第十四章 内能的利用-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

2025-2026学年人教版（2024）九年级物理 第14章 内能的利用 （共100分） 一、选择题（共7分，每道题3分，共21分） 1． 静静同学了解到，2024年12月17日2时50分，在凛冽的寒风中，长征二号丁运载火箭在太卫星发射中心点火升空，随后以一箭四星的方式把航天宏图PIESAT-209-12星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。下列有关说法正确的是（　　） A．火箭升空时，动能转化为重力势能 B．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 C．火箭点火升空过程的能量转化与热机的压缩冲程相同 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小 2．如图所示是某汽车汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是： A．废气带走的能量占比为27% B．做有用功的能量所占比例最大 C．该汽油机的效率为31% D．减少机械摩擦不能提高汽油机效率 3．如图所示，这是四冲程汽油机处于某冲程时的示意图。该冲程中，汽缸内的混合物质 A．温度降低，内能减小 B．温度降低，内能增大 C．温度升高，内能增大 D．温度升高，内能减小 4．如图是单缸四冲程汽油机工作时某个冲程的示意图，下列说法正确的是 A．该冲程中机械能转化为内能 B．该冲程中气缸内气体内能增加 C．该冲程活塞向上运动，将废气排出气缸L D．该冲程是压缩冲程 5．用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现塞在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（　　） A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的 B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能 C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同 D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加 6．内燃机的发明，使人类的许多梦想得以实现，飞机、潜艇、坦克等，都是在内燃机发明之后才研制成功的。如图是某内燃机的能量流向图，关于内燃机，下列说法正确的是（　　） A．该内燃机的热机效率为30% B．内燃机是一种环保型的机器 C．减小机械摩擦可提高内燃机的效率 D．内燃机的四个冲程都把内能转化为机械能 7．如图所示为便携式燃气炉，采用丁烷气体作为燃料。一罐丁烷燃气的净含量罐内可以燃烧的丁烷气体的质量为。露营时水壶中装入初温为的水，加热至水沸腾，一罐丁烷燃气刚好烧开了壶水。水的比热容为，丁烷的热值为，以下说法正确的是(　　) A．烧水过程中热效率约为 B．烧开一壶水所需要吸收的热量为 C．完全燃烧一罐丁烷放出的热量为 D．热值为的物理含义是燃烧的丁烷可以放出的热量 二、填空题（共7分，每空1分，共21分） 8．2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射。运载飞船的火箭一般要选用热值　 　 (选填“大”或“小")的燃料，高温燃气推动运载火箭升空时能量的转化与四冲程内燃机的　 　冲程相同；随着燃料质量的减少，燃料的热值　 　。 9．【科技主题】近年来科技日新月异，以人工智能AI和航空航天技术为代表的科技取得重要进展。请完成第9、10小题。 （1）2024年诺贝尔物理学奖和化学奖都授予了AI相关领域。如图AI可根据语音指令完成指定操作，说明声音可以传递　 　。AI发出的声音是由物体　 　产生的；现场观众能区分AI和小朋友的声音主要是根据他们的　 　不同。 （2）载人飞船随火箭发射升空时，以　 　为参照物，载人飞船是运动的；升空过程，载人飞船的重力势能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；火箭常用氢作为燃料，是因为氢的　 　（选填“热值”或“密度”）大。 10．如图甲为　 　冲程：给试管内的水加热，一段时间后塞子被推出，该过程与如图　 　（选填“甲”或“乙”）所示的冲程相似；若此段时间完全燃烧酒精，则燃烧放出的热量为　 　J。 11．某单缸四冲程内燃机的一个冲程剖面图如图所示，由题图可知，该内燃机是　 　(选“汽油机”或“柴油机")，该冲程是　 　冲程；若该内燃机的飞轮转速为3600r/min， 在1s内该内燃机完成　 　个冲程， 12． 2024年10月30日.搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭发射取得圆满成功。火箭从地面向上发射过程中，其外壳与大气摩擦后，温度升高，内能　 　(选填“增大”或“减小")，这是通过　 　的方式来改变火箭内能的；运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的　 　。 13．如图甲所示，用酒精灯加热试管中适量水。当塞子被推开时，可以看到试管口有“白气产生。这是由于试管内气体对塞子做功，使得试管内气体内能　 　（选填“增大"或“减小”或“不变"），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在　 　（选填"A"或“B"）图所示的能量转化是一致的，某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功　 　次。 14．目前，氢能正逐渐应用在工业能源建筑、交通等领域。氢能源作为新型能源，人们看重了其　 　（选填“热值”或“比热容”）大，具有巨大开发潜力。