学年人教版九年级全一册物理第十四章《内能的利用》单元测试题及答案.docx
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学年人教版九年级全一册物理第十四章《内能的利用》单元测试题及答案
第十四章《内能的利用》单元测试卷
一、单选题(共12小题)
1.有关能量守恒定律,下列说法中正确的是( )
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减
2.汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质是( )
A.柴油
B.汽油和空气
C.汽油
D.空气
3.如图是美国“宾夕法尼亚”号核潜艇在水下30m深处发射导弹的示意图.固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧,喷出高温燃气,水因过热而顿时转化为蒸汽,蒸汽推送导弹穿越海面,导弹在空气中点火升空.关于水下发射导弹,下列说法中,不正确的是( )
A.水变为水蒸气,是热传递的结果
B.水变为水蒸气,使缸内内能增加
C.水蒸气推送导弹后,缸内内能减小
D.水蒸气推送导弹,导弹机械能不变
4.大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一.下图是核电站工作流程图,关于流程中各装置的能量转化,不正确的是( )
―→
―→
―→
A.核反应堆:
核能转化为内能
B.蒸汽轮机:
内能转化为机械能
C.发电机:
电能转化为机械能
D.电采暖:
电能转化为内能
5.2013年某天,一颗数十吨的陨石落向地球,在加速下落的过程中,陨石与大气剧烈摩擦而燃烧,犹如一颗火球扑向地面.陨石下落过程中,其能量的变化情况是( )
A.动能增加、内能增加
B.动能增加、内能减小
C.动能减小、内能增加
D.动能减小、内能减小
6.如图是美国“宾夕法尼亚”号核潜艇在水下30m深处发射导弹的示意图.固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧,喷出高温燃气,水因过热而顿时转化为蒸汽,蒸汽推送导弹穿越海面,导弹在空气中点火升空.关于水下发射导弹,下列说法中,不正确的是( )
A.水变为水蒸气,是热传递的结果
B.水变为水蒸气,使缸内内能增加
C.水蒸气推送导弹后,缸内内能减小
D.水蒸气推送导弹,导弹机械能不变
7.关于热值的下列说法中正确的是( )
A.燃料燃烧时,随着不断放热,它的热值越来越小
B.采取措施使燃料燃烧更充分,就可以提高燃料的热值
C.任何燃料实际燃烧时放出的热量,都比按热值计算出来的数值小
D.煤油的热值比酒精大,就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
8.生活中能量转化的实例很多.下列描述中,错误的是( )
A.摩擦生热是把机械能转化为内能
B.摩擦起电是把电能转化为机械能
C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能
9.下列四种能量的传递和转化过程中,只有热传递方式的是( )
A.植物吸收太阳光进行光合作用
B.水蒸气把壶盖顶起
C.冬天用手摸户外的金属时感到冷
D.闭合开关,电灯发光
10.近几年煤炭价格较高,少数不法商贩将煤矸石、破碎石掺在优质煤中高价销售,客户为不上当,最恰当的方法是检测煤的( )
A.温度
B.质量
C.热值
D.比热容
11.燃烧甲、乙两种燃料,甲放出的热量比乙多,则( )
A.甲的质量一定大
B.甲的热值一定大
C.甲的比热容一定大
D.条件不足无法判断
12.四冲程内燃机工作的共同特点错误的是( )
A.都有燃料进入汽缸
B.将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质,使工作物质受热膨胀,对外作功
C.都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能
D.一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
二、填空题(共3小题)
13.现探明中国南海海底有大量的可燃冰,已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多,则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气,燃烧________放出的热量多,1kg的可燃冰,燃烧一半后,剩余可燃冰的热值________.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
14.2011年9月29日,我国成功发射了“天宫一号”卫星.点火后燃气向后高速喷出,运载火箭腾空而起,燃气的________能转化为火箭的________能.
15.在四冲程汽油机中,将机械能转化为内能的冲程是________冲程,如图所示的是汽油机的________冲程.四个冲程中利用飞轮惯性工作的冲程是________.
