2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机专项训练试卷(解析版).docx

沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机专项训练
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 20分）
一、单选题（10小题，每小题2分，共计20分）
1、关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
2、冬泳逐渐成为人们喜爱的锻炼方式，关于冬泳的情景下列描述正确的是（　　）
A．冬泳运动员口中呼出的“白气”是液体汽化形成的
B．出水后有风吹过感觉更冷是由于体表水分蒸发加快吸热
C．水易流动且没有固定形状说明水分子间没有作用力
D．上岸后通过“烤火”取暖主要是做功改变了人体的内能
3、2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射情景如图，下列描述正确的是（　　）

A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能
C．喷出的燃气主要通过热传递使空气内能增大
D．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
4、如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度﹣时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（　　）

A．加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小
B．加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大
C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小
D．吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大
5、汽车发动机用水作冷却液，是因为水的（　　）
A．比热容大 B．密度大 C．体积大 D．内能大
6、如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是（　　）

A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的
B．试管中的水沸腾时吸收热量，温度升高
C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加
D．水蒸气对橡皮塞做功，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同
7、如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（　　）

A．进气门打开，排气门关闭 B．喷油嘴喷出雾状汽油
C．靠飞轮的惯性完成 D．内能转化为机械能
8、下列说法错误的是（　　）
A．人吃冰淇淋，感觉很凉爽——热传递
B．冬天搓手取暖——做功改变物体的内能
C．酒精喷在手上感到凉快——液化吸热
D．夏天刚从冰箱拿出来的冰棍外有白霜——凝华
9、热学世界真了不起，揭开了隐藏在物质世界深处的秘密，瓦特发明的蒸汽机推动了第一次工业革命……。下列有关热现象描述正确的是（　　）
A．物体吸收热量后内能一定增大，温度一定升高
B．不同物质组成的质量相同的物体，放出同样多的热量时，降温较多的物体其物质比热容较大
C．柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是柴油和空气的混合物
D．登山运动员在高山上用高压锅煮饭，是因为高山上气压小，液体沸点低，米饭不易煮熟
10、自2022年秋季开始，劳动课将成为中小学的一门独立课程。课程要求5-6年级的学生要学会做西红柿炒鸡蛋等家常菜。关于炒菜过程中涉及到的物理知识，下列判断正确的是（　　）
A．切西红柿的锋利刀刃可以增大压力 B．用铁锅炒菜是因为铁的比热容大
C．天然气燃烧时将化学能转化为内能 D．炒菜过程中鸡蛋的内能保持不变
第Ⅱ卷（非选择题 80分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功______次，活塞往复运动______次｡
2、请根据如表中提供的信息，回答下列问题：
物质
比热容 J/（kg·℃）
物质
比热容 J/（kg·℃）
银
0.14×103
沙石
0.92×103
水
4.2×103
冰
2.1×103

（1）由于水比沙石的比热容大，相同质量的水和沙石，吸收或放出相等的热量，水升高或降低的温度比沙石______，所以沿海地区的昼夜温差比内陆地区______；（两空均选填“大”或“小”）
（2）一杯质量为0.2kg的水，温度从70℃降到20℃，在此过程中，水放出的热量为______J，水的比热容______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）冷却食品时，0℃的水与0℃的冰相比，用______冷却效果更好，你判断的依据是______。
3、热水器将质量为20kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气0.15m3，在此过程中水吸收的热量是______J，热水器的热效率是______。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然气=3.2×107J/m3]
4、如图一只瓶子，内装一些铁屑。我们既可以通过振荡，也可以通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大。从改变物体内能的方法来看，前者是通过_______方法，后者是通过_______方法来增大铁屑的内能。如果你没有看到内能改变的过程。仅凭铁屑温度的改变，能否确定采用了什么方法改变了铁屑的内能?_____(选填“能”或“不能”)，这是因为____________________。

