第十章 机械能、内能及其转化 热点题型专练（计算题30道）2026-2027学年九年级物理上册北师大版

**基本信息** 聚焦机械能与内能转化计算，通过30道典型题构建“概念公式→实际应用→综合拓展”的逻辑体系，强化能量观念与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础计算|1-10题|单一公式应用（Q=cmΔt、Q=mq）|从比热容/热值概念到热量计算，建立能量量化基础| |综合应用|11-20题|效率结合机械功（η=W有/Q放、P=W/t）|机械能与内能转化，体现能量守恒与转化观念| |拓展迁移|21-30题|跨场景综合（环保能源、科技应用）|联系生活与科技，强化模型建构与科学论证|

第10章 机械能、内能及其转化（计算题30道） 1．如图所示的是学校里为全校师生提供开水的电热饮水机，它有加热和保温两种功能，小明查找相关资料知道饮水机的相关参数如下表所示。饮水机正常工作时，经过一段时间可将机内满水箱的水从50℃加热到沸腾，后转入保温状态。请你结合下表提供的有关参数信息，解决以下问题。〔已知水的比热容为，水的密度为，g取10N/kg〕 饮水机质量 40kg 水箱容量 60L 额定电压 220V 加热时的功率 5kW 保温时的功率 500W (1)电热饮水机放在水平地面上时，若与水平地面的接触面积是，则电热饮水机装满水时对水平地面的压强是多大？ (2)若电热饮水机内的抽水机在40s内将水箱中的水加满（原来水箱中的水已经用完），则抽水机提升水的功率是多少？（提升水的高度约为1.2m） (3)电热饮水机装满水，在1个标准大气压下将水从50℃加热到沸腾时，水吸收的热量是多少？ (4)若电热饮水机加热时的效率是80%，则在上述加热过程中，从开始加热到自动转入保温状态需要的时间是多少？ 2．如图所示，“围炉煮茶”是一种流行的休闲方式，通常采用木炭作为燃料。茶壶中装入0.5kg初温为32℃的山泉水，用围炉加热至100℃，消耗了10g木炭。已知，木炭热值。求： (1)水吸收的热量； (2)10g木炭完全燃烧放出的热量； (3)围炉的加热效率。 3．12月20日20时30分，长征五号运载火箭在文昌航天发射场点火起飞，随后成功将通信技术试验卫星二十三号顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 (1)如果火箭发射时携带了液态氢，求这些氢燃料完全燃烧产生的热量？ (2)若这些氢燃料完全燃烧产生热量的60%被水吸收，在1标准大气压下，能将多少kg初温为20℃的水加热至沸腾？（氢的热值为，水的比热容为（解答时，要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等，只写最后结果不得分） 4．从武当山机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为 ，经过的路程为1000 m，求 (1)牵引力所做的功为多少（牵引力做功公式）； (2)若飞机发动机的效率为25%，在此过程中，消耗的汽油为多少kg； (3)这些汽油的体积为多少。（取汽油的密度，汽油的热值 ）。 5．如图所示，为保证家庭用餐安全，小亮妈妈用燃气灶烧水给家里餐具消毒。锅内装有5kg、20℃的水，将水恰好加热到100℃的过程中，燃气灶的热效率为60%。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]问： (1)用天然气加热水是通过______的方式改变水的内能；水温升高后，水的比热容______（选填“增大”“减小”或“不变”）； (2)加热水的过程中，水吸收的热量是多少？ (3)加热水的过程中，消耗天然气的体积是多少？ 6．最低油耗是汽车性能中的重要参数，是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量。某品牌汽车尾部标有“1.4T”的字样，其中“T”表示“涡轮增压”，这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW·h），已知汽油的热值为，求： (1)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？ (2)该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数） 7．有蹭吃蹭喝蹭网络的，没想到还有蹭地暖的吧！有小区通知入住且不缴供暖费用的要交30%的蹭暖费。“水地暖”取暖的原理是以温度不高于60℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板。某房间一段时间内循环流动的水的质量为100kg，进水温度为55℃，出水温度为40℃。求这段时间里： (1)水向外界放出的热量。[] (2)水放出的热量若通过燃气加热获取，且燃气燃烧放出热量的50%被水吸收，需消耗的燃气。（燃气的热值为） (3)水向外界放出的热量若有十分之一被邻居蹭热，能使邻居家150kg空气升高的温度。