初中物理苏科版（2024）九年级上册（2024）四、机械能与内能的相互转化巩固练习

这是一份初中物理苏科版（2024）九年级上册（2024）四、机械能与内能的相互转化巩固练习，共14页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，塞子受到水蒸气的压力会冲出去，这个过程与选项所示汽油机的四个冲程原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
2．汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油（ ）
A．比热容和热值均变为原来的一半B．比热容和热值均不变
C．比热容为原来的一半，热值不变D．热值为原来的一半，比热容不变
3．如图所示是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，则该汽油机的效率为（ ）
A．25%B．40%C．35%D．65%
4．下列关于汽油机和柴油机的说法。正确的是（ ）
A．汽油机的汽缸顶部安装有喷油嘴，而柴油机的气缸顶部安装有火花塞
B．汽油机的点火方式是“压燃式”，而柴油机的点火方式是“点燃式”
C．汽油机和柴油机都属于内燃机
D．汽油机的功率比柴油机的大
5．如图所示现象或装置在工作时，与热机做功冲程的能量转化相同的是（ ）
A．钻木取火
B．水蒸气将塞子冲出
C．活塞迅速下压，棉花燃烧
D．电炉子
6．以下是汽油机工作时的四个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．甲是吸气冲程，吸进的物质是空气B．丁是压缩冲程，将机械能转化为内能
C．丙是做功冲程，将内能转化为机械能D．依靠飞轮惯性完成的是甲、乙、丙冲程
7．如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是（ ）
A．四个冲程的顺序应该是B→D→C→A
B．压缩冲程和做功冲程中均获得动力，其他2个冲程都是靠惯性运转的
C．冲程A的活塞正在往下运动，气缸内的气体内能减小
D．冲程B为吸气冲程，吸入气缸的只有空气
8．天然气是一种重要的能源，也是一种清洁能源，小明家的燃气灶使用天然气作燃料。以下关于说法正确的是（天然气的热值为4.4×107J/kg）（ ）
A．天然气是可再生能源
B．经过技术改造小明家的燃气灶效率可达100%
C．完全燃烧10g天然气放热4.4×105 J
D．天然气燃烧不会产生空气污染
9．关于内燃机，下列说法中不正确的是（ ）
A．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式
B．四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的
C．如图为内燃机的压缩冲程
D．图中冲程是将活塞的机械能转化为气体的内能
10．如图所示用同一个实验装置分别加热的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从加热至沸腾刚好消耗了酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知，，下列说法中（ ）
①
②乙的吸热能力大于甲的吸热能力
③乙吸收的热量为
④该酒精灯的加热效率为17.5%
A．只有①③正确B．只有②③正确
C．只有③④正确D．只有①④正确
二、填空题
11．在内燃机中汽油机的使用是非常广泛的，下图是汽油机的 冲程，这个冲程中将燃气的内能转化为 能。
12．四冲程内燃机的一个工作循环包括吸气冲程、 冲程、做功冲程和排气冲程；做功冲程将 能转化为机械能。
13．某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车。若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 kg焦炭放出的热量相当。（焦炭的热值为）
14．普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能变为机械能。下图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率 。
15．二氧化碳爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术，起爆前高压泵将压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。起爆前高压泵将压缩成高压气体是通过 的方式使的内能增大；爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化是通过 的方式使的内能增大。
16．一台柴油机的热机效率为25%，这表示的意义是：柴油机用来做 的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比为 。用这台柴油机工作时，完全燃烧2kg的柴油可做有用功 J。（柴油的热值为）
17．“热”字有着多种含义，在物理学中有时表示温度，有时表示热量，有时表示内能。“物体吸热，温度会升高”中的“热”表示的是 ；“沸腾的水很热”中的“热”表示的是 ；“摩擦生热”中的“热”表示的是 ；“天气很热”中的“热”表示的是 。
18．传统燃油车的动力来源于内燃机，下图是一内燃机工作过程中的两个冲程，其中 实现了将内能转化为机械能的是冲程 （选填“甲”或“乙”）；汽车刹车过程中，由于摩擦，一些机械能会转化成内能并散失到空气中，散失到空气中的这些内能却很难再自动转化为机械能供给汽车使用，这是因为能量的转化和转移具有 。
19．如甲图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖飞出去。乙、丙两图为汽油机的其中两个冲程，有一个冲程跟上述现象一致，它是 （乙/丙）图。这个冲程中，燃气内能的改变是通过 的方式。
20．金鸡报吉，著名期刊《科学》刊发了中国科学界胡炳成团队关于全氮类物质燃料研究成果文章．该燃料预估其热值q氮类=4.6×105J/g，完全燃烧1kg该燃料可放出 J的热量．我国长征某型号火箭需40t航空煤油作燃料，改由全氮类物质燃料替代，则该起飞时火箭的总质量可以减少 kg，大大提高了我国火箭的运载力．（ρ煤油=0.8×103kg/m3， q煤油=4.6×107 J/kg）
三、实验题
21．下图是小科制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上，用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。
(1)蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过 的方式改变水的内能。
