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沪科版九年级物理第十三章内能与热机定向攻克
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 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、小明对三垟湿地公园内的气温和水温进行了观测，并将测得的数据绘制成如图所示曲线。据图可判断（　　）
A．实线代表水温，虚线代表气温，因为水的比热较大
B．实线代表水温，虚线代表气温，因为水的比热较小
C．实线代表气温，虚线代表水温，因为水的比热较大
D．实线代表气温，虚线代表水温，因为水的比热较小
2、相同质量的水和食用油，放出了相同的热量（c水＞c食用油），下列说法中正确的是（　　）
A．水的末温较低 B．食用油的末温较低
C．水降低的温度较多 D．食用油降低的温度较多
3、搓手时感觉手变热，该过程与四冲程汽油机的哪一个冲程的能量转化相同（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
4、疫情期间，居家隔离的小赵同学在网上下单了自热小火锅。如图，上下包装被分为两层，通过向下层加水，使发热包膨胀升温，一段时间后便可食用。下列说法正确的是（　　）
A．已加热的鸭血有内能，未加热的虾饺无内能
B．闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动
C．刚开始加热的藕片温度升高，内能可能不变
D．发热包放热过程是把电能转化为内能
5、热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度不变，它的内能一定不变
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
6、如图所示，在 个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉 ，把活塞迅速压下去，硝化棉会烧起来。活塞压缩 体的能量转化形式与下图所示汽油机的四个冲程相同的是（　　）
A． B．
C． D．
7、2020 年 12 月 17 日，嫦娥5 号凯旋归来，圆满实现中国探月工程“绕、落、回”的三步走发展目标。图甲所示，嫦 5 在月球上成功进行了月壤钻掘打包、地外天体起飞、深空无人对接的多个世界级科研实验。月壤快递到家后，假如用质量均为 1g的地岩甲和样品月岩乙进行对比实验，如图乙是这两种岩石温度随放热时间变化的图像，若它们在相同的时间内放出的热量相等，已知 c甲=2.1×103 J/（kg·℃），下列说法正确的是（　　）
A．机械臂在钻掘时，主要是以热传递的方式改变了月壤的内能
B．因月表没有空气阻力，嫦娥 5 号火箭发动机可以把内能全部转化为机械能
C．1g地岩甲在 20min 内放出的热量为 6.3×103J
D．月岩乙的比热容为1.05×103 J/（kg·℃）
8、煤炭是一种重要燃料。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（　　）
A．密度 B．比热容 C．热值 D．硬度
9、小明取质量和初温都相同的铜球和水，他们吸收相同的热量后，将铜球立即投入水中，则 （　　）
A．铜球和水之间无热传递 B．热量由铜球传递给水
C．温度由水传递给铜球 D．热量由水传递给铜球
10、小明从下表提供的信息中得出以下几个结论，其中正确的是（　　）
一般情况下几种物质的比热容c/[J （kg ℃）-1]
水4.2×103 干泥土0.84×103
酒精2.4×103 铜0.39×103
冰2.1×103 铝0.88×103
水银0.14×103 铅0.13×103
A．汽车发动机用酒精来冷却效果会更好
B．液体的比热容比固体的比热容大
C．同种物质在不同的状态下比热容一般不同
D．质量相同的铜和铅，升高相同的温度，铅吸收热量较多
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg），如果这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为______J；若该汽油机的转速为3000r/min，则该汽油机每秒钟做功______次。
2、如图所示是汽油机______冲程。完全燃烧1kg汽油放出的热量是______J，若其效率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能是______J（q汽油＝4.6×107J/kg）。
3、两个相同的烧杯中分别装有质量相等、温度不同的水，将等量的红墨水同时滴入两杯水中，过一会儿观察到的现象如图所示，则甲杯水温度较______（选填“高”或“低”）。
4、2020年5月21日是联合国确定的首个“国际茶日”。茶是世界三大饮品之一，起源于中国，盛行于世界。泡茶时能闻到浓浓茶香，这是一种______现象；用开水泡茶，茶香更浓，说明这种现象的剧烈程度与______有关。
5、 “汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的_______。2017年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功。可燃冰的热值很大，若体积为0.02m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为2.1×107J，则可燃冰的热值为_______J/m3，可燃冰在燃烧过程中，其热值大小_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、质量为5kg的酒精，温度由60℃降低到40℃，会放出多少焦耳的热量？若这些热量全部被初温为50℃，质量为1kg的水吸收，则水的温度会上升到多少摄氏度？[水的比热容4.2×103J/（kg ℃），酒精的比热容2.4×103J/（kg ℃），环境气压为一个标准大气压]
