第十二章 机械能和内能（举一反三·单元自测）物理新教材苏科版九年级上册

第十二章《机械能和内能》单元自测 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：苏科版2024： 九年级上册第12章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图消毒机器人已投入抗击疫情，机器人匀速向前行驶并喷洒消毒液，此过程机器人的动能（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．无法确定 【答案】B 【详解】解：消毒机器人在平直公路上匀速洒消毒液的过程中，速度不变，质量减小，所以它的动能变小。 2．如图是飞行器绕地球运行的轨道示意图，若飞行器沿椭圆轨道运行的过程中机械能保持不变，则它从远地点向近地点运行的过程中（　　） A．重力势能增加、动能减小 B．重力势能减小、动能增加 C．重力势能减少、动能不变 D．重力势能不变、动能不变 【答案】B 【详解】解：飞行器从远地点向近地点运行的过程中，高度减小，重力势能减小，由题知飞行器的机械能保持不变（即机械能守恒），所以动能增加。 3．关于机械能之间的相互转化，正确的说法是（　　） A．弯弓射箭时，动能转化成弹性势能 B．蹦床运动员，空中下落时是弹性势能转化成动能 C．滚摆下降时，越滚越快，是动能转化成重力势能 D．向上抛出的石块，空中上升时是动能转化成重力势能 【答案】D 【详解】解： A、弯弓射箭时，弯弓具有弹性势能，弹性势能转化为箭的动能，故A错误； B、蹦床运动员，空中下落时，质量不变，高度变小，重力势能变小，蹦床的性变程度变大，弹性势能变大，是重力势能转化成弹性势能，故B错误； C、滚摆下降时，质量不变，高度变小，重力势能变小，越滚越快，速度变大，动能变大，是重力势能转化成动能，故C错误； D、向上抛出的石块，空中上升时是质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，动能转化成重力势能，故D正确。 4．关于内能，下列说法中正确的是（　　） A．温度低于0℃的物体不具有内能 B．物体具有内能，也可以同时具有机械能 C．具有机械能的物体不一定具有内能 D．物体内能增加，一定是从外界吸收了热量 【答案】B 【详解】解：A、说法错误，物体的温度越低，内能越小，但0℃的物体也是具有内能的。 B、说法正确，内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和。机械能是指物体由于机械运动而具有的能，两者可以同时具有； C、说法错误，内能是一切物体都具有的，具有机械能的物体一定具有内能； D、说法错误，物体的内能增大，可能是吸收了热量，也可能是其它物体对其做了功。 5．第24届冬奥会将于2022年2月在中国举行．高山滑雪项目是冬奥会的比赛项目之一，若某运动员在该项目测试赛过程中运动的轨迹（a→b→c→d→e）如图所示，不计空气阻力，则下列说法中错误的是（　　） A．运动员从a点下滑到b点过程中，动能增加 B．运动员从b点运动到c点过程中，重力势能增加 C．运动员在c点的机械能等于d点的机械能 D．运动员在a点的重力势能等于c点的重力势能 【答案】D 【详解】解： A、从a点下滑到b点过程中，质量不变，速度增大，动能增大，故A正确； B、从b点运动到c点过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大，故B正确； C、从c点下落到d点过程中，运动员处于腾空状态，在不计空气阻力的情况下，机械能保持不变，故C正确； D、a、c两点高度不同，重力势能不同，故D不正确； 6．下列事例中，利用热传递改变内能的是（　　） A．冬天搓手取暖 B．压缩空气内能增大 C．烧水时水温升高 D．下滑时臀部发热 【答案】C 【详解】解： A、冬天搓手取暖，克服手与手间摩擦做功，使手的内能增加，温度升高，属于做功改变物体的内能，不符合题意； B、压缩空气点火，压缩空气做功，使空气的内能增加、温度升高，属于做功改变物体的内能，不符合题意。 C、烧水时水温升高，水从火吸收热量、温度升高，属于热传递改变物体的内能，符合题意； D、从滑梯上滑下时克服摩擦做功，使臀部内能增加、温度升高，属于做功改变物体的内能，不符合题意。 7．一盏酒精灯在一直燃烧，酒精越来越少的过程中，关于剩余酒精说法正确的有（　　） A．比热容和热值均在减小 B．比热容和热值都不变 C．比热容逐渐减小，热值不变 D．比热容不变，热值逐渐减小 【答案】B 【详解】解：比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量等因素无关； 热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与物质的质量等因素无关； 故酒精越来越少的过程中，剩余的酒精的比热容和热值均不变，故B正确。 8．关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．0℃物体内能为零 B．物体内能增大，一定吸收了热量 C．物体的温度越低，它所含的热量就越少 D．内能相同的两个物体之间可能发生热传递 【答案】D 【详解】解：A、因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，0℃的物体也具有内能，故A错误； B、改变内能的方法有两个：做功和热传递；物体内能增大，可能吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故B错误； C、热量是过程量，描述它的术语只能用“吸收”和“放出”，不能用“含有”，故C错误； D、发生热传递的条件是有温度差，内能相同的两个物体，温度不一定相同，故内能相同的两个物体之间也可能发生热传递，故D正确。 