实验探究专练：内能及其利用-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

实验探究专练：内能及其利用-2026-2027学年物理九年级全一册人教版（2024） 1．为了探究“不同物质的吸热能力”，在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B并且用相同的装置加热，如图甲所示。 (1)实验中，可以通过比较____________（选填“升高的温度”或“加热时间”）来反映两种液体吸收热量的多少。 (2)根据实验测得的数据分别描绘出了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图乙所示，冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体____________（选填“A”或“B”）作为供暖物质，其效果更佳。 2．为了研究不同物质的吸热能力，小明利用规格相同的电加热器给A和B液体加热，如图1所示。图2是他利用实验得到的数据绘制出两种液体温度随加热时间的变化图像。 (1)实验中应量取________相同的两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同规格的电加热器加热A和B两种液体。 (2)实验是通过________（选填“加热时间”或“升高的温度”）比较物质吸收热量的多少。 (3)分析图像可知，________（选填“A”或“B”）比较适合做冷却剂。 3．某项目式学习小组探究海陆风的成因。 【任务一】探究水和沙子吸热升温的现象 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 温度/℃ 水 20 21 22 23 24 25 26 27 28 沙子 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (1)如图甲，在两箱子中分别装入____________相等、初温相同的水和沙子，用相同规格的两个白炽灯模拟太阳对水和沙子加热，每隔1分钟记录两数显温度计示数，如表所示。 (2)请根据表中数据，分析可得测得沙子比热容为_______________J/（kg·℃）。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]。 【任务二】模拟海边的风向 (3)如图乙，取下箱子封口盖，在侧面分别开一小孔后，接上一个两端开口的透明细管AB，将一支点燃的香放在烟管中，一段时间后，观察到白烟将会从____________（选填“A”或“B”）管口冒出，模拟风向。 (4)与“用白烟的流向模拟风向”所用方法相同的是____________（填选项前字母）。 A．用悬挂的乒乓球靠近正在发声的音叉来说明声音产生的条件 B．用光线来描述光的传播路径 C．用两个大小相同的蜡烛比较像和物的大小 4．如图甲为一款量热器，图乙是它的结构简图，量热器的设计原理基于绝热热量法，这意味着它在测量过程中尽量减少热量与外界的交换，以确保测量的准确性。量热器常用于测量物质的比热容、酸碱的中和热、燃料的燃烧热等。 学了比热容知识后，小明同学想测量某种未知金属的比热容，老师建议他使用量热器进行测量。 测量过程是： a：在内筒A中放入一定量的冷水，再将A放到支架C上，一起放入外筒B中； b：待测金属加热到一定温度后，迅速放入A筒中的冷水中，盖好上面的盖子，用搅拌器进行搅拌，并静置一段时间，使水和待测金属热平衡（末温相同）； c：前后经过一些测量，即可求出这种物质的比热容。 水的质量/g 水的初温/℃ 未知金属质量/g 未知金属初温/℃ 水和未知金属的末温/℃ 未知金属比热容/J/（kg•℃） 100 25 200 85 35 ____________ (1)为了完成实验，小明找来了天平，还有另一种测量器材____________完成了比热容测量。 (2)若不计热量损失，这种材料的比热容为____________J/（kg•℃）。 (3)考虑热量散失所测比热容比实际比热容____________（选填“偏大”或“偏小”）。 (4)实验结束后，小明对量热器的各部分选材进行了分析，请你帮他补充完整。内筒A应用质量小比热容较____________（选填“大”或“小”）的材料；支架C和外筒B应选用的材质应为____________（选填“热的良导体”或“热的不良导体”）。 【拓展】 (5)若要测量另一种材料的比热容，其比热容大小在—之间，水的质量和初温以及未知材料的质量均和上述实验相同，则在一标准大气压下，若不计热量损失，这种材料的初温最高不得超过____________℃。 5．在探究“不同物质吸热能力”的实验中，小致同学利用规格相同的电加热器给水和煤油加热。 (1)如图甲所示，在烧杯中加入两种液体时，要控制它们的初温和____________相同；实验中通过__________________来比较两种液体吸收热量的多少。 (2)在0~3min时间内煤油的内能不断______，这是通过______方式改变内能的，在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持______。 (3)根据实验数据，绘制出如图乙所示的图像，根据图像可知，煤油的比热容是______J/(kg·℃)。 (4)小致同学在图乙中标出了a点，则a点的纵坐标为____________℃。 