用温热的手接触冰冷的物体,手上的内能会转移到物体上,而不会出现物体的内能自动转移到手上使手更热的情况,故D错误。 故选C。 3.A 【详解】增大热机效率的方法:1.尽量减少各种热损失;2.使燃料完全燃烧,保持良好的润滑;3.减少摩擦损失的能量。 A.使用热值大的燃料,只是相同质量的燃料可以放出更多的能量,但是不能改变能量的转化率,不能提高热机的效率,故A符合题意; B.使燃料燃烧的更充分,可以提高能量的利用率,即提高热机效率,故B不符合题意; C.热机内部的摩擦是额外功产生的最主要的原因,减少摩擦可以提高热机效率,故C不符合题意; D.减少车本身的自重,可以减少轮胎与地面的摩擦,可以提高热机效率,故D不符合题意。 故选A。 4.C 【详解】A.发射塔周围的“白气”是由水蒸气液化形成的小水滴,而不是汽化,故A错误; B.火箭上升时,与空气摩擦,外壳温度升高,内能增大。因为物体的内能与温度有关,温度升高,内能增加,故B错误; C.发射火箭时,燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能,使火箭升空;热机的做功冲程中,也是将内能转化为机械能,推动活塞做功,故C正确; D.火箭燃料需要具有高能量密度和高热值,以便在有限的空间和质量内提供足够的能量,使火箭能够克服地球引力进入太空。因此火箭燃料相对于生活中常见的燃料,热值较大。液氢密度很小,但煤油等燃料密度与生活中常见燃料接近或更高,即密度不一定小,故D错误。 故选C。 5.B 【详解】A.给手机充电时,将电能转化为化学能,故A错误; B.汽车紧急刹车路面上会留下清晰的刹车痕迹,克服摩擦力做功,机械能转化成内能,故B正确; C.地球卫星在太空中由近地点向远地点运动的过程,高度增大,重力势能增大,动能减小,总机械能守恒,动能转化为重力势能,故C错误; D.飞船返回舱进入大气层后下落的过程中,质量不变,速度增大,动能增大,高度降低,重力势能减小,返回舱和空气摩擦,机械能转化为内能,此时的机械能是不守恒的,故D错误。 故选B。 6.B 【详解】图a:瓶中留有少量水,盖上瓶盖,此时瓶内气体处于初始状态。图b:扭转瓶子,压缩瓶内的气体,此时外力对瓶内气体做功,气体的内能增加,温度升高。 图c:轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的高压气体冲出,同时瓶内出现白雾。这是由于瓶内气体膨胀对外做功,内能减少,温度降低,水蒸气液化形成白雾;图甲为吸气冲程,无能量转化。图乙为做功冲程,将高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能。图丙为排气冲程,排出废气,无能量转化。图丁为压缩冲程,将活塞的机械能转化为气体的内能。对比实验过程与内燃机冲程:图b扭转瓶子压缩气体,机械能转化为内能,与内燃机的压缩冲程相似。图c气体膨胀对外做功,内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相似。故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。 7.D 【详解】ABD.甲图中两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;乙图中进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程;丙图中排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程;丁图中两个气门都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,是机械能转化为内能。一个工作循环的正确顺序是:乙丁甲丙。故AB错误,D正确; C.甲图为做功冲程,此冲程将内能转化为机械能,但转化过程中会有能量损失,因此不可能所有的内能都转化为机械能,故C错误。 故选D。 8.D 【详解】A.火箭发动机是利用内能对外做功,将内能转化为机械能,属于热机,故A错误; B.“神舟二十号”预定轨道到地面的距离约为359km,合359000m,故B错误; C.由于大气压随高度的增大而减小,故火箭在加速上升过程中,离开大气层前受到的大气压减小,故C错误; D.火箭上升过程中有能量损失,但根据能量守恒定律可知,仍遵循能量守恒定律,故D正确。 故选D。 9. 引力 化学 【详解】[1]分子间同时存在引力和斥力。湿纸之间难以分开是因为引力起作用。 [2]燃料燃烧时消耗化学能,产生内能,此过程将化学能转化为内能。 10. 【详解】[1]10kg汽油完全燃烧放出的热量: [2] 由汽油机工作时的能量流向图可得汽油机的效率 该汽油机消耗10kg汽油可输出有用功 由题知,水吸收的热量 由可得水升高的温度 水温升高到 11. 热传递 3.36 105 0.028 【详解】[1]熨斗熨平衣服是通过热传递来改变衣服内能。 [2]水的质量是1kg,水的温度从20 升高到100 ,升高了80 ,水吸收的热量 [3]此时热效率是40%,故,焦炭的热值是3 107J/kg,则需完全燃烧焦炭的质量 12. 内能 方向性 【详解】[1]汽油燃烧发生化学反应,同时放出热量,所以汽油机将内能转化为机械。 [2]由于燃料燃烧放出热量,将内能转化为机械能,但燃料燃烧产生的内能不能再转化为燃料的化学能,所以能量的转化具有方向性。 13.内;机械;3.6 106 【解析】【解答】由图可知,进气口和排气量关闭,火花塞点火处于做功冲程,内能转化为机械能。 初温为20 、质量为50kg的砂石温度升高到100 ,根据热量公式可计算吸收的热量为 。 综上 第1空、内; 第2空、机械; 第3空、3.6 106。 【分析】1、做功冲程:进气后关闭,排气口关闭,火花塞点燃,高温高压的气体推动活塞下移,气体内能减小,能量转化为内能转化为机械能; 2、热量的计算:公式为Q=cm t,所以吸收或者释放相同的热量,水比热容大,温度变化低,应用:冷水降温、温水保温。 14.(1) 热传递 做功 (2) 质量 加热时间 水 【详解】(1)[1]加热时水吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递方式改变水的内能。 [2]水蒸气把塞子冲出去过程中水蒸气对塞子做功,内能转化为机械能,能量转化和四冲程汽油机的做功冲程相同。 (2)[1]比较水和煤油的吸热能力的实验中,根据控制变量法,要控制试管中的水和食用油的质量相同。 [2]实验中用同一热源加热,单位时间内水和煤油吸收热量相同,根据转换法,水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间来判断的。 [3]加热相同时间,吸收相同热量,煤油的温度升高的多,说明水的比热容大。 15.(1)6.3 107J (2)2.04 108J (3)30.9% (4)见详解 【解析】【小题1】水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2 103J/(kg• ) 200kg (100 ﹣25 )=6.3 107J 【小题2】无烟煤完全燃烧放出的热量 Q放=qm′=3.4 107J/kg 6kg=2.04 108J 【小题3】锅炉的效率 【小题4】家用煤炉烧水的主要缺点是会产生空气污染,而且效率不高。 16.(1)42% (2)3.6 107J/kg (3)3 【详解】(1)燃气炉烧水时的效率是 (2)该燃气炉所使用燃料的热值是 (3)由表格中数据得,小林在这次户外野炊需要的热量为 由得,需要的燃料的质量为 则按照规划他至少应携带的新储气罐个数为 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 $$