九年级上册物理 第十二章 机械能和内能专题练习(解析版)

九年级上册物理 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．小明利用如图装置研究做功与能量的转化关系。重物通过细绳与木块相连，细绳不可伸长，AQ 为水平面，AP 段长为L ，表面光滑；PQ 段粗糙，实验开始时，木块的细绳拉直，质量为M 的木块位于P 点，质量为m 的重物恰好置于地面，将木块从P 向右拉至A ，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，重物的重力做功为（用字母表示）___________；木块经过PB 段内能______________（选填“不变”、“增大”或“减小”）；

(2)观察实验并联系生活实际，小明提出猜想：重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是：________________ ；

(3)为了验证猜想，小明做了以下实验，重物100g m =，木块900g M =，改变木块从P 点右移的距离L ，测得一组数据，记录如下：（g 取10N/kg ） 序号 1 2 3 4 5 6 PA 的长/m L

0.1 0.15 0.2 0.35 0.45 0.5 木块在P 点的速度平

方()221/m s v -⋅ 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0

①已知物体动能的表达式为212

mv ，分析重物和木块获得的总动能与重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（选填“正确”或“错误”）的，得出的结论是

__________。在AP 段滑行的过程中，该系统（重物和木块）的机械能____________（选填“守恒”或“不守恒”）；

②利用实验信息分析，当0.7m L =时，木块M 在P 点获得的动能是

___________________J ；

(4)如果上述结论具有普遍性，则一个物体从高为h 的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度v =_____________（用字母表示）。

【答案】mgL 增大 物体下落过程中速度越来越快 正确 重物和木块获得的总动能与

重物重力做功的多少相等 守恒

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由题意可知，重物的重力是G mg =，木块在AB 段运动过程中，重物下降的高度是L ，那么重物的重力做功大小是

W mgL =重

[2]木块经过PB 段由于受到摩擦力的作用，内能会增大。

(2)[3]重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关，随着重物重力做功越来越大，速度也越来越大，所以这个依据是物体下落过程中速度越来越快。

(3)[4]由表中数据可看到，PA 的数值越大，木块在P 点的速度越大，动能越大，所以猜想是正确的。

[5]由表中数据可知，第1次实验中重物和木块获得的总动能是

()()2-1110.1kg 0.9kg 0.2m s 0.1J 2

W =⨯+⨯⋅=总动能 重物的重力做功是

110.1kg 10N/kg 0.1m 0.1J W mgL ==⨯⨯=重力

第2次实验中重物和木块获得的总动能是

()()2-12

10.1kg 0.9kg 0.3m s 0.15J 2

W =⨯+⨯⋅=总动能 重物的重力做功是 220.1kg 10N/kg 0.15m 0.15J W mgL ==⨯⨯=重力

同理，第3、4、5、6次实验也可以得到这样的数据，所以可得出结论：重物和木块获得的总动能与重物重力做功的多少相等。

[6]AP 段是光滑的，所以势能完全转化为动能，系统机械能守恒。

[7]比较表中数据可知，2v 与L 成正比，当0.1m L =时，()2

2-10.2m s v =⋅，那么 ()2

-10.2m s 0.1m k ⋅=⨯ 解得22m/s k =，可得到222m/s v L =⨯，当0.7m L =时

22222m/s 0.7m 1.4m /s v =⨯=

所以可知木块M 在P 点获得的动能是

222110.9kg 1.4m /s 0.63J 22

W Mv ==⨯⨯= (4)[8]一个物体从高为h 的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，则机械能是守恒的，物体重力所做的功转化为动能，可以得到关系式

212

mgh mv =

解得v

2．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。