2、一辆汽车对50km长的新建大桥进行通车测试。汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油，g取10N/kg，求汽车通过大桥时，汽油机的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg）
3、为了探究某物质在固态和液态时的吸热能力，小芳同学用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热0.4kg该种固体，根据实验数据绘制出的图像如图所示。通过查阅资料，已知该物质液态（BC阶段）时的比热容为3×103J/（kg ℃）。
（1）求该物质在BC段共吸收了多少热量？
（2）经测量，BC阶段消耗热值为3.0×107J/kg的酒精10g（酒精完全燃烧），求在BC阶段的热转化效率为多大？
（3）该物质在固态（OA阶段）时的比热容为多大？
4、一台大型推土机的推力约为3×104 N，匀速推土总行程达10 km，消耗柴油约30.3 kg；
（1）求推土机做的功；
（2）消耗柴油放出的热量是多少？
（2）求推土机柴油机的热机效率（q煤油＝4.3×107 J/kg）
5、用炉子烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了0.5kg的焦炭。水的比热容是4.2×103J/（kg ℃），焦炭的热值是3.0×107J/kg。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是多少？
（3）炉子烧水的效率是多少？
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、为了比较水和沙子吸热本领的大小，小敏做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：
质量/g 温度升高10℃所需要的时间/s 温度升高20℃所需要的时间/s 温度升高30℃所需要的时间/s
沙子 30 30 62 98
水 30 96 193 297
（1）在此实验中用___________的多少表示水和沙子吸热的多少；
（2）分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量___________（填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，___________（选填“水”或“沙子”）升高的温度更高。
2、在“探究煤油和食用油吸热能力”的实验中，请回答：
（1）为方便探究，研究对象煤油和食用油应满足的条件是二者初温和_________相同；
（2）如图，除装置图中的器材外，还需要的两种测量工具是_________。
（3）实验中，加热时间的长短实质上反映了物质_________；
（4）实验中收集到的数据如下表：
材料 升高5℃加热时间/min 升高10℃加热时间/min 升高15℃加热时间/min
煤油 3 7 11
食用油 2 5 8
对比三次所收集到的实验数据发现：二者在每次升高相同的温度时，总是_______，通过探究可得出的实验结论是：_______。
3、夏天我们在海边玩耍时，会觉得沙子烫脚，而海水却凉凉的。为了比较沙子和水的吸热本领大小，两个实验小组设计了如图A、B所示的实验：
加热时间/min 0 1 2
水的温度/℃ 20 26 32
液体的温度/℃ 20 34 48
（1）在此实验中，如果每组都有甲、乙、丙三个酒精灯，那么应选取乙和______进行实验；
（2）从实验效果考虑，应选择______（选填“烧杯”或“易拉罐”）作为盛放沙子和水的容器；
（3）两个小组选择不同的方式，实验数据显示：①等质量的沙子和水升高相同的温度，沙子加热的时间短；②等质量的沙子和水加热相同的时间，沙子的温度上升得多，说明______（选填“沙子”或“水”）的吸热本领强；
（4）实验中仔细观察的小华同学还发现：刚开始加热时，沙子升温情况与结论②不符，你认为可能的原因是：______；
（5）小明用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔1min记录一次数据如上表，则该液体的比热容为______；
（6）小刚同学又利用该装置研究酒精和食用油的热值是否一样。要完成该实验应该在上图容器中装入相同质量的______（选“相同”或“不同”）物质，比较两种燃料______（选填“燃烧相同时间”或“燃尽后”）容器里物质升高的温度。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
水和空气在同样吸放热条件下，因为水的比热容大，所以水的温度变化小，空气的温度变化大，则温度变化较小的虚线是水温的图线，温度变化较大的实线是气温的图线，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2、D
【详解】
由Q=cmΔt可知，质量相同的水和食用油放出相同的热量，由于水的比热容比食用油大，因此水的温度降低得少，食用油温度降低得多，由于不知道水和食用油的初温，因此不能确定水和食用油的末温高低，故ABC错误，D正确。
故选D。
3、B
【详解】
搓手时感觉手变热，是克服摩擦做功，使手的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同；吸气冲程和排气冲程没有能量转化，做功冲程内能转化为机械能与题意不符。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
4、B
【详解】
A．一切物体都是有内能的，与物体温度无关，故A错误；
