第十四章 内能的利用 单元练习-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

**基本信息** 本单元卷聚焦“内能的利用”，以长征火箭发射、甲醇汽车等科技情境为载体，覆盖能量守恒、热值、热机效率等核心知识点，适配初中物理单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|8题|能量守恒定律、能量转化方向、热值比较|结合火箭发射情境考查能量转化（科学态度）| |填空题|5题|燃料热值、能量守恒定律、热机冲程|以“饮水鸟”玩具设问能量守恒（科学思维）| |实验题|1题|燃料燃烧放热探究|控制变量法+转换法（科学探究）| |计算题|2题|机械效率、能量计算|结合挖掘机/机器人实际场景（物理观念）|

第十四章 内能的利用 一、单选题 1．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．按照能量守恒定律，永动机是不存在的 C．能量在转化或转移的过程中，总量会减少 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 2．2025年8月4日，我国在海南商业航天发射场使用长征十二号运载火箭，成功将卫星互联网低轨07组卫星发射升空，如图所示。火箭发射时，燃烧燃料使其加速升空，主要发生的能量转化是（　　） A．化学能内能机械能 B．电能光能化学能 C．电能内能动能 D．太阳能电能热能 3．假如“能量只能转移不能相互转化”，则下列现象还能发生的是（　　） A．钢铁在火炉中熔化 B．古人钻木取火 C．电动机通电转动 D．给手机充电 4．某三口之家单独使用不同种类的燃料（假设均完全燃烧）时，平均月消耗量分别为：木柴约200 kg，烟煤约80 kg，液化石油气约30 kg，煤气约60 kg。则这四种燃料中哪一种燃料的热值最高（　　） A．液化石油气 B．煤气 C．烟煤 D．木柴 5．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 6．做同样多的有用功，甲、乙两柴油机所用时间和消耗的柴油如下表所示，下列说法中正确的是（   ） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5kg 乙 2h 6kg A．甲的功率小，热机效率低 B．乙做的总功多，热机效率低 C．甲做的有用功多，做功快 D．消耗相同质量的柴油，乙做的有用功多 7．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能减少 C．水蒸气推出橡胶塞的过程，相当于四冲程汽油机的排气冲程 D．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 8．甲、乙两种物质，质量之比为4：1，完全燃烧放出的热量之比是3：1，则它们的热值之比是（     ） A．3：4 B．4：3 C．4：1 D．3：1 二、填空题 9．如图所示是2023年10月26日，我国长征二号F遥十七运载火箭搭载神舟十七号载人飞船发射升空时的壮观情景。火箭通常选用热值较 _____ （选填“大”或“小”）的物质作为燃料，燃气推动火箭和飞船上升过程中，飞船的机械能会 _______ （选填“增加”“减少”或“不变”），火箭外壳的温度会 _______ （选填“升高”“降低”或“不变”）。 10．“永动机”是指不需要输入能量就能永不停息地对外做功的机器，历史上许多人经历了大量制作永动机失败的教训后，逐渐总结出________定律。如图是一款叫“饮水鸟”的玩具，放一杯水在其前方，它就可以长时间重复“低头喝水、恢复直立”的过程。“饮水鸟”________（选填“能”或“不能”）永远重复饮水的动作。 11．塑料瓶是一种常见的生活物品，空塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，气体的_____转化为瓶盖飞出去的机械能，这一过程与内燃机_____冲程的能量转化情况相同。 12．2018年12月20日，西安市启用一批纯甲醇出租车，与传统出租车相比更清洁、环保。经相关部门测定：同一路况，每百公里，该款出租车耗甲醇14L，同款轿车耗汽油8L。完全燃烧8L汽油放出的热量是______J；若两车发动机的效率相等，计算可知甲醇的热值约为______J/kg。（ρ汽油＝0.7×103kg/m3，ρ甲醇＝0.8×103kg/m3，q汽油＝4.6×107J/kg） 13．汽油机的四个冲程中，由机械能转化为内能的是_____冲程。某单缸四冲程汽油机工作时，每1 s燃气对外做功25次，则该汽油机飞轮的转速为______r/min。 三、实验题 14．为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小华设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，燃料的质量都是。 (1)实验中应按照________（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序安装实验器材。 (2)实验中需要控制被加热水的________和初温均相同，还需要的测量工具是________。 (3)本实验中通过观察________来比较燃料燃烧放出热量的多少，这运用了________法。 (4)实验数据如下表。根据数据计算：完全燃烧燃料1放出的热量为________；燃料2的热值为________。[] 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽时水的温度/℃ 燃料的热值/ 1 15 35 2 15 25 (5)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏__________（选填“大”或“小”），出现这种情况的主要原因是_________。 四、计算题 15．在道路管网改造工程中，小型挖掘机发挥了重要作用。如图所示是某小型履带式挖掘机，其自身质量为2×103kg，履带与水平地面的总接触面积为2m2。某次在平直场地上作业，挖掘机以20kW的额定功率在1min内向前运动了120m。（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）求： (1)该次作业过程中，挖掘机的平均速度； (2)挖掘机静止时对水平地面的压强； (3)该次作业消耗了60g柴油，该发动机的效率。 16．如图为一款外形圆润可爱的机器人“吉塔”。它最多可携带20kg的物品。若“吉塔”自身质量为50kg，30分钟内在平直公路上以最大速度匀速前进了18km，内部由一块“20V4000Ah”的电池供电，试计算： (1)“吉塔”匀速行驶的最大速度是多少？ (2)该电池充满电时储存的能量为多少？ (3)满载时的“吉塔”在平直公路上以最大时速前进3.2h可将电池满电量全部耗光，若“吉塔”前进时的能量转化效率为80%，那么“吉塔”满载前进时的牵引力是多少？ 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 B A A A B B B A 1．B 【详解】A．能量守恒定律适用于所有形式的能量相互转化，故A错误； B．自然界中的能量是守恒的，它既不会消灭，也不会创生，但由于能量的转化或转移具有方向性，所以永动机是不存在的，故B正确； C．根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中具有方向性，而且总量是不变的，故C错误； D．机械能和电能虽然可以相互转化，但能量转化具有方向性，故D错误。 故选B。 2．A 【详解】燃料燃烧时，化学能转化为内能；内能再通过火箭发动机转化为火箭的机械能，从而推进火箭。所以主要发生的能量转化是化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 3．A 【详解】A．钢铁在火炉中熔化并没有能量的转化，只是热能的转移。因此，这个现象在假设条件下仍然能发生，故A符合题意； B．古人钻木取火时，机械能转化为热能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故B不符合题意； C．电动机通电转动时，电能转化为机械能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故C不符合题意； D．手机充电时，电能转化为化学能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故D不符合题意。 故选A。 4．A 【详解】三口之家每月生活需要的总热量是固定的，因此四种燃料完全燃烧放出的总热量是相等的。 根据热值公式 ，变形可得 ：当放出总热量相同时，燃料的质量越小，热值越大。 四种燃料中液化石油气的月消耗量质量最小（仅30kg），因此液化石油气的热值最高，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．B 【详解】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B．完全燃烧10kg汽油放出的热量，故B正确； C．四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误； D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35% 所以内燃机的效率为35%，故D错误。 故选B。 6．B 【详解】根据知，甲、乙完成相同的功，乙用的时间少，则乙的功率大，甲的功率小；功率表示做功的快慢，则乙做功快，甲做功慢； 由热机的效率知，甲、乙完成相同的功，即W有用相同，消耗的都是柴油，燃料的热值q相同，甲消耗的柴油少，则甲的效率高，乙的效率低，乙的总功大。W有用相同，乙消耗的柴油多，消耗相同质量的柴油，乙做的有用功少，故ACD错误，B正确。 故选B。 7．B 【详解】A．