【单元练】上海西南位育中学九年级物理第十四章【内能的利用】经典测试(培优专题)

一、选择题
1．下列所举的事例中，属于机械能转化为内能的是（）
A．冬天双手摩擦生热取暖B．用电水壶给水加热
C．衣服在阳光下暴晒升温D．火箭起飞加速升空A
解析：A
A．冬天双手摩擦生热取暖将机械能转化为内能，故A符合题意；
B．用电水壶给水加热将电能转化为内能，故B不符合题意；
C．衣服在阳光下暴晒升温是通过热传递的方式增加衣服的内能，故C不符合题意；D．火箭起飞加速升空是将内能转化为机械能，故D不符合题意。

故选A。

2．有一种压电塑料薄膜，在压力作用下表面会产生电压，若将它用在微型扬声器或话筒上，可将电信号转化为发声振动，或将发声振动转化为电信号；另外，当它受热时还会产生电流，可用来制作火警预警装置，以上信息中没有涉及到的能量转化过程是（）A．机械能转化为电能B．内能转化为化学能
C．电能转化为机械能D．内能转化为电能B
解析：B
A．在压力作用下表面会产生电压，若将它用在话筒上，会将声音转化为电信号，在这个过程中，将机械能转化成了电能，故A正确，不符合题意；
BD．受热时还会产生电流，这个过程是由内能转化为电能，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意；
C．微型扬声器上又可将电信号转化为声音；在此过程中将电能转化成了机械能，故C正确，不符合题意。

故选B。

3．下列关于热和能的说法中，错误的是（）
A．比热容是物质的一种属性
B．古人“钻木取火”，是内能转化为机械能的过程
C．一切物体都具有内能
D．内燃机在做功冲程是内能转化为机械能的过程B
解析：B
A．比热容是物质的一种基本属性，只与物质的材料和状态有关，故A正确，不符合题意；
B．钻木取火，是机械能转化为内能，故B错误，符合题意；
C．物质是由于分子、原子构成，分子永不信息地做无规则运动，具有动能，分子存在间隙和作用力，故分子间存在分子势能，故一切物体都具有内能，故C正确，不符合题意；D．内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。

故选B。

4．电动汽车的电池决定了车辆能行驶的里程，工程上用“能量密度”来衡量电池的储电能
力，它指的是电池单位质量所存储的电能，“能量密度”相当于我们学过的哪个物理量（）
A．热量B．热值C．内能D．比热容B
解析：B
由题意可知“能量密度”的单位是J/m3，而热值的密度也是J/m3，所以“能量密度”相当于我们学过的热值。

故选B。

5．如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，由此他联想到热机的四个冲程，以下与排气冲程最相似的是（）
A．鼻孔吸气
B．气沉丹田
C．排山倒海
D．打完收工D
解析：D
小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，鼻孔吸气相当于吸气冲程，气沉丹田相当于压缩冲程，排山倒海时对外做功，相当于做功冲程，打完收工相当于排气冲程。

故选 D。

6．如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（）
A．按一个工作循环其正确排列顺序是“丁乙丙甲”
B．若飞轮转速是2400r/min，则1s对外做功40次
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动气缸内压强变小，大气压将汽油与空气混合物压入气缸D
解析：D
A．甲图进气口、出气口关闭，活塞向上运动，故是压缩冲程，乙图出气口开，故是排气冲程，丙图是进气口、出气口关闭，活塞向下运动，故是做功冲程，丁进气口开，故是吸气冲程，故一个工作循环是丁甲丙乙，故A选项错误；
B．若飞轮转速是2400r/min，则1s转动40圈，做功20次，故B选项错误；
C．使用热值更高的燃料，只能说是放出的热量比较多，但是不能保证提高了有用功占燃烧释放的能量的比例升高，故C选项错误；
D．丁冲程中活塞向下运动，气缸的体积变大，气缸内压强变小，小于外界大气压，故大气压将汽油与空气混合物压入气缸，故D选项正确。

故选D。

7．关于四冲程内燃机，下列说法中错误的是（）
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．柴油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．一个工作循环中活塞往复运动2次、曲轴转动2周
D．只有做功冲程是将内能转化为机械能A
解析：A
A．内燃机所做总功一定时，效率越高，则做的有用功越多，故A 错误，符合题意；B．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，柴油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气，故B正确，不符合题意；
C．一个工作循环中活塞往复运动2次、曲轴转动2周，对外做功一次，故C正确，不符合题意；
D．内燃机在做功冲程将内能转化为机械能，故D 正确，不符合题意。