如图所示是某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg氢气，能在平直公路匀速骑行5.6X104m，骑行时阻力为40N。则此过程中，氢气完全燃烧产生的热量是　 　J，氢气的利用效率是　 　（q=1.4×108J/kg）。 三、作图题（共1道，共3分） 15．如图 所示，图（a）为四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图（b）中，画出做功冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况（用“T”表示）。 四、实验题（共3小题，共21分） 16．物理兴趣小组为了探究水火箭射程与瓶内液体质量的关系，设计了两种改变瓶内液体质量的方案：方案一，相同体积只改变液体的密度；方案二，同种液体只改变液体的体积。 经查阅资料得知：水火箭射程还与瓶内液体占总体积的比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。他们决定采用方案一，并用图甲装置和有关测量工具进行如下实验。 实验步骤： ①取一可乐瓶作为水火箭内胆，瓶内装入体积为V的水，将其放置在已固定角度的发射架上。 ②用打气筒给水火箭打气，直至瓶内气压为 p。 ③打开开关，可乐瓶内的高压气体推动水向后喷出，水火箭向前飞出。 ④测出水火箭的射程，多次实验取平均值。 ⑤用食盐和水配制 A、B、C三种密度不同的溶液，均量取体积为V的溶液替换水，重复上述步骤①②③. 实验结果如图乙所示。 （1）实验中用于测量水火箭射程的工具是　 　。 （2）下图汽油机冲程中与步骤③能量转化相同的是____。 A．B．C． D． （3） 本实验可得出的结论是　 　。 （4）请分析方案二是否合理并说明理由　 　。 17．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）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使　 　（填“石棉网”或“温度计”）处于适当的高度； （2）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，根据　 　比较燃料燃烧放出热量的多少； （3）小明选用燃料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，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料　 　的热值大； （4）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，在燃料燃尽后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是　 　；分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量　 　（填“大于”“等于”或“小于”）燃料d燃烧15min放出的热量； （5）你认为根据图像丙　 　（填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小。 （6）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　 　（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 18．小明采用如图所示的装置进行探究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。 （1）在安装实验器材时，应先调整固定　 　（选填“A”或“B”）的位置。 （2）实验时，可以通过比较　 　（选填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放出热量的多少。 （3）从表格数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，　 　放出的热量多。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 25 65 碎纸片 25 44 （4）通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是　 　（选填“相同”或“不同”）的。 （5）若水的质量和燃料的质量均已知，结合表中水的初温和末温计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比　 　（选填“偏大”或“偏小”），理由是　 　。 19．如图所示，为比较、两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃烧完时，立即读取相应温度计的示数，分别为、、，且有。 （1） 在实验中，三个烧杯中、液体的　 　必须相同。 （2） 实验液体的比热容与实验液体的比热容相比，　 　（填“ ”“ ”或“”）。 （3） 实验燃料1的热值与实验燃料2的热值相比，　 　（填“ ”“ ”或“”）。 （4） 在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，其质量为，点燃燃料直至燃料烧完，温度计的示数由上升到，再结合“”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比　 　（填“偏大”或“偏小”）。 五、计算题（共2小题，共13分） 20．小明在家用犬然气灶烧水给家人泡菊花茶，他先在水壶中装入质量为 2.5kg、初温为20℃的水、当水温刚好升高到100℃时，小明观察燃气表得知，本次烧水消耗了天然气0.05m3.求小明本次烧水过程中，[C水=4.2x103J/(kg▪℃)，q天然气=4.0×107J/m3] （1）水吸收的热： （2）天然气灶烧水的效率。 21．