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初中物理人教版九年级全册第2节 内能优秀单元测试课后复习题
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这是一份初中物理人教版九年级全册第2节 内能优秀单元测试课后复习题，共16页。试卷主要包含了填空题，作图题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
单元测试B卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：_________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是（ ）
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
2．如图，四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的是（ ）
A．B．
C．D．
3．汽车已经成为现代生活不可缺少的交通工具。下列关于汽车的说法正确的是（ ）
A．汽车的动力由内燃机提供，单缸四冲程汽油机的飞轮每转一圈，对外做功一次
B．汽车的轮胎刻有花纹，是为了增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力
C．静止在水平地面上的汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
D．汽车的安全带可以减小突然加速时由于惯性带来的伤害
4．与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（ ）
A．酒精的密度比液态甲烷的密度小
B．液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能
C．相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大
D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J
5．2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（ ）
A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大
B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能为零
D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大
6．内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（ ）
A．图中所示冲程是做功冲程
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
C．该汽油机在1s内做功30次
D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
7．2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功，嫦娥六号月球探测器将在月球背面取土后返回地球，这是人类历史的首次。下列说法错误的是（ ）
A．火箭升空时，把内能转化为机械能
B．工作人员通过电磁波控制火箭和探测器的飞行
C．着陆器向月球表面降落时，向月球表面方向喷火可以加速下落
D．从月球取回的土壤到达地球后质量不发生改变
8．学习热学知识后，两位同学设计了一个测定天然气热值的实验，取0.5kg水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，天然气表的初始示数为12.560m3，然后用天然气灶给水加热，当温度计的示数为80℃时，天然气表的示数为12.564m3，以下说法正确的是（ ）
A．水吸收的热量为1.68×103J
B．若水吸收的热量等于天然气完全燃烧放出的热量，天然气的热值为4.2×103J/m3
C．利用该方法测得的天然气的热值偏大
D．为了减小测量误差，锅的质量不宜太大
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．小华发现家中正在煮饭的高压锅限压阀被气流顶起，这一现象与热机的工作循环中的 冲程原理相同；一单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内对外做功 次。
10．小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：将瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。整个过程与图丙中热机的 中的冲程相似（填字母序号），此过程中是通过 的方式改变了物体的内能。若汽油机曲轴的转速为3000r/min，则1s内对外做功 次。
11．2023年，国内首条悬挂式空中轨道列车——武汉“光谷光子号”正式运行，如图所示。它不仅采用先进的永磁牵引技术；而且应用了效率极高的飞轮储能系统，避免能量浪费，回收并储存列车制动时产生的多余能量，释放储存的能量是将飞轮的动能转化为 能；采用先进的永磁牵引技术，能有效降低整车质量，减小了车辆在水平轨道上前进时的 能，从而降低了能耗。
12．2023年，中国造HXN3型大功率内燃机车（如图甲） “入列”中（中国）老（老挝）铁路，提升了该线路货运能力。如图乙所示是内燃机的 冲程；根据图丙可知，该内燃机的效率为 %，内燃机工作时要产生大量的热，可通过水循环将热量带走，利用的是水的比热容 。
13．已知水的比热容，天然气的热值，则实际生活中，燃烧天然气 （选填“能”或“不能”）将200kg的水从50℃烧开（一标准大气压下）。
三、作图题（共2分）
14．如图为汽油机的排气冲程示意图，请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向（曲轴转动方向用“”或“”表示，气流流动方向用“←”或“→”表示）。
