12.4机械能与内能的相互转化随堂同步练习 2025-2026学年 苏科版物理九年级上册

12.4机械能与内能的相互转化 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图甲所示，爆破时电加热管发热使筒内的液态CO2迅速汽化，形成高压气体从泄气孔中喷出实施爆破。选项图中，汽油机的能量转化与它的能量转化情况相同的是（　　） A． B． C． D． 2．周师傅在火宫殿炸制臭豆腐已有20多年。下列说法正确的是 （    ） A．将臭豆腐放入油锅中炸制并不断翻动，主要通过做功的方法来增加臭豆腐的内能 B．臭豆腐吸热升温，含有的热量增加 C．木炭未完全燃烧时热值变小 D．闻到香味是由于分子不停地做无规则运动 3．下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 4．轮船用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程中，柴油机汽缸内气体的（    ） A．质量变小 B．内能增大 C．体积变大 D．温度降低 5．在我国某些地区仍有烧柴做饭的情景，下列说法正确的是（　　） A．堆放在厨房的木柴，热值为零 B．做饭时加大通风量可以提高木柴的热值 C．木柴完全燃烧时，它的热值最大 D．木柴的热值与其质量、燃烧状态无关 6．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内（　　） A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次 C．完成40个冲程，做功10次 D．完成20个冲程，做功10次 7．民为国垒，谷为民命，粮食事关国运民生。粮食安全是国家安全的重要基础。如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机气缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 8．下列事例中在改变物体内能的方式上与其它三项不同的是（　　） A． 热水袋暖手 B． 玩滑梯，臀部发热 C． 钻木取火 D． 压缩空气 9．下列设备工作过程中没有使用热机的是（　　） A．拖拉机 B．电动新能源汽车 C．火箭 D．战斗机 10．小玲用天然气炉灶煲汤，看到锅边会冒出“白气”，以下说法中正确的是（　　） A．汤水在沸腾的过程中温度不断升高 B．在煲汤的过程中，天然气的热值保持不变 C．“白气”是汽化形成的水蒸气 D．加大火力可以提高汤水的沸点 二、多选题 11．专业人员进行了下图所示的模拟实验来解释粉尘爆炸：在无盖的小筒里放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉会迅速被点燃，引发爆炸，把筒盖冲起。下列分析正确的是（　　） A．向小筒内鼓入空气时，大筒内的气压会增大 B．面粉弥漫在大筒内是分子运动引起的 C．筒盖飞出后，筒内气体温度降低，内能减小 D．筒盖被冲起的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相似 12．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．同一物体的内能与温度有关，只要温度改变，内能就会改变 B．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 C．的水比的水含有的热量多 D．热量可以从内能小的物体向内能大的物体转移 13．以下关于同一个物体的内能、热量、温度的说法，正确的是（　　） A．物体内能增大，温度一定升高 B．物体温度升高，一定吸收了热量 C．物体温度升高，内能一定增大 D．物体内能增大，可能吸收了热量 14．关于汽油机和柴油机，下列说法不正确的是（　　） A．四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能的相互转化 B．压缩冲程主要是通过做功的方式来增大缸内气体内能的 C．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 D．汽油机与柴油机相比，可以输出更大的功率 15．水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作。如图所示，在可乐瓶中装入适量的水，用用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，配置上火箭顶端的导流罩就完成了水火箭的制作。利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向后喷出，水火箭迅速飞起。下列说法正确的是（　　） A．水火箭能够升空是利用了力的作用是相互的 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．水火箭升空过程内能转化为水火箭的机械能 D．火箭发射时发出的巨大轰鸣声属于超声波 三、填空题 16．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们的工作原理是将 能转化为 能，上图相当于汽油机的 冲程。一台四冲程内燃机曲轴转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 17．热机效率 (1)定义：我们把热机所做 与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率； (2)定义式： 。其中η表示热机的效率，表示做有用功的能量，表示燃料完全燃烧放出的能量； (3)热机效率总小于 ，由于热机在工作过程中，总有能量损失，即总小于，所以热机的效率总小于100%。 18．厨房是我们制作美食的场所，只要你留心观察就会发现小小的厨房中蕴含着很多物理知识。