第14章内能的利用 实验专练-2026-2027学年物理九年级全一册人教版

**基本信息** 聚焦内能利用实验专项，通过控制变量、转换法等科学方法，系统整合分子动理论、能量转化、热值比热容等知识，培养科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |动能实验探究|1题|控制变量法（质量/速度）、转换法（木块移动距离）|从动能影响因素切入，建立“运动-能量”物理观念| |扩散与分子动理论|1题|实验改进（排除密度干扰）、现象分析|通过固液气扩散对比，构建分子无规则运动模型| |内能改变与热机|1题|实验变量控制（摩擦/压缩做功）、误差分析|连接做功改变内能与热机冲程能量转化| |热值与比热容比较|2题|转换法（温度变化/加热时间）、数据处理|对比不同燃料/物质，深化能量传递与比热容概念| |热机模型制作|1题|能量转化分析（内能→机械能）|结合实践理解热机工作原理，体现科学态度与责任|

第14章内能的利用实验专练-2026-2027学年物理九年级全一册人教版(2024) 1.在探究“物体的动能和哪些因素有关”时,同学们提出了如下猜想: 猜想一:物体动能大小与物体的质量有关; 猜想二:物体动能大小与物体运动的速度有关。 (1)物体动能是指(填序号); A.小车在斜面上时的动能 B.小车撞击木块前的动能 C.小车撞击木块后的动能 D.木块的动能 (2)小丽发现,在某次实验中,最终木块从水平木板的右端滑出,于是小丽用质量更大的木块替换后继续完成此次实验探究。结果木块未滑出右端,总结得出结论。小丽的做法显然有一定的问题,下列解决此问题的方法中一定不可行的是; A.降低小车开始在斜面上的高度 B.在木板上铺上一块毛巾 C.增大小车的质量 D.在木块上放两个钩码 (3)若在图示实验的基础上,进一步探究动能与速度的关系,正确实验后,小明发现木块被撞击后移动的距离,则出现这一现象的原因是; A.小车放置的初始位置比图示的低 B.木块未放回初始位置就进行实验 (4)每次实验中小车最后都停在了水平木板上,整个过程中能量(“是”或“不是”)守恒的。 2.(一)某同学为了探究扩散问题而设计了如下一系列实验,如下图所示: (1)通过图中A实验可发现:; (2)图中B实验你认为有什么不妥:; (3)小明设计的实验都是在相同的环境下做的。他把上述实验修改后,再把三个实验放在一起进行综合分析比较,最后他得出如下结论:①扩散现象说明;②在物质的三种状态中,态的扩散现象最不明显; (4)如图D所示,将水和的酒精倒入玻璃管中,反复翻转几次后发现水和酒精的总体积小于,这说明分子间存在; (二)如下图所示,图是四冲程汽油机的工作示意图,图是演示实验的示意图。 (5)B图是冲程,与它原理相同的是图所示的演示实验。 3.小明发现篮球的气压不足,于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时发现外壁有些发热。于是他想,是什么原因导致打气筒的外壁发热呢?小明就这个问题与同学小红进行了交流,联系所学物理知识,他们提出了以下两个猜想: A.活塞在筒内往复运动时,与筒壁摩擦导致发热 B.活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热 于是他们设计了实验进行探究,选用的实验器材有:打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等,分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点,如图所示。 请回答下列问题: (1)给篮球打气过程中是通过的方式增大球内气体的内能。 (2)活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程,与四冲程内燃机的冲程相同。 (3)用打气筒往气压不足的篮球内打气,10秒内使活塞在筒内往复运动20次,立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温(25 )后,放出篮球中的部分气体,重复上述操作。实验数据记录如下表: 实验次数 时间 活塞往复次数 上部温度t/ 下部温度t/ 1 10 20 30.7 36.6 2 10 20 30.2 36.2 3 10 20 30.5 36.3 小明分析上表实验数据得出:导致打气筒外壁发热的原因是猜想(选填“A”或“B”)。 (4)小红回顾整个实验过程,分析实验数据,认为小明得出的结论不够严谨,理由是。 (5)于是他们对实验进行改进,对猜想A再次进行探究,你认为他们的改进方法是。 