9．甲、乙两个实心铜球吸热后，温度分别升高了、，已知甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，则（　　） A．一定大于 B．一定等于 C．可能等于 D．一定小于 【答案】C 【详解】甲、乙均是实心铜球，比热容c相同，甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，由可知，的数值关系不确定，所以与的大小关系不确定，可能大于、可能相等、可能小于，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．如图是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（　　） A．t1～t2时间内物质a的温度不变，内能不变 B．b的比热容大于c的比热容 C．温度从T1升高到T2时，a物质吸收的热量比b多 D．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量 【答案】D 【详解】解： 由图象知： A、t1～t2时间内物质a的温度虽然不变，但继续吸收热量，所以其内能增加，故A错误； B、用相同的加热装置对b、c两种物质加热时，0﹣t1时间内两种物质吸收的热量相同，c物质升高的温度较小，但由于不知道b、c质量的大小，不能判断出b、c比热容的大小，故B错误； C、温度从T1升高到T2时，a物质的加热时间比b物质短，所以a物质吸收的热量比b少，故C错误； D、如果a、b是同种物质，比热容相同，升高相同的温度时，b的加热时间长，b吸收的热量多，根据Q＝cmΔt知，b的质量大于a的质量，故D正确。 11．如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＞t乙＞t丙，则下列说法正确的是（　　） A．燃料b放出热量最多 B．液体2吸收的热量最少 C．燃料a的热值比燃料b的大 D．液体1的比热容比液体2的大 【答案】C 【详解】解： （1）为了比较燃料的热值大小，要用不同的燃料，加热同种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出液体吸热多少和燃料燃烧放热多少，进而判断热值大小，则应选择甲乙两图进行实验； 由题意知甲、乙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t乙，则△t甲＞△t乙， 由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相同，由公式Q＝cm△t可知，吸收的热量Q甲＞Q乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Qa＞Qb，且燃料的质量相同，由Q放＝mq可知qa＞qb，即燃料a的热值比燃料b的大，故A错误，C正确； （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出升高温度的关系，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验； 甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量均相同，则燃料完全燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则液体吸收的热量Q甲＝Q丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 所以综合前面解答可知，乙图中液体1吸收的热量最少，故B错误； 甲、丙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t丙，则△t甲＞△t丙，即△t1＞△t2， 因为Q甲＝Q丙，液体质量m相等，升高的温度△t1＞△t2， 所以由c＝可知c1＜c2，即液体1的比热容比液体2的小，故D错误。 故选：C。 12．如图甲实心球向上运动，落回地面的过程中先后经过M、S两点。实心球在这两点的动能和重力势能如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．实心球上升过程中动能增大，重力势能减小 B．实心球在运动过程中机械能不守恒 C．M点离地高度比在S点的低 D．M点到S点过程中实心球动能保持不变 【答案】B 【详解】解：A、实心球上升过程中质量不变、速度减小、高度增加，动能减小，重力势能增大，故A错误； B、从图乙可以看出，实心球在M点的重力势能+动能＞实心球在S点的重力势能+动能，可知实心球在运动过程中机械能不守恒，故B正确； C、从图乙可以看出，实心球在M点的重力势能比在S点的大，所以M点离地高度比在S点的高，故C错误； D、M点的重力势能比在S点的大，由于机械能为动能和势能的和，机械能逐渐变小，所以M点到S点过程中实心球动能发生了改变，故D错误。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共11小题，每空1分，共37分） 13．体育课上，小明抛出甲篮球，运动轨迹如图所示；小华在相同高度以相同的速度竖直向上抛出质量相同的乙篮球。