管口出现的“白气”是试管内喷出的高温水蒸气遇到外界较冷的空气液化形成的小水滴，水蒸气是无色透明的气体，是看不见的。故A错误； B．水蒸气对橡胶塞做功，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，所以水蒸气的内能会减少，温度降低。故B正确； C．水蒸气推出橡胶塞的过程，是内能转化为机械能的过程，相当于四冲程汽油机的做功冲程，而排气冲程是排出废气。故C错误； D．水被加热的过程中，是通过酒精灯的火焰，从外界吸收热量，使水的内能增加，温度升高。这是通过热传递的方式改变内能的。故D错误。 故选B。 8．A 【详解】根据题意， 由知，甲、乙两种物质的热值之比为 故选A。 9． 大 增加 升高 【详解】[1] 火箭需要燃料在燃烧时释放出大量的能量，而热值大的物质，在质量相同时，完全燃烧能放出更多的热量，所以火箭通常选用热值较大的物质作为燃料。 [2] 燃气推动火箭和飞船上升过程中，飞船的质量不变，速度增大，动能增加；高度升高，重力势能增加。机械能等于动能与势能之和，所以飞船的机械能会增加。 [3] 火箭上升过程中，火箭外壳与空气摩擦，通过做功的方式使外壳的内能增加，温度会升高。 10． 能量守恒 不能 【详解】[1]根据能量守恒定律：能量既不会凭空产生也不会凭空消失，永动机不可能实现。历史上大量失败的永动机尝试最终促成了该定律的确立。 [2]根据能量守恒定律，永动机不可能实现，则“饮水鸟”不能永远重复饮水的动作。 11． 内能 做功 【详解】[1]当瓶盖飞出时，瓶内高压气体对外做功，内能转化为瓶盖的机械能。 [2]这一能量转化过程（内能→机械能），与内燃机的做功冲程能量转化情况相同（做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能）。 12． 2.576×108 2.3×107 【分析】先计算完全燃烧8L汽油放出的热量，需先求出汽油的质量，再根据热值计算热量。由于两车发动机效率相等且行驶相同距离（每百公里），做的有用功相同，因此燃料完全燃烧放出的热量相等。据此求出甲醇的质量和热值。 【详解】[1]汽油体积 汽油质量 完全燃烧放热 [2]由于发动机效率相同，做的有用功相同，由热机效率公式 可知， 甲醇体积 甲醇质量 由 ，得 解得 13． 压缩 3000 【详解】[1]四冲程汽油机的四个冲程里，压缩冲程中活塞压缩气缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为内能。 [2]单缸四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转动2圈，对外做功1次。已知1s内燃气对外做功25次，则1s内飞轮转动的圈数为圈，换算为每分钟转速：。 14．(1)自下而上 (2) 质量 天平 (3) 温度计示数的变化 转换 (4) (5) 小 见解析 【详解】（1）在安装实验器材时，为了保证酒精灯的外焰能充分加热石棉网和烧杯，并且温度计的玻璃泡要正确放置在水中，应按照自下而上的顺序安装实验器材。 （2）[1][2]在探究不同燃料燃烧放热能力的实验中，根据控制变量法，需要控制被加热水的质量和初温均相同，这样才能通过水温度的变化准确比较燃料燃烧放出热量的多少。因为要控制水的质量相同，所以还需要用天平来测量水的质量。 （3）[1][2]燃料燃烧放出的热量无法直接观察和测量，而水吸收热量后温度会升高，通过观察温度计示数的变化就能知道水吸收热量的多少，从而比较出燃料燃烧放出热量的多少，这种将不易测量的量转换为容易测量的量的方法叫做转换法。 （4）[1]燃料1的热值为，完全燃烧燃料1放出的热量为 [2]根据实验设计水的质量相同，设水的质量为m，不计热量损失，两次实验燃料放出的热量等于水吸收的热量，则有 即 解得 （5）[1][2]在实际实验中，燃料不可能完全燃烧，同时燃料燃烧放出的热量也没有全部被水吸收，会有一部分热量散失到周围环境中，水吸收的热量偏小，在质量一定时，根据，通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏小。 15．(1)2m/s (2)10000Pa (3)50% 【详解】（1）该次作业过程中，挖掘机的平均速度 （2）挖掘机静止时对水平地面的压力为F=G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N 挖掘机静止时对水平地面的压强为 （3）柴油完全燃烧放出的热量Q放=m′q=0.06kg×4×107J/kg=2.4×106J 牵引力所做的功W=Pt=20×1000W×60s=1.2×106J 该发动机的效率 16．(1)36km/h (2)2.88×108J (3)2×103N 【详解】（1）“吉塔”匀速行驶的最大速度为 （2）该电池充满电时储存的能量 （3）若“吉塔”前进时的能量转化效率为80%，牵引力对外做的功为 前进的路程s=vt=36km/h×3.2h=115.2km 由W=Fs得到“吉塔”满载前进时的牵引力为 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 $