第十四章 内能的利用 单元练 2025-2026学年人教版九年级全一册物理

第十四章 内能的利用 单元练习 【基础巩固】 一、选择题 1．如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众可以看到纸片小人的影子运动起来。下列有关能量转化的说法中，正确的是（　　） A．蜡烛燃烧----内能转化为化学能 B．热空气驱动扇叶转动----机械能转化为内能 C．蜡烛的化学能全部转化为扇叶和马的机械能 D．扇叶最后停止运动，扇叶的机械能最终转化为空气的内能 2． 关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ） A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生 C．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律 D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 3．如图所示是我国古代劳动人民发明的取火器模型。先把干燥的艾绒固定在木制推杆的前端，然后将木制推杆迅速推入牛角套筒，使杆前端的艾绒温度升高达到艾绒的着火点，艾绒便燃烧起来。在这个过程中能量转化情况与内燃机哪一个冲程的能量转化情况相同（　　） A． B． C． D． 4．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（　　） A．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 B．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 C．汽油机完成一个工作循环曲轴转动2周，活塞往复运动2次 D．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 5．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 6．两台汽油机中，甲的效率比乙的效率高，其物理意义是（　　） A．甲每秒输出的功比乙的大 B．甲所消耗的汽油比乙所消耗的更少 C．在消耗相同汽油的条件下，甲输出的功比乙多 D．输出相同功的条件下，甲消耗的汽油比乙消耗的多 二、填空题 7．2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。导弹拦截系统是我国在军事领域着重研究的对象，拦截弹在运动过程中，是做曲线运动，燃料助推拦截弹，燃料的化学能最终转化为拦截弹的　 　能和其与空气摩擦而产生的内能，能量的总量　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 8．图内燃机的一个工作循环的四个冲程，图中表示的是其中的　 　冲程；它将　 　能转化成　 　能． 9．在“九三阅兵”中，东风一5C洲际导弹采用液体燃料发动机，主推进剂为偏二甲肼，因其　 　较大。不过该燃料剧毒、致癌，现代火箭正逐步用液氧、液氢等绿色组合替代。若发射时燃烧偏二甲肼（热值），燃烧释放的化学能中约有转化为导弹获得的动能和推进有用功，则该发动机的效率　 　。 【能力提升】 一、选择题 10．如图是中国首座投入使用的塔式光热发电站。在空旷的地面建立较高的接收塔，塔的周围安装大量可以旋转的平面镜，将太阳光聚集到塔顶的接收器，接收器内的工作系统会产生高温蒸汽，推动汽轮机工作，进而带动发电机发电。下列说法错误的是（　　） A．在整个工作过程中，能量是守恒的 B．塔顶的接收器将太阳能转化为内能 C．蒸汽推动汽轮机工作将机械能转化为内能 D．发电机发电将机械能转化为电能 11．如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　） A．序号①的实例可以是“炙手可热”和“钻木取火” B．序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用 C．序号②的实例可以是水电站里水轮机带动发电机发电 D．序号④的实例可以是给手机电池充电 12．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒 B．在小球运动的过程中，有一部分机械能转化成了内能 C．根据能量守恒定律，在此过程中小球的能量总量保持不变 D．此过程说明了能量守恒定律在一定条件下才能成立 13．图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是（　　） A．甲图为做功冲程，其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同 B．乙图为压缩冲程，其能量转化情况是机械能转化为内能 C．甲图为压缩冲程，其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同 D．乙图为做功冲程，其能量转化情况是内能转化为机械能 14．如图所示，用喷雾器往瓶内喷入酒精，启动电子打火器点燃酒精，可观察到活塞瞬间弹出，以下说法正确的是（　　） A．