[] 8．某家用轿车，当车以72km/h的速度匀速直线行驶了0.5h，消耗汽油3kg，期间车受到的阻力恒为1200N。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，在此过程中，求： (1)车通过的路程； (2)牵引力做功的功率； (3)汽车发动机的效率。（结果保留到0.1%） 9．向空中洒水增大空气湿度，能有效地降尘除霾、净化空气，如图所示，是一辆工作中的洒水车。该洒水车向空中洒水的最大功率为0.5kW，1s最多能喷出16dm3水。洒水车的汽油发动机工作时，内能转化为机械能的效率为30%。洒水车在一段平直公路上匀速行驶时，设发动机产生的机械能的80%用于驱动车辆前行。图中路面长2km，洒水车受到的平均阻力为300N， 忽略汽车工作过程中除洒水和行驶以外的机械能损耗。求：洒水车匀速通过这段路面时 (1)牵引力所做的功； (2)车子最多喷洒出了多少水； (3)消耗汽油的质量。[q汽油=4.5×107J/kg] 10．随着环保减排目标的推进，各地政府相继出台“煤改气”、“改电”政策，推进清洁取暖。小明家用天然气做饭时，将一壶质量为1.5kg的水由50℃烧至90℃时，消耗了天然气，[、天然气的热值为]在标准大气压环境下,求： (1)壶中水吸收的热量。 (2)用天然气烧水时的热效率。 (3)若不计热损失，完全燃烧天然气可使1.5kg的水由50℃的水升高多少？ 11．一小汽车总质量为1.5×103kg，有4个轮胎，静止在水平路面上时，每个轮胎与地面的接触面积为250 cm2。在一段平直公路上用0.5h匀速行驶了50km，这一过程消耗燃油0.01m3，汽车行驶过程中受到的阻力为汽车总重力的0.1倍。（，q燃油=4×107J/kg，g取10 N/kg）（计算结果保留小数点后二位）求： (1)汽车行驶的速度； (2)汽车静止时对水平地面的压强； (3)汽车匀速行驶时牵引力所做的功； (4)假设燃油完全燃烧，求汽车发动机的效率。 12．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q氢=1.4×108J/kg]求： (1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧，若放出的热量全部被水吸收，可以使质量为1t的水温度升高多少； (2)此氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，汽车的速度为20m/s，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的60%用来做机械功，则这些热量能让该公交车匀速行驶的距离。 13．在用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有、质量为的水，假如水温度升高到时，完全燃烧酒精，[水的比热容为，酒精的热值为求： (1)水温度升高到时吸收的热量； (2)完全燃烧酒精时放出的热量； (3)如果考虑热量的损失，水的加热效率是多少？百分号前保留1位小数 14．无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。某无人驾驶汽车沿水平路面匀速直线行驶140s，发动机做功为消耗柴油0.2kg。求： (1)消耗的柴油完全燃烧释放的热量； (2)该汽车发动机的效率。 15．由于天气寒冷，吃早饭时妈妈要用热水给小明加热瓶装牛奶，如图所示，要使这瓶牛奶的温度由最终升高到，水的比热容为，牛奶的比热容为，不计热量损失，求： (1)牛奶需要吸收多少热量？ (2)妈妈至少需要的热水多少千克？ 16．太阳能热水器具有无噪音、无污染、安全可靠的特点，深受大家喜欢。小方家的太阳能热水器内装有100L、初温为20℃的水，经过一天的太阳照射，水温升高到60℃。求： (1)水的质量； (2)水吸收的热量[水的比热容J/（kg·℃）]； (3)若使用效率为40％的燃气炉来加热这些水，使水升高相同的温度，天然气的价格是3.2元/，需要多少钱？（天然气的热值） 17．很多家庭安装了使用天然气的燃气热水器。在标准大气压下，小明家的燃气热水器将4kg水从20℃烧开，该热水器的加热效率是20%，水的比热容，天然气的热值 ，则： (1)此过程中水吸收的热量是多少？ (2)该热水器在加热这些水的过程中，至少需要完全燃烧多少天然气？ 18．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q氢=1.4×108J/kg]。求： (1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； (3)某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量全部用来给公交车做功，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 19．