2023学年北师大版物理九年级上册第十章机械能、内能及其转化 单元测试

2023学年北师大版物理九年级上册第十章机械能、内能及其转化 单元测试

一、选择题(每题3分，共24分)

1．【2022·梧州】2022年6月5日，中国载人航天飞船神舟十四号发射成功。飞船在空中加速上升时的能量转化情况是(　　)

A．飞船的动能转化为重力势能，动能减小

B．飞船的重力势能转化为动能，重力势能减小

C．燃料燃烧产生的内能转化为飞船的机械能

D．没有发生能量的转化，飞船的机械能不变

2．【2022·乐山】2022年3月23日下午，中国空间站“天宫课堂”开展第二次太空授课活动，航天员老师王亚平用水将两个塑料板连接起来，搭建了一座液体桥，如图所示。水在两板之间连接成为桥，这说明(　　)

A．分子之间有引力

B．分子之间有斥力

C．物质由大量分子构成

D．水分子在不停地做无规则运动

3．【2022·柳州】下列说法正确的是(　　)

A．热机的效率为100%

B．热机只有汽油机和柴油机两种

C．好的热机工作时不排放废气

D．热机工作时都要利用燃料的化学能

4．【2022·聊城】下列事例中，主要利用做功的方式来改变物体内能的是(　　)

A．把酒精擦在手背上，手背感觉到凉

B．冬天人们在室外晒太阳，感觉暖和

C．汽油机的压缩冲程，燃料温度升高

D．把水放进冰箱冷冻室，水变成冰块

5．【2022·营口】下列关于内能、热量和热机的说法正确的是(　　)

A．0 ℃物体内能一定为零

B．物体的内能增加一定是从外界吸收热量

C．热机的功率越大效率越高

D．柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能

6．【2022·济南】爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到如图所示的限速标志，想起了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是(　　)

A．物体的动能与物体的形状是否有关？

B．物体的动能与它的速度有什么关系？

C．物体的动能与它的质量和速度有什么关系？

D．物体的动能与哪些因素有关？

7．【2023·巴中模拟】下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是(　　)

8．【2023·梧州期末】将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后，放到上表面平整的冰块上。经过一定时间后，冰块形状基本不再变化时的情形如图所示。则三块金属的比热容c甲、c乙、c丙大小相比(　　)

A．c甲最大  B．c乙最大

C．c丙最大  D．c甲＝c乙＝c丙

二、填空题(每空2分，共36分)

9. 如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的________大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为________能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能________(填“守恒”或“不守恒”)。

10．在如图所示的实验中，被压缩的弹簧一旦放松，就能将它上面的砝码举起，观察由图甲到图乙的变化过程：图甲中，弹簧被压缩得越紧，弹簧的________越大，弹性势能______，弹簧放松时对砝码做的功________；图乙中，砝码的________能增大，这是因为弹簧的________能减小。

11．【2022·连云港】知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在知识结构图对应的序号框中。

12．【2022·广东】班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物主要是通过________(填“做功”或“热传递”)的方式增大食物的内能；现场香气四溢属于________现象，表明分子在不停地做无规则运动。活动结束，剩余煤气的热值______(填“变大”“变小”或“不变”)。

13．【2022·无锡】如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞________，水蒸气的一部分________能转化为软木塞的________能，利用这一原理，可以制成热机。

三、实验探究题(第14题14分，第15题12分，共26分)

14．某兴趣小组提出利用“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置(如图所示)与所需器材(斜面、木块、不同质量的小钢球)来“探究影响重力势能大小的因素”的设想。请你帮助完成

如下实验方案：

(1)实验中通过观察________________________________的大小，来判断小钢球重力势能的大小。

(2)本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是______________________

_________________________________________________________。

(3)实验中为了探究重力势能与物体的质量的关系要选用图________，具体的操作方法是让不同质量的小钢球从________(填“相同”或“不同”)的高度由静止滚下。

(4)要探究重力势能与物体的高度的关系要选用图________，具体的操作方法是让相同的小钢球从______(填“相同”或“不同”)的高度由静止滚下。

(5)通过比较分析可以得出的结论是_______________________________________

__________________________________________________________________。

15. 比较不同物质吸热的情况如图甲所示，用相同规格的电加热器给质量相同的水和食用油加热，记录数据并绘制出两种液体温度随加热时间变化的图像。

(1)由图乙可知，水和食用油升高相同的温度，________的加热时间更长，说明它的吸热能力更强。换用多种液体进行实验，发现不同物质在质量相同、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。为了表示不同物质的这种性质差别，物理学中引入了________这个物理量。

(2)实验中通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这种方法还在________________________实验中用到(写出一个即可)。

(3)实验中水的质量是400 g，0～3 min内它吸收的热量是________J。

(4)继续给水加热，水沸腾后温度计的示数如图丙所示，则它的沸点是________。取出电加热器后，水停止沸腾，说明水在沸腾的过程中需要________热量。

四、综合应用题(14分)

16．【2022·锦州】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油的热值为4×107 J/kg)求：