5、实验室温度计玻璃泡里的液体通常用煤油，在温度计示数上升过程中，煤油的内能是通过______的方式增大的。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示是一辆满载防疫物资的货车，质量为30t，静止时对水平地面的压强为3×105Pa。货车以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶9km，消耗柴油10kg，发动机的输出功率为225kW。（g取10N/kg，柴油的热值q=4.0×107J/kg）求：
（1）货车车轮与水平地面接触的总面积是多少？
（2）货车受到的阻力是多少？
（3）货车发动机的效率是多少？

2、氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在很多城市投放使用。氢的热值为1.4×108J/kg，，求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若放出的热量全部被初温为15℃的水吸收后，水的温度升高到65℃，则水质量是多少？
（3）燃烧0.5kg的氢燃料可以使汽车做功4.2×107J，则氢燃料公交车的效率为多少？
3、淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：
（1）金属块在冷却过程中放出多少热量？
（2）若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在一标准大气压下水温升高多少摄氏度？[已知金属的比热容为0.49×103J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
4、《成都市低碳城市建设2019年度计划》中提出，我市将完善城市绿色交通体系，新增110辆氢燃料电池公交车。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水=4.2×103J/(kg•℃)；q氢=1.4×108J/kg]求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为10℃的水吸收，求水升高的温度。
5、某电压力锅，额定电压220V，有加热和保温两个挡位，其简化电路图如图甲所示。R1、R2都是加热电阻，加热挡时只有电阻R1工作，加热功率为800W；保温时只有电阻R2工作，电阻R2=1210Ω。S为温控开关，可自动实现“加热”和“保温”状态的转换。求：
（1）R1的阻值和压力锅的保温功率。
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是多少?若压力锅的加热效率为84%，额定电压下，加热这些水，需要多少秒？【ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J（kg·℃）】
（3）用电高峰期电压会降低。若电路中只让压力锅单独工作600s，图乙中的电能表转盘转了330转，请算出它的实际加热功率。

四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、如图甲所示为盾构机，盾构机在地下掘进时，为了保证隧道方向不出偏差，采用了激光自动导向系统。图乙所示是盾构机的结构图，在推进液压缸的推动下，刀盘向前切割泥巴，收入土仓，再由螺旋输送机往后输送泥浆到皮带输送系统。如表是盾构机的有关数据：

盾构机长/m　
盾构机直径/m
盾构机质量/t
每分钟前进距离/mm
推进系统功率/kW
刀盘功率/kW
最大推进力/kN
螺旋输送量/m3h-1
57
6.6
1100
80
80
950
36000
360
（1）刀盘向前切割泥巴过程中，温度升高，这是通过______的方式改变内能的。用水循环给滚刀降温，这是利用水的______较大的原理；
（2）盾构机在地下掘进时，下列说法中正确的是______（多选，填字母符号）；
A．激光器可以固定在地面上
B．盾构机的激光导向应用了光的反射定律
C．激光器必须固定安装在盾构机上
D．盾构机的激光导向应用了光的直线传播
（3）若泥土的密度为2×103kg/m3，则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量是______t；
（4）当推进系统以最大的推进力工作时，推进效率是______；
（5）盾构机的推进液压缸有30个，每个液压缸的原理图如丙所示的容器，里面装有密闭液体，容器两端活塞的面积分别是S1、S2，其中大活塞连接刀盘。作用在两个活塞的压力分别是F1、F2，根据帕斯卡原理，把一个力施加在一端的活塞上，产生的压强通过密闭液体传到另一端的的活塞上，两个活塞受到密闭液体的压强相等。这样就能够将较小的力通过液体放大，使刀盘获得了较大的推进力。已知液压缸两端活塞面积之比S1∶S2＝1∶20，如果要刀盘产生最大的推进力，每个缸的S1端应该要至少施加______N的力。
2、下列两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功。观察甲、乙两图情景。