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题7分，第16题7分，第17题6分）
15．小如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间 ”）。若想利用装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是 ；
（2）比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验，可以采用方法： ，比较升高的温度；
（3）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较快，升高相同的温度 液体吸收热量多。
16．小明发现用打气筒给篮球打气时，外壁有些发热，这是什么原因导致的呢？实验小组联系所学物理知识，提出了以下两个猜想：
猜想1：可能是活塞与简壁摩擦；
猜想2：可能是活塞不断压缩气体做功；
他们选用打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等设计了实验进行探究，实验时分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示：
（1）打气筒内壁热量是通过 的方式传递到外壁；
（2）活塞在打气筒内向下运动时的能量转化情况，与四冲程内燃机的 冲程相同，打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功大小 （选填“相同”或“不同”）；
（3）实验方案：用打气筒向气压不足的篮球内打气，10s内活塞在筒内往复运动20次，立即测出此时两个测温点的温度。待气筒外壁温度降至室温（25℃）后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打气前相同，重复上述操作，实验数据记录如下表：
①根据上、下部存在温度差，可知猜想 一定是正确的；
②他们认为另一猜想也会使外壁发热，理由是活塞在向下运动时， ；
③进一步验证①中的猜想：他们将打气筒与篮球 （选填“连接”或“不连接”），让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测出打气筒外壁的温度；当观察到 的现象，就说明①中结论是正确的。
17．发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）己知汽油的热值为4×107J/kg，如果汽车油箱装有40kg的汽油，这些汽油充分燃烧2kg；放出的热量为 J，剩余汽油的热值为 J/kg；
（3）四缸发动机中3号汽缸在压缩冲程中，则2号汽缸所处的冲程是 ；
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时，每个工作循环所需耍的时间为 秒，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P= 。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为，丁烷的热值为）。求：
（1）壶中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）卡式炉的加热效率。
19．汽车是我们经常使用的代步工具，已知一汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶23km，此过程消耗了汽油3kg。
（1）计算完全燃烧3kg汽油，放出的热量为多少？（）
（2）该车在以10m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率为，那么该汽车在这个过程受到的阻力为多少？
（3）该车的汽油机效率为多少？
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
20
30.7
36.6
2
10
20
30.2
36.2
3
10
20
30.5
36.3
参考答案：
1．B
【详解】A．加热水的过程中，酒精灯火焰的温度较高，水温较低，热量从火焰转移到水，通过热传递的方式，使水的内能增加，故A错误；
BC．蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，故B正确，C错误；
D．水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．吸气冲程中没有发生能量的转化，故A错误，不符合题意；
B．图中为做功冲程，气体对活塞做功，把内能转化为活塞的机械能，故B错误，不符合题意
C．在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，故C正确，符合题意；
D．排气冲程中没有发生能量的转化，故D错误，不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】A．汽车的动力由内燃机提供，汽油机工作一个循环对外做功1次，单缸四冲程汽油机完成一个工作循环，飞轮每转2圈，故A错误；
B．汽车的轮胎刻有花纹，是使接触面粗糙，通过增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力的，故B正确；
C．静止在水平地面上的汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D．突然减速时，人因为惯性会具有向前的运动趋势，因此汽车的安全带可以减小突然减速时由于惯性带来的伤害，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】A．液态甲烷密度约为0.42×103kg/m3，酒精的密度为0.8×103kg/m3，酒精的密度比液态甲烷的密度大，故A错误；
B．液态甲烷燃烧时，化学能转化为内能，故B错误；