6．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，棉花被点燃。如图乙所示，大口玻璃瓶内装有一些水，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，当瓶塞跳起时，瓶口周围冒“白气”。 (1)甲乙两实验共同说明_______________可以改变内能。 (2)如图丙所示B是一个被销钉K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，试根据甲乙实验的结论分析，当把销钉K拔出后温度计的示数___________（填“变大”“变小” 或“不变”），你是根据实验___________（填“甲”或“乙”）的结论做出判断的。 (3)图丁显示的是___________冲程。 7．如图所示，为比较a、b两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。 物理量 测量值 容器中水的质量 100 容器中水的初温 25 容器中水的末温 40 燃烧前燃料1的质量 10 燃烧后燃料1的质量 (1)安装实验装置时，应按照______（填“由下而上”或“由上而下”）的顺序； (2)比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验中通过“温度计升高的示数”来反映燃料燃烧完放出热量的多少，采用的实验方法是______； (3)比较不同物质的比热容，应选择______两图进行实验； (4)某实验小组利用如图甲所示的实验装置粗略测出了燃料1的热值q，若烧杯内所用液体a是水； a。观察实验装置可知，实验小组同学是通过测量______间接测量燃料1燃烧放出的热量； b。要完成本实验，除了图中的实验器材，还需要的测量工具是______（选填“天平”或“停表”）； c。某次实验测得的数据如表，则粗略测得燃料1的热值______； d。利用以上实验方法计算出的燃料热值将比真实值______（选填“偏大”或“偏小”），原因可能是：______（写出一条原因即可）。 8．在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小聪经历了如下的实践过程，我们一同体会一下吧！ (1)小聪用“冰露”塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。序号______的过程中能量转化与热机做功冲程相似。 (2)虽然上面的实验不能获取持续的动力，但小聪在实验中获取了灵感，设计了一款能够持续工作的简易“蒸汽船”模型。 ①他将盛有一定量水的耐高温的高硼硅玻璃瓶安装在“船体”上，将一只两端开口的塑料管穿过橡胶盖插入瓶中，注意塑料管在瓶内开口端______（选填“要”或“不要”）插入瓶内水中。他设想用蜡烛对瓶底部加热，一段时间后细管就会向左喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向______行驶。此设计装置中的工作物质是______。 ②制作完成后，在“试航”的过程中，从管中缓慢吐出的气体并不能驱动小船，于是小聪只更换了一只向外喷气的细管，就解决了问题。那只形状合适的细管应是图Ⅲ中的______。 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 《实验探究专练：内能及其利用-2026-2027学年物理九年级全一册人教版（2024）》参考答案 1．(1)加热时间 (2)A 【详解】（1）实验使用完全相同的加热装置，相同时间内两种液体吸收的热量相等，因此可以通过加热时间的长短，直观反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。 （2）暖手袋的供暖物质需要在降低相同温度时放出更多热量，要求物质的比热容更大、吸热能力更强。从温度-时间图像可知，质量相同的A、B液体加热时间相同时，吸收热量相同，A的温度升高得更慢，说明A的比热容更大，作为暖手袋的供暖物质效果更佳。 2．(1)质量 (2)加热时间 (3)B 【详解】（1）要比较不同物质的吸热能力，根据控制变量法，实验中只改变物质的种类，要控制不同物质的质量相同，所以实验中应量取质量相同的两种液体，分别倒入相同的烧杯中。 （2）使用相同规格电加热器，相同时间放出热量相同，液体吸收热量相同，加热时间越长液体吸收的热量越多，所以通过比较加热时间可以比较两种液体吸收热量的多少。 （3）由图2可知，加热相同的时间即吸收热量相同时，B的温度升高得慢，故B的吸热能力更强，则B比较适合做冷却剂。 3．(1)质量 (2) (3)B (4)A 【详解】（1）比较水和沙子的吸热升温情况时，应采用控制变量法，使水和沙子的质量相等、初温相同。 （2）根据表格中的数据，在加热时间相同（即吸收的热量相同）的情况下，水和沙子升高的温度不同。在加热8min时，水吸收的热量和沙子吸收的热量相同，水升高的温度 沙子升高的温度 由，则 可得沙子的比热容 （3）沙子升温快，其上方空气受热膨胀后密度变小，B侧上方气压较低；水上方空气温度较低、密度较大，A侧上方气压较高，空气从A侧经细管流向B侧，因此白烟随气流从B管口冒出。 （4）用白烟的流向模拟风向”所用方法是转换法，将不可直接观察的风向转换为可直接观察的白烟流向。‌ A．