不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲篮球的重力势能 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”，下同）乙篮球的重力势能；当篮球下落至同一高度时，甲篮球的动能 　 　乙篮球的动能，甲篮球的机械能 　 　乙篮球的机械能。 【答案】小于；等于；等于。 【详解】解：不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲乙的机械能相等，由于乙篮球在最高点的动能为0，甲篮球在最高点有水平速度，动能不为0，即乙的动能小于甲，所以甲篮球的重力势能小于乙篮球的重力势能。 不考虑空气阻力，当篮球下落至同一高度时，两个篮球的机械能相等，重力势能相等，所以甲篮球的动能等于乙篮球的动能。 14．如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外　 　 ，燃气的　 　能转化为盒盖的　 　 能，这与四冲程汽油机的　 冲程的能量转化相同。 【答案】做功；内；机械；做功。 【详解】解：当按动电火花发生器的按钮时，酒精燃烧后的燃气对盒盖做功，将燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的内能减小； 四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。 15．如图所示是汽油机的 　 　冲程，该冲程内能转化成 　 　，汽油机的转速为3000r/min，则1min内汽油机对外做功 　 　次。 【答案】做功；机械能；1500。 【详解】解：（1）观察图可知，此时两个气门都关闭，活塞由上向下运动，气缸内气体膨胀，故该冲程是做功冲程，该过程将内能转化为机械能； （2）汽油机转速为3000r/min，说明每分钟飞轮转过3000转，完成＝1500个工作循环，对外做功1500次。 故答案为：做功；机械能；1500。 16．某插秧机使用的是四冲程汽油机，如图是汽油机的 　 　冲程，如果该汽油机飞轮的转速是3600r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　 　次；某次插秧机消耗汽油0.21kg，若这些汽油完全燃烧，被46kg、初温为10℃的水全部吸收，则水温升高到 　 　℃。（q汽油＝4.6×107J/kg、c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 【答案】做功；30；57.9。 【详解】解：（1）从图中可以看出，两气门关闭和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程； 汽油机完成一个工作循环，经历四个冲程，飞轮转动两周，燃气对外做功一次。 飞轮的转速是3600r/min即60r/s，所以汽油机每秒钟对外做功30次； （3）汽油完全燃烧放出的热量是： Q放＝m油q汽油＝0.21kg×4.6×107J/kg＝9.66×106J； 由题意知水吸收的热量：Q吸＝Q放＝9.66×106J； 由Q吸＝cmΔt得水温升高： Δt＝＝≈47.9℃； 升高到的温度：t＝Δt+t0＝47.9℃+10℃＝57.9℃。 故答案为：做功；30；57.9。 17．在水平地面上铺一张白纸，将皮球的表面涂黑，使其分别从不同高度自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，这一过程可探究重力势能与 　 　的关系，其中圆斑 　 　（选填“A”或“B”）是皮球从较高处下落形成的。若皮球下落后，不再拍打皮球，皮球上升的高度会越来越小，这一过程中将 　 　能转化为 　 　能。 【答案】高度；B；机械；内。 【详解】解：同一皮球分别从不同高度处自由下落，皮球质量相同，下落高度不同，目的是探究重力势能大小与高度的关系；由图可知，黑色圆斑B较大，说明B球的形变大，原因是该球从较高处下落，原来球的重力势能较大，皮球与地面接触时，转化为的弹性势能大，球的形变大。 皮球上升时，克服空气的阻力做功，机械能转化为内能，机械能减小，所以皮球上升的高度会越来越小。 18．如图，轻质弹簧顶端固定，另一端连接一个大小不计的重物。用手抓住重物向下拉伸弹簧到a，松手后弹簧拉重物上升依次经过点b、c到最高点d，其中点c是弹簧不挂重物静止时的位置，b是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到点d过程中，在 　 重力势能最大，在 　 　点动能最大，在 　 　点机械能最大。（不计空气阻力） 【答案】d；b；c。 【详解】解： 重物从a运动到d的过程中，质量不变，在d点时高度最大，重力势能最大； c是弹簧不挂重物静止时的位置，即c是弹簧处于原长的位置；b是重物连接在弹簧下端静止时的位置，此时重物受到的拉力和重力相等； 从a运动到b的过程中，重物受到向下的重力和向上的弹力，弹力大于重力，合力竖直向上，重物向上做加速运动； b点时，弹力等于重力，合力为0，不再加速，速度达到最大，动能最大； 从b运动到c的过程中，弹力小于重力，合力向下，此时重物做减速运动； 不计空气阻力，由于重物和弹簧组成的系统机械能守恒，c点时，弹力为零，弹性势能为0，重物的机械能最大。 从c点到d的过程中，弹力和重力都向下，合力向下，重物继续做减速运动；d点时，重物的速度为0。 19．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。汽油机的压缩冲程是将 　 　能转化为 　 　能，与压缩冲程原理相同的是图 　 　所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是图 　 　。若某机动车转速表上显示发动机转速为2400转/min，则1s内发动机做功 　 　次。 