C．酒精的密度比液态甲烷的密度大，根据，相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量较小，故C错误；
D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故A错误；
B．火箭发动机在工作过程中，其热机效率并不能达到100%。这是因为火箭发动机在工作时，不可避免地会产生一些能量损失。故B错误；
C．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零，故C错误；
D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，高度不断增大，重力势能越来越大。故D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．图中所示冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误；
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
故B正确；
C．飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误；
D．由得，汽油机消耗的燃料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不知，无法比较效率高低，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A正确，不符合题意；
B．电磁波可以在真空中传播，工作人员通过电磁波控制火箭和探测器的飞行，故B正确，不符合题意；
C．着陆器向月球表面降落时，向月球表面方向喷火，对月球表面产生向下的力，由于力的作用是相互的，月球表面会对着陆器产生向上的反作用力，阻碍着陆器下落，即着陆器减速下降，故C错误，符合题意；
D．质量是物体的一种属性，不随物体位置的改变而改变，所以从月球取回的土壤到达地球后质量不发生改变，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．D
【详解】A．已知水的
水吸收的热量
故A错误；
B．消耗液化气的体积
液化气完全燃烧放出的热量
热值
故B错误；
C．因为在公式中，是天然气完全燃烧所放出的热量，而天然气完全燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，所以利用该方法测得的天然气的热值偏小，故C错误；
D．若锅的质量太大，会吸收更多的热量，导致实验测量误差加大，故D正确。
故选D。
9． 做功 30
【详解】[1]正在煮饭的高压锅限压阀被气流顶起，将内能转化为机械能，与热机的做功冲程原理相同。
[2] 四冲程柴油机，飞轮每转2周，就对外做功1次。飞轮转速为3600 r/min ，即60 r/s，则1s对外做功30次。
10． C、D 做功 25
【详解】[1][2]如图乙，扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故整个过程与图丙中热机的C、D冲程相似，此过程是通过做功的方式改变了物体的内能。
[3]一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次，飞轮转速是3000r/min，即50r/s，则1s做功25次。
11． 电 动
【详解】[1]飞轮储能系统释放储存的能量，它给外围设备供电，因此将动能转化为电能。
[2]车辆在水平轨道上前进时具有动能，而动能与质量和速度有关，降低整车质量，则减小了车辆在水平轨道上前进时的动能。
12． 做功 30 大
【详解】[1]由图可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能，所以是做功冲程。
[2]热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图丙可知，即该汽油机的效率为
[3]用水循环降温，是因为水的比热容比较大，在温度变化量相同时，吸收的热量更多，可以有效的降低发动机的温度。
13．不能
【详解】完全燃烧1m3的天然气放出的热量
将200kg的水从50摄氏度烧开，一标准大气压下，水的沸点为100摄氏度，水需要吸收的热量
因为加热过程存在热散失，所以天然气放出的热量不能全部被水吸收，且天然气也很难完全燃烧，所以不能将水烧开。
14．
【详解】排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，气体从B处流出汽缸，活塞向上运动，A处曲轴从左下向上转动半转，如下图所示：
15． 甲、乙 温度计升高的示数 天平 甲、丙 加热相同的时间 a b
【详解】（1）[1][2]比较不同燃料的热值，需要使被加热的物质相同而燃料不同，由图可知应选择甲、乙两图进行实验；在该实验中，用不同燃料加热相同质量的同种液体，燃料完全燃烧放出的热量越多，则容器中液体吸热越多，根据Q=cmΔt可知液体升高的温度越多，所以燃料完全燃烧放出热量的多少是通过温度计升高的示数来反映的。
[3]利用上述装置估测燃料的热值，需要测量液体和燃料的质量，需要用天平来测量。
（2）[4]比较不同物质吸热升温的特点，需要使燃料种类相同，被加热物质不同，由图可知应选择甲、丙两图进行实验。
[5]实验中要控制两种液体的质量相等，用两个相同的加热器来进行加热的目的是在相同时间使物质吸收相同的热量，根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热相同的时间，比较升高的温度。
（3）[6][7]如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可以看出，a液体的温度升高得较快，则a液体的比热容较小，升高相同的温度时，b液体需要加热的时间长，所以b液体吸收热量多。
16． 热传递 压缩 相同 2 要克服摩擦做功 不连接 上、下部温度相同
【详解】（1）[1]打气筒内壁温度高于外壁，热量是通过热传递的方式由内壁传递到外壁的。
