九年级物理机械能与内能的相互转化同步培优练习题

合集下载

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第十二章机械能和内能
第4节机械能与内能的相互转化
一．选择题（共10小题）
1．（2020•坪山区模拟）下列关于日常生活中常见物理现象的说明正确的是（）A．燃料燃烧时是内能转化为化学能
B．汽油机的做功冲程中是机械能转化为内能
C．水力发电机发电时是电能转化为机械能
D．在蹦床比赛中，运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，动能先增大后减小2．（2020•盐城三模）我市利用如图所示的装置发电，能量主要来源于（）
A．潮汐能B．化学能C．风能D．内能
3．（2020•黑龙江）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（）
A．内能转化为机械能B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化D．有电能、机械能和内能的转化
4．（2020•遵义）下列关于热现象说法正确的是（）
A．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
B．现代火箭用液态氢作燃料，是因为氢的比热容大
C．高压锅是利用增大锅内气压来降低液体沸点工作的
D．打气筒在打气时，筒壁发热主要是通过做功改变了内能
5．（2020•温江区模拟）关于热机，下列说法正确的是（）
A．蒸汽机、柴油机、电动机都属于热机B．做功冲程存在着化学能转化为内能的过程
C．汽油机的效率通常是高于喷气发动机D．在热机的能量损失中废气带走的能量最多6．（2020•南京二模）如图甲，迅速下压活塞，玻璃筒底部的棉花燃烧，图乙是热机的某一冲程，关于这两个过程，下列说法正确的是（）
A．图乙是热机的压缩冲程B．图甲和图乙的能量转化情况相同
C．图甲中如果没有棉花，实验结论仍然成立D．随着技术的进步，图乙热机的效率能达到 100% 7．（2020•朝阳）下列说法正确的是（）
A．冠状病毒的传播是扩散现象B．即使煤炭没有完全燃烧，其热值也不会改变
C．一个物体的内能增加了，一定是它吸收了热量
D．因为沙石的比热容比水小，所以吸收相同的热量，沙石比水升温快
8．（2020•镇江）某汽油机的四个冲程如图所示。

在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是（）
A．B．
C．D．
9．（2020•西安二模）2020年5月5日，长征五号，B运载火箭在海南文昌卫星发射中心首飞任务取得成功，将新一代载人飞船试验船送人预定轨道。

下列说法正确的是（）
A．卫星在预定轨道运动过程中，机械能不守恒B．使火箭升空的力的施力物体是地球
C．火箭用液氢作为燃料是因为它的热值大D．火箭加速升空过程中，若一切外力全部消失，火箭将停止运动
10．（2020•威海）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）
A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能
B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律
C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能
D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体
二．填空题（共2小题）
11．（2020•呼伦贝尔）汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功次，活塞往复运动次。

12．（2020•如皋市二模）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）
三．实验探究题（共1小题）
13．（2020•如皋市模拟）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（共3小题）
14．（2020•浉河区校级模拟）我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160t。

（1）气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高1.075m，若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少克的柴油？（柴油的热值q柴油＝4.3×l07J/kg）
（2）气垫船以10m/s的速度匀速直线运动时，向前的推力始终为7.2×104N，那么推力的功率为多少？
15．（2020•西安二模）2020年1月，陕西迎来了新年的第一场雪。

大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示。

他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是100kW，质量是4t。

（g取10N/kg，q柴油＝4.0×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3）
（1）汽车的轮胎做的宽大是为了；
（2）已知铲雪车以额定功率保持20km/h的速度在一段长5km的平直路面上铲雪，求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力大小；
（3）该过程中铲雪车共消耗了10L柴油，则铲雪车的效率是多少？（结果保留到1%）
16．（2020•合肥三模）某品牌小汽车的“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．[已知ρ水＝1.0×103kg/m3；c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q汽油＝3.2×107J/L]下表为此小汽车的相关数据：
总质量：1500kg 经济耗油量：（90 km/h）8 L/100 km 车轮与地面的总接触面积：8.0×10﹣2m2水箱容量：4L
额定功率：90kW
（1）汽车上的散热器用水作为冷却剂，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%．求汽车消耗多少升汽油和此时汽车的实际功率。

故B错误；
C、水力发电机发电时，将水的机械能转化为电能，故C错误；
D、运动员下落刚接触蹦床时，还要继续下落，速度先变大后变小，前段是重力势能转化为运
动员的动能和蹦床的弹性势能，后段是运动员的动能和重力势能转化为蹦床的弹性势能，到最低点时，运动员的重力势能最小，其动能为零，蹦床弹性势能最大，故运动员的动能先增大后减小，故D正确。

