第14章 内能与热机拔尖自主测评-【通成学典】2026-2027学年九年级全一册物理拔尖特训(沪科版·新教材)

第十四章内能与热机 第十四章拔尖自主测评 ◎满分：100分◎时间：60分钟 一、选择题（共8小题，每题4分，共32分） 1.酒精的热值为3.0×10J/kg、比热容为2.4×103J/(kg·℃)，以下说法中正确的是 ( A.质量增加，酒精的热值变大 B.质量增加，酒精的比热容变小 C.完全燃烧1kg酒精可放出3.0×10J的热量D.酒精温度升高1℃要吸收2.4×103J的热量 2.关于温度、内能、热量，下列说法正确的是 () A.0℃的物体内能可能为零 B.物体内能增加，一定是从外界吸收了热量 C.发生热传递时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 D.物体吸收热量时，温度不一定会改变 3.以下几种内能改变方式中，与其他三项不同的是 A.切割石头， B.钻木取火 C.冬天吃冰激凌 D.铁锤敲打铁块， 锯片发热 感觉冷 铁块变烫 4.如图所示是汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是 A.废气带走的热量所占的比例最大，减少该部分能量损失可以提高热机效率 B.冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率 C.增加该汽油机的工作时间会提高其机械效率 D.该汽油机的效率为30% 燃料完全燃烧放出的 热量(100%) 温度↑ 甲 废气(33%) 乙 冷却水(30%) 有 20℃ 摩擦与辐射(7%) 0 功 活塞工深电子打火器 时间 (第4题图) (第5题图) (第6题图 5.如图所示，用喷雾器往瓶内喷入酒精，启动电子打火器点燃酒精，可观察到活塞瞬间弹出，以下说 法正确的是 () A.活塞弹出时，酒精气体内能增大，温度升高 B.电子打火器的作用相当于柴油机中的喷油嘴 C.酒精燃烧过程是内能转化为化学能 D.活塞飞出过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相同 6.如图所示为质量相等的两种液体甲和乙，分别用相同的两盏酒精灯同时加热时，作为供暖效果较 好的液体是 () A.甲 B.乙 C.一样大 D.无法判断 33 拔尖特训·物理（沪科版）九年级 7.某固态物体的质量为，其比热容为c,用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相 等)，到3时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时 间变化的图像（如图）。下列说法正确的是 () A,在0~t2时间段，该物体吸收的热量为cm(T2一T,) 温度/℃↑ B.在t2~t4时间段，该物体的比热容先增大后减小 C.在t4一1时间段，该物体放出的热量为m(T,一T)4,一t) t 。时间/s D.该物体在t5~t6时间段的比热容等于在0~t1时间段的比 (第7题图) 热容 8.以下过程不发生物态变化，初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末温比乙的低，那么 初温相同的甲、乙放出相同热量 () A.甲的末温比乙的低，但无法判断甲、乙比热容哪一个大 B.甲的未温比乙的高，但无法判断甲、乙比热容哪一个大 C.甲的末温比乙的高，且可以判断甲、乙比热容哪一个大 D.无法判断甲、乙的末温哪一个高，且无法判断甲、乙比热容哪一个大 二、填空题（共6小题，每空2分，共30分） 9.舒素养物理观念如图所示，小宇做了一个简单的思维导图来弄清楚“热量”“内能”与“温度”的关 系，请补充图中两处空白：① ,② (选填“一定”或“不一定”)。 做功 能量转化 ② 内能改变 温度改变 能量转移 ① 热量 (第9题图) 10.嫦娥五号以接近11.2km/s的速度冲入地球大气层，使其表面温度高于2000℃，这是通过 的方式改变了它的内能。返回舱落回地面后，工作人员给它全身贴满暖宝宝，这是通 过 的方式改变返回舱的内能，给它暂时保暖防止内部剩余的推进剂冻住后不易排出。 11.已知砂石和水的比热容之比为1：4，砂石和水的密度之比为3：2。当质量相等的砂石和水升高 相同的温度时，它们吸收的热量之比为 。 当相同体积的砂石和水吸收相同的热量时，它 们升高的温度之比为 。(吸热过程中没有发生物态变化) 12.汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此 时它正处在 冲程，其能量转化情况与图 (选填“乙”或“丙”)相同，如果此汽油 机每秒内对外做功20次，则汽油机每秒内完成 个冲程，飞轮的转速为 r/min。 