（2）[2]活塞在打气筒内向下运动时，对气体做功，机械能转化为气体的内能，能量转化形式与四冲程内燃机的压缩冲程相同。
[3]打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功，力的大小和活塞在力的方向上移动的距离相等，由可知，活塞对气体做的功大小相同。
（3）[4]根据上、下部存在温度差，可知猜想2是正确的。因为活塞向下运动时，压缩气体，对气体做功，气体内能增大，温度升高，导致下部温度高于上部。
[5]他们认为另一猜想也会使外壁发热，即认为可能是活塞与简壁摩擦使气体的温度升高，理由是活塞在向下运动时活塞与简壁摩擦，需要克服摩擦做功，通过做功的方式也可以使气体的内能增大。
[6]进一步验证①中的猜想，可以只让活塞克服摩擦做功，不压缩气体做功，故他们将打气筒与篮球不连接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测出打气筒外壁的温度。
[7]改进后测得的上、下部温度相同，即上、下部不存在温度差，说明不是克服摩擦做功导致气体温度升高的，进而验证①中结论是正确的，即是因为活塞不断压缩气体做功使气体温度升高的。
17． 机械 8×107J 4×107 D 0.05s 20p0V排
【详解】（1）[1]内燃机就是将内能转化为机械能的机器。
（2）[2]完全燃烧2kg的汽油放出的热量为
Q放=mq=2kg×4×107J/kg=8×107J
[3]热值的大小与燃料的质量无关，所以剩余油热的热值不变，仍为4×107J/kg。
（3）[4]四汽缸发动机，各个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吸气、压缩和排气冲程，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，活塞向下运动，2号和3号活塞都向上运动，是压缩冲程和排气冲程，4号汽缸活塞向下运动，所处的是吸气冲程，故选D。
（4）[5]在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
[6]设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F=p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
发动机转速为2400r/s时，燃气对活塞做功的功率
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率
P总=4P=4×5p0V排=20p0V排
18．（1）2kg；（2）；（3）52.5%
【详解】解：（1）壶中水的质量为
（2）水吸收的热量为
（3）丁烷放出的热量
卡式炉的加热效率为
（1）壶中水的质量为2kg；
（2）水吸收的热量为6.3×105J；
（3）卡式炉的加热效率为52.5%。
19．（1）；（2）；（3）20%
【详解】解：（1）汽油完全燃烧释放的热量
（2）由
可求得汽车的牵引力
汽车匀速运动，牵引力与阻力平衡，由平衡条件可知汽车所受阻力
（3）汽车行驶23km做的功
汽油机的效率
答：（1）完全燃烧3kg汽油放出的热量为 ；
（2）该汽车受到的阻力为；
（3）该车的汽油机效率为20%。
单元测试B卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：_________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是（ ）
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
2．如图，四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的是（ ）
A．B．
C．D．
3．汽车已经成为现代生活不可缺少的交通工具。下列关于汽车的说法正确的是（ ）
A．汽车的动力由内燃机提供，单缸四冲程汽油机的飞轮每转一圈，对外做功一次
B．汽车的轮胎刻有花纹，是为了增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力
C．静止在水平地面上的汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
D．汽车的安全带可以减小突然加速时由于惯性带来的伤害
4．与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（ ）
A．酒精的密度比液态甲烷的密度小
B．液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能
C．相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大
D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J
5．2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（ ）
A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大
B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能为零
D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大
6．内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（ ）
A．图中所示冲程是做功冲程
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
C．该汽油机在1s内做功30次
D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
7．2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功，嫦娥六号月球探测器将在月球背面取土后返回地球，这是人类历史的首次。下列说法错误的是（ ）