故选A。

8．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，对水加热。

一段时间后，塞子受到水蒸气的压力会冲出去，这个过程与下图所示汽油机的四个冲程原理相同的是（）
A．B．C．D． C
解析：C
在如图实验中，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。

A．如图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，不涉及能量转化，与上述过程原理不同，故A不符合题意；
B．如图，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能，与上述过程原理不同，故B不符合题意；
C．如图，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，内能转化为机械能，与上述过程原理相同，故C符合题意；
D．如图，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，不涉及能量转化，与上述过程原理不同，故D不符合题意。

故选C。

9．有关四冲程汽油机和柴油机的异同点，下列说法正确的是（）
A．做功冲程是将内能转化为机械能
B．只要汽油机汽缸内的汽油完全燃烧，热机的效率就可以达到100%
C．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
D．压缩冲程是将内能转化为机械能A
解析：A
A．做功冲程将内能转化为机械能，用来对外做功。

故A正确；
B．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴。

故C错误；
D．压缩冲程将机械能转化为内能。

故D错误。

故选A。

10．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（）
A．内燃机一个工作循环曲轴转两周，做功两次
B．若转速为4800 r/min，则1 s完成80个冲程
C．进气门和排气门既不能同时关闭，也不能同时打开
D．在做功冲程中，燃料燃烧产生的高温燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能D
解析：D
A．内燃机一个工作循环曲轴转两周，做功一次，故A错误；
B．若转速为4800 r/min，则
4800r
==
4800r/min80r/s
60s
一圈为两个冲程，1 s转速80圈，完成160个冲程，故B错误；
C．当在吸气冲程与排气冲程过程中，进气门和排气门同时关闭，故C错误；
D．在做功冲程中，燃料燃烧产生的高温燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，故D正确。

故选D。

二、填空题
11．小明用石油液化气将一壶质量为2kg的冷水从10℃加热至60℃，水需要吸收______J 的热量。

一罐石油液化气使用一半后热值将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

2×105不变
解析：2×105不变
[1]水需要吸收的热量
35=Δ=4.210J/(kg C)2kg?60C-10C =4.210J Q cm t ⨯⋅︒⨯︒︒⨯（）
[2]热值是燃料的一种属性，与燃料的种类有关，不随质量的变化而变化。

12．一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min ，其效率为30%，消耗100g 汽油，对外做功______J （7
4.610J/kg q =⨯汽油）38×106
解析：38×106
100g 汽油完全燃烧所放出的热量为 763 4.610J/kg 4.610J 10010kg Q mq -==⨯⨯=⨯⨯放 由100%W Q η=⨯放
可得对外做功的能量 6630% 4.610J 1.3810J W Q η==⨯⨯=⨯放
13．家庭轿车的发动机是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中将内能转化为机械能的是______冲程；某款轿车百公里耗油6kg ，这些汽油完全燃烧放出______J 的热量，油箱里的汽油用去一半中，则剩余汽油热值大小______；比热容大小______（均填“增大”、“减
小”或“不变”）（汽油的热值是4.6×
107J/kg ）。

做功276×108不变不变 解析：做功 2.76×
108 不变 不变 [1]在内燃机做功冲程中，高温高压的气体对活塞做功，将内能转化为机械能。

[2] 6kg 汽油完全燃烧放出的热量为
784.610J/kg 2.7610J 6kg Q mq ===⨯⨯⨯放
[3][4]热值和比热容是物质的基本属性，与物质的种类有关，与质量的大小无关，故油箱里的汽油用去一半后，汽油的质量减小一半，汽油的热值大小不变，比热容大小不变。

14．煤、石油等化石燃料燃烧越充分，热值_____（选填“越大”、“越小”或“不变”）；燃料燃烧时______能转化成____能，内燃机除做功冲程外其它三个冲程是利用飞轮的______来工作的。

不变化学内惯性
解析：不变 化学 内 惯性
[1]热值是物质的一种属性，与燃烧是否充分无关。

[2][3]燃烧时燃料的化学能转化成内能。

[4]内燃机工作中，除做功冲程是将内能转化为机械能，其它三个冲程是利用飞轮的惯性来工作的。

15．将图所示袋装纯牛奶放入热水中加热，这是通过________方式改变牛奶的内能。

已知牛奶的质量为0.25kg ， 初温为10℃，当加热到40℃时它所吸收的热量为________ J ， 若这
些热量由酒精完全燃烧放出，则需要燃烧_____kg 酒精。