如图，用炖盅炖汤，在大煲内的水沸腾过程中，煲盖不断跳动，这是水蒸气的 能转化为煲盖的机械能。若汤的沸点与水的沸点相同，则炖盅内的汤 （填“会”或“不会”）沸腾。 19．汽车四冲程内燃机的一个工作循环一般分为：吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在这四个冲程中，其中吸气冲程完成的任务是 ，把机械能转化为内能的是 冲程。某单缸四冲程内燃机飞轮的转速为1200r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为 次。 20．如图所示是长征4号运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭加速上升，火箭的机械能会 （选填“增大”“不变”或“减小”）。火箭使用液态氢作为燃料，是因为氢的 大（填“比热容”或“热值”）。 四、实验题 21．小李想测量蜡烛的热值q，他利用如图所示的装置进行测量，A容器内装有150g的水，防风罩B的下端开了通气孔。 水的初温/℃ 25 燃烧前蜡烛的质量/g 20.6 水的末温/℃ 40 燃烧后蜡烛的质量/g 20 (1)为完成实验，还需要的测量工具是 和 ； (2)实验中，小李是通过测量 （选填“加热时间”或“水吸收的热量”）间接测量蜡烛燃烧放出的热量； (3)实验中，水的温度升高内能增加，这是通过 的方式改变物体的内能； (4)实验前后，小李测量的数据如表所示，则蜡烛的热值约为 J/kg； (5)小李跟同学讨论后，认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比偏 。 五、综合题 22．阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的 的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水 （填物态变化名称）有 （选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是 冲程；实现内能转化为机械能的是 冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式增加物体的内能。 23．现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答： (1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因？在这个过程中能量是怎样转化的____？ (2)利用下表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少____？ (3)分析下表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系____？ (4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理____？ 速度（km·h-1） 40 50 60 80 100 反应距离（m） 7 9 11 15 19 制动距离（m） 8 13 20 34 54 24．如图所示为物理社团制作的“噗噗船”。与铜管相连的水槽中充有一定量的水，当水槽内的水被蜡烛加热，随着水温升高，产生的水蒸气从管口喷出，发出“噗噗”的声响，船就会在水池中向前移动；此过程将水蒸气的内能转化为船的 ，此时水蒸气内能减少主要是通过 的方式改变的。请画出小船所受重力示意图 。 学科网（北京）股份有限公司 《12.4机械能与内能的相互转化》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D B D C D A B B 题号 11 12 13 14 15 答案 ACD AD CD ACD AC 1．C 【详解】A．由题意可知，爆破时的能量转化情况为内能转化为机械能，本选项为汽油机的吸气冲程，此冲程不存在能量转化，故A不符合题意； B．由图像可知，本选项为汽油机的压缩冲程，此冲程的能量转化情况为机械能转化为内能，与爆破时的能量转化情况不相同，故B不符合题意； C．由图像可知，本选项为汽油机的做功冲程，此冲程的能量转化情况为内能转化为机械能，与爆破时的能量转化情况相同，故C符合题意； D．由图像可知，此选项为汽油机的排气冲程，此冲程不存在能量转化，故D不符合题意。 故选C。 2．D 【详解】A．将臭豆腐放入油锅中炸制并不断翻动，主要通过热传递的方法来增加臭豆腐的内能，臭豆腐吸收热量，内能增大，故A错误； B．热量是过程量，不能说含有的热量，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，与燃料燃烧充分程度无关，木炭未完全燃烧时热值不变，故C错误； D．闻到香味是由于分子不停地做无规则运动，分子不断扩散到空气中，故D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．燃料的热值与质量无关，5kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误； B．由可知，燃料热值越大，质量若小，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误； C．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故C错误； D．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故D正确。 故选D。 4．B 【详解】四冲程柴油机工作时，在压缩冲程中活塞向上运动压缩气体，气体质量不变，汽缸内气体的体积变小，温度升高，内能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．