A．火箭升空时，把内能转化为机械能
B．工作人员通过电磁波控制火箭和探测器的飞行
C．着陆器向月球表面降落时，向月球表面方向喷火可以加速下落
D．从月球取回的土壤到达地球后质量不发生改变
8．学习热学知识后，两位同学设计了一个测定天然气热值的实验，取0.5kg水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，天然气表的初始示数为12.560m3，然后用天然气灶给水加热，当温度计的示数为80℃时，天然气表的示数为12.564m3，以下说法正确的是（ ）
A．水吸收的热量为1.68×103J
B．若水吸收的热量等于天然气完全燃烧放出的热量，天然气的热值为4.2×103J/m3
C．利用该方法测得的天然气的热值偏大
D．为了减小测量误差，锅的质量不宜太大
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．小华发现家中正在煮饭的高压锅限压阀被气流顶起，这一现象与热机的工作循环中的 冲程原理相同；一单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内对外做功 次。
10．小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：将瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。整个过程与图丙中热机的 中的冲程相似（填字母序号），此过程中是通过 的方式改变了物体的内能。若汽油机曲轴的转速为3000r/min，则1s内对外做功 次。
11．2023年，国内首条悬挂式空中轨道列车——武汉“光谷光子号”正式运行，如图所示。它不仅采用先进的永磁牵引技术；而且应用了效率极高的飞轮储能系统，避免能量浪费，回收并储存列车制动时产生的多余能量，释放储存的能量是将飞轮的动能转化为 能；采用先进的永磁牵引技术，能有效降低整车质量，减小了车辆在水平轨道上前进时的 能，从而降低了能耗。
12．2023年，中国造HXN3型大功率内燃机车（如图甲） “入列”中（中国）老（老挝）铁路，提升了该线路货运能力。如图乙所示是内燃机的 冲程；根据图丙可知，该内燃机的效率为 %，内燃机工作时要产生大量的热，可通过水循环将热量带走，利用的是水的比热容 。
13．已知水的比热容，天然气的热值，则实际生活中，燃烧天然气 （选填“能”或“不能”）将200kg的水从50℃烧开（一标准大气压下）。
三、作图题（共2分）
14．如图为汽油机的排气冲程示意图，请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向（曲轴转动方向用“”或“”表示，气流流动方向用“←”或“→”表示）。
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题7分，第16题7分，第17题6分）
15．小如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间 ”）。若想利用装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是 ；
（2）比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验，可以采用方法： ，比较升高的温度；
（3）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较快，升高相同的温度 液体吸收热量多。
16．小明发现用打气筒给篮球打气时，外壁有些发热，这是什么原因导致的呢？实验小组联系所学物理知识，提出了以下两个猜想：
猜想1：可能是活塞与简壁摩擦；
猜想2：可能是活塞不断压缩气体做功；
他们选用打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等设计了实验进行探究，实验时分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示：
（1）打气筒内壁热量是通过 的方式传递到外壁；
（2）活塞在打气筒内向下运动时的能量转化情况，与四冲程内燃机的 冲程相同，打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功大小 （选填“相同”或“不同”）；
（3）实验方案：用打气筒向气压不足的篮球内打气，10s内活塞在筒内往复运动20次，立即测出此时两个测温点的温度。待气筒外壁温度降至室温（25℃）后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打气前相同，重复上述操作，实验数据记录如下表：
①根据上、下部存在温度差，可知猜想 一定是正确的；
②他们认为另一猜想也会使外壁发热，理由是活塞在向下运动时， ；
③进一步验证①中的猜想：他们将打气筒与篮球 （选填“连接”或“不连接”），让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测出打气筒外壁的温度；当观察到 的现象，就说明①中结论是正确的。
17．发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）己知汽油的热值为4×107J/kg，如果汽车油箱装有40kg的汽油，这些汽油充分燃烧2kg；放出的热量为 J，剩余汽油的热值为 J/kg；
（3）四缸发动机中3号汽缸在压缩冲程中，则2号汽缸所处的冲程是 ；
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时，每个工作循环所需耍的时间为 秒，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P= 。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为，丁烷的热值为）。求：
（1）壶中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）卡式炉的加热效率。