[c 牛奶=4.0×103J/ （kg·
℃），q 酒精=3.0×107J/kg]
热传递3×1041×10-3
解析：热传递 3×104 1×10-3
[1]改变内能的方式有两种：做功、热传递，牛奶放入热水中加热是热传递的方式改变牛奶内能。

[2]加热到40℃时它所吸收的热量为
344.010J/(kg 0.25kg (40-10)=310J Q c m t =∆⨯=⨯⋅⨯⨯吸牛奶℃)℃℃
[3]这些热量由酒精完全燃烧放出，即
4==310J Q Q ⨯吸放
则需要燃烧的酒精为
74-33.010J/kg
310J =110kg Q m q ⨯⨯==⨯放
酒精 16．有一台柴油机飞轮的转速为1200r/min ，则在1s 内，柴油机完成_____个冲程；对外做功的次数是______次。

10
解析：10
[1][2]热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，飞轮转速是
1200r/min=20r/s
表示每秒飞轮转动20圈，而每2圈4个冲程，所以1s 内完成40个冲程，对外做功10次。

17．现有0.1kg 的无烟煤在炉中完全燃烧，放出的热量是___________J ，这些热量只有42%被水吸收，能使10kg 的30℃的水温度升高到___________℃[q 无烟煤=3.14×107J/kg ，c 水=4.2×103J/（kg •℃）]。

14×106614
解析：14×106 61.4
[1]0.1kg 的无烟煤在炉中完全燃烧，放出的热量是
Q 放=q 无烟煤m =3.14×107J/kg ×0.1kg=3.14×106J
[2]被水吸收的热量
Q 吸=Q 放η=3.14×106J ×42%=1.3188×106J
根据公式Q=cm (t 2-t 1)10kg 的30℃的水温度升高
6吸213水 1.318810J +30℃61.4℃4.210J （kg ℃）10kg
Q t t c m ⨯==+=⨯⋅⨯ 18．如图所示的压缩空气引火仪，迅速下压活塞使棉花点燃，在此过程中是通过____的方式来改变空气内能的，此过程与四冲程汽油机的____冲程的能量转化相同。

若某汽油机在 1s 内完成 20 个工作循环，则飞轮的转速为____r /min 。

做功压缩2400
解析：做功 压缩 2400
[1][2]压缩空气引火仪中迅速下压活塞使棉花点燃，在此过程中是通过外力做功，压缩体积的方式改变空气的内能，机械能转化为内能，此过程与四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同。

[3]四冲程汽油机做功1次时，飞轮转2圈，完成4个工作循环；若某汽油机在1s 内完成20个工作循环，则飞轮的转速为40r/s ，即2400r/min 。

19．“长征三号丙”运载火箭用液氢做燃料是因为氢气具有较大的_______，火箭发射塔使用水做冷却介质是因为水的______________较大。

热值比热容
解析：热值 比热容
[1]氢气具有较大的热值，常用来做火箭的燃料，故填热值。

[2]水的比热容较大，常用来做冷却剂，故填比热容。

20．太阳能热水器是通过__________方式使水的内能增加。

小红家的太阳能热水器内装有60kg 的水，某天阳光照射5小时后，热水器内水温从20℃升高到70℃，则水吸收的太阳能为__________J ，这些水若改用天燃气加热升高同样的温度，天燃气完全燃烧放出的热量70%被水吸收，则需要消耗__________m 3的天燃气（c 水＝4.2×103J/(kg•℃)，q ＝4×107J/m 3）热传递126×107045
解析：热传递 1.26×107 0.45
[1]太阳热水器内的水吸收热量，温度升高，是通过热传递方式使水的内能增加。

[2]水吸收的热量（水吸收的太阳能）
Q 吸＝c 水m （t ﹣t 0）＝4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（70℃﹣20℃）＝1.26×107J
[3]由100%Q Q η=⨯吸放
可得，天然气完全燃烧释放的热量 771.2610J 1.810J 70%Q Q η⨯===⨯吸
放 由Q ＝Vq 可得，需要消耗天然气的体积
73731.810J 0.45m 410J /m Q V q ⨯===⨯放
三、解答题
21．近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。