不是靠飞轮惯性完成的冲程是 丙 (第12题图) 34 第十四章内能与热机 13.在1个标准大气压下，小明用天然气灶将质量为1kg的水，从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是 J。他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℃，他这次洗澡消耗天然气 m3。[已知水的比热容是4.2× 103J/(kg·℃)，天然气的热值取3.2×10J/m3] 14.氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所 示是市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg氢气，2h能匀速骑行50km,氢能自行车 与骑行者总质量为84kg,骑行时受到的阻力为总重的5%，氢气热值为1.4×108J/kg。氢气完 全燃烧产生的热量是 J,氢气的利用效率是 。(g取10N/kg) (第14题图) 三、解答题（共4小题，共38分）》 15.(10分)如图甲，某同学用相同的加热装置分别给质量和初温都相同的水和煤油以相同的加热方 法加热，分别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）。 搅拌器 搅拌器 T/℃ 煤油 1 0123456t/min 用 乙 (第15题图) (1)若给水和煤油加热相同的时间，侧水和煤油吸收的热量 (选填“水比较多”“煤油比 较多”或“一样多”)；要使水和煤油升高相同的温度，应给 (选填“水”或“煤油”)加热更 长的时间；如果加热相同的时间， (选填“水”或“煤油”)升高的温度较多，说明 (选填“水”或“煤油”)的吸热能力强一些。 (2)已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，则煤油的比热容是 16.(6分)很多同学在课间做过扭转矿泉水瓶的物理小实验，如图所示，在瓶里装有少量的水，盖紧 瓶盖，使劲拧瓶的下部，使其严重变形，然后快速拧松瓶盖（对着没人的方向），瓶盖被弹飞数米 远，同时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。请你用学过的物理知识解释瓶盖为什么被弹飞？为什 么有白雾产生？ (第16题图) 35 拔尖特训·物理（沪科版）九年级 17.(10分)如图()所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生热量的90% 可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入 A、B容器中，其中甲液体的比热容为2×103J/(kg·℃)；让两个加热器同时开始工作，60s后停 止加热，然后立即将质量为2.7kg的合金球迅速放入乙液体中（从球放入到达到热平衡不计热 损失)，它们的温度随时间变化图像如图(b)所示。则： 温度/℃ 甲 0 50 40 30 20 合金球 加热器 1加热器 10 A B 0 204060时间/5 (a) (b) (第17题图) (1)加热20s时，乙液体吸收的热量为多少？ (2)甲液体的质量为多少？ (3)合金球的比热容为多少？ 18.(12分)某品牌汽车的“经济耗油量(90km/h)8L/100km”是指：这辆汽车以90km/h的速度行 驶100km,消耗汽油8L。如表所示为此汽车的相关数据：[已知p水=1.0×103kg/m3;c水=4.2× 103J/(kg·℃)；9汽油=3.2×10J/L] 总质量 1500kg 经济耗油量 (90km/h)8L/100km 车轮与地面的总接触面积 8.0×102m 水箱容量 4L (1)汽车上的散热器用水作为冷却剂，是因为 :当水箱装满 水，水温升高25℃时，需要吸收的热量为多少？ (2)该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km,汽车的效率为31.25%。求此时汽车的实际 功率。 36 “答案与解析”见P15地燃烧，减少燃油的浪费，从而达到节能的目的：减排方 面：优化尾气处理装置，例如升级催化转化器，让尾气中的 有害物质（如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等）能更有 效地转化为无害物质（如二氧化碳、氮气、水等），降低污染 物的排放。 3.