人教版九年级全册物理 第十四章 内能的利用 单元综合测试(含答案)

第十四章内能的利用单元综合测试

一．选择题

1．关于能的概念，下列说法正确的是（）

A．在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能

B．用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能

C．甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大

D．甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大

2．下列关于热机效率的表述正确的是（）

A．燃料的热值越大，效率越高

B．热机做的有用功越多，热机效率越高

C．做相同多的功，耗油少的机械，热机效率高

D．做功快的热机，效率高

3．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（）

A．B．

C．D．

4．下列对能量转化的描述不正确的是（）

A．蓄电池充电：电能﹣﹣化学能

B．萤火虫发光：生物质能﹣﹣光能

C．发电机工作：电能﹣﹣机械能

D．内燃机工作：化学能﹣﹣内能﹣﹣机械能

5．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占35%、摩擦等机械损耗占10%，则它的热机效率为（）

A．70%B．30%C．60%D．40%

6．下列说法正确的是（）

A．在内燃机的压缩冲程中，内能转化为机械能

B．5kg 焦炭用去一半，其热值变为原来的一半

C．寒冬，“冰花”会结在玻璃窗的外表面，需要放热

D．衣柜里的樟脑丸变小是升华现象，需要吸热

7．汽车发动机一般是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图

所示，下列回答错误的是（）

A．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能

B．1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J 的能量

C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却

D．该内燃机的效率为30%

8．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是（）

A．甲热机消耗的燃料多

B．甲热机比乙热机做功少

C．做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多

D．甲热机的功率比乙热机的小

9．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为

0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（）

①小轿车是将机械能转化为内能的机器

②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J

③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J

④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966N

A．①②③④均正确B．只有①②③正确

C．只有②③④正确D．只有②④正确

10．某个单缸四冲程汽油机的转速是3000转/分，那么每秒钟内燃气对活塞做功次数和活塞冲程数分别是（（）

A．25次，25个冲程B．100次，100个冲程

C．25次，100个冲程D．100次，200个冲程

二．填空题

11．天然气的热值是5×107J/kg，表示的物理意义是。

12．如图所示，试管里装有适量的水、用软木塞轻轻塞住，点燃酒精灯加热，达到沸点后开始沸腾，水沸腾一段时间后，会观察到软木塞被弹出，此过程中能量转化情况为。

13．物体能够对外做功，我们就说这个物体具有，它的单位与功的单位相同，也是。

14．新冠疫情过后，同学们回到刚刚消毒过的教室，就能闻到很浓的酒精味，这是现象。酒精也可以和汽油混合作为汽车的燃料。如图是汽油机工作循环中的冲程，该冲程将内能转化为能。

15．汽油机的冲程把机械能转化为内能；汽油机在一段时间内消耗了2kg汽油，这

些汽油完全燃烧，可放出J的热量。（q汽油＝4.6×107J/kg）

16．如图所示是道路维修时常用的路面钻机（俗称“啄木鸟”），该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面。钻头制成锥形是通过减小来增大对路面的；“啄木鸟”

中用到了柴油机，若其机械效率是40%，则完全燃烧50kg柴油，产生的热量为J，对外做的有用功是J（柴油的热值是4.3×107J/kg）。

17．如图所示，2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭成功发射。火箭使用的燃料是液态氢，这是利用了液态氢的特点，装载的2t的液态氢完全燃烧放出的热量是J．发射台下方建有水池，通过水（填物态变化名称）吸收热量，使发射时发射台不至于温度过高被烧坏。火箭高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，这是以的方式改变火箭内能。（q氢＝1.4×108J/kg）

18．小明暑假去研学，中间经过了湘江某处大桥。大桥全程长约为1700m，她坐的小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为90km/h，受到阻力恒为220N，通过全程所需的时间为s，牵引力所做的功为J；若通过全程消耗了0.02kg的汽油，汽油机的效率为%．（已知热值q汽＝4.4×107J/kg）

三．实验探究题

19．热机发明后，一直在持续的改进和发展中。

材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙），热效率为5%～8%之间。

材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。

材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。

（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的冲程实现。

（2）德罗夏提到的内燃方式是基于的猜想；

（3）老师在重复演示“做功改变内能”实验（图丙）之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的（选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”）冲程的原理相似。

20．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：

燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃

煤油2544

菜籽油2534（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的（质量/体积）相同，还要控制相同。

（2）小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，

为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数（相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再。

（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是。

（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具是：。利用此实验方法计算出的热值将比真实值（偏大/偏小）。

21．小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图象如图丙中a线所示。

（1）如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应依次调节图中A、B两铁环，应先调节（选填“A”、“B”）铁环。