活塞飞出时，酒精气体内能增大，温度升高 B．电子打火器的作用相当于柴油机中的喷油嘴 C．酒精燃烧过程是内能转化为化学能 D．活塞飞出过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相同 15．如图是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸汽机的工作过程中所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧产生的内能全部转化为蒸汽的内能 B．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 C．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，其能量的转化过程与汽油机的做功冲程一样 D．蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度 16．干木柴、焦炭和无烟煤的热值如图所示的柱状图，下列说法正确的是（　　） A．在完全燃烧的条件下，无烟煤放出的热量最多 B．在质量相同的条件下，干木柴燃烧放出的热量最少 C．焦炭的热值等于1kg焦炭的热值 D．燃烧焦炭放出的热量小于燃烧1kg焦炭放出的热量 17．如图所示，某热机完全燃烧某种燃料时释放能量的分布图，以下选项中热机效率表示不正确的是（　　） A． B． C． D． 18．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面.上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW .若小汽车行驶的路程为108km ，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25% .则关于小汽车在这段路程中，下列说法不正确的是（　　） A．运动的时间为1.5h B．发动机所做的功为 C．汽车所受的阻力为1000N D．消耗汽油的质量为5kg 二、填空题 19．如图所示，“海盗船”是同学们非常喜欢的游乐项目。启动时，海盗船在电机的牵引下越摆越高；关闭电机，海盗船会继续自由摆动，但摆动高度却越来越低，这是因为海盗船的部分机械能正逐渐转化为内能，但这部分内能不可能自动地再让海盗船摆动起来，这说明能量的转移和转化具有　 　；在转化和转移过程中，能量的总量　 　（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。 20．如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。其中做功冲程是图　 　（选填“丙”或“丁”），与做功冲程原理相同的是　 　图所示的演示实验（选填“甲”或“乙”）；若该汽油机飞轮的转速是2400r/min，则汽油机每秒钟对外做功　 　次。 21．如下图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的柱状图。根据图中的信息可知　 　（选填“甲”“乙”或“丙”）的热机效率最高，为　 　。若丙消耗2kg汽油，假如汽油完全燃烧，释放的热量为　 　J，丙输出的机械能为　 　J。（汽油热值为） 三、实验探究题 22．在“比较不同燃料的热值”实验中，小明和小辉组装了如图甲和乙所示的装置进行实验。 (1)为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉在实验时选用了天平作为测量工具之一，其目的是：　 　。 (2)实验时，使用碎纸片而不用完整纸张做实验的目的是：　 　。 (3)对于两杯水的初温他们的看法却不同请将下列他们的想法补充完整。 ①小辉认为实验中是用　 　来表示酒精和碎纸片放出热量的多少，所以，实验中两杯水的初温可不同； ②小明认为因为探究过程中他们采用了　 　法，所以只有燃料的热值不同，其他因素都必须相同。如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水的散热快慢就不相同，有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化小的情况，所以实验时必须控制水的初温相同。 ③你认为　 　（小明/小辉）的想法更合理。 (4)根据他们的实验记录，你认为酒精和碎纸片两种燃料中，热值较大的是　 　。 温度 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 25 47 碎纸片 25 34 23．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　 　（石棉网/温度计）处于适当的高度； （2）实验中应控制燃料燃烧的　 　（时间/质量）相同，根据　 　比较燃料燃烧放出热量的多少； （3）小明选用了燃料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，绘制了图乙的图像，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，在燃料烧完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　 　（大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量； （5）你认为根据丙图像　 　（能/不能）比较两种燃料热值的大小。 四、计算题 24．天然气具有热值高、投资成本低、价格实惠、污染少、安全等优点．我市今年天然气用户预计达到6万户，年用气量将达到1350万m3以上，小李家5月份使用天然气20m3，已知天然气价格为3.50元/m3，热值为8.4×107J/m3．求： （1）完全燃烧10m3天然气放出的热量； （2）小李家5月份天然气的费用． 25．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6min内完全燃烧了0. 5kg的煤，水的比热容为4.2×103J/ （kg·℃） ，煤的热值约为3× 107J/kg求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量： （3）煤炉烧水时的热效率。 26．新能源油电混合动力汽车工作模式为：纯电模式行驶时，内燃机不工作，由蓄电池提供能量；混动模式行驶时，内燃机工作，既可以给汽车行驶提供能量，还可以给蓄电池充电。若汽车以混动模式在平直公路上匀速行驶消耗的燃料，汽车克服阻力做功，同时蓄电池储存的电能增加。已知燃料的密度，燃料的热值为。 （1）的燃料完全燃烧放出多少热量？ （2）内燃机工作的效率是多少？（结果精确到） （3）若用燃料燃烧放出的热量给防冻液加热，加热效率为，使防冻液的温度从升高到，求防冻液的质量。[防冻液的比热容为] 1 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．D 【解析】 A.蜡烛具有化学能，燃烧时消耗化学能产生热量，使周围空气温度升高内能增大，化学能转化为内能，故A错误； B.热空气上升，驱动上端扇叶转动，带动转轴及“马”旋转起来，内能转化为机械能，故B错误； C.蜡烛的化学能在转化过程中，会有部分能量以热量等形式散失（比如周围空气吸收热量），不能全部转化为扇叶和马的机械能，故C错误； D.扇叶最后停止运动，是因为受到空气阻力等作用，扇叶的机械能通过摩擦等方式最终转化为空气的内能，故D正确。 2．D 【解析】能量守恒定律为能量在转化和转移过程中，能量总量保持不变，D正确 3．B 【解析】在取火器模型中，迅速推推杆使艾绒温度升高，是机械能转化为内能。内燃机的压缩冲程中，活塞压缩气体，也是机械能转化为内能。 观察冲程图，选项 B 的冲程中，两个气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，能量转化为机械能→内能，与取火器的能量转化情况相同，B符合题意，ACD不符合题意； 4．C 【解析】A．汽油机在吸气冲程中，吸如汽油和空气的混合物，故A错误； B．图丁火花塞点燃，活塞下移，是做功冲程，能量转化过程为内能转化为机械能，故B错误； C．一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，故C正确； D．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序为吸气、压缩、做功、排气冲程，即乙、甲、丁、丙过程，故D错误。 5．C 【解析】明确热值的计算公式 热值 的定义是“1kg燃料完全燃烧放出的热量”，公式为： 提取有效数据 题目中明确： 的燃料完全燃烧时，释放的热量 （注意：“燃烧放出的热量8.4×10^5J”是不完全燃烧的热量，不用于计算热值）。 计算热值 将数据代入公式： 6．C 【解析】解：A、甲每秒输出的功比乙的大说明甲做功的功率比乙大，功率大只能说明做功快，与效率没有关系，A不符合题意； B、甲所消耗的汽油比乙所消耗的更少，但不知道有用功的多少，无法比较效率高低，B不符合题意； CD、甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率，说明：消耗相同的汽油，甲汽油机做的有用功多，即输出的能量多；做相同的有用功，甲消耗的汽油少，C符合题意、D不符合题意。 7．机械；不变 8．做功；内能；机械能 【解析】这道题考查内燃机的冲程判断及能量转化，需从气门状态、火花塞工作情况和活塞运动方向分析 冲程判断：图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特征。能量转化：做功冲程中，燃料燃烧释放的内能转化为活塞运动的机械能。 9．热值；40% 10．C 11．B 12．B 13．B 【解析】解：甲图火花塞点燃，活塞下行是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；乙图为两气门关闭，活塞上行是压缩冲程，将机械能转化为内能；图丙中将活塞下压，与压缩冲程能量转化相同，丁图压缩气体对外做功，内能转化为机械能，与甲图不同，故ACD错误、B正确。 14．D 【解析】 A.活塞飞出时，酒精气体对外做功，内能减小，温度降低，故A错误； B.