(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？

(2)飞机在航行过程中的阻力是多少？

(3)发动机的效率是多少？

答案

一、1．C　【点拨】飞船在空中加速上升时，飞船的质量不变，速度变大，动能变大，高度增大，重力势能增大，该过程不是重力势能和动能的转化；机械能为动能和势能的和，则机械能增大；飞船在空中加速上升时，通过燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故C正确。

2．A　【点拨】水分子间有相互作用的引力才会形成水桥，故选A。

3．D　【点拨】热机是把内能转化为机械能的装置，热机工作时都要利用燃料的化学能，故D正确。

4．C　【点拨】汽油机的压缩冲程，压缩气体做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C符合题意。

5．D　【点拨】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；物体内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能是有物体对它做了功，故B错误；功率是反映物体做功快慢的物理量，热机效率与功率无关，故C错误；柴油机压缩冲程中，活塞对气体做功，将机械能转化为内能，故D正确。

6．C　【点拨】物体的动能与速度和质量有关，速度越大，质量越大，动能越大，根据图片可知，不同类型的车辆限制的速度不同，因此最有探究价值且易于探究的科学问题是物体的动能大小与质量、速度有什么关系，故选C。

7．C【点规律】首先明确在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其余三个冲程都是利用惯性来完成的。

8．C　【点拨】由图可知，与丙金属块接触的冰块熔化得最多，说明丙金属块放出的热量最多，由于温度变化相同，因此丙金属块的比热容最大。

二、9．热值；内；不守恒　【点拨】火箭发射升空时，高度和速度都增大，所以重力势能和动能增大，机械能增大，机械能不守恒。

10．形变；越大；越多；重力势；弹性势　【点拨】图甲中，弹簧被压缩得越紧，弹簧的弹性形变的程度就越大，即此时具有的弹性势能就越大，弹簧放松时对砝码做的功越多；在图乙中，当将细线烧断，此时弹簧的弹性形变程度变小，故具有的弹性势能变小，同时对于砝码来说，质量不变，高度增加，即砝码的重力势能增加。

11．(1)能　(2)机械能　(3)内能　(4)动能

【点拨】能包括光能、机械能、内能等，机械能包括动能和势能，势能包括重力势能和弹性势能。

12．热传递；扩散；不变　【点拨】用煤气炉烹饪食物，食物吸收热量，用热传递的方式增大食物的内能；食物的香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，因为热值是燃料的一种性质，活动结束，煤气燃烧一部分后，剩余煤气的种类没变，故其热值不变。

13．做功；内；机械　【点拨】用酒精灯给试管中的水加热，产生大量的水蒸气，这些高温水蒸气对软木塞做功，将软木塞冲出；则该过程中水蒸气的内能减少、温度降低；软木塞由静止变为运动，其机械能增大，故水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能。

三、14．(1)木块被推出的距离　(2)小钢球与木块将会做匀速直线运动　(3)乙；相同　(4)甲；不同　(5)重力势能的大小与物体的质量和高度有关

【点拨】(1)在该实验中我们用到了转换法，将小钢球重力势能的大小转换为其对木块做功的多少来比较，即小钢球推出木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的重力势能就越大；反之就越小。(2)若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小钢球和木块将会做匀速直线运动(一直运动下去)，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较重力势能的目的。(3)为了探究重力势能与质量的关系，实验中采用质量不同的小钢球，从相同高度由静止滚下，所以应选择图乙进行实验。(4)若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，则需让质量相同的小钢球从不同高度由静止滚下，应选择图甲进行实验。(5)通过比较分析可以得出的结论是重力势能的大小与物体的质量和高度有关。

15．(1)水；比热容　(2)探究压力作用效果与哪些因素有关　(3)3.36×104　(4)98 ℃；吸收

【点拨】(1)由图乙可知，水和食用油升高相同的温度，水需要的加热时间更长，说明它的吸热能力更强。为了表示不同物质的这种吸热能力的大小，物理学中引入了比热容这个物理量。(2)实验中通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这种方法叫转换法，它还在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中用到。(3)实验中水的质量是400 g，0～3 min内它吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×400×10－3 kg×(80 ℃－60 ℃)＝3.36×104 J。(4)如图丙所示，温度计的分度值是1 ℃，它的沸点是98 ℃。取出电加热器后，水不能继续吸热，水停止沸腾，说明水在沸腾的过程中需要不断吸收热量。

四、16．解：(1)消耗的航空燃油的质量m＝1.35 t＝1 350 kg，航空燃油的热值q＝4×107 J/kg，则这些燃油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4×107 J/kg×1 350 kg＝5.4×1010 J。

(2)已知飞机发动机的功率P＝2.25×107 W，飞机匀速航行的速度v＝270 km/h＝75 m/s，

由P＝＝＝Fv可知飞机航行过程中的牵引力F＝＝＝3×

105 N，由二力平衡的条件可知飞机在航行过程中的阻力f＝F＝3×105 N。

(3)由P＝可知飞机发动机做的功W＝Pt＝2.25×107 W×20×60 s＝2.7×1010 J，则发动机的效率η＝×100%＝×100%＝50%。