第十章 机械能、内能及其转化 单元练 2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

**基本信息** 本单元卷聚焦北师大版九年级物理第十章“机械能、内能及其转化”，以冬至习俗、卫星发射、《天工开物》等真实情境为载体，覆盖机械能转化、分子运动、热机效率等核心知识，适配单元复习，强化物理观念与科学探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8题/32分|分子运动（冬至腌制腊肉）、机械能转化（举杠铃）|结合传统节日与体育场景，考查基础概念辨析| |填空题|6题/24分|热值计算、比热容（温度-时间图像）|通过燃料热值表与图像分析，强化数据分析能力| |实验题|2题/20分|重力势能影响因素（木桩陷入深度）、弹性势能（弹弓模型）|运用转换法，设计探究橡皮筋粗细与弹性势能关系实验| |综合题|2题/24分|筒车能量转化、内能实验（压缩空气点火）|联系《天工开物》与经典实验，体现文化传承与科学思维|

第十章 机械能、内能及其转化 2026-2027学年北师大版物理九年级全一册 一、单选题 1．冬至是二十四节气之一，也是中华民族的一个传统节日，关于冬至节活动涉及的物理知识，以下说法合理的是（　　） A．吃水饺：煮水饺时，通过做功的方式增加饺子的内能 B．吃汤圆：刚煮熟的汤圆很烫，是因为含有的热量多 C．腌制腊肉：一段时间后，鲜肉内部有了咸味，说明分子在永不停息地做无规则运动 D．喝羊肉汤：煮羊肉汤时，正在沸腾的汤温度不变，内能不变 2．如图甲所示，水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒，筒底固定一根弹簧，原长在O点。将一小球放置在弹簧上，静止时位于A点（如图乙）。现将小球下压至B点，并用此处的装置锁定（如图丙）。解锁后，小球向上弹出筒口。忽略空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力 B．因为筒壁光滑，小球从B点向上运动的过程中，小球的机械能总量不变 C．图丙中小球脱离弹簧后还能继续上升是因为受到惯性作用 D．对比图甲和图乙，说明力可以使物体发生形变 3．如图是我国运动员在巴黎奥运会上举杠铃的情境，下列说法正确的是（　　） A．把杠铃匀速举起的过程中，杠铃的机械能不变 B．把杠铃举在头顶不动的时间，没有力对杠铃做功 C．把杠铃举在头顶不动的时间，杠铃不具有机械能 D．运动员受到的重力等于地面对他的支持力的大小 4．在沿海地区，常见“海陆风”现象。如图所示，当风从陆地吹向海洋时，通常（　　） A．发生在夜晚，且海水温度较高 B．发生在夜晚，且陆地温度较高 C．发生在白天，且海水温度较高 D．发生在白天，且陆地温度较高 5．下列关于机械能及其转化的说法正确的是（    ） A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能 B．火箭加速上升时，机械能增大 C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能 D．人造卫星从近地点飞向远地点时，重力势能减小，动能增大 6．如图甲所示是《天工开物》中用铜铸币的情景，图乙是液态铜在模具中凝固时，温度随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．由图乙可知，铜是非晶体 B．液态铜在凝固过程中吸收热量温度不变 C．将铸币原料浇灌在模具中时，上方的“白气”是液化形成的 D．凝固后的铜币在冷却过程中，铜币的比热容不断变小 7．下列设备不属于热机的是（　　） A．自行车 B．汽油机 C．蒸汽机 D．柴油机 8．如图所示是物质在不同状态下的分子模型，下列有关说法正确的是（   ） A．甲、乙、丙三图分别表示固体、液体、气体分子的排列情况 B．甲图中分子静止，乙、丙两图中分子在做无规则运动 C．乙图中分子相距最远，分子间的作用力最小 D．甲图中分子相距最近，分子间的作用力最小 二、填空题 9．下表是一些燃料的热值，由表可知，相同质量的燃料完全燃烧放出热量最多的是___ 。小明在参加中考体育考试的过程中，其身体消耗的总能量约为，这些能量相当于_____kg烟煤完全燃烧释放的热量。 燃料 焦炭 烟煤 无烟煤 热值/（J•kg﹣1） 3.0×107 约2.9×107 约3.4×107 10．如图所示是加热两种不同物质时得到的温度随时间变化的图像。若a和b质量不等，热源和加热方法也不同，能否比较他们吸热升温的快慢：______；若a和b质量相等，热源和加热方法也完全相同，可知a和b两种物质吸热本领较强的是：______，你判断的依据是___________ 11．汽油因热值高常作为内燃机的燃料。已知汽油的热值为，完全燃烧50g汽油释放的热量是______J；若某汽车因此获得的机械能是，则该汽车发动机的效率是______。 12．