电子打火器的作用相当于汽油机中的火花塞，故B错误； C.酒精燃烧过程是化学能转化为内能，故C错误； D.活塞飞出过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相同，都为内能转化为机械能，故D正确； 15．C 16．C 17．B 【解析】根据公式可知， 热机的效率是指热机对外做的有用功与燃料完全燃烧放出的总热量的比值。 根据题中能量流程图可知有用功为E6， 燃料燃烧放出的热量为：E1=E2+E3=E3+E4+E5+E6； 则该热机效率为：； 故ACD不符合题意，B符合题意。 18．D 【解析】A．以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，小汽车行驶的距离为108km， 则车运动的时间；t= = =1.5h，A说法正确，不符合题意； B．发动机的实际功率为20kW，运动的时间为1.5h，则发动机所做的功为：W=Pt=20×103W×1.5×3600s=1.08×108J=1.08×105kJ，B说法正确，不符合题意； C．发动机的实际功率P=20kW=2×104W，小汽车的速度v=72km/h=20m/s，由P= = =Fv得，小汽车受到的牵引力：F= = =1000N， 小汽车在水平路面上匀速行驶，根据二力平衡条件可知，汽车所受的阻力：f=F=1000N。 C说法正确，不符合题意； D．根据η= = 可得，消耗汽油的质量：m= = ≈9.4kg。D说法不正确，符合题意。 19．方向性；保持不变 【解析】海盗船的机械能转化为内能，但不能自动地转化机械能，是能量的转移和转化具有方向性。 根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，总量是保持不变的。 20．丙；甲；20 【解析】做功冲程的特点为顶部的火花塞点火，活塞向下运动，所以符合上述特点的是图丙。能量转化为内能转化为机械能，甲图对试管中的水加热，产生大量水蒸气，使试管中水的内能增大，体积膨胀，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，故与做功冲程原理相同的是甲图。该汽油机飞轮转速为2400r/min，即40r/s，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，则汽油机1秒钟对外做功20次。 21．乙；40%；； 【解析】 解：（1）由图知，效率等于有用的能量除以总的能量，甲、乙、丙的效率为：， 由效率公式可知乙的效率为 由效率公式可知丙的效率为 由以上可知乙的效率最高，为40%。 （2）丙消耗了2kg汽油，假如汽油完全燃烧，根据热量公式可知释放的热量： Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J， 由可得输出的机械能：W=η丙Q放=25%×9.2×107J=2.3×107J。 22．控制酒精和碎纸片的质量相等，烧杯中所加水的质量相等；便于完全燃烧；水温升高的多少；控制变量法；小明；酒精 23．（1）石棉网 （2）质量；温度计上升的示数 （3）b （4）燃料c的燃烧过程比较快；大于 （5）能 【解析】探究两种燃料的热值时， （1）实验前，调整铁夹A的高度，使石棉网高度适当，方便用酒精灯的外焰加热； （2）比较不同燃料的热值，应利用相同质量的不同燃料，加热相同液体，通过温度计示数变化来比较燃料燃烧放出热量的多少。 （3）根据图乙，消耗相同质量的a、b燃料，图线b的温度变化大，则b放出的热量多，b的热值大。 （4）图丙中，燃料c在6min时水沸腾了，则水吸收的热量多，可能是燃料c的燃烧比较快。 燃料c燃烧10min放出的热量使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，燃料c燃烧10min放出的热量大于燃料d燃烧15min放出的热量。 （5）图丙中，燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，能比较热值的大小。 24．（1）解：完全燃烧10m3天然气放出的热量为； ； 答：完全燃烧10m3天然气放出的热量 。 （2）解：小李家5月份天然气的费用为； ． 答：小李家5月份天然气的费用70元。 25．解：(1) 煤完全燃烧产生的热量 Q放=qm=3× 107J/kg×0. 5kg=1.5× 107J (2) 过6min时间加热，水所吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103J/ (kg•℃)×10kg×(80℃-20℃)=2.52×106J (3) 煤炉烧水时的热效率 ×100%=×100%=16.8% 答：(1)煤完全燃烧产生的热量1.5× 107J；(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量2.52×106J；(3)煤炉烧水时的热效率16.8%。 26．（1）解：燃料的质量。 其完全燃烧放出的热量。 （2）解：内燃机被有效利用的能量为；内燃机工作的效率 。 （3）解：依题意，防冻液吸热；防冻液的质量 。 $