（2）实验时水面上方的气压（选填“大于”、“等于”或“小于”）1标准大气压。

在第2～4min的过程中，水（选填“吸”或“不吸”）热。

（3）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为J/kg。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），整个过程中忽略水的质量变化]

（4）若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图丙中b线，则另一杯水的质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）上一杯水质量。

四．计算题

22．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在山东不少城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃），求：

（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：

（2）若放出的热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度：（3）如果氢燃料公交车的效率为60%，则燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车，匀速行驶多长时间。

23．汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是60cm2，活塞行程是30cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000转/分钟，效率为40%，（汽油的热值为4.6×107J/kg）求：

（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？

（2）做功冲程中，平均压力做多少功？

（3）汽油机在1小时内对外做功要消耗多少汽油？（保留一位小数）

参考答案

1．A

2．C

3．C

4．C

5．B

6．D

7．A

8．C

9．C

10．C

11．1kg的天然气完全燃烧时所释放出的热量是5×107J

12．内能转化为机械能

13．能量；焦耳

14．扩散；做功；机械。

15．压缩；9.2×107

16．受力面积；压强；2.15×109；8.6×108

17．热值大；2.8×1011；汽化；做功

18．68；3.74×105；42.5

19．解：（1）在四冲程内燃机中，提供动力的是做功冲程；由图可知，A中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程；B中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程；C中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程；D中排气门打开，活塞上行，为排气冲程；故“巨大爆发力”由C 冲程实现；

（2）德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高的猜想；

（3）老师需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的是排出里面的废气，相当于内燃机的排气冲程。

故答案为：（1）C；（2）燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高；（3）排气。20．解：

（1）由于燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和热值有关，所以在设计实验时应控制燃料

的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同。由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和初温相等。

（2）实验中需要选用两个完全相同的温度计，则应该先从盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计；

（3）用相同质量的煤油和菜籽油燃烧后加热相同的水，由表中数据可知，用煤油加热的水温度升的高，则说明煤油燃烧放出的热量多，煤油的热值大；

（4）要控制两种燃料以及两杯水的质量相等，需要用天平来测量。由于在实验的过程中，会有一部分热量散失掉，则测得燃料燃烧放出的热量偏小，故利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小。

故答案为：（1）质量；水的质量和初温；（2）相同；挑选两支读数相同的温度计；（3）煤油；（4）天平；偏小。

21．解：（1）组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的B铁环，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的A铁环，这样可以避免重复调整；

（2）水沸腾的特点是：不断吸热，但温度不变；则由图象知，水沸腾时温度保持99℃，说明水的沸点为99℃，

由于液体的沸点随气压的降低而降低，所以，此时水面上方的气压小于一标准大气压；

在第2～4min的过程中，水的温度不变，但处于沸腾状态，需要不断吸热。

（3）水4min吸收的热量等于2min水吸热的2倍：

Q吸＝2Q吸′＝2×cm△t＝2×4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（99℃﹣93℃）＝5.04×103J；

由图乙可知，剩余燃料和燃烧皿的总质量为25.8g，

则燃烧的燃料的质量：m′＝30g﹣25.8g＝4.2g，

已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，

根据η＝和Q放＝m′q可得，燃料的热值：

q＝＝＝2×106J/kg；

（3）由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cm△t可知两杯水的质量相等。

故答案为：（1）B；（2）小于；吸；（3）2×106 ；（4）等于

22．解：

（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：

Q放＝m氢q＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J；

（2）由题意可知水吸收的热量：Q吸＝Q放＝8.4×107J，

由Q吸＝cm△t得水升高的温度：

△t＝＝＝50℃；

（3）公交车所做的功为：

W＝ηQ放＝8.4×107J×60%＝5.04×107J，

由P＝得公交车行驶时间：

t＝＝＝360s。

答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×107J热量；

（2）若这些热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃；

（3）这些热量能让该公交车匀速行驶360s。

23．解：（1）由p＝得，燃气对活塞的平均压力：

F＝pS＝8×105Pa×60×10﹣4m2＝4800N；

（2）做功冲程中，平均压力做的功：

W＝Fs＝4800N×30×10﹣2m＝1440J；

（3）因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次，所以，1小时内汽油机对外做功60×1000＝60000次，

汽油机在1小时内做的总功：

W总＝60000×1440J＝8.64×107J，

由η＝得，汽油完全燃烧放出的总能量：

Q放＝＝＝2.16×108J，

由Q放＝mq得，完全燃烧汽油的质量：

m＝＝≈4.7kg。

答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是4800N；

（2）做功冲程中，平均压力做了1440J的功；

（3）汽油机在1小时内要消耗4.7kg的汽油。