【答案】机械；内；乙；丙；20。 【详解】解：（1）甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能；丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程；与此原理相同的是乙图所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是丙图； （2）若该汽油机飞轮转速为2400r/min，飞轮转速为40r/s；则该汽油机每秒完成80个冲程，每秒对外做功20次。 20．搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空。 （1）长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭，火箭使用的燃料是液态氢，这是利用液态氢 　 　的特点。若完全燃烧0.5kg的氢燃料，可放出热量 　 　J，若这些热量有84%被质量为1×103kg的水吸收，水的温度能够上升 　 　℃。【q氢＝1.4×108J/kg、c水＝4.2×103J/（kg•℃）】。 （2）神舟十二号载人飞船返回舱载着三名航天员返回地球，返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，通过 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能。返回舱减速降落的过程中，重力势能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】（1）热值大；7×107；14；（2）做功；变小。 【详解】解： （1）火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了液态氢燃料的热值大的特点； 0.5kg氢完全燃烧释放出的热量： Q放＝m氢q氢＝0.5kg×1.4×108J/kg＝7×107J； 根据η＝知，水吸收的热量： Q吸＝ηQ放＝84%×7×107J＝5.88×107J， 由Q吸＝cmΔt得加热后水上升的温度： Δt＝＝＝14℃。 （2）火箭高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，这是以做功的方式改变火箭的内能； 返回舱减速降落的过程中，其质量不变，高度减小，所以重力势能变小。 21．如图所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆上面．现将小球提到A处后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示．则小球从开始下落到最后静止的过程中，　 　（选填“0”、“t1”、“t2”、“t3”或“t4”下同）时刻的机械能最大，　 　时刻的动能最大． 【答案】0；t1。 【详解】解：A、在0～t3过程中，小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡是t1时刻，即加速度减为零时，速度达到最大，t2、t3三个时刻，由于能量的损失，总的机械能在减小，所以，开始的0时刻机械能最大； 在t1、t2、t3三个时刻，由于能量的损失，t1时刻的速度最大，所以小球的动能在t1时刻最大。 故答案为：0；t1。 22．生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量 　 J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 　 　kW•h，放出热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将 　 　kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】2.4×1012；2×105；3×106。 【详解】解：生活垃圾的质量为：m＝800t＝8×105kg，生活垃圾的热值为：q＝3×106J/kg， 燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝8×105kg×3×106J/kg＝2.4×1012J； 放出热量的30%用来发电，则电能为：W电＝ηQ放＝30%×2.4×1012J＝7.2×1011J＝2×105kW•h； 水吸收的热量为：Q吸＝η′Q放＝42%×2.4×1012J＝1.008×1012J， 由Q吸＝cmΔt得，水的质量为：m水＝＝＝3×106kg； 23．如图是冰的熔化图象，冰在熔化过程中内能 　 　（增大/减小/不变），假设整个过程中单位时间内吸收的热量恒定，冰的质量为100g，则冰熔化过程中吸收的热量为 　 J。 【答案】增大；4.2×103。 【详解】解：（1）冰在熔化时吸收热量、内能增大，但温度不变； （2）冰熔化时间为：t＝15min﹣5min＝10min； 冰化水，状态变化、质量不变，m水＝m冰＝100g＝0.1kg， 从15min到20min，水吸收的热量： Q吸水＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（5℃﹣0℃）＝2.1×103J， 因为整个过程中单位时间内吸收的热量恒定，冰熔化时间等于水吸热时间的2倍， 所以冰熔化吸热： Q熔化＝2Q吸水＝2×2.1×103J＝4.2×103J。 故答案为：增大；4.2×103。 三．实验题（本题共3小题，共21分） 24．如图某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后静止。 （1）小球的动能大小是通　 　（小球所处的高度/木块移动的距离）来反映的．这种物理研究方法称　 　。 （2）分析比　 　两次实验，可得到结论：质量相同的物体，速度　 　，动能越大．若实验中木块重力1N，水平移动距离30cm，则此时重力对木块做　 　J. （3）若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材　 　。 A．质量不同的木块 B．倾斜程度不同的斜面 C．粗糙程度不同的水平面 【答案】（1）木块移动的距离；转换法；（2）甲、乙；越大；0；（3）C。 【详解】解：（1）小球的动能大小是通过木块被撞击后移动的距离大小来反映的，这属于转换法的应用； （2）探究动能大小与速度的关系时，需要控制质量相同，小球滚下的高度不同，需要对比甲、乙两次实验，根据实验可知，小球滚下的高度越高，速度越大，动能越大； 若实验中木块重力1N，水平移动距离30cm，此过程中，木块没有在重力的方向上通过距离，所以重力对木块做功0J； （3）探究阻力对物体运动的影响，需要比较钢球在不同表面上运动的距离，据此可知必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面，故C正确。 故答案为：（1）木块移动的距离；转换法；（2）甲、乙；越大；0；（3）C。 25．如图甲所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置。 （1）加热过程中，用玻璃棒搅动的目的是 　 。 （2）关于该实验的变量控制，下列做法不正确的是 　 　。 A.使用相同的酒精灯 B.使用相同的烧杯 C.使用相同的石棉网 D.烧杯中分别装入相同体积的水和煤油 （3）小明同学用正确的方法分别给质量和初温都相同的水和煤油加热，记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度T随时间t变化的图像（如图乙所示）。根据图像可知，水的比热容与煤油的比热容之比为 　 　。若使水和煤油升高相同的温度，应给 　 　（选填“水”或“煤油”，下同）加热更长的时间，这说明水和煤油中，　 　的吸热能力强。 【答案】（1）使水和煤油受热均匀；（2）D；（3）2：1；水；水。 【详解】解：（1）加热水和煤油时，要用玻璃棒不断的搅拌，这样可以使水和煤油受热均匀； （2）要“比较水和煤油吸热升温特点”就要采用控制变量法，控制热源（酒精灯火焰的大小、相同的石棉网）、承装液体的容器相同和液体质量一定，因为水和煤油的密度是不同的，体积相同时，质量是不同的，由上分析知，D错误，符合题意； （3）①由图知，相同质量的水和煤油加热相同的时间，即吸收相同的热量，煤油升高温度是水升高温度的2倍，即Δt水：Δt煤油＝1：2，根据Q＝cmΔt知在质量相同、吸收的热量相同时，升高的温度与比热容成反比，所以水的比热容与煤油的比热容之比为2：1。 26．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）比较不同燃料的热值，应选择 　 　两图进行实验，实验时要观察 　 　比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择 　 　两图进行实验，实验通过 　 　 反映物体吸热的多少。 （2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度﹣时间图像（如上图戊），由图像可看出液体a的比热容 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）液体b的比热容。 （3）若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精燃烧后放出的热量被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则酒精的热值是 　 　。这种方法测出的热值比”标准值”　 　（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。理由是 　 　 。 （4）进行比较不同燃料的热值实验过程中，某燃料还未燃尽时，烧杯内液体就沸腾了，此时小明立即在烧杯中添加了少量液体继续实验，燃料燃尽后烧杯内液体都未沸腾。这样的操作　 　 　（可行/不可行），理由是 　 　。 【答案】（1）甲、乙；温度计的示数（液体升高的温度）；甲、丙；加热时间的长短；（2）小于；（3）4.2×105J/kg；偏小；酒精未完全燃烧及热量存在散失；​（4）不可行；没有控制两杯液体的质量相同。 【详解】解：（1）比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q＝cm△t，得出不同燃料放出热量的多少，故应选择甲、乙两图进行实验， 实验验时要观察温度计的示数（液体升高的温度）比较两种燃料的热值大小； 小明比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，控制不同液体相同时间内吸热相同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，应选择甲、丙两图进行实验，根据转换法，实验通过加热时间的长短反映物体吸热的多少； （2）根据绘制出温度﹣时间图象（如图戊）知，加热相同时间，a升温高，根据比较吸热能力的方法，液体a的比热容 小于液体b的比热容； （3）50ml水的质量为：m＝ρ水V＝1×103kg/m3×50×10﹣6m3＝0.05kg； 温度计示数升高了20℃水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.05kg×20℃＝4.2×103J； 根据题意可知，Q吸＝Q放，由Q放＝qm可知， 酒精的热值为：q＝＝＝4.2×105J/kg； 实际中，由于酒精未完全燃烧及热量散失，所以算出的热值比标准值偏小； （4）实验中，燃料未燃尽，烧杯中的液体便沸腾了，于是往烧杯中添加同种液体，这样的操作不可行，因为实验中没有控制两杯液体的质量相同。 