第2讲《内能的利用》（竞赛精练）-2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）+习题+答案

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一、单选题
1．（2007九年级·上海·竞赛）下列过程中，能把机械能转化为内能的过程是（ ）
A．流星在进入大气层后快速下落被烧毁B．用煤气取暖器取暖
C．用太阳灶加热水至沸腾D．用电饭锅煮饭
2．（2007九年级·上海·竞赛）两个完全相同的实心球，甲球放在桌面上，乙球悬挂在绳上，使它们吸收热量从同样初温升高相同温度，则正确的判断是（ ）
A．两球吸收的热量相等B．甲球吸收的热量比乙球多
C．甲球吸收的热量比乙球少D．以上情形都有可能
3．（2007九年级·上海·竞赛）下列事实中，最能说明燃料燃烧所放出的热量跟燃料的种类有关的是（ ）
A．2克酒精完全燃烧比2克木柴完全燃烧放出的热量多
B．2克酒精完全燃烧比1克汽油完全燃烧放出的热量多
C．2克酒精完全燃烧比1克酒精完全燃烧放出的热量多
D．3克酒精完全燃烧比2克烟煤不完全燃烧放出的热量多
4．（2007九年级·上海·竞赛）汽油的燃烧值是11000卡/克，为了获得132×106千卡的热量，需要完全燃烧汽油（ ）
A．12×103克B．12×106克C．12×106千克D．12×109千克
5．（2023九年级上·山东济南·竞赛）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的温度升高
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，机械能转化为内能
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，可以对外提供动力
6．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）据统计日军在侵华战争里动用大量轻中型坦克装备：有94式轻型坦克（产量843辆），95式轻型坦克（2375辆），97式中型坦克（2123辆，太平洋战场和中国战场），89式中型坦克（数量不明），这些坦克在十多年抗日战争里肆虐中国战场，夺去了大量我国军民的生命。下列说法正确的是（ ）

A．水平地面上匀速行驶的坦克不受摩擦力的作用
B．宽大的履带是通过增大受力面积的方法，减小对受力面的压强
C．坦克的行进速度缓慢，所以它的惯性小
D．坦克的动力来源于内燃机，内燃机的做功冲程将机械能转化为内能
7．（2023八年级下·湖北黄石·竞赛）目前，男子撑杆跳世界纪录（6．18m）比跳高世界纪录（2．45m）高很多，从能量的角度分析，原因之一是在“举腿引体”过程中（ ）

A．利用了人体的惯性
B．人体的生物能转化为了重力势能
C．人体的重力势能转化为了动能
D．人体的动能转化为了撑杆的弹性势能
8．（20-21九年级·广东惠州·自主招生）下列有关物理学知识正确的是（ ）
A．踢出去的足球继续运动是因为受到惯性的作用
B．0℃的冰熔化成的0℃的水，内能增大
C．一个鸡蛋的重力约为1N
D．燃料的质量越大，燃料的热值越大
二、多选题
9．（2020九年级·江西南昌·竞赛）嫦娥四号卫星由长征三号乙运载火箭发射，在2019年1月3日登陆月球背面，实现人类首次在月球背面软着陆，并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。下列说法正确的是（ ）
A．长征三号乙运载火箭的燃料为液态氢，主要是利用其比热容大的特性
B．火箭上升时，燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能
C．卫星上的摄像机镜头相当于凸透镜，拍摄时所成的像都是倒立的
D．卫星在着陆时没有使用降落伞减速，是因为月球附近没有大气的缘故
三、填空题
10．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）
(1)在矿泉水瓶中留有少量水，拧紧瓶盖，用力扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图甲）。此过程能量转化与四冲程内燃机的 冲程能量转化相似。
(2)如图乙，在矿泉水瓶的a，b两处各扎一个小孔，向瓶中注水后，观察到水从b孔喷出的距离较远，这是由于 ，水产生的压强越大。
(3)在两个完全相同的矿泉水瓶中装入体积均为200mL的不同液体，分别放在已调平的天平的左右盘上，移动游码，天平重新平衡时如图丙所示，已知B液体为水，水的密度为1g/cm3，则甲瓶液体密度为 kg/m3。
11．（2023九年级下·陕西渭南·竞赛）2021年7月21日是中国共产党建党100周年，100年来风云激荡，中国共产党带领中国人民，在瞬息万变国际格局中发展中国实力。国防是国家生存和发展的保障，建设巩固国防是我国现代化建设的战略任务，是维护国家安全统一和全面构建社会主义和谐社会的重要保障。随着国防投入的增加，中国的新型武器也在这几年出现“井喷”式发展。“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N的作用下，沿水平方向匀速航行360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250kg，已知航空煤油的热值q=4.0×107J/kg，在这一次航行中，求
（1）煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，蕴含的物理知识是 ；
（2）求运输机航行的速度 ；
（3）求运输机的功率 ；
（4）求运输机的发动机的热机效率 。
12．（2021九年级·广东佛山·竞赛）下图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。