氢燃料具有清洁无污
染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c 水=4.2×103J/（kg·
℃）、q 氢=1.4×108J/kg]。

求：
(1)质量为0.6kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量。

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

解析：(1)8.4×107J ；(2)50℃
解：(1)0.6 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q 放＝m 气q 氢＝0.6 kg×1.4×108 J/kg ＝8.4×107 J
(2)水吸收的热量
Q 吸＝Q 放＝8.4×107 J
水升高温度
()738.410J Δ504.210J/kg 400kg
Q t cm ⨯===⨯⋅⨯吸℃℃ 答：(1)质量为0.6kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量8.4×
107J ； (2)若这些热量全部被质量为400kg ，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度50℃。

22．用天然气灶给水加热，在1标准大气压下，把质量为10kg ，温度为20℃的水加热到沸腾，求：
(1)水吸收了多少热量？[c 水=4.2×103J/（kg ·℃）]
(2)将10kg 温度为20℃的水加热到沸腾，至少需要燃烧多少m 3的天然气？（q 天然气=4.2×107J/m 3）
解析：(1)3.36×106J ；(2)0.08m 3
解：(1)水吸收的热量为
()364.210J/kg?10kg 10020 3.3610J Q c m t ⨯⨯⨯=-=⨯=∆吸水（℃）℃
(2)将10kg 温度为20℃的水加热到沸腾，至少需要燃烧天然气
6373
3.3610J 0.08m
4.210J/m Q V q ⨯===⨯吸 答：(1)水吸收了3.36×
106J 热量； (2)至少需要燃烧0.08m 3的天然气。

23．如图所示的负压舱救护车，空载质量为3.6吨，轮胎与地面的总接触面积为
1200cm 2，该车以108km/h 的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为90kW 。

（取g =10N/kg ，柴油的热值q 柴油=4.3×107J/kg ）
(1)空载的汽车静止时对水平路面的压强是多少？
(2)该军以108km/h 的速度水平匀速直线行驶时所受的阻力是多少？
(3)若该车以90kW 的恒定功率沿水平路面匀速直线行驶43分钟，共消耗燃料柴油12kg ，救护车发动机的效率是多少？
解析：(1)3×105Pa ；(2)3000N ；(3) 45%
解：(1)空载的汽车静止时对水平路面的压力
F =
G =m 车g =3.6×103kg×10N/kg=3.6×104N
对路面的压强
45-423.610N =310Pa 120010m
F p S ⨯==⨯⨯ (2)该车的速度
v =108km/h=30m/s
汽车的输出功率
W Fs P Fv t t
=
== 该车水平匀速直线行驶时所受的牵引力 39010W 30m/s
P F v ⨯===3000N 汽车匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，所以阻力
f =F =3000N
(3)柴油完全燃烧释放的热量
Q 放=mq 柴油=12kg×4.3×107J/kg=5.16×108J
该车做的功
W =Pt =90×103W×43×60s=2.322×108J
救护车发动机的效率
882.32210J ==5.1610J
W Q η⨯⨯放=45% 答：(1)空载的汽车静止时对水平路面的压强是3×105Pa ；
(2)该军以108km/h 的速度水平匀速直线行驶时所受的阻力是3000N ；
(3)若该车以90kW 的恒定功率沿水平路面匀速直线行驶43分钟，共消耗燃料柴油12kg ，救护车发动机的效率是45%。

24．“环境小组”的同学在研究性活动中对小明家新装燃气热水器（如图甲）耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。

计算机显示出热水器中水温度随时间变化的图象如图乙所示。

[水的比热容为4.2 103J/(kg ⋅℃)，天然气的热值约为4 107 J/m3]求：
(1)加热4min ，水吸收的热量为多少？ (2)加热4min ，消耗了多少m 3的天然气？
型 JY 燃气热水器
能耗等级 热效率 容量/ L 适应水压M / Pa 适用：天然气、液化石油
气 Ⅱ 75% 15 0.02 -0.8
解析：(1)3.15×106J ；(2)0.105m 3
解：(1)由铭牌表知，热水器的容量为
15L=15dm 3=0.015m 3
加满水时，水的质量
m =ρV =1.0×103kg/m 3×0.015m 3=15kg
由图乙知，加热4min ，水的温度由20℃升高到70℃，则水吸收的热量
Q 吸=cm (t -t 0)=4.2×103J/(kg ⋅℃) ×15kg×(70℃-20℃)=3.15×106J
(2)据Q Q η=吸放
得，加热4min ，燃气放出的热量 663.1510= 4.2J 10J 75%Q Q η==⨯⨯吸
放 在这个过程，燃气燃烧的体积
637310J 104.2J 0.105m 4/m
Q V q ⨯⨯===放 答：(1)加热4min ，水吸收的热量为3.15×106J ；
(2)加热4min ，消耗了0.105m 3的天然气。