四、计算题（本题共2小题，其中27题7分，28题11分，共18分） 27．某物理兴趣小组的同学用煤炉给20kg的水加热，同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图线如图所示。若在6min内燃烧了1kg煤，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量是多少； （2）煤炉烧水时的热效率是多少。 【答案】（1）煤完全燃烧产生的热量为3×107J； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为5.04×106J； （3）煤炉烧水时的热效率为16.8%。 【详解】解：（1）煤完全燃烧产生的热量：Q放＝mq＝1kg×3×107J/kg＝3×107J； （2）由图知，经过6min时间加热，水升高的温度值：Δt＝80℃﹣20℃＝60℃， 水所吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×60℃＝5.04×106J； （3）煤炉烧水时的热效率η＝×100%＝×100%＝16.8%。 答：（1）煤完全燃烧产生的热量为3×107J； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为5.04×106J； （3）煤炉烧水时的热效率为16.8%。 28．油电混合动力汽车是一种新型节能汽车。这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提供动力的同时也给动力蓄电池组充电已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h。行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗汽油2.5kg。（汽油的热值q油＝4.6×107J/kg）求： （1）2.5kg燃油完全燃烧放出的热量； （2）该过程中汽车牵引力做的功； （3）该油电混合动力汽车内燃机的效率。 【答案】（1）1.15×108J（2）3.6×107J；（3）40%。 【详解】解：（1）燃油完全燃烧放出的热量为： Q＝mq油＝4.6×107J/kg×2.5kg＝1.15×108J； （2）因为汽车匀速直线行驶，所以牵引力与阻力是一对平衡力，F＝f＝900N； 通过的路程为：s＝vt＝80km/h×0.5h＝40km＝4×104m， 汽车行驶中牵引力所做的功为： W＝Fs＝900N×4×104m＝3.6×107J； （3）蓄电池增加的电能：W′＝1.0×108J×10%＝1.0×107J， 汽车内燃机的效率为：η＝×100%＝×100%＝40%。 答：（1）该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出1.15×108J热量； （2）该汽车行驶中牵引力做功3.6×107J； （3）该汽车内燃机的效率是40%。 10 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章《机械能和内能》单元自测 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：苏科版2024： 九年级上册第12章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图消毒机器人已投入抗击疫情，机器人匀速向前行驶并喷洒消毒液，此过程机器人的动能（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．无法确定 2．如图是飞行器绕地球运行的轨道示意图，若飞行器沿椭圆轨道运行的过程中机械能保持不变，则它从远地点向近地点运行的过程中（　　） A．重力势能增加、动能减小 B．重力势能减小、动能增加 C．重力势能减少、动能不变 D．重力势能不变、动能不变 3．关于机械能之间的相互转化，正确的说法是（　　） A．弯弓射箭时，动能转化成弹性势能 B．蹦床运动员，空中下落时是弹性势能转化成动能 C．滚摆下降时，越滚越快，是动能转化成重力势能 D．向上抛出的石块，空中上升时是动能转化成重力势能 4．关于内能，下列说法中正确的是（　　） A．温度低于0℃的物体不具有内能 B．物体具有内能，也可以同时具有机械能 C．具有机械能的物体不一定具有内能 D．物体内能增加，一定是从外界吸收了热量 5．第24届冬奥会将于2022年2月在中国举行．高山滑雪项目是冬奥会的比赛项目之一，若某运动员在该项目测试赛过程中运动的轨迹（a→b→c→d→e）如图所示，不计空气阻力，则下列说法中错误的是（　　） A．运动员从a点下滑到b点过程中，动能增加 B．运动员从b点运动到c点过程中，重力势能增加 C．运动员在c点的机械能等于d点的机械能 D．运动员在a点的重力势能等于c点的重力势能 6．下列事例中，利用热传递改变内能的是（　　） A．冬天搓手取暖 B．压缩空气内能增大 C．烧水时水温升高 D．下滑时臀部发热 7．一盏酒精灯在一直燃烧，酒精越来越少的过程中，关于剩余酒精说法正确的有（　　） A．