用悬挂的乒乓球靠近正在发声的音叉来说明声音产生的条件，是转换法，把音叉的微小振动转换为乒乓球的明显摆动，与题干所用方法相同，故A符合题意； B．‌用光线来描述光的传播路径是模型法，与题干所用方法不同。故B不符合题意； C．用两个大小相同的蜡烛比较像和物的大小是等效替代法，与题干所用方法不同。故C不符合题意。 故选A。 4．(1)温度计 (2) (3)偏小 (4) 小 热的不良导体 (5)415 【详解】（1）实验中需要测量水和金属的初温、末温，天平已经用来测量质量，因此还需要的测量器材是温度计。 （2）不计热量损失时，金属放出的热量等于水吸收的热量，即。 水的质量 温度变化 则水吸收的热量 金属质量 金属的温度变化 由得： （3）如果存在热量散失，金属实际放出的热量会大于水吸收的热量，但计算时仍用偏小的水吸收的热量当作金属全部放出的热量，代入公式计算时，分母（金属质量、金属温度变化）是准确值，分子偏小，因此测得的比热容比实际值偏小。 （4）内筒A如果质量小、比热容小，那么它自身吸收的热量就少，可以减少实验误差；支架C和外筒B需要尽量阻断内外的热传递，减少热量和外界的交换，因此要选用热的不良导体。 （5）一标准大气压下水的沸点为，水的初温为，水的末温最高只能达到，此时水的温度变化为，吸收的热量达到最大值。 要让金属初温最高，需要选比热容最大的待测材料（）； 水最多吸收的热量 金属放出的热量等于该值，由，代入数据： 解得，若初温超过该值，水会沸腾温度不再升高，无法通过温度差完成比热容测量。 5．(1) 质量 加热时间 (2) 变大 热传递 不变 (3)/2100 (4)26 【详解】（1）探究不同物质吸热能力时，需使用控制变量法，保证两种液体的初温和质量完全相同； 实验用规格相同的电加热器，相同时间内放出的热量相等，因此可以通过加热时间的长短，间接反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。 （2）在0~3min时间内煤油吸热，温度升高，内能不断变大，这是通过热传递方式改变内能的。 根据能量守恒定律可知，能量的转化或转移过程中，能的总量保持不变。 （3）由图乙可知，加热时间为5min时，水和煤油吸收相同的热量，煤油升高温度为 水升高温度为 根据可得， 水和煤油的质量相等，则煤油的比热容为 （4）当水加热5min，水升高的温度为，由可知，相同质量的同种液体吸热多少（即加热时间）与温度变化成正比关系，由于a点对应的横坐标为4min，则水升高的温度为 所以a点时水温度为 6．(1)做功 (2) 变小 乙 (3)做功 【详解】（1）甲实验中，下压活塞是对筒内气体做功，气体内能增大、温度升高点燃棉花；乙实验中，瓶内气体推动瓶塞跳起，气体对外做功，内能减小、温度降低形成白气，两个实验共同说明做功可以改变物体的内能。 （2）拔出销钉后，气缸内的压缩空气会推动活塞向外运动，气体对外做功，自身内能减小、温度降低，因此温度计示数变小；这个过程和乙实验中“气体对外做功，内能减小、温度降低”的规律完全一致，所以是根据乙实验的结论判断的。 （3）图丁中汽油机的进气门和排气门都处于关闭状态，火花塞点火，活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程。 7．(1)由下而上 (2) 甲、乙 转换法 (3)甲、丙 (4) 水升高的温度 天平 偏小 燃料燃烧放出的热量没有被水完全吸收 【详解】（1）实验装置安装时需先调整酒精灯外焰的高度，确保用外焰加热，再固定烧杯位置，最后悬挂温度计，因此按照由下而上的顺序组装。 （2）为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，应选择甲、乙两图进行实验。 实验中让液体的质量相同，通过温度计的示数的增加量反映被加热液体的吸热多少，从而反映燃料燃烧放热的多少，最终比较不同燃料热值的大小，这用到了转换法。 （3）为了比较两种液体的比热容，需要用相同的燃料，加热质量相同的不同液体，应选择甲、丙两图进行实验。 （4）根据转换法的思路，燃料放热无法直接测量，实验中通过测量水升高的温度，计算得到水吸收的热量，间接得到燃料燃烧放出的热量。要完成本实验，需要测量水的温度、水的质量，因此还需要的测量工具是天平。 水吸收的热量 实际燃烧的燃料质量 忽略热量损失时，因此热值 实验过程中燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此，故计算出的热值比真实值小。 8．(1)③ (2) 不要 右 水蒸气 A 【详解】（1）热机做功冲程中，能量转化为：内能转化为机械能，在步骤②扭转瓶身：对瓶内气体做功，机械能转化为内能，对应热机压缩冲程；在步骤③瓶盖冲出：瓶内高压水蒸气推动瓶盖飞出，内能对外做功，内能转化为机械能，和热机做功冲程能量转化一致。 （2）塑料管只需导出水蒸气，若管口浸入水中，喷出的是液态水，无法喷出蒸汽，因此管口必须处于水面上方；力的作用是相互的，蒸汽向左喷出，瓶子（船体）会受到向右的反作用力，小船向右行驶；装置依靠水吸热汽化为水蒸气，利用水蒸气的内能做功，工作物质为水蒸气；想要获得足够推力，需要细管瓶口窄、喷出气流速度大。A中管子上细下粗，瓶口收窄，气流经过小口加速，蒸汽高速喷出，反作用力更大，可以驱动小船；B中管子上粗下细，气体经过大瓶口，喷气速度变慢，推力不足。 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 $