解：(1)燃油完全燃烧放出的热量Q做=q油m=4.6× 10J/kg×3kg=1.38×108J(2)因为汽车匀速直线行 驶，所以牵引力F=f=900N,该车匀速直线行驶的路程 s=40km=4×101m,汽车行驶中牵引力所做的功W F=900N×4×10m=3.6×107J(3)蓄电池增加的电 能W=1.0×10J×12%=1.2×10J,汽车内燃机的效率 7-w+w×10%=36×1012X10J×100%≈ Q拉 1.38×108J 34.8% 第十四章拔尖自主测评 1.C热值是燃料的一种特性，酒精质量增加，酒精的热值 不变，故A错误；比热容是物质的一种特性，酒精质量增 加，酒精的比热容不变，故B错误；酒精的热值为3.0× 10J/kg,意义是完全燃烧1kg酒精可放出3.0×10J的 热量，故C正确；酒精的比热容为2.4×103J/(kg·℃)，意 义是1kg酒精温度升高（或降低）1℃需要吸收（或放 出)2.4×103J的热量，故D错误 2.D一切物体在任何情况下都有内能，即0℃的物体内 能一定不为零，故A错误：物体的内能增加可能是从外界 吸收热量，也可能是外界对物体做功，故B错误；发生热传 递时，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，内 能大的物体温度不一定高，故C错误；晶体熔化和液体沸 腾时，物体不断吸收热量，但是温度不变，故D正确。 3.C切割石头，锯片发热，克服摩擦做功，通过做功的方 式改变物体的内能；钻木取火，克服摩擦做功，通过做功的 方式改变物体的内能；冬天吃冰激凌感觉冷，通过热传递 的方式改变物体的内能；铁锤敲打铁块，铁块变烫，通过做 功的方式改变物体的内能。C选项与其他三项改变内能的 方式不同。 4.C由图示知，废气带走了很大一部分的能量，所以减少 该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，故A正 确；冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却 水能量的二次利用可以提高能量的利用率，故B正确：热 机的效率是指有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，与 做功多少、工作时间无关，故C错误；该汽油机的热机效率 ”=100%-33%一30%一7%=30%，故D正确。 5.D活塞弹出时，酒精气体对外做功，内能减小，温度降 低，故A错误；电子打火器的作用相当于汽油机中的火花 塞，故B错误；酒精燃烧过程是化学能转化为内能，故C错 误；活塞飞出过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相 同，都为内能转化为机械能，故D正确。 6.B甲、乙两种液体质量相等，因使用相同的酒精灯加 热，在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同，由图像 可知，初温相同，在相同时间内温度变化较大的是甲，由吸 热公式Q=m少得c一品甲的比热容较小，乙的比热 容较大，根据Q=cm△，质量相同的甲、乙液体降低相同的 温度，乙放热多，作为供暖效果较好。 7.D由图可知，图像为晶体熔化和凝固时的温度与时间 关系的图像；在0~t,时间段，该物体的温度由T,升高至 T2,物体的比热容为c,物体吸收的热量Q,=cm(T2一 T,),在t,~t2时间段，物体熔化的过程继续吸收热量，所 以0~t2时间段，该物体吸收的热量大于cm(T2一T,),故 A错误；由图可知，该物体在t2~t时间段，均处于液态， 物体的状态不变，其比热容不变，故B错误：由于该物体熔 化过程中吸收的热量等于液态该物质凝固过程中放出的 热量，在t,~t时间段，该物体放出的热量等于在t1~ t2时间段吸收的热量，该物体在t,~t2时间段吸收的热量 为Q2,由题意知物体在相同时间内吸收的热量相等，即 09,解得Q.=mT一T),-,放C错误， tz-t t t 由图可知，该物体在t~t。时间段处于固态，该物体在0~ ,时间段也处于固态，物体的状态相同，比热容相同，故D 正确 8.B初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末 温比乙的低，说明吸收相同的热量，甲温度变化比乙温度 变化慢，由此可知，初温相同的甲、乙放出相同热量，甲、乙 温度都降低，由于甲温度变化比乙温度变化慢，所以甲的 未温比乙的末温高，但由于不知道甲、乙两块金属的质量 关系，所以无法判断甲、乙的比热容哪一个大，故A、C、D不 符合题意，B符合题意。 9.①热传递②不一定 〔解析)改变内能的方式：做功和热传递；做功是能量的转 化，热传递是能量的转移：同一物体，温度升高（或降低），内 能一定增加（或减少）：但内能增加（或减少），温度不一定升 高（或降低），如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度 不变。 