B．火锅的分子不断运动，所以能闻到火锅的香味，故B正确；
C．藕片温度升高，内能也随之增加，故C错误；
D．通过向下层加水，使发热包膨胀升温，是发热包内物质的化学能转化为内能的过程，故D错误。
故选B。
5、C
【详解】
A．物体的温度不变，它的内能不一定不变，例如，晶体熔化时温度不变，但需要持续加热，晶体的内能增加，故A错误；
B．摩擦生热是克服摩擦做功，消耗机械能转化为内能，是通过做功改变了物体的内能，故 B错误；
C．在热机（内燃机）的压缩冲程中，依靠惯性向上运动，压缩吸入活塞的气体，使气体温度升高，内能增加，将机械能转化为内能，故C正确；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸热多，故D错误。
故选C。
6、B
【详解】
由图中可知，把活塞迅速压下去，活塞压缩筒内空气，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使得筒内温度升高，达到硝化棉的燃点，使得硝化棉燃烧。
A．由图中可知，此时进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，此过程无能量转化，故A不符合题意；
B．由图中可知，此时进气门与排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞压缩气缸内的气体做功，将机械能转化为内能，故B符合题意；
C．由图中可知，此时进气门与排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．由图中可知，此时进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此过程无能量转化，故D不符合题意。
故选B。
7、D
【详解】
A．机械臂在钻掘时，主要是以做功的方式改变了月壤的内能，涉及能量的转化，故A错误；
B．嫦娥 5 号火箭发动机工作时，燃料不可能完全燃烧，而且还有一部分热量发生了损失，故可能将内能转化为机械能，故B错误；
C．1g地岩甲在 20min 内放出的热量为
故C错误；
D．月岩乙的比热容为
故D正确。
故选D。
8、C
【详解】
煤炭是燃料，利用煤炭燃烧，将化学能转化为内能，从而加以利用，故热值来检验煤炭是最科学的方法。
9、B
【详解】
A．铜球和水之间有温度差的存在，所以能进行热传递，故A不符合题意；
B．铜球和水质量相同，吸收相同的热量后，在状态都没有发生改变的情况下，铜球的温度比水的温度高，铜球投入水中，热量由铜球传给水，故B符合题意；
C．温度是表示物体冷热程度的物理量，温度不能传递，故C不符合题意；
D．热量是一个过程量，要用“吸收”或‘放出”来表达，铜球的温度比水高，故将铜球立即投入水中后，铜球放出热量，水吸收热量，故D不符合题意。
故选B。
【点睛】
10、C
【详解】
A．由于水的比热容最大，故相同质量的水和其它液体相比较，在升高相同温度的情况下，由于水的比热容最大，水的温度变化小，即水温度升高的最慢，故一般用水做冷却剂，故A错误；
B．由表格数据知道，液体水银的比热容比固态的干泥土等比热容都小，故B错误；
C．由表格数据知道，冰和水是同种物质，但比热容不同，故C正确；
D．质量相等的铜和铅，由于铜的比热容大，由知道，在升高相同的温度时，铜吸收的热量多，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、1.38×105 25
【详解】
[1]由题意可知，消耗10g汽油释放的热量为
Q放=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J
因汽油机的效率为30%，故可知一个工作循环中输出的有用机械能为
W=ηQ放=30%×4.6×105J=1.38×105J
[2]由题意可知，汽油机的转速为3000r/min，即由50r/s，由汽油机的工作过程可知，汽油机一个工作循环曲轴转动两圈，对外做功一次，故可知该汽油机每秒做功25次。
2、排气 4.6×107J 1.15×107J
【详解】
[1]如图所示，进气门关闭，排气口打开，活塞向上运动，有气体流出，所以是汽油机的排气冲程。
[2]完全燃烧1kg汽油放出的热量是
[3]效率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能
3、高
【详解】
相同条件下，温度越高，扩散现象越明显。将等量的红墨水滴到两个杯中，甲烧杯中红墨水快速扩散开来，几乎整个烧杯的水都变红了，甲烧杯中的红墨水扩散的快，因此可以推断，甲烧杯的水温较高。
4、扩散 温度
【详解】
[1]泡茶时能闻到茶香，是茶叶的香味分子运动到了空气中，这是扩散现象。
[2]用开水冲泡后，茶叶的温度升高，分子运动速度加快，扩散加快，所以茶香更浓，所以扩散的剧烈程度与温度有关。
5、比热容大 1.05×109 不变
【详解】
[1]与其它物质相比，水的比热容最大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多，故用水冷却发动机是因为水的比热容大。
[2]可燃冰的热值为
[3]热值是燃料本身的一种性质，与质量和体积无关，可燃冰在燃烧过程中，其热值大小不变。
三、计算题
1、（1）2.4×105J；（2）100℃
【详解】
解：（1）酒精放出的热量
（2）不计热量损失，水吸收的热量等于酒精放出的热量，即
Q吸=Q放=2.4×105J
根据公式Q吸=cm（t-t0）可得
在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，所以水最高上升到100℃。
答：（1）质量为5kg的酒精，温度由60℃降低到40℃，会放出2.4×105J的热量。
（2）水的温度会上升到100℃。
2、32.6%
【详解】
解：汽车总质量
m＝1.5t＝1.5×103kg
汽车的总重力