北京时间2025年13时15分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功将千帆极轨06组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，这次发射标志着我国在航天领域又攀新高峰。图1所示为火箭喷出高温燃气获得升空动力的情景，此过程中的能量转化和图2所示内燃机冲程中的______（选填“甲”或“乙”）的能量转化相同。航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的______很大。 13．如图是一辆汽车的汽油机的能量流向图，则该汽油机的效率为_________；完全燃烧0.2kg的汽油能够输出_________J的有用功。增大该汽油机的工作时间，汽油机的效率_________（选填“会”或“不会”）增大。（汽油的热值为） 14．如图所示，在一端封闭的长玻璃管中，先注入半管水，再缓慢注入酒精直到装满。封住管口将玻璃管反复翻转，使水和酒精混合在一起。发现将水和酒精混合在一起后，它们的总体积变小，这表明分子之间___________。 三、实验题 15．在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可知，在质量一定时，物体高度______（选填“越高”或“越低”），重力势能_____（选填“越大”或“越小”）。 (2)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为物体的重力势能的大小与质量无关。你认为小刚的观点是________（选填“正确”或“错误”）的，理由是_________________° (3)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的_______来判断木块重力势能的大小，这种研究问题的方法叫作_______（选填“控制变量法”或“转换法”）。 (4)实验中释放木块时，应使木块由静止开始下落，其目的是____________。 16．如图展示了一个弹弓模型，忽略空气阻力，通过拉伸橡皮筋后，能够将模拟小鸟瞄准目标进行发射。 (1)用A点表示小鸟，请在方框中画出小鸟在位置B点的受力示意图； (2)弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能_________；发射后离开橡皮筋的模拟小鸟上升到最高点的过程中机械能__________（选填“变小”  “变大”或“不变”）； (3)某同学思考橡皮筋的弹性势能除了与橡皮筋的伸长量、材料有关，与橡皮筋自身长度、粗细是否有关呢？生活经验告诉我们水平飞出速度越大，飞行的水平距离越远，现有弹珠和弹弓一个、相同材质但粗细不同的橡皮筋若干条、剪刀、刻度尺等，请写出实验步骤并设计实验表格完成探究“橡皮筋的弹性势能与橡皮筋粗细的关系”这一实验。 实验步骤：__________； 设计实验表格：__________。 四、综合题 17．《天工开物》记载了一种农用机械，名为“筒车”，如图甲所示。筒车利用水流冲击水轮，使其旋转。在轮轴上安装的竹筒随着轮轴一起转动，当筒口转到低处时便舀满水，随着轮轴上升，筒口到达高处时倒出水来，以此循环往复，以满足农田灌溉的需求。 (1)筒车的工作原理是把流水的______能转化为______能。 (2)若筒车匀速转动，则竹筒受到______（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用。 (3)如图乙所示，若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，该筒车旋转一周对水所做的功为______J。若筒车旋转一周需要60s，则筒车对水做功的功率为______W。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）若要提高其做功的功率，则筒车应安装在水流较______（选填“急”或“缓”）的地方。 18．如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一团小棉花，把活塞迅速压下去，棉花被压缩空气点燃。如图乙所示，瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧，瓶塞通过导管与打气筒相连。用打气筒给瓶中打气，当瓶塞跳起来时，瓶口周围冒“白气”。 (1)甲、乙两实验说明___________可以改变内能；除此方式外，还可通过___________改变物体的内能； (2)在甲实验中，把活塞迅速压下去时棉花被点燃，说明筒内空气的温度_________，内能___________；（均填“增大”“减小”“不变”“升高”或“降低”） (3)如图丙所示，B是一个被销钉锁住的活塞，气缸A密封有压缩空气，C是一支温度计。若活塞与气缸壁之间没有摩擦，当把销钉K拔出后，将观察到活塞向右移动，温度计的示数___________（填“变大”“变小”或“不变”），你的分析依据是___________。