三、实验题(共3小题)
16.某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q,图中A为穿有小木棍的容器(内装有水),B为下部开了许多通气孔的罩子.
(1)观察实验装置可知,实验小组同学是通过测量___________间接测量蜡烛燃烧放出的热量;
(2)要完成本实验,除了图中的实验器材,还必需的测量工具是___________和__________;
(3)某次实验测得的数据如下表,则粗略测得这支蜡烛的热值q=___________J/kg.
(4)本实验测出的热值会比真实值更__________,造成这一偏差的原因是_________________________________(写一条即可).
17.小明同学学习了燃料的热值后,自己设计一个实验来探究煤油和酒精的热值的大小关系.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,小明同学选择了两套相同装置,在实验中还需控制______相同、________相同.
(2)分析表中数据,煤油和酒精两种燃料中热值较大的是__________.
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和酒精的热值,是否可行:
_________.
18.为比较酒精和汽油热值的大小,小小制定了以下实验方案:
(1)取质量相同的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯.
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相同的水加热(烧杯质量也相同)如图所示
(3)通过观察水温的变化,由此判断两种燃料热值的大小.
请根据小小的设计方案回答:
①当两灯的燃料完全燃烧完后,甲装置中温度计读数是80℃,而乙装置的读数是90℃.由此判断________的热值比较大.
②实验中燃料燃烧放出的热量,通过________方式使水的内能增大.
③根据Q吸=cm水(t-t0)计算出水吸收的热量,然后利用这个热量计算出汽油的热值,发现结果与资料中给出的汽油热值相比________(选填:
“偏大”或“偏小”).结合装置图,分析原因:
________.(只写出一个即可)
四、计算题(共3小题)
19.阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”,在牛背上装有个塑料袋,通过导管收集牛体内排放出的气体,从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21kg甲烷.若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收,可使多少质量的水从20℃升高到70℃?
[q甲烷=5.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
20.发动机是汽车的核心部件,发动机的质量决定了整车的性能和品质.若某台以93号汽油为燃料的汽车,其发动机的相关数据如下表所示.表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比.
(1)汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大,此时汽车1min内做的有用功是多少?
(2)汽车完成一个工作循环时,燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(3)当汽车以120km/h的速度匀速行驶时,发动机的效率是多大?
21.国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零,瑞士“阳光动力号”太阳能飞机(如图)在这方面作出了大胆的尝试.该飞机的机翼承载200m2的光伏电池面板,太阳辐射功率约为1.44×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1h内辐射到1m2面积上的太阳能)请解答:
(1)若飞机每天接受光照的时间为10h,光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦?
(2)用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油,每月(按30天)可节约航空燃油多少千克?
(假设航空燃油完全燃烧,航空燃油的热值q=4.32×107J/kg)
答案解析
1.【答案】D
【解析】A项,能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化,故错误;B项,能量守恒定律既适用能量转化过程,又适用于能量的转移过程,故错误;C项,“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程,所以它也是符合能量守恒定律的,故错误;D项,据能量守恒定律,宇宙中的能量总和不变,故正确.
2.【答案】B
【解析】四冲程汽油机的吸气冲程中,吸入的气缸的气体是汽油和空气的混合物.
3.【答案】D
【解析】A项,固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧,喷出高温燃气使得水变成水蒸气,故是热传递的结果,故不符合题意;B项,水变为水蒸气,其温度升高,同时其分子间的距离变大,故使缸内内能增加,故不符合题意;C项,水蒸气推动导弹做功,其本身的内能减小,温度降低,故缸内内能减小,故不符合题意;D项,导弹有静止变为运动时,其质量不变,速度变快,故动能变大,同时其高度增加,故其重力势能也变大,故其机械能增加,故该选项符合题意.
4.【答案】C
【解析】A项,核反应堆,核能减少,内能增加,故核能转化为内能;B项,蒸汽轮机工作时,蒸汽冲击叶轮转动,内能转换为机械能;C项,发电机工作时,是机械能转化为电能;D项,电采暖:
消耗电能,发出热量温度升高,是电能转化为内能.
