第十二章 机械能和内能单元培优测试卷

第十二章机械能和内能单元培优测试卷一、初三物理第十二章机械能和内能易错压轴题提优（难）1．小明家买了一台太阳能热水器，他发现真空管是太阳能热水器的核心部件，那热水器内水吸收热量的多少与什么因素有关呢？他把问题告诉物理小组的成员，大家一起做出了如下猜想：猜想一：热水器内水吸收的热量多少与环境温度有关；猜想二：热水器内水吸收的热量多少与光照强度有关；猜想三：热水器内水吸收的热量多少与真空管的材料有关。

（1）经查阅资料发现，真空管在内玻璃管的表面上涂有吸收涂层，用来吸收太阳辐射，其中太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

经阳光照射，太阳能转化成内能，水从涂层吸收热量，水温升高，质量________，密度________（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”），热水向上运动。

（2）实验小组在两根完全相同的真空管内装入初温、质量________的水，分别面对太阳光放入光照强度相同但温度不同的环境中，经过相同时间后测量水温，发现水温几乎相等。

由此得出猜想一是______（选填正确或错误）的。

（3）小组成员联系实际，想到夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内水温就很热，于是他们得出结论：热水器内水吸收热量的多少与光照强度________（选填“无关”或“有关”）。

（4）在探究猜想三的实验中，该小组找到了三根外形相同但材料不同的真空管，给管内灌满水，面对阳光，每隔相同的时间检测罐内水的温度，得到的实验数据如下表所示，为了更好地利用太阳能，你建议他家应选择________制成的热水器。

【答案】可再生不变变小相同错误有关紫金管【解析】【分析】【详解】(1)[1]再生能源是不需人为参与，可以循环再生的能源，如太阳能、水能、风能、潮汐能、地热能等。

[2][3]水从涂层吸收热量，水温升高，水的多少没有变化，所以睡得质量不变，但由于水吸收热量，水的体积会增大，所以水的密度会变小。

(2)[4]实验要探究热水器内水吸收的热量多少与光照强度、环境温度、真空管的材料等因素的关系，要控制真空管内水的初温、质量相同。

[5]其它条件相同，而环境温度不同时，经过相同时间后水温几乎相等，说明热水器内水吸收的热量多少与环境温度无关。

说明“猜想一”是错误的。

(3)[6]夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内水温就很热，说明热水器内水吸收热量的多少与光照强度有关。

(3)[7]通过实验数据可知，在日照时间相同时，紫金管温度变化量大，所以应选择紫金管制成的热水器。

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，()()34222 4.210J/kg C 0.1kg 99C 96C 5.0410J Q Q cm t '==⨯∆=⨯⨯︒⨯⨯︒-︒=⨯吸吸燃料燃烧的质量330g 25.8g 4.2g 4.210kg m -'=-==⨯此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，根据100%Q Q η=⨯吸放以及Q mq =放可知燃料的热值4635.0410J 210J/kg 60% 4.210kg 60%Q q m -⨯===⨯'⨯⨯⨯吸 (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Q cm Δt =可知两杯水的质量大小相等。

3．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。

4．在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中：(1)如图甲所示，小明为了完成实验，应使小车在水平面刚开始运动时具有______ （选填“相同”或“不同”）的速度，而让小车在不同的物体表面运动，目的是使小车运动过程中受到的阻力______（选填“相同”或“不同”）；(2)实验中小明记录了三次实验小车运动的时间，发现实验①中小车运动运动时间最短，实验③中小车运动运动时间最长，可以得到小车受到的阻力越小，速度减小得越______（选填“慢”或“快”）。

由此推理得出：运动物体不受力时，将保持______运动状态；(3)完成上面的实验后，小明想探究动能的大小与速度的关系，实验过程如图乙：在④、⑤两次实验中，小车的动能是由______能转化而来的；通过④、⑤两次实验可以得出：当______一定时，运动物体的速度越大，动能越大。

如果在实验④的木板上铺上毛巾，实验⑤的木板上铺上棉布，那么通过该实验______（选填“仍能” 或“不能”）得到正确结论。

【答案】相同不同慢匀速直线重力势能质量不能【解析】【分析】【详解】(1)[1]在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，为了能够完成实验，应该使小车到达水平面刚开始运动时的速度相同。

[2]在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，为了使小车运动过程中受到的阻力不同，应该让小车在不同的物体表面运动。

(2)[3][4]实验①中小车受到的阻力最大，运动运动时间最短，实验③中小车受到的阻力最小，运动运动时间最长，可以得到小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。

由此推理得出：运动物体不受力时，将保持原有的速度沿直线一直运动下去，即匀速运动状态。

(3)[5]探究动能的大小与速度的关系实验中，是将小车的重力势能能转化为小车的动能。

[6]由图可知，小车在斜面上的高度不同，运动到水平面具备的速度不同，则获得的动能不同，由④、⑤两次实验可以得出：当质量一定时，运动物体的速度越大，动能越大。

[7]实验④物体具备的初始动能比实验⑤的大，初始速度要大，动能的大小是通过木块移动的距离来反应的，所以要求木块所受摩擦力相同，即应该选择相同材料的接触面，而毛巾对物体的阻碍作用比棉布大，所以不能通过该实验得到正确结论。

5．小明为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图实验，让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，请结合实验回答下列问题：(1)实验中通过______反映小球动能的大小；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度______（选填“越大”或“越小”）时，观察到弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关。

(2)为了研究动能大小是否和物体质量有关，应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下，这样做的目的是______。

(3)实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上，为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关，小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面（含斜面和平面）上，进行实验，而保证小球质量和高度______（选填“相同”或“不同”），发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大，在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小，因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关。

(4)小明在(3)实验所得结论基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回的越高，如果接触面光滑到没有摩擦，那么小球将______A．沿着斜面匀速直线运动 B．不能上升到初始高度，最终静止在平面上C．上升到初始高度后静止 D．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动(5)小明在(4)中用到一种科学方法，下面哪个定律或原理的得出用到了同一种方法______ A．阿基米德原理 B．杠杆原理 C．牛顿第一定律。