故选：D。

2．（2020•盐城三模）我市利用如图所示的装置发电，能量主要来源于（）
A．潮汐能B．化学能C．风能D．内能
【答案】C
【解析】图示装置是风力发电机，利用风力发电时，将风能转化为电能。

故选：C。

3．（2020•黑龙江）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。

故选：D。

4．（2020•遵义）下列关于热现象说法正确的是（）
A．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
B．现代火箭用液态氢作燃料，是因为氢的比热容大
C．高压锅是利用增大锅内气压来降低液体沸点工作的
D．打气筒在打气时，筒壁发热主要是通过做功改变了内能
【答案】D
【解析】A、内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，A错误；
B、现代火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量
的氢时，可以释放出更多的热量，且氢气燃烧后的产物是无污染的水，B错误；
C、液体的沸点随液面上方气压的增大而升高，故高压锅是利用增大锅内气压来升高液体沸点
工作的，C错误；
D、打气筒给轮胎打气时气筒壁发热，即通过做功的方式改变内能，机械能转化为内能，D正确；
故选：D。

5．（2020•温江区模拟）关于热机，下列说法正确的是（）
A．蒸汽机、柴油机、电动机都属于热机
B．做功冲程存在着化学能转化为内能的过程
C．汽油机的效率通常是高于喷气发动机
D．在热机的能量损失中废气带走的能量最多
【答案】D
【解析】A、蒸汽机、柴油机属于热机，而电动机不属于热机，电动机是消耗电能的，故A错误；
B、在内燃机的做功冲程中，能量的转化是：燃气的内能转化为机械能，故B错误；
C、喷气发动机的燃料在燃烧过程中，利用率高于汽油机，所以汽油机的效率通常是低于喷气
发动机，故C错误；
D、在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的热量最多，故D正确；
故选：D。

6．（2020•南京二模）如图甲，迅速下压活塞，玻璃筒底部的棉花燃烧，图乙是热机的某一冲程，关于这两个过程，下列说法正确的是（）
A．图乙是热机的压缩冲程
B．图甲和图乙的能量转化情况相同
C．图甲中如果没有棉花，实验结论仍然成立
D．随着技术的进步，图乙热机的效率能达到 100%
【答案】C
【解析】A、图乙两个气门关闭，活塞下行，气缸容积增大，是热机的做功冲程，故A错误；
B、图甲是机械能转化为内能，图乙是热机的做功冲程，将内能转化为机械能，二者的能量转
化情况不相同，故B错误；
C、图甲在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，压缩
空气做功，使筒内空气内能增大，温度升高，通过棉花的燃烧判断空气内能的变化，没有棉花，实验结论依然成立，故C正确；
D、随着技术的进步，减少了能量的损失，可提高热机效率，但热机的效率不能达到100%，故
D错误。

故选：C。

7．（2020•朝阳）下列说法正确的是（）
A．冠状病毒的传播是扩散现象
B．即使煤炭没有完全燃烧，其热值也不会改变
C．一个物体的内能增加了，一定是它吸收了热量
D．因为沙石的比热容比水小，所以吸收相同的热量，沙石比水升温快
【答案】B
【解析】A．新冠病毒属于微生物，它通过飞沫传播是微生物所做的机械运动，不是分子的运动，不属于扩散现象，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧无关，故B正确；
C．一个物体的内能增加可能是吸收了热量，也可能是外界对此物体做功，故C错误；
D．因为沙石的比热容比水小，所以相同质量的沙石和水吸收相同的热量，沙石比水升温快，故D错误。

故选：B。

8．（2020•镇江）某汽油机的四个冲程如图所示。

在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工
作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；
故选：C。

9．（2020•西安二模）2020年5月5日，长征五号，B运载火箭在海南文昌卫星发射中心首飞任务取得成功，将新一代载人飞船试验船送人预定轨道。

下列说法正确的是（）
A．卫星在预定轨道运动过程中，机械能不守恒
B．使火箭升空的力的施力物体是地球
C．火箭用液氢作为燃料是因为它的热值大
D．火箭加速升空过程中，若一切外力全部消失，火箭将停止运动
【答案】C
【解析】A、卫星在预定轨道运动过程中，没有空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒，故A错误；
B、火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃
气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故B错误；
C、火箭采用液态氢做为燃料是因为它的热值大，故C正确；
D、正在加速上升的火箭，在运动，假如他所受的一切外力全部消失，火箭将保持此时的速度
做匀速直线运动，故D错误；
故选：C。