(2)铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过程中的能量转化与四冲程汽油机的 （填冲程名称）冲程相同。
四、综合题
22．阅读短文，回答问题。
热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。
(1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的 的特性。
(2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水 （填物态变化名称）有 （选填“吸热”或“放热”）的作用。
(3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题：
实现机械能转化为内能的是 冲程；实现内能转化为机械能的是 冲程。
在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式增加物体的内能。
23．如图所示，在汽缸A中密封有压缩空气，B是被销钉K锁住的活塞，活塞可以在汽缸中左右移动，C是一个温度计。若活塞与汽缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，将看到的现象：
（1）活塞将向 运动（选填“左”或“右”）；
（2）温度计的示数将 ；
（3）这一过程中 能转化成 能。
《12.4机械能与内能的相互转化》参考答案
1．C
【详解】用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子受到水蒸气的压力会冲出去，该过程中水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，与汽油机做功冲程能量转化相同。
A．图中，进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程，故A不符合题意。
B．图中，进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意。
C．图中，进气门关闭，排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意。
D．图中，进气门关闭，排气门打开，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】柴油用去了一半，质量和体积均减小一半，而比热容、热值都是物质的一种特性，不随质量和体积的变化而变化，故剩下的柴油热值与比热容都不变，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．C
【详解】由图得，热机的效率是做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量的比，如图所示，有用机械能所占的比例为35％，该汽油机的效率为35％，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．C
【详解】A．汽油机的汽缸顶部安装的是火花塞，用于点燃混合气体；柴油机的气缸顶部安装的是喷油嘴，用于压缩冲程结束时喷入柴油。故A错误；
B．汽油机的点火方式是“点燃式”，即通过火花塞产生电火花点燃汽油和空气的混合物；柴油机的点火方式是“压燃式”，即通过压缩空气使空气温度升高，达到柴油的燃点，从而点燃柴油。故B错误；
C．汽油机和柴油机都是通过燃料在气缸内燃烧产生动力的，都属于内燃机。故C正确；
D．柴油机的压缩比高，效率更高，通常功率更大，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】热机做功冲程中，高温高压的气体对活塞做功，将内能转化为机械能。
A．钻木取火，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能减小，活塞由静止变为运动，机械能增加，故水蒸气将内能转化为活塞的机械能，故B符合题意；
C．活塞对筒内的空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，而使棉花燃烧，故是机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．电炉子工作时消耗电能，得到内能，电能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
6．C
【详解】A．甲的吸气阀开启，排气阀关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；汽油机在吸气冲程中吸入的是空气和雾状汽油的混合物，故A错误；
B．丁的吸气阀关闭，排气阀开启，是排气冲程，没有能量转化，故B错误；
C．丙的吸气阀与排气阀均关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为活塞的机械能，故C正确；
D．4个冲程中只有做功冲程对外做功，其他3个冲程都靠飞轮的惯性完成；乙的吸气阀与排气阀均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，则依靠飞轮惯性完成的是甲、乙、丁冲程，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】A．A图中火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；B图中进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；C图中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；D图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；所以正确顺序为B→D→A→C，故A错误；
B．只有做功冲程获得动力，其它3个冲程都是靠飞轮的惯性完成的，故B错误；
C．A是做功冲程，做功冲程中，气缸内的气体推动活塞做功，内能转化为机械能，气缸内的气体的内能减小，故C正确；
D．汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，不是只有空气，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】A．天然气会越用越少，不能再短时间内从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误；
B．经过技术改造后，只能提高效率，但燃气灶效率不可能达到100%，故B错误；
C．质量为10g的天然气完全燃烧放出的热量为
Q＝mq＝0.01kg×4.4×107J/kg＝4.4×105J故C正确；
