第十二章 机械能和内能易错题Word版 含答案.docx
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第十二章机械能和内能易错题Word版含答案
第十二章机械能和内能易错题（Word版含答案）
一、初三物理第十二章机械能和内能易错压轴题提优（难）
1．小华骑自行车下坡时，想到一个问题：
“从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关呢？
”回家后她找来了小车、停表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究，如图所示。
首先对影响小车下滑快慢的因素做出以下猜想，猜想一：
与小车的质量有关；猜想二：
与斜面的高度有关；猜想三：
与斜面的长度有关。
（1）根据所学知识，物体下滑时的动能是由重力势能转化而来的，而同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑速度________（选填越大或越小），断定猜想二是正确的。
（2）为了验证猜想一，小华设计的方案是在小车内放置不同数量的钩码，分别从高度相同的同一斜面的顶端由静止释放，用停表测出小车由顶端下滑到底端的时间．小华测量的结果如下表，她怀疑第三次测量错误，这时她想起释放时推了一下小车，对此她进行了反思：
释放时推了一下小车，小车的动能________，下滑时间缩短．于是修正了这一错误并进行了重新测量，发现时间仍为2.5秒。
表中四个数据的下滑路程和时间都相同，即速度相同，说明从斜面下滑物体的快慢跟质量________（选填有关或无关），猜想一是________（选填正确或错误）的。
实验次数
1
2
3
4
小车内放置钩码的质量m/g
0
50
100
150
时间t/s
2.5
2.5
2.0
2.5
（3）为了验证猜想三，小华设计的方案是将同一小车分别从高度相同、长度不同的不同斜面的顶端由静止释放，用停表测出下滑到底端的时间。
她通过测量发现下滑的时间不同，于是得出速度不同、猜想三是正确的结论。
请对小华这一探究作出评价，指出她“速度不同”判断错误的原因是路程________（选填“相同”或“不同”），不能只比较时间。
正确的方法是计算出每次下滑的速度，才能下结论。
（4）小华又作出：
“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想，你认为在斜面长度相同的条件下，她________（选填“需”或“不需”）要对这一猜想进行探究，原因是倾角是指斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面陡与平的程度，倾角越大高度____________。
【答案】越大增大无关错误不同不需越大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑时转化的动能越大，速度越大。
（2）[2]释放时推了一下小车，使小车的初速度增大，增大了物体的动能。
[3][4]由表中数据可知，当质量不同时，小车滑到低端的时间相同，速度相同，说明从斜面下滑物体的快慢跟质量无关，所以猜想一是错误的。
（3）[5]小华设计的方案中，小车运动的路程不同，不能通过相同路程比时间的方法来比较运动的快慢。
（3）[6][7]倾角是斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面倾斜程度，倾角越大高度越大，所以不需要探究小车下滑的快慢还与斜面倾角的关系。
2．用如图甲所示装置进行实验，比较A、B两种不同物质的吸热能力。
在两个相同的烧瓶中分别装入初温、质量相同的A、B两种液体，分别接入甲、乙两段电阻丝，实验中记录下A、B两种液体的温度。
（1）要完成该实验探究，除了图甲中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和______。
（2）为保证A、B两物质能吸收相同的热量，对甲、乙两段电阻丝的阻值要求
______
（选填“
”、“
”或“
”）。
（3）小明根据实验测得的数据分别描绘出了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图乙所示。
若加热过程中无热量损失，由乙图分析可知______（选填“A”或“B”）液体的吸热能力强。
（4）若A的比热容为
，则B的比热容为______
。
【答案】秒表
A
【解析】
【分析】
（1）实验中需要测量通电的时间；
（2）电流产生的热量与电流的大小、通电时间和电阻的大小有关；
（3）比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
（4）根据两种液体的温度随加热时间变化的图象得出加热5分钟A、B升高的温度，根据
，在质量和吸热相同的情况下升高的温度与比热容成反比，从而求出B的比热容。
【详解】
（1）[1]实验中需要测量导体通电的时间，所以需要用到秒表。
（2）[2]为保证A、B两物质能吸收相同的热量，根据控制变量法可知，实验中甲、乙两段电阻丝的阻值要相同。
（3）[3]根据描绘出A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象知，加热相同时间，A液体升温小，根据比较吸热能力的第2种方法，A的吸热能力强；
