威海物理第十二章 机械能和内能专题练习解析版.docx
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威海物理第十二章机械能和内能专题练习解析版
威海物理第十二章机械能和内能专题练习（解析版）
一、初三物理第十二章机械能和内能易错压轴题提优（难）
1．如图所示，甲、乙和丙三图中装置完全相同。
燃料的质量都是
，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中：
①如图丁是甲、丙装置中a、b两种液体吸热后温度随时间变化的图象，由图可以看出，______液体的比热容较大：
②小明再用
水和
水做实验，以吸收的热量
为纵坐标，升高的温度
为横坐标，分别画出
和
水的
图象，它们都是过原点的直线，即
，进一步分析发现，这两条直线的k值之比与对应水的______之比相等（选填“密度”或“质量”）；
（2）在“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中：
①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______（选填“温度”或“加热时间”）来反应的；
②若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的仪器是______，利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏______；
③该实验在取燃料和水时都要注意适量，否则不利于得出实验结论。
当燃料质量一定时，所取水量不能过少的原因是：
______。
【答案】b质量甲乙温度天平小水会沸腾，温度不变，不便于比较
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]质量和初始温度均相同的a、b两种液体，升高相同的温度，b的加热时间长，则b的吸热能力强，比热容大。
[2]根据
可知，
中的
，则有
，
，故
即这两条直线的
值与对应水的质量之比相等。
（2）[3][4]比较不同燃料的燃烧值，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，故应选择甲乙两图进行实验，通过温度的变化来反映的；温度计示数变化越大，表明吸收的热量越多，即该物质放出的热量多，热值大。
[5]利用上述装置估测燃料的热值，要控制燃料的质量相等，需要用天平来测量。
[6]由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使
小于
，依此计算出燃料的热值比真实值要偏小些。
[7]当燃料质量一定时，如果所取水量过少，则水吸热后容易沸腾，沸腾时水的温度不变，不能根据水升高的温度来比较燃料放出热量的多少。
2．小明利用图甲装置研究某燃料热值。
他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图象如图丙中a线所示。
（1）如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应依次调节图中A、B两铁环，应先调节______（选填“A”、“B”）铁环；
（2）实验时水面上方的气压______（选填“大于”、“等于”或“小于”）1标准大气压。
在第2~4min的过程中，水______（选填“吸”或“不吸”）热；
（3）此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为______J/kg；[水的比热容为4.2×103J/（kg•°C），整个过程中忽略水的质量变化]
（4）若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图丙中b线，则另一杯水的质量______（选填“大于”、“等于”或“小于”）上一杯水质量。
【答案】B小于吸2×106等于
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]用酒精灯加热物体时，应使用酒精灯的外焰加热，且研究某燃料热值的实验装置组装时应由下往上，所以如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应先调节B铁环。
（2）[2]1个标准气压下水的沸点是100°C，由图丙可知实验中水的沸点是99°C，可知实验时水面上方的气压小于1个标准大气压。
[3]水沸腾时，吸收热量，温度不变，由图丙可知：
在2min时沸腾，所以在第2~4min的过程中，水持续吸热，温度不变。
（3）[4]水4min吸收的热量等于2min水吸收热量的两倍，
燃料燃烧的质量
此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，根据
以及
可知燃料的热值
（4）[5]由图丙可知：
在相同的时间内，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据
可知两杯水的质量大小相等。
3．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。
自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。
他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的______（质量/体积）相同，还要控制______相同；
（2）小明仔细观察发现：
同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数______（相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再______；
（3）分析得出：
煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______；
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具是：
______。
【答案】质量水的质量和初温相同挑选两支读数相同的温度计煤油天平
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]根据
、
可知，在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的质量相同，还要控制水的质量和初温相同。
（2）[3][4]为了选择两只完全相同的温度计，小明应该在盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计。
（3）[5]从表中数据可以看到，燃料燃尽后水温变化较大的是煤油，根据
可知，煤油加热的水温度上升较高，那么煤油加热的水吸收热量较大，根据
可知，煤油放出的热量较大，煤油和菜籽油的质量相同，则煤油的热值较大。
（4）[6]要计算出煤油和菜籽油的热值，从
、
可知，水的比热容、初温、末温都是知道的，但是水的质量和燃料的质量不知道，那么需要天平来测量质量。
4．在“探究物质的吸热能力”的实验中，实验装置如图所示：
（1）实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯底部、侧壁和______；
（2）实验中必须要选取初温相同且______（选填“质量”或“体积”）相等的甲、乙两种液体；选用规格相同的电加热器分别给甲和乙两种液体加热，这样做的目的是在相同时间内甲和乙两种液体______相同；
（3）根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图丙所示，则______的吸热能力更强；
（4）若甲液体的比热容为2.1×103J/（kg•°C），则乙液体的比热容为______J/（kg•°C）。
【答案】电加热丝质量吸收的热量乙4.2×103
