北京延庆县中学物理第十二章 机械能和内能单元试卷(word版含答案)

北京延庆县中学物理第十二章机械能和内能单元试卷（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．李华同学发现建筑工人在铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料．他想通过实验来探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度．关于水泥路面的牢固程度与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下猜想：
猜想1：与是否掺入纤维有关；
猜想2：与纤维掺入量有关；
猜想3：与纤维材料的种类有关。

经过思考后，他们利用图中装置，将铁锤通过电磁铁从某一高度处由静止释放，对水泥样品进行连续撞击，直至水泥样品断裂，收集的数据记录在下表中。

（1）铁锤撞击水泥样品时的动能是由________转化来的。

实验时通过__________________来比较水泥样品的牢固程度。

（2）比较实验序号1、2的两组数据，可得出的结论是：水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维________（选填“有关”或“无关”）。

（3）比较序号2、3、4三组数据，可得出的结论是：在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越________（选填“牢固”或“不牢固”）。

（4）比较序号2、5、6的三组数据，________（选填能或不能）比较得出：在水泥中掺入等量不同纤维材料，掺入C纤维材料水泥路面最牢固，你判断的理由是______
（5）为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可采用的方法是_____
【答案】重力势能水泥样品断裂时所承受的撞击次数有关牢固能在水泥中掺入C 纤维材料，水泥样品断裂时所承受的撞击次数最多，说明该水泥路面最牢固增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]铁锤下落过程中，重力势能转化为动能，所以铁锤撞击水泥样品时的动能由重力势能
转化而来。

[2]实验通过水泥样品断裂时所承受的撞击次数反映水泥样品的牢固程度。

断裂时承受的撞击次数越多水泥样品越牢固。

(2)[3]比较实验序号1、2的两组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、铁锤高度相同，但第一次实验不参入纤维，第二次实验参入纤维，第二次承受的撞击次数多，可知水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维有关。

(3)[4]比较序号2、3、4三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的种类、铁锤高度相同时，随着参入纤维的量增加，水泥样品承受的撞击次数多随之增加。

说明在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越牢固。

(4)[5][6]比较序号2、5、6的三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的量、铁锤高度相同时，参入纤维的种类不同，水泥样品承受的撞击次数不同；参入C纤维时，水泥样品承受的撞击次数最多。

所以能说明，在水泥中掺入等量C纤维材料水泥路面最牢固。

[7]为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量，以增大撞击水泥样品时的动能。

2．小明用相同的电加热器分别给水和食用油加热（如图甲），以探究水和食用油的吸热能力。

(1)本实验除了图甲中所给的实验器材外，还需要的测量工具有天平和______；
(2)加热5min，水吸收的热量______（选填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量；
(3)比较不同物质的吸热能力，通常有两种方案
方案一：取相同质量的两种物质，吸收相等的热量，比较温度的变化
方案二：取相同质量的两种物质，升高相同的温度，比较吸收的热量
下表是小明记录的部分实验数据
①分析表中信息可知小明采用的是______（选填“方案一”或“方案二”）； ②分析表中数据，可得出的结论______；
(4)小明根据实验数据作出了水和食用油的温度随加热时间变化的图像（如图乙），由图像可知，水沸腾时的特点是______，食用油的比热容是______J/（kg ⋅℃）。

[c 水=4.2×103J/（kg ⋅℃）]
【答案】秒表 等于 方案二 水的吸热能力强 吸热，温度不变 2.1×103 【解析】 【分析】
(1)(2)物体吸收热量本领的大小，不仅与物体升高的温度多少有关，还与质量的大小有关，因此要保证两者质量相等，而物体吸收热量的多少通过加热时间的长短来体现，由此可以确定需要的测量工具。

(3)根据比较吸热能力的两种方法，由表中数据分析回答。

(4)加热时水保持不变的温度为沸点，根据如图乙水和食用油的温度随加热时间变化的图像可知水的沸点；由图可知，加热10min 温度升高30℃水和食用油所用时间，根据转换法结
合=
c Q
m t ∆在质量和升高温度相同的情况下，比热容c 与Q 成正比，据此求出食用油的比热容。

【详解】
(1)[1]实验中吸收热量的多少是由加热时间来反应的，所以还需用秒表记录时间。

(2)[2]加热相同的时间，酒精灯放出的热量相同，则水吸收的热量等于食用油吸收的热量。

(3)①[3]分析表中信息，质量相同，比较升高相同的温度所用加热时间，故小明采用的是方案二。

②[4]分析表中数据知，取相同质量的两种物质，升高相同的温度，水吸收的热量多，即水的吸热能力强。

(4)[5]根据如图乙水和食用油的温度随加热时间变化的图像可知，水的沸点是98℃，且继续加热但是温度保持不变，故水沸腾时的特点是吸热但温度保持不变。

[6]质量和初始温度均相同的两种液体，加热10min ，温度升高：98℃﹣68℃=30℃，水用20min ，食用油用时10min ，根据转换法，升高相同的温度，食用油吸收热量是水的一半，根据=c Q
m t
∆，在质量和升高温度相同的情况下，比热容c 与Q 成正比，故食用油的比热容是
3311
== 4.210J /kg )C =2.110J /k ()g C 2
(2c c ⨯⨯⋅⨯⋅油水
【点睛】
本题比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法和
=c
Q
m t
的运用，为热学中的重要实验。