G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N
汽车受到的阻力是总重的0.08倍，即
f＝0.08G＝0.08×1.5×104N＝1.2×103N
因为匀速通过大桥，所以牵引力
F＝f＝1.2×103N
牵引力所做的功
W＝Fs＝1.2×103N×5×104m＝6×107J
汽油完全燃烧放出的热量
Q＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J
汽油机的效率
答：汽油机的效率为32.6%。
3、（1）4.8×104J；（2）16%；（3）1.5×103J/（kg ℃）
【详解】
解：（1）由图像知，液体在第6min的温度为50℃，在第9min的温度为90℃，则该物质在BC段吸收的热量为
（2）10g酒精完全燃烧放出的燃料为
则热转化效率为
（3）用同一酒精灯加热，且火焰大小不变，物质从O到A用时2min，从B到C用时4min，物质在固态（OA阶段）时吸收的热量等于BC段吸热的一半，所以物质在固态（OA阶段）时吸收的热量为
则比热容为
答：（1）求该物质在BC段共吸收的热量为4.8×104J；
（2）在BC阶段的热转化效率为16%；
（3）该物质在固态（OA阶段）时的比热容为1.5×103J/(kg ℃)。
4、（1）3×108J；（2）1.3029×109J；（3）23%
【详解】
解：（1）根据可知，推土机所做的功为
（2）根据可知，消耗柴油放出的热量为
（3）根据可知，推土机柴油机的热机效率为
答：（1）推土机做的功为3×108J；
（2）消耗柴油放出的热量是1.3029×109J；
（3）推土机柴油机的热机效率为23%。
5、（1）3.36×106J；（2）1.5×107J；（3）22.4%
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量
Q放＝mq＝0.5kg×3.0×107J/kg＝1.5×107J
（3）炉子烧水的效率
答：（1）水吸收的热量是3.36×106J；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是1.5×107J；
（3）炉子烧水的效率是22.4%。
四、实验探究
1、加热时间 大于 沙子
【详解】
（1）[1]实验采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量就多，因此实验中用加热时间表示水和沙子吸热的多少。
（2）[2]分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收热量需要的时间更长，所以水吸收的热量大于沙子吸收的热量。
（3）[3]如果加热相同的时间，即吸收相同热量，质量相同的水和沙子，由于水每升高1℃吸收的热量多，因此水升温慢，沙子升温快，沙子的温度变化更大。
2、质量 天平和秒表 吸收热量的多少 煤油加热的时间长 煤油的吸热能力比食用油的强
【详解】
(1)[1]要探究不同物质的吸热能力，需要用上控制变量法，除了物质的各类不同外，其它因素都要保护相同，所以保持所用物质的初温和质量相同。
（2）[2]除了图中的器材外，还需要用天平来称量相同质量的煤油和食用油，用秒表来测量加热时间。
（3）[3]实验中用相同的热源给两种物质加热，则在相同的时间内，热源放出的热量相同，两种液体吸收的热量也相同，而时间越长，热源放出的热量越多，液体吸收的热量也越多，所以加热时间的长短反映了物质吸热的多少。
（4）[4][5]由表格数据知，升高相同温度，总是煤油需要加热的时间比食用油的长。这说明升高相同温度，煤油需要吸收的热量比食用油的多，即煤油的吸热能力比食用油的强。
3、丙 易拉罐 水 沙子导热性能较差，受热不均匀 1.8×103 相同 燃尽后
【详解】
（1）[1]使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。因乙、丙酒精灯的火焰大小相同，为了比较沙子和水的吸热本领大小，在此实验中，如果每组都有甲、乙、丙三个酒精灯，那么应选取乙和丙进行实验。
（2）[2]因金属导热性能好，故从实验效果考虑，应选择易拉罐作为盛放沙子和水的容器。
（3）[3]用火焰大小相同的酒精灯加热两种液体，相同时间液体吸热相同。根据比较吸热能力方法：使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（或加热时间），吸收热量多的吸热能力强；或使相同质量的不同物质吸收相同的热量（或加热时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。根据已知条件，①②都能说明沙子的吸热能力比水的小，故说明水的吸热本领强。
（4）[4]刚开始加热时，沙子升温情况与结论②不符，即沙子升高的温度比水小，这是因为：沙子的导热性能差，受热不均匀。
（5）[5]小明用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和某种液体加热，相同时间内水和液体吸热相同，由表中数据可知，加热2分钟，水升高的温度为
32℃-20℃=12℃
液体升高的温度为
48℃-20℃=28℃
根据，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故液体的比热容
（6）[6][7]为了比较热值大小，要用不同的燃料（燃烧完毕后），加热质量相同的同种液体，根据，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大。小刚同学又利用该装置研究酒精和食用油的热值是否一样。要完成该实验应该在上图容器中装入相同质量的相同物质，比较两种燃料燃尽后容器里物质升高的温度。

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