用锅炉将质量为的水从加热到． (1)水吸收多少热量? (2)这些热量若用焦炭完全燃烧来提供，焦炭完全燃烧产生的热量仅50%被水吸收，需要焦炭多少千克？   20．2025年9月3日举行的纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的阅兵式中，中国新一代100式主战坦克首次公开亮相。在一次训练中，坦克在一平直路段以20m/s的速度匀速行驶了1000m，在此过程中共消耗2.5kg柴油，若行驶过程中坦克受到的阻力为40000N。求此过程中： (1)坦克行驶的时间； (2)坦克牵引力所做的功； (3)坦克发动机的的效率。（柴油的热值q=4×107J/kg） 21．一辆汽车在平直的公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，汽车行驶的速度为36km/h。求： (1)汽车行驶5min通过的路程； (2)发动机在5min内做的功； (3)若发动机的效率为25%，则需要完全燃烧多少kg的汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留两位小数）。 22．如图是我国自主研发的大型水陆两栖飞机“鲲龙-600”，这款飞机设计用于执行应急救援、森林灭火和水上救援等多样化的特种任务。某次执行任务时，该飞机发动机以恒定的牵引力飞行600m，消耗了50kg的航空燃油，工作效率为40%，燃油的热值。请你计算： (1)50kg航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)飞机发动机的牵引力。 23．燃油车目前尚不能完全被替代，因此，提高汽车发动机的效率十分关键。某公司研发了一款新型汽车，其发动机的效率为40％，某次测试时，在一段近似平直的公路上匀速行驶了96.6km，消耗了3L汽油，则在这段测试过程中：（，） (1)3L汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)该汽车发动机做的有用功是多少？ (3)该汽车发动机的牵引力约为多大？ 24．如图所示，A、B是两个底部装有完全相同加热器的容器，已知加热器每秒钟产生的热量有1050J被容器中的液体吸收。现将甲、乙（煤油）两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为200g，加热过程中甲、乙两种液体温度随加热时间的变化曲线如图所示。分析回答下列问题： (1)加热60s时，乙吸收的热量； (2)B容器中煤油的质量； (3)甲液体的比热容。 25．育婴儿时，常用如图甲所示方法给热牛奶冷却，若把质量为的热牛奶置于盛有冷水的敞口玻璃杯中冷却，经过一段时间，牛奶和杯中冷水的温度随时间的变化图像如图乙所示。已知，。求： (1)牛奶不再降温时放出的热量； (2)若过程损失的热量占，则水吸收的热量； (3)水的质量是多少千克； (4)提出一条能使牛奶更快冷却的合理措施。 26．某家庭在露营时利用酒精炉将质量为50kg的水从10℃加热到50℃，燃烧了0.7kg酒精，酒精炉在烧水时的热效率为40%，已知水的比热容为，求： (1)水吸收的热量； (2)酒精完全燃烧放出的热量； (3)酒精的热值。 27．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。氢燃料汽车通过氢气和氧气的化学反应产生电能，从而为车辆提供驱动力，最终排出的是水，这是一种真正的清洁能源。液态氢热值。 (1)燃烧5kg液态氢燃料放出多少的热量？ (2)某氢能源汽车发动机效率为40%，这些热量将转化成多少机械能？ (3)汽车匀速行驶时受到的阻力为1000N，这些能量能使汽车匀速行驶多少路程？ 28．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，将质量为1kg，温度为20℃的水加热至100℃倒入熨斗里来熨平衣物，计算： (1)水需要吸收多少热量？ (2)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，则需完全燃烧多少焦炭？[水的比热容为，焦炭热值为]。 29．为纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年，2025年9月3日，我国在天安门广场举行了盛大的阅兵仪式，陆上无人战车首次在平直的长安街上接受检阅，如图所示。若某辆陆上无人战车在演习时匀速行驶一段路程，牵引力做功，发动机总共消耗汽油的质量。【已知，当地大气压为1个标准大气压，取为】求： (1)这辆战车发动机的热机效率。 (2)假设在此过程中，汽油完全燃烧浪费的能量用来加热水，这些能量全部被初温为、质量的水吸收，水升高的温度是多少？ 30．小洁家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡耗水20kg，热水器进水温度是22℃，出水温度是42℃，这一过程水吸收的热量是________J，他这次洗澡消耗天然气________。