19．汽车是我们经常使用的代步工具，已知一汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶23km，此过程消耗了汽油3kg。
（1）计算完全燃烧3kg汽油，放出的热量为多少？（）
（2）该车在以10m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率为，那么该汽车在这个过程受到的阻力为多少？
（3）该车的汽油机效率为多少？
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
20
30.7
36.6
2
10
20
30.2
36.2
3
10
20
30.5
36.3
参考答案：
1．B
【详解】A．加热水的过程中，酒精灯火焰的温度较高，水温较低，热量从火焰转移到水，通过热传递的方式，使水的内能增加，故A错误；
BC．蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，故B正确，C错误；
D．水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．吸气冲程中没有发生能量的转化，故A错误，不符合题意；
B．图中为做功冲程，气体对活塞做功，把内能转化为活塞的机械能，故B错误，不符合题意
C．在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，故C正确，符合题意；
D．排气冲程中没有发生能量的转化，故D错误，不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】A．汽车的动力由内燃机提供，汽油机工作一个循环对外做功1次，单缸四冲程汽油机完成一个工作循环，飞轮每转2圈，故A错误；
B．汽车的轮胎刻有花纹，是使接触面粗糙，通过增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力的，故B正确；
C．静止在水平地面上的汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D．突然减速时，人因为惯性会具有向前的运动趋势，因此汽车的安全带可以减小突然减速时由于惯性带来的伤害，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】A．液态甲烷密度约为0.42×103kg/m3，酒精的密度为0.8×103kg/m3，酒精的密度比液态甲烷的密度大，故A错误；
B．液态甲烷燃烧时，化学能转化为内能，故B错误；
C．酒精的密度比液态甲烷的密度大，根据，相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量较小，故C错误；
D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故A错误；
B．火箭发动机在工作过程中，其热机效率并不能达到100%。这是因为火箭发动机在工作时，不可避免地会产生一些能量损失。故B错误；
C．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零，故C错误；
D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，高度不断增大，重力势能越来越大。故D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．图中所示冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误；
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
故B正确；
C．飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误；
D．由得，汽油机消耗的燃料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不知，无法比较效率高低，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A正确，不符合题意；
B．电磁波可以在真空中传播，工作人员通过电磁波控制火箭和探测器的飞行，故B正确，不符合题意；
C．着陆器向月球表面降落时，向月球表面方向喷火，对月球表面产生向下的力，由于力的作用是相互的，月球表面会对着陆器产生向上的反作用力，阻碍着陆器下落，即着陆器减速下降，故C错误，符合题意；
D．质量是物体的一种属性，不随物体位置的改变而改变，所以从月球取回的土壤到达地球后质量不发生改变，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．D
【详解】A．已知水的
水吸收的热量
故A错误；
B．消耗液化气的体积
液化气完全燃烧放出的热量
热值
故B错误；
C．因为在公式中，是天然气完全燃烧所放出的热量，而天然气完全燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，所以利用该方法测得的天然气的热值偏小，故C错误；
D．若锅的质量太大，会吸收更多的热量，导致实验测量误差加大，故D正确。
故选D。
9． 做功 30
【详解】[1]正在煮饭的高压锅限压阀被气流顶起，将内能转化为机械能，与热机的做功冲程原理相同。
[2] 四冲程柴油机，飞轮每转2周，就对外做功1次。飞轮转速为3600 r/min ，即60 r/s，则1s对外做功30次。
10． C、D 做功 25
【详解】[1][2]如图乙，扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故整个过程与图丙中热机的C、D冲程相似，此过程是通过做功的方式改变了物体的内能。
[3]一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次，飞轮转速是3000r/min，即50r/s，则1s做功25次。