10．（2020•威海）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）
A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能
B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律
C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能
D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体
【答案】B
【解析】A、远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石能源，故A正确；
B、能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律，故B错误；
C、空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要利用压缩机来完成，消耗电能，故C正确；
D、能量转移具有方向性，热水自然变凉，说明能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D
正确。

故选：B。

二．填空题（共2小题）
11．（2020•呼伦贝尔）汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功次，活塞往复运动次。

【答案】25;50
【解析】汽油机转速为3000r/min＝50r/s，说明1s飞轮转过50r，
因为飞轮转2r，活塞往复运动2次，对外做功1次，
所以，飞轮转50r，活塞往复运动50次，对外做功25次。

故答案为：25；50。

12．（2020•如皋市二模）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）
【答案】热值大；2.8×1011；汽化；做功
【解析】火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的热值大的特点；
2t液态氢完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2×103kg×1.4×108J/kg＝2.8×1011J；
发射台下方建有水池，通过水汽化吸收热量，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，这是以做功的方式改变火箭的内能。

故答案为：热值大；2.8×1011；汽化；做功。

三．实验探究题（共1小题）
13．（2020•如皋市模拟）小明利用图甲装置研究某燃料热值。

（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。

【答案】（1）B；（2）小于；吸；（3）2×106 ；（4）等于
【解析】（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。

四．计算题（共3小题）
14．（2020•浉河区校级模拟）我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160t。

（1）气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高1.075m，若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少克的柴油？（柴油的热值q柴油＝4.3×l07J/kg）
（2）气垫船以10m/s的速度匀速直线运动时，向前的推力始终为7.2×104N，那么推力的功率为多少？
【答案】40g; 7.2×105W
【解析】（1）气垫船满载时的总重：G总＝m总g＝160×1000kg×10N/kg＝1.6×106N；
将船身抬高一次需要做的功：W＝G总h＝1.6×106N×1.075m＝1.72×106J；
整个过程中没有能量损失，则柴油燃烧放出的热量Q放＝W，
由Q放＝mq得需要消耗的柴油质量：
m＝＝＝0.04kg＝40g。

（2）推力的功率：
P＝＝＝Fv＝7.2×104N×10m/s＝7.2×105W。

答：（1）抬高一次需要消耗40g柴油；
（2）推力的功率为7.2×105W。

15．（2020•西安二模）2020年1月，陕西迎来了新年的第一场雪。

大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示。

他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是100kW，质量是4t。

（2）由v＝可得，铲雪车前进5km所用的时间：
t＝＝＝0.25h＝900s，
由P＝可得，铲雪车做的功：
W＝Pt＝100×103W×900s＝9×107J，
由W＝Fs可得，铲雪车的推力：
F＝＝＝1.8×104N，
因为铲雪车做匀速直线运动，推力与阻力是一对平衡力，大小相等，
所以，铲雪车受到的阻力：f＝F＝1.8×104N；
（3）消耗汽油的体积V＝10L＝0.01m3，
由ρ＝可得，消耗汽油的质量：
m＝ρ柴油V＝0.8×103kg/m3×0.01m3＝8kg。

汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq柴油＝8kg×4.0×107J/kg＝3.2×108J，
则铲雪车的效率：
η＝×100%＝×100%≈28%。

答：（1）减小压强；
（2）这一过程中铲雪车所做的功为9×107J；受到的阻力大小为1.8×104N；
（3）铲雪车的效率是28%。

16．（2020•合肥三模）某品牌小汽车的“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．[已知ρ水＝1.0×103kg/m3；c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q汽油＝3.2×107J/L]下表为此小汽车的相关数据：
总质量：1500kg 经济耗油量：（90 km/h）8 L/100 km 车轮与地面的总接触面积：8.0×10﹣2m2水箱容量：4L
额定功率：90kW
（1）汽车上的散热器用水作为冷却剂，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%．求汽车消耗多少升汽油和此时汽车的实际功率。

【答案】4.2×105J；20kW
【解析】（1）当水箱装满水，水的体积V＝4L＝4×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×25℃＝4.2×105J；
（2）在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km实际用油：
V汽油＝（8L/100km）×50km＝4 L，
4L汽油完全燃烧放出热量：
Q放＝V汽油q汽油＝4L×3.2×107J/L＝1.28×108J；
汽车所做的功：
W＝ηQ放＝31.25%×1.28×107J＝4×107J，
由v＝可得，汽车行驶的时间：
t＝＝＝h＝2000s
则汽车的实际功率：
P＝＝＝2×104W＝20kW。

答：（1）水需要吸收的热量为4.2×105J；
（2）汽车消耗4L汽油；此时汽车的功率为20kW。