D 【详解】A．热值是燃料的固有属性，与是否燃烧无关，则堆放在厨房的木柴，热值不为零，故A错误； BC．热值是燃料的固有属性，与燃料的燃烧情况无关，无论木柴如何燃烧，其热值不变，故BC错误； D．热值是燃料的固有属性，只与燃料种类有关，木柴的热值与其质量、燃烧状态无关，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】柴油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周。一台单缸四冲程柴油机转速为 1200r/min=20r/s 则柴油机1s内完成40个冲程，做功10次，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 7．D 【详解】A．质量：在压缩冲程中，气缸是封闭的，气体的质量不会发生变化，故A不符合题意。 B．内能：压缩冲程中，活塞对气体做功，机械能转化为气体的内能，气体的内能增大，故B不符合题意。 C．体积：压缩冲程，活塞向上运动，气缸内气体的体积变小，故C不符合题意。 D．温度：由于活塞对气体做功，气体内能增大，温度升高，D符合题意。 故选D。 8．A 【详解】A．热水袋暖手，手吸收热量，是通过热传递的方式来增大物体的内能的； BC．钻木取火和玩滑梯时，都是克服摩擦做功使物体的内能增加； D．压缩空气点燃硝化棉，是通过做功的方式使筒内空气的内能增大，温度升高，达到着火点来点燃硝化棉； 由此可知，A选项改变内能的方式与其它三项不同，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 9．B 【详解】A．热机是利用内能来做功的机器，常见的热机有内燃机（如汽油机、柴油机）、火箭等。拖拉机一般使用柴油机作为动力装置，柴油机属于热机，故A不符合题意； B．电动新能源汽车是利用电动机来工作的，电动机是将电能转化为机械能的装置，没有利用内能做功，没有使用热机，故B符合题意； C．火箭是利用燃料燃烧产生的内能转化为机械能来工作的，属于热机，故C不符合题意； D．战斗机一般使用喷气式发动机，喷气式发动机使用航空煤油作为燃料，属于热机，故D不符合题意； 故选B。 10．B 【详解】A．液体沸腾的特点是继续吸热，但温度保持不变，所以汤水在沸腾过程中，尽管不断吸收热量，但其温度始终保持不变，故A错误； B．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、燃烧程度等均无关，所以在煲汤过程中，天然气的热值不变，故B正确； C．锅边冒出的“白气”是锅内冒出的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，而不是汽化形成的水蒸气，水蒸气是肉眼看不见的，故C错误； D．液体沸腾时的温度叫做沸点，液体沸腾时，吸收热量，温度不变，所以加大火力也不能提高汤水的沸点，故D错误。 故选 B。 11．ACD 【详解】A．向小筒内鼓入空气时，大筒内空气增多，使大筒内的气压增大，故A正确，符合题意； B．面粉弥漫在大筒内，属于固体的机械运动，不属于分子的运动，故B错误，不符合题意； C．筒盖被冲起的过程中，面粉燃烧产生的内能转化为筒盖的机械能，筒内气体的内能减小，温度降低，故C正确，符合题意； D．因为汽油机的做功冲程是将燃料的内能转化为机械能，所以筒盖被冲起的过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同，故D正确，符合题意。 故选 ACD。 12．AD 【详解】A．内能与温度有关，同一物体温度改变，则内能会被改变，故A正确，符合题意； B．改变内能有两种方式，即做功和热传递。故物体内能增加不一定是从外界吸收了热量，也可以通过外界对物体做功实现。故B错误，不符合题意； C．热量是热传递过程中内能转移的度量，不能说“含有”，只能说“吸收”或“放出”。故C错误，不符合题意； D．热传递的条件为温度差，当内能小的物体比内能大的物体温度高时，热量可以从内能小的物体向内能大的物体转移。故D正确，符合题意； 故选 AD。 13．CD 【详解】A．物体内能增大，温度不一定升高，比如晶体熔化的过程中，吸收热量，内能增加，但温度不变，故A错误； B．物体温度升高，内能增大，可能是吸收了热量，也可能是外界物体对它做了功，故B错误； C．同一个物体，质量不变，温度升高，内能一定增大，故C正确； D．物体内能增大，可能是吸收了热量，也可能是外界物体对它做了功，故D正确； 故选 CD。 14．ACD 【详解】A．做功冲程和压缩冲程都发生了内能和机械能的相互转化，故A错误，符合题意； B．压缩冲程中，活塞向上运动压缩气体，活塞对气体做功，增大气体内能，故B正确，不符合题意； C．汽油机靠火花塞点火，柴油机压燃，故C错误，符合题意； D．柴油机可以输出更大的功率，故D错误，符合题意。 故选 ACD。 15．AC 【详解】A．水火箭发射时，高压气体将水从火箭尾部高速喷出，水给空气一个向后的力，同时空气给火箭一个向前的反作用力，使火箭上升，这体现了力的作用是相互的，故A正确； B．水从水火箭中喷出是因为瓶内气压大于外界气压，水在压力作用下喷出，而内燃机排气冲程是依靠活塞的运动将废气排出气缸，二者原理不同，故B错误； C．水火箭发射前，通过打气筒向瓶内打气，使瓶内气体压强增大，储存了内能。发射时，瓶内气体膨胀对外做功，将内能转化为水火箭的机械能，推动水火箭升空，故C正确； D．人能听见的声音频率范围在20Hz到20000Hz左右，火箭发射时发出的巨大轰鸣声人耳能听到，不属于超声波，故D错误。 故选AC。 16． 内 机械 做功 30 【详解】[1][2]蒸汽机和汽油机都属于热机，热机是将内能转化为机械能的机器。 [3]由图可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，此过程相当于汽油机的做功冲程。 [4]四冲程内燃机曲轴转速为，即每秒钟曲轴转60圈，因为曲轴每转2圈，对外做功1次，所以在1秒钟内做功的次数为。 17．(1)有用功 (2) (3)100% 【详解】（1）热机工作时，要经历四个冲程，在压缩冲程末，做功冲程初，燃料在气缸内燃烧，把化学能转化为内能，产生的高温高压气体推动活塞做功，把内能转变为机械能，用来做有用功。把热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机的效率。 （2）热机效率的定义式：，表示有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比。 （3）由于热机在工作过程中，总有能量损失，即总小于，所以热机的效率总小于100%。 18． 内 不会 【详解】[1]煲内的水沸腾时，产生大量水蒸气，水蒸气具有内能。当水蒸气推动煲盖跳动时，水蒸气的内能减少，转化为煲盖的机械能。 [2]液体沸腾需要两个条件：①达到沸点；②继续吸热。大煲内的水沸腾时温度保持在沸点不变，炖盅内的汤会通过热传递达到与水相同的沸点。但此时炖盅内外温度相同，汤无法继续从外界吸热，因此不会沸腾。 19． 将汽油和空气的混合物吸入气缸 压缩 10 【详解】[1]汽油机吸气冲程完成的任务是将汽油和空气的混合物吸入气缸。在吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，使气缸内的容积增大，压强减小，从而将燃料和空气的混合物吸入气缸。 [2]把机械能转化为内能的是压缩冲程。在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为气体的内能，使气体的温度和压强升高。 [3]单缸四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。已知飞轮的转速为1200r/min，则每秒飞轮转动的圈数为 因为飞轮转2圈对外做功1次，所以每秒对外做功的次数为次。 20． 增大 热值 【详解】[1]火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭上升，火箭的质量不变，速度变大，高度增加，所以火箭的动能、重力势能都增大，其机械能会增大。 [2]火箭一般使用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量。 21．(1) 温度计 天平 (2)水吸收的热量 (3)热传递 (4) (5)小 【详解】（1）[1][2]要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平。 （2）由于蜡烛燃烧放出的热量不能直接测量，实验中是通过水吸收的热量来间接测量蜡烛燃烧放出的热量，即认为蜡烛燃烧放出的热量全部被水吸收，Q放=Q吸。 （3）实验中，蜡烛燃烧放出热量，热量通过热传递的方式传递给水，使水的内能增加、温度升高。 （4）已知水的质量m=150g=0.15kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅℃)，水的初温t0=25℃，末温t=40℃，根据Q吸=cmΔt=cm(t−t0)可得Q吸=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.15kg×(40℃−25℃)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.15kg×15℃=9450J 已知燃烧前蜡烛的质量m1=20.6g，燃烧后蜡烛的质量m2=20g，则蜡烛燃烧的质量m蜡烛​=m1​−m2=20.6g−20g=0.6g=0.6×10−3kg 如果不计热量损失，Q放=Q吸=9450J，根据Q放=mq可得，蜡烛的热值 （5）在实验过程中，蜡烛燃烧放出的热量不可能全部被水吸收，会有热量散失到周围环境中，即Q放>Q吸，而我们计算时认为Q放=Q吸，根据可知，计算出的热值会比真实值偏小。 22．(1)比热容大 (2) 汽化 吸热 (3) 压缩 做功 做功 【详解】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。 （2）[1][2]喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。 （3）[1][2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。 [3]刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。 23．(1)见解析 (2)0.66s (3)汽车的行驶速度越大制动距离越大 (4)见解析 【详解】（1）刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，需要克服摩擦力做功，这个过程中，机械能减少，内能增加，机械能转化为内能。 （2）以第一组数据为例40km/h≈1lm/s，反应距离是7m， 司机的反应时间为 依次计算不同速度下司机的反应时间分别为：0.65s、0.66s、0.67s、0.68s，求这几个数的平均值可得出司机的反应时间为 （3）由表中数据可知：速度由40km/ h到100km/h，对应的制动距离由8m到54m，故知：行驶速度越大制动距离越长。 （4）雨雪路滑，接触面的粗糙程度减小，摩擦力减小．汽车制动后，由于惯性仍向前运动，摩擦力越小越不易停下来，所以要减速慢行。 24． 机械能 做功 见解析 【详解】[1][2]由题意知，水蒸气从管口喷出，船就会在水池中向前移动，此过程将水蒸气的内能转化为船的机械能，这一过程中，通过做功的方式改变了物体的内能。 [3]重力的方向是竖直向下的，从小船的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为其所受重力示意图，如图所示： 学科网（北京）股份有限公司 $