（1）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长），转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，单缸排量V= L，该发动机的做功冲程每次做功 J。
（2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa。
13．（2023九年级下·安徽安庆·竞赛）如图所示，面积较大的水池内水深为H，水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体物块，物块的一半体积浸在水中。现用力将物块缓慢地压入水中直到池底，则从物块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中，池中水的能量增加了 。
14．（2020九年级上·广东佛山·竞赛）如图所示是四冲程汽油机的 冲程，在这个冲程中，活塞向 （选填“上”或“下”）运动，汽缸内气体的内能将 （选填“增大”或“减小”）。
四、实验题
15．（2023九年级下·辽宁阜新·竞赛）小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
（1）为了保证实验结论的可靠，小王同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的 相同及两杯水的 相同；
（2）小王同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，利用此实验方法计算出的热值将比真实值 （选填“偏大”、“偏小”）。
五、科普阅读题
16．（2022九年级上·江苏南京·竞赛）阅读短文——牛顿冷却定律，回答文后问题：
当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为q=k（t物-t环），其中k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时同也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量；
（1）散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是 ；
A．速度 B．密度 C．功率 D．效率
（2）一个物体温度为30℃，周围环境温度保持20℃不变，此时物体的放热快慢为q，当物体温度降低到29℃时，散热快慢为 ；
（3）如图甲所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是30℃，周围环境温度保持20℃不变，保温杯散开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），盐水的密度为1.1×103kg/m3，则盐水的比热容为 J/（kg·℃）。
六、计算题
17．（2022九年级下·福建三明·竞赛）为解决发动机的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水注入与发动机接触的水冷管中，冷水吸热升温后被排出，使机器工作温度保持稳定。发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，余下热量全部由水冷管带走。发动机功率为P、效率为η，每秒从水冷管入口处通入体积为V温度为t0的冷水。已知水的比热容为c，密度为ρ。求：
(1)该发动机每秒通过空气自然散发的热量；
(2)水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量；
(3)水冷管出口处的水温。
18．（2020九年级上·广东佛山·竞赛）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的做功效率为25%，小汽车发动机所做的功是1×108J。求小汽车在这段路程中：
(1)运动的时间；
(2)消耗汽油的质量；
(3)小汽车发动机的功率。
七、综合题
19．（2024九年级下·陕西渭南·竞赛）2024年2月23日，我国使用长征五号遥七运载火箭成功将通信技术试验卫星十一号发射升空，龙年首次发射任务获得圆满成功。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料，液态每作为助燃剂，液态氢的热值为J/kg。
(1)火箭里的液态氢和液态氧是采用降低温度和 的方式使气体液化的；
(2)某火箭发射时携带kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少 J？
(3)若放出的热量有20%被水吸收，则能将质量为kg，初温为10℃的水加热至多少摄氏度 ？[已知当地大气压为1标准大气压，]
(4)氢能源车的发动机工作时氢燃料在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1.5kg氢燃料，求该发动机的效率 。
20．（2022九年级上·江苏南京·竞赛）北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（请写出计算推理过程）
（1）求此过程中产生的电能E电？
（2）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量？
②请判断乙车能否到达B地？
（3）如果动力系统改用汽油机，在某次油品调价中，90号汽油价格每吨降低125元，测算到零售价格每升降低0.09元。据此估算90号汽油的密度为多少？
排量
3.0L
输出功率
150kW
转速
6000r/min
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34