(1)在图甲中，按动火花发生器的按钮。可以观察到的现象是______；
(2)从能量转化方面看，图甲的实验过程与四冲程汽油机的______冲程相似；
(3)甲、乙两个装置对应两种不同热机原理，其中与图乙对应的热机是______燃机。在工业实际应用中，与图______（选填甲、乙序号）原理对应的热机效率一般更高。

-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C正确；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，故D错误。
故选C。
2、B
【详解】
A．冬泳运动员口中呼出的“白气”是空气中的水蒸气液化形成的小水滴，故A错误；
B．在有风时出水后感觉特别冷，是由于风加快了人体表水分的蒸发，而体表水蒸发吸热，导致人体内能减小，温度降低，故B正确；
C．水易流动且没有固定形状，说明水分子间作用力较固体分子间的作用力弱，而不是没有作用力，故C错误；
D．上岸后通过“烤火”取暖使人体吸收火的内能，使身体内能增加，温度升高，主要是热传递改变了人体的内能，故D错误。
故选B。
3、C
【详解】
A．火箭发射时出现的大量“白气”是由于大量的水蒸气遇到冷空气液化形成的小水珠，属于液化现象，故A错误；
B．火箭点火升空过程中消耗燃料，燃料燃烧释放的内能转化为使火箭升空的机械能，故B错误；
C．喷出的燃气时释放大量热量，主要通过热传递使空气内能增大，故C正确；
D．火箭喷出燃气时，周围空气温度升高，故周围空气分子的热运动加快，故D错误。
故选C。
4、D
【详解】
A．加热器相同，说明加热器相同的时间内释放的热量相同，加热时间相同，故吸收的热量是相同的，故A错误；
B．加热时间相同，吸收相同的时间内，a升温快，说明a的比热容比较小，故B错误；
C．吸收热量相同，b物质温度升高慢，b的比热容大，故C错误；
D．吸收热量相同，b物质的末温度低，升温比较慢，故b的比热容大，故D正确。
故选D。
5、A
【详解】
因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以人们用冷水冷却发动机。
故选A。
6、D
【详解】
A．试管中的水在升温过程中是通过热传递的方式增加内能的，故A错误；
B．试管中的水沸腾时吸收热量，温度不变，故B错误；
C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能减小，故C错误；
D．水蒸气对橡皮塞做功，将内能转化为机械能，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同，故D正确。
故选D。
7、D
【详解】
A．如图所示，是做功冲程，进气门、出气门都关闭，故A错误；
B．该内燃机是汽油机，是火花塞点火，而不是喷油嘴喷柴油，故B错误；
C．做功冲程中飞轮的转动是靠汽油的内能转化为机械能，并不是靠惯性完成的，故C错误；
D．做功冲程，将内能转化为机械能，故D正确。
故选D。
8、C
【详解】
A．人吃冰淇淋，感觉很凉爽，是因为人的体温较高，冰淇淋的温度较低，两者存在温度差，发生热传递，人的体温降低，感觉很凉爽，故A正确，不符合题意；
B．改变物体内能的两种方式，做功和热传递；冬天搓手取暖，双手互相摩擦，双手温度升高，内能增加，这是通过做功改变物体的内能，故B正确，不符合题意；
C．酒精喷在手上感到凉快，酒精是液体，容易汽化，在手上容易汽化，汽化要吸热，吸收手的热量，手温度降低，人感到凉快，所以这是汽化吸热，故C错误，符合题意；
D．夏天刚从冰箱拿出来的冰棍外有白霜，是因为冰棍长时间在冰箱内，温度较低，空气中的水蒸气直接凝华成小冰晶，即冰棍外的白霜，这是凝华现象，故D正确，不符合题意。
故选C。
9、D
【详解】
A．改变内能的方式有做功和热传递两种，物体吸收热量内能增大，放出热量内能减小；物体对外做功内能减小，外界对物体做功内能增大；当物体只吸收热量没有对外做功时，物体内能是增大的，但物体吸收热量时，温度不一定上升，比如晶体熔化过程中，物体吸收热量但温度不变，故A错误；
B．由物体放热公式的变形可得