随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机内提供的电能约为，1年内提供的电能约为。求： （1） 若该风力发电机内提供的电能全部转化为内能，并有被水吸收，可以使常温下的水升高多少摄氏度？水 （2） 若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭？（煤炭的热值 约） 六、综合能力题（共3小题，共21分） 22．在明朝时期，万户利用火药制作了一个由47支火箭推动的装置，如图甲，进行了“飞天”尝试，成为人类飞行史的先驱. （1）万户的火箭原理与现代火箭发动机相似，通过点燃火药产生的高温气体从后端喷出，从而获得前进的动力，此过程把燃料燃烧的内能转化为火箭的　 　能，此过程类似于内燃机的　 　冲程. （2）如图乙所示是现代液体火箭喷气发动机的工作原理示意图，输送系统把燃料和氧化剂喷入燃烧室，燃烧产生的气体高速从尾部喷出，产生强大的反冲推力使火箭前进.火箭发射时选用液态氢作燃料是因为氢具有较大的　 　 (选填“内能”“比热容”或“热值”)，火箭喷气发动机　 　 (选填“能”或“不能”)在大气层外工作. （3）在火箭发射架下方的池子里储存大量的水，原因是水的　 　 (选填“内能”“比热容”或“热值”)比较大，汽化时能吸收较多的热量，保护火箭发射架不被高温毁坏. （4）火箭在大气层内高速运动时，头部整流罩与空气剧烈摩擦，内能增加，温度升高达上千摄氏度，这是通过　 　 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变整流罩内能的. 23．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你回答： （1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会　 　(选填"升高”“降低”或“不变”)； （2）汽车发动机的一个工作循环包括如题21图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程，将四个冲程重新排序：　 　.(仅填序号)，其中图 　 　所示的冲程是给汽车提供动力的： （3）国产某型单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功120J， 飞轮的转速是1500r/min， 每分钟消耗10g汽油。1分钟内，做　 　次功。满负荷工作时该汽油机的功率是　 　W， 满负荷工作时热机的效率是　 　%(汽油的热值为4.5×107J/kg).将其效率提高10%， 满负荷工作10小时可以节省汽油　 　kg 24．阅读短文，回答问题。 燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构、原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如表所示，“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作小时消耗的燃气体积。 适用燃气 天然气 热值 额定耗气量 燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率，能效等级是根据热效率来划分的，其中三级能效的热效率不得低于，二级能效的热效率不得低于，而一级能效的热效率则不得低于。 （1）某次洗浴，热交换器在内将质量为的水的温度升高，则该过程中水吸收的热量为　 　。水的比热容为 （2）此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作。若该过程燃气完全燃烧，则放出的热量为　 　。 （3）请根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于　 　级。 参考答案 1．【答案】B 2．【答案】C 3．【答案】C 4．【答案】C 5．【答案】C 6．【答案】C 7．【答案】A 8．【答案】大；做功；不变 9．【答案】（1）信息；振动；音色 （2）地面；变大；热值 10．【答案】压缩；乙； 11．【答案】汽油机；做功；120 12．【答案】增大；做功；热值 13．【答案】减小；A；25 14．【答案】热值；2.8×106；80% 15．【答案】 16．【答案】（1）卷尺 （2）B （3）其他条件相同时，瓶内液体质量越大，水火箭射程越远。 （4）不合理，改变液体体积时无法控制瓶内液体占总体积的比例不变。 17．【答案】石棉网；温度计上升的示数；b；燃料c的燃烧过程比较快；大于；能；偏小 18．【答案】（1）B （2）水升高的温度 （3）酒精 （4）不同 （5）偏小；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失 19．【答案】（1）质量 （2） （3） （4）偏小 20．【答案】（1）解：在1标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t=100℃，水吸收的热量：Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×105J 答：水吸收的热量是8.4×105J。 （2）解：天然气完全燃烧发出的热量：Q放=q天然气V=4.0×107J/m3×0.05m3=2.0×106J； 天然气灶烧水时的热效率：。 答：天然气灶烧水时的热效率是42%。 21．【答案】（1）解：若该风力发电机内提供的电能全部转化为内能，并有被水吸收，水吸收的热量，升高的温度。 （2）解：火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约转化为电能，则煤炭完全燃烧释放的能量，需要完全燃烧煤炭的质量 22．【答案】（1）机械；做功 （2）热值；能 （3）比热容 （4）做功 23．【答案】（1）降低 （2）丙、甲、丁、乙；丁 （3）750；1500；20%。；2 24．【答案】（1） （2）； （3）二 学科网（北京）股份有限公司 $