11． 电 动
【详解】[1]飞轮储能系统释放储存的能量，它给外围设备供电，因此将动能转化为电能。
[2]车辆在水平轨道上前进时具有动能，而动能与质量和速度有关，降低整车质量，则减小了车辆在水平轨道上前进时的动能。
12． 做功 30 大
【详解】[1]由图可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，内能转化为机械能，所以是做功冲程。
[2]热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图丙可知，即该汽油机的效率为
[3]用水循环降温，是因为水的比热容比较大，在温度变化量相同时，吸收的热量更多，可以有效的降低发动机的温度。
13．不能
【详解】完全燃烧1m3的天然气放出的热量
将200kg的水从50摄氏度烧开，一标准大气压下，水的沸点为100摄氏度，水需要吸收的热量
因为加热过程存在热散失，所以天然气放出的热量不能全部被水吸收，且天然气也很难完全燃烧，所以不能将水烧开。
14．
【详解】排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，气体从B处流出汽缸，活塞向上运动，A处曲轴从左下向上转动半转，如下图所示：
15． 甲、乙 温度计升高的示数 天平 甲、丙 加热相同的时间 a b
【详解】（1）[1][2]比较不同燃料的热值，需要使被加热的物质相同而燃料不同，由图可知应选择甲、乙两图进行实验；在该实验中，用不同燃料加热相同质量的同种液体，燃料完全燃烧放出的热量越多，则容器中液体吸热越多，根据Q=cmΔt可知液体升高的温度越多，所以燃料完全燃烧放出热量的多少是通过温度计升高的示数来反映的。
[3]利用上述装置估测燃料的热值，需要测量液体和燃料的质量，需要用天平来测量。
（2）[4]比较不同物质吸热升温的特点，需要使燃料种类相同，被加热物质不同，由图可知应选择甲、丙两图进行实验。
[5]实验中要控制两种液体的质量相等，用两个相同的加热器来进行加热的目的是在相同时间使物质吸收相同的热量，根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热相同的时间，比较升高的温度。
（3）[6][7]如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可以看出，a液体的温度升高得较快，则a液体的比热容较小，升高相同的温度时，b液体需要加热的时间长，所以b液体吸收热量多。
16． 热传递 压缩 相同 2 要克服摩擦做功 不连接 上、下部温度相同
【详解】（1）[1]打气筒内壁温度高于外壁，热量是通过热传递的方式由内壁传递到外壁的。
（2）[2]活塞在打气筒内向下运动时，对气体做功，机械能转化为气体的内能，能量转化形式与四冲程内燃机的压缩冲程相同。
[3]打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功，力的大小和活塞在力的方向上移动的距离相等，由可知，活塞对气体做的功大小相同。
（3）[4]根据上、下部存在温度差，可知猜想2是正确的。因为活塞向下运动时，压缩气体，对气体做功，气体内能增大，温度升高，导致下部温度高于上部。
[5]他们认为另一猜想也会使外壁发热，即认为可能是活塞与简壁摩擦使气体的温度升高，理由是活塞在向下运动时活塞与简壁摩擦，需要克服摩擦做功，通过做功的方式也可以使气体的内能增大。
[6]进一步验证①中的猜想，可以只让活塞克服摩擦做功，不压缩气体做功，故他们将打气筒与篮球不连接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测出打气筒外壁的温度。
[7]改进后测得的上、下部温度相同，即上、下部不存在温度差，说明不是克服摩擦做功导致气体温度升高的，进而验证①中结论是正确的，即是因为活塞不断压缩气体做功使气体温度升高的。
17． 机械 8×107J 4×107 D 0.05s 20p0V排
【详解】（1）[1]内燃机就是将内能转化为机械能的机器。
（2）[2]完全燃烧2kg的汽油放出的热量为
Q放=mq=2kg×4×107J/kg=8×107J
[3]热值的大小与燃料的质量无关，所以剩余油热的热值不变，仍为4×107J/kg。
（3）[4]四汽缸发动机，各个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吸气、压缩和排气冲程，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，活塞向下运动，2号和3号活塞都向上运动，是压缩冲程和排气冲程，4号汽缸活塞向下运动，所处的是吸气冲程，故选D。
（4）[5]在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
[6]设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F=p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
发动机转速为2400r/s时，燃气对活塞做功的功率
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率
P总=4P=4×5p0V排=20p0V排
18．（1）2kg；（2）；（3）52.5%
【详解】解：（1）壶中水的质量为
（2）水吸收的热量为
（3）丁烷放出的热量
卡式炉的加热效率为
（1）壶中水的质量为2kg；
（2）水吸收的热量为6.3×105J；
（3）卡式炉的加热效率为52.5%。
19．（1）；（2）；（3）20%
【详解】解：（1）汽油完全燃烧释放的热量
（2）由
可求得汽车的牵引力
汽车匀速运动，牵引力与阻力平衡，由平衡条件可知汽车所受阻力
（3）汽车行驶23km做的功
汽油机的效率
答：（1）完全燃烧3kg汽油放出的热量为 ；
（2）该汽车受到的阻力为；
（3）该车的汽油机效率为20%。
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