根据上式可得，当物质的质量m和吸收的放出的热量Q放相同时，温度下降量Δt越大，物质的比热容c越小，故B错误；
C．柴油机使用的点火方式是压燃式，在做功冲程中由喷油嘴喷出油雾，故柴油机在吸气冲程中只吸入空气不需要吸入柴油，故C错误；
D．液体的沸点和大气压有关，大气压越低，液体沸点越低，而大气压的大小又和海拔高度有关，海拔高度越高，大气压越低，因此在高山上，液体的沸点会低于标准大气压下的沸点，导致煮饭时温度较低，不易煮熟，因此登山运动员用高压锅煮饭，高压锅形成一个密闭空间，当里面的液体汽化时，有大量水蒸气聚集在液面以上，增大了液面上方的气压，从而提高液体沸点，将饭煮熟，故D正确。
故选D。
10、C
【详解】
A．刀刃非常锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强的，故A错误；
B．用铁锅炒菜，是因为铁的导热能力强，故B错误；
C．天然气燃烧时，消耗化学能，得到内能，将化学能转化为内能，故C正确；
D．炒菜过程中，鸡蛋吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加了内能，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、     25     50
【详解】
[1][2]四冲程内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，完成4个冲程，对外做功1次，该汽油机的转速为

表示飞轮每秒转动的圈数为50，则曲轴转动50周，活塞往复运动50次，每秒完成25个工作循环，对外做功25次。
2、     小     小     4.2×104     不变     0℃的冰     见解析
【详解】
（1）[1][2]水的比热容比沙石的比热容大，由Q=cmΔt可知，相同质量的水和沙石，吸收或放出相等的热量时，水升高或降低的温度比沙石小，沿海地区的昼夜温差比内陆地区小。
（2）[3]水放出的热量
Q放=cm(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J
[4]比热容是物质的一种特性，水温度降低、状态不变，则水的比热容大小不变。
（3）[5][6]质量相同的0℃的冰和0℃的水，虽然温度相同，但是0℃的冰变成0℃的水多一个熔化吸热过程，直到冰全部熔化后温度才可能继续上升。所以质量相同的0℃的冰和0℃的水，升高到相同温度，0℃的冰吸热更多一些，故质量相同的0℃的冰冷却效果更好。
3、          87.5%
【详解】
[1]水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（65℃-15℃）=4.2×106J
[2]消耗的天然气完全燃烧放出的热量为
Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J
热水器的热效率为

4、     做功     热传递     不能     做功和热传递改变物体的内能是等效的
【详解】
[1]通过振荡，使铁屑的温度升高，内能增大，是通过做功的方法改变物体的内能。
[2]通过加热，使铁屑的温度升高，内能增大，是通过热传递的方法改变物体的内能。
[3]仅凭铁屑温度的改变，不能确定采用了什么方法改变了铁屑的内能。
[4]因为做功和热传递改变物体的内能是等效的。
5、热传递
【详解】
在温度计示数上升过程中，煤油从被测物体吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增大煤油内能的。
三、计算题
1、（1）1m2；（2）1.5×104N；（3）33.75%
【详解】
解：（1）货车的质量
m=30t=3×104kg
货车受到的重力
G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N
货车静止在水平地面上，对地面的压力大小等于它所受的重力，即
F压=G=3×105N
货车车轮与水平地面接触的总面积

（2）发动机的输出功率
P=225kW=2.25×105W
由

得牵引力

由于货车做匀速直线运动，牵引力和阻力是平衡力，所以阻力
f=F=1.5×104N
（3）货车匀速行驶的路程
s=9km=9×103m
牵引力做功

放出的热量

发动机的效率

答：（1）货车车轮与水平地面接触的总面积是1m2；
（2）货车受到的阻力是1.5×104N；
（3）货车发动机的效率是33.75%。
2、（1）8.4×107J；（2）400kg；（3）60%
【详解】
解：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放1＝m1q＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J
（2）放出的热量全部被初温为15℃的水吸收，则有
Q吸＝Q放1＝8.4×107J
由Q吸＝cm(t﹣t0)可知，水的质量