D．天然气燃烧会产生二氧化碳，二氧化碳会产生温室效应，故D错误。
故选C。
【点睛】本题考查能源的分类、热量的计算及燃气灶的效率问题，为基础题。
9．A
【详解】A．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功；柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式，故A错误，符合题意；
B．四冲程内燃机工作时，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意；
CD．由图知道，两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，此过程中是将活塞的机械能转化为气体的内能，故CD正确，不符合题意
故选A。
10．C
【详解】由图2知，温度由20摄氏度升高至100摄氏度，甲所需时间为8min，乙所需时间为4min，实验中用相同的实验装置加热，则在相同的时间内酒精灯放出的热量相同，相同的时间内，两种液体吸收的热量相等，升高相同的温度80摄氏度时，甲吸收的热量比乙大，则甲的吸热能力比乙的强，甲的比热容比乙大，所以甲是水。此加热过程，甲和乙吸收热量的关系
解得，
①②错误；0~8min，乙吸收的热量与甲吸收的热量相等，为
③正确；乙从20摄氏度加热至沸腾用时10min，吸收的热量
消耗酒精放出的热量
该酒精灯的加热效率
④正确。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
11． 做功 机械
【详解】[1][2]如图所示，进气门关，排气门关，火花塞点火，活塞向下，汽油燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，故是做功冲程；此过程将内能转化机械能，向外提供动力。
12． 压缩 内
【详解】[1][2]四冲程内燃机的一个工作循环依次包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。做功冲程是内燃机对外做功的核心冲程。在这个冲程中，压缩冲程结束时，汽油机的火花塞点燃混合气体或柴油机的喷油嘴喷出柴油遇高温空气自燃，气体迅速膨胀推动活塞向下运动，带动曲轴转动。此时，燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为机械提供动力。
13．0.9
【详解】由知：
所以若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 0.9kg 焦炭放出的热量相当。
14．20%
【详解】该汽车发动机的效率为
15． 做功 热传递
【详解】[1]高压泵将压缩成高压气体时通过高压泵对做功的方式增大的内能。
[2]爆破时电加热管发热温度高，吸热迅速汽化，通过热传递的方式使的内能增大。
16． 有用功 25%
【详解】[1]热机效率是指热机工作时，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
[2]2kg柴油完全燃烧时放出的热量
[3]故这台柴油机工作时做的有用功。
17． 热量 温度 内能 温度
【详解】[1]“物体吸热”中的“热”指物体吸收的热量，属于热传递过程中转移的能量，对应“热量”。
[2]“沸腾的水很热”描述水的冷热程度，对应“温度”。
[3]“摩擦生热”是通过做功改变物体内能，此处的“热”指“内能”。
[4]“天气很热”描述环境的冷热程度，对应“温度”。
18． 乙 方向性
【详解】[1]内燃机工作过程中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，甲图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，乙图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，实现了将内能转化为机械能的是冲程乙。
[2]由于能量的转化和转移具有方向性，所以散失到空气中的内能无法自动转化为机械能。
19． 丙 做功
【详解】[1][2]甲图，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，酒精气体燃烧膨胀做功，使盒盖飞出去，因此将内能转化为盒盖的机械能。乙图，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，此时机械能转化为内能；丙图，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，且上端的火花塞发出电火花，是做功冲程，在这一过程中，内能是转化为机械能的，在这个冲程中，燃气内能的改变是通过做功的方式，故跟甲图现象一致的是丙图。
20． 4.6×108 3.6×104
【分析】（1）利用求完全燃烧1kg全氮类物质燃料放出的热量；
（2）利用求完全燃烧40t煤油放出的热量，再利用该公式求出这些热量需要完全燃烧全氮类物质燃料的质量，煤油的质量减去完全燃烧全氮类物质燃料的质量可得该起飞时火箭的总质量．
【详解】(1)完全燃烧1kg全氮类物质燃料放出的热量：；
(2)完全燃烧40t煤油放出的热量： ，
改由全氮类物质燃料替代，这些热量需要完全燃烧全氮类物质燃料的质量：，
起飞时火箭的总质量的减少量： .
故答案为4.6×108；3.6×104.
21．(1)热传递
(2)做功
【详解】（1）蜡烛燃烧放出热量被水吸收而增大水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能的。
（2）当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是：内能减小，机械能增大，内能转化为机械能。这与热机的做功冲程相同。
22．(1)比热容大
(2) 汽化 吸热
(3) 压缩 做功 做功
【详解】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。
（2）[1][2]喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。
（3）[1][2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。
[3]刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。
23． 右 减小 内 机械
【详解】[1]当拔去销钉后，气缸内的气体膨胀推动活塞向右运动。
[2][3][4]气体对活塞做功，将内能转化为机械能，气体的内能减少，温度降低，导致了温度计的示数下降。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
C
C
B
C
C
C
A
C