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯底部、侧壁和电加热丝。
（2）[2]根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故实验中必须要选取初温相同且质量相等的甲、乙两种液体。
[3]选用规格相同的电加热器分别给甲和乙两种液体加热，根据转换法，这样做的目的是在相同时间内甲和乙两种液体吸收的热量相同。
（3）[4]根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图像，由图知，加热5分钟，甲升高的温度为
60°C−20°C=40°C
乙升高的温度为
40°C−20°C=20°C
即乙升温小，故乙的吸热能力更强。
（4）[5]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，结合（3）[4]，故乙液体的比热容为
5．在研究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒，如图甲、乙所示。
请完成以下实验。
（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可得出：
质量相同时，物体的________越大，动能越大。
对比甲、乙两次实验还可以得出：
质量相同时，物体位置越高，重力势能________。
在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力________（选填“相同＂或“不同”）。
（2）如果做图乙实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏，改进图乙实验再与图甲实验对比。
在不改变木板长度的情况下，应采用以下________方法。
A．换用质量更小的钢球B．给水平木板铺上毛巾
C．适当降低钢球的高度D．换用一个较重的硬纸盒
（3）若要採究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是；选择两个不同的钢球，从同一斜面的________（选填“相同”或“不同”）高度由静止滑下。
（4）小阳在原硬盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，採究影响滑动摩擦力大小的因素，通过比较甲、丙两次实验可得出：
滑动摩擦力大小与______有关。
【答案】速度越大相同C相同压力大小
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]通过比较甲、乙两次实验知道，两球质量相同，释放的高度不同，即达到水平面时的速度不同，根据硬纸盒被推的远近，可以得出结论是：
质量相同时物体的速度越大，动能越大。
[2]重力势能的大小与质量和高度有关；对比甲、乙两次实验还可以得出：
质量相同时，物体位置越高，重力势能越大。
[3]在甲、乙两次实验中，硬纸盒对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同，所以受滑动摩擦力相同。
（2）[4]做图乙实验时，为了防止造成硬纸盒掉落造成损坏，可适当降低钢球的高度，这样小球的动能减小，撞击纸盒后前进的距离变小，就不会掉落了，同时还控制了质量和接触面相同，故C正确，应选C。
（3）[5]物体的动能与物体的质量和速度有关，若要探究影响动能大小与质量的关系，需要控制小球的速度相同，具体操作方法是：
选择两个质量不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。
（4）[6]摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，改变了压力的大小，可以探究影响滑动摩擦力大小的因素，所以通过比较甲、丙两次实验可得出的结论是：
滑动摩擦力与压力大小有关。
6．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。
完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1=h3>h2，mA=mB（1）本实验探究的是_______（选填“钢球”或“木块”）的动能与哪些因素有关；
（2）甲、乙两图中，改变小球出发的高度是为了探究________对动能的影响；
（3）乙、丙实验中木块滑动时受到的摩擦力_______（选填“乙大”、“丙大”或“一样大”）；
（4）ABC三个小球从斜面滚下时，_______球重力做功最多。
【答案】钢球速度一样大C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]本实验探究的是钢球的动能与哪些因素有关，因为钢球从斜面冲下的情况不同，其动能不同。
（2）[2]甲乙图中，两小球的质量相同，在斜面上的高度不同，是为了让小球冲下的速度不同，所以是探究速度对动能的影响。
（3）[3]乙、丙实验中，木块滑动时受到的摩擦力一样大，因为同一木块在同一接触面上滑动，其压力和接触面的粗糙程度相同。
（4）[4]据题意知
mA=mBh2
据W=Gh得
WC>WA>WB
所以C球从斜面滚下重力做功最多。
7．相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。
兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象。
如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3>h2，mA=mB﹤mC：
小球
质量/g
高度/cm
木块移动的距离/cm
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
（1）小球在水平面上越滚越慢最后停下来，是因为小球受到了_________的作用；
（2）小球在滚下斜面的过程中，它的______能转化为动能，实验中超载超速带来的危害程度用_____（选填“高度h”或“距离s”）大小来反映的。
（3）分析比较_______两次实验可得，小球质量相同时，速度越大，动能越_______从而反映出超速带来的危害程度。
（4）分析比较______两次实验可得，小球速度相同时，质量越大，动能越大；从而反映出超载带来的危害程度。
（5）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。
得到数据如表，请根据上表数据分析，货车超载与超速两者相比，潜在危害较大的是__________。
【答案】摩擦力重力势距离S甲乙大甲丙超速
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]小球在水平面上滚动时受到（滚动）摩擦力的作用，故越滚越慢最后停下来。
（2）[2][3]小球在滚下斜面的过程中，重力势能减小动能增加，故重力势能转化为动能；实验中超载超速带来的危害程度用小球推动同一小木块向前移动的距离大小来反映，距离越大，危害程度越高。
（3）[4][5]比较甲乙两次实验可得，小球质量相同时，速度越大，木块被推动的距离越大，故可得小球质量相同时，速度越大，动能越大。
（4）[6]比较甲丙两次实验可得，小球速度相同时，质量越大，木块被推动的距离越大，故可得小球速度相同时，质量越大，动能越大。
（5）[7]比较A、B、C三个小球，高度相同，质量变为2倍、3倍，木块滑动的距离也基本上是2倍、3倍，即动能也是2倍、3倍；比较A、D、E三个小球，质量相同，高度变为2倍、3倍，木块滑动的距离基本上是4倍、9倍，即动能也是4倍、9倍；所以速度对物体的动能影响更大，当超速发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
8．利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。
将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度
的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块就会在水平面上滑行一定距离后停止。
图中的摆长L都相同，
，球A、B的质量分别为
、
（
）。
（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置．说明两小球在摆动过程中的速度大小与小球的______无关。
（2）分析比较_______两次实验，可探究出的结论是：
速度相同的物体，质量越大，动能越大
（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B到达竖直位置时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：
_________________________________________。
（4）质量和速度谁对动能的影响较大呢？
小明所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
表一（钢球撞击速度v=8cm/s
序号
钢球质量
木块滑行距离
1
100
10
2
200
20
3
300
30
表二（钢球质量m=100g）
序号
钢球撞击速度
木块滑行距离
1
8
10
2
16
40
3
24
90
分析表一、二两组数据可以得出：
__________________对物体的动能影响较大。
【答案】质量甲、乙质量相同的物体，速度越大，动能越大速度
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]甲、乙两图中，A、B小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球相对静止，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关。
（2）[2]如图甲、乙所示，
，摆角相同，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（3）[3]乙、丙两图，小球的质量相同，
，所以乙图中小球B到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B到达竖直位置时的速度，图丙中木块C滑行得更远些，因此可得：
质量相同的物体，速度越大，动能越大。
（4）[4]对比分析表一、表二中三次实验数据发现，物体获得的动能跟物体的质量和速度有关，但是速度对物体的动能影响较大。
9．
（1）在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，如图甲所示。
①小宇选用质量不同的两个钢球A、B（mA>mB）从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，分析钢球两次推动水平面上的木块移动的距离，可以探究动能大小与__________的关系；
②实验中，钢球在水平面上推动木块移动的距离__________（选填“相同”或“不同”）。
比较实验现象，可以得出动能较小的是__________钢球；
③实验中，若让同一钢球从斜面相同高度处滚下，推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动，他发现水平面越光滑，木块移动的距离越__________（选填“远”或“近”），若水平面绝对光滑，木块将____________________；
（2）他还想“探究滑动摩擦力与压力大小的关系”，进行了如图乙所示的实验；
①在实验操作中他发现，弹簧测力计斜向上拉动物块时，也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动，此过程中，物块处于__________（选填“平衡”或“非平衡”）状态；弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力__________（选填“是”或“不是”）一对平衡力，理由是__________；
②保持接触面粗糙程度不变，沿水平方向拉物块做匀速直线运动，通过实验得到了表格中的相关数据，请帮他分析，此次试验中，滑动摩擦力的大小与压力之间的表达式为：
__________。
【答案】质量不同B远永远做匀速直线运动平衡不是拉力与摩擦力不在同一条直线上、大小也不相等
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]让质量不同的两个钢球A、B（mA>mB）从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，控制到达水平面的速度相同，可以探究动能大小与质量的关系。
[2][3]让质量不同的两个钢球A、B（mA>mB）从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，可以通过比较钢球在水平面上推动木块移动的距离远近来判断动能大小，质量不同的两个钢球到达水平面速度相同时，钢球在水平面上推动木块移动的距离，质量小的钢球在水平面上推动木块移动的距离小，则动能小，即B的动能小。
[4]水平面越光滑，对木块的阻力越小，则木块移动的距离越远。
[5]因为钢球撞击木块使木块具备一定的初始速度，若水平面绝对光滑，木块将永远做匀速直线运动。
（2）[6]平衡状态指物体保持静止状态或者匀速直线运动状态，实验过程中弹簧测力计斜向上拉动物块时，也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动，此过程中物块处于平衡状态。
[7][8]弹簧测力计斜向上拉动物块时，拉力与摩擦力不在同一直线上、大小也不相等，所以弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力不是一对平衡力。
[9]沿水平方向拉物块做匀速直线运动，物体受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，分析表中数据发现物体受到的摩擦力与压力成正比，进一步对数据分析发现，物体受到的摩擦力是压力的0.3倍，则此次实验中滑动摩擦力的大小与压力之间存在关系式
10．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
11．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．
12．比较不同物质的吸热能力：
小雨用如图1所示装置做“比较不同物质的吸热能力”实验，在两个相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的A、B两种液体，然后分别插入同规格的温度计，并用相同的电加热器分别加热。
（1）要完成该探究实验，除了图1中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和_____。
用______来反映物质吸热的多少。
（2）实验中选择相同规格的电热器，体现的科学研究方法是______（单选）
A．分类法B．比较法C．控制变量法D．放大法
（3）小雨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2，分析图象可知___（填“A”或“B”）的吸热能力更强。
若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/（kg·℃），则B的比热容为_____J/（kg·℃）
（4）叶子姐姐探究水和食用油的吸热能力，图3中能合理反映该实验结果的图象是___（填“甲”或
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