比热容和热值均在减小 B．比热容和热值都不变 C．比热容逐渐减小，热值不变 D．比热容不变，热值逐渐减小 8．关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．0℃物体内能为零 B．物体内能增大，一定吸收了热量 C．物体的温度越低，它所含的热量就越少 D．内能相同的两个物体之间可能发生热传递 9．甲、乙两个实心铜球吸热后，温度分别升高了、，已知甲球吸收的热量小于乙球吸收的热量，甲球的质量小于乙球的质量，则（　　） A．一定大于 B．一定等于 C．可能等于 D．一定小于 10．如图是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（　　） A．t1～t2时间内物质a的温度不变，内能不变 B．b的比热容大于c的比热容 C．温度从T1升高到T2时，a物质吸收的热量比b多 D．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量 11．如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＞t乙＞t丙，则下列说法正确的是（　　） A．燃料b放出热量最多 B．液体2吸收的热量最少 C．燃料a的热值比燃料b的大 D．液体1的比热容比液体2的大 12．如图甲实心球向上运动，落回地面的过程中先后经过M、S两点。实心球在这两点的动能和重力势能如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．实心球上升过程中动能增大，重力势能减小 B．实心球在运动过程中机械能不守恒 C．M点离地高度比在S点的低 D．M点到S点过程中实心球动能保持不变 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共11小题，每空1分，共37分） 13．体育课上，小明抛出甲篮球，运动轨迹如图所示；小华在相同高度以相同的速度竖直向上抛出质量相同的乙篮球。不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲篮球的重力势能 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”，下同）乙篮球的重力势能；当篮球下落至同一高度时，甲篮球的动能 　 　乙篮球的动能，甲篮球的机械能 　 　乙篮球的机械能。 14．如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外　 　 ，燃气的　 　能转化为盒盖的　 　 能，这与四冲程汽油机的　 冲程的能量转化相同。 15．如图所示是汽油机的 　 　冲程，该冲程内能转化成 　 　，汽油机的转速为3000r/min，则1min内汽油机对外做功 　 　次。 16．某插秧机使用的是四冲程汽油机，如图是汽油机的 　 　冲程，如果该汽油机飞轮的转速是3600r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　 　次；某次插秧机消耗汽油0.21kg，若这些汽油完全燃烧，被46kg、初温为10℃的水全部吸收，则水温升高到 　 　℃。（q汽油＝4.6×107J/kg、c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 17．在水平地面上铺一张白纸，将皮球的表面涂黑，使其分别从不同高度自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，这一过程可探究重力势能与 　 　的关系，其中圆斑 　 　（选填“A”或“B”）是皮球从较高处下落形成的。若皮球下落后，不再拍打皮球，皮球上升的高度会越来越小，这一过程中将 　 　能转化为 　 　能。 18．如图，轻质弹簧顶端固定，另一端连接一个大小不计的重物。用手抓住重物向下拉伸弹簧到a，松手后弹簧拉重物上升依次经过点b、c到最高点d，其中点c是弹簧不挂重物静止时的位置，b是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到点d过程中，在 　 重力势能最大，在 　 　点动能最大，在 　 　点机械能最大。（不计空气阻力） 19．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。汽油机的压缩冲程是将 　 　能转化为 　 　能，与压缩冲程原理相同的是图 　 　所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是图 　 　。若某机动车转速表上显示发动机转速为2400转/min，则1s内发动机做功 　 　次。 20．搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空。 （1）长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭，火箭使用的燃料是液态氢，这是利用液态氢 　 　的特点。若完全燃烧0.5kg的氢燃料，可放出热量 　 　J，若这些热量有84%被质量为1×103kg的水吸收，水的温度能够上升 　 　℃。【q氢＝1.4×108J/kg、c水＝4.2×103J/（kg•℃）】。 （2）神舟十二号载人飞船返回舱载着三名航天员返回地球，返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，通过 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能。