4.为了比较两种未知燃料的热值以及两种未知液体的比热容的大小,小明同学设计的实验如图所示。甲、乙、丙三图中装置完全相同,燃料的质量都是10g,烧杯内的液体初温及质量都相同。当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾),立即读取相应温度计的读数,分别为T甲、T乙、T丙,且有T甲>T乙>T丙。 (1)比较不同燃料的热值,应选择两图进行实验; (2)若在研究不同燃料热值的实验中记录数据如表: 燃料 加热前液体温度/ 燃料燃烧完时液体温度/ 燃料的热值/(J/kg) 1 15 35 2.4 106 2 15 25 根据表中数据计算:燃料2的热值是(假设燃料放出的热量均被液体完全吸收)。 5.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)该实验装置要(选填“自上而下”或“自下而上”)安装,安装铁圈A时酒精灯(选填“需要”或“不需要”)点燃,图中还需要的测量工具是天平和; (2)比较不同燃料的热值,应选择两图进行实验,实验时通过观察比较两种燃料的热值大小(选填“加热时间”或“液体升高的温度”);选择合适装置加热一段时间后,当燃料分别燃尽时(不计热量损失),记下了各个时刻烧杯中液体温度,绘制了温度-时间图像(如图丁),则可初步判断燃料1与燃料2热值之比为; (3)比较不同物质的比热容,应选择两图进行实验,并通过观察反映物体吸热的多少(选填“加热时间”或“液体升高的温度”)。 6.【跨学科实践 制作简易热机模型】某小组的同学们在项目化学习过程中,制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水,塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯,当导气管出气口有蒸气喷出时,叶片就转动起来。 (1)充当能量传递和转化的工作物质是; (2)将转化为机械能通过小风车装置实现。 (3)某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素,请你为他们拟写一条注意事项。 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 《第14章内能的利用实验专练-2026-2027学年物理九年级全一册人教版(2024)》参考答案 1.(1)B (2)C (3)B (4)是 【详解】(1)本实验的研究对象是小车,物体动能是指小车撞击木块前的动能,通过木块被撞击后滑行的距离来反映小车撞击木块前的动能大小。故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。 (2)A.降低小车开始在斜面上的高度,则小车到达水平面的速度减小,从而减小小车撞击木块前的动能,可以使得木块被撞击后滑行的距离减小,故A不符合题意; B.在木板上铺上一块毛巾,水平面的粗糙程度增大,则木块受到的摩擦力增大,被撞击后滑行的距离减小,故B不符合题意; C.增大小车的质量,小车撞击木块前的动能增大,则木块被撞击后滑行的距离增大,故C符合题意; D.在木块上放两个钩码,木块对水平面的压力增大,则木块受到的摩擦力增大,被撞击后滑行的距离减小,故D不符合题意。 故选C。 (3)A.若小车放置的初始位置比图示的低,则小车到达水平面的速度变小,小车撞击木块前的动能变小,木块被撞击后滑行的距离应变小,即,故A不符合题意; B.若木块未放回初始位置就进行实验,则会导致第二次实验时木块被撞击后滑行的距离变大,即,故B符合题意。 故选B。 (4)每次实验中小车最后都停在了水平木板上,整个过程中能量是守恒的,始终遵循能量守恒定律。 2.(1)墨水在热水中扩散得较快 (2)二氧化氮的密度比空气大,如果把二氧化氮气体放到上方的话,由于自身密度大的缘故,二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去,不能说明分子在不停地做无规则运动 (3) 分子在不停地做无规则运动 固 (4)间隙 (5) 压缩 E 【详解】(1)热水和冷水的温度不同,墨水在热水中扩散快,说明温度越高,分子的无规则运动越剧烈。 (2)二氧化氮的密度大于空气的密度,如果把二氧化氮气体放到上方的话,由于自身密度大的缘故,二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去,就不能说明分子在不停地做无规则运动,因此要把密度小的空气瓶子放到上方,把装二氧化氮的瓶子放在下方。 (3)改正B实验后,抽去玻璃板,很快可以看到下方瓶内红棕色逐渐变浅,上方瓶子由无色变成红棕色,最终两个瓶子颜色变得均匀一致;实验A中,可以看到墨水在水中逐渐散开,且在热水中扩散得快,在冷水中扩散得慢;实验C中,将光滑的铅板和金板紧压在一起,扩散现象不明显(几年后会发现互相渗入)。综合三个实验可得结论:扩散现象说明分子在不停地做无规则运动,固态的扩散现象最不明显。 (4)水和酒精混合后总体积变小,说明分子之间存在间隙,水分子和酒精分子互相进入对方的空隙。 (5)图B中,两气门均关闭,活塞向上运动,活塞的机械能转化为气缸内气体的内能,属于压缩冲程。 图E中,向下压活塞,活塞对筒内空气做功,机械能转化为内能,和汽油机压缩冲程的原理相同。 3.(1)做功 (2)压缩 (3)B (4)活塞与筒壁摩擦也会产生热量,实验中两种影响因素同时存在,没有排除摩擦生热对结果的影响 (5)不将打气筒连接篮球,保持相同时间内活塞往复运动次数和原实验相同,测量两个测温点的温度,探究摩擦对温度的影响 【详解】(1)改变内能的方式分为做功和热传递,给篮球打气时,活塞压缩气体做功,机械能转化为气体内能,因此是通过做功的方式增大内能。 (2)四冲程内燃机的压缩冲程中,活塞压缩气缸内气体,将机械能转化为内能,和打气过程中活塞向下压缩气体的能量转化相同,因此对应压缩冲程。 (3)实验数据显示打气筒下部(压缩气体的位置)温度远高于上部,若仅为摩擦生热,上下温度应该接近,说明发热的主要原因是压缩气体做功,因此猜想B正确。 (4)实验过程中活塞运动始终存在和筒壁的摩擦,摩擦本身也会生热,两种生热因素同时存在,实验没有排除摩擦的影响,因此结论不严谨。 (5)探究猜想A(摩擦生热)需要排除压缩气体做功的干扰,因此改进思路为:控制活塞运动的次数、时间和原实验一致,去掉压缩气体做功的过程,仅保留活塞和筒壁的摩擦,测量温度即可验证猜想A。 4. 甲、乙 【详解】比较燃料的热值,应燃烧质量相同的两种燃料,比较它们燃烧时放出热量的多少,而热量的多少是通过比较吸热物体升高的温度来体现的,要求吸热物体的质量与种类必须相同,所以应该选择甲、乙两图; 由表格数据可知,燃烧相同质量的燃料,燃料1放出的热量使得液体升温,燃料2放出的热量使得液体升温,即燃料1放出的热量是燃料2的2倍,根据,质量相同时,热值和放出的热量成正比,所以燃料1的热值是燃料2的2倍,所以燃料2的热值 5.(1) 自下而上 需要 秒表 (2) 甲乙 液体升高的温度 6∶7 (3) 甲丙 加热时间 【详解】(1)实验时,为了保证使用酒精灯的外焰加热,同时让温度计玻璃泡完全浸没在液体中且不触碰容器底和容器壁,需要自下而上依次组装装置; 安装固定铁圈A的高度时,需要点燃酒精灯,才能准确确定外焰的位置,保证后续加热效率最高; 探究不同物质吸热能力,实验过程中需要测量液体的质量和加热时间,因此需要的测量工具是秒表和天平。 (2)要比较不同燃料的热值,需要控制被加热的液体种类、质量完全相同,仅燃料种类不同,因此选择甲、乙两组装置; 实验中液体吸收燃料燃烧放出的热量升温,不计热量损失时,液体升高的温度越大,说明对应燃料完全燃烧放出的热量越多,因此通过观察液体升高的温度比较两种燃料的热值大小; 根据图丁温度-时间图像,可得出燃料1与燃料2热值之比为 (3)比较不同物质的比热容,应该控制被加热液体的初温、质量相同,燃烧的燃料相同,改变液体的种类,因此应选择甲、丙两图进行实验; 甲丙两图中加热器相同,根据转换法,通过加热时间反映物体吸热的多少,加热时间越长,表示吸收热量越多。 6.(1)水蒸气 (2)内能 (3)加热过程中不要用手触摸易拉罐,以免烫伤 【详解】(1)汽轮机模型工作过程,首先酒精灯燃烧,将酒精的化学能转化为内能,使水的温度升高,产生大量水蒸气。然后,水蒸气从笔的尖端喷出,推动扇叶转动,将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。充当能量传递和转化的工作物质是水蒸气。 (2)汽轮机模型工作过程,首先酒精灯燃烧,将酒精的化学能转化为内能,使水的温度升高,产生大量水蒸气。然后,水蒸气从笔的尖端喷出,推动扇叶转动,将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 (3)实验过程中使用了酒精灯,且易拉罐中装有热水和蒸汽,存在烫伤或火灾等风险。因此可提出的注意事项如实验时要远离易燃物,防止酒精灯点燃易燃物引发火灾,或加热过程中不要用手触摸易拉罐,以免烫伤等。 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 $