3．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，m A=m B﹤m C：
小球质量/g高度/cm木块移动的距离/cm
A10510
B20518
C30529
D101038
E101586
(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。

4．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。

5．为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球，木块等器材开展了如图所示的活动。

(1)实验中通过比较木块_______来判断钢球动能的大小，这里运用的研究方法是_______（选填“转换法”、“控制变量法”）；
(2)用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的
_______相同；通过比较_______两次实验可知，在速度相同时，质量越大，动能越大；
(3)通过比较_______两次实验可知，在质量相同时，速度越大，动能越大；
(4)小球从斜面顶端由静止下落的过程中机械能转化是_______能转化为_______能，若水平面表面绝对光滑，本实验将_______（选填“能”或“不能”）达到实验探究目的。

【答案】移动的距离转换法速度甲、丙甲、乙重力势动不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]钢球动能的大小不能直接测量，而钢球在推动木块时，对木块做功，其动能不同对木块做功也不同，那么木块移动的距离也不同。

这种研究方法是转换法。

(2)[3]让质量不同的钢球在斜面上相同高度自由滚下的目的是让钢球到达水平面时有相同的初速度，于是撞击木块时的速度也相同。

[4]要探究动能与质量的关系，应让钢球的速度相同，质量不同，所以应选甲、丙两图。

(3)[5]要探究动能与速度的关系应比较甲、乙两图。

因为在甲、乙两图中，钢球的质量相同，但从斜面静止滚下的高度不同，于是到达水平面的速度也不同。

(4)[6][7]钢球从斜面滚下的过程中，动能增大，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能。

[8]若水平面表面绝对光滑，则本实验不能达到探究目的，因为钢球撞击木块后，两者一起做匀速直线运动，无法停下。

6．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θ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，12θθ<，球A 、B 的质量分别为A m 、B m （A B m m <）。

(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，A B m m <，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，12θθ<，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。

7．(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(m A >m B )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 10.3f F F ==压 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]让质量不同的两个钢球A 、B(m A >m B )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(m A >m B )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
10.3f F F ==压
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．某小组同学为了探究物体吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：在六个相同的烧杯中分别盛上水和煤油，用六个相同规格的加热器对它们分别进行加热。

表一和表二是他记录的实验数据。

（设每分钟吸收的热量都相等）
表一液体种类：水
表二液体种类：煤油
请根据表中的实验数据回答下列各题：
（1）实验时可以用表中的_____来代表物体吸收的热量。

（2）比较烧杯号1、2与3（或4、5与6）的实验数据，可初步得出的结论是：_____。

（3）比较烧杯号_____ 的实验数据，可初步得出的结论是：相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，水吸收的热量多。

（4）进一步综合分析表一或表二的数据，可初步得出结论：_____。

进一步综合分析表一或表二的数据，可初步得出结论：_____。

【答案】加热时间同种物质升高相同的温度，吸收的热量与质量成正比 1、4或2、5
或3、6 同种物质，质量和升高温度的乘积的越大，吸收热量越大不同种物质，质量和升高温度的乘积相同，吸收热量不同（不同种物质，质量和升高温度的乘积不同，吸收热量可能相同）
【解析】
【详解】
(1)[1]用六个相同规格的加热器对它们分别进行加热，加热相等时间加热器放出的热量相等，它们吸收的热量就相等，加热时间越长，物体吸收的热量越多，因此在表中是用加热时间来反映物体吸收热量的多少；
(2)[2]由表中1、2与3（或4、5与6）的实验数据可知，水(或煤油)的质量不同而升高的温度相同，需要的加热时间不同，水(或煤油)质量成倍减小，需要的加热时间即吸收的热量也以相同的倍数减小，由此可得：质量不同的同种物质升高相同的温度，吸收的热量与质
量成正比；
(3)[3]由表中1、4或2、5或3、6数据可知，水与煤油的质量、升高的温度都相等而加热时间不同，水与煤油吸收的热量不同，水吸收的热量是煤油吸收的热量的2倍，由此可得：相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，水吸收的热量多；
(4)[4]由表中1、2与3（或4、5与6）次实验数据可知，同种物质水(或煤油)质量和升高温度的乘积的越大，加热时间越长，吸收热量越大；
[5]由表中1、4或2、5或3、6次实验数据可知，不同种物质，水(或煤油)质量和升高温度的乘积相同，吸收热量不同；由表中2、4或3、5次实验数据可知，不同种物质，质量和升高温度的乘积不同，吸收热量可能相同。

10．比较不同物质吸热升温的特点：
(1)小明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，实验记录的数据如下表所示．
①在此实验中，用____ (选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”)来表示物质吸收热量的多少．
②分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量
____(＞/＜)沙子吸收的热量．
③实验中小明发现：刚开始加热时，情况与②结论不符，沙子升温反而比水慢，你认为可能的原因是__．
(2)小红进行了如下实验，将体积相同甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热．记录相关数据，
①小红实验设计错误之处是____________________________．
②改正错误后，小红继续实验加热并绘制出如图所示的图象．(不计热量损失)则甲液体的沸点是_______℃．要比较甲、乙两液体吸热本领，应分析_______（填“10min前”“15min 前”“20min前”“20min后”或“以上时间段均可”)的实验数据．
③若乙液体是水，则甲液体的比热容为_______．
(3)就小明和小红正确的实验设计，请你评估，谁的设计方案更好．
答________，理由是______________________．
【答案】加热时间的长短＞没有均匀受热应取质量相等的甲、乙两种液体 60。