（水的比热容是，天然气的热值是） 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 1．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）电热饮水机装满水时对地面的压力等于饮水机和水的总重力。首先根据水的体积和密度求出水的质量，然后求出总质量和总重力（即压力）。最后根据压强公式计算压强 由可得，水箱中水的质量：， 饮水机和水的总质量：， 饮水机对水平地面的压力：， 受力面积：， 饮水机对水平地面的压强：。 （2）抽水机提升水的功率等于其在规定时间内对水所做的功与时间的比值。首先根据水的质量计算出水的重力，然后利用功的公式 计算提升水所做的功，最后利用功率公式 计算功率； 水的重力：， 抽水机提升水所做的功：， 抽水机提升水的功率：。 （3）根据热量计算公式 计算水吸收的热量。其中，水的质量已知，比热容为常数，温度变化为末温（沸点100℃）减去初温。在1个标准大气压下，水的沸点是100℃。 水吸收的热量：， 。 （4）电热饮水机加热的效率是指水吸收的热量占消耗电能的百分比。根据效率公式 ，可以求出消耗的电能 再根据电功公式 ，可以计算出加热时间； 由 可得，电热饮水机消耗的电能：， 由 可得，加热所需的时间：。 2．(1) (2) (3)42% 【详解】（1）由可知，水吸收的热量为 （2）10g木炭完全燃烧放出的热量为 （3）围炉的加热效率为 3．(1) (2) 【详解】（1）根据公式可知，氢燃料完全燃烧产生的热量为 （2）水吸收的热量 在1标准大气压下，水的沸点为100℃，水的初温为20℃，因此温度变化量 根据公式可知，水的质量为 4．(1) (2) (3) 【详解】（1）牵引力所做的功 （2）汽油完全燃烧放出的热量 消耗汽油质量 （3）汽油密度 ，汽油体积 5．(1) 热传递 不变 (2)1.68×106J (3)0.07m3 【详解】（1）[1]用天然气加热水，水吸收热量、温度升高、内能增大，是通过热传递的方式改变水的内能。 [2]比热容是物质的特性，与温度无关，水温升高后，水的比热容不变。 （2）根据公式可知，水吸收的热量为 （3）因为燃气灶的热效率为60%，故天然气完全燃烧放出的热量为 根据公式可知，天然气完全燃烧消耗的体积为 6．(1) (2) 【详解】（1）由可得，汽油完全燃烧时放出的热量 （2）根据题意可知，完全燃烧0.2kg汽油获得最大有用功的能量为 由可得，该汽车发动机的效率 7．(1) (2)0.3kg (3)4.2℃ 【详解】（1）水的温度变化量 由可得，水放出的热量 （2）燃气需提供的总热量为 燃气的质量 （3）邻居家空气所吸收的热量 空气升高的温度 8．(1)36km (2)2.4×104W (3)31.3% 【详解】（1）车通过的路程 （2）车匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，牵引力 车的速度 牵引力做功的功率 （3）牵引力做功 汽油总能量 汽车发动机的效率 9．(1)6×105J (2)4.8 m3 (3)55.6g 【详解】（1）洒水车匀速行驶时牵引力等于阻力为300 N，路程s为2000 m，则牵引力对洒水车做的功W＝F∙s＝300 N×2000 m＝6.0×105J （2）发动机输出的机械能总量为 发动机所做的功洒水所分得的机械能E洒＝20%E＝20%×7.5×105J＝1.5×105J 洒水最大功率P为0.5 kW，则洒水所需时间 在此时间内每秒最多喷出16dm3的水，总喷洒量V＝16 dm3/s×300 s＝4.8×103dm3=4.8m3 （3）发动机将汽油的内能转化为机械能的效率η为30%，故汽油完全燃烧放出的总能量为 汽油热值q汽油为4.5×107J/kg，则消耗汽油的质量 10．(1)2.52×105J (2)70% (3)50℃ 【详解】（1）壶中水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量为Q放=Vq=0.01m3×3.6×107J/m3=3.6×105J 用天然气烧水时的热效率 （3）若不计热损失，天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，水吸收的热量 水升高的温度 1标准大气压下水的沸点为100℃，水的末温为50℃+57.1℃=107.1℃>100℃ 不符合实际，因此实际升高的温度为 11．(1) 100.00 km/h (2) 1.50 × 10⁵ Pa (3) 7.50 × 10⁷ J (4) 23.44% 【详解】（1）汽车行驶距离，行驶时间 汽车行驶的速度为 （2）汽车静止时对水平地面的压力F等于汽车重力G，则 标准小汽车一般有4个轮子，每个轮胎面积 ，总接触面积 汽车静止时对水平地面的压强为 （3）匀速行驶时，牵引力 等于阻力 ，阻力 因此 ，行驶距离 牵引力所做的功 （4）燃油质量 燃油完全燃烧释放的总热量 则汽车发动机的效率 12．