（4）[4]根据描绘出的A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象知，加热5分钟（吸热相同），B液体升高的温度为
A液体升高的温度为
根据
可知，在质量和吸热相同的情况下，升高的温度与比热容成反比，故B的比热容
3．为了比较水和沙子吸热的规律，某小组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
升温10°C所需时间/s
升温20°C所需时间/s
升温30°C所需时间/s
沙子
30
64
92
124
水
30
92
163
220
（1）在此实验中用_____________表示水和沙子吸热的多少；
（2）分析表中的实验数据可知：
当物体温度变化量和____________相同时，水吸收的热量____________（选填“大于”或“小于”或“等于”）沙子吸收的热量；
（3）请你写出比较水和沙子吸热能力的另外一种方法：
__________。
【答案】酒精灯加热时间质量大于在两个相同的金属盒，加入质量相同的水和沙子，用酒精灯加热相同的时间，比较它们的末温，末温低的吸热能力大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]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越多，因此实验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少。
（2）[2][3]分析表中的实验数据可知：
水和沙子质量相同，升高温度相同时，即温度变化量和质量相同时，水所需加热的时间比沙子更长，所以水吸收的热量大于沙子吸收的热量。
（3）[4]在两个相同的金属盒，加入质量和初温都相同的水和沙子，用酒精灯加热相同的时间，比较它们的末温，末温低的吸热能力大。
即使它们吸收相同的热量，比较它们的温度变化量，温度变化量小的吸热能力大，温度变化大的吸热能力小。
4．在做“观察水的沸腾”实验时，甲、乙、丙三个实验小组的同学用相同规格、酒精灯火焰大小一样的实验器材，如图A装置进行实验。
（1）图B中，温度计的示数为________℃；
（2）三组同学都根据自己的实验数据描绘了图象（如图C），不计能量损耗，则三烧杯中的水的质量：
ma______mb；mb______mc。
由图象还可以判断水面上方的气压________一个标准大气压（以上三空均选填“＞”“＝”或“＜”）；
（3）水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），质量为200g的水从30℃加热到80℃，水吸收的热量是________J。
【答案】47＜＞＜42000
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]在温度计上，10℃之间有10个小格，一个小格代表1℃，所以此温度计的分度值为1℃；“50”在“40”以上，说明温度高于0℃，为47℃。
（2）[2][3][4]由图2可以看出，a、b、c的沸点相同，其中a、b初温相同，加热到沸腾所用的时间不同，则两条图线描绘的是“初温相同质量不同的水”的加热情况；初温相同，b的加热时间比a的长，故b的质量大与a的质量；a、c的温度随时间变化的图象是平行的，在相同时间内升高的温度相同，故a的质量等于c的质量，所以可得
由图象还可以得出，此时水的沸点是98℃，由液体的沸点跟气压的关系可知，此时水面上方的气压小于一个标准大气压。
（3）[5]水吸收的热量为
5．回顾实验和探究：
比热容概念的建构
器材
烧杯、______相等的水和煤油、两个规格相同的电加热器、温度计、______。
装置
过程
两只烧杯中盛有______相同的水和煤油，用电加热器加热2分钟，我们发现______温度升高的高，若升高相同的温度，______加热时间长，______吸收的热量多。
结论
一定质量的某种物质，温度升高时吸收的热量与______之比，叫做这种物质的比热容，在数值上等于______质量的某种物质温度升高______所吸收的热量。
方法
实验中用______来反映物质吸收的热量，这种研究方法是______。
讨论
电加热器工作时，将______能转化为内能；水吸收热量，温度升高，内能发生了______。
【答案】质量秒表质量煤油水水质量和升高温度之积单位1℃加热时间转换法电转移
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]所用到的器材除烧杯、质量相等的水和煤油、两个规格相同的电加热器温度计以外，还要记录测量时间用的秒表。
[3][4][5][6]两个烧杯中盛有质量相同的水和油，用电加热器加热两分钟，会发现煤油温度升高的高，如果升高相同的温度，水加热的时间长，那么可以得知水吸收的热量最多。
[7][8][9]一定质量的物质，温度升高时吸收的热量与质量和升高温度乘积之比叫做比热容，在数值上等于单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。
[10][11]实验中用加热时间来反应物质吸收的热量，这种研究方法是转换法。
[12][13]电加热器工作时消耗了电能，将电能转化为内能，水吸收热量，温度升高，内能发生了转移。