10.做功热传递 〔解析)嫦娥五号以接近11.2km/s的速度冲入地球大气 层，克服摩擦做功，内能增加，温度升高，这是通过做功的方 式改变了它的内能；返回舱落回地面后，工作人员给它全 身贴满暖宝宝，这是通过热传递的方式改变返回舱的内能。 11.1:48:3 〔解析)砂石和水的质量相等，升高的温度相同，由Q= m出可得Em心=更二：砂石和水的体积相 Q本c水m△tc水 同，由p二可得”Y互二多由Q=m出 P水 可得，砂石和水吸收相同的热量时升高的温度之比至 △t水 Q C砂石n砂石_ C*m水_4X28 Q c石n石1X33。 C水n水 12.做功乙802400做功冲程 〔解析)图甲：进气门和排气门关闭，活塞向下运动，是做功 冲程：此过程中，内能转化为机械能：图乙：对试管中的水 加热，试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使 塞子飞出去，该过程内能转化为机械能：图丙：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，该过程中机械能转化为 内能：因此与做功冲程能量转化情况相同的是图乙实验。 根据题意可知，汽油机每秒内对外做功20次，完成了80个 工作冲程，则汽油机每分钟做1200次功，飞轮转2400圈， 所以飞轮转速为2400r/min;不是靠飞轮惯性完成的冲程 是做功冲程。 13.3.36×1050.075 〔解析1个标准大气压下水的沸点为100℃，故1kg水吸 收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×1kg× (100℃-20℃)=3.36×10J。小明本次用水升温△= 42℃一22℃=20℃，水需吸热Q′=cm'△t'=4.2× 103J/(kg·℃)×20kg×20℃=1.68×105J,热水器效率 为70%，需要天然气放热Q:= QE'_1.68×10J=2.4× 70% 10J,消耗的天然气体积V=Q粒=，2.4X10」 g3.2×107J/m 0.075m3。 14.2.8×10575% 〔解析)氢气完全燃烧产生的热量Q做=m红气9氢气= 0.02kg×1.4×10J/kg=2.8×10J:骑行受到的阻力f 0.05Ga=0.05mag=0.05×84kg×10N/kg=42N,自行 车匀速直线行驶，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，则 牵引力F=f=42N,牵引力做的功W=Fs=42N×50× 10m=2.1×10°J,氢气的利用效率7=Q W ×100%= 2.1×10×100%=75%。 2.8×105J 15.(1)一样多水煤油水(2)2.1×10J/(kg·℃) 〔解析)(1)用同一个加热装置给水和煤油加热相同的时 间时，水和煤油吸收的热量一样多；要使水和煤油升高相 同的温度，根据图乙，应给水加热更长的时间。如果加热相 同的时间，煤油升高的温度较多，说明水的吸热能力强些。 (2)由图乙可知，加热4in时，水的温度升高4℃一 2℃=2℃，而煤油的温度升高6℃一2℃=4℃，根据c= 可知煤油的比热容是7×42×10J/(k®·C)= m△t 2.1×103J/(kg·℃)。 16.解：使劲拧瓶的下部时，瓶子内的体积变小，此时压缩 瓶内气体做功，机械能转化为内能，瓶内气体内能增大，温 度升高，瓶中的部分水变成水蒸气；拧松瓶盖，瓶内空气对 瓶盖做功，内能转化为机械能，所以瓶盖被弹飞。当瓶盖被 弹飞时，瓶内及瓶口有白雾，这是因为瓶内气体（包含水蒸 气)对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成了小 水滴 17.解：(1)加热20s时，加热器放出的热量Q做= 1000J/s×20s=2×10J;乙液体吸收的热量Qz服= Q粒×90%=2×10J×90%=1.8X101J(2)A、B是两 个底部装有完全相同的加热器的容器，故加热20s时，甲 液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量，Q甲服=Q乙：一 1.8×10J,甲液体的质量m手= Q用 C甲(t-t0)= 1.8×10J 2X10J/(kg·℃)×(40℃-10℃-0.3kg(3)由图 (b)可知，加热60s乙液体升高的温度△t乙升=60℃ 10℃=50℃，乙液体吸收的热量Q2′=3Qz:=3× 1.8×101J=5.4×10J;合金球放入乙液体后，乙液体放 热时降低的温度△1z降=60℃一40℃=20℃，乙液体放出 的热量Q乙放=czmz△t乙降，则两过程中乙液体放出的热量 与其吸收的热量的比值Q”=mzz=z座 