25．用燃气灶既方便又环保，一般的燃气灶正常工作时，15min 可使一壶质量为4kg ，温度
为43℃的水沸腾，在某市水的沸点约为93℃，[水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）]求：
(1)水吸收的热量是多少？
(2)若燃气灶放出的热量50%被水吸收，燃气灶实际放出的热量为多少？
(3)烧开这壶水至少需要多少天燃气？（若天然气的热值为4×107J/m 3）
解析：(1)8.4×105J ；(2)1.68×106J ；(3)0.042m 3
解：(1)水吸收的热量
354.210J/(kg )4kg (9343)=8.410J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯-⨯吸℃℃℃
(2)根据100%Q Q η=⨯吸放
可知，燃烧煤气放出的热量 568.410J =1.6810J 50%Q Q η⨯==⨯吸
放 (3)烧开这壶水需要的天然气为
63731.6810J =0.042m 410J/m
Q V q ⨯==⨯放
答：(1)水吸收的热量是8.4×
105J ； (2)燃气灶实际放出的热量为1.68×106J ；
(3)烧开这壶水至少需要0.042m 3天燃气。

26．现代家庭普遍安装了节能型燃气热水器，在一次用水过程中将10kg 的水，从12℃加
热到52℃。

已知c 水=4.2×
103J/(kg·℃)，天然气的热值是q =4×107J/m 3。

求： (1)水吸收的热量；
(2)如果此燃气热水器的热转化效率为84%，此次加热水消耗的天然气的体积。

解析：(1)61.6810J ⨯；(2)30.05m
解：(1)水吸收的热量 ()()360 4.210J/(kg C)10kg 52C 12C 1.6810J Q cm t t =-=⨯⋅︒⨯⨯︒-︒=⨯吸
(2)天然气完全燃烧放出的热量
661.6810J 210J 84%Q Q η⨯===⨯吸
放 消耗的天然气的体积
6373210J 0.05m 410J /m
Q V q ⨯===⨯放
答：(1)水吸收的热量为61.6810J ⨯；
(2)此次加热水消耗的天然气的体积为30.05m 。

27．冬天到了，学校利用锅炉为学生提供热水。

将100kg 水从 10°
C 加热到100°C ，消耗了12.6kg 的煤。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·°C)，煤的热值约为3×107J/kg]求：
(1)水吸收的热量；
(2)锅炉烧水时的效率。

解析：(1)73.7810J ⨯；(2)10%
解：(1)水吸收的热量
()()37Δ 4.210J /kg C 100kg 100C 10C 3.7810J Q cm t ==⨯⋅︒⨯⨯︒-︒=⨯吸
(2)煤完全燃烧放出热量
78310J /kg 12.6kg 3.7810J Q qm ==⨯⨯=⨯放
锅炉烧水时的效率
783.7810J 100%100%=10%3.7810J
Q Q η⨯=⨯=⨯⨯吸放 答：(1)水吸收的热量是73.7810J ⨯；
(2)锅炉烧水时的效率是10%。

28．2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。

氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c 水=4.2×103J/（kg•℃）；q 氢=1.4×108J/kg ）求：
(1)质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量；
(2)若这些热量全部被质量为200kg ，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度。

解析：(1)4.2×107J ；(2)50℃
(1)根据热值公式，可知0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为
Q 放=mq 氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J
(2)水吸收的热量
Q 吸=Q 放=4.2×107J
由Q 吸=cm t 得水升高的温度为
7350C 4.210J/(k 4.21g C)kg
0J 200Q t c m ⨯︒⨯⋅︒⨯∆===吸水 则水的末温为
50C+15C 65C<100C t t t =∆+==︒︒︒︒末初
即水升高的温度50℃符合实际。

答：(1)质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J ；
(2)若这些热量全部被质量为200kg ，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度为50℃。