6．如图甲，教科书上在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始自由滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过______大小来反映的；
（2）让同一钢球分别从斜面的不同高度由静止开始自由滚下，是为了探究物体的动能与物体的______的关系。
让不同的钢球分别从斜面同一高度由静止开始自由滚下，是为了探究物体的动能与物体的______的关系；
（3）结合实验结论，分析在图乙交通标志牌中，交通管理部门对于不同的车型要设定不同的最高车速行驶速度的理由是______；
（4）用此实验装置，只要改变______，就可以完成探究“阻力对物体运动的影响”实验；
（5）图丙的是教科书中“小资料”栏目中介绍的一些物体的动能。
若要用图丙中的数据来说明“速度”对物体的动能影响较大，需要对比的三组物体是______。
【答案】木块移动的距离速度质量速度相同时，质量越大，动能越大，行驶时危险性越大水平面的粗糙程度牛与子弹（或牛与砖块、牛与运动员）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法。
（2）[2]动能与质量和速度有关，让同一钢球（质量一定）分别从斜面的不同高度由静止开始自由滚下，撞击木块的速度不同，所以是为了探究物体的动能与物体的速度的关系。
[3]让不同的钢球（质量不同）分别从斜面同一高度由静止开始自由滚下，撞击木块的速度相同，所以是为了探究物体的动能与物体的质量的关系。
（3）[4]机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶。
（4）[5]探究阻力对物体运动的影响，需要比较小车在不同表面上运动的距离，据此可知必须改变的是水平面的粗糙程度。
（5）[6]由生活经验知，牛与子弹比较，牛的质量大，速度小；子弹质量小，速度大；由表中的数据知牛的动能小，子弹的动能大，说明速度对物体动能的影响更大；同理牛与砖块、牛与运动员比较都有相同的结论。
7．如图所示是研究做功与能量转化关系的装置。
重物通过细绳与木块相连，细绳不可伸长，AQ为水平面，AP段光滑，PQ段粗糙。
实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面。
将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，放手后木块向左运动，最终停在B点，PB长为x，不计空气阻力、滑轮摩擦：
（1）木块在AB段运动过程中，重物的重力做的功为_________（用字母表示）；
（2）观察实验，小明提出猜想：
木块动能的变化与重物重力做功多少有关；
（3）为了验证猜想，小明做了以下实验。
重物M=0.1kg，木块m=0.9kg，改变木块从P点右移的距离L，测得一组数据，记录如下：
序号
1
2
3
4
5
6
PA的长L/m
0.1
0.15
0.2
0.35
0.43
0.5
木块在P点的速度平方
0.2
0.3
0.4
0.7
0.9
1.0
①根据表中数据，在图乙中作出L与v2的图像。
已知物体动能的表达式为
mv2，分析木块动能的变化及重物的重力做功的大小，可知猜想是_________（正确/错误）的，由此得到的结论是________；
②利用实验信息分析，当L=0.8m时，木块在P点获得的动能是_________J。
【答案】mgL正确木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大0.72
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由题知，细绳不可伸长，实验开始时，质量为M的重物恰好置于地面。
将质量为m的木块从P向右拉至A，PA长为L，所以重物被提起高度h=L，所以木块在AB段运动过程中，重物的重力做的功为
W=Gh=mgh=mgL
（3）[2][3]因为重物和木块质量一定，由表中数据和W=MgL知，L越大，重力对重物做越多，v2越大，由动能的表达式
知木块动能越大，由此可知猜想是正确的，得到的结论是：
木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大。
[4]由v2与L知，两者成正比，即有
v2=L
且当L=0.1m时
v2=0.2m2/s2
即
解得
k=2m/s2
所以
所以当L=0.8m时
则木块在P点获得的动能
8．探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中。
（1）如图甲，该实验中所探究物体的动能是指_____（选填“小球A”或“木块B”）的动能。
该实验物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下，_____（选填“到达水平面时”或“即将碰撞木块B时”）的速度。
动能大小是通过_____来显示的。
（2）研究动能与质量的关系时，需不同质量的物体从斜面_____（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。
如果水平面是光滑的，则_____（选填“能”或“不能”）完成本实验。
（3）如图甲，先让小球从斜面h高度处由静止滚下，测出木块被撞击后移动的距离s1；在此基础上，如图乙，保持木块现在位置不动，让同一小球从斜面h高度处静止滚下，测出木块再次被撞击后移动了s2，则s1_____s2（选填“小于”或“等于”“或“大于”）。
这种操作_____（选填“能”或“不能”）得出动能与速度的关系。
【答案】小球A即将碰撞木块B时B物体移动距离的长短相同不能大于能
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2][3]该实验中所探究物体的动能是指小球A的动能，该实验物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下，即将碰撞木块B时的速度，该实验中小球动能的大小是通过物体B移动的距离体现的，B被撞的越远，说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小。
（2）[4]研究动能与质量的关系时，需要让不同质量的物体从斜面相同高度由静止滚下，控制小球的速度相同。
[5]若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去，木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小车动能的大小就无法比较，不能完成本实验。
（3）[6][7]小球的动能大小不能直接观察，而是通过小球部分动能转化为木块的动能，推动木块运动距离来反映，影响动能大小的因素有物体的质量与速度；由图甲、乙可知，小球在乙图中水平地面上滚动的距离变大，克服摩擦力消耗的能量变大，则小球即将碰撞木块B时的速度变小，即碰撞木块B时的动能变小，故S1大于S2，由于小球质量相同，这种操作与相同质量的小球从不同高度滚下以获得不同撞击速度类似，故能得出动能与速度的关系。
9．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：
让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。
从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度
和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。
已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是_________，小球机械能的变化情况是______________。
（2）实验中所用小球的质量为_____kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为_____N。
（3）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于______态（选填“平衡”或“非平衡”）。
（4）已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为：
；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。
若本题中弹簧的原长为1m，则本题的小球是从距离地面________m的位置下落的。
【答案】先增加后减小减小0.16.1非平衡2.25
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]小球刚接触弹簧时，弹簧发生形变，产生弹力，此时小球的重力大于弹力，小球做加速运动，这一过程小球动能增大，随着弹簧的形变程度越来越大，弹力增加，当弹力等于小球重力时，小球所受合力为0，小球停止加速，此时速度最大，动能最大，下一时刻，小球由于惯性继续向下运动，弹力大于球的重力，小球做减速运动，动能减小，弹性势能增加，最低点时，小球的动能为0，重力势能最小，弹性势能最大。
故小球动能的变化情况是先增大后减小，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能，故小球的机械能减小。
（2）[3]弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，由丁图可知速度最大时，弹簧的弹力和重力相等，此时弹簧缩短了0.1m，合10cm则此时受到弹力
F=10×0.1N=1N
由
得出小球的质量
[4]小球在最低点时，弹簧的弹力最大，由丁图知此时弹簧被压缩0.61m，合61cm则弹力最大为
（3）[5]小球在最低点时，受到竖直向下的重力，竖直向上的弹力，此时弹力大于重力，小球受力不平衡，处于非平衡状态。
（4）[6]由能量守恒定律可知，小球从最高处下落，到小球刚接触弹簧，弹簧还未发生形变那一刻，不考虑空气阻力时，机械能守恒，即
由丁图可知此时小球速度为5.0m/s，代入式中有
弹簧原长1m，所以小球距离底面的高度
10．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A,铁球B和塑料球C，球A,C离沙地高度相同.现让三个球同时从图示位置由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示.
（1）根据____________________可以判断出球________释放前的重力势能最大.
（2）比较球A,C可得出影响重力势能大小的因素是_____________.
（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为______________.
【答案】小球陷入沙的深度A质量动能
【解析】
【详解】
（1）.三个小球砸到地面沙坑时具有的能量转化为球陷入沙中的深度，根据图中信息可知A球陷入深度大于其它俩个球的，所以A球释放前重力势能最大；
（2）高度相同时，比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是质量（3）球在空中下落过程中，重力势能主要转化为动能．
11．探究物体的动能：
（1）如图甲所示，小明先探究动能大小与速度关系，他控制小车的____保持不变，让小车从斜面的____（同一/不同）高度下滑，目的是____．通过比较____，可以比较小车具有的动能．
（2）小明在操作中发现，不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．若采用此方法来推同一辆小车，____（能/不能）探究动能大小与质量的关系，理由是：
____．
（3）小华去掉木块，做了如图乙所示的实验，两次实验中小车克服所有阻力所做的功____（第①次大/第②次大/一样大）．
【答案】质量不同改变小车碰撞木块时的速度小车推动木块的距离不能用手推小车的速度难以控制相等第2次大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）让同一小车从斜面不同高度滑下，是为了控制质量不变，研究动能大小与速度的关系；因此实验中他控制小车的质量保持不变，让小车从斜面的不同高度下滑，目的是改变小车刚到水平面时的速度．通过比较小车推动木块距离的远近，来比较小车具有的动能；
（2）不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．但不能保证用手推小车的速度与小车从斜面落下的速度相同，不能控制好变量．所以采用此方法不能探究动能大小与质量的关系；
（3）第二次小车上放了砝码，相同高度质量更大，重力势能更大，小车克服所有阻力所做的功更多．
12．为了研究不同物质的吸热能力是否相同，小雨和小风用了同样的酒精灯分别加热水和煤油，他们所用的实验装置如图所示：
（1）小雨刚要开始做实验，细心的小风质疑道：
“两个烧杯中的液体体积不一样多，你没有控制变量！
”，你认为小风的说法是_____（填“正确”或“不正确”）的。
（2）在达成一致后，他们迅速完成了实验，并将测得的数据填入下表。
在实验中，水和煤油吸热的多少是通过_____来反映的，这种方法叫做_____法。
t/s
0
20
40
60
80
100
120
…
△t水/℃
0
1
2
3
4
5
6
…
△t煤油/℃
0
2
4
6
8
10
12
…
（3）分析上表数据：
如果使水和煤油都升高10℃，他们发现给_____加热的时间长，这表明_____相等的不同物质升高相同温度时，吸收的热量一般_____。
正因为如此，物理学中引入比热容这个物理量。
（4）若已知水的比热容为
，则根据小雨实验所得的数据可知：
煤油的比热容为_____
。
【答案】不正确加热时间转换法水质量不同2.1×103
【解析】
【详解】
（1）[1]研究不同物质的吸热能力实验时，需要控制不同物质的质量相同，故小风的说法不正确；
（2）[2][3]因为用了相同的加热器，相同时间物质吸收热量相同，物质吸热多少可以通过加热时间来反映，这种方法叫做转换法；
（3）[4][5][6]由表中实验数据可知，质量相同的水与煤油，升高相同的温度，水需要的加热时间长，水吸收的热量多，由此可知，如果使水和煤油都升高10℃，给水加热的时间长，这表明质量相等的不同物质升高相同温度时，吸收的热量一般是不同的。
由此引入比热容这个物理量；
（4）[7]用相同的酒精灯对水与煤油进行加热，在相等时
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