5.【答案】A
【解析】陨石在下落过程中,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,动能增加;陨石下落过程与大气剧烈摩擦导致温度升高,这是通过克服摩擦做功的方法改变其内能的,机械能转化为内能,内能增加.
6.【答案】D
【解析】A项,固定在缸上的火箭尾部燃料燃烧,喷出高温燃气使得水变成水蒸气,故是热传递的结果,故不符合题意;B项,水变为水蒸气,其温度升高,同时其分子间的距离变大,故使缸内内能增加,故不符合题意;C项,水蒸气推动导弹做功,其本身的内能减小,温度降低,故缸内内能减小,故不符合题意;D项,导弹有静止变为运动时,其质量不变,速度变快,故动能变大,同时其高度增加,故其重力势能也变大,故其机械能增加,故该选项符合题意.
7.【答案】C
【解析】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量,叫做这种燃料的热值.热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关.A、B项,燃料的热值仅与燃料的种类有关,而与燃料的燃烧程度无关,故AB都错;C项,因为燃料实际燃烧时,总是不能完全燃烧,所以实际燃烧时放出的热量,都比按热值计算出来的数值小,故C正确;D项,煤油的热值比酒精大,就是说相同质量的煤油完全燃烧放出的热量比酒精多,故D错.
8.【答案】B
【解析】A项,摩擦生热是克服摩擦做功,把机械能转化为内能,故A正确;B项,摩擦起电是电子的转移,可以把机械能转化为电能,故B错误;C项,电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能,故C正确;D项,燃料燃烧放热是把自身蕴含的化学能转化为内能,故D正确.
9.【答案】C
【解析】A项,植物进行光合作用,是光能转化为化学能,不符合题意;B项,水蒸气顶起壶盖,是水蒸气膨胀做功,水蒸气的内能转化为机械能,不符合题意;C项,冬天手摸户外的金属时感到冷,手的温度高,而金属的温度低,手接触金属,把热量传递给金属,是热传递,属于能量的转移,符合题意;D项,闭合开关,灯泡发光,是电能转化为光能,不符合题意.
10.【答案】C
【解析】热值是燃料的一种特性,是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多,掺假后煤的热值降低,所以可以用热值来区分.而从比热容、质量、温度无法区分.
11.【答案】D
【解析】根据燃料燃烧放出热量的公式Q=mq可知燃料在燃烧时放出的热量与热值,燃料的质量,燃料是否完全燃烧有关;
根据Q=cmΔt可知,放出的热量与物体的比热容、质量和降低的温度有关;
只知其中一个物理量不能做出判断.
12.【答案】C
【解析】汽油机和柴油机的异同点:
(1)相同点:
四个冲相同,能的转化相同;
(2)不同点:
①吸入的物质不同;②结构不同;③压强不同,效率不同;④点火方式不同.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,温度升高达到柴油的着火点,汽油机气缸顶端有个喷油嘴,此时喷油嘴喷出雾状的柴油,柴油依靠压缩时内能增大,温度升高,达到柴油着火点而燃烧,点燃方式是压燃式.燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功.柴油机的压缩比例更大,温度更高,做功越多,效率越高
根据以上分析可以看出,该题中汽油机和柴油机工作的共同特点是:
都有燃料进入气缸;都有四个冲程;且将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质,使工作物质受热膨胀,对外做功.A项,都有燃料进入汽缸,不合题意;B项,将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质,使工作物质受热膨胀,对外作功,不合题意;C项,都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能,符合题意;D项,一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成,不合题意.
13.【答案】可燃冰 不变
【解析】已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多,则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气,燃烧可燃冰放出的热量多;因为热值是燃料的一种性质,1kg的可燃冰,燃烧一半后,剩余可燃冰的种类没变,状态没变,故其热值不变.
14.【答案】内 机械
【解析】火箭升空时的能量转化:
燃料的化学能先转化为内能,然后通过内燃机把燃气内能转化为火箭的机械能.