返回舱减速降落的过程中，重力势能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 21．如图所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆上面．现将小球提到A处后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示．则小球从开始下落到最后静止的过程中，　 　（选填“0”、“t1”、“t2”、“t3”或“t4”下同）时刻的机械能最大，　 　时刻的动能最大． 22．生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量 　 J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 　 　kW•h，放出热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将 　 　kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 23．如图是冰的熔化图象，冰在熔化过程中内能 　 　（增大/减小/不变），假设整个过程中单位时间内吸收的热量恒定，冰的质量为100g，则冰熔化过程中吸收的热量为 　 J。 三．实验题（本题共3小题，共21分） 24．如图某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后静止。 （1）小球的动能大小是通　 　（小球所处的高度/木块移动的距离）来反映的．这种物理研究方法称　 　。 （2）分析比　 　两次实验，可得到结论：质量相同的物体，速度　 　，动能越大．若实验中木块重力1N，水平移动距离30cm，则此时重力对木块做　 　J. （3）若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材　 　。 A．质量不同的木块 B．倾斜程度不同的斜面 C．粗糙程度不同的水平面 25．如图甲所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置。 （1）加热过程中，用玻璃棒搅动的目的是 　 。 （2）关于该实验的变量控制，下列做法不正确的是 　 　。 A.使用相同的酒精灯 B.使用相同的烧杯 C.使用相同的石棉网 D.烧杯中分别装入相同体积的水和煤油 （3）小明同学用正确的方法分别给质量和初温都相同的水和煤油加热，记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度T随时间t变化的图像（如图乙所示）。根据图像可知，水的比热容与煤油的比热容之比为 　 　。若使水和煤油升高相同的温度，应给 　 　（选填“水”或“煤油”，下同）加热更长的时间，这说明水和煤油中，　 　的吸热能力强。 26．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）比较不同燃料的热值，应选择 　 　两图进行实验，实验时要观察 　 　比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择 　 　两图进行实验，实验通过 　 　 反映物体吸热的多少。 （2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度﹣时间图像（如上图戊），由图像可看出液体a的比热容 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）液体b的比热容。 （3）若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精燃烧后放出的热量被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则酒精的热值是 　 　。这种方法测出的热值比”标准值”　 　（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。理由是 　 　 。 （4）进行比较不同燃料的热值实验过程中，某燃料还未燃尽时，烧杯内液体就沸腾了，此时小明立即在烧杯中添加了少量液体继续实验，燃料燃尽后烧杯内液体都未沸腾。这样的操作　 　 　（可行/不可行），理由是 　 　。 四、计算题（本题共2小题，其中27题7分，28题11分，共18分） 27．某物理兴趣小组的同学用煤炉给20kg的水加热，同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图线如图所示。若在6min内燃烧了1kg煤，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量是多少； （2）煤炉烧水时的热效率是多少。 28．油电混合动力汽车是一种新型节能汽车。这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提供动力的同时也给动力蓄电池组充电已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h。行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗汽油2.5kg。（汽油的热值q油＝4.6×107J/kg）求： （1）2.5kg燃油完全燃烧放出的热量； （2）该过程中汽车牵引力做的功； （3）该油电混合动力汽车内燃机的效率。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $