九年级物理上册 第十二章　内能与热机 单元测试卷（沪粤版 2024年秋）

这是一份九年级物理上册 第十二章　内能与热机 单元测试卷（沪粤版 2024年秋），共10页。试卷主要包含了填空题，选择题，实验题，计算与推导题等内容，欢迎下载使用。
1. 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，则图中①处应填________。
(第1题)
2. 飞机在万米高空飞行时，机舱外的温度低至－50 ℃，舱外气压比舱内气压低得多。要使舱内获得新鲜空气，必须用压缩机把新鲜空气从舱外压进舱内。在这个过程中，压缩机对空气做功，使空气的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)，空气的温度可升高到50 ℃。
3. “卡路里”简称“卡”，是热量的一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量中，“卡”是这样规定的：1卡等于在1个标准大气压下，1 g水温度升高1 ℃吸收的热量，那么1卡等于________J。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
4.汽车发动机工作时把内能转化为机械能，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率________(填“升高”“不变”或“降低”)。
5.如图是小明同学设计的简易实验装置，用手握住烧瓶的外壁，会看到液柱向左移动。这是因为空气受热膨胀对液柱做功，此能量转化过程与热机的________冲程的原理相同。
(第5题)
6.如图所示为一种防风打火机，这种打火机在出气口上方设计了一个金属网罩，点火后网罩温度很快升到很高，当火焰被风吹灭后，打火机内喷出的燃气又会被灼热的网罩重新点燃。制成网罩的金属必须选用熔点高、比热容______(填“大”或“小”)的材料。
(第6题)
7.已知某品牌的卡式炉在一次加热水的过程中其热效率为63%，在此过程中，完全燃烧0.2 m3的丁烷气将40 kg初温为15 ℃的水加热到45 ℃，则丁烷气的热值为________J/m3。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
8.如图是一种新型的金属冰块，相较于普通冰块，金属冰块使用起来更加方便，且可无限次循环使用。茗茗将每块质量为125 g且质量相等的四块金属冰块冷冻至－20 ℃后，迅速取出放入另一个装有200 g水的杯中，容器中水温为30 ℃，放入金属块后水温最终下降到20 ℃，在这个过程中，若不计热量损失，该金属冰块的比热容为__________J/(kg·℃)。
(第8题)
9.某型号汽车单缸四冲程内燃机1 s内对外做功15次。若做功冲程推动活塞一次做功1 200 J，则该内燃机工作时的功率是________W。
10.热机的广泛使用从根本上改变了我们的世界。现有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是54，消耗柴油的质量之比是32。则它们的效率之比是________。
二、选择题(每题2分，共14分)
11.关于热学的知识，下列说法正确的是( )
A.热量可以从内能小的物体向内能大的物体传递
B.冰在熔化过程中，内能和温度都保持不变
C.使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的热值
D.夏天人们喜欢往地上洒水降温，是利用水的比热容较大的性质
12.水壶中的水烧开后，壶盖会向上跳动。以下四个事例中能量转化与之相同的是( )
(第12题)
A.甲、丙 B.甲、丁
C.乙、丙 D.乙、丁
13.下图中，昼夜温差最小的是( )
14.有质量和初温都相同的甲、乙两个物体，将甲投入一杯冷水中，水的温度升高Δt，取出甲物体，再将乙物体投入这杯冷水中，水的温度又升高Δt，不计热量损失，则( )
A.甲的比热容较大
B.乙的比热容较大
C.甲、乙的比热容一样大
D.无法比较
15.上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，压缩后推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么( )
(第15题)
A.当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能
B.当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室
C.当海水下降时，气流推动涡轮机带动发电机发电
D.当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程
16.如图所示为探究热传递过程中，高温物体、低温物体温度变化的特点。将盛有30 ℃冷水的小烧杯，放进盛有70 ℃热水的大烧杯中，分别用温度传感器，测量两杯水的温度变化。有关说法错误的是( )
(第16题)
A.冷水吸收的热量等于热水放出的热量
B.热水温度下降比冷水温度升高得快
C.冷水和热水到达同一温度的时间相同
D.热水的质量可能小于冷水的质量
17.质量相等的甲、乙两种不同液体，装在相同的容器中，用相同的电加热器加热，其温度随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
(第17题)
A.乙液体在1 min后可能处于固液共存态
B.甲、乙的比热容之比为21
C.升高相同温度，甲吸收的热量更少
D.3 min后甲的内能保持不变
三、实验题(第18题4分，第19题8分，共12分)
18.在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。
(第18题)
(1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两个燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。
小红认为上述操作中，操作________是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。
19.在研究“不同物质的吸热本领”实验中：
(第19题)
(1)取______(填“质量”或“体积”)和初温都相同的甲、乙两种液体，分别装入相同烧杯中，用相同的加热器加热，如图A所示；
(2)图B为某时刻的温度，其示数为______℃；
(3)实验中可通过____________(填“加热时间”或“温度计示数”)反映物质吸收热量的多少，这是科学探究中常见的方法，为________法；
(4)分析图C可知，吸收相同热量，________液体升温更高，________液体吸热能力较强；________液体更适合作汽车发动机的冷却液；(均填“甲”或“乙”)
(5)若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40 ℃和35 ℃，吸收热量之比为21，则甲、乙液体的比热容之比为______。
四、计算与推导题(第20题8分，第21题8分，第22题8分，共24分；解答要有必要的公式和过程)
20.小明学习了燃料的热值后，试测量天然气的热值。于是，他在家里将装有2 kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20 ℃升温至80 ℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035 m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)在这个过程中水吸收了多少热量？
(2)请你帮小明算出天然气的热值。
21.现有一杯初温为t1的热水和一杯初温为t2的冷水，已知热水质量是冷水质量的两倍(不计热量损失)，推导：这两杯水混合成温水时的末温t(用t1、t2表示)。
22.新能源的开发及利用正逐步走入寻常百姓家。若已知液态氢的热值是1.4×108 J/kg，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试计算：
(1)我国第4代运载火箭一般使用液态氢作为燃料，某火箭发射时携带3×104 kg液态氢燃料。这些燃料完全燃烧，最多能将多少千克初温为20 ℃的水加热至沸腾？(当地大气压为标准大气压)
(2)氢能源车的发动机工作时，将液态氢转化为氢气，氢气在气缸中燃烧提供动力。某次测试中，一辆氢能源车以75 kW的功率匀速行驶0.5 h，消耗了2 kg燃料，求该发动机的效率(小数点后保留一位小数)。题序
11
12
13
14
15
16
17
答案
答案
一、1.热传递 2.增大 3.4.2
4．降低 5.做功 6.小
7．4×107 点拨：水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(45 ℃－15 ℃)＝5.04×106 J；热效率为63%，则丁烷气完全燃烧放出的热量Q放＝eq \f(Q吸,η)＝eq \f(5.04×106 J,63%)＝8×106 J；丁烷气的热值q＝eq \f(Q放,V)＝eq \f(8×106 J,0.2 m3)＝4×107 J/m3。
8．420 点拨：水放出的热量Q放＝c水m水(t0－t)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(30 ℃－20 ℃)＝8.4×103 J；不计热量损失，则Q吸＝Q放＝8.4×103 J，金属块变化的温度Δt金＝t－t0金＝20 ℃－(－20 ℃)＝40 ℃，金属块的比热容c＝eq \f(Q吸,mΔt金)＝eq \f(8.4×103 J,4×0.125 kg×40 ℃)＝420 J/(kg·℃)。
9．1.8×104 点拨：该四冲程内燃机对外做功一次需要的时间t＝eq \f(1,15)s，则该内燃机工作时的功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(1 200 J,\f(1,15)s)＝1.8×104 W。
10．56
二、11.A
12．A 点拨：水壶中的水烧开后，壶盖会向上跳动，内能转化成机械能。按动电火花发生器按钮，盒盖飞出；汽油机的做功冲程，两者都是内能转化为机械能。活塞迅速下压，棉花燃烧；汽油机压缩冲程是机械能转化成内能。故甲和丙的能量转化与烧水壶盖跳动相同。
13．D
14．B 点拨：先后将甲、乙两物体投入到同一杯水中，水升高的温度相同，水吸收的热量相同；不计热量损失，则Q水吸＝Q放，可知甲、乙两物体放出的热量相同；由题知，甲物体比乙多降低了Δt，由c＝eq \f(Q,mΔt)可知：质量相同的甲、乙两物体，放出相同的热量，降低的温度多的甲物体的比热容小。
15．D 点拨：海水上升时，气室体积减小，压强增大，阀门S1开启，阀门S2关闭，压缩后将空气推入工作室，利用海水的机械能转化为空气的内能，类似于汽油机的压缩冲程，故A错误，D正确。海水下降时，气室体积增大，压强减小，在大气压的作用下，阀门S1关闭，阀门S2开启，将空气吸入气室，类似于汽油机的吸气冲程，此时该装置没有对外做功，故BC错误。
16．A
17．B 点拨：乙是液体，对乙液体加热过程中，不可能出现固液共存态，故A错误；由图可知，加热1 min，吸收相同的热量，甲升高的温度为25 ℃，乙升高的温度为50 ℃，甲、乙的质量相等，由c＝eq \f(Q,mΔt)可知，甲、乙的比热容之比eq \f(c甲,c乙)＝eq \f(Δt乙,Δt甲)＝eq \f(50 ℃,25 ℃)＝eq \f(2,1)，故B正确；由图可知，升高相同的温度，甲加热的时间较长，甲吸收的热量较多，故C错误；3 min后甲液体吸收热量，温度不变，内能增大，故D错误。
三、18.(1)通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量
(2)温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中
(3)②；燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中
19．(1)质量 (2)39 (3)加热时间；转换
(4)乙；甲；甲 (5)32
四、20.解：(1)水吸收的热量Q＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J。
(2)天然气完全燃烧释放的热量Q放＝eq \f(Q,36%)＝eq \f(5.04×105 J,36%)＝1.4×106 J，天然气的热值q＝eq \f(Q放,V)＝eq \f(1.4×106 J,0.035 m3)＝4×107 J/m3。
21．解：冷水吸收的热量Q吸＝cm(t－t2)，热水放出的热量Q放＝2cm(t1－t)，由题知，Q吸＝Q放，则有cm(t－t2)＝2cm(t1－t)，解得t＝eq \f(2t1＋t2,3)。
22．解：(1)3×104 kg液态氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝m氢q＝3×104 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×1012 J，依题意，水吸收的热量Q吸＝Q放＝4.2×1012 J，标准大气压下，水的沸点为100 ℃，故升高的温度Δt＝100 ℃－20 ℃＝80 ℃，水的质量m＝eq \f(Q吸,cΔt)＝eq \f(4.2×1012 J,4.2×103 J/（kg·℃）×80 ℃)＝1.25×107 kg；
(2)有用功W＝Pt＝75×103 W×0.5×3 600 s＝1.35×108 J，完全燃烧2 kg燃料放出的热量Q′放＝m′氢q＝2 kg×1.4×108 J/kg＝2.8×108 J，该发动机的效率η＝eq \f(W,Q′放)×100%＝eq \f(1.35×108 J,2.8×108 J)×100%≈48.2%。