15.【答案】压缩 做功 吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
【解析】在四冲程汽油机中,将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程;
根据图示可知,进气门和排气门关闭,火花塞点火,活塞向下运动,气缸容积增大,因此是做功冲程.四个冲程中,对外提供内能的冲程只有做功冲程,其它三个冲程都是依靠惯性完成的,因此利用飞轮惯性工作的冲程有:
吸气冲程、压缩冲程和排气冲程.
16.【答案】
(1)水吸收的热量
(2)天平 温度计
(3)1.575×107 (4)小 蜡烛燃烧产生的热量中,有部分散失于空气中
【解析】
(1)由实验装置可知,蜡烛燃烧给水加热,通过测量A容器中水升高的温度和水的质量可以间接测量蜡烛燃烧放出的热量;
(2)要完成本实验,需要测量水的温度与水和蜡烛的质量,因此还需要温度计与天平;
(3)这支蜡烛的热值:
q=
=
=
=
=1.575×107J/kg.
(4)实验过程中蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收,因此实验测出的热值比真实值小
17.【答案】
(1)水的质量、燃料的质量
(2)煤油 (3)不可行
【解析】
(1)因燃料放出的热量与质量有关,必须控制燃料的质量相等;由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响,所以在实验中应控制水的质量相等.
(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快,所以煤油的热值较大.
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和酒精的热值,是不可行的,要控制质量相等,需要用天平来测量煤油和酒精的质量.
18.【答案】①汽油 ②热传递 ③偏小 烧杯没有加盖,在进行热传递时,有部分内能直接散失了
【解析】①当两灯的燃料完全燃烧完后,甲装置中温度计读数是80℃,而乙装置的读数是90℃.根据公式Q吸=cmΔt得,汽油相同情况下汽油放出的热量较多.
根据公式Q放=mq得,q=
,所以汽油的热值大于酒精的热值.
②热传递,是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程.所以燃料燃烧放出的热量是通过热传递的方式使水的内能增大的.
③由于热量的直接散失、烧杯未加盖等,所以汽油燃烧放出的热量大部分未被水吸收,所以根据Q吸=cm水(t-t0)计算出水吸收的热量偏小,从而根据公式q=
=
计算出的汽油的热值偏小.
19.【答案】解:
甲烷完全燃烧放出的热量:
Q放=m1q=0.21kg×5.6×107J/kg=1.176×107J,
由题意可知,
Q吸=Q放=1.176×107J,
根据Q吸=cm(t﹣t0)可得,
m=
=
=56kg.
答:
若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收,可使56kg的水从20℃升高到70℃.
【解析】
(1)已知甲烷的热值和质量,根据Q=mq求出完全燃烧0.21kg的甲烷能放出的热量;
(2)水吸收的热量和甲烷放出的热量相等,根据Q吸=cm(t-t0)的变形式求出水的质量.
20.【答案】解:
(1)汽车以120km/h速度匀速运动时,1min中内做的有用功:
W有用=Pt=82.8×103W×60s=4.968×106J;
(2)1min内汽油燃烧释放的热量:
Q放=mq=ρVq=1.3kg/m3×4.6×107J/kg=8.28×103J;
(3)发动机的效率:
η=
×100%=
×100%=25%.
答:
(1)汽车1min内做的有用功是4.968×105J;
(2)燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J;
(3)发动机的效率是25%.
【解析】
(1)已知发动机的最大功率,直接根据W=Pt即可求出汽车1min内做的有用功;
(2)根据m=ρv算出燃气的质量,然后根据空燃比算出汽油的质量,再利用放热公式求出燃料放出的热量;
(3)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值.
21.【答案】解:
(1)每天接收的太阳能:
E=PSt=1.44×106J/(m2·h)×200m2×10h=2.88×109J,
(2)每月航空燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=30E=30×2.88×109J=8.64×1010J,
由Q=mq得:
节约航空燃油的质量:
m=
=
=2000kg.
答:
(1)光伏电池面板每天接受的太阳能E为2.88×109J
(2)可节约的航空燃油2000kg.
【解析】
(1)知道太阳的辐射功率,根据W=Pt求出接收的太阳能;
(2)求出一个月接收的太阳能,即为航空燃油完全燃烧放出的热量,根据Q=mq求出消耗燃油的质量.
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