(1)10℃； (2)3600m 【详解】（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放=m氢q氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J 若放出的热量全部被水吸收，则Q吸=Q放=4.2×107J 可以使水升高的温度为 （2）由可知，公交车所做机械功为W=ηQ放=60%×4.2×107J=2.52×107J 公交车的行驶功率为P=140kW=1.4×105W 由可知，公交车匀速行驶的时间为 则这些热量能让该公交车匀速行驶的距离为s=vt=20m/s×180s=3600m 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）水温度升高到时吸收的热量为 （2）完全燃烧酒精时放出的热量为 （3）水的加热效率为 14．(1) (2) 【详解】（1）已知消耗柴油的质量为，柴油的热值为，由可得，消耗的柴油完全燃烧释放的热量为 （2）已知发动机所做的有用功为，消耗的柴油完全燃烧释放的热量为，由可得，该汽车发动机的效率为 15．(1) (2)0.5kg 【详解】（1）牛奶吸收的热量：。 （2），即， 则。 16．(1)100kg (2) (3)1.6元 【详解】（1）水的质量 （2） 水的温度变化量 水吸收的热量 （3）天然气完全燃烧放出的热量 天然气体积 所需费用为 17．(1) (2) 【详解】（1）在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量为 （2）给水加热完全燃烧天然气放出的热量为 需要完全燃烧天然气的体积为 18．(1)4.2×107J (2)50℃ (3)300s 【详解】（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 （2）这些热量全部被水吸收，水吸收的热量 由可得，水升高的温度 （3）0.3kg的氢燃料完全燃烧获得的热量全部用来给公交车做功，则公交车所做的功 由可得，公交车匀速行驶的时间 19．(1) (2) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）焦炭完全燃烧释放的热量仅有被水吸收，即 焦炭质量 20．(1) 50s (2) (3) 40% 【详解】（1）已知路程 ，速度 ，坦克行驶的时间为 （2）坦克匀速行驶时牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等为 牵引力做功为 （3）柴油完全燃烧释放的总热量为 坦克发动机的的效率 21．(1)3000m (2) (3)0.52kg 【详解】（1）汽车匀速行驶的速度为，时间，由得，路程为 （2）牵引力，路程，牵引力做的功为 （3）发动机效率，汽油完全燃烧释放的热量满足，因此 由得，汽油质量为 22．(1) (2) 【详解】（1）50kg航空燃油完全燃烧放出的热量（总能量）为 （2）由得，发动机做的有用功为 根据可得，飞机发动机的牵引力为 23．(1)9.66×107J (2)3.864×107J (3)400N 【详解】（1）汽油体积 汽油质量 完全燃烧放热 （2）发动机效率 有用功 （3）匀速行驶时牵引力 24．(1) 6.3×10⁴J (2) 0.6kg (3) 3.5×10³ J/(kg·℃) 【详解】（1）根据题意可知，乙液体60s吸收的热量 （2）乙液体的质量 （3）由图可知，甲液体的温度从10℃升高到40℃，甲液体在20s内吸收的热量 甲液体的比热容 25．(1) (2) (3) (4)增加冷水质量；降低水的初温（合理均可以） 【详解】（1）牛奶初温，不再降温时末温，根据可知，牛奶不再降温时放出的热量 （2）损失的热量 则水吸收的热量 （3）由图乙可知，水升高温度 根据可得水的质量 （4）根据可知，要想使牛奶冷却更快，可以通过让水吸热更快来实现，即增大水的质量，或降低水的初温。（答案合理即可） 26．(1) (2) (3) 【详解】（1）水吸收热量为 （2）酒精燃烧放出热量为 （3）酒精热值为 27．(1) (2) (3) 【详解】（1）由题可知，液态氢的质量，根据可得，其完全燃烧放出的热量 （2）根据，可得转化成的机械能 （3）因为汽车匀速行驶，所以处于平衡状态，牵引力等于阻力，即 根据，可得汽车能匀速行驶的路程 28．(1) (2) 【详解】（1）水升高的温度 水吸收的热量 （2）焦炭完全燃烧，放出热量的40%被水吸收。焦炭完全燃烧放出的总热量 需完全燃烧焦炭的质量 29．(1)30% (2) 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量 发动机的热机效率 （2）汽油完全燃烧浪费的能量 由题意，这些浪费的能量全部被水吸收，即。 根据比热容公式变形得水的理论升温 结合1标准大气压下水的沸点为，水的初温为，水最多升温至就会沸腾、温度不再升高，因此水实际升高的温度为 30． 0.075 【详解】[1]这一过程水吸收的热量 [2]根据天然气放出的总热量 消耗天然气体积 学科网（北京）股份有限公司 $