（3）燃烧0.5kg的氢燃料放出的热量
Q放2＝m2q＝0.5kg×1.4×108J/kg＝7×107J
公交车的效率

答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是8.4×107J；
（2）水的质量为400kg；
（3）氢燃料公交车的效率为60%。
3、（1）2.94×105J ；（2）65℃
【详解】
解：（1）金属块放出的热量
Q放=c金m金Δt金=0.49×103J/(kg•℃)×1.5kg×(420℃-20℃）=2.94×105J
（2）由题知，水吸收的热量
Q吸=Q放=2.94×105J
由Q吸=cmΔt得，水升高的温度为
Δt== =70℃
水的末温为
t水=Δt+t0水=70℃+35℃=105℃
因为一个标准大气压下水的沸点是100℃，所以水温升高到100℃后水温不再上升，则水实际上升的温度为
Δt水=100℃-35℃=65℃
答：（1）金属块在冷却过程中放出热量为2.94×105J；
（2）若把这些热量给35℃、1kg的水加热，在一标准大气压下水温升高65℃。
4、（1）4.2×107J；（2）50℃
【详解】
解：（1）完全燃烧0.3kg的氢燃料放出的热量
Q放=m氢q氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J
（2）由题意可知，水吸收的热量
Q吸=Q放=4.2×107J
由Q吸=cm∆t得水升高的温度

答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J；
（2）水升高的温度为50℃。
5、（1）60.5Ω，40W；（2）3.36×105J，；（3）660W
【详解】
解：（1）加热挡时只有电阻R1工作，加热功率为800W，则 的阻值

保温时只有电阻R2工作，电阻R2=1210Ω，则保温档的功率

（2）水的体积

水的质量

水吸收的热量

由得

由得加热这些水需要的时间

（3）实际消耗的电能

则实际电功率

答：（1）R1的阻值是60.5Ω，压力锅的保温功率是40W；
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是 ，若压力锅的加热效率为84%，额定电压下，加热这些水，需要500s；
（3）它的实际加热功率是660W。
四、实验探究
1、     做功     比热容     AD     5.4     60%     60000
【详解】
（1）[1]刀盘向前切割泥巴过程中，刀盘与泥巴之间摩擦生热，温度升高，这是通过做功的方式改变内能的。
[2]用水循环带走盾构机产生的热量，这是利用了水的比热容较大的特性，因为在质量和升高的温度均相同时，水吸收的热量多。
（2）[3] AC．在工作时，应将激光器可以固定在地面上，不能安装在盾构机上，因为盾构机是运动的，故A正确，C错误；
BD．工程师们用激光束来引导盾构机沿直线掘进，利用的是光在均匀介质中沿直线传播的，故B错误，D正确。
故选AD。
（3）[4]螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的体积

则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量

（4）[5]当推进系统以最大的推进力工作时，每分钟前进距离为80 mm，推进系统功率80 kW，则推进效率

（5）[6]盾构机的推进液压缸有30个，如果要刀盘产生最大的推进力，则

因为两个活塞受到密闭液体的压强相等，由得

又因为液压缸两端活塞面积之比S1∶S2＝1∶20，则

解得

2、     盖子飞出     做功     外     甲
【详解】
(1)[1]酒精与空气的混合气体在瓶内遇到火花发生爆炸，产生的高温高压燃气推动瓶盖做功，盖子飞出。
(2)[2]从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的做功冲程相似，把内能转化为机械能。
(3)[3][4]图甲燃料在“气缸”内燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，这个“塑料瓶热机”属于内燃机，乙装置靠外部加热，属于外燃机，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高，所以甲装置的效率高。