Q乙版c乙n乙△t乙升△t乙升 测-号所以Q=号QE-号×54X10J 2 2.16×10J:从合金球放人到达到热平衡不计热损失，则 Q球s=Q2放=2.16×10J,由图(b)可知，合金球放人乙液体 后，合金球的温度从20℃升高到40℃，则合金球升高的温 度△球升=40℃一20℃=20℃，由Q=cm△t可得，合金球的 Qe-=216X10=40oJ/g·℃) 比热容C球一m球球升 2.7kg×20℃ 18解：()水的比热容大由ρ=受可知，水箱中水的质 量m*=P*V*=1.0×10kg/m3×4×103m3=4kg,水 吸收的热量Qs=cm*△f=4.2×103J/(kg·℃)×4kgX 25℃=4.2×10J(2)汽车在经济耗油量下沿直线匀速 行院0km,消耗的汽消V4-50lm×841.汽油 完全燃烧放出的热量Q数=V汽准9汽油=4L×3.2 10JL=1.28X10J由×10%可知.汽车所做的 有用功W=7Qm=31.25%×1.28×103J=4×10J,由 v=三可知，汽车行驶50km所用的时间t= t 第十五章 第一节静电现象 1.BA,C、D属于静电的防治，故本题选B。 2.A带正电的玻璃棒吸引轻质小球，小球不一定带负电， 也可能是不带电，故A错误；电荷间的作用规律：同种电荷 相互排斥，异种电荷相互吸引，故B正确：摩擦起电的实质 是电子的转移，得到电子的显负电，失去电子的显正电，丝 绸得到电子，则丝绸带负电，故C正确；物体对外不显电 性，是因为正、负电荷数量相等，故D正确。 3.电荷吸引轻小物体电荷发生了转移 〔解析)当吸管与毛皮摩擦时，电荷发生了转移，使得吸管 带上了电荷。因为带电体具有吸引轻小物体的性质，所以 当带了电的吸管靠近细水流时，会吸引细水流，使细水流 弯曲。摩擦起电并不是创造了新的电荷，只是电荷从一个 物体转移到了另一个物体。 4.负排斥 〔解析)用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当橡胶棒接验电 器的金属球时，负电荷转移到验电器的两片金属箔上，由 于同种电荷相互排斥，所以金属箔张开一定角度。 5.C由于玻璃棒的原子核束缚电子的能力弱，在与丝绸 摩擦的过程中，一部分电子从玻璃棒转移到丝绸上，从而 使得玻璃棒失去电子，带正电；而丝绸得到电子，带负电。 故C符合题意。 6.B甲带电，乙不带电，用带绝缘柄的金属棒将甲和乙的 金属球连接起来，连接的瞬间，通过电荷的移动，甲使乙带 上电，乙的金属箔张开，甲的带电量减少，金属箔张角变小。 7.带负电或不带电吸引 〔解析)由a、b相互排斥可知，b带正电；由b、c相互吸引 可知，（带负电或不带电。因为毛皮摩擦过的橡胶棒带负 电，所以用毛皮摩擦过的橡皮棒靠近α球，二者将相互 吸引。 易错警示 带电体吸引物体的原因 带电体吸引物体的原因有两种可能：一是异种电荷 相互吸引，二是带电体吸引轻小物体。 0k血-5h=200s,汽车的实际功率p-W- 90km/h-9 t 4X10J=2×10W=20kW 2000s 解析)(1)水的比热容大，在质量和升高温度相同时，比 其他物质吸收的热量更多，所以汽车上的散热器用水作为 冷却剂。 电与电路 8.束缚电子的本领同种 〔解析)两把尼龙草分别与不同的物质摩擦后靠近时，发现 它们友好地“握手”，说明两把尼龙草分别与不同的物质摩 擦后带有异种电荷相互吸引，因此两种物质的原子核束缚 电子的本领是不同的；尼龙草出现“章鱼”形状是因为尼龙 草带了同种电荷而相互排斥。 9.梳子正 〔解析)由图可知，毛皮的原子核束缚电子的能力最弱，梳 子的原子核束缚电子的能力最强，故毛皮与梳子摩擦最容 易起电。摩擦时毛皮失去电子带正电，梳子得到电子带 负电。 10.如图所示 +团橡胶棒A 导体B (第10题图) 〔解析)用毛皮摩棕过的橡胶棒A带负电，当它与不带电 的导体B靠近时，会发生感应起电，导体B靠近A的一端 带正电，远离A的一端带负电。 11.A两个验电器，它们的金属箔都是张开的，两个验电 器的金属箔可能都带同种电荷，也可能带异种电荷。如果 两验电器带不等量的异种电荷，将它们的金属球互相接触 一下，则两个验电器的金属箔因所带电荷减少（部分正负 电荷相互抵消)而张角变小；如果两验电器带等量的异种 电荷，将它们的金属球互相接触一下，则两个验电器的金 属箔因正负电荷相互抵消而张角都变为零；如果两验电器 带不等量的同种电荷，将它们的金属球互相接触一下，则 两个验电器的金属箔所带电荷将重新分配，所带电荷减少 的张角变小，所带电荷增加的张角变大；如果两验电器带 等量的同种电荷，将它们的金属球互相接触一下，两个验 电器的金属箔所带电荷将不变，两个验电器的金属箔张角 不变：综上所述，选项A所述现象不可能发生。 12.Aa、b、c三个轻质小球分别带正电荷、负电荷和第三