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D B A B C A C 1．C 【详解】A．煮水饺时，饺子吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递增加饺子的内能，故A不符合题意； B．刚煮熟的汤圆很烫，是因为其温度高，热量是过程量，不能说“含有的热量”，故B不符合题意； C．腌制腊肉：一段时间后，鲜肉内部有了咸味，说明分子在永不停息地做无规则运动，这是扩散现象，故C符合题意； D．喝羊肉汤：煮羊肉汤时，正在沸腾的汤温度不变，但不断吸热，其内能变大，故D不符合题意。 故选C。 2．D 【详解】A．图乙和丙中，圆筒对桌面的压力等于容器、弹簧和小球的总重力，所以两图中，圆筒对桌面的压力相等，故A错误； B．因为筒壁光滑，小球从B点向上运动的过程中，小球的重力与弹簧的弹力对小球做功，小球的机械能变大，故B错误； C．图丙中小球脱离弹簧后还能继续上升是因为小球具有惯性，保持原来的运动状态，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误； D．对比图甲和图乙可知，弹簧在小球的压力的作用下缩短，说明力可以使物体发生形变，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．把杠铃匀速举起的过程中，杠铃的质量不变，速度不变，动能不变；高度增加，重力势能增大。机械能等于动能与势能之和，所以杠铃的机械能增大，故A错误； B．把杠铃举在头顶不动时，有力作用在杠铃上，但杠铃在力的方向上没有移动距离，根据做功的条件，没有力对杠铃做功，故B正确； C．把杠铃举在头顶不动时，杠铃被举高，具有重力势能，所以杠铃具有机械能，故C错误； D．运动员在举起杠铃的过程中，地面对他的支持力大小等于运动员和杠铃的总重力，所以运动员受到的重力小于地面对他的支持力的大小，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】水的比热容比泥土、沙石的大，白天太阳照射时，水面温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空气上升，冷空气补充，风从海面吹向陆地，形成海风；晚上，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风从陆地吹向海面，形成陆风，由图可知，此时地面附近的空气从陆地吹向海洋，形成陆风，故出现如图所示风向时，通常发生在夜晚，且海洋温度较高，故A正确，BCD错误。 故选A。 5．B 【详解】A．弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误； B．火箭加速上升时，速度增大，高度增加，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故B正确； C．蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误； D．人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．晶体在凝固过程中温度保持不变，从图乙可以看出，液态铜凝固时有一段温度不变的阶段，所以铜是晶体，故A错误； B．凝固是放热过程，液态铜在凝固时放出热量，温度不变，故B错误； C．“白气”是高温水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故C正确； D．比热容是物质本身的一种特性，与温度、质量等因素无关，与种类、状态有关，凝固后的铜币在冷却过程中，种类、状态都不变，则铜币的比热容不变，故D错误。 故选C。 7．A 【详解】汽油机、柴油机、蒸汽机都是燃料燃烧产生内能，然后利用内能做功的机械，都属于热机，自行车是人提供动力，不是利用内能做功的机械，不属于热机，故A符合题意BCD不符合题意。 故选A。 8．C 【详解】A．甲图中物质分子排列紧密，是固体分子的排列情况；乙图中分子极度散乱，间距很大，是气体分子的排列情况；丙图中分子没有固定的位置，运动比较自由，是液体分子的排列情况，故A错误； B．一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，甲、乙、丙三图中分子都在做无规则运动，故B错误； C．乙图中分子极度散乱，间距很大，分子间的作用力最小，故C正确； D．甲图中分子相距最近，分子间的作用力最大，故D错误。 故选C。 9． 无烟煤 0.02 【详解】由表中数据可知，无烟煤的热值最大，由可知，相同质量的燃料，热值大的无烟煤完全燃烧放出热量最多；由可知，烟煤的质量 10． 否 b 在质量和吸收的热量相同时，b升温少 【详解】[1]若a和b质量不等，热源和加热方法不同，不能确定相同时间吸收的热量是否相同，无法控制变量，不通用比较吸热升温的快慢。 [2][3]相同质量的a、b液体，被加热相同的时间，由于热源相同，相同时间吸收相同的热量，由图像可知，在质量和吸收的热量相同时，b升温少，说明b液体的吸热本领强。 11． 30% 【详解】[1]完全燃烧50g汽油所释放的热量为 [2]发动机的效率为 【点睛】 12． 乙 热值 【详解】[1]火箭喷出高温燃气获得动力升空，这个过程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。图2中，甲的活塞向上运动，两个气门关闭，是压缩冲程，将机械能转化为内能，乙的活塞向下运动，两个气门关闭，是做功冲程，将内能转化为机械能，所以和乙的能量转化相同。 [2]因为氢的热值很大，与其它燃料相比，在相同条件下，放出的热量更多，所以用作为航天器的燃料。 13． 30% 不会 【详解】[1]由图可知，该汽油机的效率。 [2]完全燃烧0.2kg的汽油放出的热量，则输出的有用功。 [3]热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的热量之比，增大汽油机的工作时间不会增大汽油机的效率。 14．存在空隙 【详解】因为分子间存在着空隙，水和酒精充分混合后，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和酒精混合后的总体积变小了 15．(1) 越高 越大 (2) 错误 没有控制B、C两个木块释放的高度相同 (3) 深度 转换法 (4)消除木块动能对实验的影响 【详解】（1）[1][2]木块 A和 B质量相同，B的高度更高，将木桩打入沙中的深度更深，说明在质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。 （2）[1][2]木块B和C的质量不同，且下落的高度也不同（B的高度低于 C），没有控制高度这一变量，因此不能得出重力势能与质量无关的结论。 （3）[1][2]通过木桩陷入沙中的深度来间接反映木块重力势能的大小，这种将不易观察的物理量转化为容易观察的现象的方法叫作转换法。 （4）使木块由静止开始下落，可避免初速度对实验结果的干扰，保证实验中重力势能的转化只与下落高度和质量有关。 16．(1) (2) 变大 不变 (3) 实验步骤： ①选取3条相同材质、相同长度粗细不同的橡皮筋； ②将较细的橡皮筋其安装在弹弓上，将弹弓拉到一定长度后将弹珠沿水平方向弹出，用刻度尺测量弹珠弹射的水平距离并记录； ③换一条较粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离； ④换一条最粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离。 实验序号 橡皮筋的粗细程度 弹射水平距离/m 1 细 2 较粗 3 最粗 【详解】（1）离开橡皮筋后，忽略空气阻力的情况下，小鸟只受重力，重力的方向总是竖直向下的，如图所示： （2）[1][2]弹性势能的大小是随着橡皮筋的伸长量的增大而增大的，因此弹性势能变大；由于忽略空气阻力，仅受重力的情况下，小鸟在空中的机械能守恒。 （3）[1]略。 [2]如表所示： 实验序号 橡皮筋的粗细程度 弹射水平距离/m 1 细 2 较粗 3 最粗 17．(1) 动 重力势 (2)非平衡力 (3) 2400 40 急 【详解】（1）[1][2]水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能。 （2）筒车匀速转动，但运动方向改变，故运动状态发生改变，受非平衡力作用。 （3）[1]若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，则筒车旋转一周对水所做的功为W=Gh=mgh=12×5kg×10N/kg×4m=2400J [2]筒车旋转一周需要60s，根据可知，筒车对水做功的功率为 [3]要提高其做功的功率，单位时间做功更多，需提升更多的水到高处，故需要水的流量更大，则筒车应安装在水流较急的地方。 18．(1) 做功 热传递 (2) 升高 增大 (3) 变小 气缸中空气对外做功，内能减小，温度降低 【详解】（1）[1]甲实验，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象，这一过程中活塞对筒内气体做功，气体的温度升高，内能增加，机械能转化为内能；乙实验，当瓶塞跳起时，同时还能看到瓶口出现“白雾”的现象，说明水蒸气对塞子做功，内能减少，温度降低，内能转化为机械能。所以甲、乙两实验说明做功可以改变内能。 [2]做功和热传递在改变物体内能上是等效的，所以除了做功改变物体的内能，还可以通过热传递改变物体的内能。 （2）[1][2]在甲实验中，把活塞迅速压下去，活塞对筒内空气做功，根据做功可以改变物体内能的知识，空气的内能增大。内能增大时，物体的温度通常会升高，所以筒内空气的温度升高。 （3）[1][2]当把销钉K拔出后，气缸A内的压缩空气对活塞做功，空气内能转化为活塞的机械能，空气内能减少，温度降低，所以温度计的示数变小。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $